JP2004267783A - 脊柱または骨の外科手術において用いるための固定要素およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 脊柱または骨の外科手術に用いるための固定要素を提供する。
【解決手段】 椎骨または骨部分において固定するためのシャフト（１）と本質的に円筒形の収容部（２２）とを備えた脊柱または骨の外科手術に用いるための固定要素であって、収容部（２２）は、シャフトに接続され、かつ予め定められた直径（Ｄ）を備えたロッド（１００）と接続する役割を果たし、それにより、収容部（２２）は、ロッドの収容のためのチャネルおよび２本の脚（２７，２８）を備えたＵ字型凹み（２６）を含み、脚（２７，２８）は、それらの端部が自由であってねじ切り部（３０，３１）を含み、固定要素はさらに、脚のねじ切り部と係合するねじ切り部を含む安定要素を含み、それにより、ロッドが挿入されると、自由端（２９）に対向するロッド表面は、軸方向において自由端（２９）から予め定められた距離（Ａ）にある。
【選択図】 図３

Description

この発明は、請求項１のプリアンブルに従った脊柱または骨の外科手術において用いるための固定要素およびその製造方法に関する。

請求項１のプリアンブルに従った固定要素は、たとえば単軸骨ねじの形でＵＳ５，００５，５６２号から、かつ多軸骨ねじの形でＤＥ４３ ０７ ５７６ Ｃ１から公知である。公知の固定要素は、この種のいくつかの固定要素を接続するためのロッドを受けるための収容部と、収容部に単軸的にまたは多軸的に接続されるねじ要素と、収容部の脚の間に締められてロッドを固定する役割を果たす内ねじとを含む。ＤＥ４３ ０７ ５７６ Ｃ１に従った収容部はさらに、収容部上に締めることのできる、さらなる固定のための外側ナットを含む。

公知の固定要素において、収容部の内側ねじ切り部または外側ねじ切り部は、不完全ねじ部（thread runout）を含む。収容部内のロッド受け部と不完全ねじ部との間の距離は、受けられるべきロッドの直径よりも小さい。これにより内ねじまたは外側ナットが十分なクランプ力をロッドに作用し得ることが確実となる。

所与のロッド直径に対して、収容部の自由脚の長さ、よってロッド受け部からの固定要素全体の高さは、内側および／または外側ねじ切り部が信頼性のある固定を確実にするために設けられる距離によって決定される。不完全ねじ部の領域において、これは１つ以上のねじ歯（thread tooth）を含み得るが、ねじ切り部の深さは小さくなり、ねじ歯のプロファイルははっきりとは規定されない。内ねじまたは外側ナットの十分にしっかりとした装着をもたらすために、深いプロファイルを備えた十分な数のねじ切り部の回転が存在することを確実にしなければならない。したがって、不完全ねじ部を十分にロッド受け部の方向に遠ざけて配置するか、または深いプロファイルを備えた対応の数のねじ切り部の回転が、脚の自由端の方向に上方向に設けられなければならないが、これは、全体の高さを高めるものである。

さらに、不完全ねじ部を備えたねじ切り部の製造は、製造技術の観点から資源を消費するものである。
ＵＳ５，００５，５６２号 ＤＥ４３ ０７ ５７６ Ｃ１

こうして、この発明の目的は、製造が容易であって減じられた全体高さを有する上述の種類の改良された固定要素を提供しながら、ロッドの緩みに抗する従来の固定要素と同等の安全性を提供することである。さらに、その製造方法が提供される。

この目的は、請求項１に従った固定要素および請求項８に従った方法により達成される。この発明のさらなる展開例は、従属項に記載される。

この発明に従った固定装置は製造のコストが低い点で有利であるが、なぜならばねじ切り部を切ることは、製造技術の観点から、資源消費がより少ないからである。さらに、収
容部の高さは、従来の固定要素に存在したはっきりとは定められない不完全ねじ部のねじ歯の分だけ、減じられる。

この発明の付加的な機能および特徴は、図面に基づく実施例の説明から明らかである。

図１は、骨固定要素の第１の実施例としての単軸骨ねじを示す。骨ねじは、骨ねじ切り部分を備えたシャフト１と、本質的に円筒形の収容部２とを含み、該収容部２はシャフトに剛性を持って接続されて所与の直径Ｄのロッド１００を受ける役割を果たし、該ロッド１００は骨ねじをさらなる骨ねじに接続する。この目的のために、収容部２はＵ字型断面を備えた凹み３を含み、該凹みはロッド１００が挿入されて凹みの底４とその側壁とにより形成されるチャネルによって保持されるのにちょうど十分な大きさにダイメンションが定められる。Ｕ字型の凹み３は２つの脚５、６を形成し、その自由端７は収容部の上端縁を形成する。ロッドがＵ字型の凹みの底４に当接する、挿入状態において、ロッドの表面は収容部の自由端７から予め定められた距離Ａに存在する。

内側ねじ切り部８は脚５、６に沿って自由端７からある距離にわたり延在し、該距離は、示される実施例においては、予め定められた距離Ａと等しい。示される実施例において、内側ねじ切り部は、メートルねじとして設けられる。内側ねじ切り部に隣接するのは、凹みまたはアンダーカット９であり、これは周縁に沿って延在し、ねじ切り部８から遠いその下端縁１０は、自由端７から、予め定められた距離Ａよりも長い距離Ｂに存在する。こうして、アンダーカットの下端縁１０はロッド直径Ｄよりも短い凹みの底４からの距離に存在する。示される実施例において、自由端７に近いアンダーカットの上端縁１１は、ロッド表面のレベルに存在し、よって自由端から距離Ａに存在する。アンダーカットの深さはねじ切り部８の深さと等しいことが好ましい。アンダーカット９の断面は、本質的に矩形に実現される。

さらに、内側ねじ切り部と係合する外側ねじ切り部を備えた内ねじ１２の形の安定要素が、収容部におけるロッドの固定のために設けられる。

動作においては、骨ねじはまず骨内に締められ、次いでロッドが挿入される。次に、内ねじ１１が、ロッドに対向するその底側がロッドに抗して押圧されてロッドをその位置に固定するまで、締められる。骨ねじの製造は、収容部のアンダーカット９が手順の第１のステップで製作されて、ねじ切り部８が手順の第２のステップで設けられるように進行することが好ましい。この製造プロセスは、不完全ねじ部を備えた従来の固定要素と比較すると、より少ない数のねじ切り部の回転を含む。対照的に、このより少ない数のねじ切り部の回転は、よく規定されたプロファイルを、よって、高い耐荷重能力を有する。したがって、ねじ切り部８の全体は、不完全ねじ部を備えた従来の固定要素に存在した、弱い不完全ねじ部のねじ歯の長さ分だけ底４の方向に下向きにシフトされ得る。その結果、収容部の全体高さは、従来の固定要素と比較して減じられる。さらに、製造はより低コストであるが、なぜならば不完全ねじ部がないので、ねじ切り部を切ることは、より作業を集中させないからである。

変更例において、内側ねじ切り部８はある距離にわたり自由端７から延在するが、該距離は、アンダーカット９の上端縁１１が、ロッド１００が挿入された状態において自由端７の方向で見た場合にロッド表面の上方に存在するように、予め定められた距離Ａよりも小さい。さらなる変更例は、アンダーカット９が丸められた角を有するか、またはアンダーカットの上および下端縁が面取りされることを企図する。

さらなる変更例は、メートルねじの形ではなく、内側ねじ切り部が鋸歯ねじの形で、特
に、水平耐荷重フランクを備えた鋸歯ねじの形で、２つの水平フランクを備えた平らなねじ切り部（flat thread）の形で、または負の耐荷重フランク角を備えたねじ切り部の形で設けられることを企図する。この場合、内ねじ１２は、合致する外側ねじ切り部を含む。ねじ切り部は、右巻きの形でも左巻きの形でも設けることができる。

図２に示す第２の実施例が図１に示す第１の実施例と異なるのは、付加的な外側ねじ切り部１３が自由端５、６に設けられることであり、該外側ねじ切り部１３は予め定められた距離に延在するが、自由端７の方向から見た場合に、該予め定められた距離は示される実施例においてロッド表面の距離Ａに等しい。アンダーカット１４が外側ねじ切り部に隣接して設けられ、該アンダーカットの下端縁１５は、底４に対向し、予め定められた距離Ａよりも長い自由端７からの距離Ｂ’に存在する。好ましくは、アンダーカットの深さは外側ねじ切り部の深さと等しい。さらに、付加的な安定要素が外側ナット１６の形で設けられるが、これは外側ねじ切り部１３と係合する内側ねじ切り部を含む。

動作は、外側ナットが付加的な安定要素として締められる付加的なステップを除いては第１の実施例のものと同様である。

安定要素の製造は、第１の実施例と比較すると、アンダーカット１４および外側ねじ切り部１３を付与する、付加的なステップを含むが、それにより、上述の手順のようにまずアンダーカットが、次いで外側ねじ切り部が製作される。

第２の実施例の変更例においては、内側ねじ切り部８が設けられる距離の長さは、外側ねじ切り部１３が設けられる距離の長さとは異なる。内側ねじ切り部または外側ねじ切り部が、自由端７から、ロッド表面のレベルを超えては延在せず、よってアンダーカット９または１３の下端縁が常にロッド表面の下方にあることが極めて重要である。変更例において、内側および外側ねじ切り部のアンダーカットの高さは異なる。

さらなる変更例においては、内側ねじ切り部ならびに隣接するアンダーカット、および安定要素として内ねじは存在せず、よって外側ねじ切り部および隣接するアンダーカットのみが設けられる。さらなる変更例において、アンダーカットは２つのねじ切り部、すなわち内側ねじ切り部または外側ねじ切り部のうちの１つのみに隣接して設けられる。

さらに、第１の実施例に関連して記載されたすべての変更例は、第２の実施例にも等しく適用可能である。

図３は、固定要素が多軸骨ねじとして実現される第３の実施例を示す。多軸骨ねじは、骨ねじ切り部を備えたねじ切りシャフト２０と、収容部２２に接続される球状セグメント形状ヘッド２１とを備えたねじ要素を含む。収容部２２はその一方端に軸対称に整列して第１のボア２３を設けられるが、その直径はねじ切りシャフト２０のねじ切り部分の直径よりも大きく、ヘッド２１の直径よりも小さい。さらに、収容部２２は、第１のボア２３からは反対側の端部に開放する同心円状の第２のボア２４を設けられるが、その直径は、ねじ要素のねじ切り部分が第１のボア２４を通って案内され、かつヘッド２１が第２のボア２３の底まで案内されるのに十分に大きい。第１のボアと第２のボアとの間に小さな同心円状部分２５が設けられ、該小さな同心円状部分２５は第１のボア２３に隣接し、開放端に向かって球状に形付けられ、それにより、その半径は、ヘッド２１の球状のセグメント形状の部分の半径と本質的に等しい。

収容部２２はさらにＵ字型凹み２６を含み、これは収容部の中心軸に対して対称的に配置されてロッド１００を挿入されるが、それにより、凹みの底は第１のボア２３に対向し、凹みは２つの自由脚２７、２８を形成するが、その自由端２９は収容部の上端部を形成
する。

内側ねじ切り部３０および外側ねじ切り部３１が自由端２９に隣接して脚２７、２８に設けられ、これらのねじ切り部は自由端２９から、ある距離から予め定められた距離にわたって延在する。さらに、内側ねじ切り部３０および外側ねじ切り部３１に隣接して、自由端２９から遠い側にアンダーカット３３、３４が存在する。

さらに、円筒状圧力要素３５が設けられるが、この外径は、脚の自由端２９から収容部に圧力要素が挿入でき、かつボア２４内をヘッド２１に向かってシフト可能であるように、選択される。挿入状態におけるヘッド２１に対向する圧力要素の端部は、端部に向かって広がる球状セグメント形状凹み３６を含み、その球面半径は、圧力要素が収容部に挿入された場合にそれがヘッド２１を上方から囲むように、選択される。圧力要素の反対側の端部はＵ字凹み３７を含み、そのダイメンションは、ロッド１００が挿入されてそこに保持され得るものである。圧力要素が収容部２２に挿入された状態で、圧力要素３５のＵ字型凹み３７はチャネルを形成し、その底にロッドが静置される。示される実施例において、圧力要素のＵ字型凹み３７の側壁は挿入されたロッドを超えて突き出さない。さらに、圧力要素は中央ボア３８を含み、これを通じて、ねじ要素が締められるように、ねじ締め具を挿入できる。

内側ねじは、角度のある位置でのヘッドおよびロッドの固定のために設けられる。さらに、外側ナットが付加的な固定のために設けられる。

ロッドが挿入され、圧力要素３５がヘッドに抗して押圧する、固定要素の組み立てられた状態において、ロッドの表面は収容部の自由端２９から距離Ａに存在する。示される実施例において、内側ねじ切り部３０および外側ねじ切り部３１は、自由端２９から見た場合に、これらが距離Ａよりも短い位置まで延在するようにダイメンションが決められる。圧力要素３５のＵ字型凹み３７の底に対向するアンダーカット３３、３４の下端縁は、自由端２９から距離Ｂに存在するが、それはロッド表面と自由端との間の距離Ａよりも長い。

動作において、ねじ要素は公知の態様で収容部に挿入され、次いで圧力要素が挿入されて、次いでねじが骨に締められる。次いで、ロッドが挿入され、収容部のねじ要素に対する角度構成が調節され、ロッドが調節されて、次いで公知の態様で、内ねじを締めて、外側ナットを締めることにより、固定される。

固定要素の製作は、収容部のねじ切り部およびアンダーカットの製作に関して、最初の２つの実施例の手順と同一である。

第２の実施例の変更例と同様である変更例において、内側ねじ切り部および外側ねじ切り部は、長さが異なり、および／または、アンダーカットは高さが異なる。第１および第２の実施例のすべての変更例は、第３の実施例にも等しく適用可能である。

第１の実施例の断面図である。 第２の実施例の断面図である。 第３の実施例の断面図である。

符号の説明

１ シャフト、２，２２ 収容部、１００ ロッド、３，２６ Ｕ字型凹み、２７，２８ 脚。

Claims (8)

1. 椎骨または骨部分において固定するためのシャフト（１）と本質的に円筒形の収容部（２；２２）とを備えた脊柱または骨の外科手術に用いるための固定要素であって、前記収容部（２；２２）は、前記シャフトに接続され、かつ予め定められた直径（Ｄ）を備えたロッド（１００）と接続する役割を果たし、それにより、前記収容部（２；２２）は、前記ロッドの収容のためのチャネルおよび２本の脚（５，６；２７，２８）を備えたＵ字型凹み（３；２６）を含み、前記脚（５，６；２７，２８）は、それらの端部が自由であってねじ切り部（８，１３；３０，３１）を含み、前記固定要素はさらに、
   前記脚の前記ねじ切り部と係合するねじ切り部を含む安定要素（１２，１６）を含み、それにより、前記ロッドが挿入されると、自由端（７；２９）に対向するロッド表面は、軸方向において自由端（７；２９）から予め定められた距離（Ａ）にあり、
   前記脚の前記ねじ切り部（８，１３；３０，３１）は、前記自由端から見ると、自由端から、前記予め定められた距離（Ａ）よりも小さいかまたは等しい距離に延在し、前記ねじ切り部に隣接するアンダーカット（９，１４；３３，３４）があり、前記ねじ切り部から遠いその端縁は、自由端から、前記予め定められた距離（Ａ）よりも長い距離（Ｂ，Ｂ’）に存在することを特徴とする、固定要素。
2. 前記アンダーカット（９，１４；３３，３４）の深さは、前記ねじ切り部の深さに対応することを特徴とする、請求項１に記載の固定要素。
3. 前記ねじ切り部は内側ねじ切り部（８；３３）であり、前記安定要素は内ねじ（１２）として実現されることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の固定要素。
4. 前記ねじ切り部は外側ねじ切り部（１３；３４）であり、前記安定要素はナット（１６）として実現されることを特徴とする、請求項１から請求項３のいずれかに記載の固定要素。
5. 前記ねじ切り部（８，１３；３０，３１）はメートルねじ、鋸歯ねじ、平らなねじ切り部、または負の耐荷重角度を備えたねじ切り部として実現されることを特徴とする、請求項１から請求項４のいずれかに記載の固定要素。
6. 前記シャフト（１）と前記収容部（２）との間の接続は単軸として実現されることを特徴とする、請求項１から請求項５のいずれかに記載の固定要素。
7. 前記シャフト（１）と前記収容部（２）との間の接続は多軸として実現されることを特徴とする、請求項１から請求項６のいずれかに記載の固定要素。
8. 請求項１から請求項７のいずれかに記載の固定要素の製造方法であって、収容部の製造は、第１にアンダーカット（９，１４；３３，３４）の製造を含み、次いでねじ切り部（８，１３；３０，３１）の製造を含むことを特徴とする、方法。

Images