JP2003334202A - 骨の固定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】骨の変形矯正等を行うために骨を固定するピン
が骨に装着された状態で旋回する際に、骨に無理な力が
かからない動作をする骨の固定装置を提供する。 【解決手段】骨の長さ方向に沿って配置される支柱と、
該骨を固定するピンと、前記支柱と前記ピンとを傾動自
在に固定する固定部材とを有する骨の固定装置であっ
て、前記固定部材の前記支柱の軸方向への移動と、前記
固定部材が前記ピンを前記骨の軸芯方向に押し出す移動
とを組み合わせることにより、前記ピンが骨の軸芯上の
仮想軸を中心として旋回することを特徴とする骨の固定
装置。好ましくは、前記固定部材には、前記ピンが骨の
軸芯上の仮想軸を中心として旋回するように、前記支柱
と前記ピンとの旋回方向の相対運動を導く第１の案内溝
および第１のカムと、前記支柱と前記ピンとの半径方向
の相対運動を導く第２の案内溝および第２のカムとが設
けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、骨の骨折部の固定
および骨の変形矯正等を行う整形外科用器具として使わ
れる骨の固定装置に関する。例えば、人体の上下肢の骨
折治療、変形矯正などに用いる骨の固定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】骨折を治療する場合、骨折部を固定する
ための整形外科用器具として骨の固定装置が使用され
る。また、この骨の固定装置は伸縮自在となっており、
骨の伸長を調整するためにも使われる。さらに、最近で
は、交通事故等により骨折した骨や先天性疾患等により
変形した骨を矯正するために、骨の固定装置を用いるこ
ともある。

【０００３】従来から骨の固定装置として、骨を外部か
ら固定するいわゆる創外固定器が用いられており、複数
のリングとワイヤーにより骨を固定するリング式や、１
本の支柱と複数のスクリューピンにより骨を固定する単
支柱式など、種々の創外固定器が提案されている。リン
グ式の創外固定器は、比較的調整が容易で骨の変形矯正
に適しているが、固定器がかさばるため、患者の負担が
大きいという問題点があった。単支柱式の創外固定器
は、比較的外形が小さく患者の負担を軽減できるが、骨
の変形矯正には複雑な調整が必要であった。単支柱式の
創外固定器に関する従来技術として、例えば、特開平３
−９４７４５公報に、骨を任意の角度で固定できるよう
にＸ，Ｙ，Ｚの３軸の角度調整ができる骨の固定装置が
提案されており、その固定装置を骨に装着した状態を図
１に示す。図１において、骨１は複数のピン３を挿入し
て固定されており、ピン３は固定部材４により、支柱２
と傾動自在に固定されている。図１の骨の固定装置に
は、Ｘ，Ｙ，Ｚの各軸の旋回角を調整する機構が設けら
れており、骨１に対して任意な位置で固定することがで
きるようになっている。しかし、この従来の骨の固定装
置を実際に使用すると、骨を固定するピンが旋回すると
きに、ピンの旋回中心が骨の軸芯から外れてしまうとい
う問題点があった。

【０００４】図２に、特開平３−９４７４５公報に開示
された骨の固定装置において、骨を固定するピンが旋回
する様子を示す。図２において、固定部材４が支柱２の
軸方向に移動するときに、骨を固定するピン３が矢印の
方向に旋回するが、このときピン３が固定部材４の方向
に引っ張られる力が働くため、ピン３の旋回中心は骨１
の軸芯から固定部材４の側に外れてしまう。図２は、ピ
ン３の旋回中心が、骨の軸芯からズレた状態を示してい
る。

【０００５】このように、骨を固定するピン３の旋回中
心が、骨の軸芯から外れた位置になると、ピン３が旋回
したときに骨１の軸芯が平行的にズレてしまい、骨の固
定や矯正に複雑な調整が必要となるという問題点があ
り、しかも、この調整は繰り返し行う必要があるため、
医師と患者双方にとって大きな負担となっていた。ま
た、骨１の軸芯がズレてしまうと、骨１に余分な力やモ
ーメントによる負荷がかかり、骨１にダメージを与える
原因となっていた。さらに、従来の骨の固定装置を骨の
変形矯正に用いる場合に、骨の軸芯を中心に骨を旋回さ
せて矯正することができなかった。また、骨を固定する
ピンの旋回方法に関する従来技術として、特公平６−２
８６６８号公報には、ピンが旋回する円弧の中心を骨皮
質内に位置させることによりピンと骨との接触面での応
力集中を除去する方法が開示されている。しかし、この
従来技術は、骨が変形することによって受動的にクラン
プ側のピンが移動するものであり、クランプ側を能動的
に移動させて骨の変形矯正を行うものでないうえ、ピン
の旋回中心が骨の軸芯ではなく骨皮質であるため、骨の
軸芯を中心に変形矯正を行うことができないという問題
点があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前述のよう
な単支柱式の創外固定器における従来の問題点を解決
し、骨の変形矯正等を行うために骨を固定するピンが骨
と共に旋回する際に、骨の軸芯が平行的にズレない骨の
固定装置を提供することを課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、前述の課題を
解決するために、鋭意検討した結果なされたものであ
り、支柱と骨を固定するピンとを傾動自在に固定する固
定部材にピンの旋回中心が骨の軸芯上に位置するような
動作を導く機構を設けることにより、骨を固定するピン
が旋回する際に、骨に無理な力がかからない骨の固定装
置を提供するものであり、その要旨とするところは特許
請求の範囲に記載した通りの下記内容である。

【０００８】（１）骨の長さ方向に沿って配置される支
柱と、該骨を固定するピンと、前記支柱と前記ピンとを
傾動自在に固定する固定部材とを有する骨の固定装置で
あって、前記固定部材における前記支柱の軸方向への移
動と、前記骨の軸芯方向への移動を組み合わせることに
より、前記ピンが骨の軸芯上の仮想軸を中心として旋回
することを特徴とする骨の固定装置。ここに、骨の軸芯
上の仮想軸とは、骨の軸芯上に交差するように仮想的に
設けられる軸であって、骨折や変形した骨を固定または
矯正する際に、骨を固定するピンが骨に装着された状態
で旋回する中心となる軸をいう。 （２）前記固定部材には、前記ピンが骨の軸芯上の仮想
軸を中心として旋回するように、前記支柱と前記ピンと
の旋回方向の相対運動を導く第１の案内溝および第１の
カムと、前記支柱と前記ピンとの半径方向の相対運動を
導く第２の案内溝および第２のカムとが設けられている
ことを特徴とする（１）に記載の骨の固定装置。 （３）前記座部材に前記ピンの保持部材の位置調整溝が
設けられていることを特徴とする（１）または（２）に
記載の骨の固定装置。 （４）前記第１のカムの位置調整部材を有することを特
徴とする（１）乃至（３）に記載の骨の固定装置。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を、図３乃至
図１３を用いて詳細に説明する。 ＜第１の実施形態＞図３は、本発明の骨の固定装置にお
いて、骨を固定するピンが旋回する様子を示す。図３に
おいて、固定部材４が支柱２の軸方向への移動に伴っ
て、骨を固定するピン３が矢印の方向に旋回する際に、
支柱２とピン３との旋回方向の相対運動を導く第１の案
内溝５と、支柱２とピン３との半径方向（ピン３の軸方
向）の相対運動を導く図示されていない第２の案内溝と
が設けられていることにより、ピン３が矢印の方向に例
えば３´まで旋回すると同時に、固定部材４から骨１の
軸芯の方向に押し出されるため、ピン３の旋回中心は骨
１の軸芯からズレることがなく、骨１の軸芯を中心とし
て旋回することができる。これにより、骨を固定するピ
ンが旋回しても骨軸がズレないので、骨の固定のために
複雑な調整を必要としない。

【００１０】さらに、この骨の固定装置を用いて、変形
した骨を矯正する場合には、骨の軸芯上の仮想軸を中心
として骨を旋回することができる。なお、図３におい
て、１０および１０´は第１の案内溝と勘合してピン３
を旋回させる第１のカムを示し、１１および１１´は第
２の案内溝と勘合してピン３を軸方向（旋回の半径方
向）に押し出す第２のカムを示す。

【００１１】図４は、本発明に用いる固定部材４の平面
図である。図４において、支柱２に固定部材４の本体８
が軸支されており、この本体８にピン３と共に旋回する
座部材７が枢支されている。さらに、座部材７にはピン
の保持部材９が軸支されており、ピンはネジ１８により
保持部材９に固定されている。図４において、１４は座
部材７を本体８に枢支するネジを示し、１０は本体８に
設けられている第１の案内溝と勘合してピンを旋回させ
る第１のカムを示し、１１は同じく本体８に設けられて
いる第２の案内溝と勘合してピンを軸方向（旋回の半径
方向）に押し出す第２のカムを示す。

【００１２】図５は、本発明に用いる固定部材４の立面
図である。図５において、支柱２に固定部材４の本体８
がネジ１６および１７により軸支されており、この本体
８にピン３と共に旋回する座部材７が枢支されている。
さらに、座部材７にはピン３の保持部材９が旋回軸１５
に軸支されており、調整ネジ１３によりピンの軸におけ
る周方向の位置調整を行うことができるようになってお
り、ピン３はネジ１８により保持部材９に固定されてい
る。図６は、本発明に用いる固定部材４の側面図であ
る。図６において、本体８に設けられている第１の案内
溝と勘合してピン３を旋回させる第１のカム１０は、第
１の案内溝５を貫通する構造となっている。

【００１３】図７は、本発明に用いる固定部材を構成す
る本体８の平面図および側面図である。図７において、
左側の図が本体８の平面図を示し、右側の図が側面図を
示す。本体８には、支柱２と図示されていないピンとの
旋回方向の相対運動を導く第１の案内溝５と、支柱２と
ピンとの半径方向（ピンの軸方向）の相対運動を導く第
２の案内溝６とが設けられている。図７に示すように第
１の案内溝５は円弧より鋭角な曲線形状の穴であり、第
２の案内溝６は平行部と半円部とからなる図８に示す第
２のカム１１と勘合する深さを有する凹状となってい
る。

【００１４】図８は、本発明に用いる固定部材を構成す
る座部材７の平面図および側面図である。図８におい
て、左側の図が座部材７の平面図を示し、右側の図が側
面図を示す。座部材7の端部には、図７に示した支柱と
ピンとの旋回方向の相対運動を導く第１の案内溝５と勘
合する第１のカム１０が設けられている。また、座部材
7の下部には、図７に示した支柱とピンとの半径方向
（ピンの軸方向）の相対運動を導く第２の案内溝６と勘
合する第２のカム１１が設けられている。図８における
１２は、座部材７を固定部材の本体８に枢支するための
長穴を示す。

【００１５】図９は、骨を固定するピン、第１および第
２の案内溝、第１および第２のカムの動作を示す図であ
る。図９において、ピンが骨の軸芯上の軸Ｏを中心にθ
だけ旋回したとき、支柱とピンとの旋回方向の相対運動
を導く第１の案内溝５は支柱の軸芯方向に５´の位置に
移動し、この第１の案内溝に沿って移動する第１のカム
１０は１０´の位置に移動することにより、Ｏ点を中心
とするピンの旋回運動を実現することができる。

【００１６】一方、支柱とピンとの半径方向（ピンの軸
方向）の相対運動を導く第２の案内溝６は支柱の軸芯方
向に６´の位置に移動し、この第２の案内溝に沿って移
動する第２のカム１１は１１´の位置に移動することに
より、ピンの旋回運動の中心は、旋回前のＯ点と一致さ
せることができる。この動作により、ピンが旋回して
も、骨の固定装置の方にピンが引っ張られることがな
く、骨の軸芯上の仮想軸を中心としてピンを旋回させる
ことができ、ピンが旋回しても骨の軸芯がズレないの
で、骨の固定に複雑な調整の必要がなく、医師と患者双
方の負担を著しく軽減することができる。また、骨を固
定するピンが旋回しても骨の軸芯が平行的にズレること
がなく、骨に余分な力やモーメントがかからないので、
骨にダメージを与える危険性が少ないうえ、神経や血管
に損傷を与えることもない。

【００１７】さらに、本発明の骨の固定装置を、変形し
た骨の矯正に用いる場合には、このように、骨を固定す
るピン３の旋回中心を、骨の軸芯上の仮想軸とすること
ができ、この仮想軸を中心として骨を旋回することがで
きるので、骨の矯正を容易に行うことができる。なお、
第１の案内溝１０の形状は、図９におけるθの値を変化
させて作図を行い、第１のカムの中心点をプロットし
て、この点を、スプライン曲線を用いてつなぐことによ
り決めることが好ましい。また、９図では、ピンの旋回
中心をピンの軸線と骨の軸線の交点としたが、実際の手
術においては、ピンの旋回中心を骨折の箇所にするケー
スが多いため、ピンの旋回中心を、骨の軸芯上であって
ピンの軸芯とは異なる位置にすることになるが、この場
合であっても本発明における骨の固定装置を用いること
によりピンの旋回中心を骨の軸芯上のズレない位置にす
ることができる。

【００１８】＜第２の実施形態＞図１０および図１１
は、本発明に用いる固定部材を構成する座部材にピンの
保持部材の位置調整を行うための溝を設けた実施形態を
示す図である。図１０において、座部材７に、ピン３の
保持部材９を軸支する旋回軸１５がスライドするピンの
保持部材９の位置調整溝１９が設けられている。この位
置調整溝１９は、図１０に示すように上に凸の円弧状と
なっているため、旋回軸１５を位置調整溝１９の中をス
ライドさせることにより、ピン３の保持部材９の位置を
調整することができ、骨の固定装置を支える支柱と骨と
か平行でなく捩れの位置関係にある場合であっても、ピ
ンを骨に対して垂直に固定する位置に調整することがで
きる。

【００１９】図１１は、ピン３の保持部材９を、スライ
ドさせる位置調整溝を設けることにより、保持部材９の
位置調整を行う場合を示す図である。この位置調整溝１
９は、図１１に示すように下に凸の円弧状となっている
ため、ピン３の保持部材９を位置調整溝１９の中をスラ
イドさせることにより、ピン３の保持部材９の位置を調
整することができ、骨の固定装置を支える支柱と骨とか
平行でなく捩れの位置関係にある場合であっても、ピン
を骨に対して垂直に固定する位置に調整することができ
る。

【００２０】＜第３の実施形態＞図１２および図１３
は、本発明の骨を固定するピンの旋回方向の移動を導く
第１のカムの位置調整部材を有する実施形態を示す図で
ある。図１２は、本発明に用いる第１のカムの位置調整
部材を装着した骨の固定装置の平面図である。図１２に
おいて、斜線部で示した第１のカムの位置調整部材２０
の端部に設けられた調整ネジ２１を旋回させることによ
り、第１のカムの位置を変更できるようになっており、
骨を固定するピンの位置を微調整することができるう
え、骨の変形矯正を行うときにこの調整ネジ２１を回す
ことによって骨の軸芯上の仮想軸を中心として骨の角度
を変えることができる。図１３は、本発明に用いる第１
のカムの位置調整部材を装着した骨の固定装置の立面図
である。図１３において、第１のカムの位置調整部材を
２０´の位置に付け替えて調整ネジ２１を回すことによ
り、第１のカムを２０の時と逆方向に移動することがで
きる。

【００２１】

【実施例】本発明の骨の固定装置を、人体の上下肢にお
ける骨の変形矯正用として、下記の仕様にて製作した。 １）固定部材（１本）：外径16mm、長さ340mm ２）固定部材（２個）：長さ70mm×幅60mm×厚み35mm ３）骨の固定用ピン（６本）：スクリューピン、外径6m
m、長さ180mm、ネジ切り部長さ70mm この実施例のように、複数の固定部材を使用することに
より、変形した骨を共通の仮想軸を中心として旋回させ
て矯正することができる。上記の仕様にて製作した本発
明の骨の固定装置を用いた結果、ピンの旋回角θが±２
０度までピンの旋回中心が骨の軸芯上からズレなかっ
た。

【００２２】

【発明の効果】本発明によれば、支柱と骨を固定するピ
ンとを傾動自在に固定する固定部材にピンの旋回中心が
骨の軸芯上に位置するような動作を導く機構を設けるこ
とにより、骨を固定するピンが旋回する際に、骨の軸芯
がズレることがなく、骨の固定のための複雑な調整が不
要となり、骨に余分な力やモーメントがかからないう
え、骨軸上の仮想軸を中心として骨の変形矯正ができる
など、産業上有用な著しい効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】骨に固定装置を装着した状態を示す図である。

【図２】従来の骨の固定装置において、骨を固定するピ
ンが旋回する様子を示す図である。

【図３】本発明の骨の固定装置において、骨を固定する
ピンが旋回する様子を示す図である。

【図４】本発明に用いる固定部材の平面図である。

【図５】本発明に用いる固定部材の立面図である。

【図６】本発明に用いる固定部材の側面図である。

【図７】本発明に用いる固定部材を構成する本体の平面
図および側面図である。

【図８】本発明に用いる固定部材を構成する座部材の平
面図および側面図である。

【図９】骨を固定するピン、第１および第２の案内溝、
第１および第２のカムの動作を示す図である。

【図１０】本発明に用いる固定部材を構成する座部材に
ピンの保持部材の位置調整を行うための上に凸の溝を設
けた実施形態を示す図である。

【図１１】本発明に用いる固定部材を構成する座部材に
ピンの保持部材の位置調整を行うための下に凸の溝を設
けた実施形態を示す図である。

【図１２】本発明に用いる第１のカムの位置調整部材を
装着した骨の固定装置の平面図である。

【図１３】本発明に用いる第１のカムの位置調整部材を
装着した骨の固定装置の立面図である。

【符号の説明】

１：骨、 ２：支柱、 ３：ピン、 ４：固定部材、 ５：第１の案内溝、 ６：第２の案内溝、 ７：座部材、 ８：本体、 ９：ピン保持部材、 １０：第１のカム、 １１：第２のカム、 １２：長穴、 １３：調整ネジ、 １４：ネジ、 １５：旋回軸、 １６〜１８：ネジ、 １９：ピンの保持部材の位置調整溝 ２０、２０´：第１のカムの位置調整部材 ２１、２１´：調整ネジ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 503047087 サンメディックス株式会社 東京都文京区本郷３丁目16番７号 (74)上記３名の代理人 100097995 弁理士 松本 悦一 (72)発明者 大西 五三男 東京都文京区本郷７−３−１ 東京大学医 学部 整形外科学教室内 (72)発明者 中村 耕三 東京都文京区本郷７−３−１ 東京大学医 学部 整形外科学教室内 (72)発明者 三森 重雄 東京都文京区本郷３−16−７ サンメデイ ックス株式会社内 (72)発明者 浅野 良二郎 新潟県三条市南新保６−15 Ｆターム(参考） 4C060 LL13

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 骨の長さ方向に沿って配置される支柱
   と、該骨を固定するピンと、前記支柱と前記ピンとを傾
   動自在に固定する固定部材とを有する骨の固定装置であ
   って、前記固定部材における前記支柱の軸方向への移動
   と、前記骨の軸芯方向への移動を組み合わせることによ
   り、前記ピンが骨の軸芯上の仮想軸を中心として旋回す
   ることを特徴とする骨の固定装置。
2. 【請求項２】 前記固定部材には、前記ピンが骨の軸芯
   上の仮想軸を中心として旋回するように、前記支柱と前
   記ピンとの旋回方向の相対運動を導く第１の案内溝およ
   び第１のカムと、前記支柱と前記ピンとの半径方向の相
   対運動を導く第２の案内溝および第２のカムとが設けら
   れていることを特徴とする請求項１に記載の骨の固定装
   置。
3. 【請求項３】 前記座部材に前記ピンの保持部材の位置
   調整溝が設けられていることを特徴とする請求項１また
   は請求項２に記載の骨の固定装置。
4. 【請求項４】 前記第１のカムの位置調整部材を有する
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項３に記載の骨の固
   定装置。