(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0015】
図1は、寛骨臼シェルコンポーネント12および大腿骨コンポーネント14を有する例示的プロテーゼインプラントシステム10を含む、股関節および周囲の生体構造の部分断面図である。股関節は骨盤Pおよび大腿骨Fを含むことができる。寛骨臼コンポーネント12は寛骨臼シェル16およびプロテーゼライナ18を含むことができる。大腿骨コンポーネント14はストラット20および頭部22を含むことができる。本開示は、股関節に関連して書かれているものの、肩などの他の関節用のプロテーゼコンポーネントを本開示の教示を用いて作製することが可能である。例えば、本開示の教示は、関節窩などの寛骨臼のそばにある他の解剖学的特徴部に適用可能である。
【0016】
寛骨臼コンポーネント12は、骨盤Pの前処理された寛骨臼Aの内部に収容され得る。前処理された寛骨臼をリーマ仕上げして、不健全な骨を除去し、寛骨臼シェル16およびプロテーゼライナ18のための空間を提供することができる。他の実施例において、寛骨臼Aは、前処理されないか、または他の骨除去方法および工具を用いて前処理される。大腿骨コンポーネント14は、大腿骨Fの前処理された管24の内部に位置付けされ得る。例えば大腿骨Fを切除して頭部22を収容し、その後リーマ仕上げしてストラット20を収容することができる。大腿骨コンポーネント14の頭部22は、寛骨臼コンポーネント12と係合するように位置付けされ得る。詳細には、頭部22は、プロテーゼライナ18の内部で関節接合するように構成され得る。こうして、寛骨臼コンポーネント12および大腿骨コンポーネント14は、天然のまたは解剖学的股関節の構造および動作を再現することができる。
【0017】
図2は、寛骨臼シェル16およびプロテーゼライナ18を示す、
図1の寛骨臼コンポーネント12の斜視図である。寛骨臼シェル16は、外面26と、内面28と、リム30と、プラグ32A、32B、32C、32D、32E、32Fおよび32Gとを含むことができる。プロテーゼライナ18はカップ34およびリム36を含むことができる。
【0018】
図示された実施形態において、寛骨臼シェル16の外面26は、実質的に半球形であり得るが、内面26の形状は異なっていてもよい。同様に、内面28は、寛骨臼コンポーネント12の材料の多孔質性に起因する製造公差および変動を除いて、寛骨臼コンポーネント12の厚みがおおよそ均一となるように、実質的に半球形であり得る。しかしながら、他の実施形態においては、寛骨臼シェルは、例えば、特定の患者の生体構造の三次元モデルまたは画像の鏡像となるように表面を構成することなどによって、特定の患者に適合された内面および外面を有することができる。
【0019】
寛骨臼ライナ18のカップ34は、寛骨臼シェル16の内面28と噛合するように構成され得る外面38を含むことができる。カップ34の内面(図示せず)は、頭部22(
図1)を収容する凹部を含むように成形可能である。実施例において、外面38と、凹部を含む内面とは、実質的に半球形であり、寛骨臼シェル16の一致する赤道部域および極領域を有する。他の実施例においては、カップ34および寛骨臼シェル16は、半球よりも小さいかまたは大きい球体の部分を含む。カップ34は、寛骨臼シェル16と頭部22との間に緩衝表面またはベアリング表面を提供する。カップ34は、例えば実質的に剛性でありながらなお頭部22の可撓性および滑動を可能にする、超高分子量ポリエチレン(UHWMPE)などの生体適合性材料で構成され得る。リム36は、寛骨臼シェル16内へのカップ34の挿入を容易にし且つプロテーゼライナ18を適切に方向付けるような大きさ及び形状を有することができる。リム36の内面(図示せず)も頭部22を保持するように構成され得る。外面38は、寛骨臼カップシェル16の内面28との係合を容易にするための溝40を含むことができる。外面38は、骨セメントを用いて寛骨臼シェル16に取付けられ得る。プラグ32A〜32Gは、除去されていない場合に寛骨臼シェル16からの骨セメントの漏出を防止することができる。カップ34の内面は、頭部22の滑動を容易にするために、平滑であり得る。
【0020】
外面26および内面28は、一体鋳造の塊(mono-block mass)若しくは一枚岩の塊(monolithic mass)または材料の一部の対向する面であり得る。さまざまな実施例において、外面26および内面28は、他の理由のなかでも、寛骨臼Aからの骨内部成長を促進するという目的のために、多孔質材料から製造可能である。プラグ32A〜32Gは、外面26および内面28の材料に一体的にまたは本来的(natively)に含まれ得る。以下でより詳細に論述するように、プラグ32A〜32Gは、寛骨臼シェル16とは別個に製造され得、寛骨臼シェル16およびプラグ3A〜3Gの少なくとも一部を形成する材料と共に所定の場所に接着され得るか、あるいは寛骨臼シェル16と同時に製作可能である。リム30は、外面26および内面28を形成する構造に対して追加される別個の部品またはコンポーネントであり得、または、外面26および内面28の材料に一体的にまたは本来的に含まれ得る。
【0021】
プラグ32A〜32Gを形成する材料は、寛骨臼シェル16を形成する材料の他の部分によって外面26と内面28との間で寛骨臼シェル16の他の部分を形成する材料に連結され得る。実施例において、プラグ32A〜32Gは、靭帯(ligament)、ストラット(strut)、ロッド、ピン、ウェビング(webbing)などの形態をとり得る横材を介して寛骨臼シェル16の他の部分に接続される。横材は、手術中に外科医により、手によって、または手動操作式パンチ若しくは電動手工具などの工具によって容易に破断可能であるように脆弱なものとして作製され得る。横材はさまざまな形状および断面積を有することができる。プラグ32A〜32Gの各々を寛骨臼シェルの残りの部分、例えば各プラグが取付けられるそれぞれのポートに対して接続する横材を全て破断するのに必要とされる力の総計は、外科医が手作業でまたは手動工具若しくは動力工具を用いて加えることのできる力より低いものであり得る。したがって、外科医は、
図3に示されているように、特定の患者の寛骨臼A(
図1)の生体構造を評価した後、寛骨臼シェル16からどのプラグ32A〜32Gを除去すべきかを手術中に決定することができる。
【0022】
図3は、脆弱なプラグ32A、32Bおよび32Cと、締結具42A、42Bおよび42Cと、締結具ポート44とを含む寛骨臼シェル16を示す骨盤Pの寛骨臼A内に移植された
図2の寛骨臼コンポーネント12の概略図である。脆弱なプラグ32A〜32Cは、
図2に示されているように、上述の横材を介して最初に位置付けされた通りに寛骨臼シェル16に取付けられた状態にとどまることができる。締結具ポート44は、脆弱なプラグ32G(
図2)が靭帯の破断を介して寛骨臼シェル16から除去された後、寛骨臼シェル16を貫通する開口部を含むことができる。締結具42A、42Bおよび42Cは、横材が破断されて、脆弱なプラグ32D〜32F(
図2)が除去された後、締結具ポート44と同様に、締結具ポートを通して挿入されるハードウェアを含むことができる。
【0023】
図3は、締結具を収容するための締結具ポートを形成する目的で、外科医が寛骨臼シェル16から脆弱なプラグ32A〜32Gの1つ以上を選択的に除去できることを示している。外科医は、骨盤Pの解剖学的特徴と脆弱なプラグ32A〜32Gの場所とを比較した後、脆弱なプラグ32A〜32Gの選択されたサブセット(または所望される場合には全ての脆弱なプラグ32A〜32G)を手術中に除去することができる。寛骨臼Aを形成する骨構造が弱いかまたは不完全である場所においては、脆弱なプラグ32A〜32Gのサブセットを所定の場所に残すことができる。骨構造が強いかまたは健全である場所では、寛骨臼Aに寛骨臼シェル16をしっかり固定するべく締結具を収容するためのポートを生成する目的で、脆弱なプラグ32A〜32Bの異なるサブセットを除去することができる。寛骨臼シェル16を所定の場所に保持するのに所望される締結具の数および締結具の場所、そして対応するどの脆弱なプラグを除去できるかの決定は、外科医の裁量に委ねることができる。締結具42A〜42Cなどの締結具は、ネジ式締結具またはネジなどの当該技術分野で知られている通りの任意の好適な締結具を含むことができる。以下で論述する通り、締結具ポート44などの締結具ポートは、締結具の頭部と噛合し、締結具のネジ部を収容するように成形可能である。
【0024】
脆弱なプラグ32A〜32Gは、各プラグを所定の場所に保持する横材の破断により、手術中に除去されるように構成され得る。例えば、脆弱なプラグ32A〜32Gは、自分の手または適切な工具を用いて外科医によって打ち抜かれまたは捩り取られ得る。骨内部成長を促進するために多孔質であり、手術中に破断され得る脆弱な横材を含むように成形されうるさまざまな材料で寛骨臼シェル16を作製することができる。実施例において、寛骨臼シェル16は、
図4A〜
図4Cに関連して論述されているように、タンタル金属などのコーティング材料またはフィルム材料で作製された靭帯を含むように、化学蒸着プロセスによって作製可能である。他の実施例では、寛骨臼シェル16は、
図5Aおよび
図5Bに関連して論述されるように、チタン金属などのベース材料またはコア材料で作製されたストラットを含むように、高速製造プロセスを用いて作製可能である。
【0025】
図4Aは、化学蒸着(CVD)プロセスにより製作された脆弱なプラグ54A〜54Dを有する締結具ポート52A〜52Lを有する多孔質シェル構造50を含む、
図1〜
図3の寛骨臼シェル16の一実施形態の概略図である。さらに、脆弱なプラグ54E〜54L(例示せず)を、それぞれ締結具ポート52E〜52L内に具備することができるが、締結具ポート52E〜52Lをより明確に示すため例示されてはいない。
【0026】
図4Bは、化学蒸着プロセス中に作製されたフィルムコーティング靭帯56を用いて締結具ポート52Dの内部に保持されている
図4Aの脆弱なプラグ54Dの概略横断面図である。脆弱なプラグ54Dは側壁58を含むことができ、締結具ポート52Dは側壁60を含むことができる。多孔質構造50および脆弱なプラグ54Dは、開放空間64を形成するために相互接続された靭帯62を有することができる。
【0027】
図4Cは、
図4Bの靭帯62の1つの断面図である。各靭帯62は、タンタル、ニオブ、またはその各々の合金などの金属の薄いフィルム68によって覆われた炭素コア66により形成されている。靭帯56は、CVDプロセス中に薄いフィルム68の材料で作製可能である。
図4A、4Bおよび4Cは、同時に論述される。
【0028】
図4Bは、寛骨臼シェル16の特徴をより容易に視覚化するため、原寸に比例して描かれていない。例えば、脆弱なプラグ54Dの側壁58と締結具ポート52Dの側壁60の間の距離は、靭帯56の視覚化を可能にするために誇張されている。さらに、靭帯56の数は、実際に使用できる数に比べて少ない。同様に、靭帯56の密度は、実際にはより大きいものであり得る。さらに、靭帯62の密度は、実際にはより大きいものであり得る。
【0029】
寛骨臼シェル16の多孔質シェル構造50は、骨内部成長を促進し且つ生体適合性を有する好適な材料、例えば多孔質金属、または例えば55%、65%または75%といった低い多孔度および80%、85%または90%といった高い多孔度を有する多孔質タンタルで形成され得る。多孔度の高いタンタル材料の一例は、一般にインディアナ州ワルシャウのジンマーバイオメット社から入手可能なTrabecular Metal(登録商標)Technologyを用いて製作される。Trabecular Metal(登録商標)は、ジンマーバイオメット社の商標である。このような材料は、全ての目的のために開示全体が参照により本明細書に明示的に組込まれているKaplanに対する米国特許第5,282,861号の中で詳細に開示されている手法で、化学蒸着(CVD)プロセスによって、タンタルなどの生体適合性金属が浸潤されコーティングされている網状ガラス状炭素発泡体基材から形成されていてよい。タンタルに加えて、ニオブのような他の金属、またはタンタルおよびニオブの相互の合金若しくは他の金属との合金も同様に使用できる。
【0030】
図4Bは、寛骨臼シェル16用の材料として使用可能なオープンセルタンタル構造を含む脆弱なプラグ54Dおよび多孔質シェル構造50を示す。オープンセル金属構造は、CVDによって堆積されたフィルムを有するタンタル金属フィルムと炭素基材との組合せを用いて製造可能であり、この組合せは、靭帯62を相互接続させて開放空間64を形成することにおいて骨を厳密に模倣する。例えば炭素コア66および薄いフィルム68など、材料および製造プロセスの両方において利用可能な変数を用いて、骨に対する所与の代用用途のための靭帯62および靭帯56における多数の特性(例えば強度、剛性、密度、重量)を同時に最適化することが可能である。プラグ54Dはオープンセルタンタル構造の形態で多孔質であるものとして示されているが、他の実施例では、本明細書中で説明されている多孔質シェル構造と共に中実プラグが使用可能である。
【0031】
概して、多孔質タンタル構造は多数の靭帯62を含み、多数の靭帯62はこれらの間に開放空間64を画定し、各靭帯62は概して、例えばタンタルなどの金属の薄いフィルム68によって覆われた炭素コア66を含む。靭帯62間の開放空間64は、行き止まりの無い連続チャネルのマトリクスを形成し、このため、多孔質タンタル構造を通した海綿骨の成長が阻害されることはない。多孔質タンタルは、最高75%〜85%以上の空隙空間を内部に含むことができる。したがって、多孔質タンタルは、実質的に均一で組成が一貫した軽量且つ堅固な多孔質構造であり、天然の海綿骨の構造と酷似しており、これにより、海綿骨が成長するマトリクスを提供して、寛骨臼コンポーネント12を骨に固定することができる。
【0032】
多孔質タンタル構造は、特定の用途のために構造を選択的に調整すべく、さまざまな密度で作製可能である。詳細には、上記で組込まれている米国特許第5,282,861中に論述されているように、多孔質タンタルは、事実上任意の所望の多孔度および細孔サイズで製造可能であり、したがって、骨内部成長および無機化のための改良されたマトリクスを提供すべく、周囲の天然骨に適合され得る。さらに、多孔質タンタルの密度は、
図5A〜5Cに関連してさらに論述されるように、寛骨臼シェル16にさまざまな特徴を提供するべく多孔質シェル構造50および脆弱なプラグ54A〜54Lの内部で変動する密度を有するようにされてもよい。
【0033】
図4Bを参照すると、脆弱なプラグ54Dを多孔質シェル構造60に接着するために使用される化学蒸着プロセスを介して靭帯56を形成することができる。脆弱なプラグ54Dおよび多孔質シェル構造50は、上記で組込まれている米国特許第5,282,861号中に記載のように、別個のまたは第1のCVDプロセスを介して製作することができる。多孔質シェル構造50は、ポート52A〜52Lが開放している状態で製造され得、脆弱なプラグ54A〜54Lは別個に製造可能である。その後、脆弱なプラグ54A〜54Lをポート52A〜52L内に挿入することができ、フィルム68の材料から靭帯56を製作するために追加のまたは第2のCVDプロセスを行なうことができる。このようなプロセスでは、脆弱なプラグ54A〜54Lの炭素コア66および多孔質シェル構造50を薄いフィルム68で2回コーティングする。
【0034】
代替的には、最初に脆弱なプラグ54A〜54Lの形状を形成するために炭素コア66の材料だけを使用することができ、脆弱なプラグ54A〜54Lをポート52A〜52L内に挿入することができ、靭帯56を同時に製作しながら脆弱なプラグ54A〜54Lの炭素コア材料および多孔質シェル構造50を同時にコーティングするために単一のCVDプロセスを使用することができる。
【0035】
こうして、締結具ポート52D内に脆弱なプラグ54Dを容易に保持するために、靭帯56を製作することができる。各靭帯56は、寛骨臼コンポーネント12の設置および使用に耐えられるよう、充分な強度、例えば充分な密度または充分な厚みのいずれかを有するように構成され得る。さらに、靭帯56の合計数および密度を、締結具ポート52Dと脆弱なプラグ54Dとの間の接着強度を制御するように変動させることができる。靭帯56は、例えば寛骨臼A(
図3)内への挿入などのために寛骨臼シェル16が設置工具による衝撃を受ける間、脆弱なプラグ54Dを所定の場所に保持するように構成され得る。靭帯56はさらに、外科医が脆弱なプラグ54Dを保持する靭帯56を破断して脆弱なプラグ54Dを多孔質シェル構造50から除去できるように構成され得る。例えば、靭帯56は、脆弱なプラグ54Dが回転力を受けた場合に進路を変えるように構成され得る。脆弱なプラグ54A〜54Lは、除去のための脆弱なプラグ54A〜54Lの打ち抜きまたは捩りを容易にするための工具を収容するためのボアまたはソケット、例えば六角ソケットを含むように構成され得る。
【0036】
本明細書中で説明されているものなどの除去可能なプラグとベース構造との間に脆弱な結合を提供する靭帯などを含む多孔質構造を有するプロテーゼコンポーネントは、任意の数の好適な3次元多孔質構造によって提供され得、これらの構造は、後で熱分解されるポリマ材料、金属、金属合金、セラミックを非限定的に含むさまざまな材料の1つ以上を用いて形成可能である。いくつかの事例において、高多孔質3次元構造は、選択的レーザ焼結(SLS)または直接金属レーザ焼結のような他の付加製造タイプのプロセスを用いて製造される。一実施例において、3次元多孔質物品は、一度に一層ずつ堆積されるレーザ溶融可能な粉末、例えばポリマ材料粉末または単一成分金属粉末から層状に製作される。粉末は、物品の断面に対応する粉末層の部分に向けられたレーザエネルギの適用により、溶融、再融解または焼結される。各層内での粉末の溶融後、追加の粉末層が堆積され、3次元物品が完成するまで先に載置された層の部分を溶融するために、溶融済み部分または側方層が溶融している状態で、さらなる溶融ステップが実施される。一部の実施形態においては、レーザが、粉末床の表面上で、物品の3Dデジタル記述、例えばCADファイルまたはスキャンデータから生成された断面をスキャンすることによって、粉末状材料を選択的に溶融させる。いくつかの事例では、ネットシェイプの構造物およびニアネットシェイプの構造物が浸潤されてコーティングされる。
【0037】
このような技術を用いて、複雑な幾何形状を創出することができる。いくつかの事例では、骨および/または軟組織と接触するために、3次元多孔質構造が極めて好適であり、この点において、3次元多孔質構造は、例えば天然の海綿骨または他の骨構造を近似するマトリクスを提供するべく構造と周囲の身体構造との間の固定(すなわちオッセオインテグレーション)を増強するために、組織が経時的に多孔質構造内へ成長することを可能とすることによって、骨の代用品としておよび細胞および組織受容性材料として有用であり得る。この点において、3次元多孔質構造またはその任意の領域を、事実上任意の所望される密度、多孔度、細孔形状および細孔サイズ(例えば細孔径)で製造することが可能である。したがって、このような構造は等方性または異方性であり得る。このような構造は、1つ以上のコーティング材料を用いて浸潤およびコーティングされ得る。1つ以上の生体適合性金属でコーティングされる場合、タンタル、チタン、チタン合金、コバルトクロム、コバルトクロムモリブデン、タンタル、タンタル合金、ニオブ、またはタンタルとニオブの相互の合金または他の金属との合金など、本明細書中に開示されたもののうちのいずれかを含み、任意の好適な金属を使用することができる。例示的には、全体的として実質的に均一の多孔度、密度、細孔形状および/または空隙(細孔)サイズを有するように、または構造内部で変動させられる細孔形状、細孔サイズ、多孔度、および/または密度のうちの少なくとも1つを含むように、3次元多孔質構造を製造してよい。例えば、浸潤およびコーティングすべき3次元多孔質構造は、構造の異なる領域、層および表面で異なる細孔形状、細孔サイズおよび/または多孔度を有していてよい。本開示の一部の実施形態によると、浸潤およびコーティングすべき3次元多孔質構造の領域は、55%、65%または75%といった低い多孔度、または80%、85%または90%といった高い多孔度、あるいは以上の値の任意の対の間で定義される任意の範囲内の多孔度を有していてよい。一部の実施形態においては、非多孔質または本質的に非多孔質のベース基材が基礎を提供し、この基礎の上で、選択的レーザ焼結(SLS)または他の付加製造タイプのプロセスを用いて3次元多孔質構造が構築されて溶融される。このような基材は、チタン、チタン合金、コバルトクロム、コバルトクロムモリブデン、タンタルまたはタンタル合金などのさまざまな生体適合性金属の1つ以上を組み込むことができる。
【0038】
さまざまな実施形態において、寛骨臼シェル16は、さまざまな高速製造プロセスと適合性する材料から製造され得る。例えば、寛骨臼シェル16は、
図5A〜5Cに関連して論述される通り、レーザ加工金属粉末から製造可能である。
【0039】
図5Aは、付加製造プロセスにより製作された脆弱なストラット74A〜74Iを有する締結具ポート72A〜72Iを有する多孔質シェル構造70を含む、
図1〜3の寛骨臼シェル16の一実施形態の概略図である。
図5Bは、シェル構造70の多孔質材料と、異なる気孔密度を有する部分を有する脆弱なプラグ74Eとを示す、
図5Aの寛骨臼シェル16の概略断面図である。
図5Cは、脆弱なストラット76、除去アパーチャ78Eおよびネジ部80を示す、
図5Bの脆弱なプラグ74Eの概略断面図である。締結具ポート72Eは、側壁82を含むことができ、脆弱なプラグ74Eは側壁84を含むことができる。多孔質シェル構造70は、寛骨臼シェル16の多孔質材料を保護し且つ寛骨臼シェル16の縁部に平滑な仕上げを提供するために半球形状の縁部に取付けられたリム86を有することができる。
図5Cは、
図4Bに関連して論述されているように、原寸に比例して描かれていない。
図5A、5Bおよび5Cは、同時に論述される。
【0040】
多孔質シェル構造70、脆弱なプラグ74Eおよびストラット76は、
図4A〜4Cの多孔質シェル構造50、脆弱なプラグ54Dおよび靭帯56と同様の態様で動作するように構成され得る。具体的には、脆弱なプラグ74Eは、外科医が手術中にストラット76を破断することによって寛骨臼シェル16から除去され得るような形で、ストラット76を用いて多孔質シェル構造70に取付けられるように構成され得る。しかしながら、多孔質シェル構造70、脆弱なプラグ74Eおよびストラット76の材料を異なる形で配設することも可能である。多孔質シェル構造70、脆弱なプラグ74Eおよびストラット76は、寛骨臼シェル16が全体を通して均一な組成または製造上の差異に応じてほぼ均一な組成を有するように、同じ材料の連続体で作製され得る。プラグ54Dは、離間されたチタン構造の形態で多孔質であるように示されているが、他の実施例中において、本明細書中に記載の多孔質シェル構造と共に中実プラグを使用することも可能である。
【0041】
実施例中、多孔質シェル構造70、脆弱なプラグ74Eおよびストラット76の材料は、高速製造プロセスを用いて製造されるチタンを含むことができる。実施例中、高速製造プロセスは、粉末堆積プロセスなどの付加製造プロセスを含むことができる。このようなプロセスにおいては、粉末チタンの非常に薄い層(例えば、粉末チタンの粒子数個分のレベルの厚みしかない層)を増分的に載置することができる。各増分において、粉末チタンの選択的部分を凝固させて、寛骨臼シェル16の一部を形成することができる。例えば、寛骨臼シェル16を形成する粉末チタン層の部分を選択的に溶融させるために、レーザを使用することができる。その後、部分的に凝固した先行層の上に新しいチタン粉末粒子層を載置することができ、追加の凝固プロセスを行なうことができる。一方の端部からもう一方の端部まで寛骨臼シェル16が構築されるまで、これらのステップを反復することができる。3D印刷プロセスなどの他のタイプの高速製造プロセスを用いて、寛骨臼シェルを製造することも可能である。
【0042】
高速製造プロセスは、多孔質シェル構造70、脆弱なプラグ74Eおよびストラット76中に所望のレベルの多孔度を直接含めるために使用可能である。同様にして、本明細書中に記載されているように、脆弱なプラグ74Eを手術中に除去するための外科医による破断を可能にしながら、寛骨臼シェル16の移植および手術に耐えるのに充分な接着強度を生成するために、ストラット76に任意の所望される形状、サイズ、数並びに凝集体の強度および密度をもたせることができる。
【0043】
実施例中、多孔質シェル構造70、脆弱なプラグ74Eおよびストラット76の材料の密度は、寛骨臼シェル16全体を通して均一であり得る。さらに、実施例中、材料の局部密度は、多孔質シェル構造70および脆弱なプラグ74E内に特徴部を含めるように選択的に変動させることができる。例えば、脆弱なプラグ74Eは除去アパーチャ78Eを含むことができる。除去アパーチャ78Eは、多孔質シェル構造70よりも密度の高い材料部分によりライニングされた、脆弱なプラグ74E内の開口部を含むことができる。例えば除去アパーチャ78Eは、脆弱なプラグ74Eの残りの部分よりも密度の高い高密度化部分88Eを含むことができる。例えば、アパーチャ78Eは、高密度化部分88Eが工具によるアパーチャ78Eの剥取りを防止できる一方で、工具が脆弱なプラグ74Eと係合して脆弱なプラグ74Eを回転させることを可能とする成形され得る。高密度化部分88Eおよびアパーチャ78Eは、実施例中、噛合するドライバ工具を収容するための六角ソケットを含むことができる。同様にして、脆弱なプラグ74A〜74Dの各々は、除去アパーチャを含むことができるが、明確さのために
図5Aおよび5Bにおいては識別されない。
【0044】
ポート72Eは、ストラット76との係合のためにポート72Eを強化する高密度化部分90Eを含むことができる。例えば、高密度化部分90Eは、ストラット76が外科医により破断させられたときに、ストラット76が多孔質シェル構造70の部分を望ましくない形で破断させるのを防ぐことができる。しかしながら、より優れた骨内部成長を容易にするために、多孔質シェル構造70全体が高密度化部分90Eほど高密度ではないことが望ましい場合がある。さらに、ストラット76自体は、より適正な破断を可能にするために、多孔質シェル構造70、高密度部分90E、脆弱なプラグ74Eおよび高密度化部分88Eと比べて異なる気孔密度を有することができる。実施例中、ストラット76の気孔密度は高密度化部分90Eの気孔密度よりも低い。
【0045】
ポート72Eの側壁82は、脆弱なプラグ74Eが除去された後、多孔質シェル構造70に対するネジ式締結具の組立てを容易にするため、ネジ部80を含むことができる。ストラット76は、ネジ部80のために側壁82に沿って空間を提供するために、ポート72Eの(
図5Cに関して)上部近くで側壁82と側壁84の間に延在することができる。側壁82も、脆弱なプラグ74Eが取付けられた後、締結具の頭部との係合を容易にするため、面取り部92を含むように成形され得る。脆弱なプラグ74Eは、脆弱なプラグ74Eが除去されていない場合、破片および他の物質がポート72Eを通過するのを防止するべく面取り部92と噛合するための頭部94を含むことができる。
【0046】
本主題は、固定アパーチャまたはポートを有するプロテーゼインプラントに付随するさまざまな課題に対する解決法を提供する一助となることができる。寛骨臼インプラントに関連して説明されてきたものの、本明細書中に記載の脆弱なプラグ、ポート、靭帯、ストラットおよび他の特徴部は、他のプロテーゼインプラントにおいても使用可能である。例えば、骨折した骨を修復するために使用される整形外科用プレートも、特定の患者の生体構造に基づいて手術中に除去され得るプラグを有する複数のアパーチャを含むことができる。プレートを強化するために、ならびに骨内部成長を容易にすること、摩耗破片の移動を防止すること、および骨セメントがシェルから流出するのを防ぐことなどの他の利益のため、骨折プレート内の未使用のアパーチャまたはポートが使用されていない場合、これらを閉鎖することが望ましい場合がある。
【0047】
本明細書中に記載の脆弱なプラグ、ポート、靭帯、ストラットおよび他の特徴部は、多孔質金属構造内部の開口部に対する多孔質プラグの取付けを容易にすることによって、多孔質金属構造の骨内部成長能力の増大を促すことができる。こうして、骨内部成長のためのより多くの表面積が提供される。本開示は、患者の体内での移植およびその後の使用に耐えるよう多孔質金属構造に強い接着を提供するべく設計上のニーズに応じて異なる強度を有するように設計され得るものの、手術中の除去を可能にするために容易に破砕または他の形で破断され得ないほどには強くない靭帯、ロッド、ストラット、ウェビングおよびピンなどの横材構造を含むことによって、多孔質プラグの除去を容易にする。本明細書中に記載の脆弱なプラグ、ポート、靭帯、ストラットおよび他の特徴部は、多孔質構造に関連して説明されているものの、非多孔質構造ででも使用可能である。一例として、高速製造プロセスで骨折プレート、プラグおよびストラットを一体的に製造することによって、中実金属骨折プレートの開口部を中実金属ストラットを介して中実金属プラグに接続することができる。
【0048】
様々な注記及び例
実施例1は、内面および外面を有するカップ形本体と、締結具がカップ形本体を通って延在することを可能とすることができるように内面から外面まで延在する複数の孔と、締結具が複数の孔の各々を通って延在するのを防止するために複数の孔の各々の中に配置されたプラグと、複数の孔のうちの1つに各プラグを接続する複数の横材と、を備えることができる寛骨臼シェルであって、各横材が、カップ形本体およびプラグを隣接して画定する材料で構成されている寛骨臼シェルのような主題を含むかまたは使用することができる。
【0049】
実施例2は、材料がカップ形本体の外面および内面を画定することができることを任意に含めるように、実施例1の主題を含むことができるかまた任意にそれと組み合わされることができる。
【0050】
実施例3は、複数の横材の各々が、カップ形本体と複数のプラグとを接続する脆弱なストラットを含むことを任意に含めるように、実施例1または2のうちの1つまたはこれらの任意の組合せの主題を含むことができるか、または任意にそれと組み合わされることができる。
【0051】
実施例4は、複数の横材の各々が靭帯を備えることを任意に含めるように、実施例1または2のうちの1つまたはそれらの任意の組合せの主題を含むことができるか、または任意にそれと組み合わされることができる。
【0052】
実施例5は、カップ形本体が第1の多孔質構造を含み、複数のプラグの各々が第2の多孔質構造を含み、第1および第2の多孔質構造が第1の材料で構成されており、第2の材料が、第1および第2の多孔質構造を覆い且つ複数の横材を画定する層を含むことを任意に含めるように、実施例1、2または4のうちの1つまたはそれらの任意の組合せの主題を含むことができるか、または任意にそれと組み合わされることができる。
【0053】
実施例6は、第1の材料が炭素発泡体を含み、第2の材料がタンタルを含むことを任意に含めるように、実施例1、2、4または5のうちの1つまたはそれらの任意の組合せの主題を含むことができるか、または任意にそれと組み合わされることができる。
【0054】
実施例7は、第2の材料が化学蒸着層を含むことを任意に含めるように、実施例1、2、4、5または6のうちの1つまたはそれらの任意の組合せの主題を含むことができるか、または任意にそれと組み合わされることができる。
【0055】
実施例8は、材料が固形粉末材料を含むことを任意に含めるように、実施例1または2のうちの1つまたはそれらの任意の組合せの主題を含むことができるか、または任意にそれと組み合わされることができる。
【0056】
実施例9は、カップ形本体および複数のプラグが第1の気孔密度の材料を有し、複数の横材が、第1の気孔密度よりも低い第2の気孔密度の材料を有することを任意に含めるように、実施例1、2または8のうちの1つまたはそれらの任意の組合せの主題を含むことができるか、または任意にそれと組み合わされることができる。
【0057】
実施例10は、カップ形本体が内面と外面との間で多孔質材料から製造されていることを任意に含めるように、実施例1〜9のうちの1つまたはそれらの任意の組合せの主題を含むことができるか、または任意にそれと組み合わされることができる。
【0058】
実施例11は、第1の表面と、第1の表面とは反対側の第2の表面と、第1の表面から第2の表面まで延在し且つボア表面を有する貫通ボアと、を含む構造体であって、多孔質材料で形成されている構造体と、貫通ボア内に配置されたプラグと、ボア表面とプラグとを連結する脆弱な接続部と、を備えることができる整形外科用インプラントのような主題を含むかまたは使用することができる。
【0059】
実施例12は、プラグが多孔質材料で形成されていることを任意に含めるように、実施例11の主題を含むことができるか、または任意にそれと組み合わされることができる。
【0060】
実施例13は、脆弱な接続部が構造体およびプラグのコーティングを含み、コーティングが構造体の多孔質材料とプラグの多孔質材料とを接続する靭帯を形成することを任意に含めるように、実施例11または12のうちの1つまたはそれらの任意の組合せの主題を含むことができるか、または任意にそれと組み合わされることができる。
【0061】
実施例14は、多孔質材料が網状ガラス状炭素発泡体を含み、コーティングがタンタルを含むことを任意に含めるように、実施例11〜13のうちの1つまたはそれらの任意の組合せの主題を含むことができるか、または任意にそれと組み合わされることができる。
【0062】
実施例15は、脆弱な接続部が、構造体とプラグとの間で延在するストラットを含むことを任意に含めるように、実施例11または12のうちの1つまたはそれらの任意の組合せの主題を含むことができるか、または任意にそれと組み合わされることができる。
【0063】
実施例16は、多孔質材料がチタンを含むことを任意に含めるように、実施例11、12または15のうちの1つまたはそれらの任意の組合せの主題を含むことができるか、または任意にそれと組み合わされることができる。
【0064】
実施例17は、ボア表面が、ストラットよりも高い密度の多孔質材料を有することを任意に含めるように、実施例11、12、15、16または17のうちの1つまたはそれらの任意の組合せの主題を含むことができるか、または任意にそれと組み合わされることができる。
【0065】
実施例18は、ポートを有する多孔質構造体を製作するステップと、ポート内に位置するためのプラグを製作するステップと、プラグを構造体に接続するためのポート内の複数の脆弱な横材を製作するステップと、を含む、整形外科用インプラントの製造方法のような主題を含むかまたは使用することができる。
【0066】
実施例19は、複数の脆弱な横材を製作するステップが、構造体およびプラグをコーティングして、構造体とプラグとの間に延在する靭帯を形成することを含むことを任意に含めるように、実施例18の主題を含むことができるか、または任意にそれと組み合わされることができる。
【0067】
実施例20は、コーティングが、化学蒸着プロセスを用いて塗布されることを任意に含めるように、実施例18の主題を含むことができるか、または任意にそれと組み合わされることができる。
【0068】
実施例21は、複数の脆弱な横材を製作するステップが、多孔質構造体およびプラグと一体的に複数のストラットを形成することを含むことを任意に含めるように、実施例18の主題を含むことができるか、または任意にそれと組み合わされることができる。
【0069】
実施例22は、多孔質構造体、プラグおよび複数のストラットが付加製造プロセスを用いて製造されることを任意に含めるように、実施例18または21の主題を含むことができるか、または任意にそれと組み合わされることができる。
【0070】
これらの非限定的な実施例の各々は、独立したものであり得、あるいは、他の実施例の1つ以上とさまざまな置換または組合せの形で組み合わせることもできる。
【0071】
上述の説明は、添付図面に対する参照を含み、これらの添付図面は詳細な説明の一部を成す。図面は、例示として、本発明を実施し得る具体的な実施形態を示している。これらの実施形態も同様に、本明細書において「実施例」として言及される。このような実施例は、図示され説明されたものに加えた要素を含むことができる。しかしながら、当該発明人らは、同様に、図示されるかまたは説明された要素のみが提供されている実施例も企図している。その上、当該発明人らは同様に、特定の実施例(またはその1つ以上の態様)に関して、または本明細書中で図示または説明された他の実施例(またはその1つ以上の態様)に関して、図示または説明された要素(またはその1つ以上の態様)の任意の組合せまたは置換を用いた実施例をも企図している。
【0072】
本明細書と、参照によりそのように組込まれている任意の文書との間に一貫性の無い用法が存在する場合には、本明細書中の用法が支配する。
【0073】
本明細書中、「a」または「an」なる用語は、特許文書中では一般的であるように、「at least one(少なくとも1つ)」または「one or more(1つ以上)」の任意の他の事例または用法とは無関係に、1つまたは2つ以上を含むものとして使用される。本明細書中、「or(または)」なる用語は、別段の指示が無いかぎり、非排他性を意味するように、または「AまたはB」が「BではなくA」、「AではなくB」および「AおよびB」を含むように、使用される。本明細書において、「including(〜を含む)」および「in which(そこにおいて)」なる用語は、「comprising(〜を備える)」および「wherein(そこで)」なるそれぞれの用語の分かりやすい英語の等価物として使用される。同様に、以下のクレーム中において、「including(を含む)」および「comprising(を備える)」なる用語は、制約がないものである。すなわち、クレーム中でこのような用語の後に列挙されているものに加えた要素を含むシステム、装置、物品、組成物または調合物またはプロセスがなおも、そのクレームの範囲内に入るものとみなされる。その上、以下のクレームにおいて、「first(第1の)」、「second(第2の)」および「third(第3の)」などの用語は、単に標識として使用され、その目的語に対し数的な要件を課すように意図されたものではない。
【0074】
上述の説明は、限定的ではなく例示的であるように意図されている。例えば、上述の実施例(またはその1つ以上の態様)は、互いに組み合わせた形で使用されてよい。上述の説明を精査した上で当業者などによって、他の実施形態が使用される可能性がある。要約書は、読者が技術的開示の内容をすばやく確認できるようにするため、37C、F、R、§1.75(b)に準拠するべく提供されている。これは、クレームの範囲または意味を解釈または限定するために使用されないという了解の下で提出される。同様に、上述の「詳細な説明(発明を実施するための形態)」においては、開示を簡素化するためにさまざまな特徴がまとめられている場合がある。これは、クレームの対象となっていない開示された特徴がどのクレームにとっても不可欠なものであることを意図するものとして解釈されるべきではない。むしろ、発明の主題は、特定の開示された実施形態の全ての特徴よりも少ない特徴の中に存在し得る。したがって、以下のクレームは、「詳細な説明」中に実施例または実施形態として組み込まれており、各クレームは別個の実施形態として独立したものであり、このような実施形態はさまざまな組合せまたは置換の形で互いに組合せ可能であることが企図される。本発明の範囲は、添付クレームと共に、このようなクレームが権利を有する最大範囲の等価物を参照して決定されなければならない。