JP2004261216A

JP2004261216A - 靱帯用張力プローブ

Info

Publication number: JP2004261216A
Application number: JP2003029950A
Authority: JP
Inventors: Osamu Yokota; 理横田; Mitsuo Nagao; 光雄長尾; Yoshihiro Nagaosa; 義弘長総
Original assignee: Nihon University
Current assignee: Nihon University
Priority date: 2003-02-06
Filing date: 2003-02-06
Publication date: 2004-09-24
Anticipated expiration: 2023-02-06
Also published as: JP4111324B2

Abstract

【課題】簡便に且つより客観性をもって人工靱帯の張り具合を確認可能な靱帯用張力プローブの提供を行う。
【解決手段】左右に開いた一対のフック１７に人工靱帯Ｊを引っ掛け、その中央部に押圧体１６を押し付け、押し付けた際の押圧に応じた歪をロードセル１１で検出することで、体内に設置した人工靱帯Ｊの張り具合を数値化する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、人や動物における、断裂した靱帯の代わりに体内に移植した腱移植片の張り具合を確認するのに好適な靱帯用張力プローブに関する。
【０００２】
【従来の技術】
前十字靱帯などの靱帯が断裂していた場合には、例えば先行文献１に記載されているように、その靱帯の代わりに、自己組織から採取した腱等、若しくは人工靱帯からなる腱移植片を、上記断裂した靱帯の代わりに体内に取り付ける手術を行う場合がある。
【０００３】
なお、以下の説明では、手術により体内に取り付けた腱移植片を人工靱帯と総称する。
上記人工靱帯は、骨に埋設されるボルトなどによってその張力が調整されるわけであるが、前十字靱帯を例にとると、人工靱帯の緩みや張り過ぎは、膝くずれ、半月板や関節軟骨の損傷、変形関節症などの原因となり得る。
【０００４】
このため、上記人工靱帯の張力を、その使用部位に応じて適度な張力で設置する必要がある。しかし、通常、腱移植片を、目的とする張力に張った状態に設定してからボルトを締め付けることなどによって固定するため、最終的な人工靱帯の張力が目的とする張力となっていない場合もある。
【０００５】
従来、上記人工靱帯の張り具合を確認する場合には、一般には、金属製の棒体からなる探り棒が使用される。すなわち、使用者が、探り棒の尾端側（上端側）を把持して、その探り棒の先端部側を、表層に開口した穴（通常、直径８ｍｍ位の穴）から人工靱帯に向けて差し込む。続いて、当該探り棒の先端部で軽く人工靱帯を突いたり引っ張ったりして、そのときに探り棒を通じて把持部に伝達される反発感や抵抗感から張り具合を判断している。
なお、この探り棒の使用は、靱帯の張り具合を調べるためだけのものではない。また、靱帯の長さは個々異なる。
【０００６】
【特許文献１】
特表２００２−５０７９２５号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の方法では、使用者の感触に頼っていることから客観性に乏しいという問題がある。
本発明は、上記のような問題点に着目してなされたもので、簡便に且つより客観性をもって人工靱帯の張り具合を確認可能な靱帯用張力プローブの提供を課題とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明のうち請求項１に記載した発明は、靱帯の張り具合を確認するための張力プローブであって、筒本体と、筒本体に支持されて当該筒本体の先端部から前方に突出した一対のフックと、その一対のフック間の空間に向けて進退可能な状態で上記筒本体に支持され先端部に上記靱帯に押し当てる押圧体を備えた棒状体と、上記押圧体に入力された荷重を検出する荷重検出手段とを備えることを特徴とするものである。
【０００９】
本発明によれば、一対のフックに引っ掛けられ２点で支持された靱帯の略中央部に向けて押圧体を押し込むことで、靱帯から当該靱帯の張力に応じて当該押圧体に入力された荷重が、ロードセルなどの荷重検出手段で検出される。
次に、請求項２に記載した発明は、請求項１に記載した構成に対し、上記一対のフックの先端部間の距離を広くする拡大機構を備えることを特徴とするものである。
【００１０】
本発明によれば、プローブ先端部を挿入する穴が小さくても、フック先端部間の距離、つまり靱帯を支持する２点間の距離が広く設定することが可能となる。
次に、請求項３に記載した発明は、請求項１又は請求項２に記載した構成に対し、入れ子状に配置され互いに軸方向へ相対移動可能な外筒及び内筒と、内筒に対し軸方向にのみ移動可能に支持された棒状体とを備え、上記内筒の先端部に一対のフックが取り付けられると共に、上記棒状体の先端部が押圧体を構成し、その棒状体の尾端部に荷重検出手段が当接することを特徴とするものである。
【００１１】
次に、請求項４に記載した発明は、請求項３に記載した構成に対し、上記外筒に対し相対的に内筒を尾端側に付勢する第１のバネと、内筒に対し相対的に棒状体を尾端側に付勢する第２のバネとを備え、第１のバネの弾性力よりも第２のバネの弾性力の方を強く設定すると共に、外筒に対し内筒を前進させると、当該内筒に支持させた一対のフック先端部間の距離を広くする拡大機構を備えることを特徴とするものである。
【００１２】
本発明によれば、内筒つまり一対のフックを突出させて当該一対のフック先端部間の距離、つまり支持する２点の距離を確保してから、押圧体を靱帯に向けて押し付けることができる。そして、この動作を連続して行うことが可能となる。
次に、請求項５に記載した発明は、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載した構成に対し、上記棒状体は、その軸方向途中に第３のバネを有し、その第３のバネの弾性力は、上記第１及び第２のバネの弾性力よりも強いことを特徴とするものである。
本発明によれば、押圧部からの荷重が、第３のバネを介してロードセルに入力されるので、荷重測定の際に靱帯から押し戻される押圧部の軸方向変位量が大きくても、ロードセルに付与される変位量を所定の範囲に抑えることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
図１は、本実施形態に係る靱帯用張力プローブを示す断面図である。
まず構成について説明すると、図１に示すように、外筒３と、その外筒３内に同軸に配置されて軸方向にのみ進退可能に当該外筒３に支持される内筒６と、その内筒６内に同軸に配置されて軸方向にのみ進退可能に当該内筒６に支持される棒状体１０と、その棒状体１０の他端（尾端）に当接するロードセル１１とを備える。上記外筒３及び内筒６は筒本体を構成する。
【００１４】
なお、以下の説明では図１中における右側を尾端部側と、左側を先端部側と呼称して説明する。
上記外筒３は、外筒本体１と、その外筒本体１の先端部に連続して同軸に延在する外筒小径部２とから構成される。外筒本体１の内径よりも、外筒小径部２の内径が小径に設定されることで、軸方向に沿った外筒３の内径面には、外筒本体１と外筒小径部２との境界部に、段差３ａが形成されている。また、外筒本体１の尾端部側には、反力を取るために把持する鍔部３ｂが形成されている。
【００１５】
また、内筒６は、外筒本体１に案内される内筒本体４と、その内筒本体４の先端部に連続して同軸に延在し上記外筒小径部２に案内される内筒小径部５とを備える。内筒本体４に対し、内筒小径部５が小径に設定されることで、内筒６の内径面及び外径面にはそれぞれ、軸方向に沿って、内筒本体４と内筒小径部５との境界部に段差６ａ、６ｂが形成されている。
【００１６】
そして、上記外筒本体１内において、上記内筒小径部５の外周側に対し、当該内筒小径部５と同軸に第１コイルスプリングＳＰ１が配置されている。その第１コイルスプリングＳＰ１は、一端部を上記内筒本体４と内筒小径部５との外径面側の段部６ａに着座し、他端部を外筒本体１と外筒小径部２との内径面側段部３ａに着座している。この第１コイルスプリングＳＰ１によって、外筒３に対し内筒６が尾端部側（後退方向）に付勢され、もって、無負荷時における外筒３に対する内筒６の位置決めが行われる。また、第１コイルスプリングＳＰ１によって内筒６と外筒３との間における軸方向荷重の伝達が行われる。
【００１７】
また、棒状体１０は、軸方向にのみ移動可能に、中間筒体７を介して内筒６に支持されている。
中間筒体７は、内筒本体４内に挿入されて、当該内筒本体４に軸方向にのみ移動可能に支持されている。中間筒体７の外径面における軸方向の途中位置には所定長さだけ小径部７ａが形成され、且つ、上記内筒本体４の内径面には、上記中間筒体７の小径部７ａに嵌め込まれる張出部４ａを備えて、内筒６に対する中間筒体７の進退量を規制している。さらに、上記中間筒体７の小径部７ａの外周には、当該中間筒体７と同軸に第２コイルスプリングＳＰ２が配置されている。その第２コイルスプリングＳＰ２は、一端を上記小径部７ａ内における尾端側の面に着座し、他端部を上記張出部４ａの尾端側の面に着座することで、内筒本体４に対し中間筒体７を尾端側に付勢している。
【００１８】
この第２コイルスプリングＳＰ２のバネによって、初期状態では、張出部４ａの先端部側が、上記小径部７ａの先端部側の壁面に押し付けられることで、内筒６に対する中間筒体７の位置が設定されている。また、第２コイルスプリングＳＰ２によって中間筒体７と内筒６との間における軸方向荷重の伝達が行われる。上記中間筒体７の尾端部には外向きフランジ７ｂが形成され、その中間筒体７の尾端側端面の中央部の開口に対向するにようにしてロードセル１１が配置され、更にキャップ部材１２によって当該ロードセル１１は上記中間筒体７の端面に固定される。符号１５はネジを示す。また、ロードセル１１は荷重検出手段を構成する。
【００１９】
上記棒状体１０は、上記中間筒体７に挿入される尾端側棒状体８と、上記内筒小径部５に挿入されて尾端側端部が内筒本体４内及び中間筒体７に挿入される先端部側棒状体９とを備える。
ここで、上記中間筒体７の内径面における、上記尾端側棒状体８と先端部側棒状体９とが接続する部分は、他の部分よりも大径の大径部７ｃになっている。
【００２０】
尾端側棒状体８は、尾端側の端面を上記ロードセル１１に当接すると共に、先端部が上記中間筒体７の大径部７ｃに位置し、当該尾端側棒状体８の先端部には、円柱状の第１ピストン部１３が取り付けられている。該第１ピストン部１３は、軸方向に移動可能に上記大径部７ｃに支持されている。ここで、その第１ピストン部１３の尾端側端面と大径部の尾端側の面との間には若干の隙間が形成されるように尾端側棒状体８の長さが設定される結果、尾端側棒状体８に負荷された軸方向荷重を確実にロードセル１１に伝達可能となっている。
【００２１】
また、上記先端部側棒状体９の尾端部にも円柱形状の第２ピストン部１４が取り付けられ、軸方向に移動可能に上記大径部７ｃに支持されている。そして、当該第２ピストン部１４と第１ピストン部１３との間に、第３コイルスプリングＳＰ３が配置されることで、先端部側棒状体９に入力された荷重が、当該第３コイルスプリングＳＰ３を介して尾端側棒状体８、さらにはロードセル１１に伝達可能となっている。
【００２２】
上記第２ピストン部１４は、先端部側が小径となって段差が形成され、また、上記大径部の先端部側開口が上記第２ピストン部１４の小径部を篏め込み可能な径に設定されることで、上記第２ピストン部１４の段差に当接する段差部７ｄが形成されることで、上記大径部７ｃからの第２ピストン部１４の抜け落ちが防止されている。
【００２３】
また、上記先端部側棒状体９の先端部には、ゴムなどからなる押圧体１６が取り付けられている。
また、上記内筒小径部５の先端部には、図５，図７，図８に示すように、一対のフック１７が支持されている。一対のフック１７は、上記押圧体１６を挟んで対向するように配置されると共に、当該対向方向Ｈ、特にフック１７同士が離れる方向に揺動可能な状態で上記内筒小径部５の先端部に支持されている。
【００２４】
上記各フック１７は、図５に示すように、支持部が若干湾曲して延びることで、引っ掛け部１７ａの中央部が、先端側からみて、図８のように、上記押圧体１６を挟んで、人工靱帯Ｊを引っ掛け可能となっている。なお、引っ掛け部１７ａの中央部には、複数のくびれ部が形成されることで、靱帯を中央部に引っ掛け易くなっている。
【００２５】
上記フック１７の支持部の付け根には、外向きの突起２０を備えると共に、上記内筒小径部５の先端部に、上記突起２０と軸方向で対向する内向きの突起２１が形成され、さらに、その内向きの突起２１の内径面に、先端に向かうほど大径となるような傾斜が付けられている。これによって、外筒小径部２に対し、内筒小径部５が軸方向前方に前進して、フック１７の支持部の付け根部が外筒小径部２の先端まで移動すると、上記外向きの突起２０が内向きの突起２１に当接することで、図６に示すように、各フック１７はそれぞれ外方（互いに離れる方向）に回転し、上記内向きの突起２１の傾斜した内径面２１ａに規制される斜め外方に延びる位置で固定され、一対のフック１７の先端部間の距離が広く設定される。上記突起２０及び２１、外筒に対する内筒の進退機構が、拡大機構を構成する。
【００２６】
ここで、上記３つのコイルスプリングのバネ力は、第３コイルスプリングＳＰ３が一番強く、第２コイルスプリングＳＰ２が２番目に強く、第１コイルスプリングＳＰ１が一番弱い。すなわち、第１コイルスプリングＳＰ１が一番最初に撓み、次に、第２コイルスプリングＳＰ２、第３コイルスプリングＳＰ３の順番に撓み易くなっている。
【００２７】
次に、上記構成のプローブの動作や作用・効果などについて説明する。
図１に示すように、体表に開けた直径約８ｍｍの穴Ａに、一対のフック１７の先端部を差し込んで、一対のフック１７先端部に形成された引っ掛け部１７ａを人工靱帯Ｊに引っ掛ける。
この状態で、鍔部に指（例えばひとさし指及び中指）を引っ掛け当該鍔部３ｂに反力をとって、別の指（例えば親指）で、ロードセル１１を収容したキャップ部１２を先端部側向けてに押し込むと、その力は、小径部の尾端側壁面→第２コイルスプリングＳＰ２→張出部４ａ→内筒本体４→第１コイルスプリングＳＰ１と伝達されて、図２に示すように、第１コイルスプリングＳＰ１のバネに抗して内筒６が前進する（第１コイルスプリングＳＰ１が撓んだ状態となる。）。内筒本体４が前進するにつれて一対のフック１７も前進し、外向きの突起２０が内向きの突起２１に引っ掛かることで、図６に示すように、当該一対のフック１７が所定の傾斜角度に左右に開き、当該一対のフック１７の引っ掛け部間の距離が広くなる。
【００２８】
次に、上記第１コイルスプリングＳＰ１が撓みきるまで内筒６が移動すると、内筒６の移動が停止し、続いて、第２コイルスプリングＳＰ２のバネに抗して、中間筒体７及び棒状体１０が前進して、図３に示すように、棒状体１０先端部の押圧部が、上記一対のフック１７で支持される人工靱帯Ｊの中央部に当接して当該人工靱帯Ｊを押す。
【００２９】
すると、人工靱帯Ｊからの当該人工靱帯Ｊに張力に応じた反力が押圧体１６及び先端部側棒状体９に入力されて当該先端部側棒状体９が押し戻され、図４に示すように、その反力に応じた分だけ第３コイルスプリングＳＰ３が撓み、上記撓みに応じた応力が、尾端側棒状体８を介してロードセル１１に伝達される。ロードセル１１は、棒状体１０から伝達された応力に応じた歪を生じ、その歪に応じた信号を、表示装置１９に出力する。すなわち、人工靱帯Ｊの張り具合を数値化して表示可能となる。従って、人工靱帯Ｊの張り具合の判定をより客観化させることができる。ここで、上記表示装置１９は、ロードセル１１からの信号を応力に応じた数値に変換する変換部１９ａと、変換部が変換した数値を表示する表示部１９ｂとを備える。
【００３０】
詳説すると、人工靱帯Ｊの張力が大きいほど、１対のフック１７間に位置する人工靱帯Ｊに当接する押圧体１６の突出量が小さくなり、その分多く第３コイルスプリングＳＰ３が撓んで、ロードセル１１で検出される荷重が大きくなる。すなわち、人工靱帯Ｊの張り具合に応じた荷重がロードセル１１で検出され、ロードセル１１が検出した荷重から人工靱帯Ｊの張力が推定可能である。
【００３１】
ここで、本実施形態では、第３コイルスプリングＳＰ３を棒状体１０の途中に設けることで、靱帯の張力に応じた押圧体１６の変位量を一旦、ばね力に変換してからロードセル１１に伝達するようにしているので、靱帯からの荷重に応じた押圧体１６の変位量が直接ロードセル１１に負荷されることを防止されて、当該ロードセル１１が保護される。
【００３２】
また、人工靱帯Ｊを支持するフック１７先端部間の距離が小さ過ぎると、その分測定値の精度が悪くなるが、通常、プローブを挿入する穴Ａは、直径約８ｍｍと小さい。これに対し、本実施形態のプローブでは、一対のフック１７先端部間の距離を、穴Ａに挿入した後に広くすることが可能である。またこのことは、その分、押圧体１６を大きく設計して安定して押圧体１６を人工靱帯に当接させることも可能となる。しかも、鍔部３ｂに反力を取ってキャップ部１２を押し込むという一連の動作だけで、自動的に、一対のフック１７の先端部間が広がり、さらに、押圧体１６が人工靱帯Ｊに押し付けられて人工靱帯Ｊの張り具合が定量的に測定される。
【００３３】
ここで、フック１７の形状は、上記Ｌ字形状に限定されるわけではない。
また、本実施形態では、別の所に表示装置１９があるとして説明しているが、上記キャップ部１２に表示装置を取り付けておいても良い。
また、上記説明では、ロードセル１１からの信号を表示装置１９で数値化して表示するようにしているが、経時的な荷重のグラフで表示させるようにしても良い。
【００３４】
【実施例】
上記２点で靱帯を支持しその中央部を押圧する方式の張力プローブの有効性を、確認すべく、押圧体１６に加わる荷重とロードセル１１での歪量との関係、及び、そのときの、押圧体１６の変位量とロードセル１１での歪量との関係を、それぞれ求めてみたところ、図９に示す結果を得た。矢印Ｘが、荷重−歪線図のグラフであり、矢印Ｙが、変位−歪線図のグラフである。なお、それぞれ４回ずつ測定したものである。
【００３５】
この図９から分かるように、押圧体１６での変位と歪とは比例関係にあり、且つそのときに押圧体１６に入力される荷重と歪との間にも比例関係にあることから、上記張力プローブで測定した値は、靱帯の張り具合に比例した値となることが分かる。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明を採用すれば、簡便に且つ簡易に人工靱帯Ｊの張り具合を数値可能となって、より客観性を持って判定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に基づく実施形態に係る張力プローブの初期状態を示す断面図である。
【図２】本発明に基づく実施形態に係る張力プローブの内筒が前進した状態を示す断面図である。
【図３】本発明に基づく実施形態に係る張力プローブの押圧体が前進した状態を示す断面図である。
【図４】本発明に基づく実施形態に係る張力プローブの靱帯から押圧体が押し戻されて平衡した状態を示す断面図である。
【図５】本発明に基づく実施形態に係る張力プローブの先端部の状態を示す拡大断面図である。
【図６】本発明に基づく実施形態に係る張力プローブの先端部の一対のフックが開いた状態を示す拡大断面図である。
【図７】本発明に基づく実施形態に係るフックを示す側面図である。
【図８】本発明に基づく実施形態に係る張力プローブの先端側からみた図である。
【図９】荷重、変位と歪量との関係を示す図である。
【符号の説明】
１外筒本体
２外筒小径部
３外筒
４内筒本体
５内筒小径部
６内筒
７中間筒体
８尾端部側棒状体
９先端部側棒状体
１０棒状体
１１ロードセル
１６押圧体
１７フック
Ｊ人工靱帯
ＳＰ１第１コイルスプリング（第１のばね）
ＳＰ２第２コイルスプリング（第２のばね）
ＳＰ３第３コイルスプリング（第３のばね）

Claims

靱帯の張り具合を確認するための張力プローブであって、
筒本体と、筒本体に支持されて当該筒本体の先端部から前方に突出した一対のフックと、その一対のフック間の空間に向けて進退可能な状態で上記筒本体に支持され先端部に上記靱帯に押し当てる押圧体を備えた棒状体と、上記押圧体に入力された荷重を検出する荷重検出手段とを備えることを特徴とする靱帯用張力プローブ。
上記一対のフックの先端部間の距離を広くする拡大機構を備えることを特徴とする請求項１に記載した靱帯用張力プローブ。
入れ子状に配置され互いに軸方向へ相対移動可能な外筒及び内筒と、内筒に対し軸方向にのみ移動可能に支持された棒状体とを備え、上記内筒の先端部に一対のフックが取り付けられると共に、上記棒状体の先端部が押圧体を構成し、その棒状体の尾端部に荷重検出手段が当接することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載した靱帯用張力プローブ。
上記外筒に対し相対的に内筒を尾端側に付勢する第１のバネと、内筒に対し相対的に棒状体を尾端側に付勢する第２のバネとを備え、第１のバネの弾性力よりも第２のバネの弾性力の方を強く設定すると共に、外筒に対し内筒を前進させると、当該内筒に支持させた一対のフック先端部間の距離を広くする拡大機構を備えることを特徴とする請求項３に記載した靱帯用張力プローブ。
上記棒状体は、その軸方向途中に第３のバネを有し、その第３のバネの弾性力は、上記第１及び第２のバネの弾性力よりも強いことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載した靱帯用張力プローブ。