JP2006503677A - プレート式固定システム - Google Patents

Abstract

本発明は２つの椎骨を固定するためのシステムであり、２つの螺子、細長い接続部材、２つの締結システムを備える。各締結システムは、拘束部材と、軸方向通路３６の周囲に側壁面３４を備えるリング形状の単一部品として形成された締結部材２８とを有し、該壁面が、拘束部材のための第１の開口３８、並びに第１の部位４６及び第２の部位４８からなる第２の開口４０を有する。第１の部位４６は、螺子頭部のための当接面を構成している周縁５０を有する。第２の部位４８は、螺子頭部を自由に通過可能である。軸方向通路は、接続部材の一端、螺子頭部を収容することができ、これにより螺子頭部を締結部材の軸方向通路に自由に挿入でき、拘束部材を機能させることによって接続部材の端部と螺子頭部が固定される。

Description

本発明は、２以上の椎骨を互いに動かないように固定するためのシステムに関する。

さらに詳しくは、本発明は、少なくとも２つの椎骨を互いに動かないように固定するため、外科医の手によって脊柱の２以上の椎骨に取り付け可能な機械的システムに関する。

このような種類のシステムは、この技術分野において知られている。それらは、一般にプレートと呼ばれる細長い部材によって固定されるべく、２つの椎骨の椎弓根へと刺入される２本の椎弓根螺子を有している。プレートの両端は、機械的な固定手段によって２つの螺子頭部に固定され、これによって螺子頭部間の距離、すなわち２つの椎骨間の距離が、一定に保たれる。

螺子頭部は、対応する固定手段と協働してボールジョイントシステムを構成すべく、通常は球形である。これによって２つの螺子の相対方向にかかわらず、螺子に応力を加えることなく、したがって螺子が埋め込まれる椎骨に応力を加えることなく、プレートを取り付けることができる。

この形式のシステムにおいて要求される品質の１つとして、プレートと螺子との固定が、この固定システムを装着した患者の動作によって生じる力を吸収できるよう、充分に効果的でなければならないことは明白である。またこのシステムについて、患者への装着作業が外科医にとって可能な限り容易であることが望まれ、さらに装着に関し、手術台上での時間が極力短いことが必要とされる。

本発明の目的は、上述した２つの要求に対する望ましい解決策を構成する、２以上の椎骨を固定するための上記形式のシステムを提供することにある。

上記目的を達成するため、２以上の椎骨を固定するための本発明のシステムは、２以上の螺子と、細長い接続部材と、２以上の締結システムを備えており、螺子がそれぞれ、螺子本体及び螺子頭部からなると共に、螺子頭部が、螺子本体と螺子本体の軸に直交する直径の平面との間に位置する第１の球面部及び第２の球面部で構成される球の一部分の形状を有しており、
締結システムがそれぞれ、少なくとも
拘束部材、及び
軸方向通路の周囲に側壁面を備えるリングの形状に一体成形された締結部材
を有しており、
前記壁面が、前記拘束部材を支承し協働するよう構成された第１の開口、及び第１の部位と第２の部位とを有する第２の開口を有しており、該２つの部位が、互いに連通すると共に該締結部材の軸（Ｙ−Ｙ’）に関して角度方向にずらされており、第１の部位が、直径の軸（Ｚ−Ｚ’）を前記第１の開口の軸と略一致させて有すると共に、前記螺子頭部の前記第１の球面部のための当接面を構成する周縁を有しており、前記第２の開口の前記第２の部位が、前記螺子頭部の通過を許容しており、前記軸方向通路が、前記接続部材の少なくとも一端と、前記螺子頭部とを収容するよう構成されることを特徴とする。これにより、前記締結部材を回転させることによって、前記螺子頭部を、前記第２の開口の前記第２の部位を介して前記締結部材の前記軸方向通路に自由に導入することができ、前記第２の開口の前記第１の部位の前記当接面が、前記螺子頭部の前記第１の球面部に面するように構成されており、前記拘束部材を機能させることによって、前記接続部材の端部と前記螺子頭部が、前記締結部材に対する回転及び平行移動に関して固定される。

拘束部材が、椎弓根螺子頭部を第２の開口の第１の部位の周囲の当接面へと適切な力で押し、拘束部材の軸と当接面を構成する開口の軸とが略一致するため、椎弓根螺子頭部と細長い接続部材を一緒に固定するための本発明のシステムが、真に有効であることは明らかである。

また締結部材を一部材で構成することが、多くの利点を有していることも明らかである。第１に、外科医は困難な手術の状況下で多くの部品を組み立てる必要がなくなる。第２に、一体成形されたリングを平滑で規則的な外面形状にでき、周囲の人体組織に損傷を与えかねない凹凸と本質的に無縁である。

さらに、前記固定システムは取り付けが比較的簡単であることも明白である。それは、第２の開口の第２の部位によって、椎弓根螺子を固定しようとする２つの椎骨の椎弓根に刺入した後に、接続部材を各螺子頭部に容易に係合させることができ、さらに螺子頭部を締結部材内にロックすることも、締結部材を回転させて拘束部材を機能させるだけで済み、容易だからである。

好ましい実施の形態においては、前記締結システムが、前記締結部材の前記軸方向通路に挿入されるように構成された中間部材をさらに有している。該中間部材は、前記締結部材の前記壁面の内面に面するように構成された第１の面、該第１の面に開口され、前記螺子頭部の前記第２の球面部の少なくとも一部分のための当接面を形成している凹所、及び前記接続部材の前記端部と協働するよう構成された第２の当接面を有している。これにより、前記中間部材が前記接続部材の前記軸方向通路に挿入されたとき、前記拘束部材によって生み出される拘束力が、前記接続部材の前記端部を介して前記中間部材に伝達される。

この好ましい実施の形態においては、拘束部材が、中間部材を介して螺子頭部を当接面へと拘束することが明らかである。この中間部材の存在によって、拘束部材によって生み出された拘束力が加えられる中間部材と椎弓根螺子の球形の頭部との間の接触の質が向上する。この変形例の好ましい実施の形態においては、使用に先立って、中間部材を締結部材の軸方向通路に事前に取り付けておくことができる。したがって、椎骨を相対的に固定するためのシステムが、この部材の存在によって複雑になることはない。

本発明のその他の特長及び利点は、本発明の実施の形態に関する以下の説明からさらに明らかとなる。ただ、これらの実施の形態はあくまで例示であり、本発明を限定するものではない。以下、添付の図面を参照しながら説明する。

まず２以上の椎骨を固定するためのシステム全体を、装着後の状態について、図１を参照して説明する。

この図は、椎弓根Ｐ１を有する第１の椎骨、及び隣接する椎弓根Ｐ２を有する第２の椎骨を示している。固定システム１０は、椎弓根Ｐ１へと刺入された第１の椎弓根螺子１２、椎弓根Ｐ２へと刺入された第２の椎弓根螺子１４、椎弓根螺子１２に組み合わされた第１の締結システム１６、及び椎弓根螺子１４に組み合わされた第２の締結システム１８を備える。さらに固定システム１０は、一般にプレートと呼ばれる細長い接続部材２０を備えている。この図に示すとおり、接続部材２０の両端２０ａ、２０ｂはそれぞれ、締結システム１６、１８によって対応する椎弓根螺子１２、１４に固定されている。したがって、接続部材２０により、さらに締結システム１６及び１８間の間隔を調節することによって、外科医が、螺子１２及び１４を取り付けた後で椎骨Ｖ１及びＶ２間の間隔を設定することができることが明らかである。

次に、固定システムの種々の構成部品を、図２に基づき詳細に説明する。この図は、椎弓根螺子１２を示しており、椎弓根螺子１２は長手軸Ｘ−Ｘ’、本体１２ａ、及び頭部１２ｂを有している。螺子本体１２ａは、好ましくはフランジ２２を介して頭部１２ｂと接続されている。螺子頭部１２ｂは、部分的に球面とされており、軸Ｘ−Ｘ’に直交する直径の平面Ｐによって、平面Ｐと螺子本体１２ａとの間に位置する第１の球面部２４と、第２の球面部２６とに分けられる。第２の球面部２６は、螺子回し工具と連結するように構成された六角形その他の形状の止まり穴３８によって限定されている。締結システム１６は、本質的には締結部材２８及び拘束部材３０からなり、さらに必須ではないものの好ましくは中間部材３２を備える。

締結部材２８は、壁面３４からなる概ねリング状の形状を有しており、壁面３４の内面３４ａは、軸Ｙ−Ｙ’を中心として回転するほぼ円柱状である。部材２８のこの壁面３４は、内面３４ａ並びに壁面３４の２つの開口３８及び４０で規定される軸方向通路３６を有している。

第１の開口３８は、雌ねじが設けられてなる壁面３８ａ、又はバヨネット・システムの一部を構成する壁面３８ａを有している。開口３８は、拘束部材３０を受け入れるように構成されており、拘束部材３０は、螺子が設けられてなる部位３０ａ、又はバヨネット・システムの一部を構成する部位３０ａ、及び例えば螺子回し工具又は拘束工具を挿入するための止まり穴４２を備える頭部４１を有している。さらに図２には、細長い接続部材２０が示されており、拘束部材３０の作用部分３０ａと協働するよう構成された略平坦な第１の面３４を有している。部材２０、又は少なくとも部材２０の両端２０ａ及び２０ｂのそれぞれは、締結部材２８の軸方向通路３６に挿入されるように構成されている。

次に、図３及び４Ａ〜４Ｃを参照し、締結部材２８をさらに詳細に説明する。図３には、円柱形の軸方向通路３６、拘束部材３０を受け入れるよう構成された上部開口３８、及び第２の開口すなわち下部開口４０を有するこの部材の壁面３４が示されている。図３には、第２の開口４０が、実際には互いに連通すると共に締結部材の軸Ｙ−Ｙ’に対して角度方向にずれている２つの部位４６及び４８で構成されていることが、示されている。

図４Ａ及び４Ｂによりよく示されているとおり、第２の開口４０の第１の部位４６は、円の一部の形状（ほぼ半円）であって、その軸Ｚ−Ｚ’が第１の開口３８の軸と一致している。開口のこの部位４６は、螺子１２の頭部２６の直径Ｄ’よりも小さい直径Ｄを有している。開口４０の部位４６の周縁は、例えば球面の一部の形状をとって当接面５０を構成している。開口の第２の部位４８は、直径Ｄ１を有する円の一部の形状をとり、その軸Ｔ−Ｔ’は軸Ｚ−Ｚ’に対して角度ａだけずれている。角度ａは、４０°であってよい。開口４０の第２の部位４８の直径Ｄ１は、螺子１２の頭部２６の直径Ｄ’よりも大きい。当然ながら、第２の開口４０の輪郭は、開口の各部位４６及び４８に一致する円形部分の交わりに存在する。螺子１２の軸Ｘ−Ｘ’が開口４０の第２の部位４８の軸Ｔ−Ｔ’に整列しているとき、螺子１２の頭部２６を、開口４０の第２の部位４８を通して締結部材２８の軸方向通路２６へと自由に挿し入れできることは、明らかである。一方で、螺子１２の頭部を軸方向通路３６へと挿入した後、螺子１２の軸Ｘ−Ｘ’を締結部材２８の軸Ｚ−Ｚ’に整列させたならば、当該頭部の第１の球面部２４が球面の当接面５０に接触し、螺子頭部が軸方向通路３６内に「捕捉」される。

図５は、固定装置の第１の実施の形態、すなわち締結システムが中間部材３２を含まない実施の形態を、組み立てた状態で示している。この図において、螺子１２が、締結部材２８の第２の開口４０の第１の部位４６に挿入されて示されている。したがって、螺子頭部１２ｂの第１の球面部２４が、開口のこの部分の当接面５０に当接している。この実施の形態においては、接続部材２０の端部２０ｂの第２の面５２が、長手方向に延びる凹所５４を備えており、長手方向に延びる２つの斜めの当接面５６及び５８を規定している。接続部材２０の端部２０ｂが締結部材２８の軸方向通路３６に挿入されたとき、部材２０の斜めの当接面５６及び５８が、螺子頭部１２ｂの第２の球面部２６に面する。拘束部材３０が、雌ねじが設けられている開口３８にねじ込まれたとき、作用面３０ａが部材２０の平坦面４４に押し付けられ、拘束力が螺子頭部１２ｂへと伝達されて、螺子頭部１２ｂが当接面５０、５６及び５８との協働によって回転に対して固定される。同時に、この拘束によって、部材２０が締結部材２８に対して平行移動することがないよう固定される。

固定システムのさらに改善された実施の形態においては、締結システム１６、１８のそれぞれが、締結部材２０の軸方向通路３６に挿入できる中間部材３２をさらに備えている。

次に、中間部材３２の第１の好ましい実施の形態を、図６及び７Ａ〜７Ｃを参照して説明する。中間部材は、円柱面の一部分の形態である第１の面６０を有しており、当該円柱面の半径は、締結部材２８の軸方向通路３６の半径とほぼ等しい。第１の面６０には、以下でさらに詳しく説明するが、凹所６２が形成されている。部材３２の第２の面６６は、ほぼ平坦である。部材３２は、好ましくは両端にリブ６８、７０を有している。リブ６８、７０は、少なくとも部材２８の軸方向の長さに等しい軸方向長さＬだけ離間している。

図７Ｂによりよく示されているとおり、部材３２に形成された凹所６２は、面６０へと開いて円錐台形あるいは球形の当接面６４を構成する作用部分を有している。機械加工を容易にするため、凹所６２の作用部分は、好ましくは円形の部分７２によって続いている。さらに、部材３２が、後述のとおり弾性的に変形することができるよう、自身の中央の長手面に長手方向の溝７４を有していると好ましい。

中間部材３２は、螺子１２の頭部１２ｂと接続部材２０の端部２０ａとの間で、締結部材２８の軸方向通路３６に挿入される。この部品の機能は、拘束部材３０によって接続部材２０の上面４４に加えられる拘束力を、部材３２の凹所６２の円錐台形状の当接面６４と螺子頭部１２ｂの第２の球面部との協働によって、螺子頭部１２ｂの第２の球面部２６へと伝達することにある。

この改善された実施の形態における接続部材２０の特有の形状を、図８Ａ、８Ｂ及び８Ｃを参照して説明する。部材２０は、やはり平坦な上面４４を有しており、さらに、第２の面８０も平坦であるが、この面８０が長手方向に延びる２つの平坦な当接面８４及び８６を規定するよう、軸方向の凹所８２を備えている。後述するとおり、これらの当接面８４及び８６は、中間部材３２の平坦な上面６６に当接する。

次に、固定システムの改良された実施の形態の使用方法について、図９Ａ、９Ｂ、９Ｃに基づき説明する。

まず、好ましくは中間部材３２が締結部材の軸方向通路３６内に事前に装着されており、また好ましくは拘束部材３０も締結部材に事前に装着されていることに留意すべきである。

螺子１２及び１４を固定しようとする椎骨の椎弓根にねじ込んだ後、外科医は、締結部材２８を、第２の開口４０の第２の部位４８の軸Ｔ−Ｔ’が螺子１２の軸に整列するようにして、螺子頭部１２ｂに被せるように取り付ける。螺子頭部１２ｂが、開口の部位４８を自由に通過して、軸方向通路３６内へと部分的に進入することができる。より正確に述べれば、頭部１２ｂが中間部材３２の凹所６２内に収容されるが、この時点においては、中間部材３２は締結部材の長手軸を中心として自由に回転できる。この作業を螺子１２及び１４について実施した後、外科医は、すでに締結部材２８に係合している細長い接続部材２０、より正確には細長い接続部材２０の端部２０Ａ及び２０Ｂを、適合させる。

これらの作業が完了した後、外科医は、締結部材２８を自身の長手軸を中心として角度ａだけ回転させ、開口４０の第１の部位４６の軸Ｚ−Ｚ’を螺子１２の軸に整列させる（図９Ｂを参照）。この位置において、螺子頭部１２ｂの第１の球面部２４が、締結部材の当接面５０に当接する。螺子頭部１２ｂ、並びに部品２８及び中間部材の球面又は円錐の当接面５０、６４によって構成されるボールジョイント・システムのおかげで、細長い部材２０の螺子１２及び１４に対する角度位置を調節できる点に、注目すべきである。この作業が完了すると、外科医は、２つの締結部材２８の拘束部材３０を機能させて、螺子１２及び接続部材２０を締結部材２８に係止して、動かなくすることができる。

次に、本発明の実施の形態に係るさらに改善された変形例を、図１０〜１２に基づき説明する。

この変形例は、図１０に示すように細長い接続部材２０’を円形断面の棒状とした点が、上述した実施の形態と異なる。したがって、図１０に示す中間部材３２’もこれに応じて変更する必要があることは明らかである。

一方で、螺子１２、ねじ込み部材３０、及び締結部材２８は変更されていない。したがって、これらについては再度説明しない。

本変形例の中間部材３２’を、図１１Ａ〜１１Ｄに基づいてより詳細に説明する。部材３２’は、当該円柱面は、締結部材２８の軸方向通路３６の内壁面３４に向かって押圧されるように、円柱面の一部の形状とした下面６０’を有している。下面６０’の両端は、リブ６８及び７０と同じ機能を有するリブ６８’及び７０’にて終わっている。

部材３２’の下面６０’の凹所６２’は、凹所６２と同じ機能を有しており、螺子１２の球面状の頭部１２ｂに当接するよう構成された円錐形あるいは球面形の部位６４’を有している。

部材３２’の上面８０’は、接続棒２０’を支承するように形成された半円柱の中央当接面８２を有している。中央当接面８２は、両端が半円錐台形の部位８４及び８６で拡大されている。凹所６２’の上端は、中央当接面８２に開放されている。ただ中央当接面８２は、部材３２’の中央面において対称な２枚の傾斜平面で同様に好適に構成することもできる。

本実施の形態は、図９Ａ〜９Ｄに示した実施の形態とほぼ同様の方法で使用される。唯一の相違点は、接続棒２０’の端部が部材３０のねじ込みによって当接面８２で押圧されるという点である。

以上、固定システムの使用に関する説明より、本システムが、取り付けを容易にし、螺子に対する接続部材の姿勢に関して必要な調整が可能で、螺子及び接続部材の確実かつ効果的な固定を保証することは、明らかである。

２つの椎骨に取り付けられた固定システムを示す斜視図である。 固定システムの構成部品を示す分解図である。 締結部材を示す斜視図である。 締結部材を示す平面図である。 図４ＡのＢ−Ｂ線における断面図である。 図４ＢのＣ−Ｃ線における断面図である。 本発明の第１の実施の形態における螺子と接続部材の固定状態を示す垂直断面図である。 中間部材の第１の変形例を示す斜視図である。 図６の中間部材を示す平面図である。 図７ＡのＢ−Ｂ線における断面図である。 図７ＡのＣ−Ｃ線における断面図である。 図８Ａは、接続部材の第１の変形例の長手方向の断面図、図８Ｂは図８Ａの接続部材の底面図、図８Ｃは図８ＡのＣ−Ｃ線における断面図である。 図９Ａ、図９Ｂ、図９Ｃは、本発明の改良された実施の形態における螺子と接続部材の固定状態を示す図である。 固定システムの第２の変形例を示す斜視図である。 図１１Ａは、中間部材の一変形例を示す斜視図、図１１Ｂは図１１Ａの中間部材を示す平面図、図１１Ｃは図１１ＢのＣ−Ｃ線における断面図、図１１Ｄは図１１ＢのＤ−Ｄ線における断面図である。 図１０に示す変形例の正面図である。

Claims (6)

1. ２以上の螺子（１２、１４）と、細長い接続部材（２０、２０’）と、２以上の締結システム（１６、１８）とを有する、２以上の椎骨を固定するためのシステムであって、
   各螺子（１２、１４）が、螺子本体（１２ａ）及び螺子頭部（１２ｂ）からなると共に、前記螺子頭部（１２ｂ）が、前記螺子本体と螺子本体の軸に直交する直径の平面との間に位置する第１の球面部（２４）及び第２の球面部（２６）で構成される球の一部分の形状を有しており、
   各締結システム（１６、１８）が、少なくとも
   拘束部材（３０）、及び
   軸方向通路（３６）の周囲に側壁面（３４）を備えるリングの形状に一体成形された締結部材（２８）
   を有しており、
   前記壁面が、前記拘束部材を支承し協働するよう構成された第１の開口（３８）、及び第１の部位（４６）と第２の部位（４８）とを有する第２の開口（４０）を有しており、該２つの部位が、互いに連通すると共に該締結部材の軸（Ｙ−Ｙ’）に関して角度方向にずらされており、第１の部位が、直径の軸（Ｚ−Ｚ’）を前記第１の開口の軸と略一致させて有すると共に、前記螺子頭部の前記第１の球面部（２４）のための当接面を構成する周縁（５０）を有しており、前記第２の開口（４０）の前記第２の部位（４８）が、前記螺子頭部の通過を許容しており、
   前記軸方向通路が、前記接続部材（２０、２０’）の少なくとも一端、及び前記螺子頭部（１２ｂ）を収容するよう構成され、
   これにより、前記螺子頭部を、前記締結部材を回転させることによって、前記第２の開口の前記第２の部位を介して前記締結部材の前記軸方向通路に自由に導入することができ、
   前記第２の開口の前記第１の部位の前記当接面（５０）が、前記螺子頭部の前記第１の球面部に面するように構成されており、
   前記拘束部材を機能させることによって、前記接続部材の端部と前記螺子頭部が、前記締結部材に対する回転及び平行移動に関して固定される
   ことを特徴とする固定システム。
2. 請求項１に記載の固定システムであって、
   前記締結システム（１６、１８）がさらに、前記締結部材の前記軸方向通路（３６）に挿入されるように構成された中間部材（３２、３２’）を有しており、
   該中間部材（３２、３２’）が、
   前記締結部材（２８）の前記壁面（３４）の内面に面するように構成された第１の面（６０）と、
   該第１の面に開口され、前記螺子頭部（１２ｂ）の前記第２の球面部（２６）の少なくとも一部分のための当接面を形成している凹所と、
   前記接続部材（２０、２０’）の前記端部（２０ａ）と協働するよう構成された第２の当接面（６６）を有し、
   これにより、前記中間部材（３２）が前記接続部材の前記軸方向通路（３６）に挿入されたとき、前記拘束部材（３０）によって生み出される拘束力が、前記接続部材の前記端部を介して前記中間部材に伝達されることを特徴とする固定システム。
3. 請求項１に記載の固定システムであって、
   前記接続部材（２０）の端部（２０ａ、２０ｂ）のそれぞれが、略平坦である第１の面（４４）、及び長手方向に延びる凹所（５４）を備える第２の面（５２）を有し、
   該長手方向に延びる凹所（５４）が、前記螺子頭部（１２ｂ）の前記第２の球面部（２６）と協働するよう構成された２つの斜めの当接面（５６、５８）を規定している
   ことを特徴とする固定システム。
4. 請求項２に記載の固定システムであって、
   前記中間部材（３２、３２’）が、端部にそれぞれ、自身の前記第１の面（６０）から突き出したリブ（６８、７０）であって、該中間部材（３２、３２’）が前記締結部材（２８）の前記軸方向通路（３６）に係合したときに前記締結部材（２８）の端面と協働するリブ（６８、７０）を有していることを特徴とする固定システム。
5. 請求項２又は４に記載の固定システムであって、
   前記接続部材（２０）の端部（２０ａ、２０ｂ）のそれぞれが、前記拘束部材（３０）と協働するための略平坦である第１の面（４４）、及び第２の面（８０）を有しており、
   該第２の面（８０）が、前記中間部材（３２）の前記第２の面（６６）と協働するための略平坦である２つの当接面（８４、８６）を規定していることを特徴とする固定システム。
6. 請求項２又は４に記載の固定システムであって、
   前記接続部材（２０’）が円形断面を有し、
   前記中間部材（３２’）の前記第２の面が、前記接続部材（２０’）の一端を受け入れるように構成された円弧の形状の断面を有する当接面を備えていることを特徴とする固定システム。
   

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