(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-10-27
(45)【発行日】2023-11-07
(54)【発明の名称】人工膝関節
(51)【国際特許分類】
A61F 2/38 20060101AFI20231030BHJP
【ＦＩ】
A61F2/38
【請求項の数】
2
(21)【出願番号】P 2021547015
(86)(22)【出願日】2019-09-11
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2022-01-19
(86)【国際出願番号】 KR2019011882
(87)【国際公開番号】W WO2021049690
(87)【国際公開日】2021-03-18
【審査請求日】2021-04-21
(73)【特許権者】
【識別番号】521173063
【氏名又は名称】コレンテク カンパニー リミテッド
(74)【代理人】
【識別番号】110003063
【氏名又は名称】弁理士法人牛木国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】チャン，ヨン ウォン
(72)【発明者】
【氏名】キム，チャン エオル
(72)【発明者】
【氏名】ロ，ヤエ フン
(72)【発明者】
【氏名】ハン，ア レウム
(72)【発明者】
【氏名】リー，ミュング チュル
(72)【発明者】
【氏名】イン，ヤング
(72)【発明者】
【氏名】ハン，スン ボム
【審査官】大橋 俊之
(56)【参考文献】
【文献】米国特許第０８７６４８４０（ＵＳ，Ｂ２）
【文献】米国特許出願公開第２０１９／００９１０３０（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特表２０１５－５２６１８５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１６－０２５９０６（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ａ６１Ｆ ２／３８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
脛骨の近位端にインプラントされる脛骨要素と、前記脛骨要素に結合するベアリング要素を含み、前記脛骨要素は、前記ベアリング要素と結合するベースプレートを含み、
前記ベースプレートは、外周縁に沿って突出しているリムを含み、
前記リムの一定位置には、前記ベアリング要素の挿入時に前記ベアリング要素との干渉を防止する凹入溝が凹入して形成されており、
前記ベアリング要素は、前記凹入溝に結合する突出部を含み、
前記突出部は、前記ベアリング要素の側部のうち前記凹入溝に対応する位置から下側方向に突出し、前記凹入溝に相補的な形状を有し、
前記凹入溝は一端及び他端を含み、前記一端は前記ベースプレートにおける前記リムの内部の空間において最長軸の線分とその延長線を基準に後方に位置し、前記他端は前方に位置する、人工膝関節。
【請求項2】
前記凹入溝は、相互対称に一対で形成される、請求項１に記載の人工膝関節。
【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、より詳細には、脛骨の近位端にインプラントされる脛骨要素と、前記脛骨要素に結合するベアリング要素を含み、前記脛骨要素は、前記ベアリング要素の斜線方向挿入時にベアリング要素との干渉を防止できる干渉防止部を含み、前記ベアリング要素は、干渉防止部に結合する突出部を含む、人工膝関節に関する。
【背景技術】
【0002】
身体をなす無数な関節のうち、膝関節は、脛骨と大腿骨とを連結する関節部位で、膝関節の摩耗、骨組織の老化及び事故によって回復不能な状態になる患者が益々増加している。膝関節とは、膝の関節を指し、大腿骨の下端、脛骨の上端及び膝蓋骨（膝骨）の後面の間にある関節であり、脚を膝から後ろに曲げる機能を担う。
【0003】
近年、関節部位の深刻な損傷によって回復不能になった患者に人工膝関節を代替する手術が多く施されており、このような人工膝関節の関節運動部位には金属、セラミック又はポリエチレンなどが用いられ、優れた機械的特性、低い摩擦係数、及び高い生体適合性を得ている。一般に、人工膝関節は、大腿骨末端に結合する大腿骨挿入部材と、脛骨末端に結合す脛骨要素と、大腿骨挿入部材と脛骨要素との間に位置するベアリング要素（軟骨に該当する部分）とに区分されている。ここで、大腿骨挿入部材及び脛骨要素には主に金属合金を使用し、ベアリング要素はポリエチレンなどで製造している。
【0004】
図１は従来技術である人工膝関節の斜視図で、図２は図１の分解斜視図であり、これは、大韓民国登録特許１０－１３５２０６６号に開示されている。図１及び図２に示す内容を参照すると、人工膝関節９は、脛骨要素９３の上側に結合して実際膝関節の軟骨に取って代わるベアリング要素９５と、脛骨の上側に挿入され、上側に前記ベアリング要素９５を収容して前記ベアリング要素９５と結合する脛骨要素９３を含む。
【0005】
前記ベアリング要素９５は、不図示の大腿骨要素と接して関節運動する関節面を提供する上部９５１と、前記上部の下面から段部を介して下側に延長されて脛骨要素９３と結合する下部９５３を含む。
【0006】
また、前記脛骨要素９３は、前記ベアリング要素の下部が挿入して結合する結合空間を規定するベースプレート９３３と、前記ベースプレートの下側から延長されるステム９３１を含む。
【0007】
前記ベースプレート９３３は、プレート底９３３１と、該プレート底の外周縁に沿って上側に延長して形成されるリム９３３２を含む。
【0008】
前記脛骨要素９３のベースプレート９３３とベアリング要素９５の下部９５３は相互結合するように相応する形状と構造を有する。このような構成は、上記の大韓民国登録特許第１０－１３５２０６６号に開示されている。
【0009】
人工膝関節９を行う過程で前記ベアリング要素９５を脛骨要素９３と結合する際には、正確な位置に合わせておき、定位置で結合がなされることが重要であるが、これは、定位置で結合しないと、前記ベアリング要素９５が損傷したり、或いは前記脛骨要素９３が定位置から離脱する問題が発生し得るためである。
【0010】
一方、皮膚切開部位を最小化する最小切開膝関節置換術が患者にとって好ましいが、最小切開膝関節置換術とは、手術のための皮膚及び軟部組織の切開及び剥離を最小化し、美容上の利点の他、手術過程で出血が少なく、手術後疼痛が少なく、筋肉靭帯を切断しないため回復期間が短く、リハビリ治療が速いという利点がある。しかし、このように皮膚切開部位を最小化する膝関節置換術過程では、手術上に様々な不都合があり、例えば、皮膚を切開するとき、内側に切開した後に膝蓋骨が外側に反り、前記脛骨要素９３を挿入した後に前記ベアリング要素９５と最終結合させる場合、周辺組織によって前記ベアリング要素９５を斜線方向に挿入しなければならないという制約が発生する。
【0011】
図３は、従来技術である人工膝関節の使用状態図であり、脛骨要素にベアリング要素を斜線方向に挿入することを示しており、図４は、図３に続いて脛骨要素にベアリング要素を斜線方向に挿入して結合させる過程で干渉が発生したことに関する図であり、図５の（ａ）は上側から脛骨要素を平面に投影した図、（ｂ）は上側からベアリング要素を平面に投影した図、（ｃ）は斜線方向にベアリング要素を脛骨要素に挿入する状態を上側から平面に投影した図である。
【0012】
図３に示すように、斜線方向に手術をする場合には、手術医は、脛骨の近位端にインプラントされた脛骨要素９３に向かって斜線方向にベアリング要素９５を移動させた後、該ベアリング要素９５の下部９５３のうち左側又は右側の後端９５３ａを、対応するベースプレート９３３におけるリム９３３２の内部空間、すなわち空間の左側又は右側の空間に位置させる。しかし、図５に示すように、ベースプレート９３３におけるリム９３３２の内部の結合空間において最長軸である長軸の線分ａ－ａ’の長さと、インサートの下部において最長軸である長軸の線分であるｂ－ｂ’の長さとが略同一なため、前記ベアリング要素９５を脛骨要素９３に対して斜線方向に挿入すると、前記ベアリング要素９５の下部の長軸線分であるｂ－ｂ’がベースプレートの長軸線分ａ－ａ’以外の位置に配置されることになるため、図３に示すように、ベアリング要素９５の下部９５３の一部がベースプレート９３３のリム９３３２の上側端に衝突し、図４に示すように、既に挿入されているベアリング要素９５の下部９５３のうち左側又は右側の後方９５３ａが上方に持ち上がり、斜線方向への挿入が難しくなる。図５の（ｃ）に示すように、ベアリング要素の下部の長軸線分ｂ－ｂ’が、インサートの下部の長軸がベースプレートのリムの上面の内側端と出会う点を連結した線分ｃ－ｃ’よりも長いため、斜線方向の挿入が難しくなる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0013】
本発明は、上記のような問題点を解決するために案出されたものであり、
【0014】
本発明の目的は、干渉防止部を含み、ベアリング要素が脛骨要素に斜線方向に挿入される時に前記ベアリング要素と前記脛骨要素間の干渉を防止することによって、斜線方向の挿入が容易な人工膝関節を提供することである。
【0015】
本発明の他の目的は、干渉防止部と相補的な形状を有し、前記干渉防止部に結合する突出部を含むことによって、脛骨要素とベアリング要素の結合位置の整列が容易な人工膝関節を提供することである。
【0016】
本発明のさらに他の目的は、ベアリング要素の突出部と脛骨要素の凹入溝が相補的な形状で結合することによって、人工膝関節の運動によるベアリング要素の回転が防止され、位置保存が可能な人工膝関節を提供することである。
【0017】
本発明のさらに他の目的は、突出部と凹入溝とが隙間なく結合することによって、手術過程後の回復過程において、結合部位の隙間に周辺組織が挟んだりする等の副作用を防止する人工膝関節を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0018】
本発明は、上記の目的を達成するために、次のような構成を有する実施例によって具現される。
【0019】
本発明の一実施例によれば、本発明は、脛骨の近位端にインプラントされる脛骨要素と、前記脛骨要素に結合するベアリング要素を含み、前記脛骨要素は、前記ベアリング要素の斜線方向挿入時にベアリング要素との干渉を防止する干渉防止部を含むことを特徴とする。
【0020】
本発明の他の実施例によれば、本発明は、前記脛骨要素が、前記ベアリング要素と結合するベースプレートを含み、前記干渉防止部が前記ベースプレートに形成されることを特徴とする。
【0021】
本発明のさらに他の実施例によれば、本発明は、前記干渉防止部が前記脛骨要素の外周縁に形成されることを特徴とする。
【0022】
本発明のさらに他の実施例によれば、本発明は、前記干渉防止部が、前記脛骨要素の外周縁の一定位置に凹入して形成される凹入溝であることを特徴とする。
【0023】
本発明のさらに他の実施例によれば、本発明は、前記ベースプレートが、外周縁に沿って突出しているリムを含み、前記凹入溝が前記リムに形成されることを特徴とする。
【0024】
本発明のさらに他の実施例によれば、本発明は、前記干渉防止部がＡ－Ｐラインを基準に対称に形成されることを特徴とする。
【0025】
本発明のさらに他の実施例によれば、本発明は、前記干渉防止部が一端及び他端を含み、一端はＭ－Ｌラインを基準に後方に位置し、他端は前方に位置することを特徴とする。
【0026】
本発明のさらに他の実施例によれば、本発明は、前記ベアリング要素が、干渉防止部に結合する突出部を含むことを特徴とする。
【0027】
本発明のさらに他の実施例によれば、本発明は、前記突出部が前記干渉防止部に相補的な形状を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【0028】
本発明は、上記の実施例及び下記に説明する構成と結合、使用関係によって次のような効果を得ることができる。
【0029】
本発明は、干渉防止部を含み、ベアリング要素が脛骨要素に斜線方向に挿入される時に前記ベアリング要素と前記脛骨要素間の干渉を防止することによって、斜線方向の挿入が容易となる効果がある。
【0030】
本発明は、干渉防止部と相補的な形状を有し、前記干渉防止部に結合する突出部を含み、脛骨要素とベアリング要素の結合位置の整列が容易となる効果がある。
【0031】
本発明は、ベアリング要素の突出部と脛骨要素の凹入溝が相補的な形状で結合することによって、人工膝関節の運動によるベアリング要素の回転が防止され、位置保存が可能になる効果を得る。
【0032】
本発明は、突出部と凹入溝とが隙間なく結合することによって、手術過程後の回復過程において、結合部位の隙間に周辺組織が挟んだりする等の副作用を防止する効果がある。
【図面の簡単な説明】
【0033】
【図1】従来技術である人工膝関節の斜視図である。
【0034】
【0035】
【図3】従来技術である人工膝関節の使用状態図であり、脛骨要素にベアリング要素を斜線方向に挿入することに関する図である。
【0036】
【0037】
【図5】（ａ）は上側から脛骨要素を平面に投影した図、（ｂ）は上側からベアリング要素を平面に投影した図、（ｃ）は斜線方向にベアリング要素を脛骨要素に挿入する状態を上側から平面に投影した図である。
【0038】
【図6】本発明の一実施例に係る人工膝関節の斜視図である。
【0039】
【0040】
【図8】本発明の一実施例に係る脛骨要素の平面図である。
【0041】
【図9】本発明の一実施例に係るベアリング要素の下側斜視図である。
【0042】
【0043】
【図11】本発明の使用状態図であり、脛骨要素にベアリング要素を斜線方向に挿入する時に干渉が発生しないことを示す図である。
【0044】
【発明を実施するための形態】
【0045】
以下では、本発明に係る人工膝関節を、添付の図面を参照して詳細に説明する。図面中、同一の構成要素には可能なかぎり、いずれの箇所でも同一の符号を付するものとする。また、本発明の要旨を却って曖昧にし得る公知機能及び構成に関する詳細な説明は省略する。特に定義しない限り、本明細書の用語はいずれも、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する技術者が理解する当該用語の一般的意味と同一であり、仮に本明細書に使われた用語の意味と衝突する場合には、本明細書に使われた定義に従う。
【0046】
本願において、冠状面（ｃｏｒｏｎａｌ ｐａｌｎｅ）を基準に、Ａは人の顔が向く方向で、前方を意味し、Ｐは、人の後頭が向く方向で、後方を意味し、矢状面（ｓａｇｉｔａｌ ｐｌａｎｅ）を基準に、Ｍは内側（ｍｅｄｉａｌ）を、Ｌは外側（ｌａｔｅｒａｌ）を意味する。
【0047】
【0048】
本発明の一実施例に係る人工膝関節は、脛骨末端に結合する脛骨要素３と、前記脛骨要素上側に結合するベアリング要素５を含み、大腿骨挿入部材（図示せず）が前記ベアリング要素５の上面で滑りながら屈曲又は回転運動をしつつ実の膝関節と類似に関節運動ができ、人工関節としての機能を果たす。
【0049】
前記脛骨要素３は、脛骨の上側に挿入され、前記脛骨要素３の上側にはベアリング要素５を収容して前記ベアリング要素５と結合し、前記脛骨要素の一部をなす一定形状に形成される構成であり、このために、ステム３１、ベースプレート３３を含む。
【0050】
前記ステム３１は、人工膝関節の手術において患者の脛骨に埋植される部分であり、大きく、脛骨と前記ステム３１間の接合力向上のための骨セメント固定型ステムと、骨セメントを使用しない無セメント型ステムとに分類でき、その他、ステム３１の脛骨内部固定のための様々な構造を有してもよい。
【0051】
前記ベースプレート３３は、ベアリング要素５が安着する部分であり、プレート底３３１とリム３３２を含み、通常、Ｔｉ合金又はＣｏＣｒ合金などの単一の金属材質からなるが、積層技術を用いて、プレート底３３１とリム３３２の材質を個別に製造してもよい。
【0052】
前記プレート底３３１は、その上に前記リム３３２が立てられ、その下にはベースプレート３３とステム３１との接合面が存在する部分であり、プレート底３３１の下部と前記ステムの上端面とが接合することで、前記ベースプレート３３とステム３１とが結合する。
【0053】
前記リム３３２は、前記プレート底の外周縁に沿って上側に突出して形成され、前記プレート底５３１上に立設して、人工膝関節のベアリング要素５が安着する結合空間を規定し、患者に応じて異なる形状、高さ、大きさなどにしてカスタマイズ型に具現することができ、後方突起３３２１、前方溝３３２２、凹入溝３３２３を含む。
【0054】
前記後方突起３３２１は、リム３３２から水平方向に折り曲がって延長形成された部分であり、ベアリング要素５の結合溝５３１に挿入されて結合する。このような結合関係は、図１０から確認できる。
【0055】
前記前方溝３３２２は、前記後方突起３３２１が水平方向に折り曲がって延長形成される過程で生成された部分であり、その断面が“コ”状を有し、ベアリング要素５の弾性フック５３２が前記前方溝３３２２内に挿入されて弾性的に結合する。このような結合関係は、図１０から確認できる。
【0056】
図８に示すように、前記凹入溝３３２３は、リム３３２から下側に一定深さ凹入している部分であるが、凹入が始まる一端３３２３ａと凹入が終わる他端３３２３ｂを有する。一端３３２３ａは、ベースプレート３３の後端に近接する部分であり、他端３３２３ｂは、ベースプレートの前端に近接する部分である。ここで、後端はベースプレートから後方Ｐに向く部分であり、前端はベースプレートから前方Ａに向く部分である。前記一端３３２３ａと他端３３２３ｂ間の間隔と位置は、様々に設定可能であるが、ベアリング要素を斜線方向に挿入するために、挿入されたインサートの下部のうち、外側Ｌ又は内側Ｍの後端５３５が対応するベースプレート３３の結合空間、すなわち、空間の外側又は内側空間に位置させた時、その後端の前方側に位置するベアリング要素の下部部分がベースプレートのリムの上面の内側端と衝突しないように形成される。好ましくは、内外側ラインＭ－Ｌラインを基準に、一端３３２３ａはＭ－Ｌライン後方に、そして他端３３２３ｂはＭ－Ｌライン前方に位置するように形成される。
【0057】
本発明のさらに他の実施例によれば、前記凹入溝３３２３は、ベースプレートのリムの内側Ｍと外側Ｌに相互対称になるように一対で形成される。さらに、間隔や位置が非対称に形成されてもよいことを排除するわけではない。例えば、内側Ｍの凹入溝と外側Ｌの凹入溝とが異なる間隔で形成されたり、或いは挿入方向に位置する凹入溝の間隔をその反対方向に位置する凹入溝の間隔より長くしてもよい。
【0058】
【0059】
前記ベアリング要素５は、大腿骨挿入部材と脛骨要素３との間に位置し、実の膝関節の軟骨を代替する構成であり、前記脛骨要素５の上側に結合し、上部５１、下部５３、側部５５を含む。
【0060】
図７を参照すると、前記上部５１は、前記ベアリング要素５の上側に突出形成されたポスト５１１、前記ポスト５１１の下端に延長形成され、前記大腿骨挿入部材（図示せず）の関節面と関節運動をする関節面を提供するグルーブ５１２を含む。
【0061】
前記ポスト５１１は、前記ベアリング要素５の上部面の一側から上方に突出して形成される構成であり、人工膝関節手術にはＣＲタイプとＰＳタイプの手術があるが、ＣＲ（Ｃｒｕｃｉａｔｅ Ｒｅｔａｉｎｉｎｇ）タイプは、後方十字靭帯を除去しない状態で人工膝関節を行う場合の人工膝関節の類型であり、ＰＳ（Ｐｏｓｔｅｒｉｏｒ Ｓｔａｂｉｌｉｚｅｄ）タイプは、後方十字靭帯を除去した状態で、前記後方十字靭帯を前記ベアリング要素５のポスト５１１に置き換える人工膝関節の類型である。前記ＰＳタイプの人工膝関節では、前記ベアリング要素５のポスト５１１と大腿骨挿入部材のカムによって除去された後方十字靭帯を代替する。したがって、前記ポスト５１１は後方十字靭帯を除去した場合の人工膝関節手術に必要な構成で、本発明の必須構成ではなく、手術方式によって前記ベアリング要素５に含まれればいい。
【0062】
前記グルーブ５１２は、前記ポスト５１１の下端に延長形成された部分であり、大腿骨挿入部材（図示せず）の関節面と当接して関節運動を可能にする関節面を提供する。
【0063】
図９を参照すると、前記下部５３は、上部の下側から段部を介して下側に延長して形成され、前記脛骨要素３との結合のための結合溝５３１と弾性フック５３２を含む。
【0064】
前記結合溝５３１は、ベアリング要素５の後面、すなわち、後方Ｐの方向に凹入形成される部分であり、脛骨要素３との結合時に、脛骨要素３の後方突起３３２１が前記結合溝５３１に挿入されて強固に結合する。このような結合関係は、図１０から確認できる。
【0065】
前記弾性フック５３２は、前記ベアリング要素の前面、すなわち、前方（Ａ：ａｎｔｅｒｉｏｒ）の方向に突出形成される部分であり、脛骨要素３との結合時に前記弾性フック５３２が脛骨要素３の前方溝５３２２に挿入されて強固に結合する。このような結合関係は、図１０から確認できる。
【0066】
前記側部５５は、前記上部３１と前記下部５３とを繋ぐ部分であり、ベアリング要素５の周りを形成する部分であり、突出部５５１を含む。
【0067】
前記突出部５５１は、ベアリング要素５の側部５５から下側方向に突出して形成された部分であり、脛骨要素３の凹入溝３３２３と相補的な形状である。前述したように、最小切開膝関節置換術を行う過程において、皮膚切開部位最小化に伴う制約によって、脛骨要素３に前記ベアリング要素５を斜線方向に挿入した後に結合位置を整列させる場合が発生するが、本発明は、脛骨要素の凹入溝３３２３が前記突出部５５１を収容して定位置で結合を案内することができる。また、ベアリング要素５の突出部５５１と脛骨要素３の凹入溝３３２３とが相補的な形状で結合するので、人工膝関節の運動による前記ベアリング要素５の回転を防止することができ、前記ベアリング要素５の位置保存が可能であり、さらに、前記突出部５５１と前記凹入溝３３２３とが隙間なく結合するので、手術過程後の回復過程において、結合部位の隙間に周辺組織が挟んだりする等の副作用を防止できる効果がある。
【0068】
図１１は、本発明の使用状態図であり、脛骨要素にベアリング要素を斜線方向に挿入する時に干渉が発生しないことを示す図である。
【0069】
図１１を参照すると、前述したように、皮膚切開部位を最小化する手術過程においては、周辺組織によって前記ベアリング要素を、前方Ａから後方Ｐと外側Ｌとの間に傾いた状態の斜線方向に挿入することになる。その後、前記ベアリング要素５を反時計斜線の方向に回転して前記脛骨要素３と結合する位置を合わせる。本発明は、従来技術と違い、前記リム３３２に凹入溝３３２３を含み、結合する位置を合わせる過程でベアリング要素の下部５３が前記リム３３２と干渉することを防止することによって、前記ベアリング要素の下部５３が前記リム３３２に乗って浮いた状態で位置合わせされる従来技術における問題点を解決し、前記ベアリング要素５が斜線方向に挿入される場合にも前記脛骨要素３と定位置で容易に結合する効果がある。このような前記突出部５５１と前記凹入溝３３２３の結合関係は、図１２から確認できる。
【0070】
以上の詳細な説明は本発明を例示するものである。また、前述した内容は、本発明の好ましい実施形態を挙げて説明するものであり、本発明は様々な他の組合せ、変更及び環境で利用可能である。すなわち、本明細書に開示された発明の概念の範囲、記述した開示内容と均等な範囲及び／又は当業界における技術又は知識の範囲内で変更又は修正が可能である。前述した実施例は本発明の技術的思想を具現するための最善の状態を説明するものであり、本発明の具体的な適用分野及び用途で要求される様々な変更も可能である。したがって、以上の発明の詳細な説明は、開示された実施状態に本発明を制限しようとする意図ではない。また、添付する特許請求の範囲は他の実施状態も含むものとして解釈されるべきである。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】