JP2003508108A - ６軸外部固定具のストラット - Google Patents

６軸外部固定具のストラット

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JP2003508108A JP2001519828A JP2001519828A JP2003508108A JP 2003508108 A JP2003508108 A JP 2003508108A JP 2001519828 A JP2001519828 A JP 2001519828A JP 2001519828 A JP2001519828 A JP 2001519828A JP 2003508108 A JP2003508108 A JP 2003508108A
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チャールズ テイラー，ジョン
エス． テイラー，ハロルド
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Smith and Nephew Inc
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    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
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    • A61B17/56—Surgical instruments or methods for treatment of bones or joints; Devices specially adapted therefor
    • A61B17/58—Surgical instruments or methods for treatment of bones or joints; Devices specially adapted therefor for osteosynthesis, e.g. bone plates, screws, setting implements or the like
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    • A61B17/6458—Devices extending alongside the bones to be positioned with pin-clamps fixed at ends of connecting element

Abstract

(57)【要約】 ２つまたはそれ以上の移動部材からなる整形外科の固定装置は、他方に対して再整合するために隣接する組織片を保持する。前記装置は、ベース部材に対してストラットの動きを許容する接続具によってベース部材に保持され得る、伸縮自在に調整可能なストラットを備えている。これらのストラットは、全方位回転の単一の一致点で交差する３つの軸周りで回転する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】発明の背景 この発明は整形装置に関し、とくに外部固定具又は骨格固定具として知られる
装置に関する。これらの装置は、ギプス包帯や外科的な移植ネジ、ピンおよび板
の組み合せ体の代りに用いられ、２つの組織片、例えば骨要素を互いに整復させ
る。さらにこの発明は、固定具のような要素として用いる調整可能なストラット
（strut）に関する。そのような装置に関連する付加的な背景情報は、本願と同
一発明者による米国特許第５，７０２，３８９号に見ることができる。
【０００２】 骨格の損傷や異常は、ネジ付き及び／又は平滑ピン及び／又はネジ付きおよび
／又は平滑又は玉付きワイヤによって骨格に取り付けられる外部固定具により処
置されることがある。外部固定具は、骨格の急性骨折、柔軟組織の損傷、骨の癒
合が遅い場合の骨格の癒合遅延、骨が癒合しない場合の骨格の癒合不能、脱臼や
骨折した骨が異常な位置で癒合する変形癒合、骨が異常な位置で発達する先天的
奇形、および矯正骨の延び、偏平化やネジれを処置するために利用できる。
【０００３】 外部固定具は、デザインや能力においてかなり異なり、複数又は単一のバーや
ロッドと、骨格に順に結合されるピンやワイヤにバーを調整可能に固定する複数
のクランプとを備えることができる。ピンやワイヤは、骨格を貫通して肢の各側
面から突出するか、又は骨格を貫通して肢の一側面のみから突出するようにして
もよい。骨格を完全に貫通して肢の両側から突出するピンは、通常「貫通固定ピ
ン」と呼ばれる。骨格を貫通して肢の片側のみから突出するピンは、通常「半ピ
ン」と呼ばれる。
【０００４】 外部固定具は円周状で、患者の身体部分（例えば、患者の脚）を取り囲むか、
片側だけのもので、身体部分の片側に沿って伸びるものであってもよい。１つ以
上の片側外部固定具を患者の身体部分の同じ部分に適用することができる。固定
具を構成する材料は様々であり、当業者に公知の金属、合金、プラスチックス、
合成物およびセラミックスを含む。外部固定具はまた、関連する組織片間の異な
る空間関係を収容する能力においてかなり変化する。
【０００５】 一般的に用いられるタイプの外部固定具の１つが、１９５０年の初めにジー．
エイ．イリザロフによって著わされた。イリザロフのシステムは、身体部分を取
り囲み２つのリング間に延びるロッドを接続する２つ以上のリング、つまり「ハ
ロス」と、患者の骨構造を貫通する貫通固定ピンと、その貫通固定ピンをリング
に取り付ける接続具とを備える。イリザロフのシステムを用いて、角度形成、移
動および回転の問題と取り組むことは、「基本的なイリザロフの技術」（Techni
ques in Orthopaedics、第５巻、第４号、第５５〜５９頁、１９９０年１２月）
に開示されている。
【０００６】 イリザロフのシステムによって、医師は１つの組織片を６つの軸に関して敏速
に方向付けを行うことができる。しかしながら、このシステムには、与えられた
状況に応じて特別に構成しなければならないヒンジと移動機構を用いるという欠
点がある。その装置を使うには、かなりの計画、組立て部品および準備が必要と
なるが、それは、骨に必要とされる移動や回転の矯正によって異なる機構を用い
るからである。さらに、新しい又は調整した骨の位置が必要となるときには、医
師が１つ以上のクランプをゆるめて、手動で矯正動作を行い、その後、クランプ
をしめつけて骨を確実に保持しなければならない。不便で不確実という欠点のほ
かに、このシステムは、骨格組織を急に、時には遠回りの道筋に沿って移動させ
ねばならいという好ましくない効果をさらに有している。
【０００７】 組織片の位置関係を記述した数学は、「シャールの軸定理」に最もよく示され
ている。シャールは、６軸（３つの回転と３つの移動）に関する対象物の複合的
な再位置設定が、ネジ付きシャフトに沿ってネジ付きナットを回転させることに
よって繰り返すことができることに気付いた。この理論のシャフトは、任意の参
照軸に対して傾斜している。シャフトの中心からのずれ（つまり、仮想シャフト
の太さ）は、２つの移動成分を満足させ、ネジのピッチが第３の移動を満足させ
る。傾斜シャフトを中心とする回転は、３つの直交する回転の組み合せに等価で
ある。６つの再位置設定要素のこのモデル化は、骨格要素を移動又は回転させ、
その正しい位置に復帰させなければならない矯正器具の変形矯正を理解するため
の有用なモデルとして役立つ。特に、この傾斜シャール軸により、変形の３つの
不良な回転と３つの不良な移動のすべてが同時に矯正される。
【０００８】 最近開発された装置（以下、初期のテイラーの装置という）は、ジェイ．チャ
ールス テイラー エム．ディ．による「テイラーの空間フレーム固定具」とい
う題名の書物に記載されている（また、米国特許第５，７０２，３８９号参照）
。この固定具は、シャールの軸理論を利用し、少なくとも６つの伸縮自在のスト
ラットによって接続された２つのベース要素、通常はリング又は空間リングから
構成される。少なくとも３つの接続点が各リング上で選択され、ストラットは接
続点に直列に接続される（それによって、ストラットによって操作される有効平
面を形成する）。初期のテイラーの装置は、６つのストラットの各々の調整がベ
ース部材上で行われるときの効果を予測して、隣接する骨組織を操作する。組織
片の一方の他方に対する移動と回転の解析を通じて、ベース部材の所望位置が算
出される。幾何学の原理が、ストラットの端部の初期および最終位置に適用され
て最終的なストラット長を算出する。
【０００９】 初期のテイラーの装置は、２つのモードの一方に最も好ましく使用できる。第
１のモードにおいて、これは長期法として知られているが、ベース部材が骨組織
の変形を模倣した後に中立位置に引き戻される。換言すれば、ベース部材に対す
る初期整合および並行位置を決定し、変形した骨部材が目標位置から移動および
回転した時に、ベース部材の一方を同方向に移動させる。
【００１０】 次に固定具は、骨片に取り付けられ、初期整合位置に引き戻され、それによっ
て骨部材を望み通りに方向づける。処置の第２モードは、緊急法であり、長期法
と本質的に反対の方法で作動する。その装置は中立位置において組織片に取り付
けられる。次に計算が行われ、ベース部材が骨組織の変形を映すために必要な移
動と回転が決定される。従って、ベース部材がこの反映位置に導かれる時に、組
織片は整合し、ベース部材は不整合となる。
【００１１】 初期のテイラーの装置において各ストラットと端板との間の接続インターフェ
イスは捕獲二又ボールジョイントからなる。この接続により、４つの角度（つま
り、ベース部材に対するストラットの回転の３つの直交角度および各半球体表面
に対して直行する軸を中心とする１つの回転角度）の自由が与えられる。調整は
、両端のロッドの周りでネジ切りされ、一端のネジの方向が他端に対して逆であ
るターンバックル型のシャフトにより行われる。従って、ターンバックルの回転
によってロッド、従ってベース部材が拡大又は収縮する。
【００１２】 初期のテイラーの装置において実施された重要な進歩にもかかわらず、その動
作がさらに利点を有する状況がある。捕獲ボールシステムは、整形固定具への適
用には理想的なものではない。それは、固定具がある限界を越えて強制的に変形
するとき、束縛する傾向があるからである。他の状況においては、ストラットに
対する捕獲ボールの回転により、ストラットの長さに若干の変化が生じる。さら
に、初期のテイラーの装置に用いられるターンバックル型ストラットは、調整ロ
ッドを中心に自由に回転し、それによってベース部材の相対位置が意図する位置
から移動できる。
【００１３】 初期のテイラーの装置はまた、ストラットを除去しなければならない状況で用
いることが、比較的困難である。場合によっては、組織の移動が、かなりの距離
と角度に及ぶので、ストラットの対応した拡張や収縮が必要となる。従って、臨
床処置の間に１つ以上のストラットを異なるサイズのストラットと交換しなけれ
ばならないことがある。さらに、接続具が取りはずされた後でも、初期のテイラ
ーの装置において位置を恒久的に指示することによってストラットの除去および
交換が難しくなるが、それは各ストラットがフレーム上の特定の位置用にデザイ
ンされているからである。
【００１４】 初期のテイラーの装置を用いる時にストラットの有効長さを決めることが難し
い場合がある。その装置は、ターンバックルの側面にスロットを備え、それを介
して内部のロッドの位置を見ることができる。しかしながら、ターンバックル上
のシャフトはスロット内で見えるように回転しなければならないので、位置を確
認する動作が、所望しない又は意図しない位置変化を生じる。
【００１５】 前述に照らして、外部整形固定具に用いる改良された伸縮自在の調整可能なス
トラットに対する必要性があるということは、評価すべきである。理想的には、
ストラットは、その要素が比較的鋭い角度を形成するときにはベース部材に対し
て束縛するべきではなく、ストラットの有効長を可視的に指示すべきであるが、
その指示を観察するためにその長さの変更を要求しないようにし、その有効長を
変えることなしに軸方向に回転でき、固定具上のストラットの位置を指示し、他
の固定具とその装置上の他の位置で内部変更可能に保持すべきであり、クランプ
を必要とせずに軸方向に調整可能であるべきであるが、所望の有効長さから変化
させるべきではない。
【００１６】発明の要旨 この発明は、外部整形固定具に接続して用いられる改良された伸縮自在に調整
可能なストラットに関する。そのような各ストラットは同じ構造の複数の他のス
トラットと共に用いられ、２つ以上のベース部材を互いに対して位置決めし、そ
れによって、ベース部材の１つにそれぞれ固定される骨片のような２つの組織片
を位置決めする。以下に述べる他の特徴と相俟って、この改良されたストラット
は、可撓性、適応性、精度および利便性を向上させる。さらに、これらの目的は
、単純で信頼性があり、製造コストが比較的高くないデザインによって達成され
る。
【００１７】 ストラットの基本的な構成要素は、中空シャフト、シャフトの一端に伸縮自在
に入り込むネジ付きロッド、シャフトに回転可能に結合してロッドと螺合する調
整ナット、および隣接するベース部材にストラットを固定する各ストラット端の
接続具を備える。
【００１８】 この発明の重要な特徴は、ベース部材の相対的方位を束縛したり変更したりす
ることなしに、ストラットを軸回転させる接続具である。各接続具は、回転の２
つの直交する角度を許容する、ロッド又はシャフトの端に固定されるジョイント
を備える。回転の第３の角度は、第１の角度の１つの軸に直交し、隣接するベー
ス部材に接続具を固定する固締具を介して設けることができる。従って、ストラ
ットはベース部材に対して３方向すべてに自由に回転する。
【００１９】 この発明は、各接続具におけるすべての回転軸が集合する単一の一致した回転
点を提供する。この特徴により、ベース部材に対するストラットの方位に無関係
に、接続具間におけるストラット本体の軸回転が可能となる。さらに、ストラッ
トの各端において一致する単一の回転点の存在によって、ストラットはベース部
材の相対位置を変えることなしにあらゆる方位に軸回転できる。
【００２０】 この発明の他の特徴は、伸縮自在のストラットを備えることであり、そのスト
ラットは、ストラットの固定位置における安定性を犠牲にすることなく、長さに
おける連続した無段階調整を好適に可能にする。この発明はまた、ストラットを
ベース部材に結合する、容易に取りはずし可能な固締具を備える。従って、スト
ラットは、固定具から安全に取りはずされ、臨床処置中に異なるサイズのものと
交換できる。この発明によれば、ストラットは、固定具からその有効長さを調整
することなしに完全に除去するような方法で、ベース部材に固締されてもよい。
【００２１】 この発明はまた、シャフトに対して軸回転することなしにシャフトを介してロ
ッドが横切る伸縮自在のストラットを提供する。ロッドとシャフトに対して調整
部材を回転させることにより、ロッドとシャフトの相対的な軸方向の位置が調整
される。
【００２２】 この発明は、ストラットの長さを容易に可視化した指示を提供する。この指示
は、好ましい方法で、シャフトの側面の開口を介してロッドの一部の位置を観察
することにより得られる。この発明により、骨片を１日当たり最大１ミリメート
ル移動させる通常の医療プラクティスに対応するストラットの測定された増加延
長が容易になる。
【００２３】 調整ナットは、シャフトに固定され、シャフトに対するナットの回転能力が保
護される。シャフトとロッドに対するナットの回転によりストラットが伸縮する
。 この発明は、ストラット長さの不用意な又は浮動的な調整を防止する回り止め
ロック機構を提供できる。この機構は、クランプや束縛なしに作動できる。それ
は、シャフトとロッドとの組み立て体に対する調整部材への所定トルクの印加に
より開放される。回り止め機構は、ベース部材に対する調整部材へのトルクの印
加にもかかわらず係止し続けるように作ることができる。従って、調整部材に対
してシャフトとロッドとの組み立て体を固定することなしに調整部材にトルクを
印加することによって、ストラットは長さを変えることなく接続具を中心に簡単
に回転する。回り止め機構は、調整部材とシャフトとの間の接合点に好適に設置
される。
【００２４】 この発明は、ストラットが、ベース部材上の位置に対し、また固定具の他のス
トラット部材に対して識別される。取りはずし可能な識別タッグを備え、そのタ
ッグは他のストラットからの同じ識別タッグと交換できる。その識別タッグは、
ベース部材に対するおよび他のストラットに対する各ストラットの位置のカラー
コード識別を与えることもできる。従って、固定具のどの位置でも使用可能な汎
用のストラットを提供することができる。
【００２５】 好ましい実施の形態 伸縮自在のストラット２は、図１、７および８を用いて説明するように、整形
外科用の外部固定具２と組み合わされて使用される。例示された、この外部固定
具２は、様々な骨折や、例えば骨折片のような骨組織髄筋の骨癒合不全および変
形癒合を索引するために設計された特定の整形外科的固定システムの一部である
。外部固定具２は、６つの伸縮自在のストラット１によって接続されたベース部
材３、４を構成する２つのリングまたは部分的なリングからなる。それぞれのス
トラットの長さの調節は、互いにそれぞれのベース部材の方位を変える。したが
って、組織片がそれぞれのベース部材に取り付けられた場合、組織片の相対的な
位置は、変えることができ、ストラットの長さを調整することによって操作され
る。変形を長期法によって矩正する方法を用いるとき（図７を見よ）、固定具２
は、ベース部材が平行な平面上に配列される初期位置から、変形を模倣し、次い
で組織片に取り付けられる位置まで移動され（図７ａ）、さらに、ストラットは
予め設定された中立位置へ戻されて組織片を再整合させる（図７ｂ）。緊急法を
用いるとき、ベース部材は、予め設定された、方位付けされた骨折片に取り付け
られ（図８ａ）、次いで変形を反映するように調整し、それによって骨折片を配
列する（図８ｂ）。前記方法のどちらかが用いられるとき、ストラットは、特定
の期間にわたって、増えるように調整され、骨片は望まれる整合へゆっくりと移
行する。 組織片どうしの位置の間における算術的な相互関係は、組織片の再整合に必要
なベース部材３、４の相対的な移動を予知するのに使用できる。ベース部材の好
ましい位置が予め設定された後、各ストラットの初期および最終位置の幾何学分
析が適用され、ストラットの目的長さが算出される。ストラットをこの目的長さ
に調整することによって、組織片は好ましい整合に移行する（米国特許５、７０
２、３８９参照）。
【００２６】 ストラット１の間およびベース部材３また４の間の接続の痕跡は、それぞれの
ベース部材に対して単一の平面上に存在する。それぞれのベース部材上の接続は
対称であるのが好ましい。このような対称性は、ベース部材を６°移動されたり
、または、固定具２を適正に機能させたりするのに全く必要ではない。しかしな
がら、組織片の調整は、一部に、接続具の位置を組織片に対して測定され、選択
された組合せシステムとなることを要求する。したがって、同様の計算をそれぞ
れの接続点について行うことができれば、前記工程を大幅に簡略化できる。
【００２７】 固定具デバイス２上のすべてのストラット１は互いに同じ構造を有することが
好ましく、それによってストラット間の交換を可能にする。図２を参照しながら
、ストラットの好ましい実施の形態を説明する。このストラット１の基本的構成
部品は、中空シャフト６、調整ナット７、調整ナットに累合するネジを有するロ
ッド８、シャフトの先端に結合された接続具９およびロッドの先端に結合された
接続具１０からなる。
【００２８】 接続具について図３を参照しながら説明する。ストラット１のそれぞれの端部
は、隣接するベース部材に対して直交する３つの軸周りに回動自在である。さら
に、この軸の回転は、ストラットの有効長さを変えることなく可能となる。これ
は、単一の回転一致点１１の周りに３つのすべての回転軸が配列された接続具の
機構１０を備えたことによる。
【００２９】 好ましい実施の態様はストラット１の端部に固定されたＵジョイント１２を用
いることによって回転する２つの軸を形成するものである。それぞれのＵジョイ
ント１２は、ストラットに取り付けられた第１のフランジ部１３を有する（すな
わち、図３に示すようにロッド８の端部であり、他方は図示しないシャフト６の
端部である）。第２のフランジ部１４は、第１のフランジ部１３に対面するよう
に配置されているが、９０°回転する。前記フランジの両対はともに、隣接する
フランジ部の両フランジの間に延出している。これら４つのすべての間には、第
１のフランジ部の両フランジの間に延出する第１の軸１６の双方の周りおよび第
２のフランジ部の両フランジの間に延出する第２の軸１７の周りで回転可能な軸
ジョイント１５が配設されている。このようなフランジ部１３、１４は、２つの
直交する軸１６、１７の周りで、それぞれが他方に対して回転自在である。
【００３０】 第３の回転の軸１８は、Ｕジョイント１２を、隣接するベース部材３または４
に固定する固締具１９によってそれぞれの接続具９、１０の端部に形成されてい
る。固締具は隣接するベース部材の孔部２０を貫通して延びるが、束縛するのに
充分な程には結合されていない。これにより、第２の回転軸１７を常位置として
、全方位回転の一致点１１として既知の共通点で、第１の回転軸と第２の回転軸
の双方を横切る第３の回転軸１８の回転を形成する。
【００３１】 ストラット１の各端部に配置された全方位回転の一致点１１は、ストラットを
束縛したり長さを変えたりすることなく軸周りに回転可能とするので、固定具２
の性能を著しく改善する。ストラットのこのような軸の角度配置は、取り付けら
れた組織片を損傷する危険を冒すことなく浮いたり回動したりすることを防げな
い。さらに、それぞれの端部に回転の一致点を有するストラットは、ストラット
に要求される長さを正確に計算することによってベース部材３、４を目的の位置
に方位付けするために重要である。図６に示すように、回転の一致点の間の長さ
ｘは、計算に用いられる好ましいストラットの有効長さである。全方位回転の一
致点の位置の選定は、ベース部材３、４が移動し、回転することによって組織片
の間の変形を模倣したり、あるいは反映する規準として使用される。３つの回転
軸１６、１７、１８の軸が一点で合致しない場合、ストラットの長さがベース部
材上に及ぼす幾何学的効果は、それぞれのストラットと隣接するベース部材の間
の角度に大いに依存するだろう。理論的には、再位置設定のための計算は、それ
ぞれの回転軸の正確な位置を与えるのになお可能であろう。しかし、これらの計
算はたいへん複雑で難しく、エラーを招くさらなる可能性がある。
【００３２】 図３に示すように、固締具１９は一端にヘッド２１を、他端２２にネジ部を、
そして中央部にネジのないシャンク２３を有する。ベース部材３、４に対するス
トラット１の接続は、孔部２０を貫通して固締具を延ばし、ネジ部２２を隣接す
るＵジョイント１２のネジ切りされたソケット全２４の中にネジ込むことによっ
て行われる。固締具は、好ましくは、図３に示すようなショルダーボルトである
。シャンク２３が孔部の深さよりも長く、かつソケットより広い場合、固締具１
９は孔部２０で回動可能となる。したがって、固締具１９がＵジョイント１２に
接続されたとき、固締具のヘッド２１とＵジョイントの底部側の間に充分なすき
まが残り、それによってストラットは固締具の軸周りに回転可能となる。しかし
ながら、ストラットの端部近傍における小さな距離がストラットの先端における
過度の動きを生じるので、固定具と隣接するベース部材の間の公差を接近するよ
うに保つように留意しなさい。
【００３３】 Ｕジョイント２は、隣接するベース部材よりもロッドの端部の周りを回転する
ように構成されていることが理解されるであろう。固定具１２が、次いでショル
ダーボルトによって形成されるような小さな隙間を有してロッド（または図３に
示さない端部のシャフト）の周りで回転する場合、三点回動の同じ点が作られる
。しかし、この構成は上記したような比較的単純な形態には好ましくない。なぜ
なら、その理由の１つとして、装置に複数の部品を追加するからである。
【００３４】 この発明の変形例によれば、ベース部材の位置を変えることなくストラットを
交換できるように、固締具１９を除去する必要がある。これによって好ましい方
法で固締具は２つの目的を果たす。さらに一定のきっちりした角度で束縛するこ
とができないＵジョイントの設計は困難であるため、Ｕジョイントのベースが固
締具の軸の周りを回動することによってそれらの角度を避けることができる点で
有利になる。
【００３５】 ここで説明した接続具の形態を使用する利点は、寸法が異なる固定具を要求さ
れる治療の状況に、ストラットがただちに適応できることである。１つの特定の
寸法の固定具が大きすぎたり、あるいは小さすぎたりする場合、または、変形の
矯正がストラットの限界を超えてストラットを延ばし、あるいは圧縮することを
要求される場合、問題のこのストラットは、単に取り外された「中間プロセス」
としてより好ましい寸法のストラットに置き換えられる。固締具１９はベース部
材３、４の後方から好適に除去され、Ｕジョイント１２はベース部材に対して好
適に面が一致するというのがこの理由である。ストラットは次いでその長さを調
整する必要なしに除去することができる。ストラットは、少なくとも３つの長さ
範囲で固定具の容量を最適化するように構成されるのが好ましい。好ましくは、
最長のストラットの範囲が１７０〜２８０ミリメートルであり、中間のストラッ
トの範囲が１１６〜１７８ミリメートルであり、最短のストラットの範囲が９０
〜１２５ミリメートルである。寸法どうしが１．５〜２センチメートルでオーバ
ーラップするのが最も好ましい。
【００３６】 図２に一般を、図４に特殊な形態を示すように、好ましいストラット１は、中
空シャフト１６の内部に自在に延びる、外ネジを有するロッド８を備えている。
ナット７の形態の調整部材は、中空シャフト６の解放端に回動可能に接続され、
ロッドのネジ部２７に累合する内ネジ部２６を有する。後でより詳しく説明する
ように、調整ナット７は、ロッド８と中空シャフト６の軸周りに自在に回動し、
それによって、シャフトに対してロッドの軸の位置を伸縮自在に調整する手段を
提供する。
【００３７】 図２に示すように、シャフト６に対するロッド８の相対位置の表示器は、スト
ラット１の有効長さであり、シャフト６の内部に延びる端部の近傍でロッド８に
対して半径方向に接続されたピン２８の形態の突起を備える。スロット２９は、
ピン２８がスロットに沿うようにシャフト６の側面に沿って形成され、それによ
ってシャフトの外側からピンを見ることができる。ピン２８の第１の機能は、ロ
ッド８とシャフト６の相対的な軸回転を防止することである。これは、接続具９
、１０と対応する回転一致点１１とが、ストラットのそれぞれの端部で、ロッド
８およびシャフト６の軸を回転させるという理由から重要である。
【００３８】 目盛りマーク３０はスロット２９のサイドに沿って形成され、シャフト６に対
するロッド８の位置を指示する。ベース部材３、４はそれぞれが他に対していか
に方位付けされているかに関わらず、ストラット１はスロットを最も見やすい位
置に位置決めするように接続具の周りを回転できるので、この構成は、接続具９
、１０と組み合わされて特に良好に作動する。目盛りマーク３０は、好ましくは
１ミリメートル単位で刻まれ、ストラット１の他の端部で回転一致点１１の間の
距離を指示するのが好ましい。さらに、目盛りマーク３０は、予め設定されたい
くつかの中間位置からの距離よりも、絶対値としてのストラットの長さを指示す
ることが好ましい。しかし、目盛りマークは必ずしも従来の計測システムに基づ
く必要はなく、あるいはそれに関するかぎり、ストラットの有効長さを指示する
ものであればよい。目盛りマークは例えば、ロッドの全長に対する百分率を表示
するものであってもよいし、一定時間を超えて移動が生じた場合の日毎の増分を
表示するものであってもよい。中間位置は、予め設定された「中間の」位置でベ
ース部材をセットするのに有効となるが、それぞれのケースにおいて外科医が固
定具を最適化するのに便利なようにこのような自在の「中間の」位置を特定する
ことを避けるのに利点が見い出される。
【００３９】 当業者は、ロッド８とシャフト６の相対的な回転位置をロックする他の方法が
あると理解するだろうが（例えば、ロッドの長手方向に延びた溝に係合する、図
示しない、シャフトのキー）、ピン２８は、それによってストラットの長さを監
視できる便利な表示器を同時に提供するので、ピンとスロットによる方法は特異
な動作を行うことが理解されるだろう。さらに、ピン２８は、ストラットがいっ
ぱいに伸びたかまたは圧縮された際、スロット２９のいずれかの端部に当接する
程度にシャフトの圧縮および伸びを制限する。
【００４０】 調整ナットは、図４に示したスナップリング３１を介してシャフト６に回動可
能に取り付けられている。シャフト６の端部はその一部が、ナット７の内壁３３
に当接する調整ナットの内部に延びている。シャフトの外側の環状溝３４は、ナ
ットの内側の環状溝３５に当接し、スナップリング３１は環状溝の双方の中には
め込まれている。スナップリング３１は、さらに、組立可能なように圧縮性があ
るが、隣接する溝３４、３５の内側に入ると、スナップリングは半径方向外方へ
拡張されて、それによって双方の環状溝の部分を満たす。したがって調整ナット
は、シャフトの端部を離れることなくスナップリングの周りを回転することがで
きる。
【００４１】 また、それぞれのストラット１の長さは、固定装置の位置を１つの位置から他
へすばやく変えられるように独立して調整可能としてもよい。これは、ロッドの
それらを有するナットのネジに係合する（および解除する）ばね性のあご状機構
（図示せず）によって形成される。前記あごが開いたとき、ロッドは、ナットを
回転させることなくシャフトに対して移動させることができる。しかし、前記の
あごが閉じたとき、ナットとロッドの両ネジ部の係合は、調整ナットが回転する
ことなくそのような移動動作を妨げる。有効長さを粗調整または微調整の間で選
択するこの能力は、固定具を好ましい位置に対して近づけるのに特に有用である
。これらのことから、調整ナットは、ベース部材に関連する位置を微調整するの
に用いることができる。
【００４２】 回り止め機構３６は、調整ナット２５とシャフト６の間の界接面に配設されて
いる。図４に再度参照すると、好ましい回り止め機構の配置は、調整ナットに形
成された第１のくぼみ３７と、調整ナットに当接して残るシャフト６の端面３９
に形成された第２のくぼみ３８とを有する。調整ナット７がそれぞれ回転すると
き、これらの凹部は整合する（図４に示すように）。凹部が整合したとき、第１
の凹部３７に配置されたばね４０は、ボール４１を第２の凹部３８に向かって、
かつ係合するように付勢する。第２の凹部は、図４に示すように、傾斜面によっ
て形成されるが、ボール４１の直径が第２の凹部の直径または深さより大きいか
ぎり、第２の凹部は直角の端縁〔squared edges〕を有することもできる。
【００４３】 回り止め機構は、調整ナット２５に、ばね４０の力に抗してボール４１を第２
の凹部３８から押し出すのに充分な予め設定されたトルクを付与することによっ
てレリーズされる。このとき、シャフトに対するナットの回転を唯一妨害するも
のは、隣接する部材によって生じる比較的小さい摩擦である。回り止め機構３６
の効果をロックすることに打ち克つための力は、接続具９、１０の周りにストラ
ット１を回転させるのに要する力よりも大きい。したがって、ロッド８またはシ
ャフト６の相対回転を押さえることなく調整ナット２５に印加されるトルクは、
ストラット１の全体を単に回転させるにすぎないだろう。ストラットのこの自在
な浮動配置は、好ましくないかまたは不用意な調整を妨げる助けとなる。
【００４４】 図５に示すように、シャフト６は、識別クリップまたはバンド４３を取り付け
るための環状のくぼみ４２を有することが好ましい。識別クリップ４３は、弾性
を有し、シャフトのくぼんだ部分にスナップされ、かつ除去され、次いで必要な
場合に、同様に設計された他のストラットと交換できるようにくぼみ４２を180
°以上囲んでいる。
【００４５】 特定の機構を構成するために、６つのストラット１のそれぞれは、予め設定さ
れた組合せシステムに基づいて、１つの特定の長さにセットされる。前記の計算
は通常、それぞれのストラットが異なる長さを有することを要求されるので、そ
れぞれのストラットは、正確に調整されたことを確認するために識別可能に区別
されるべきである。この識別は、図５に示すように、異なる色またはアルファベ
ット表示の識別クリップ４３を取り外して使用することにより行われる。識別ク
リップの移動性は、それが破壊されたり、またはまちがった寸法であったり、ま
たは寸法が代わったストラットが同じ装置に使用されたりする場合やストラット
を再構成する場合があるので、ストラット１が置換された場合に重要である。
【００４６】 この発明を特定の実施の形態のみを参照して詳細に説明したが、当業者であれ
ば、この発明の観点から逸脱することなく、さまざまな変形例が認識できるであ
ろう。上記のような可能性を考慮して、この発明は以下のクレームを参照するこ
とによって規定される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ２つの外部固定具のベース部材に対して対称の位置に配設された６つのストラ
ットを示す、この発明の好ましい１つの実施態様の斜視図である。
【図２】 それぞれの端部にベース部材の部分断面を有する、図１の固定具の好ましい１
つの実施態様の平面図である。
【図３】 複数の回転軸と、これらの軸の交差点における１つの回転一致点を示す、図１
の接続用ストラットの拡大平面図である。
【図４】 設定された軸の間に位置する調整ナットを支持する回り止め機構とともに、ス
トラットの調整ナットと伸縮自在の部分との関係を説明するためのストラットの
欠切断面図である。
【図５】 位置表示器の取り外しを説明するための、ストラットの分解図である。
【図６】 それぞれの端部における回転の一致点の間の、ストラットの有効長さを示すス
トラットの平面図である。
【図７】 外部固定用デバイスを用いた第１の新規で好ましい方法を備えた工程を説明す
る、この発明の外部固定具のストラットが変形を矯正するために調整される以前
（７ｃ）および以後（７ｂ）の装置の斜視図である。
【図８】 外部固定用デバイスを用いた、第２の新規で好ましい方法を備えた工程を説明
する、この発明の外部固定具のストラットが変形を修正するために調整される以
前（８ａ）および以後（８ｂ）の装置の斜視図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，Ｅ Ａ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ， ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，Ｇ Ｄ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ， ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，Ｍ Ｋ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ， ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，Ｙ Ｕ，ＺＷ

Claims (24)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 第１組織片を第２組織片に対して位置決めするために互いに
    相対的に操作可能な近位および遠位のベース部材を有する整形外部固定具の組み
    合せ体において、調整可能なストラットは、 基端と先端を有する伸縮自在の本体と、一対の接続具とを備え、 一方の接続具は近位ベース部材にストラットの基端を回転可能に取り付け、他
    方の接続具は遠位ベース部材に本体の先端を回転可能に取り付け、各接続具は、 ａ）本体の近接端に結合された第１枢軸部材と、 ｂ）第１枢軸部材に枢動可能に結合された第２枢軸部材と、 ｃ）第２枢軸部材に枢動可能に結合され、かつ、隣接するベース部材に枢動可
    能に結合された第３枢軸部材とを備え、 第１枢軸部材は第２枢軸部材に対して、第１回転軸を中心に枢動可能であり、 第２枢軸部材は第３枢軸部材に対して、第１回転軸に直交する第２回転軸を中
    心に枢動可能であり、 第３枢軸部材は隣接するベース部材に対して、第２回転軸に直交する第３回転
    軸を中心に枢動可能であり、 第１、第２および第３回転軸は、全方位回転の単一の一致点で実質的に交差し
    、それによって、本体が、隣接するベース部材に対して移動することなしに隣接
    するベース部材に対して３次元で回転可能である組み合せ体。
  2. 【請求項２】 各接続具が、隣接するベース部材の開口を介して第３枢軸部
    材から延びる固締具をさらに備え、固締具は開口内に設けられたシャンクと、開
    口の全方位回転の一致点から離れた側に設けられた先頭端からなり、第３回転軸
    がシャンクの長軸に一致し、シャンクが開口内で回転可能である請求項１記載の
    組み合せ体。
  3. 【請求項３】 各固締具は、隣接するベース部材から離脱可能であり、それ
    によって、ストラットは、ストラットの長さ調整および近位および遠位ベース部
    材の相対位置の変更なしに交換可能となる請求項２記載の組み合せ体。
  4. 【請求項４】 固締具が、シャンクの近くに先頭端から離れてネジ付き端部
    をさらに備え、 第３枢軸部材は、固締具のネジ付端部を受入れ可能なネジ付きソケットを形成
    し、 ネジ付き端部に隣接するシャンクのエッジは、シャンクがソケットに入り込ま
    ないようにネジ付きソケットより大きく、 シャンクの軸長は、接続具が開口を中心に回転できるように開口の軸深さより
    若干大きい、 請求項２記載の組み合せ体。
  5. 【請求項５】 第１、第２および第３枢軸部材がＵジョイントを形成する請
    求項１記載の組み立て体。
  6. 【請求項６】 第１組織片を第２組織片に対して位置決めするために互いに
    相対的に操作可能な近位および遠位のベース部材を有する整形外部固定具の組み
    合せ体において、伸縮自在に調整可能なストラットは、 中空の軸芯を有する円柱シャフトと、シャフトの軸芯の中に伸びる外ネジ付ロ
    ッドと、 ロッドの外ネジに結合する内ネジ付き調整ナットと、 シャフトに対する調整ナットの回転位置を維持する回り止め手段とを備え、 調整ナットは、ロッドが入り込むシャフトの一端に回転可能に取り付けられ、 ロッドの回転軸は、ロッドに対するナットの回転によりロッドがシャフトの軸
    中心に移動するように、シャフトに対して固定され、 回り止め手段は、シャフトに対する調整ナットの各回転に対して少なくとも一
    回係合する、組み合せ体。
  7. 【請求項７】 シャフトは、ナットに隣接する第１凹部を備え、 調整ナットは、シャフトに対する調整ナットの各回転時に、第１凹部に整合す
    る第２凹部を備え、 回り止め手段は、両凹部が整合するときに、一方の凹部から伸びて両凹部に係
    合し、 調整ナットの第２凹部は、ナットとシャフトとの間に十分なトルクを印加して
    回り止め手段を一方の凹部に押し込むことによって、シャフトの第１凹部を通っ
    て回転できる、 請求項６記載の組み合せ体。
  8. 【請求項８】 回り止め手段は、第１凹部内に収容され、かつ、スプリング
    と延長要素とを備え、 スプリングは、延長要素をシャフトに対して付勢して、両凹部が整合する時に
    延長要素を第２凹部に係合させ、 延長要素と第２凹部の共通表面が、第１凹部の半径方向の移動に対して、かつ
    、第２凹部に対して傾斜した平面にあり、それによって、ロッキング要素は、十
    分なトルクが調整ナットとシャフト間に印加されてスプリングを圧縮するときに
    、第２凹部から押し出される、 請求項７記載の組み合せ体。
  9. 【請求項９】 調整ナットは、内部に半径方向の溝を備え、 シャフトは調整ナット内へ伸びて、かつ、調整ナットの内部の軸方向の溝に隣
    接する外部半径方向溝をさらに備え、 ストラットは、調整ナットとシャフトの軸方向溝内に係止するスナップリング
    をさらに備えて、それによって調整ナットをシャフトに回転可能に取り付ける、 請求項６記載の組み合せ体。
  10. 【請求項１０】 シャフトは、シャフトの側面に沿って軸方向に延びるスロ
    ットを備え、 ストラットは、ロッドの側面に取り付けられ、かつ、スロットを介して伸びる
    突出部をさらに備え、ロッドのシャフトに対する軸方向の回転が突出部によって
    防止され、 突出部は、スロットを介して外部から見ることができ、 シャフトは、スロットに沿って目盛りマークを備え、ロッドとシャフトの相
    対位置が、そのマークに対する突出部の位置によって示される、 請求項６記載の組み合せ体。
  11. 【請求項１１】 シャフトは、外部環状くぼみを有し、 ストラットは、前記くぼみ内を１８０度以上にわたって延びるように設けられ
    た識別バンドを有し、 識別バンドは、シャフト上に固定できる程度の剛性と取りはずしできる程度の
    可撓性とを有する弾性材料で形成され、 識別バンドは整形外部固定具に対するストラットの位置を示す、請求項６記載
    の組み合せ体。
  12. 【請求項１２】 識別バンドは、整形固定具上に結合するストラットの位置
    に対して独特の色を備える、請求項１１記載の組み合せ体。
  13. 【請求項１３】 ロッドおよびシャフト上のネジは、シャフトの軸中心にナ
    ットが１回転以上回転することによってロッドがシャフトに対して１ミリメータ
    だけ軸方向に移動するようなピッチを有する請求項６記載の組み合せ体。
  14. 【請求項１４】 第１組織片を第２組織片に対して位置決めするために互い
    に相対的に操作可能な近位および遠位のベース部材を有する整形外部固定具の組
    み合せ体において、 伸縮自在に調整可能なストラットは、 中空の軸芯を有する円柱シャフトと、 シャフトの軸芯の中に伸びる外ネジ付ロッドと、 ナットのロッドに対する回転によってロッドがシャフトの軸を中心に移動する
    ように、シャフトの一端に回転可能に取り付けられ、かつ、ロッドの外ネジと結
    合する内ネジ付き調整ナットと、 一方が近位のベース部材にストラットの基端を回転可能に取り付け、かつ、他
    方が遠位のベース部材にストラットの先端を回転可能に取り付ける一対の接続具
    と、 全方位回転の単一の一致点において実質的に交差する３つの回転軸を中心にス
    トラットをそのベース部材に対して回転させ、それによってストラットを隣接す
    るベース部材に対して移動させることなく隣接するベース部材に対して３次元に
    回転させる手段とを備えてなる組み合せ体。
  15. 【請求項１５】 回転手段が、 ａ）ストラットの近接端に結合された第１枢軸部材と、 ｂ）第１枢軸部材に枢動可能に結合された第２枢軸部材と、 ｃ）第２枢軸部材に枢動可能に結合され、かつ、隣接するベース部材に移動可
    能に結合された第３枢軸部材とを備え、 第１枢軸部材は第２枢軸部材に対して、第１回転軸を中心に枢動可能であり、 第２枢軸部材は第３枢軸部材に対して、第１回転軸に直交する第２回転軸を中
    心に枢動可能であり、 第３枢軸部材は隣接するベース部材に対して、第２回転軸に直交する第３回転
    軸を中心に枢動可能であり、 第１、第２および第３回転軸は、全方位回転の単一の一致点で交差する請求項
    １４記載の組み合せ体。
  16. 【請求項１６】 ストラットは、調整ナットの回転位置をシャフトに対して
    保持する回り止め手段をさらに備え、 回り止め手段は、シャフトに対する調整ナットの各回転に少くとも１回かみ合
    う請求項１４記載の組み合せ体。
  17. 【請求項１７】 回り止め手段は、調整ナットにシャフトに対する所定トル
    クを印加することにより解放可能であり、回り止め手段の解放に要するトルクは
    、ストラットを接続具手段の周りに回転させるために要するトルクよりも大きい
    請求項１６記載の組み合せ体。
  18. 【請求項１８】 シャフトは、ナットに隣接する第１凹部を備え、 調整ナットは、調整ナットがシャフトに対して各々完全に回転するときに、第
    １凹部に整合する第２凹部を備え、 回り止め手段は、両凹部が整合するときに一方の凹部から伸びて両凹部に係止
    し、 ナットとシャフト間に十分なトルクを印加して回り止め手段を一方の凹部に押
    し込むことにより、第２凹部が第１凹部を通って回転できる請求項１６記載の組
    み合せ体。
  19. 【請求項１９】 回り止め手段が、第１凹部内に固定され、かつ、スプリン
    グがシャフトに対してボールを付勢するスプリングとボールとの組み合せ体を備
    え、両凹部が整合するときボールを第２凹部へ押し込み、 第２凹部はナットの回転に対して傾斜した平面を形成し、ボールは、十分なト
    ルクがナットとシャフト間に与えられたスプリングを圧縮するとき、第２凹部か
    ら押し出される請求項１８記載の組み合せ体。
  20. 【請求項２０】 調整ナットは、内部に半径方向の溝をさらに備え、 シャフトは、ナットの内部の軸方向の溝に隣接する外部半径方向溝をさらに備
    え、 ストラットは、調整ナットとシャフトの軸方向溝内に係止するスナップリング
    をさらに備えて、それによってナットをシャフトに回転可能に取り付ける、 請求項１４記載の組み合せ体。
  21. 【請求項２１】 シャフトは、シャフトの側面に沿って軸方向に延びるスロ
    ットをさらに備え、 ストラットは、ロッドの側面に取り付けられ、かつ、スロットを介して伸びる
    突出部をさらに備え、ロッドのシャフトに対する回転が突出部によって防止され
    、 突出部は、スロットを介して外部から見ることができ、 シャフトは、スロットに沿って目盛りマークを備え、ロッドとシャフトの相対
    位置が、そのマークに対する突出部の位置によって示される請求項１４記載の組
    み合せ体。
  22. 【請求項２２】 シャフトは、外部環状くぼみを有し、 ストラットは、前記くぼみ内を１８０度以上にわたって延びるように設けられ
    た識別バンドを有し、 識別バンドは、シャフト上に固定できる程度の剛性と取りはずしできる程度の
    可撓性とを有する弾性材料で形成され、 識別バンドは、整形外部固定具の他の構成要素に対するストラットの位置を示
    す、請求項１４記載の組み合せ体。
  23. 【請求項２３】 識別バンドは、整形固定具上に結合するストラットの位置
    に対して独特の色を備える請求項２２記載の組み合せ体。
  24. 【請求項２４】 ロッドおよびシャフト上のネジは、シャフトの軸中心に隣
    接部材が１回転以上回転することによって、ロッドがシャフトに対して１ミリメ
    ータだけ軸方向に移動するようなピッチを有する請求項１４記載の組み合せ体。
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