人工股関節用コンポーネント
【課題】大腿骨の頸部における応力集中を緩和することができ、大腿骨の頸部骨折の発生を抑制する。
【解決手段】骨頭球殻部１１は、臼蓋１０１ａに配置される殻状部材１０２の内面１０２ａに対して摺接する球状外面１１ａが形成されている。軸状部１２は、骨頭球殻部１１の内側における球状外面１１ａの頭頂部分の裏側に対応する位置から突出するように延び、大腿骨１００に埋植される。そして、骨頭球殻部１１は、頭頂部分側とは反対側の周縁部分１１ｂにおいてその端部１１ｃ側に向かって、軸状部１２の突出方向と垂直な断面における厚みが徐々に減少するように、周縁部分１１ｂにおける内壁１１ｄ側が球状外面１１ａ側に向かって削がれた形状に形成されている。
【解決手段】骨頭球殻部１１は、臼蓋１０１ａに配置される殻状部材１０２の内面１０２ａに対して摺接する球状外面１１ａが形成されている。軸状部１２は、骨頭球殻部１１の内側における球状外面１１ａの頭頂部分の裏側に対応する位置から突出するように延び、大腿骨１００に埋植される。そして、骨頭球殻部１１は、頭頂部分側とは反対側の周縁部分１１ｂにおいてその端部１１ｃ側に向かって、軸状部１２の突出方向と垂直な断面における厚みが徐々に減少するように、周縁部分１１ｂにおける内壁１１ｄ側が球状外面１１ａ側に向かって削がれた形状に形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人工股関節において用いられ、大腿骨の骨頭表面を置換するように配置される表面置換型の人工股関節用コンポーネントに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、変形性股関節症や慢性関節リウマチなどの疾患によって股関節における大腿骨の摺動部分に異常が認められた患者に対して、人工股関節が適用される手術が行われている。このような手術においては、骨盤側の処置が必要な場合には、臼蓋に対して半球殻状の殻状部材が配置される。一方、大腿骨には、上記の殻状部材の内面に対して摺接する球状外面が形成されるとともに一部が大腿骨に埋植される人工股関節用コンポーネントが配置される。また、骨盤側の処置が不要な場合には、この人工股関節用コンポーネントは、球状外面が臼蓋に対して摺接するように配置されることになる。
【０００３】
人工股関節を適用する手術においては、例えば骨頭部分の損傷の程度が軽度の場合には、手術の際における骨頭部分の切除量の少量化等を図る観点から、大腿骨の骨頭表面を置換するように配置される表面置換型の人工股関節用コンポーネントが用いられる。特許文献１の図４及び特許文献２の図１においては、このような表面置換型の人工股関節用コンポーネントが開示されている。いずれの人工股関節用コンポーネントとも、前述の球状外面が形成された半球殻状の骨頭球殻部とその内側から突出するように延びる軸状部とが設けられ、軸状部が大腿骨に埋植される。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１３７２６７号公報
【特許文献２】特開昭５３−１４６４９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１及び特許文献２に開示されたような表面置換型の人工股関節用コンポーネントでは、骨頭球殻部における頭頂部分側とは反対側の周縁部分の端部が、大腿骨の頸部に隣接して配置されることになる。このことから、上記のような表面置換型の人工股関節用コンポーネントが配置された大腿骨の頸部においては、人工股関節用コンポーネントに荷重が作用した際に骨頭球殻部の周縁部分の端部の近傍において応力集中が生じ易いと考えられ、頸部骨折が発生し易い虞がある。
【０００６】
本発明は、上記実情に鑑みることにより、大腿骨の頸部における応力集中を緩和することができ、大腿骨の頸部骨折の発生を抑制することができる表面置換型の人工股関節用コンポーネントを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するための第１発明に係る人工股関節用コンポーネントは、人工股関節において用いられ、大腿骨の骨頭表面を置換するように配置される表面置換型の人工股関節用コンポーネントであって、臼蓋に配置される半球殻状の殻状部材の内面に対して又は臼蓋に対して摺接する球状外面が形成された半球殻状の骨頭球殻部と、前記骨頭球殻部の内側における前記球状外面の頭頂部分の裏側に対応する位置から突出するように延びるとともに、大腿骨に埋植される軸状部と、を備えている。そして、第１発明に係る人工股関節用コンポーネントは、前記骨頭球殻部は、頭頂部分側とは反対側の周縁部分においてその端部側に向かって、前記軸状部の突出方向と垂直な断面における厚みが徐々に減少するように、前記周縁部分における内壁側及び前記球状外面側のうちの少なくとも一方が他方に向かって削がれた形状に形成されていることを特徴とする。
【０００８】
この発明によると、骨頭球殻部は、周縁部分においてその端部側に向かって、軸状部の突出方向と垂直な断面における厚みが徐々に減少するように、周縁部分における内壁側及び球状外面側のうちの少なくとも一方が他方に向かって削がれた形状に形成されている。このため、人工股関節用コンポーネントに荷重が作用した際に、骨頭球殻部の周縁部分に隣接する大腿骨の頸部において発生する応力が、周縁部分の内壁側及び球状外面側の少なくとも一方が削がれた形状の部分に隣接する領域の全体に亘ってより分散され易くなる。このため、大腿骨の頸部における応力が、骨頭球殻部の周縁部分の端部の近傍において集中してしまうことを抑制することができる。これにより、大腿骨の頸部骨折の発生を抑制することができる。
【０００９】
従って、本発明によると、大腿骨の頸部における応力集中を緩和することができ、大腿骨の頸部骨折の発生を抑制することができる表面置換型の人工股関節用コンポーネントを提供することができる。
【００１０】
第２発明に係る人工股関節用コンポーネントは、第１発明の人工股関節用コンポーネントにおいて、前記骨頭球殻部の周辺部分は、その端部が周方向に沿って延びる刃先状に形成されていることを特徴とする。
【００１１】
この発明によると、骨頭球殻部の周縁部分の端部が刃先状に形成されているため、骨頭球殻部の周縁部分ではその端部側に向かって軸状部突出方向と垂直な断面の厚みが更に緩やかに変化することになる。このため、大腿骨の頸部における骨頭球殻部の周縁部分の端部の近傍での応力の変化が更に緩やかになり、大腿骨の頸部における応力が骨頭球殻部の周縁部分の端部の近傍に集中してしまうことを更に緩和することができ、大腿骨の頸部骨折の発生を更に抑制することができる。
【００１２】
第３発明に係る人工股関節用コンポーネントは、第１発明又は第２発明の人工股関節用コンポーネントにおいて、前記骨頭球殻部の周縁部分は、内壁側及び前記球状外面側のうちの少なくとも一方が他方に向かって凹むように削がれた形状に形成されていることを特徴とする。
【００１３】
この発明によると、骨頭球殻部の周縁部分の内壁側及び球状外面側のうちの少なくとも一方が他方に向かって凹むように削がれて形成されているため、骨頭球殻部の周縁部分では、その凹んだ形状の部分からその端部にかけて軸状部突出方向と垂直な断面の厚みが緩やかに変化することになる。このため、骨頭球殻部の周縁部分に隣接する大腿骨の頸部における応力が、周縁部分の端部の近傍からより離れた領域に効率よく分散されることになる。これにより、大腿骨の頸部における応力が骨頭球殻部の周縁部分の端部の近傍に集中してしまうことを更に効率よく緩和することができ、大腿骨の頸部骨折の発生を更に抑制することができる。
【００１４】
第４発明に係る人工股関節用コンポーネントは、第１発明乃至第３発明のいずれかの人工股関節用コンポーネントにおいて、前記軸状部は、前記骨頭球殻部の内側から突出する先端側に向かってその突出方向と垂直な断面における断面積が減少するように、側面部分の少なくとも一部がテーパ状に先細るように形成されていることを特徴とする。
【００１５】
この発明によると、軸状部には、その先端側に向かって断面積が減少するように、側面部分にテーパ状の先細り形状に形成されたテーパ状部分が設けられている。このため、大腿骨の頸部における応力が、骨頭球殻部の周縁部分の内壁側の削がれた形状の部分に隣接する領域で分散されるとともに、軸状部の先細り形状のテーパ状部分に隣接する領域でも分散され、大腿骨の頸部における応力分散効果を更に高めることができる。これにより、大腿骨の頸部における応力が骨頭球殻部の周縁部分の端部の近傍に集中してしまうことを更に緩和することができ、大腿骨の頸部骨折の発生を更に抑制することができる。
【００１６】
第５発明に係る人工股関節用コンポーネントは、第４発明の人工股関節用コンポーネントにおいて、前記軸状部の側面部分は、テーパ状に形成された部分が、前記骨頭球殻部の周縁部分の端部に対向する位置よりも当該軸状部の突出方向における先端側に配置されていることを特徴とする。
【００１７】
この発明によると、軸状部の側面部分における先細り形状のテーパ状部分が、骨頭球殻部の周縁部分の端部に対向する位置よりも軸状部の先端側に配置されている。即ち、軸状部の突出方向に対して垂直な方向において、骨頭球殻部の周縁部分と軸状部のテーパ状部分とが重なることがない。このため、骨頭球殻部の周縁部分で大腿骨の頸部の応力を分散する効果と軸状部のテーパ状部分で大腿骨の応力を分散する効果とが同じ領域に重複して作用してしまうことが抑制され、大腿骨の頸部の応力を上記の周縁部分に対応する領域と上記のテーパ状部分に対応する領域とに亘って更に効率よく分散させることができる。これにより、大腿骨の頸部における応力が骨頭球殻部の周縁部分の端部の近傍に集中してしまうことを更に効率よく緩和することができ、大腿骨の頸部骨折の発生を更に抑制することができる。また、軸状部の突出方向に対して垂直な方向において骨頭球殻部の周縁部分と軸状部のテーパ状部分とが重なることがないため、軸状部の突出方向に垂直な方向での骨頭球殻部及び軸状部の合計の断面積が、骨頭球殻部の周縁部分の端部の近傍において大きく変化してしまうことも防止できる。このため、大腿骨の頸部の応力が骨頭球殻部の周縁部分の端部の近傍で急に変化して応力集中が生じてしまうことも抑制されることになる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によると、大腿骨の頸部における応力集中を緩和することができ、大腿骨の頸部骨折の発生を抑制することができる表面置換型の人工股関節用コンポーネントを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しつつ説明する。尚、本発明は、人工股関節において用いられ、大腿骨の骨頭表面を置換するように配置される表面置換型の人工股関節用コンポーネントとして広く適用することができるものである。
【００２０】
図１は、本発明の一実施の形態に係る人工股関節用コンポーネント１を示す斜視図である。図２は、人工股関節用コンポーネント１が人工股関節において用いられた状態を示す断面図であって、大腿骨１００及び骨盤１０１の断面の一部とともに示している（図２では、骨盤１０１については断面状態を示す斜線の図示を省略している）。図１及び図２に示すように、人工股関節用コンポーネント１は、人工股関節において用いられ、骨頭球殻部１１と軸状部１２とを備えて構成されている。この人工股関節用コンポーネント１は、生体埋植用に医療機器としての認可承認を得たチタン合金、コバルトクロム合金、ステンレス鋼などの金属により形成されている。尚、本実施形態では、人工股関節用コンポーネント１が骨盤１０１の臼蓋１０１ａに配置される半球殻状の殻状部材１０２とともに人工股関節を構成する場合を例にとって説明する。
【００２１】
図３は、人工股関節用コンポーネント１の断面図である。図１乃至図３に示すように、人工股関節用コンポーネント１の骨頭球殻部１１は、臼蓋１０１ａに配置される殻状部材１０２の内面１０２ａに対して摺接する球状外面１１ａが形成された半球殻状の形状に形成されている。この骨頭球殻部１１は、大腿骨１００の骨頭部分１００ａの表面を覆うように配置される。
【００２２】
また、図４は、図３におけるＡ−Ａ線矢視断面図（図４（ａ））、Ｂ−Ｂ線矢視断面図（図４（ｂ））、及びＣ−Ｃ線矢視断面図（図４（ｃ））をそれぞれ示したものである。図３及び図４に示すように、骨頭球殻部１１は、球状外面１１ａの頭頂部分側とは反対の周縁部分１１ｂ（図３にて破線で囲んで示す部分）における内壁１１ｄ側が球状外面１１ａ側に向かって凹むように削がれた形状に形成されている。これにより、骨頭球殻部１１は、その周縁部分１１ｂにおいてその端部１１ｃ側に向かって、後述する軸状部１２の突出方向と垂直な断面における厚みが徐々に減少するように形成されている。尚、図１及び図３によく示すように、骨頭球殻部１１の周縁部分１１ｂは、その端部１１ｃが周方向に沿って延びる刃先状に形成されている。
【００２３】
図１乃至図３に示すように、人工股関節用コンポーネント１の軸状部１２は、骨頭球殻部１１の内側における球状外面１１ａの頭頂部分の裏側に対応する位置から突出するように延びるように形成されている。そして、この軸状部１２は、大腿骨１００の骨頭部分１００ａに埋植される。また、図３によく示すように、軸状部１２には、その側面部分において、骨頭球殻部１１の内側から突出する先端側に向かってテーパ状に先細るように形成されたテーパ状部分１２ａが設けられている。このため、軸状部１２は、突出する先端側に向かってその突出方向と垂直な断面における断面積が減少するように形成されている。そして、軸状部１２の側面部分は、テーパ状に形成されたテーパ状部分１２ａが、骨頭球殻部１１の周縁部分１１ｂの端部１１ｃに対向する位置よりも軸状部１２の突出方向における先端側に配置されている。
【００２４】
上述した人工股関節用コンポーネント１が人工股関節に適用される場合には、図２に示すように、軸状部１２が大腿骨１００に対して骨頭部分１００ａから頸部１００ｂにかけて挿入されるように埋植されるとともに、骨頭球殻部１１が骨頭部分１００ａの表面を覆うように配置される。このとき、骨頭球殻部１１の周縁部分１１ｂは大腿骨１００の頸部１００ｂに隣接するように配置される。また、人工股関節用コンポーネント１と大腿骨１００との間には、適宜、骨セメント１０３が充填される。このため、周縁部分１１ｂの内壁１１ｄと大腿骨１００の頸部１００ｂの周囲との間の隙間には、骨セメント１０３が充満した状態となっている。このように大腿骨１００に対して配置された人工股関節用コンポーネント１は、その球状外面１１ａにおいて、骨盤１０１の臼蓋１０１ａに配置された殻状部材１０２の内面１０２ａと摺接することになる。尚、骨頭球殻部１１の周縁部分１１ｂの内壁１１ｄ側が球状外面１１ａ側に向かって削がれた形状に形成されているため、人工股関節用コンポーネント１を上記のように人工股関節において配置する場合には、人工股関節用コンポーネント１と大腿骨１００との間で余った分量の骨セメント１０３は、内壁１１ｄと頸部１００ｂの周囲との間から容易に排出されることになる。
【００２５】
次に、本実施形態に係る人工関節用コンポーネント１が人工股関節において用いられる場合における効果を検証するため、大腿骨１００の頸部１００ｂに発生する応力について有限要素法を用いて解析した結果について説明する。尚、人工股関節用コンポーネント１が人工股関節に用いられる場合についての応力解析に加え、比較のため、従来技術に対応する人工股関節用コンポーネントが人工股関節において用いられる場合についての応力解析も行った。
【００２６】
図５は、従来技術に対応する人工股関節用コンポーネント１１０を示す断面図である。人工股関節用コンポーネント１１０は、球状外面１１１ａが形成された半球殻状の骨頭球殻部１１１と、骨頭球殻部１１１の内側から突出するように延びる軸状部１１２とが設けられている。しかし、本実施形態の人工股関節用コンポーネント１とは異なり、人工股関節用コンポーネント１１０では、骨頭球殻部１１１の周縁部分１１１ｂ（図中破線で囲んで示す部分）の内壁は、軸状部１１２の突出方向とほぼ平行に直線状に延びるように形成されている。このため、骨頭球殻部１１１の周縁部分１１１ｂは厚みが厚く形成されており、更に、その端部１１１ｃは、軸状部１１２の突出方向に対してほぼ垂直な端面として形成され、周縁部分１１１ｂにおいてほぼ直角な段状に形成されている。これにより、骨頭球殻部１１１は、その周縁部分１１１ｂの端部１１１ｃにおいて、軸状部１１２の突出方向と垂直な断面の断面積が突然ゼロになって急激に変化するように構成されている。
【００２７】
図６は、従来技術に対応する人工股関節用コンポーネント１１１が人工股関節に用いられた場合についての応力解析結果を示す図であって、大腿骨１００及び人工股関節用コンポーネント１１１の切欠き断面として示す図である。この図６では、大腿骨１００の切欠き断面について、人工股関節用コンポーネント１１０に所定の荷重が作用した場合において発生する応力の分布を応力の大きさの範囲で５段階に分けてハッチングを変更して図示している。一方、図７は、人工股関節用コンポーネント１が人工股関節に用いられた場合についての応力解析結果を示す図であって、大腿骨１００及び人工股関節用コンポーネント１の切欠き断面として示す図である。図７についても、図６と同様に、大腿骨１００の切欠き断面について、人工股関節用コンポーネント１に所定の荷重が作用した場合において発生する応力の分布を応力の大きさの範囲で５段階に分けてハッチングを変更して図示している。尚、図６及び図７において両端矢印で示すように、応力の大きさがレベル１の領域はその応力の大きさが所定の値以下の領域であり、応力の大きさがレベル２の領域はその応力の大きさがレベル１の応力値を超える所定の範囲の領域である。同様に、応力の大きさがレベル３の領域はその応力の大きさがレベル２の応力値を超える所定の範囲の領域で、応力の大きさがレベル４の領域はその応力の大きさがレベル３の領域の応力値を超える所定の範囲の領域である。また、応力の大きさがレベル５の領域はその応力の大きさがレベル４の応力値を超える領域である。
【００２８】
図６に示すように、人工股関節コンポーネント１１１が用いられた場合は、大腿骨１００の頸部１００ｂでは、骨頭球殻部１１１の周縁部分１１１ｂの端部１１１ｃの近傍において、レベル５の応力値にまで達する領域が大きな領域として発生し、応力集中が生じている。一方、人工股関節用コンポーネント１が用いられた場合は、大腿骨１００の頸部１００ｂでは、骨頭球殻部１１の周縁部分１１ｂの端部１１ｃの近傍においては、レベル４の応力値の領域しか発生しておらず、応力集中が大幅に緩和されることが確認された。
【００２９】
以上説明した人工股関節用コンポーネント１によると、骨頭球殻部１１は、周縁部分１１ｂにおいてその端部１１ｃ側に向かって、軸状部１２の突出方向と垂直な断面における厚みが徐々に減少するように、周縁部分１１ｂにおける内壁１１ｄ側が球状外面１１ａ側に向かって削がれた形状に形成されている。このため、人工股関節用コンポーネント１に荷重が作用した際に、骨頭球殻部１１の周縁部分１１ｂに隣接する大腿骨１００の頸部１００ｂにおいて発生する応力が、周縁部分１１ｂの内壁１１ｄ側の削がれた形状の部分に骨セメント１０３を介して隣接する領域の全体に亘ってより分散され易くなる。このため、大腿骨１００の頸部１００ｂにおける応力が、骨頭球殻部１１の周縁部分１１ｂの端部１１ｃの近傍において集中してしまうことを抑制することができる。これにより、大腿骨１００の頸部骨折の発生を抑制することができる。
【００３０】
従って、本実施形態によると、大腿骨の頸部における応力集中を緩和することができ、大腿骨の頸部骨折の発生を抑制することができる表面置換型の人工股関節用コンポーネント１を提供することができる。
【００３１】
また、人工股関節用コンポーネント１によると、骨頭球殻部１１の周縁部分１１ｂの端部１１ｃが刃先状に形成されているため、骨頭球殻部１１の周縁部分１１ｂではその端部１１ｃ側に向かって軸状部１２の突出方向と垂直な断面の厚みが更に緩やかに変化することになる。このため、大腿骨１００の頸部１００ｂにおける骨頭球殻部１１の周縁部分１１ｂの端部１１ｃの近傍での応力の変化が更に緩やかになり、大腿骨１００の頸部１００ｂにおける応力が骨頭球殻部１１の周縁部分１１ｂの端部１１ｃの近傍に集中してしまうことを更に緩和することができ、大腿骨１００の頸部骨折の発生を更に抑制することができる。
【００３２】
また、人工股関節用コンポーネント１によると、骨頭球殻部１１の周縁部分１１ｂの内壁１１ｄ側及び球状外面１１ａ側のうちの少なくとも一方が他方に向かって凹むように削がれて形成されている。このため、骨頭球殻部１１の周縁部分１１ｂでは、その内壁１１ｄにおける凹んだ形状の部分からその端部１１ｃにかけて軸状部１２の突出方向と垂直な断面の厚みが緩やかに変化することになる。これにより、骨頭球殻部１１の周縁部分１１ｂに骨セメント１０３を介して隣接する大腿骨１００の頸部１００ｂにおける応力が、周縁部分１１ｂの端部１１ｃの近傍からより離れた領域に効率よく分散されることになる。従って、大腿骨１００の頸部１００ｂにおける応力が骨頭球殻部１１の周縁部分１１ｂの端部１１ｃの近傍に集中してしまうことを更に効率よく緩和することができ、大腿骨１００の頸部骨折の発生を更に抑制することができる。
【００３３】
また、人工股関節用コンポーネント１によると、軸状部１２には、その先端側に向かって断面積が減少するように、側面部分にテーパ状の先細り形状に形成されたテーパ状部分１２ａが設けられている。このため、大腿骨１００の頸部１００ｂにおける応力が、骨頭球殻部１１の周縁部分１１ｂの内壁１１ｄ側の削がれた形状の部分に骨セメント１０３を介して隣接する領域で分散されるとともに、軸状部１２の先細り形状のテーパ状部分１２ａに隣接する領域でも分散され、大腿骨１００の頸部１００ｂにおける応力分散効果を更に高めることができる。これにより、大腿骨１００の頸部１００ｂにおける応力が骨頭球殻部１１の周縁部分１１ｂの端部１１ｃの近傍に集中してしまうことを更に緩和することができ、大腿骨１００の頸部骨折の発生を更に抑制することができる。
【００３４】
また、人工股関節用コンポーネント１によると、軸状部１２の側面部分における先細り形状のテーパ状部分１２ａが、骨頭球殻部１１の周縁部分１１ｂの端部１１ｃに対向する位置よりも軸状部１２の先端側に配置されている。即ち、軸状部１２の突出方向に対して垂直な方向において、骨頭球殻部１１の周縁部分１１ｂと軸状部１２のテーパ状部分１２ａとが重なることがない。このため、骨頭球殻部１１の周縁部分１１ｂで大腿骨１００の頸部１００ｂの応力を分散する効果と軸状部１２のテーパ状部分１２ａで大腿骨１００の頸部１００ｂの応力を分散する効果とが同じ領域に重複して作用してしまうことが抑制され、大腿骨１００の頸部１００ｂの応力を上記の周縁部分１１ｂに対応する領域と上記のテーパ状部分１２ａに対応する領域とに亘って更に効率よく分散させることができる。これにより、大腿骨１００の頸部１００ｂにおける応力が骨頭球殻部１１の周縁部分１１ｂの端部１１ｃの近傍に集中してしまうことを更に効率よく緩和することができ、大腿骨１００の頸部骨折の発生を更に抑制することができる。また、軸状部１２の突出方向に対して垂直な方向において骨頭球殻部１１の周縁部分１１ｂと軸状部１２のテーパ状部分１２ａとが重なることがないため、軸状部１２の突出方向に垂直な方向での骨頭球殻部１１及び軸状部１２の合計の断面積が、骨頭球殻部１１の周縁部分１１ｂの端部１１ｃの近傍において大きく変化してしまうことも防止できる。このため、大腿骨１００の頸部１００ｂの応力が骨頭球殻部１１の周縁部分１１ｂの端部１１ｃの近傍で急に変化して応力集中が生じてしまうことも抑制されることになる。
【００３５】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な変更が可能なものである。例えば、次のように変更して実施してもよい。
【００３６】
（１）本実施形態では、骨頭球殻部の球状外面が臼蓋に配置される殻状部材の内面に対して摺接する場合を例にとって説明したが、この通りでなくてもよく、球状外面が直接に臼蓋に対して摺接するものであってもよい。
【００３７】
（２）本実施形態では、骨頭球殻部の周縁部分の内壁側が球状外面側に向かって凹むように削がれた形状に形成されている場合を例にとって説明したが、この通りでなくてもよい。周縁部分における内面側及び球状外面側のうちの少なくとも一方が他方に向かって削がれた形状に形成されていればよい。即ち、内面側が球状外面側に向かって、又は球状外面側が内面側に向かって、或いは内面側及び球状外面側が互いに他方に向かって、削がれた形状に形成されていればよい。また、凹むように削がれた形状に形成されているものに限らず、断面において直線状となるように削がれた形状に形成されているものであってもよい。
【００３８】
図８は、変形例に係る人工股関節用コンポーネント２を示す断面図である。人工股関節用コンポーネント２は、本実施形態の人工股関節用コンポーネント１と同様に骨頭球殻部２１と軸状部１２とを備えて構成されているが、骨頭球殻部２１の構成において人工股関節用コンポーネント１と異なっている。尚、人工股関節用コンポーネント２において人工股関節用コンポーネント１と同様に構成される要素については図面において同一の符号を付して説明を省略する。
【００３９】
図８に示すように、人工股関節用コンポーネント２の骨頭球殻部２１は、本実施形態の骨頭球殻部１１と同様に、臼蓋に配置される殻状部材の内面に対して摺接する球状外面２１ａが形成された半球殻状の形状に形成されている。しかし、骨頭球殻部２１は、球状外面２１ａの頭頂部分側とは反対の周縁部分２１ｂ（図８にて破線で囲んで示す部分）における内壁２１ｄが円筒体の内周面のように直線状に延びるように形成されている。そして、周縁部分２１ｂにおいては、球状外面２１ａ側が内壁２１ｄ側に向かって削がれた形状に形成されている。これにより、骨頭球殻部２１は、その周縁部分２１ｂにおいてその端部２１ｃ側に向かって、軸状部１２の突出方向と垂直な断面における厚みが徐々に減少するように形成されている。尚、周縁部分２１ｂにおいては、その球状外面２１ａ側が軸状部１２の突出方向と平行な断面において直線状となるように削がれた形状に形成されることで、球状外面２１ａ側が内壁２１ｄ側に向かって削がれた形状に形成されている。
【００４０】
（３）本実施形態では、軸状部の先端側に先細り形状のテーパ状部分が設けられている場合を例にとって説明したが、この通りでなくもよく、軸状部の先端側が他の形態の先細り形状に形成されていてもよく、また、軸状部の先端側に先細り形状の部分が設けられていなくてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明は、人工股関節において用いられ、大腿骨の骨頭表面を置換するように配置される表面置換型の人工股関節用コンポーネントとして、広く適用することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の一実施の形態に係る人工股関節用コンポーネントを示す斜視図である。
【図２】図１に示す人工股関節用コンポーネントが人工股関節において用いられた状態を示す断面図であって、大腿骨及び骨盤の断面の一部とともに示す図である。
【図３】図１に示す人工股関節用コンポーネントの断面図である。
【図４】図３におけるＡ−Ａ線矢視断面図（図４（ａ））、Ｂ−Ｂ線矢視断面図（図４（ｂ））、及びＣ−Ｃ線矢視断面図（図４（ｃ））をそれぞれ示したものである。
【図５】従来技術に対応する人工股関節用コンポーネントを示す断面図である。
【図６】図５に示す人工股関節用コンポーネントが人工股関節に用いられた場合についての応力解析結果を示す図である。
【図７】図３に示す人工股関節用コンポーネントが人工股関節に用いられた場合についての応力解析結果を示す図である。
【図８】変形例に係る人工股関節用コンポーネントの断面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１ 人工股関節用コンポーネント
１１ 骨頭球殻部
１１ａ 球状外面
１１ｂ 周縁部分
１１ｃ 端部
１１ｄ 内壁
１２ 軸状部
１２ａ テーパ状部分
１００ 大腿骨
１００ａ 骨頭部分
１０１ａ 臼蓋
１０２ 殻状部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人工股関節において用いられ、大腿骨の骨頭表面を置換するように配置される表面置換型の人工股関節用コンポーネントに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、変形性股関節症や慢性関節リウマチなどの疾患によって股関節における大腿骨の摺動部分に異常が認められた患者に対して、人工股関節が適用される手術が行われている。このような手術においては、骨盤側の処置が必要な場合には、臼蓋に対して半球殻状の殻状部材が配置される。一方、大腿骨には、上記の殻状部材の内面に対して摺接する球状外面が形成されるとともに一部が大腿骨に埋植される人工股関節用コンポーネントが配置される。また、骨盤側の処置が不要な場合には、この人工股関節用コンポーネントは、球状外面が臼蓋に対して摺接するように配置されることになる。
【０００３】
人工股関節を適用する手術においては、例えば骨頭部分の損傷の程度が軽度の場合には、手術の際における骨頭部分の切除量の少量化等を図る観点から、大腿骨の骨頭表面を置換するように配置される表面置換型の人工股関節用コンポーネントが用いられる。特許文献１の図４及び特許文献２の図１においては、このような表面置換型の人工股関節用コンポーネントが開示されている。いずれの人工股関節用コンポーネントとも、前述の球状外面が形成された半球殻状の骨頭球殻部とその内側から突出するように延びる軸状部とが設けられ、軸状部が大腿骨に埋植される。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１３７２６７号公報
【特許文献２】特開昭５３−１４６４９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１及び特許文献２に開示されたような表面置換型の人工股関節用コンポーネントでは、骨頭球殻部における頭頂部分側とは反対側の周縁部分の端部が、大腿骨の頸部に隣接して配置されることになる。このことから、上記のような表面置換型の人工股関節用コンポーネントが配置された大腿骨の頸部においては、人工股関節用コンポーネントに荷重が作用した際に骨頭球殻部の周縁部分の端部の近傍において応力集中が生じ易いと考えられ、頸部骨折が発生し易い虞がある。
【０００６】
本発明は、上記実情に鑑みることにより、大腿骨の頸部における応力集中を緩和することができ、大腿骨の頸部骨折の発生を抑制することができる表面置換型の人工股関節用コンポーネントを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するための第１発明に係る人工股関節用コンポーネントは、人工股関節において用いられ、大腿骨の骨頭表面を置換するように配置される表面置換型の人工股関節用コンポーネントであって、臼蓋に配置される半球殻状の殻状部材の内面に対して又は臼蓋に対して摺接する球状外面が形成された半球殻状の骨頭球殻部と、前記骨頭球殻部の内側における前記球状外面の頭頂部分の裏側に対応する位置から突出するように延びるとともに、大腿骨に埋植される軸状部と、を備えている。そして、第１発明に係る人工股関節用コンポーネントは、前記骨頭球殻部は、頭頂部分側とは反対側の周縁部分においてその端部側に向かって、前記軸状部の突出方向と垂直な断面における厚みが徐々に減少するように、前記周縁部分における内壁側及び前記球状外面側のうちの少なくとも一方が他方に向かって削がれた形状に形成されていることを特徴とする。
【０００８】
この発明によると、骨頭球殻部は、周縁部分においてその端部側に向かって、軸状部の突出方向と垂直な断面における厚みが徐々に減少するように、周縁部分における内壁側及び球状外面側のうちの少なくとも一方が他方に向かって削がれた形状に形成されている。このため、人工股関節用コンポーネントに荷重が作用した際に、骨頭球殻部の周縁部分に隣接する大腿骨の頸部において発生する応力が、周縁部分の内壁側及び球状外面側の少なくとも一方が削がれた形状の部分に隣接する領域の全体に亘ってより分散され易くなる。このため、大腿骨の頸部における応力が、骨頭球殻部の周縁部分の端部の近傍において集中してしまうことを抑制することができる。これにより、大腿骨の頸部骨折の発生を抑制することができる。
【０００９】
従って、本発明によると、大腿骨の頸部における応力集中を緩和することができ、大腿骨の頸部骨折の発生を抑制することができる表面置換型の人工股関節用コンポーネントを提供することができる。
【００１０】
第２発明に係る人工股関節用コンポーネントは、第１発明の人工股関節用コンポーネントにおいて、前記骨頭球殻部の周辺部分は、その端部が周方向に沿って延びる刃先状に形成されていることを特徴とする。
【００１１】
この発明によると、骨頭球殻部の周縁部分の端部が刃先状に形成されているため、骨頭球殻部の周縁部分ではその端部側に向かって軸状部突出方向と垂直な断面の厚みが更に緩やかに変化することになる。このため、大腿骨の頸部における骨頭球殻部の周縁部分の端部の近傍での応力の変化が更に緩やかになり、大腿骨の頸部における応力が骨頭球殻部の周縁部分の端部の近傍に集中してしまうことを更に緩和することができ、大腿骨の頸部骨折の発生を更に抑制することができる。
【００１２】
第３発明に係る人工股関節用コンポーネントは、第１発明又は第２発明の人工股関節用コンポーネントにおいて、前記骨頭球殻部の周縁部分は、内壁側及び前記球状外面側のうちの少なくとも一方が他方に向かって凹むように削がれた形状に形成されていることを特徴とする。
【００１３】
この発明によると、骨頭球殻部の周縁部分の内壁側及び球状外面側のうちの少なくとも一方が他方に向かって凹むように削がれて形成されているため、骨頭球殻部の周縁部分では、その凹んだ形状の部分からその端部にかけて軸状部突出方向と垂直な断面の厚みが緩やかに変化することになる。このため、骨頭球殻部の周縁部分に隣接する大腿骨の頸部における応力が、周縁部分の端部の近傍からより離れた領域に効率よく分散されることになる。これにより、大腿骨の頸部における応力が骨頭球殻部の周縁部分の端部の近傍に集中してしまうことを更に効率よく緩和することができ、大腿骨の頸部骨折の発生を更に抑制することができる。
【００１４】
第４発明に係る人工股関節用コンポーネントは、第１発明乃至第３発明のいずれかの人工股関節用コンポーネントにおいて、前記軸状部は、前記骨頭球殻部の内側から突出する先端側に向かってその突出方向と垂直な断面における断面積が減少するように、側面部分の少なくとも一部がテーパ状に先細るように形成されていることを特徴とする。
【００１５】
この発明によると、軸状部には、その先端側に向かって断面積が減少するように、側面部分にテーパ状の先細り形状に形成されたテーパ状部分が設けられている。このため、大腿骨の頸部における応力が、骨頭球殻部の周縁部分の内壁側の削がれた形状の部分に隣接する領域で分散されるとともに、軸状部の先細り形状のテーパ状部分に隣接する領域でも分散され、大腿骨の頸部における応力分散効果を更に高めることができる。これにより、大腿骨の頸部における応力が骨頭球殻部の周縁部分の端部の近傍に集中してしまうことを更に緩和することができ、大腿骨の頸部骨折の発生を更に抑制することができる。
【００１６】
第５発明に係る人工股関節用コンポーネントは、第４発明の人工股関節用コンポーネントにおいて、前記軸状部の側面部分は、テーパ状に形成された部分が、前記骨頭球殻部の周縁部分の端部に対向する位置よりも当該軸状部の突出方向における先端側に配置されていることを特徴とする。
【００１７】
この発明によると、軸状部の側面部分における先細り形状のテーパ状部分が、骨頭球殻部の周縁部分の端部に対向する位置よりも軸状部の先端側に配置されている。即ち、軸状部の突出方向に対して垂直な方向において、骨頭球殻部の周縁部分と軸状部のテーパ状部分とが重なることがない。このため、骨頭球殻部の周縁部分で大腿骨の頸部の応力を分散する効果と軸状部のテーパ状部分で大腿骨の応力を分散する効果とが同じ領域に重複して作用してしまうことが抑制され、大腿骨の頸部の応力を上記の周縁部分に対応する領域と上記のテーパ状部分に対応する領域とに亘って更に効率よく分散させることができる。これにより、大腿骨の頸部における応力が骨頭球殻部の周縁部分の端部の近傍に集中してしまうことを更に効率よく緩和することができ、大腿骨の頸部骨折の発生を更に抑制することができる。また、軸状部の突出方向に対して垂直な方向において骨頭球殻部の周縁部分と軸状部のテーパ状部分とが重なることがないため、軸状部の突出方向に垂直な方向での骨頭球殻部及び軸状部の合計の断面積が、骨頭球殻部の周縁部分の端部の近傍において大きく変化してしまうことも防止できる。このため、大腿骨の頸部の応力が骨頭球殻部の周縁部分の端部の近傍で急に変化して応力集中が生じてしまうことも抑制されることになる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によると、大腿骨の頸部における応力集中を緩和することができ、大腿骨の頸部骨折の発生を抑制することができる表面置換型の人工股関節用コンポーネントを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しつつ説明する。尚、本発明は、人工股関節において用いられ、大腿骨の骨頭表面を置換するように配置される表面置換型の人工股関節用コンポーネントとして広く適用することができるものである。
【００２０】
図１は、本発明の一実施の形態に係る人工股関節用コンポーネント１を示す斜視図である。図２は、人工股関節用コンポーネント１が人工股関節において用いられた状態を示す断面図であって、大腿骨１００及び骨盤１０１の断面の一部とともに示している（図２では、骨盤１０１については断面状態を示す斜線の図示を省略している）。図１及び図２に示すように、人工股関節用コンポーネント１は、人工股関節において用いられ、骨頭球殻部１１と軸状部１２とを備えて構成されている。この人工股関節用コンポーネント１は、生体埋植用に医療機器としての認可承認を得たチタン合金、コバルトクロム合金、ステンレス鋼などの金属により形成されている。尚、本実施形態では、人工股関節用コンポーネント１が骨盤１０１の臼蓋１０１ａに配置される半球殻状の殻状部材１０２とともに人工股関節を構成する場合を例にとって説明する。
【００２１】
図３は、人工股関節用コンポーネント１の断面図である。図１乃至図３に示すように、人工股関節用コンポーネント１の骨頭球殻部１１は、臼蓋１０１ａに配置される殻状部材１０２の内面１０２ａに対して摺接する球状外面１１ａが形成された半球殻状の形状に形成されている。この骨頭球殻部１１は、大腿骨１００の骨頭部分１００ａの表面を覆うように配置される。
【００２２】
また、図４は、図３におけるＡ−Ａ線矢視断面図（図４（ａ））、Ｂ−Ｂ線矢視断面図（図４（ｂ））、及びＣ−Ｃ線矢視断面図（図４（ｃ））をそれぞれ示したものである。図３及び図４に示すように、骨頭球殻部１１は、球状外面１１ａの頭頂部分側とは反対の周縁部分１１ｂ（図３にて破線で囲んで示す部分）における内壁１１ｄ側が球状外面１１ａ側に向かって凹むように削がれた形状に形成されている。これにより、骨頭球殻部１１は、その周縁部分１１ｂにおいてその端部１１ｃ側に向かって、後述する軸状部１２の突出方向と垂直な断面における厚みが徐々に減少するように形成されている。尚、図１及び図３によく示すように、骨頭球殻部１１の周縁部分１１ｂは、その端部１１ｃが周方向に沿って延びる刃先状に形成されている。
【００２３】
図１乃至図３に示すように、人工股関節用コンポーネント１の軸状部１２は、骨頭球殻部１１の内側における球状外面１１ａの頭頂部分の裏側に対応する位置から突出するように延びるように形成されている。そして、この軸状部１２は、大腿骨１００の骨頭部分１００ａに埋植される。また、図３によく示すように、軸状部１２には、その側面部分において、骨頭球殻部１１の内側から突出する先端側に向かってテーパ状に先細るように形成されたテーパ状部分１２ａが設けられている。このため、軸状部１２は、突出する先端側に向かってその突出方向と垂直な断面における断面積が減少するように形成されている。そして、軸状部１２の側面部分は、テーパ状に形成されたテーパ状部分１２ａが、骨頭球殻部１１の周縁部分１１ｂの端部１１ｃに対向する位置よりも軸状部１２の突出方向における先端側に配置されている。
【００２４】
上述した人工股関節用コンポーネント１が人工股関節に適用される場合には、図２に示すように、軸状部１２が大腿骨１００に対して骨頭部分１００ａから頸部１００ｂにかけて挿入されるように埋植されるとともに、骨頭球殻部１１が骨頭部分１００ａの表面を覆うように配置される。このとき、骨頭球殻部１１の周縁部分１１ｂは大腿骨１００の頸部１００ｂに隣接するように配置される。また、人工股関節用コンポーネント１と大腿骨１００との間には、適宜、骨セメント１０３が充填される。このため、周縁部分１１ｂの内壁１１ｄと大腿骨１００の頸部１００ｂの周囲との間の隙間には、骨セメント１０３が充満した状態となっている。このように大腿骨１００に対して配置された人工股関節用コンポーネント１は、その球状外面１１ａにおいて、骨盤１０１の臼蓋１０１ａに配置された殻状部材１０２の内面１０２ａと摺接することになる。尚、骨頭球殻部１１の周縁部分１１ｂの内壁１１ｄ側が球状外面１１ａ側に向かって削がれた形状に形成されているため、人工股関節用コンポーネント１を上記のように人工股関節において配置する場合には、人工股関節用コンポーネント１と大腿骨１００との間で余った分量の骨セメント１０３は、内壁１１ｄと頸部１００ｂの周囲との間から容易に排出されることになる。
【００２５】
次に、本実施形態に係る人工関節用コンポーネント１が人工股関節において用いられる場合における効果を検証するため、大腿骨１００の頸部１００ｂに発生する応力について有限要素法を用いて解析した結果について説明する。尚、人工股関節用コンポーネント１が人工股関節に用いられる場合についての応力解析に加え、比較のため、従来技術に対応する人工股関節用コンポーネントが人工股関節において用いられる場合についての応力解析も行った。
【００２６】
図５は、従来技術に対応する人工股関節用コンポーネント１１０を示す断面図である。人工股関節用コンポーネント１１０は、球状外面１１１ａが形成された半球殻状の骨頭球殻部１１１と、骨頭球殻部１１１の内側から突出するように延びる軸状部１１２とが設けられている。しかし、本実施形態の人工股関節用コンポーネント１とは異なり、人工股関節用コンポーネント１１０では、骨頭球殻部１１１の周縁部分１１１ｂ（図中破線で囲んで示す部分）の内壁は、軸状部１１２の突出方向とほぼ平行に直線状に延びるように形成されている。このため、骨頭球殻部１１１の周縁部分１１１ｂは厚みが厚く形成されており、更に、その端部１１１ｃは、軸状部１１２の突出方向に対してほぼ垂直な端面として形成され、周縁部分１１１ｂにおいてほぼ直角な段状に形成されている。これにより、骨頭球殻部１１１は、その周縁部分１１１ｂの端部１１１ｃにおいて、軸状部１１２の突出方向と垂直な断面の断面積が突然ゼロになって急激に変化するように構成されている。
【００２７】
図６は、従来技術に対応する人工股関節用コンポーネント１１１が人工股関節に用いられた場合についての応力解析結果を示す図であって、大腿骨１００及び人工股関節用コンポーネント１１１の切欠き断面として示す図である。この図６では、大腿骨１００の切欠き断面について、人工股関節用コンポーネント１１０に所定の荷重が作用した場合において発生する応力の分布を応力の大きさの範囲で５段階に分けてハッチングを変更して図示している。一方、図７は、人工股関節用コンポーネント１が人工股関節に用いられた場合についての応力解析結果を示す図であって、大腿骨１００及び人工股関節用コンポーネント１の切欠き断面として示す図である。図７についても、図６と同様に、大腿骨１００の切欠き断面について、人工股関節用コンポーネント１に所定の荷重が作用した場合において発生する応力の分布を応力の大きさの範囲で５段階に分けてハッチングを変更して図示している。尚、図６及び図７において両端矢印で示すように、応力の大きさがレベル１の領域はその応力の大きさが所定の値以下の領域であり、応力の大きさがレベル２の領域はその応力の大きさがレベル１の応力値を超える所定の範囲の領域である。同様に、応力の大きさがレベル３の領域はその応力の大きさがレベル２の応力値を超える所定の範囲の領域で、応力の大きさがレベル４の領域はその応力の大きさがレベル３の領域の応力値を超える所定の範囲の領域である。また、応力の大きさがレベル５の領域はその応力の大きさがレベル４の応力値を超える領域である。
【００２８】
図６に示すように、人工股関節コンポーネント１１１が用いられた場合は、大腿骨１００の頸部１００ｂでは、骨頭球殻部１１１の周縁部分１１１ｂの端部１１１ｃの近傍において、レベル５の応力値にまで達する領域が大きな領域として発生し、応力集中が生じている。一方、人工股関節用コンポーネント１が用いられた場合は、大腿骨１００の頸部１００ｂでは、骨頭球殻部１１の周縁部分１１ｂの端部１１ｃの近傍においては、レベル４の応力値の領域しか発生しておらず、応力集中が大幅に緩和されることが確認された。
【００２９】
以上説明した人工股関節用コンポーネント１によると、骨頭球殻部１１は、周縁部分１１ｂにおいてその端部１１ｃ側に向かって、軸状部１２の突出方向と垂直な断面における厚みが徐々に減少するように、周縁部分１１ｂにおける内壁１１ｄ側が球状外面１１ａ側に向かって削がれた形状に形成されている。このため、人工股関節用コンポーネント１に荷重が作用した際に、骨頭球殻部１１の周縁部分１１ｂに隣接する大腿骨１００の頸部１００ｂにおいて発生する応力が、周縁部分１１ｂの内壁１１ｄ側の削がれた形状の部分に骨セメント１０３を介して隣接する領域の全体に亘ってより分散され易くなる。このため、大腿骨１００の頸部１００ｂにおける応力が、骨頭球殻部１１の周縁部分１１ｂの端部１１ｃの近傍において集中してしまうことを抑制することができる。これにより、大腿骨１００の頸部骨折の発生を抑制することができる。
【００３０】
従って、本実施形態によると、大腿骨の頸部における応力集中を緩和することができ、大腿骨の頸部骨折の発生を抑制することができる表面置換型の人工股関節用コンポーネント１を提供することができる。
【００３１】
また、人工股関節用コンポーネント１によると、骨頭球殻部１１の周縁部分１１ｂの端部１１ｃが刃先状に形成されているため、骨頭球殻部１１の周縁部分１１ｂではその端部１１ｃ側に向かって軸状部１２の突出方向と垂直な断面の厚みが更に緩やかに変化することになる。このため、大腿骨１００の頸部１００ｂにおける骨頭球殻部１１の周縁部分１１ｂの端部１１ｃの近傍での応力の変化が更に緩やかになり、大腿骨１００の頸部１００ｂにおける応力が骨頭球殻部１１の周縁部分１１ｂの端部１１ｃの近傍に集中してしまうことを更に緩和することができ、大腿骨１００の頸部骨折の発生を更に抑制することができる。
【００３２】
また、人工股関節用コンポーネント１によると、骨頭球殻部１１の周縁部分１１ｂの内壁１１ｄ側及び球状外面１１ａ側のうちの少なくとも一方が他方に向かって凹むように削がれて形成されている。このため、骨頭球殻部１１の周縁部分１１ｂでは、その内壁１１ｄにおける凹んだ形状の部分からその端部１１ｃにかけて軸状部１２の突出方向と垂直な断面の厚みが緩やかに変化することになる。これにより、骨頭球殻部１１の周縁部分１１ｂに骨セメント１０３を介して隣接する大腿骨１００の頸部１００ｂにおける応力が、周縁部分１１ｂの端部１１ｃの近傍からより離れた領域に効率よく分散されることになる。従って、大腿骨１００の頸部１００ｂにおける応力が骨頭球殻部１１の周縁部分１１ｂの端部１１ｃの近傍に集中してしまうことを更に効率よく緩和することができ、大腿骨１００の頸部骨折の発生を更に抑制することができる。
【００３３】
また、人工股関節用コンポーネント１によると、軸状部１２には、その先端側に向かって断面積が減少するように、側面部分にテーパ状の先細り形状に形成されたテーパ状部分１２ａが設けられている。このため、大腿骨１００の頸部１００ｂにおける応力が、骨頭球殻部１１の周縁部分１１ｂの内壁１１ｄ側の削がれた形状の部分に骨セメント１０３を介して隣接する領域で分散されるとともに、軸状部１２の先細り形状のテーパ状部分１２ａに隣接する領域でも分散され、大腿骨１００の頸部１００ｂにおける応力分散効果を更に高めることができる。これにより、大腿骨１００の頸部１００ｂにおける応力が骨頭球殻部１１の周縁部分１１ｂの端部１１ｃの近傍に集中してしまうことを更に緩和することができ、大腿骨１００の頸部骨折の発生を更に抑制することができる。
【００３４】
また、人工股関節用コンポーネント１によると、軸状部１２の側面部分における先細り形状のテーパ状部分１２ａが、骨頭球殻部１１の周縁部分１１ｂの端部１１ｃに対向する位置よりも軸状部１２の先端側に配置されている。即ち、軸状部１２の突出方向に対して垂直な方向において、骨頭球殻部１１の周縁部分１１ｂと軸状部１２のテーパ状部分１２ａとが重なることがない。このため、骨頭球殻部１１の周縁部分１１ｂで大腿骨１００の頸部１００ｂの応力を分散する効果と軸状部１２のテーパ状部分１２ａで大腿骨１００の頸部１００ｂの応力を分散する効果とが同じ領域に重複して作用してしまうことが抑制され、大腿骨１００の頸部１００ｂの応力を上記の周縁部分１１ｂに対応する領域と上記のテーパ状部分１２ａに対応する領域とに亘って更に効率よく分散させることができる。これにより、大腿骨１００の頸部１００ｂにおける応力が骨頭球殻部１１の周縁部分１１ｂの端部１１ｃの近傍に集中してしまうことを更に効率よく緩和することができ、大腿骨１００の頸部骨折の発生を更に抑制することができる。また、軸状部１２の突出方向に対して垂直な方向において骨頭球殻部１１の周縁部分１１ｂと軸状部１２のテーパ状部分１２ａとが重なることがないため、軸状部１２の突出方向に垂直な方向での骨頭球殻部１１及び軸状部１２の合計の断面積が、骨頭球殻部１１の周縁部分１１ｂの端部１１ｃの近傍において大きく変化してしまうことも防止できる。このため、大腿骨１００の頸部１００ｂの応力が骨頭球殻部１１の周縁部分１１ｂの端部１１ｃの近傍で急に変化して応力集中が生じてしまうことも抑制されることになる。
【００３５】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な変更が可能なものである。例えば、次のように変更して実施してもよい。
【００３６】
（１）本実施形態では、骨頭球殻部の球状外面が臼蓋に配置される殻状部材の内面に対して摺接する場合を例にとって説明したが、この通りでなくてもよく、球状外面が直接に臼蓋に対して摺接するものであってもよい。
【００３７】
（２）本実施形態では、骨頭球殻部の周縁部分の内壁側が球状外面側に向かって凹むように削がれた形状に形成されている場合を例にとって説明したが、この通りでなくてもよい。周縁部分における内面側及び球状外面側のうちの少なくとも一方が他方に向かって削がれた形状に形成されていればよい。即ち、内面側が球状外面側に向かって、又は球状外面側が内面側に向かって、或いは内面側及び球状外面側が互いに他方に向かって、削がれた形状に形成されていればよい。また、凹むように削がれた形状に形成されているものに限らず、断面において直線状となるように削がれた形状に形成されているものであってもよい。
【００３８】
図８は、変形例に係る人工股関節用コンポーネント２を示す断面図である。人工股関節用コンポーネント２は、本実施形態の人工股関節用コンポーネント１と同様に骨頭球殻部２１と軸状部１２とを備えて構成されているが、骨頭球殻部２１の構成において人工股関節用コンポーネント１と異なっている。尚、人工股関節用コンポーネント２において人工股関節用コンポーネント１と同様に構成される要素については図面において同一の符号を付して説明を省略する。
【００３９】
図８に示すように、人工股関節用コンポーネント２の骨頭球殻部２１は、本実施形態の骨頭球殻部１１と同様に、臼蓋に配置される殻状部材の内面に対して摺接する球状外面２１ａが形成された半球殻状の形状に形成されている。しかし、骨頭球殻部２１は、球状外面２１ａの頭頂部分側とは反対の周縁部分２１ｂ（図８にて破線で囲んで示す部分）における内壁２１ｄが円筒体の内周面のように直線状に延びるように形成されている。そして、周縁部分２１ｂにおいては、球状外面２１ａ側が内壁２１ｄ側に向かって削がれた形状に形成されている。これにより、骨頭球殻部２１は、その周縁部分２１ｂにおいてその端部２１ｃ側に向かって、軸状部１２の突出方向と垂直な断面における厚みが徐々に減少するように形成されている。尚、周縁部分２１ｂにおいては、その球状外面２１ａ側が軸状部１２の突出方向と平行な断面において直線状となるように削がれた形状に形成されることで、球状外面２１ａ側が内壁２１ｄ側に向かって削がれた形状に形成されている。
【００４０】
（３）本実施形態では、軸状部の先端側に先細り形状のテーパ状部分が設けられている場合を例にとって説明したが、この通りでなくもよく、軸状部の先端側が他の形態の先細り形状に形成されていてもよく、また、軸状部の先端側に先細り形状の部分が設けられていなくてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明は、人工股関節において用いられ、大腿骨の骨頭表面を置換するように配置される表面置換型の人工股関節用コンポーネントとして、広く適用することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の一実施の形態に係る人工股関節用コンポーネントを示す斜視図である。
【図２】図１に示す人工股関節用コンポーネントが人工股関節において用いられた状態を示す断面図であって、大腿骨及び骨盤の断面の一部とともに示す図である。
【図３】図１に示す人工股関節用コンポーネントの断面図である。
【図４】図３におけるＡ−Ａ線矢視断面図（図４（ａ））、Ｂ−Ｂ線矢視断面図（図４（ｂ））、及びＣ−Ｃ線矢視断面図（図４（ｃ））をそれぞれ示したものである。
【図５】従来技術に対応する人工股関節用コンポーネントを示す断面図である。
【図６】図５に示す人工股関節用コンポーネントが人工股関節に用いられた場合についての応力解析結果を示す図である。
【図７】図３に示す人工股関節用コンポーネントが人工股関節に用いられた場合についての応力解析結果を示す図である。
【図８】変形例に係る人工股関節用コンポーネントの断面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１ 人工股関節用コンポーネント
１１ 骨頭球殻部
１１ａ 球状外面
１１ｂ 周縁部分
１１ｃ 端部
１１ｄ 内壁
１２ 軸状部
１２ａ テーパ状部分
１００ 大腿骨
１００ａ 骨頭部分
１０１ａ 臼蓋
１０２ 殻状部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
人工股関節において用いられ、大腿骨の骨頭表面を置換するように配置される表面置換型の人工股関節用コンポーネントであって、
臼蓋に配置される半球殻状の殻状部材の内面に対して又は臼蓋に対して摺接する球状外面が形成された半球殻状の骨頭球殻部と、
前記骨頭球殻部の内側における前記球状外面の頭頂部分の裏側に対応する位置から突出するように延びるとともに、大腿骨に埋植される軸状部と、
を備え、
前記骨頭球殻部は、頭頂部分側とは反対側の周縁部分においてその端部側に向かって、前記軸状部の突出方向と垂直な断面における厚みが徐々に減少するように、前記周縁部分における内壁側及び前記球状外面側のうちの少なくとも一方が他方に向かって削がれた形状に形成されていることを特徴とする、人工股関節用コンポーネント。
【請求項２】
請求項１に記載の人工股関節用コンポーネントであって、
前記骨頭球殻部の周辺部分は、その端部が周方向に沿って延びる刃先状に形成されていることを特徴とする、人工股関節用コンポーネント。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の人工股関節用コンポーネントであって、
前記骨頭球殻部の周縁部分は、内壁側及び前記球状外面側のうちの少なくとも一方が他方に向かって凹むように削がれた形状に形成されていることを特徴とする、人工股関節用コンポーネント。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の人工股関節用コンポーネントであって、
前記軸状部は、前記骨頭球殻部の内側から突出する先端側に向かってその突出方向と垂直な断面における断面積が減少するように、側面部分の少なくとも一部がテーパ状に先細るように形成されていることを特徴とする、人工股関節用コンポーネント。
【請求項５】
請求項４に記載の人工股関節用コンポーネントであって、
前記軸状部の側面部分は、テーパ状に形成された部分が、前記骨頭球殻部の周縁部分の端部に対向する位置よりも当該軸状部の突出方向における先端側に配置されていることを特徴とする、人工股関節用コンポーネント。
【請求項１】
人工股関節において用いられ、大腿骨の骨頭表面を置換するように配置される表面置換型の人工股関節用コンポーネントであって、
臼蓋に配置される半球殻状の殻状部材の内面に対して又は臼蓋に対して摺接する球状外面が形成された半球殻状の骨頭球殻部と、
前記骨頭球殻部の内側における前記球状外面の頭頂部分の裏側に対応する位置から突出するように延びるとともに、大腿骨に埋植される軸状部と、
を備え、
前記骨頭球殻部は、頭頂部分側とは反対側の周縁部分においてその端部側に向かって、前記軸状部の突出方向と垂直な断面における厚みが徐々に減少するように、前記周縁部分における内壁側及び前記球状外面側のうちの少なくとも一方が他方に向かって削がれた形状に形成されていることを特徴とする、人工股関節用コンポーネント。
【請求項２】
請求項１に記載の人工股関節用コンポーネントであって、
前記骨頭球殻部の周辺部分は、その端部が周方向に沿って延びる刃先状に形成されていることを特徴とする、人工股関節用コンポーネント。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の人工股関節用コンポーネントであって、
前記骨頭球殻部の周縁部分は、内壁側及び前記球状外面側のうちの少なくとも一方が他方に向かって凹むように削がれた形状に形成されていることを特徴とする、人工股関節用コンポーネント。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の人工股関節用コンポーネントであって、
前記軸状部は、前記骨頭球殻部の内側から突出する先端側に向かってその突出方向と垂直な断面における断面積が減少するように、側面部分の少なくとも一部がテーパ状に先細るように形成されていることを特徴とする、人工股関節用コンポーネント。
【請求項５】
請求項４に記載の人工股関節用コンポーネントであって、
前記軸状部の側面部分は、テーパ状に形成された部分が、前記骨頭球殻部の周縁部分の端部に対向する位置よりも当該軸状部の突出方向における先端側に配置されていることを特徴とする、人工股関節用コンポーネント。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１０−１４２３７９（Ｐ２０１０−１４２３７９Ａ）
【公開日】平成２２年７月１日（２０１０．７．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３２１６６０（Ｐ２００８−３２１６６０）
【出願日】平成２０年１２月１７日（２００８．１２．１７）
【出願人】（５０４４１８０８４）日本メディカルマテリアル株式会社 (106)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年７月１日（２０１０．７．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月１７日（２００８．１２．１７）
【出願人】（５０４４１８０８４）日本メディカルマテリアル株式会社 (106)
【Ｆターム（参考）】
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