JPS628177B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、上腕骨々頭を人工的に置換するため
の人工骨頭に関するものである。

人間の肩関節を構成する上腕骨の骨頭部が、種
種の原因、たとえば外傷性粉砕骨折、虚血性骨頭
壊死、慢性関節リウマチ、骨腫瘍、変形性関節症
等の病変におかされ、本来の肩関節の機能が損わ
れることは日常の臨床上、よく遭遇することであ
る。人工骨頭は、この様な機能不全に陥つた肩関
節の機能再建術に使われるものである。

ところで、一般に関節の機能再建術のひとつと
して、関節全置換術と関節部分置換術がある。こ
の内、関節全置換術は、股関節、膝関節におい
て、広く臨床的に応用されている。一方、関節部
分置換術は、大腿骨の人工骨頭置換術や上腕骨の
人工骨頭置換術がこれにあたるが、本発明は後者
の置換術すなわち、肩関節部分置換術に使用され
る上腕骨の人工骨頭に関するものである。

ところで、一般に、人工骨頭は、関節全置換術
の場合と異なり、出来るだけ生体に近い形状のも
のがよいとされる。何故なら、関節全置換術にお
いては、当該関節を構成するふたつの要素、すな
わち、近位骨々端部及び遠位骨々端部のそれぞれ
に挿入されるコンポーネント（component）は、
コンポーネント同士の接合する点、又は面におい
て、本来の関節と同じはたらきをすればよいわけ
であつて、それぞれのコンポーネントがどの様な
形状をとるかは問題とならない。ところが、関節
部分置換術、特に本発明がかかわる肩関節の人工
骨頭置換術においては、肩関節を構成するふたつ
の要素、すなわち、肩甲骨と上腕骨の内、肩甲骨
には手をつけずに本来の形状をそのまま残すわけ
であるから、機能をはたさなくなつた上腕骨の骨
頭にとつて代わる人工骨頭は、機能をはたさなく
なる前の上腕骨々頭の本来の形状に機能解剖学的
に近付けば近付く程、手術後に、機能的にすぐれ
た結果をもたらす。本発明は、この様な認識の上
にたつて、本来の上腕骨の機能解剖学的形状の把
握に努めた結果、得られたものである。

その方法を簡単に説明すると、上腕骨の骨頭部
に陽性造影剤を塗布した後、上腕骨をレントゲン
撮影して上腕骨の正面像及びこれと直交する軸射
像を入手し、各々のレントゲン写真に図２に示す
様な作図を施し、骨頭部、頚部、骨幹部の形状を
数値に変換し、得られた数値を統計的に処理し
た。ここから次に述べる様な人工骨頭が最適であ
ることを見い出した。尚、上腕骨の計測に関して
本発明が採用したこれらの方法は、単純レントゲ
ンではわからない関節軟骨の描出に成功してお
り、従来にない新しい方法である。

本発明において、人工骨頭の骨頭部は、楕円球
から小部分を切り取り、その切り口においてこれ
と対称な立体形を下方に一部延長して得られる形
を呈し、切り口の長径ａ、短径ｂ、小部分の高さ
c₁、対称な立体形の高さc₂とし、ａ：34〜47mm、
ｂ：32〜46mm、c₁：12〜20mm、c₂：３〜７mmに分
布するものとする。

ところで、従来の肩の人工骨頭はその骨頭部が
正球面形を呈しているため、肩関節を構成するも
うひとつの要素、すなわち、楕円球凹曲面を呈す
る肩甲骨の関節窩に対して生理解剖学的な適合性
が充分に得られていない。しかるに、本発明は、
その骨頭部が楕円球凸曲面を呈しているため、肩
甲骨の関節窩との適合性が極めてよく、人工骨頭
と肩甲骨の関節面同士の接合の仕方が本来の生理
的なものに近付くことにより、円滑で無駄のない
肩関節の運動を可能にしている。

ところで、肩関節は一見すると多方向性を有す
るユニバーサルジヨイントの様に見えるが、股関
節の様にボール・アンド・ソケツトの機構になつ
ておらず、実際は楕円球凸曲面を呈する上腕骨々
頭が楕円球凹曲面を呈する肩甲骨の関節窩の中
を、ある時はボールがころがる様な回転運動をし
たり、又ある時は横すべり運動をしたり、回旋運
動したりしながら、上腕の挙上運動に際して肩甲
骨との間に一定の運動角度比をもつて協同運動を
していることが観察されており、人工骨頭はこれ
らのバイオメカニカルな要請に応えたものでなけ
ればならない。この要請に応えた本発明は従来の
正球面形の人工骨頭が持つている以下に述べる様
な不利な点を克服している。

すなわち、正球面形の人工骨頭と肩甲骨の関節
面同士は、接合の仕方が生理的でなく、適合性が
充分でないため、本来、上腕骨と肩甲骨の関節面
同士が肩関節の運動に際して持つている
polycentric（多中心性）な運動の支点が充分に
得られず、円滑な関節運動が妨げられ、力学的仕
事量の低効率化につながつている。すなわち、上
肢を同じ角度だけ挙上するのに、従来の人工骨頭
はより多くの仕事量を必要とすることになり、こ
れは原疾患及び手術後の安静期間中に起こる肩関
節周囲諸筋群の筋力低下をかかえた患者にとつて
不利益となる。この様な不利な点を克服した本発
明は、今までの人工骨頭置換術を越えた肩関節の
可動域を容易に達成することが出来る。

本発明は、更に次の諸点においてもすぐれた特
長を持つている。すなわち、本発明において角度
α43゜〜47゜好ましくは45゜は、上腕骨の骨頭部
と骨幹部間の機能解剖上の傾きの角度を表現する
ものである。更に本発明において、ステムの中心
軸により骨頭部切り口の長径ａが分割される比82
〜78％：18〜22％好ましくは80％：20％は、人工
骨頭の骨頭部と、上腕骨々幹部との位置関係を決
定する重要な因子であり、本発明は、肩の人工骨
頭に要求されるこれらの機能解剖上の必要条件を
満たすものである。ところで、今、ここでこれら
の必要条件が満たされない場合を考えてみると、
この様な肩関節においては、安静上肢下垂位の状
態でこの様な人工骨頭と肩甲骨との適合性が悪い
ために肩関節周囲の諸筋群に無用な緊張が伝わり
安静上肢下垂位にもかかわらず、肩関節は落ち着
きと安らぎを欠くことになり、更に、肩関節の運
動を始動する際に、始動の悪さ
（initialretardation）の原因となる。従来の人工
骨頭は今述べている様な必要条件を充分に満して
はいない。しかし機能解剖上のこれらの必要条件
を満たすことなくして、手術後に肩関節の機能回
復は充分に期待出来ない。

次に、頚部については、背ヒレＡは、その小孔
をもつて上腕骨の大結節と小結節を針金で締結し
人工骨頭を上腕骨に固定する役目をしており、一
対の横ヒレB₁B₂及び下ヒレＣは、上腕骨骨髄腔
内に挿入された人工骨頭のステム部分が骨髄腔内
で異常な回旋運動をするのを阻止する目的をもつ
ており、横ヒレB₁B₂の小孔は骨片の固定に用い
られる様につくられている。又、従来の人工骨頭
の下ヒレは三角形を呈しており、上腕骨頚部の皮
質に適合せず、回旋阻止力が弱いのに対して、本
発明の下ヒレＣは凹曲線を呈しているため、頚部
骨皮質への適合性がよく、その強い回旋阻止力に
よりステムのゆるみを起こし難くしている。

また、上腕骨骨幹部に挿入されるステムは、小
判形の断面を有し、ステム尖端は上腕骨々髄腔の
最狭部を越える様に決定されており、断面の長
径：７〜15mm、短径：５〜９mm、ステム長：10〜
16mmとする。

本発明は、その材質をセラミツクスとするが、
これは多結晶アルミナ・セラミツクス、単結晶ア
ルミナ・セラミツクス、アパタイト等一般に人工
骨に使用されるいずれも使用し得る。

従来の人工骨頭は、その材質が金属よりなり金
属が持つ数々の不利な点が避けられない。すなわ
ち、金属材質の生体内長期留置における腐食イオ
ン化の問題、材質の強度変化の問題、それによる
破損の問題、生体との親和性が劣るために生じる
ゆるみの問題、それを克服する為に使用される充
填強化剤、ボーン・セメントの為害性の問題、硬
度が生体骨と著しく異なる金属骨頭部が惹き起こ
す反対側関節軟骨等の摩耗の問題、それに起因す
る変形性関節症の問題等である。

一方セラミツクスにおいては長期に生体内に留
置しても変性変質することなく、発癌性がなく、
機械的強度も不変であり、生体との親和性がすぐ
れているためにゆるみが起き難く、為害性のある
充填強化剤が不要となり、更に研摩技術の向上に
より、セラミツクス型人工骨頭の反対側関節軟骨
に対する摩耗性が低下し、変形性関節症を起こし
難い等、従来の材質にないすぐれた特長を持つて
いる。また、曲げに弱いセラミツクスの物性上の
不利な点は、股関節、膝関節と違い、荷重関節で
ない肩関節においては問題とならず、密度が金属
の約半分に近い軽い材質であることは、肩の疾患
にかかり諸筋群の筋力低下を来たしている患者の
手術後のリハビリテイシヨンを進めていく上で、
大きな利点となつている。

実施例 １ 多結晶アルミナ・セラミツクスで骨頭部の長径
ａ：38mm、短径ｂ：36mm、高さc₁：15mm、高さ
c₂：５mm、背ヒレＡは高さ：５mm、厚さ：３mm、
長さ：20mm、小孔直径：２mm、一対の横ヒレ
B₁B₂は、高さ：2.4mm、厚さ：３mm、小孔直径：
１mm、長さ：20mm、下ヒレＣは切り口下縁より５
mm内側から始まり凹曲線を描きながらステムに移
行し厚さ：３mmとし、角度α：45゜、ステムの中
心軸により骨頭部切り口の長径ａが分割される
比：80％：20％とし、ステムの長さｆ：135mm、
ステムの長径ｄ：９mm、ステムの短径ｅ：７mm、
骨頭部背面は波状の形状を有する人工骨頭をつく
る。

実施例 ２ 多結晶アルミナ・セラミツクスで骨頭部の長径
ａ：43mm、短径ｂ：42mm、高さc₁：17mm、高さ
c₂：５mm、背ヒレＡは高さ：５mm、厚さ：３mm、
長さ：20mm、小孔直径：２mm、一対の横ヒレ
B₁B₂は高さ：4.5mm、厚さ：３mm、小孔直径：２
mm、長さ：22mm、下ヒレＣは切り口下縁より５mm
内側から始まり凹曲線を描きながらステムに移行
し、厚さ：３mmとし、角度α：45゜、ステムの中
心軸により骨頭部切り口の長径ａが分割される
比：80％：20％とし、ステムの長さｆ：135mm、
ステムの長径ｄ：13mm、ステムの短径ｅ：11mm、
骨頭部背面は波状の形状を有する人工骨頭をつく
る。

われわれは、本発明にかかわる人工骨頭を、永
年、慢性関節リウマチにかかつていた患者及び外
傷後に上腕骨々頭の壊死を来たした患者に使い痛
みがなく非常に動き易い肩関節形成術をなし得
た。

今後、人口の老令化に伴い、転倒等による肩の
外傷及びリウマチ等の慢性疾患の遷延化が当然予
想されるところであり、本発明にかかわる人工骨
頭はますます需要が高まるものと思われる。

【図面の簡単な説明】

図１―イ：人工骨頭を正面から見た図、図１―
ロ：人工骨頭を側面から見た図、図１―ハ：人工
骨頭を上方から見た図、図２―イ：レントゲン写
真正面像の図、図２―ロ：レントゲン写真軸射像
の図。 各矢印に挾まれた部分が計測の対象となる。斜
線部は関節軟骨を示す。ｘ・ｙ軸は軟骨の切れ目
を結んで得られる直線Zf，Zsは、骨幹部中央を通
る軸とする。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 骨頭部、頚部、ステムよりなる上腕骨の人工
   骨頭において、骨頭部は楕円球から小部分を切り
   取り、その切口において、これと対称な立体形を
   下方に一部延長して得られる形を呈し、頚部は背
   ヒレＡ、一対の横ヒレB₁，B₂、下ヒレＣを有
   し、背ヒレＡは３ケの小孔を有し凸曲線を呈し、
   一対の横ヒレB₁，B₂はめいめい２ケの小孔を有
   し凸曲線を呈し、下ヒレＣは凹曲線を呈し、ステ
   ムは小判形の断面を呈することを特徴とするセラ
   ミツクス製の人工骨頭。