人工膝関節
【課題】深屈曲が可能で、軽度屈曲よりも深屈曲で外旋しやすい人工膝関節を提供する。
【解決手段】大腿骨遠位端に固定される大腿骨コンポーネントと、脛骨近位端に固定され大腿骨コンポーネントを摺動可能に受容する脛骨プレートと、を備えた人工膝関節であって、大腿骨コンポーネントが、内側顆と、外側顆と、内側顆と外側顆との後端を接続し、膝関節屈曲時に脛骨プレートに対して摺動する楕円球状摺動部と、を備え、脛骨プレートが、内側顆を受容する内側窩と、外側顆を受容する外側窩と、内側窩と外側窩との間の後方側に楕円球状摺動部を摺動可能に受容する凹状摺動面と、を備え、脛骨プレートの内側窩及び外側窩は曲面から成り、外側窩の後方領域の半径が、内側窩の後方領域の半径よりも大きく、外側窩の後端部が、平面又は曲面により面取りされて後端摺動面を形成しており、後端摺動面が内側後方に方向付けられていることを特徴とする。
【解決手段】大腿骨遠位端に固定される大腿骨コンポーネントと、脛骨近位端に固定され大腿骨コンポーネントを摺動可能に受容する脛骨プレートと、を備えた人工膝関節であって、大腿骨コンポーネントが、内側顆と、外側顆と、内側顆と外側顆との後端を接続し、膝関節屈曲時に脛骨プレートに対して摺動する楕円球状摺動部と、を備え、脛骨プレートが、内側顆を受容する内側窩と、外側顆を受容する外側窩と、内側窩と外側窩との間の後方側に楕円球状摺動部を摺動可能に受容する凹状摺動面と、を備え、脛骨プレートの内側窩及び外側窩は曲面から成り、外側窩の後方領域の半径が、内側窩の後方領域の半径よりも大きく、外側窩の後端部が、平面又は曲面により面取りされて後端摺動面を形成しており、後端摺動面が内側後方に方向付けられていることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人工膝関節に関し、特に、膝関節の深屈曲時の外旋を促進できる人工膝関節に関する。
【背景技術】
【０００２】
変形性膝関節症や慢性関節リウマチなどにより膝関節が高度に変形した場合、正常な機能に回復させるために、人工膝関節への置換手術が行われている。
【０００３】
人工膝関節は、大腿骨遠位端に固定する大腿骨コンポーネントと、脛骨近位端に固定する脛骨コンポーネントとを含んでいる（例えば特許文献１〜３）。脛骨コンポーネントは、脛骨に直接固定される金属製またはセラミック製または樹脂製の脛骨トレイと、脛骨トレイの上面に固定され、大腿骨コンポーネントと接触する樹脂製の脛骨プレートとから構成されている。
【０００４】
近年の人工膝関節では、自然な膝関節と同様の回旋運動が求められている。特に、膝関節を深屈曲したときに、大腿骨コンポーネントが脛骨トレイに対して約２５°〜約３０°と大きく外旋できるようにすることを目標としている。特に正座時においては亜脱臼を伴った回旋運動が確認されており、対応する人工膝関節の開発が待たれている。
【０００５】
この大腿骨コンポーネントの外旋を実現するために、脛骨プレートに形成される内側窩と外側窩とを非対称にすることが提案されている（特許文献３〜６）。この脛骨プレートを用いることにより、内側窩に受容される大腿骨コンポーネントの内側顆の動作と、外側窩に受容される大腿骨コンポーネントの外側顆との動作とを異ならせ、その結果として、大腿骨コンポーネントを外旋させる。
【０００６】
特許文献３では、内側凹面（内側窩）の形状に特徴があり、大腿骨コンポーネントの内側顆が内側凹面の中で複合運動が可能になっている。内側顆は、外側顆を中心とした回転運動が可能である。
【０００７】
特許文献４では、内側窩を球状のくぼみとし、外側窩を弓状のくぼみとすることにより、内側顆を中心にして、外側顆が回転できるようになっている。
【０００８】
特許文献５及び６では、外側窩の後側が直線状又は下方向に延びる傾斜になっている。これにより、大腿骨コンポーネントの内側顆を支点とした回旋運動を促進している。
【特許文献１】国際公開第２００７／１１６２３２号パンフレット
【特許文献２】特許２９８１９１７号公報
【特許文献３】特表２００７−５０９７０９号公報
【特許文献４】米国特許第５２１９３６２号明細書
【特許文献５】特開２００４−２５４８１１号公報
【特許文献６】特開２００７−２２２６１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献３に開示された人工膝関節は、脛骨プレートの内側窩の後方縁部及び外側窩の後方縁部のいずれも高くされているので、屈曲の途中で脛骨プレートと大腿骨コンポーネント又は大腿骨の後方とが接触する可能性がある。よって、深屈曲が必要な姿勢（例えば、正座をするには、屈曲角度１３５°以上を達成しなくてはならない）が困難であると思われる。
【００１０】
また、自然な膝関節は、軽度屈曲では膝関節は小さく外旋し、深屈曲で大腿骨が大きく外旋する。合わせて深屈曲時、特に正座時には外側窩後方から外側顆が亜脱臼することが確認されている。すなわち、自然な膝関節により近い人工膝関節を得るためには、屈曲の程度により回旋しやすさを異ならせ、深屈曲時には亜脱臼を許容するのが望ましい。
これに対して、特許文献４〜６に開示された人工膝関節では、深屈曲において脱臼を許容するための構成を含んでいない。
【００１１】
そこで、本発明は、深屈曲が可能で、軽度屈曲よりも深屈曲で回旋（外旋）しやすく、深屈曲時（例えば１３５°以上）では亜脱臼が可能な人工膝関節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】
【００１２】
本発明の人工膝関節は、大腿骨遠位端に固定される大腿骨コンポーネントと、脛骨近位端に固定され大腿骨コンポーネントを摺動可能に受容する脛骨プレートと、を備えた人工膝関節であって、前記大腿骨コンポーネントが、内側顆と、外側顆と、前記内側顆と前記外側顆との後端を接続し、膝関節屈曲時に前記脛骨プレートに対して摺動する楕円球状摺動部と、を備え、前記脛骨プレートが、前記内側顆を受容する内側窩と、前記外側顆を受容する外側窩と、前記内側窩と前記外側窩との間の後方側に、前記楕円球状摺動部を摺動可能に受容する凹状摺動面と、を備え、前記脛骨プレートの前記内側窩及び前記外側窩は曲面から成り、前記外側窩の後方領域の半径が、前記内側窩の後方領域の半径よりも大きく、前記外側窩の後端部が、平面又は曲面により面取りされて後端摺動面を形成しており、前記後端摺動面が内側後方に方向付けられていることを特徴とする。
【００１３】
本明細書において、「後端摺動面の方向」とは、後端摺動面上の任意の点における、後端摺動面の法線方向を指すものとする。
また、本明細書において「前記後端摺動面が内側後方に方向付けられている」とは、後端摺動面の任意の点から引いた法線が、内外方向においては内側方向に傾き、前後方向においては後方に傾いていることを意味している。
【００１４】
本明細書において、「楕円球状摺動部」とは、楕円球状体の曲面を摺動面とする摺動部のことであり、楕円球状体の全部又は一部を含むことができる。
また、本明細書における「楕円球状体」とは、長軸と単軸を有する楕円球状の立体物だけでなく、真球状の球体も含むものとする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の人工膝関節は、脛骨プレートの外側窩の後端に後端摺動面を有している。これは、脛骨プレートの外側窩に受容されている大腿骨コンポーネントの外側顆が、ある角度以上に屈曲（例えば、１３５°以上の深屈曲）したときに、後端摺動面に達することを意味している。膝関節を屈曲していくと、大腿骨コンポーネントの外側顆は、後端摺動面に沿って後方に摺動し、最終的には脛骨プレートの後方に亜脱臼する。この亜脱臼により、大腿骨コンポーネントと脛骨コンポーネントとの相対的な動作を、健全な膝関節の動作に近づけることができる。よって、膝部の靭帯の張力バランスを健全な膝関節に近い状態にすることができ、自然な膝関節と同様の深屈曲が可能になる。
【００１６】
また、本発明の人工膝関節は、膝関節屈曲時に前記脛骨プレートに対して摺動する楕円球状摺動部を有しているので、外側顆が後端摺動面に達したときに、大腿骨コンポーネントは楕円球状摺動部を支点として、安定して外旋することができる。
【００１７】
そして、後端摺動面が内側後方に方向付けられているので、外側顆が脛骨プレートから亜脱臼する際に、外側顆が外旋方向にサポートされ、よりスムーズな外旋が実現される。
【００１８】
さらに、本発明の人工膝関節では、外側窩の後方領域の半径が、内側窩の後方領域の半径よりも大きいので、外側窩の後方領域の傾斜が、内側窩の後方領域の傾斜より緩やかである。そのため、脛骨プレートの前後方向の中央付近では、内側窩と外側窩との高さが同程度であっても、後方領域では、外側窩のほうが内側窩よりも低くなる。そのため、大腿骨コンポーネントに力がかかったとき、外側窩で生じる外側顆の後方への移動量のほうが、内側窩で生じる内側顆の移動量より大きくなる。よって、本発明の人工膝関節は、屈曲角度が大きいほど、外旋しやすい。
【００１９】
このように、本発明によれば、深屈曲が可能で、軽度屈曲よりも深屈曲で外旋しやすい人工膝関節を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、実施の形態１に係る人工膝関節の伸展時における概略斜視図である。
【図２】図２は、実施の形態１に係る人工膝関節の概略分解図である。
【図３】図３（ａ）は、図１のＸ−Ｘ線における概略断面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）の人工膝関節を９０°に屈曲したときの概略断面図である。
【図４】図４は、実施の形態１に係る人工膝関節で使用される脛骨プレートの概略斜視図である。
【図５】図５（ａ）は、実施の形態１に係る人工膝関節を１５０°に屈曲したときの外旋を説明する概略斜視図である。図５（ｂ）は比較例の人工膝関節を１５０°に屈曲したときの外旋を説明する概略斜視図である。
【図６】図６は、実施の形態１に係る人工膝関節で使用される脛骨プレートの後端摺動面（図４の部分Ｉ）の拡大図である。
【図７】図７は、実施の形態１に係る人工膝関節で使用される脛骨プレートの概略上面図である。
【図８】図８は、実施の形態１に係る人工膝関節で使用される脛骨プレートの概略上面図である。
【図９】図９は、実施の形態１に係る人工膝関節で使用される脛骨プレートの内側窩の後端部（図４の部分ＩI）の拡大図である。
【図１０】図１０（ａ）は、図４のＹ−Ｙ線における概略断面図であり、図１０（ｂ）は、図４のＺ−Ｚ線における概略断面図である。
【図１１】図１１は、図４のＹ−Ｙ線における概略断面図である。
【図１２】図１２（ａ）〜（ｂ）は、実施の形態１に係る人工膝関節を１５０°に屈曲したときの概略断面図である。
【図１３】図１３は、実施の形態１に係る人工膝関節で使用される脛骨プレートの概略斜視図である。
【図１４】図１４は、実施の形態２に係る人工膝関節の伸展時における概略斜視図である。
【図１５】図１５は、実施の形態２に係る人工膝関節の概略分解図である。
【図１６】図１６（ａ）は、図１４のα−α線における概略断面図であり、図１６（ｂ）は図１６（ａ）の人工膝関節を９０°に屈曲したときの概略断面図である。
【図１７】図１７（ａ）〜（ｅ）は、実施の形態１に係る人工膝関節の様々な屈曲角度における概略断面図である。
【図１８】図１８（ａ）〜（ｅ）は、実施の形態２に係る人工膝関節の様々な屈曲角度における概略正面図である。
【図１９】図１９（ａ）〜（ｅ）は、実施の形態２に係る人工膝関節の様々な屈曲角度における概略斜視図である。
【図２０】図２０（ａ）〜（ｃ）は、実施の形態２に係る人工膝関節の様々な屈曲角度における外旋を説明する概略斜視図である。
【図２１】図２１（ａ）〜（ｆ）は、実施の形態２に係る人工膝関節の変形例の概略断面図である。
【図２２】図２２は、骨切りした大腿骨の遠位端の概略斜視図である。
【図２３】図２３（ａ）〜（ｃ）は、実施の形態２に係る人工膝関節の様々な屈曲角度における概略断面図である。
【図２４】図２４（ａ）〜（ｃ）は、従来の人工膝関節の様々な屈曲角度における概略斜視図である。
【図２５】図２５（ａ）〜（ｃ）は、別の従来の人工膝関節の様々な屈曲角度における概略斜視図である。
【図２６】図２６（ａ）は、実施の形態２に係る人工膝関節の概略断面図であり、図２６（ｂ）は、図２６（ａ）に図示した人工膝関節の分解図である。
【図２７】図２７（ａ）〜（ｃ）は、実施の形態２に係る人工膝関節の様々な屈曲角度における概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、以下の説明では、必要に応じて特定の方向や位置を示す用語（例えば、「上」、「下」、「右」、「左」及び、それらの用語を含む別の用語）を用いる。それらの用語の使用は図面を参照した発明の理解を容易にするためであって、それらの用語の意味によって本発明の技術的範囲が限定されるものではない。また、複数の図面に表れる同一符号の部分は同一の部分又は部材を示す。
【００２２】
＜実施の形態１＞
図１及び図２は、本実施の形態にかかる人工膝関節１を示している。
人工膝関節１は、大腿骨の遠位端に固定される大腿骨コンポーネント２０と、脛骨の近位端に固定される脛骨プレート１０とを含んでいる。
大腿骨コンポーネント２０は、内側顆２１と外側顆２２を備えている。本実施の形態では、内側顆２１と外側顆２２との間には、開口２３と、内側顆２１と外側顆２２との後端を接続する楕円球状摺動部２４が形成されている。
【００２３】
脛骨プレート１０は、金属製の脛骨トレイ（図示せず）を介して、脛骨の近位端に固定される。脛骨プレート１０は、内側窩１１と外側窩１２とを備えている。内側窩１１と外側窩１２との間の後方側に、楕円球状摺動部２４を摺動可能に受容する凹状摺動面１４とが形成されている。
【００２４】
大腿骨コンポーネント２０と脛骨プレート１０とから人工膝関節１を構成したとき、脛骨プレート１０の内側窩１１の上に大腿骨コンポーネント２０の内側顆２１が配置され、脛骨プレート１０の外側窩１２の上に大腿骨コンポーネント２０の外側顆２２が配置される。
【００２５】
人工膝関節１の伸展・屈曲の際、内側顆２１及び外側顆２２は、内側窩１１及び外側窩１２に対して、前後方向に摺動する（図３（ａ）、（ｂ））。
【００２６】
図４に示すように、脛骨プレート１０の外側窩１２の後端部は、平面又は曲面により面取りされている。この面取りされた面は、後端摺動面（後端摺動曲面１２ｃ又は後端摺動平面１２ｐ）を形成する。
本明細書において「後端摺動曲面１２ｃ」とは、曲面状の後端摺動面を全て含む。後述するように、後端摺動面とは、大腿骨コンポーネント２０の外側顆２２を摺動させる面である。よって、外側顆２２を安定して摺動させるために、後端摺動曲面１２ｃは凹状の曲面であるのが好ましい。
また、本明細書において「後端摺動平面１２ｐ」とは、平面状の後端摺動面を全て含む。
【００２７】
以下、主に後端摺動曲面１２ｃを例示して、本発明の後端摺動面の説明をする。特に記載のない限り、「後端摺動曲面１２ｃ」は、「後端摺動平面１２ｐ」と読み替えることができる。
【００２８】
後端摺動曲面１２ｃは、外側窩１２と同様に、大腿骨コンポーネント２０の外側顆２２と摺動するための面である。外側窩１２は、外側顆２２が亜脱臼する前に外側顆２２が摺動する面である。そして、後端摺動曲面１２ｃは、外側顆２２が亜脱臼した後に外側顆２２が摺動する面である（図４に、外側顆２２が、外側窩１２及び後端摺動曲面１２ｃの表面上を摺動するときの摺動ルート１２ｘを示す）。
【００２９】
本明細書において、「亜脱臼」とは、大腿骨コンポーネント２０の外側顆２２又は内側顆２１が、脛骨プレート１０の外側窩１２又は内側窩１１から後方に離脱することである。外側顆２２の亜脱臼は、大腿骨コンポーネント２０と脛骨プレート１０との相対的な動作を、健全な膝関節の動作（大腿骨の外旋）に近づける。よって、脛骨プレート１０が後端摺動曲面１２ｃを備えることにより、膝部の靭帯の張力バランスを健全な膝関節に近い状態にすることができ、自然な膝関節と同様の深屈曲が可能にする。
【００３０】
脛骨プレート１０に後端摺動曲面１２ｃを設けることにより、外側顆２２が亜脱臼した後の摺動面を提供するだけでなく、外側顆２２の亜脱臼を促進することができる。
大腿骨コンポーネント２０は、膝関節の屈曲により、脛骨プレート１０の上でロールバックする。そして、人工膝関節１を深屈曲すると、大腿骨コンポーネント２０の外側顆２２又は内側顆２１が、脛骨プレート１０の外側窩１２又は内側窩１１から亜脱臼する。このとき、外側窩１２の後端に後端摺動曲面１２ｃが形成されていると、内側顆２１より先に外側顆２２が亜脱臼する。本実施の形態の人工膝関節１は、亜脱臼を促進することにより、深屈曲を容易に達成できる。
【００３１】
外側顆２２が外側窩１２から亜脱臼した状態は、亜脱臼していない状態に比べると、人工膝関節１が不安定である。本実施の形態の人工膝関節１は、外側顆２２が亜脱臼するときに、脛骨プレート１０の凹状摺動面１４に楕円球状摺動部２４が接触しているので、人工膝関節１を安定させるのに有利である。また、外側顆２２が亜脱臼した後に、楕円球状摺動部２４を支点として、大腿骨コンポーネント２０を安定して外旋させることができる（図５（ａ）参照）。また、楕円球状摺動部２４を支点として外旋することにより、外旋がスムーズで、外旋に対する抵抗（例えば、亜脱臼の際の抵抗等）が少ない。
【００３２】
なお、図５（ａ）は、後端摺動曲面１２ｃを有する人工膝関節１を示し、図５（ｂ）は、比較例として、内側後方に方向付けられていない後端摺動平面１２ｐを有する人工膝関節１’を示している。図５（ａ）の人工膝関節１は、スムーズに外旋することができる。
【００３３】
本発明では、後端摺動曲面１２ｃが内側後方に方向付けられている。
ここで「後端摺動曲面１２ｃの方向」について、図６を参照しながら、以下に詳細に説明する。
【００３４】
図６は、外側窩１２の後端摺動曲面１２ｃ（図４の部分Ｉ）の拡大図である。
図６には、任意の測定点Ｐにおける、後端摺動曲面１２ｃの法線の方向（法線ベクトルＮ）が図示されている。本明細書では、「後端摺動曲面１２ｃの方向」とは、法線ベクトルＮの方向である。なお、本明細書で議論される「法線ベクトルＮ」は、後端摺動曲面１２ｃに対して引くことのできる２本の法線ベクトルのうち、上向きの成分ＮＳを含む法線ベクトルである。
【００３５】
図６では、まず、法線ベクトルＮを上方向成分ＮＳと水平面Ｈに投射した水平成分ＮＨとに分解し、次いで、水平成分ＮＨを内側方向成分Ｎｍと後ろ方向成分ＮＰとに分解している。これらの成分標記を用いると、「後端摺動曲面１２ｃが内側後方に方向付けられている」とは、後端摺動曲面１２ｃの法線ベクトルＮの水平成分ＮＨが、内側方向成分Ｎｍと、後ろ方向成分ＮＰとを含むことである。
【００３６】
図６のような後端摺動曲面１２ｃに、大腿骨コンポーネント２０の外側顆２２により力がかけられると、後端摺動曲面１２ｃに垂直な方向（法線ベクトルＮの方向と一致）に抗力が発生する。この抗力は、外側顆２２に対して、内側後方向きの力を与える。そのため、外側顆２２は、内側後方向きに移動しやすくなる。すなわち、外側顆２２の外旋が促進される。
【００３７】
また、外側顆２２が亜脱臼し、そして外側顆２２が外旋方向するとき、外側顆２２は後端摺動曲面１２ｃによってサポートされるので、スムーズな外旋が実現される。
【００３８】
このように、後端摺動曲面１２ｃが内側後方に方向付けられていることにより、外側顆２２が亜脱臼した後の外旋が促進され、且つスムーズに外旋する。
【００３９】
図７及び図８のように、後端摺動面（後端摺動曲面１２ｃ又は後端摺動平面１２ｐ）の上を摺動する外側顆２２の摺動ルート１２ｘは、円弧として近似できる。図７及び図８では、摺動ルート１２ｘの円弧は、凹状摺動面１４の中心Ｏを中心とした半径Ｒの円弧として描かれている。
【００４０】
図７及び図８には、摺動ルート１２ｘ上の任意の点（点Ｐ１〜Ｐ３）における、後端摺動曲面１２ｃの法線ベクトルＮの水平成分ＮＨ１〜ＮＨ３が示されている。図７及び図８に図示された水平成分Ｎ１〜Ｎ３は、いずれでも内側後方を向いている。
【００４１】
図７では、３つの水平成分ＮＨ１〜ＮＨ３の全てが、同じ方向を向いている。すなわち、図７の後端摺動面は、平面から成る後端摺動平面１２ｐであり、どの位置でもほぼ同じ方向を向いている。
【００４２】
これに対して、図８では、３つの水平成分ＮＨ１〜ＮＨ３は、それぞれ異なる方向を向いている。すなわち、図８の後端摺動面は、曲面から成る後端摺動曲面１２ｃである。図８のように、点Ｐが後方に位置するほど、水平成分ＮＨの内側方向成分が大きくなるのが好ましい。具体的には、点Ｐ１、Ｐ２の各々における水平成分ＮＨ１、ＮＨ２を比較すると、点Ｐ２のほうが点Ｐ１より後方にあるので、水平成分ＮＨ２のほうが水平成分ＮＨ１のよりも内側方向成分が大きい（より内側方向に指向している）のが好ましい。
外側顆２２が後方にいくほど（つまり、人工膝関節１の屈曲角度が大きくなるほど）、外側顆２２を内側方向に方向付ける力が大きくなり、それに伴い、外側顆２２を外旋角度も大きくすることができる。
なお、図８のように、水平成分Ｎ１〜Ｎ３は、点Ｐ１〜Ｐ３における摺動ルート１２ｘの接線方向と一致させているが、これに限定されない。
【００４３】
なお、比較のために、脛骨プレート１０の内側窩１１の後端部についても説明する。
人工膝関節１の深屈曲時に、脛骨プレート１０の内側窩１１の後端部と、大腿骨コンポーネント２０若しくは大腿骨とが接触する場合がある。そこで、内側窩１１の後端部を、平面１１ｐによって面取りするのが好ましい。（図４参照）。図９に、平面１１ｐ（図４の部分ＩＩ）の拡大図を示す。
図９からわかるように、平面１１ｐの任意の点Ｐ’に引かれた法線ベクトルＮ’は、上方向成分ＮＳ’と後ろ方向成分ＮＰ’とを含む。しかしながら、法線ベクトルＮ’は、内側方向成分Ｎｍ’を含んでいない。すなわち、平面１１ｐは、後方には方向付けられているが、内側後方には方向付けられていない。
【００４４】
図１０（ａ）は、外側窩１２の最下点（位置Ｑ２と一致）を通る前後方向における、脛骨プレート１０の端面図である。また、図１０（ｂ）は、内側窩１１の最下点を通る前後方向における、脛骨プレート１０の端面図である。
図１０（ａ）、（ｂ）に示すように、本発明の人工膝関節１で使用する脛骨プレート１０では、外側窩１２及び内側窩１１は曲面である。
【００４５】
本発明では、外側窩１２の後方領域１２ＰＳの半径１２ｒが、内側窩１１の後方領域１１ＰＳの半径１１ｒよりも大きい（図１０（ａ）、（ｂ）参照）。
【００４６】
本明細書において、「外側窩１２の後方領域１２ＰＳ」とは、図１０（ａ）の位置Ｑ２より後方にある外側窩１２の領域である。また、「内側窩１１の後方領域１１ＰＳ」とは、図１０（ｂ）の位置Ｑ１より後方にある内側窩１１の領域である。
なお、外側窩１２の「位置Ｑ２」とは、人工膝関節１の伸展時において、大腿骨コンポーネント２０の外側顆２２（図１０（ａ）の破線）の最下位置が、脛骨プレート１０の外側窩１２と接触する位置である。また、内側窩１１の「位置Ｑ１」とは、人工膝関節１の伸展時において、大腿骨コンポーネント２０の内側顆２１（図１０（ｂ）の破線）の最下位置が、脛骨プレート１０の内側窩１１と接触する位置である。
【００４７】
また、本明細書において、「外側窩１２の後方領域１２ＰＳの半径」とは、外側窩１２の前後方向の断面（図１０（ａ）参照）における、後方領域１２ＰＳの半径である。同様に、「内側窩１１の後方領域１１ＰＳの半径」とは、内側窩１１の前後方向の断面（図１０（ｂ）参照）における、後方領域１１ＰＳの半径である。
【００４８】
図１０（ａ）、（ｂ）のように、脛骨プレート１０の外側窩１２の後方領域１２ＰＳの半径１２ｒが、内側窩１１の後方領域１１ＰＳの半径１１ｒよりも大きいと、外側窩１２の後方領域１２ＰＳの傾斜が、内側窩１１の後方領域１１ＰＳの傾斜より緩やかになる。すなわち、脛骨プレート１０の前後方向の中央付近（例えば、位置Ｑ１、Ｑ２）で、内側窩１１と外側窩１２との高さを一致させると、位置Ｑ１、Ｑ２から後方に向かって等距離だけ移動したとき、外側窩１２の高さは、内側窩１１の高さよりも、常に低い。よって、大腿骨コンポーネント２０がロールバックするとき、大腿骨コンポーネント２０の内側顆２１より、外側顆２２のほうが、後方に移動しやすい。その結果、ロールバックが生じると、内側顆２１より外側顆２２のほうが後方に位置する状態になりやすく、大腿骨コンポーネント２０は外旋しやすくなる。さらに、脛骨プレート１０の外側窩１２と内側窩１１との高さの差は、後方にいくほど増大するので、ロールバックが生じ始める屈曲角度（例えば９０°）より、さらにロールバックが進行する屈曲角度（例えば１３５°）のほうが、より外旋しやすくなる。このような脛骨プレート１０を使用することにより、軽度屈曲よりも深屈曲で外旋しやすい人工膝関節を得ることができる。
【００４９】
外側窩１２は、後方領域１２ＰＳの半径が、前方領域１２ＡＮの半径より大きい。内側窩１１は、後方領域１１ＰＳの半径が、前方領域１１ＡＮの半径とほぼ等しくすることもできるが、後方領域１１ＰＳの半径が、前方領域１１ＡＮの半径より大きいのが好ましい。なお、本明細書において、「外側窩１２の前方領域１２ＡＮ」は、位置Ｑ２より前方の領域であり、「内側窩１１の前方領域１１ＡＮ」は、位置Ｑ１より前方の領域である。
【００５０】
図１０（ａ）のように、外側窩１２と後端摺動面（後端摺動曲面１２ｃ又は後端摺動平面１２ｐ）との間が曲面にされているのが好ましく、外側顆２２が外側窩１２から後端摺動面に亜脱臼するとき、人工膝関節への衝撃を小さくすることができる。
【００５１】
また、外側窩１２の最下点（位置Ｑ２と一致）を通る前後方向の断面（図１０（ａ）、図１１参照）において、後端摺動面（後端摺動曲面１２ｃ又は後端摺動平面１２ｐ）の前後方向の長さ１２ｄが、脛骨プレート１０の前後方向の長さの１／５以下であるのが好ましい。これにより、大腿骨コンポーネント２０の外側顆２２が外側窩１２から後端摺動面に亜脱臼する屈曲角度を、比較的大きい屈曲角度の範囲（例えば９０°〜１５０）に設定することができる。
【００５２】
また、外側窩１２の最下点を通る前後方向の断面（図１０（ａ）、図１１参照）において、後端摺動面（後端摺動曲面１２ｃ又は後端摺動平面１２ｐ）の傾斜角度が２０°以上であるのが好ましい。ここで「後端摺動面の傾斜角度」とは、外側窩１２の最下点を通る前後方向の断面（図１０（ａ）、図１１）で観察したときの、後端摺動面の最大傾斜角度を指す。
【００５３】
図１２（ａ）は、後端摺動面（例として後端摺動曲面１２ｃ）の傾斜角度が２０°以上（この図では、約３５°）の脛骨プレート１０を用いた人工膝関節１である。図１２（ｂ）は、後端摺動面の傾斜角度が２０°未満（この図では、約１０°）の脛骨プレート１０を用いた人工膝関節１である。
大腿骨コンポーネント２０を１５０°に屈曲したとき、図１２（ａ）では、亜脱臼後、大腿骨コンポーネント２０の外側顆２２と脛骨プレート１０の後端摺動曲面１２ｃとの接触範囲が広い（面接触している）。よって、外側顆２２が、後端摺動曲面１２ｃ上でスムーズに摺動できる。これに対して、図１２（ｂ）では、外側顆２２と後端摺動曲面１２ｃの後方縁部とが接触している。
【００５４】
このように、脛骨プレート１０の後端摺動曲面１２ｃの傾斜角度が２０°以上であると、深屈曲であっても外側顆２２を後端摺動曲面１２ｃの面で受容できるので、深屈曲における大腿骨コンポーネント２０の摺動がよりスムーズになる。
【００５５】
図１３に示すように、後端摺動曲面１２ｃは、凹状摺動面１４の中心Ｏを中心として、角度θ＝５〜３０°の範囲で形成されているのが好ましい。これにより、大腿骨コンポーネント２０の外旋が、自然な膝の外旋角度（５〜３０°）の範囲で起こりやすくなる。
【００５６】
本実施の形態の人工膝関節１は、深屈曲時に大腿骨コンポーネント２０を自然に外旋させることができるので、人工膝関節１への置換後も、自然な膝関節の動作を実現することができる。
【００５７】
＜実施の形態２＞
本実施の形態の人工膝関節１は、軽度屈曲時の安定性を更に高めたものである。実施の形態１とは、脛骨プレート１０の内側窩１１と外側窩１２との間に、スパインを有している点で異なっている。それ以外の構成については、実施の形態１と同様である。
【００５８】
請求項５の構成
本実施の形態では、脛骨プレート１０は、内側窩１１と外側窩１２とを備えている。図１４及び図１５のように、内側窩１１と外側窩１２との間には、スパイン１３が形成され、凹状摺動面１４が、パイン１３の後面を構成しているのが好ましい。
【００５９】
大腿骨コンポーネント２０と脛骨プレート１０とから人工膝関節１を構成したとき、脛骨プレート１０の内側窩１１の上に大腿骨コンポーネント２０の内側顆２１が配置され、脛骨プレート１０の外側窩１２の上に大腿骨コンポーネント２０の外側顆２２が配置される。また、脛骨プレート１０のスパイン１３は、大腿骨コンポーネント２０の開口２３の中に挿入される。
【００６０】
人工膝関節１の伸展・屈曲の際、内側顆２１及び外側顆２２は、内側窩１１及び外側窩１２に対して、前後方向に摺動する。また、その動作に合わせて、スパイン１３も開口２３内を前後方向に移動する（図１６（ａ）、（ｂ））。
【００６１】
図１７、図１８、及び図１９に、本実施の形態の人工膝関節１を０°〜１５０°まで屈曲したときの状態を示す。
【００６２】
（１）屈曲角度０°（伸展時）：図１７（ａ）、図１８（ａ）、図１９（ａ）
伸展時の人工膝関節１は、スパイン１３が開口２３中に挿入されている。楕円球状摺動部２４は、凹状摺動面１４に接触しておらず、脛骨プレート１０の内側顆２１及び外側顆２２と、大腿骨コンポーネント２０の内側窩１１及び外側窩１２が、それぞれ接触している。
【００６３】
（２）屈曲角度４５°：図１７（ｂ）、図１８（ｂ）、図１９（ｂ）
内側顆２１及び外側顆２２が、内側窩１１及び外側窩１２に対して前方向に摺動し、それに伴い、スパイン１３が開口２３中を後ろ方向に移動する。そして屈曲角度４５°まで屈曲すると、内側顆２１及び外側顆２２の後端に形成された楕円球状摺動部２４がスパイン１３の後面（凹状摺動面１４）に接触する。開口２３の幅がスパイン１３の幅に近いので、スパイン１３の移動は、開口２３内で０°〜１５°に制限される。
【００６４】
（３）屈曲角度９０°：図１７（ｃ）、図１８（ｃ）、図１９（ｃ）
スパイン１３が楕円球状摺動部２４の前側を支持することにより、大腿骨コンポーネント２０の前方向への脱臼が防止されている。
また、スパイン１３は、開口２３から離脱する。これにより、開口２３によるスパイン１３の移動の制限がなくなり、楕円球状摺動部の回旋制限に移行する。これに伴い、大腿骨コンポーネント２０は０°〜２０°の回旋が可能になる（図２０（ａ））。
【００６５】
（４）屈曲角度１２０°：図１７（ｄ）、図１８（ｄ）、図１９（ｄ）、
楕円球状摺動部２４が凹状摺動面１４に対して摺動する。また、楕円球状摺動部２４が外側方向に回転することにより、大腿骨コンポーネント２０を０°〜２５°外旋することが可能である（１５）（図２０（ｂ））。
【００６６】
（５）屈曲角度１５０°：図１７（ｅ）、図１８（ｅ）、図１９（ｅ）
楕円球状摺動部２４が凹状摺動面１４に対してさらに摺動する。大腿骨コンポーネント２０は、０°〜３５°外旋することが可能である（図２０（ｃ））。
【００６７】
上述のように、人工膝関節１の屈曲角度の増加に伴い、大腿骨コンポーネント２０は脛骨プレート１０に対してより大きな外旋が可能になる。外旋可能角度は、スパイン１３の幅１３ｗと、楕円球状摺動部２４との幅２４ｗとの関係で決定される。
特に、楕円球状摺動部２４の幅２４ｗが、後端に向かって広くなっているのが好ましく、自然な膝関節と同様の外旋状態（軽度屈曲時には外旋角度が小さく、深屈曲時には外旋角度が大きい）を実現することができる（図１８（ｃ）〜（ｅ）、図２０（ａ）〜（ｃ））。楕円球状摺動部２４の幅２４ｗと外旋角度の関係について、以下に詳細に説明する。
【００６８】
屈曲角度９０°（図１８（ｃ））では、楕円球状摺動部２４の幅２４ｗがスパイン１３の幅１３ｗより僅かに広い。そのため。スパイン１３の後面（凹状摺動面１４）において楕円球状摺動部２４が回転可能な角度も僅か（０°〜約２０°）である。すなわち、大腿骨コンポーネント２０も、例えば、０°〜約２０°の角度範囲で外旋可能である（図２０（ａ））。
【００６９】
屈曲角度１２０°（図１８（ｄ））になると、スパイン１３の幅１３ｗに対する楕円球状摺動部２４の幅２４ｗが広くなる。そのため、楕円球状摺動部２４が回転可能な角度範囲が広くなる（例えば、０°〜約２５°）。よって、大腿骨コンポーネント２０も、例えば、０°〜約２５°の角度範囲で外旋可能になる（図２０（ｂ））。
【００７０】
屈曲角度１５０°（図１８（ｅ））になると、スパイン１３の幅１３ｗに対する楕円球状摺動部２４の幅２４ｗがさらに広くなる。そのため、楕円球状摺動部２４が回転可能な角度範囲もさらに広くなる（例えば、０°〜３５°）。よって、大腿骨コンポーネント２０も、例えば、０°〜３５°の角度範囲で外旋可能になる（図２０（ｂ））。
【００７１】
このように、楕円球状摺動部２４の幅２４ｗが後端に向かって広くなっていると、軽度屈曲時には外旋を制限して膝関節の安定性を高めることができ、屈曲角度の増加に伴って外旋角度の範囲を拡げ、そして、深屈曲時には大きな外旋角度（例えば、屈曲角度１３５°以上で外旋角度２５〜３５°）を実現することができる。よって、自然な膝関節と同様に機能する人工膝関節１を得ることができる。
【００７２】
なお、図１８及び図１９のように、スパイン１３の内側面と内側窩１１との間（すなわち、スパイン１３の内側側面）、及びスパイン１３の外側面と外側窩１２との間（スパイン１３の外側側面）を、滑らかな曲面とするのが好ましい。これにより、大腿骨コンポーネント２０が前後方向に摺動するとき、及び大腿骨コンポーネント２０が回旋するときに、大腿骨コンポーネント２０の内側顆２１及び外側顆２２と、スパイン１３の側面との間の面圧が低くなり、スパイン１３の摩耗を抑制できる。また、大腿骨コンポーネント２０の開口２３の縁部（特に、前後方向に伸びる縁部）も、スパイン１３の内側側面及び外側側面とほぼ同一の曲率を持つ曲面とすると、更に好ましい。
【００７３】
再び図１６を参照すると、図示した人工膝関節１では、楕円球状摺動部２４は、人工膝関節１の伸展時には脛骨プレート１０と接触していない。そして、人工膝関節１を屈曲（例えば屈曲角度９０°）すると、楕円球状摺動部２４は凹状摺動面１４に接触する（図１６（ｂ））。楕円球状摺動部２４は、凹状摺動面１４に対して摺動可能である。
【００７４】
また、楕円球状摺動部２４と凹状摺動面１４とが接触する屈曲角度が９０°以下になるように、人工膝関節の寸法形状等を変更することもできる。
例えば、本発明の人工膝関節１は、図２１（ａ）〜（ｆ）のように、屈曲角度０°で楕円球状摺動部２４と凹状摺動面１４とが接触する人工膝関節１も含んでいる。この図の人工膝関節は、屈曲角度０°〜１５０°の全範囲で、楕円球状摺動部２４と脛骨プレート１０とが接触する。 なお、楕円球状摺動部２４と凹状摺動面１４とが接触する屈曲角度は、０〜９０°の範囲にあるのが好ましい。９０°を越える屈曲角度まで楕円球状摺動部２４と凹状摺動面１４とが接触しないと、人工膝関節１の安定性が低くなりすぎるので好ましくない。
【００７５】
図１６（ａ）のように、本実施の形態の人工膝関節１は、膝関節の伸展時（屈曲角度０°）から深屈曲時（屈曲角度１３５°）まで、スパイン１３の頂部１３ｔが、楕円球状摺動部２４の下端２４ｂよりも高い位置にある（これは、後述の「ジャンピング・ディスタンスＪＤ」を用いれば、「ＪＤ＞０」と表現できる）。そのため、大腿骨コンポーネント２０が前方に脱臼しようとしたとき、楕円球状摺動部２４がスパイン１３に接触する。そのため、大腿骨コンポーネント２０が前方向に脱臼するのを抑制できる。
【００７６】
大腿骨コンポーネント２０が前方向に脱臼するのをより効果的に抑制するには、スパイン１３の頂部１３ｔが、楕円球状摺動部２４の下端２４ｂよりも、約１ｍｍ以上高い位置にある（ＪＤ＞１ｍｍ）のが更に好ましい。
【００７７】
人工膝関節１を屈曲すると、楕円球状摺動部２４はスパイン１３の後面（凹状摺動面１４）に接触する（図１６（ｂ））。大腿骨コンポーネント２０には前方向の力が働くが、楕円球状摺動部２４がスパイン１３に接触しているので、大腿骨コンポーネント２０の前方向への脱臼は殆ど起こらない。
【００７８】
スパイン１３を有する脛骨プレート１０を用いた人工膝関節１では、スパイン１３は、大腿骨コンポーネント２０の開口２３から挿入され、そして大腿骨コンポーネント２０の内側（大腿骨遠位端が固定される領域）に突出する。よって、スパイン１３が大腿骨９０と接触しないように、図２２に示すように、大腿骨９０の遠位端９１にスパイン１３を収容する空間９２を形成する必要がある。この空間９２は、大腿骨９０の内側顆と外側顆との間（顆間）に形成され、前後方向に延びている。
【００７９】
大腿骨９０の強度を高く保つためには、骨切り量を減らすのが好ましい。そのためには、大腿骨コンポーネント２０の内側に突出するスパイン１３の突出量を減らして、スパイン１３を収容するための空間９２を狭くするのが望ましい。その反面、スパイン１３の突出量が少なくなれば、大腿骨コンポーネント２０が前方向に脱臼しやすくなる。大腿骨コンポーネント２０の脱臼のしやすさは、ジャンピング・ディスタンスから知ることができる。
【００８０】
ジャンピング・ディスタンスとは、大腿骨コンポーネント２０が前方向に脱臼する際に乗り越えなくてはならない障害の「高さ」のことである。本発明の人工膝関節１では、ジャンピング・ディスタンスは、楕円球状摺動部２４の最下点とスパイン１３の頂点１３ｔとの高さの差に相当する。
【００８１】
図２３を参照して、ジャンピング・ディスタンスＪＤの具体例を説明する。
図２３（ａ）に示す人工膝関節１は、スパイン１３の頂部１３ｔの位置が、楕円球状摺動部２４の最下点（この図では下端２４ｂに相当）の位置より高い。このように、大腿骨コンポーネント２０が脱臼する際に乗り越えなくてはならない障害が存在する場合、ジャンピング・ディスタンスＪＤは正の値（ＪＤ＞０）をとる（これを「正のジャンピング・ディスタンスと称する」）。また、ジャンピング・ディスタンスの絶対値（これを「ジャンピング・ディスタンスの大きさ」と称する）は、スパイン１３の頂部１３ｔと楕円球状摺動部２４の下端２４ｂとの高さの差に等しい。
【００８２】
図２３（ｂ）から明らかなように、屈曲角度９０°における人工膝関節１も、正のジャンピング・ディスタンスＪＤを有する。また、スパイン１３の頂部１３ｔと楕円球状摺動部２４の最下点との差分が、図２３（ａ）における差分よりも大きくなっている。よって、図２３（ｂ）のジャンピング・ディスタンスＪＤの大きさは、図２３（ａ）よりも大きい。ジャンピング・ディスタンスＪＤが大きいほど、大腿骨コンポーネント２０が前方向に脱臼しにくいので、屈曲角度９０°では、屈曲角度０°に比べて、大腿骨コンポーネント２０が脱臼しにくい。
人工膝関節では、低屈曲よりも深屈曲のほうが、大腿骨コンポーネント２０が前方向に脱臼しやすい。本発明の人工膝関節１は、深屈曲におけるジャンピング・ディスタンスが大きいので、深屈曲における大腿骨コンポーネント２０の脱臼も効果的に抑制できる。
【００８３】
また、図２３（ｃ）に示すように、屈曲角度１５０°における人工膝関節１も、正のジャンピング・ディスタンスを有する。そして、図２３（ｃ）の人工膝関節１のジャンピング・ディスタンスの大きさは、図２３（ｂ）のものと同等又はそれ以上である。よって屈曲角度１５０°では、屈曲角度９０°と同等又はそれ以上に、大腿骨コンポーネント２０が脱臼しにくい。
【００８４】
図２３からわかるように、本発明の人工膝関節１では、低屈曲から深屈曲まで、ジャンピング・ディスタンスが正なので、低屈曲でも深屈曲でも、大腿骨コンポーネント２０の脱臼を抑制できる。さらに、深屈曲におけるジャンピング・ディスタンスが大きいので、深屈曲での大腿骨コンポーネント２０の脱臼も効果的に抑制できる。
【００８５】
図２４のような従来の人工膝関節１Ｐでは、屈曲角度０°（図２４（ａ））で、大腿骨コンポーネント２００Ｐのカム２４０Ｐの最下点が、スパイン１３０Ｐの頂点１３０Ｐｔより高い位置にある（すなわち、負のジャンピング・ディスタンスＪＤ（ＪＤ＜０）を有する）。そのため、大腿骨コンポーネント２００Ｐの脱臼を抑制できない。
【００８６】
屈曲角度９０°（図２４（ｂ））及び１５０°（図２４（ｃ）では、人工膝関節１Ｐは正のジャンピング・ディスタンスＪＤを有し、大腿骨コンポーネント２００Ｐの脱臼を抑制することができる。ただし、ジャンピング・ディスタンスＪＤ大きして、大腿骨コンポーネント２００の前方向への脱臼を効果的に抑制するには、スパイン１３０の高さを高くする必要がある。そのため、スパイン１３０Ｐを収容するための空間９２０Ｐは広くなる。
【００８７】
また、図２５のような別の従来の人工膝関節１Ｑでは、屈曲角度０°（図２５（ａ））、屈曲角度９０°（図２５（ｂ））及び屈曲角度１５０°（図２５（ｃ））の全てで、正のジャンピング・ディスタンスＪＤを有する。
しかしながら、屈曲角度１５０°でのジャンピング・ディスタンスの大きさが小さすぎる。よって、深屈曲において、大腿骨コンポーネント２００Ｑが脱臼する危険性がある。
また、スパイン１３０Ｑの頂部近傍（強度が低い）に作用点Ｏがあるので、スパイン１３０Ｑが破損しやすい。
【００８８】
これに対して、図２３に示すように、本発明の人工膝関節１では、楕円球状摺動部２４がスパイン１３の低い位置（凹状摺動面１４）に潜り込むので、スパイン１３の高さを低くしても、十分に大きいジャンピング・ディスタンスＪＤを確保することができる。
そして、スパイン１３の高さが低いので、スパイン１３用の空間９２は、従来に比べて非常に狭くできる。
【００８９】
このように、本発明の人工膝関節１は、屈曲時に、大腿骨コンポーネント２０の楕円球状摺動部２４を、スパイン１３の後面（凹状摺動面１４）で支持することにより、スパイン１３の高さを低く抑えても、ジャンピング・ディスタンスを十分な大きさにすることができる。よって、大腿骨９０の骨切り量を減らしながら、大腿骨コンポーネント２０の前方向への脱臼を効果的に抑制することができる。
【００９０】
また、図２３（ｂ）〜（ｃ）と、図２４（ｂ）〜（ｃ）及び図２５（ｂ）〜（ｃ）とを比較して明らかなように、大腿骨コンポーネント２０、２００Ｐ、２００Ｑの作用点Ｏを受けているスパイン１３、１３０Ｐ、１３０Ｑの厚さが全くことなる。本実施の形態のスパイン１３は、従来のスパイン１３０Ｐ、１３０Ｑに比べて２〜３倍厚い。よって、本実施の形態のスパイン１３は、大きな応力Ｆを受けても破損しにくい。
【００９１】
特に、屈曲角度９０°以上の屈曲位において、楕円球状摺動部２４と１４凹状摺動面との作用点Ｏの高さ方向における位置が、外側窩１２の底部の高さＴ０と、外側窩１２の底部から測定したスパイン１３の頂部１３ｔの高さＴ１の２／３の位置の高さＴ２／３との間にあるのが好ましい。ここで「外側窩１２の底部」とは、外側窩１２の最も低い部分を指している。
底部の高さＴ０と高さＴ２／３との間ではスパイン１３の厚みが厚いので、作用点Ｏから大きな応力Ｆを受けてもスパイン１３が破損しにくい。
【００９２】
また、図２６に詳細に図示するように、大腿骨コンポーネント２０の楕円球状摺動部２４の少なくとも一部が、外側顆２２より外向きに突出しているのが望ましい。図２６では、楕円球状摺動部２４は、外側顆２２よりも、後ろ方向に寸法Ａ、上端部で寸法Ｂだけ外側に突出している。図のように楕円球状摺動部２４が外側顆２２より外向きに突出していると、楕円球状摺動部２４はスパイン１３のより低い位置（凹状摺動面１４）に潜り込むことができるので、ジャンピング・ディスタンスＪＤをより大きくし、作用点Ｏの位置をより低くすることができる。
【００９３】
なお、図２７に示すように、人工膝関節１の屈曲角度が９０°以上でも、作用点Ｏは、外側窩１２とほぼ同じ高さか、又は外側窩１２よりも低い位置にある。よって、大きなジャンピング・ディスタンスＪＤが確保でき、深屈曲でも大腿骨コンポーネント２０は前方向に脱臼しにくいことがわかる。また、応力Ｆを支えるスパイン１３の厚みも厚いので、深屈曲を繰り返してもスパイン１３が破損しにくいことがわかる。
【符号の説明】
【００９４】
１ 人工膝関節
１０ 脛骨プレート
１１ 内側窩
１１ｐ 内側窩の切除面
１１ｒ 内側窩の後方の半径
１２ 外側窩
１２ｃ 後端摺動曲面
１２ｐ 後端摺動平面
１２ｒ 外側窩の後方の半径
１３ スパイン
１３ｔ スパインの頂部
１４ 凹状摺動面
２０ 大腿骨コンポーネント
２１ 内側顆
２２ 外側顆
２３ 開口
２４ 楕円球状摺動部
２４ｂ 楕円球状摺動部の下端
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人工膝関節に関し、特に、膝関節の深屈曲時の外旋を促進できる人工膝関節に関する。
【背景技術】
【０００２】
変形性膝関節症や慢性関節リウマチなどにより膝関節が高度に変形した場合、正常な機能に回復させるために、人工膝関節への置換手術が行われている。
【０００３】
人工膝関節は、大腿骨遠位端に固定する大腿骨コンポーネントと、脛骨近位端に固定する脛骨コンポーネントとを含んでいる（例えば特許文献１〜３）。脛骨コンポーネントは、脛骨に直接固定される金属製またはセラミック製または樹脂製の脛骨トレイと、脛骨トレイの上面に固定され、大腿骨コンポーネントと接触する樹脂製の脛骨プレートとから構成されている。
【０００４】
近年の人工膝関節では、自然な膝関節と同様の回旋運動が求められている。特に、膝関節を深屈曲したときに、大腿骨コンポーネントが脛骨トレイに対して約２５°〜約３０°と大きく外旋できるようにすることを目標としている。特に正座時においては亜脱臼を伴った回旋運動が確認されており、対応する人工膝関節の開発が待たれている。
【０００５】
この大腿骨コンポーネントの外旋を実現するために、脛骨プレートに形成される内側窩と外側窩とを非対称にすることが提案されている（特許文献３〜６）。この脛骨プレートを用いることにより、内側窩に受容される大腿骨コンポーネントの内側顆の動作と、外側窩に受容される大腿骨コンポーネントの外側顆との動作とを異ならせ、その結果として、大腿骨コンポーネントを外旋させる。
【０００６】
特許文献３では、内側凹面（内側窩）の形状に特徴があり、大腿骨コンポーネントの内側顆が内側凹面の中で複合運動が可能になっている。内側顆は、外側顆を中心とした回転運動が可能である。
【０００７】
特許文献４では、内側窩を球状のくぼみとし、外側窩を弓状のくぼみとすることにより、内側顆を中心にして、外側顆が回転できるようになっている。
【０００８】
特許文献５及び６では、外側窩の後側が直線状又は下方向に延びる傾斜になっている。これにより、大腿骨コンポーネントの内側顆を支点とした回旋運動を促進している。
【特許文献１】国際公開第２００７／１１６２３２号パンフレット
【特許文献２】特許２９８１９１７号公報
【特許文献３】特表２００７−５０９７０９号公報
【特許文献４】米国特許第５２１９３６２号明細書
【特許文献５】特開２００４−２５４８１１号公報
【特許文献６】特開２００７−２２２６１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献３に開示された人工膝関節は、脛骨プレートの内側窩の後方縁部及び外側窩の後方縁部のいずれも高くされているので、屈曲の途中で脛骨プレートと大腿骨コンポーネント又は大腿骨の後方とが接触する可能性がある。よって、深屈曲が必要な姿勢（例えば、正座をするには、屈曲角度１３５°以上を達成しなくてはならない）が困難であると思われる。
【００１０】
また、自然な膝関節は、軽度屈曲では膝関節は小さく外旋し、深屈曲で大腿骨が大きく外旋する。合わせて深屈曲時、特に正座時には外側窩後方から外側顆が亜脱臼することが確認されている。すなわち、自然な膝関節により近い人工膝関節を得るためには、屈曲の程度により回旋しやすさを異ならせ、深屈曲時には亜脱臼を許容するのが望ましい。
これに対して、特許文献４〜６に開示された人工膝関節では、深屈曲において脱臼を許容するための構成を含んでいない。
【００１１】
そこで、本発明は、深屈曲が可能で、軽度屈曲よりも深屈曲で回旋（外旋）しやすく、深屈曲時（例えば１３５°以上）では亜脱臼が可能な人工膝関節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】
【００１２】
本発明の人工膝関節は、大腿骨遠位端に固定される大腿骨コンポーネントと、脛骨近位端に固定され大腿骨コンポーネントを摺動可能に受容する脛骨プレートと、を備えた人工膝関節であって、前記大腿骨コンポーネントが、内側顆と、外側顆と、前記内側顆と前記外側顆との後端を接続し、膝関節屈曲時に前記脛骨プレートに対して摺動する楕円球状摺動部と、を備え、前記脛骨プレートが、前記内側顆を受容する内側窩と、前記外側顆を受容する外側窩と、前記内側窩と前記外側窩との間の後方側に、前記楕円球状摺動部を摺動可能に受容する凹状摺動面と、を備え、前記脛骨プレートの前記内側窩及び前記外側窩は曲面から成り、前記外側窩の後方領域の半径が、前記内側窩の後方領域の半径よりも大きく、前記外側窩の後端部が、平面又は曲面により面取りされて後端摺動面を形成しており、前記後端摺動面が内側後方に方向付けられていることを特徴とする。
【００１３】
本明細書において、「後端摺動面の方向」とは、後端摺動面上の任意の点における、後端摺動面の法線方向を指すものとする。
また、本明細書において「前記後端摺動面が内側後方に方向付けられている」とは、後端摺動面の任意の点から引いた法線が、内外方向においては内側方向に傾き、前後方向においては後方に傾いていることを意味している。
【００１４】
本明細書において、「楕円球状摺動部」とは、楕円球状体の曲面を摺動面とする摺動部のことであり、楕円球状体の全部又は一部を含むことができる。
また、本明細書における「楕円球状体」とは、長軸と単軸を有する楕円球状の立体物だけでなく、真球状の球体も含むものとする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の人工膝関節は、脛骨プレートの外側窩の後端に後端摺動面を有している。これは、脛骨プレートの外側窩に受容されている大腿骨コンポーネントの外側顆が、ある角度以上に屈曲（例えば、１３５°以上の深屈曲）したときに、後端摺動面に達することを意味している。膝関節を屈曲していくと、大腿骨コンポーネントの外側顆は、後端摺動面に沿って後方に摺動し、最終的には脛骨プレートの後方に亜脱臼する。この亜脱臼により、大腿骨コンポーネントと脛骨コンポーネントとの相対的な動作を、健全な膝関節の動作に近づけることができる。よって、膝部の靭帯の張力バランスを健全な膝関節に近い状態にすることができ、自然な膝関節と同様の深屈曲が可能になる。
【００１６】
また、本発明の人工膝関節は、膝関節屈曲時に前記脛骨プレートに対して摺動する楕円球状摺動部を有しているので、外側顆が後端摺動面に達したときに、大腿骨コンポーネントは楕円球状摺動部を支点として、安定して外旋することができる。
【００１７】
そして、後端摺動面が内側後方に方向付けられているので、外側顆が脛骨プレートから亜脱臼する際に、外側顆が外旋方向にサポートされ、よりスムーズな外旋が実現される。
【００１８】
さらに、本発明の人工膝関節では、外側窩の後方領域の半径が、内側窩の後方領域の半径よりも大きいので、外側窩の後方領域の傾斜が、内側窩の後方領域の傾斜より緩やかである。そのため、脛骨プレートの前後方向の中央付近では、内側窩と外側窩との高さが同程度であっても、後方領域では、外側窩のほうが内側窩よりも低くなる。そのため、大腿骨コンポーネントに力がかかったとき、外側窩で生じる外側顆の後方への移動量のほうが、内側窩で生じる内側顆の移動量より大きくなる。よって、本発明の人工膝関節は、屈曲角度が大きいほど、外旋しやすい。
【００１９】
このように、本発明によれば、深屈曲が可能で、軽度屈曲よりも深屈曲で外旋しやすい人工膝関節を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、実施の形態１に係る人工膝関節の伸展時における概略斜視図である。
【図２】図２は、実施の形態１に係る人工膝関節の概略分解図である。
【図３】図３（ａ）は、図１のＸ−Ｘ線における概略断面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）の人工膝関節を９０°に屈曲したときの概略断面図である。
【図４】図４は、実施の形態１に係る人工膝関節で使用される脛骨プレートの概略斜視図である。
【図５】図５（ａ）は、実施の形態１に係る人工膝関節を１５０°に屈曲したときの外旋を説明する概略斜視図である。図５（ｂ）は比較例の人工膝関節を１５０°に屈曲したときの外旋を説明する概略斜視図である。
【図６】図６は、実施の形態１に係る人工膝関節で使用される脛骨プレートの後端摺動面（図４の部分Ｉ）の拡大図である。
【図７】図７は、実施の形態１に係る人工膝関節で使用される脛骨プレートの概略上面図である。
【図８】図８は、実施の形態１に係る人工膝関節で使用される脛骨プレートの概略上面図である。
【図９】図９は、実施の形態１に係る人工膝関節で使用される脛骨プレートの内側窩の後端部（図４の部分ＩI）の拡大図である。
【図１０】図１０（ａ）は、図４のＹ−Ｙ線における概略断面図であり、図１０（ｂ）は、図４のＺ−Ｚ線における概略断面図である。
【図１１】図１１は、図４のＹ−Ｙ線における概略断面図である。
【図１２】図１２（ａ）〜（ｂ）は、実施の形態１に係る人工膝関節を１５０°に屈曲したときの概略断面図である。
【図１３】図１３は、実施の形態１に係る人工膝関節で使用される脛骨プレートの概略斜視図である。
【図１４】図１４は、実施の形態２に係る人工膝関節の伸展時における概略斜視図である。
【図１５】図１５は、実施の形態２に係る人工膝関節の概略分解図である。
【図１６】図１６（ａ）は、図１４のα−α線における概略断面図であり、図１６（ｂ）は図１６（ａ）の人工膝関節を９０°に屈曲したときの概略断面図である。
【図１７】図１７（ａ）〜（ｅ）は、実施の形態１に係る人工膝関節の様々な屈曲角度における概略断面図である。
【図１８】図１８（ａ）〜（ｅ）は、実施の形態２に係る人工膝関節の様々な屈曲角度における概略正面図である。
【図１９】図１９（ａ）〜（ｅ）は、実施の形態２に係る人工膝関節の様々な屈曲角度における概略斜視図である。
【図２０】図２０（ａ）〜（ｃ）は、実施の形態２に係る人工膝関節の様々な屈曲角度における外旋を説明する概略斜視図である。
【図２１】図２１（ａ）〜（ｆ）は、実施の形態２に係る人工膝関節の変形例の概略断面図である。
【図２２】図２２は、骨切りした大腿骨の遠位端の概略斜視図である。
【図２３】図２３（ａ）〜（ｃ）は、実施の形態２に係る人工膝関節の様々な屈曲角度における概略断面図である。
【図２４】図２４（ａ）〜（ｃ）は、従来の人工膝関節の様々な屈曲角度における概略斜視図である。
【図２５】図２５（ａ）〜（ｃ）は、別の従来の人工膝関節の様々な屈曲角度における概略斜視図である。
【図２６】図２６（ａ）は、実施の形態２に係る人工膝関節の概略断面図であり、図２６（ｂ）は、図２６（ａ）に図示した人工膝関節の分解図である。
【図２７】図２７（ａ）〜（ｃ）は、実施の形態２に係る人工膝関節の様々な屈曲角度における概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、以下の説明では、必要に応じて特定の方向や位置を示す用語（例えば、「上」、「下」、「右」、「左」及び、それらの用語を含む別の用語）を用いる。それらの用語の使用は図面を参照した発明の理解を容易にするためであって、それらの用語の意味によって本発明の技術的範囲が限定されるものではない。また、複数の図面に表れる同一符号の部分は同一の部分又は部材を示す。
【００２２】
＜実施の形態１＞
図１及び図２は、本実施の形態にかかる人工膝関節１を示している。
人工膝関節１は、大腿骨の遠位端に固定される大腿骨コンポーネント２０と、脛骨の近位端に固定される脛骨プレート１０とを含んでいる。
大腿骨コンポーネント２０は、内側顆２１と外側顆２２を備えている。本実施の形態では、内側顆２１と外側顆２２との間には、開口２３と、内側顆２１と外側顆２２との後端を接続する楕円球状摺動部２４が形成されている。
【００２３】
脛骨プレート１０は、金属製の脛骨トレイ（図示せず）を介して、脛骨の近位端に固定される。脛骨プレート１０は、内側窩１１と外側窩１２とを備えている。内側窩１１と外側窩１２との間の後方側に、楕円球状摺動部２４を摺動可能に受容する凹状摺動面１４とが形成されている。
【００２４】
大腿骨コンポーネント２０と脛骨プレート１０とから人工膝関節１を構成したとき、脛骨プレート１０の内側窩１１の上に大腿骨コンポーネント２０の内側顆２１が配置され、脛骨プレート１０の外側窩１２の上に大腿骨コンポーネント２０の外側顆２２が配置される。
【００２５】
人工膝関節１の伸展・屈曲の際、内側顆２１及び外側顆２２は、内側窩１１及び外側窩１２に対して、前後方向に摺動する（図３（ａ）、（ｂ））。
【００２６】
図４に示すように、脛骨プレート１０の外側窩１２の後端部は、平面又は曲面により面取りされている。この面取りされた面は、後端摺動面（後端摺動曲面１２ｃ又は後端摺動平面１２ｐ）を形成する。
本明細書において「後端摺動曲面１２ｃ」とは、曲面状の後端摺動面を全て含む。後述するように、後端摺動面とは、大腿骨コンポーネント２０の外側顆２２を摺動させる面である。よって、外側顆２２を安定して摺動させるために、後端摺動曲面１２ｃは凹状の曲面であるのが好ましい。
また、本明細書において「後端摺動平面１２ｐ」とは、平面状の後端摺動面を全て含む。
【００２７】
以下、主に後端摺動曲面１２ｃを例示して、本発明の後端摺動面の説明をする。特に記載のない限り、「後端摺動曲面１２ｃ」は、「後端摺動平面１２ｐ」と読み替えることができる。
【００２８】
後端摺動曲面１２ｃは、外側窩１２と同様に、大腿骨コンポーネント２０の外側顆２２と摺動するための面である。外側窩１２は、外側顆２２が亜脱臼する前に外側顆２２が摺動する面である。そして、後端摺動曲面１２ｃは、外側顆２２が亜脱臼した後に外側顆２２が摺動する面である（図４に、外側顆２２が、外側窩１２及び後端摺動曲面１２ｃの表面上を摺動するときの摺動ルート１２ｘを示す）。
【００２９】
本明細書において、「亜脱臼」とは、大腿骨コンポーネント２０の外側顆２２又は内側顆２１が、脛骨プレート１０の外側窩１２又は内側窩１１から後方に離脱することである。外側顆２２の亜脱臼は、大腿骨コンポーネント２０と脛骨プレート１０との相対的な動作を、健全な膝関節の動作（大腿骨の外旋）に近づける。よって、脛骨プレート１０が後端摺動曲面１２ｃを備えることにより、膝部の靭帯の張力バランスを健全な膝関節に近い状態にすることができ、自然な膝関節と同様の深屈曲が可能にする。
【００３０】
脛骨プレート１０に後端摺動曲面１２ｃを設けることにより、外側顆２２が亜脱臼した後の摺動面を提供するだけでなく、外側顆２２の亜脱臼を促進することができる。
大腿骨コンポーネント２０は、膝関節の屈曲により、脛骨プレート１０の上でロールバックする。そして、人工膝関節１を深屈曲すると、大腿骨コンポーネント２０の外側顆２２又は内側顆２１が、脛骨プレート１０の外側窩１２又は内側窩１１から亜脱臼する。このとき、外側窩１２の後端に後端摺動曲面１２ｃが形成されていると、内側顆２１より先に外側顆２２が亜脱臼する。本実施の形態の人工膝関節１は、亜脱臼を促進することにより、深屈曲を容易に達成できる。
【００３１】
外側顆２２が外側窩１２から亜脱臼した状態は、亜脱臼していない状態に比べると、人工膝関節１が不安定である。本実施の形態の人工膝関節１は、外側顆２２が亜脱臼するときに、脛骨プレート１０の凹状摺動面１４に楕円球状摺動部２４が接触しているので、人工膝関節１を安定させるのに有利である。また、外側顆２２が亜脱臼した後に、楕円球状摺動部２４を支点として、大腿骨コンポーネント２０を安定して外旋させることができる（図５（ａ）参照）。また、楕円球状摺動部２４を支点として外旋することにより、外旋がスムーズで、外旋に対する抵抗（例えば、亜脱臼の際の抵抗等）が少ない。
【００３２】
なお、図５（ａ）は、後端摺動曲面１２ｃを有する人工膝関節１を示し、図５（ｂ）は、比較例として、内側後方に方向付けられていない後端摺動平面１２ｐを有する人工膝関節１’を示している。図５（ａ）の人工膝関節１は、スムーズに外旋することができる。
【００３３】
本発明では、後端摺動曲面１２ｃが内側後方に方向付けられている。
ここで「後端摺動曲面１２ｃの方向」について、図６を参照しながら、以下に詳細に説明する。
【００３４】
図６は、外側窩１２の後端摺動曲面１２ｃ（図４の部分Ｉ）の拡大図である。
図６には、任意の測定点Ｐにおける、後端摺動曲面１２ｃの法線の方向（法線ベクトルＮ）が図示されている。本明細書では、「後端摺動曲面１２ｃの方向」とは、法線ベクトルＮの方向である。なお、本明細書で議論される「法線ベクトルＮ」は、後端摺動曲面１２ｃに対して引くことのできる２本の法線ベクトルのうち、上向きの成分ＮＳを含む法線ベクトルである。
【００３５】
図６では、まず、法線ベクトルＮを上方向成分ＮＳと水平面Ｈに投射した水平成分ＮＨとに分解し、次いで、水平成分ＮＨを内側方向成分Ｎｍと後ろ方向成分ＮＰとに分解している。これらの成分標記を用いると、「後端摺動曲面１２ｃが内側後方に方向付けられている」とは、後端摺動曲面１２ｃの法線ベクトルＮの水平成分ＮＨが、内側方向成分Ｎｍと、後ろ方向成分ＮＰとを含むことである。
【００３６】
図６のような後端摺動曲面１２ｃに、大腿骨コンポーネント２０の外側顆２２により力がかけられると、後端摺動曲面１２ｃに垂直な方向（法線ベクトルＮの方向と一致）に抗力が発生する。この抗力は、外側顆２２に対して、内側後方向きの力を与える。そのため、外側顆２２は、内側後方向きに移動しやすくなる。すなわち、外側顆２２の外旋が促進される。
【００３７】
また、外側顆２２が亜脱臼し、そして外側顆２２が外旋方向するとき、外側顆２２は後端摺動曲面１２ｃによってサポートされるので、スムーズな外旋が実現される。
【００３８】
このように、後端摺動曲面１２ｃが内側後方に方向付けられていることにより、外側顆２２が亜脱臼した後の外旋が促進され、且つスムーズに外旋する。
【００３９】
図７及び図８のように、後端摺動面（後端摺動曲面１２ｃ又は後端摺動平面１２ｐ）の上を摺動する外側顆２２の摺動ルート１２ｘは、円弧として近似できる。図７及び図８では、摺動ルート１２ｘの円弧は、凹状摺動面１４の中心Ｏを中心とした半径Ｒの円弧として描かれている。
【００４０】
図７及び図８には、摺動ルート１２ｘ上の任意の点（点Ｐ１〜Ｐ３）における、後端摺動曲面１２ｃの法線ベクトルＮの水平成分ＮＨ１〜ＮＨ３が示されている。図７及び図８に図示された水平成分Ｎ１〜Ｎ３は、いずれでも内側後方を向いている。
【００４１】
図７では、３つの水平成分ＮＨ１〜ＮＨ３の全てが、同じ方向を向いている。すなわち、図７の後端摺動面は、平面から成る後端摺動平面１２ｐであり、どの位置でもほぼ同じ方向を向いている。
【００４２】
これに対して、図８では、３つの水平成分ＮＨ１〜ＮＨ３は、それぞれ異なる方向を向いている。すなわち、図８の後端摺動面は、曲面から成る後端摺動曲面１２ｃである。図８のように、点Ｐが後方に位置するほど、水平成分ＮＨの内側方向成分が大きくなるのが好ましい。具体的には、点Ｐ１、Ｐ２の各々における水平成分ＮＨ１、ＮＨ２を比較すると、点Ｐ２のほうが点Ｐ１より後方にあるので、水平成分ＮＨ２のほうが水平成分ＮＨ１のよりも内側方向成分が大きい（より内側方向に指向している）のが好ましい。
外側顆２２が後方にいくほど（つまり、人工膝関節１の屈曲角度が大きくなるほど）、外側顆２２を内側方向に方向付ける力が大きくなり、それに伴い、外側顆２２を外旋角度も大きくすることができる。
なお、図８のように、水平成分Ｎ１〜Ｎ３は、点Ｐ１〜Ｐ３における摺動ルート１２ｘの接線方向と一致させているが、これに限定されない。
【００４３】
なお、比較のために、脛骨プレート１０の内側窩１１の後端部についても説明する。
人工膝関節１の深屈曲時に、脛骨プレート１０の内側窩１１の後端部と、大腿骨コンポーネント２０若しくは大腿骨とが接触する場合がある。そこで、内側窩１１の後端部を、平面１１ｐによって面取りするのが好ましい。（図４参照）。図９に、平面１１ｐ（図４の部分ＩＩ）の拡大図を示す。
図９からわかるように、平面１１ｐの任意の点Ｐ’に引かれた法線ベクトルＮ’は、上方向成分ＮＳ’と後ろ方向成分ＮＰ’とを含む。しかしながら、法線ベクトルＮ’は、内側方向成分Ｎｍ’を含んでいない。すなわち、平面１１ｐは、後方には方向付けられているが、内側後方には方向付けられていない。
【００４４】
図１０（ａ）は、外側窩１２の最下点（位置Ｑ２と一致）を通る前後方向における、脛骨プレート１０の端面図である。また、図１０（ｂ）は、内側窩１１の最下点を通る前後方向における、脛骨プレート１０の端面図である。
図１０（ａ）、（ｂ）に示すように、本発明の人工膝関節１で使用する脛骨プレート１０では、外側窩１２及び内側窩１１は曲面である。
【００４５】
本発明では、外側窩１２の後方領域１２ＰＳの半径１２ｒが、内側窩１１の後方領域１１ＰＳの半径１１ｒよりも大きい（図１０（ａ）、（ｂ）参照）。
【００４６】
本明細書において、「外側窩１２の後方領域１２ＰＳ」とは、図１０（ａ）の位置Ｑ２より後方にある外側窩１２の領域である。また、「内側窩１１の後方領域１１ＰＳ」とは、図１０（ｂ）の位置Ｑ１より後方にある内側窩１１の領域である。
なお、外側窩１２の「位置Ｑ２」とは、人工膝関節１の伸展時において、大腿骨コンポーネント２０の外側顆２２（図１０（ａ）の破線）の最下位置が、脛骨プレート１０の外側窩１２と接触する位置である。また、内側窩１１の「位置Ｑ１」とは、人工膝関節１の伸展時において、大腿骨コンポーネント２０の内側顆２１（図１０（ｂ）の破線）の最下位置が、脛骨プレート１０の内側窩１１と接触する位置である。
【００４７】
また、本明細書において、「外側窩１２の後方領域１２ＰＳの半径」とは、外側窩１２の前後方向の断面（図１０（ａ）参照）における、後方領域１２ＰＳの半径である。同様に、「内側窩１１の後方領域１１ＰＳの半径」とは、内側窩１１の前後方向の断面（図１０（ｂ）参照）における、後方領域１１ＰＳの半径である。
【００４８】
図１０（ａ）、（ｂ）のように、脛骨プレート１０の外側窩１２の後方領域１２ＰＳの半径１２ｒが、内側窩１１の後方領域１１ＰＳの半径１１ｒよりも大きいと、外側窩１２の後方領域１２ＰＳの傾斜が、内側窩１１の後方領域１１ＰＳの傾斜より緩やかになる。すなわち、脛骨プレート１０の前後方向の中央付近（例えば、位置Ｑ１、Ｑ２）で、内側窩１１と外側窩１２との高さを一致させると、位置Ｑ１、Ｑ２から後方に向かって等距離だけ移動したとき、外側窩１２の高さは、内側窩１１の高さよりも、常に低い。よって、大腿骨コンポーネント２０がロールバックするとき、大腿骨コンポーネント２０の内側顆２１より、外側顆２２のほうが、後方に移動しやすい。その結果、ロールバックが生じると、内側顆２１より外側顆２２のほうが後方に位置する状態になりやすく、大腿骨コンポーネント２０は外旋しやすくなる。さらに、脛骨プレート１０の外側窩１２と内側窩１１との高さの差は、後方にいくほど増大するので、ロールバックが生じ始める屈曲角度（例えば９０°）より、さらにロールバックが進行する屈曲角度（例えば１３５°）のほうが、より外旋しやすくなる。このような脛骨プレート１０を使用することにより、軽度屈曲よりも深屈曲で外旋しやすい人工膝関節を得ることができる。
【００４９】
外側窩１２は、後方領域１２ＰＳの半径が、前方領域１２ＡＮの半径より大きい。内側窩１１は、後方領域１１ＰＳの半径が、前方領域１１ＡＮの半径とほぼ等しくすることもできるが、後方領域１１ＰＳの半径が、前方領域１１ＡＮの半径より大きいのが好ましい。なお、本明細書において、「外側窩１２の前方領域１２ＡＮ」は、位置Ｑ２より前方の領域であり、「内側窩１１の前方領域１１ＡＮ」は、位置Ｑ１より前方の領域である。
【００５０】
図１０（ａ）のように、外側窩１２と後端摺動面（後端摺動曲面１２ｃ又は後端摺動平面１２ｐ）との間が曲面にされているのが好ましく、外側顆２２が外側窩１２から後端摺動面に亜脱臼するとき、人工膝関節への衝撃を小さくすることができる。
【００５１】
また、外側窩１２の最下点（位置Ｑ２と一致）を通る前後方向の断面（図１０（ａ）、図１１参照）において、後端摺動面（後端摺動曲面１２ｃ又は後端摺動平面１２ｐ）の前後方向の長さ１２ｄが、脛骨プレート１０の前後方向の長さの１／５以下であるのが好ましい。これにより、大腿骨コンポーネント２０の外側顆２２が外側窩１２から後端摺動面に亜脱臼する屈曲角度を、比較的大きい屈曲角度の範囲（例えば９０°〜１５０）に設定することができる。
【００５２】
また、外側窩１２の最下点を通る前後方向の断面（図１０（ａ）、図１１参照）において、後端摺動面（後端摺動曲面１２ｃ又は後端摺動平面１２ｐ）の傾斜角度が２０°以上であるのが好ましい。ここで「後端摺動面の傾斜角度」とは、外側窩１２の最下点を通る前後方向の断面（図１０（ａ）、図１１）で観察したときの、後端摺動面の最大傾斜角度を指す。
【００５３】
図１２（ａ）は、後端摺動面（例として後端摺動曲面１２ｃ）の傾斜角度が２０°以上（この図では、約３５°）の脛骨プレート１０を用いた人工膝関節１である。図１２（ｂ）は、後端摺動面の傾斜角度が２０°未満（この図では、約１０°）の脛骨プレート１０を用いた人工膝関節１である。
大腿骨コンポーネント２０を１５０°に屈曲したとき、図１２（ａ）では、亜脱臼後、大腿骨コンポーネント２０の外側顆２２と脛骨プレート１０の後端摺動曲面１２ｃとの接触範囲が広い（面接触している）。よって、外側顆２２が、後端摺動曲面１２ｃ上でスムーズに摺動できる。これに対して、図１２（ｂ）では、外側顆２２と後端摺動曲面１２ｃの後方縁部とが接触している。
【００５４】
このように、脛骨プレート１０の後端摺動曲面１２ｃの傾斜角度が２０°以上であると、深屈曲であっても外側顆２２を後端摺動曲面１２ｃの面で受容できるので、深屈曲における大腿骨コンポーネント２０の摺動がよりスムーズになる。
【００５５】
図１３に示すように、後端摺動曲面１２ｃは、凹状摺動面１４の中心Ｏを中心として、角度θ＝５〜３０°の範囲で形成されているのが好ましい。これにより、大腿骨コンポーネント２０の外旋が、自然な膝の外旋角度（５〜３０°）の範囲で起こりやすくなる。
【００５６】
本実施の形態の人工膝関節１は、深屈曲時に大腿骨コンポーネント２０を自然に外旋させることができるので、人工膝関節１への置換後も、自然な膝関節の動作を実現することができる。
【００５７】
＜実施の形態２＞
本実施の形態の人工膝関節１は、軽度屈曲時の安定性を更に高めたものである。実施の形態１とは、脛骨プレート１０の内側窩１１と外側窩１２との間に、スパインを有している点で異なっている。それ以外の構成については、実施の形態１と同様である。
【００５８】
請求項５の構成
本実施の形態では、脛骨プレート１０は、内側窩１１と外側窩１２とを備えている。図１４及び図１５のように、内側窩１１と外側窩１２との間には、スパイン１３が形成され、凹状摺動面１４が、パイン１３の後面を構成しているのが好ましい。
【００５９】
大腿骨コンポーネント２０と脛骨プレート１０とから人工膝関節１を構成したとき、脛骨プレート１０の内側窩１１の上に大腿骨コンポーネント２０の内側顆２１が配置され、脛骨プレート１０の外側窩１２の上に大腿骨コンポーネント２０の外側顆２２が配置される。また、脛骨プレート１０のスパイン１３は、大腿骨コンポーネント２０の開口２３の中に挿入される。
【００６０】
人工膝関節１の伸展・屈曲の際、内側顆２１及び外側顆２２は、内側窩１１及び外側窩１２に対して、前後方向に摺動する。また、その動作に合わせて、スパイン１３も開口２３内を前後方向に移動する（図１６（ａ）、（ｂ））。
【００６１】
図１７、図１８、及び図１９に、本実施の形態の人工膝関節１を０°〜１５０°まで屈曲したときの状態を示す。
【００６２】
（１）屈曲角度０°（伸展時）：図１７（ａ）、図１８（ａ）、図１９（ａ）
伸展時の人工膝関節１は、スパイン１３が開口２３中に挿入されている。楕円球状摺動部２４は、凹状摺動面１４に接触しておらず、脛骨プレート１０の内側顆２１及び外側顆２２と、大腿骨コンポーネント２０の内側窩１１及び外側窩１２が、それぞれ接触している。
【００６３】
（２）屈曲角度４５°：図１７（ｂ）、図１８（ｂ）、図１９（ｂ）
内側顆２１及び外側顆２２が、内側窩１１及び外側窩１２に対して前方向に摺動し、それに伴い、スパイン１３が開口２３中を後ろ方向に移動する。そして屈曲角度４５°まで屈曲すると、内側顆２１及び外側顆２２の後端に形成された楕円球状摺動部２４がスパイン１３の後面（凹状摺動面１４）に接触する。開口２３の幅がスパイン１３の幅に近いので、スパイン１３の移動は、開口２３内で０°〜１５°に制限される。
【００６４】
（３）屈曲角度９０°：図１７（ｃ）、図１８（ｃ）、図１９（ｃ）
スパイン１３が楕円球状摺動部２４の前側を支持することにより、大腿骨コンポーネント２０の前方向への脱臼が防止されている。
また、スパイン１３は、開口２３から離脱する。これにより、開口２３によるスパイン１３の移動の制限がなくなり、楕円球状摺動部の回旋制限に移行する。これに伴い、大腿骨コンポーネント２０は０°〜２０°の回旋が可能になる（図２０（ａ））。
【００６５】
（４）屈曲角度１２０°：図１７（ｄ）、図１８（ｄ）、図１９（ｄ）、
楕円球状摺動部２４が凹状摺動面１４に対して摺動する。また、楕円球状摺動部２４が外側方向に回転することにより、大腿骨コンポーネント２０を０°〜２５°外旋することが可能である（１５）（図２０（ｂ））。
【００６６】
（５）屈曲角度１５０°：図１７（ｅ）、図１８（ｅ）、図１９（ｅ）
楕円球状摺動部２４が凹状摺動面１４に対してさらに摺動する。大腿骨コンポーネント２０は、０°〜３５°外旋することが可能である（図２０（ｃ））。
【００６７】
上述のように、人工膝関節１の屈曲角度の増加に伴い、大腿骨コンポーネント２０は脛骨プレート１０に対してより大きな外旋が可能になる。外旋可能角度は、スパイン１３の幅１３ｗと、楕円球状摺動部２４との幅２４ｗとの関係で決定される。
特に、楕円球状摺動部２４の幅２４ｗが、後端に向かって広くなっているのが好ましく、自然な膝関節と同様の外旋状態（軽度屈曲時には外旋角度が小さく、深屈曲時には外旋角度が大きい）を実現することができる（図１８（ｃ）〜（ｅ）、図２０（ａ）〜（ｃ））。楕円球状摺動部２４の幅２４ｗと外旋角度の関係について、以下に詳細に説明する。
【００６８】
屈曲角度９０°（図１８（ｃ））では、楕円球状摺動部２４の幅２４ｗがスパイン１３の幅１３ｗより僅かに広い。そのため。スパイン１３の後面（凹状摺動面１４）において楕円球状摺動部２４が回転可能な角度も僅か（０°〜約２０°）である。すなわち、大腿骨コンポーネント２０も、例えば、０°〜約２０°の角度範囲で外旋可能である（図２０（ａ））。
【００６９】
屈曲角度１２０°（図１８（ｄ））になると、スパイン１３の幅１３ｗに対する楕円球状摺動部２４の幅２４ｗが広くなる。そのため、楕円球状摺動部２４が回転可能な角度範囲が広くなる（例えば、０°〜約２５°）。よって、大腿骨コンポーネント２０も、例えば、０°〜約２５°の角度範囲で外旋可能になる（図２０（ｂ））。
【００７０】
屈曲角度１５０°（図１８（ｅ））になると、スパイン１３の幅１３ｗに対する楕円球状摺動部２４の幅２４ｗがさらに広くなる。そのため、楕円球状摺動部２４が回転可能な角度範囲もさらに広くなる（例えば、０°〜３５°）。よって、大腿骨コンポーネント２０も、例えば、０°〜３５°の角度範囲で外旋可能になる（図２０（ｂ））。
【００７１】
このように、楕円球状摺動部２４の幅２４ｗが後端に向かって広くなっていると、軽度屈曲時には外旋を制限して膝関節の安定性を高めることができ、屈曲角度の増加に伴って外旋角度の範囲を拡げ、そして、深屈曲時には大きな外旋角度（例えば、屈曲角度１３５°以上で外旋角度２５〜３５°）を実現することができる。よって、自然な膝関節と同様に機能する人工膝関節１を得ることができる。
【００７２】
なお、図１８及び図１９のように、スパイン１３の内側面と内側窩１１との間（すなわち、スパイン１３の内側側面）、及びスパイン１３の外側面と外側窩１２との間（スパイン１３の外側側面）を、滑らかな曲面とするのが好ましい。これにより、大腿骨コンポーネント２０が前後方向に摺動するとき、及び大腿骨コンポーネント２０が回旋するときに、大腿骨コンポーネント２０の内側顆２１及び外側顆２２と、スパイン１３の側面との間の面圧が低くなり、スパイン１３の摩耗を抑制できる。また、大腿骨コンポーネント２０の開口２３の縁部（特に、前後方向に伸びる縁部）も、スパイン１３の内側側面及び外側側面とほぼ同一の曲率を持つ曲面とすると、更に好ましい。
【００７３】
再び図１６を参照すると、図示した人工膝関節１では、楕円球状摺動部２４は、人工膝関節１の伸展時には脛骨プレート１０と接触していない。そして、人工膝関節１を屈曲（例えば屈曲角度９０°）すると、楕円球状摺動部２４は凹状摺動面１４に接触する（図１６（ｂ））。楕円球状摺動部２４は、凹状摺動面１４に対して摺動可能である。
【００７４】
また、楕円球状摺動部２４と凹状摺動面１４とが接触する屈曲角度が９０°以下になるように、人工膝関節の寸法形状等を変更することもできる。
例えば、本発明の人工膝関節１は、図２１（ａ）〜（ｆ）のように、屈曲角度０°で楕円球状摺動部２４と凹状摺動面１４とが接触する人工膝関節１も含んでいる。この図の人工膝関節は、屈曲角度０°〜１５０°の全範囲で、楕円球状摺動部２４と脛骨プレート１０とが接触する。 なお、楕円球状摺動部２４と凹状摺動面１４とが接触する屈曲角度は、０〜９０°の範囲にあるのが好ましい。９０°を越える屈曲角度まで楕円球状摺動部２４と凹状摺動面１４とが接触しないと、人工膝関節１の安定性が低くなりすぎるので好ましくない。
【００７５】
図１６（ａ）のように、本実施の形態の人工膝関節１は、膝関節の伸展時（屈曲角度０°）から深屈曲時（屈曲角度１３５°）まで、スパイン１３の頂部１３ｔが、楕円球状摺動部２４の下端２４ｂよりも高い位置にある（これは、後述の「ジャンピング・ディスタンスＪＤ」を用いれば、「ＪＤ＞０」と表現できる）。そのため、大腿骨コンポーネント２０が前方に脱臼しようとしたとき、楕円球状摺動部２４がスパイン１３に接触する。そのため、大腿骨コンポーネント２０が前方向に脱臼するのを抑制できる。
【００７６】
大腿骨コンポーネント２０が前方向に脱臼するのをより効果的に抑制するには、スパイン１３の頂部１３ｔが、楕円球状摺動部２４の下端２４ｂよりも、約１ｍｍ以上高い位置にある（ＪＤ＞１ｍｍ）のが更に好ましい。
【００７７】
人工膝関節１を屈曲すると、楕円球状摺動部２４はスパイン１３の後面（凹状摺動面１４）に接触する（図１６（ｂ））。大腿骨コンポーネント２０には前方向の力が働くが、楕円球状摺動部２４がスパイン１３に接触しているので、大腿骨コンポーネント２０の前方向への脱臼は殆ど起こらない。
【００７８】
スパイン１３を有する脛骨プレート１０を用いた人工膝関節１では、スパイン１３は、大腿骨コンポーネント２０の開口２３から挿入され、そして大腿骨コンポーネント２０の内側（大腿骨遠位端が固定される領域）に突出する。よって、スパイン１３が大腿骨９０と接触しないように、図２２に示すように、大腿骨９０の遠位端９１にスパイン１３を収容する空間９２を形成する必要がある。この空間９２は、大腿骨９０の内側顆と外側顆との間（顆間）に形成され、前後方向に延びている。
【００７９】
大腿骨９０の強度を高く保つためには、骨切り量を減らすのが好ましい。そのためには、大腿骨コンポーネント２０の内側に突出するスパイン１３の突出量を減らして、スパイン１３を収容するための空間９２を狭くするのが望ましい。その反面、スパイン１３の突出量が少なくなれば、大腿骨コンポーネント２０が前方向に脱臼しやすくなる。大腿骨コンポーネント２０の脱臼のしやすさは、ジャンピング・ディスタンスから知ることができる。
【００８０】
ジャンピング・ディスタンスとは、大腿骨コンポーネント２０が前方向に脱臼する際に乗り越えなくてはならない障害の「高さ」のことである。本発明の人工膝関節１では、ジャンピング・ディスタンスは、楕円球状摺動部２４の最下点とスパイン１３の頂点１３ｔとの高さの差に相当する。
【００８１】
図２３を参照して、ジャンピング・ディスタンスＪＤの具体例を説明する。
図２３（ａ）に示す人工膝関節１は、スパイン１３の頂部１３ｔの位置が、楕円球状摺動部２４の最下点（この図では下端２４ｂに相当）の位置より高い。このように、大腿骨コンポーネント２０が脱臼する際に乗り越えなくてはならない障害が存在する場合、ジャンピング・ディスタンスＪＤは正の値（ＪＤ＞０）をとる（これを「正のジャンピング・ディスタンスと称する」）。また、ジャンピング・ディスタンスの絶対値（これを「ジャンピング・ディスタンスの大きさ」と称する）は、スパイン１３の頂部１３ｔと楕円球状摺動部２４の下端２４ｂとの高さの差に等しい。
【００８２】
図２３（ｂ）から明らかなように、屈曲角度９０°における人工膝関節１も、正のジャンピング・ディスタンスＪＤを有する。また、スパイン１３の頂部１３ｔと楕円球状摺動部２４の最下点との差分が、図２３（ａ）における差分よりも大きくなっている。よって、図２３（ｂ）のジャンピング・ディスタンスＪＤの大きさは、図２３（ａ）よりも大きい。ジャンピング・ディスタンスＪＤが大きいほど、大腿骨コンポーネント２０が前方向に脱臼しにくいので、屈曲角度９０°では、屈曲角度０°に比べて、大腿骨コンポーネント２０が脱臼しにくい。
人工膝関節では、低屈曲よりも深屈曲のほうが、大腿骨コンポーネント２０が前方向に脱臼しやすい。本発明の人工膝関節１は、深屈曲におけるジャンピング・ディスタンスが大きいので、深屈曲における大腿骨コンポーネント２０の脱臼も効果的に抑制できる。
【００８３】
また、図２３（ｃ）に示すように、屈曲角度１５０°における人工膝関節１も、正のジャンピング・ディスタンスを有する。そして、図２３（ｃ）の人工膝関節１のジャンピング・ディスタンスの大きさは、図２３（ｂ）のものと同等又はそれ以上である。よって屈曲角度１５０°では、屈曲角度９０°と同等又はそれ以上に、大腿骨コンポーネント２０が脱臼しにくい。
【００８４】
図２３からわかるように、本発明の人工膝関節１では、低屈曲から深屈曲まで、ジャンピング・ディスタンスが正なので、低屈曲でも深屈曲でも、大腿骨コンポーネント２０の脱臼を抑制できる。さらに、深屈曲におけるジャンピング・ディスタンスが大きいので、深屈曲での大腿骨コンポーネント２０の脱臼も効果的に抑制できる。
【００８５】
図２４のような従来の人工膝関節１Ｐでは、屈曲角度０°（図２４（ａ））で、大腿骨コンポーネント２００Ｐのカム２４０Ｐの最下点が、スパイン１３０Ｐの頂点１３０Ｐｔより高い位置にある（すなわち、負のジャンピング・ディスタンスＪＤ（ＪＤ＜０）を有する）。そのため、大腿骨コンポーネント２００Ｐの脱臼を抑制できない。
【００８６】
屈曲角度９０°（図２４（ｂ））及び１５０°（図２４（ｃ）では、人工膝関節１Ｐは正のジャンピング・ディスタンスＪＤを有し、大腿骨コンポーネント２００Ｐの脱臼を抑制することができる。ただし、ジャンピング・ディスタンスＪＤ大きして、大腿骨コンポーネント２００の前方向への脱臼を効果的に抑制するには、スパイン１３０の高さを高くする必要がある。そのため、スパイン１３０Ｐを収容するための空間９２０Ｐは広くなる。
【００８７】
また、図２５のような別の従来の人工膝関節１Ｑでは、屈曲角度０°（図２５（ａ））、屈曲角度９０°（図２５（ｂ））及び屈曲角度１５０°（図２５（ｃ））の全てで、正のジャンピング・ディスタンスＪＤを有する。
しかしながら、屈曲角度１５０°でのジャンピング・ディスタンスの大きさが小さすぎる。よって、深屈曲において、大腿骨コンポーネント２００Ｑが脱臼する危険性がある。
また、スパイン１３０Ｑの頂部近傍（強度が低い）に作用点Ｏがあるので、スパイン１３０Ｑが破損しやすい。
【００８８】
これに対して、図２３に示すように、本発明の人工膝関節１では、楕円球状摺動部２４がスパイン１３の低い位置（凹状摺動面１４）に潜り込むので、スパイン１３の高さを低くしても、十分に大きいジャンピング・ディスタンスＪＤを確保することができる。
そして、スパイン１３の高さが低いので、スパイン１３用の空間９２は、従来に比べて非常に狭くできる。
【００８９】
このように、本発明の人工膝関節１は、屈曲時に、大腿骨コンポーネント２０の楕円球状摺動部２４を、スパイン１３の後面（凹状摺動面１４）で支持することにより、スパイン１３の高さを低く抑えても、ジャンピング・ディスタンスを十分な大きさにすることができる。よって、大腿骨９０の骨切り量を減らしながら、大腿骨コンポーネント２０の前方向への脱臼を効果的に抑制することができる。
【００９０】
また、図２３（ｂ）〜（ｃ）と、図２４（ｂ）〜（ｃ）及び図２５（ｂ）〜（ｃ）とを比較して明らかなように、大腿骨コンポーネント２０、２００Ｐ、２００Ｑの作用点Ｏを受けているスパイン１３、１３０Ｐ、１３０Ｑの厚さが全くことなる。本実施の形態のスパイン１３は、従来のスパイン１３０Ｐ、１３０Ｑに比べて２〜３倍厚い。よって、本実施の形態のスパイン１３は、大きな応力Ｆを受けても破損しにくい。
【００９１】
特に、屈曲角度９０°以上の屈曲位において、楕円球状摺動部２４と１４凹状摺動面との作用点Ｏの高さ方向における位置が、外側窩１２の底部の高さＴ０と、外側窩１２の底部から測定したスパイン１３の頂部１３ｔの高さＴ１の２／３の位置の高さＴ２／３との間にあるのが好ましい。ここで「外側窩１２の底部」とは、外側窩１２の最も低い部分を指している。
底部の高さＴ０と高さＴ２／３との間ではスパイン１３の厚みが厚いので、作用点Ｏから大きな応力Ｆを受けてもスパイン１３が破損しにくい。
【００９２】
また、図２６に詳細に図示するように、大腿骨コンポーネント２０の楕円球状摺動部２４の少なくとも一部が、外側顆２２より外向きに突出しているのが望ましい。図２６では、楕円球状摺動部２４は、外側顆２２よりも、後ろ方向に寸法Ａ、上端部で寸法Ｂだけ外側に突出している。図のように楕円球状摺動部２４が外側顆２２より外向きに突出していると、楕円球状摺動部２４はスパイン１３のより低い位置（凹状摺動面１４）に潜り込むことができるので、ジャンピング・ディスタンスＪＤをより大きくし、作用点Ｏの位置をより低くすることができる。
【００９３】
なお、図２７に示すように、人工膝関節１の屈曲角度が９０°以上でも、作用点Ｏは、外側窩１２とほぼ同じ高さか、又は外側窩１２よりも低い位置にある。よって、大きなジャンピング・ディスタンスＪＤが確保でき、深屈曲でも大腿骨コンポーネント２０は前方向に脱臼しにくいことがわかる。また、応力Ｆを支えるスパイン１３の厚みも厚いので、深屈曲を繰り返してもスパイン１３が破損しにくいことがわかる。
【符号の説明】
【００９４】
１ 人工膝関節
１０ 脛骨プレート
１１ 内側窩
１１ｐ 内側窩の切除面
１１ｒ 内側窩の後方の半径
１２ 外側窩
１２ｃ 後端摺動曲面
１２ｐ 後端摺動平面
１２ｒ 外側窩の後方の半径
１３ スパイン
１３ｔ スパインの頂部
１４ 凹状摺動面
２０ 大腿骨コンポーネント
２１ 内側顆
２２ 外側顆
２３ 開口
２４ 楕円球状摺動部
２４ｂ 楕円球状摺動部の下端
【特許請求の範囲】
【請求項１】
大腿骨遠位端に固定される大腿骨コンポーネントと、脛骨近位端に固定され大腿骨コンポーネントを摺動可能に受容する脛骨プレートと、を備えた人工膝関節であって、
前記大腿骨コンポーネントが、
内側顆と、
外側顆と、
前記内側顆と前記外側顆との後端を接続し、膝関節屈曲時に前記脛骨プレートに対して摺動する楕円球状摺動部と、を備え、
前記脛骨プレートが、
前記内側顆を受容する内側窩と、
前記外側顆を受容する外側窩と、
前記内側窩と前記外側窩との間の後方側に、前記楕円球状摺動部を摺動可能に受容する凹状摺動面と、を備え、
前記脛骨プレートの前記内側窩及び前記外側窩は曲面から成り、
前記外側窩の後方領域の半径が、前記内側窩の後方領域の半径よりも大きく、
前記外側窩の後端部が、平面又は曲面により面取りされて後端摺動面を形成しており、
前記後端摺動面が内側後方に方向付けられていることを特徴とする人工膝関節。
【請求項２】
前記外側窩と前記後端摺動面との間が曲面にされていることを特徴とする請求項１に記載の人工膝関節。
【請求項３】
前記外側窩の最下点を通る前後方向の断面において、前記後端摺動面の前後方向の長さが、前記脛骨プレートの前後方向の長さの１／５以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の人工膝関節。
【請求項４】
前記外側窩の最下点を通る前後方向の断面において、前記後端摺動面の傾斜角度が２０°以上であることを特徴とする請求項１乃至３に記載の人工膝関節。
【請求項５】
前記大腿骨コンポーネントが、前記内側顆と前記外側顆の間に開口を有し、
前記脛骨プレートが、前記内側窩と前記外側窩との間に、前記開口に挿入されるスパインを有し、
前記スパインは、膝関節の屈曲・伸展動作に対応して前記開口内を前後方向に移動し、膝関節屈曲時に前記楕円球状摺動部に接触し、
前記楕円球状摺動部の幅が、前記開口から後端に向かって広くなることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の人工膝関節。
【請求項６】
屈曲角度０°〜１５０°において、前記スパインの頂部が、前記楕円球状摺動部の下端よりも高い位置にあることを特徴とする請求項５に記載の人工膝関節。
【請求項１】
大腿骨遠位端に固定される大腿骨コンポーネントと、脛骨近位端に固定され大腿骨コンポーネントを摺動可能に受容する脛骨プレートと、を備えた人工膝関節であって、
前記大腿骨コンポーネントが、
内側顆と、
外側顆と、
前記内側顆と前記外側顆との後端を接続し、膝関節屈曲時に前記脛骨プレートに対して摺動する楕円球状摺動部と、を備え、
前記脛骨プレートが、
前記内側顆を受容する内側窩と、
前記外側顆を受容する外側窩と、
前記内側窩と前記外側窩との間の後方側に、前記楕円球状摺動部を摺動可能に受容する凹状摺動面と、を備え、
前記脛骨プレートの前記内側窩及び前記外側窩は曲面から成り、
前記外側窩の後方領域の半径が、前記内側窩の後方領域の半径よりも大きく、
前記外側窩の後端部が、平面又は曲面により面取りされて後端摺動面を形成しており、
前記後端摺動面が内側後方に方向付けられていることを特徴とする人工膝関節。
【請求項２】
前記外側窩と前記後端摺動面との間が曲面にされていることを特徴とする請求項１に記載の人工膝関節。
【請求項３】
前記外側窩の最下点を通る前後方向の断面において、前記後端摺動面の前後方向の長さが、前記脛骨プレートの前後方向の長さの１／５以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の人工膝関節。
【請求項４】
前記外側窩の最下点を通る前後方向の断面において、前記後端摺動面の傾斜角度が２０°以上であることを特徴とする請求項１乃至３に記載の人工膝関節。
【請求項５】
前記大腿骨コンポーネントが、前記内側顆と前記外側顆の間に開口を有し、
前記脛骨プレートが、前記内側窩と前記外側窩との間に、前記開口に挿入されるスパインを有し、
前記スパインは、膝関節の屈曲・伸展動作に対応して前記開口内を前後方向に移動し、膝関節屈曲時に前記楕円球状摺動部に接触し、
前記楕円球状摺動部の幅が、前記開口から後端に向かって広くなることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の人工膝関節。
【請求項６】
屈曲角度０°〜１５０°において、前記スパインの頂部が、前記楕円球状摺動部の下端よりも高い位置にあることを特徴とする請求項５に記載の人工膝関節。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【公開番号】特開２０１０−１７２５６９（Ｐ２０１０−１７２５６９Ａ）
【公開日】平成２２年８月１２日（２０１０．８．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２０１２６（Ｐ２００９−２０１２６）
【出願日】平成２１年１月３０日（２００９．１．３０）
【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８月１２日（２０１０．８．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１月３０日（２００９．１．３０）
【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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