JP2007105227A - 骨プレート - Google Patents

Abstract

【課題】 骨に対する接触面積を低減できるとともに、骨ねじの締めすぎに起因して骨の座屈が生じることによる固定力の喪失の虞を低減することのできる骨プレートの構造を提供する。
【解決手段】 本発明の骨プレートは、骨の反対側に配置される表面１０Ａと、骨に対向配置される底面１０Ｂとを有し、前記表面から前記底面まで貫通し、前記表面側から前記底面側に向けて挿通される骨ねじの頭部を保持可能な複数のねじ孔１０ｘが配列されてなる、骨上に固定されて用いられる骨プレート１０において、前記底面は、前記複数のねじ孔の配列方向に見たときの前記ねじ孔の形成領域１１が凹状１０Ｂｒに構成され、隣接する前記ねじ孔の間の領域１２が凸状１０Ｂｐに構成されていることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は骨プレートに係り、特に、骨折時において骨折部を保持するために骨上に固定されるプレートの構造に関する。

一般に、骨折を治療する場合には、骨折部位の両側に亘るように骨プレートを骨の表面に沿って配置し、骨折部位の両側において、それぞれ骨プレートに設けられたねじ孔に骨ねじを挿通させて骨にねじ込むことによって骨プレートを骨に固定している。

上記の骨プレートの形状としては、従来から種々の形状が提案されている。例えば、以下の特許文献１には、骨との接触面積を小さくしたプレート形状のさらなる改良が提案され、骨プレートの長手方向に見たときにプレートの下面におけるねじ孔の間の領域のみに凹所が設けられた骨プレートが開示されている。骨との接触面積の低減は、骨の表面近傍の血液循環の阻害を抑制し、骨の新生を促進させる。

また、上記と同様の観点に基づいて、以下の特許文献２乃至４には、プレート下面に、長手方向に見たときにねじ孔の間の領域に凹部が設けられた骨プレートが開示されている。これらはいずれも骨との接触面積を減少させつつ、骨プレートのさらなる改善を図っている点で共通し、プレートの長手方向に見たときに共通の形状を有している。

さらに、以下の特許文献５には、２つのプレートを入れ子式に連結し、骨折部を保持しつつ、骨折部における骨の新生に応じた骨の伸長を可能にした骨プレートが提案されている。この骨プレートは単なる一体のプレート構造ではなく、長手方向に延伸可能に構成された、より機能的で複雑な構造を有するものであるが、ねじ孔と、ねじ孔間の断面積が小さくなっている部分との間に球状の逃げ部を形成し、これによってネジ孔の形成領域に短い脚が形成され、これらの脚が骨に当接するように構成した形状を有する点で上記の骨プレートと近似している。
特開平１−１９０３４８号公報 特表平３−５００４８７号公報 特開平７−３１３５２２号公報 特表２０００−５１６４９３号公報 特開２０００−１４６７７号公報

ところで、前述の各骨プレートでは、骨との接触面積を低減するために、プレートの長手方向に見たときの隣接するねじ孔の間の領域において下面に凹部を設けている。これは、骨プレートでは一般にねじ孔の形成領域の剛性が最も低いので、プレート全体の剛性はねじ孔の形成領域の断面形状によって決まることとなるから、骨プレートの剛性を確保するには当該ねじ孔の形成領域の剛性の低下を抑制する必要があるためと思われる。すなわち、下面の凹部を、長手方向に見たときの隣接するねじ孔の間の領域に設けることで、ねじ孔の形成領域の肉厚を確保し当該領域の剛性を高めているのである。特に、特許文献２では、ねじ孔の形状を変えることによってねじ孔のサイズを低減可能とし、これによってさらにプレートの剛性を高めている。

しかしながら、骨ねじをねじ孔に通して骨にねじ込むことにより骨プレートと骨との間に圧縮応力を与えたとき、骨に対する接触面積の限られた骨プレートには曲げ変形が生ずる。ここで、骨プレートの剛性を高くすると、その曲げ剛性も高くなるため、骨ねじを強く締め付け過ぎたとき、骨ねじのスクリュウ部との係合部分において骨が座屈し、これによって骨ねじによる骨プレートの固定力が失われてしまう虞がある。

特に、特許文献２で言及されているように、短い骨ねじを用いて骨プレート直下の骨皮質にのみ骨ねじを係合させる場合には、長い骨ねじによって骨プレートとは反対側の骨皮質にも係合させる場合に較べて骨内の血流の阻害要因を低減することができるが、この場合には骨ねじによる骨プレートの骨に対する固定力が小さくなるため、骨の座屈による固定力の喪失が発生しやすくなる。

そこで、本発明は上記問題点を解決するものであり、その課題は、骨に対する接触面積を低減できるとともに、骨ねじの締めすぎに起因して骨の座屈が生じることによる固定力の喪失の虞を低減することのできる骨プレートの構造を提供することにある。

斯かる実情に鑑み、本発明の骨プレートは、骨の反対側に配置される表面と、骨に対向配置される底面とを有し、前記表面から前記底面まで貫通し、前記表面側から前記底面側に向けて挿通される骨ねじの頭部を保持可能な複数のねじ孔が配列されてなる、骨上に固定されて用いられる骨プレートにおいて、前記底面は、前記複数のねじ孔の配列方向に見たときの前記ねじ孔の形成領域が凹状に構成され、隣接する前記ねじ孔の間の領域が凸状に構成されていることを特徴とする。

この発明によれば、骨プレートの底面は、複数のねじ孔の配列方向に見たときのねじ孔の形成領域が凹状に構成され、隣接するねじ孔の間の領域が凸状に構成されていることにより、骨に対する接触面積を低減できるとともに、ねじ孔の形成領域においてプレートの厚みが小さくなるとともに、隣接するねじ孔の間の領域が骨に当接した状態でねじ孔と骨との間に間隔が設けられるので、ねじ孔に骨ねじを挿入して締め付けたとき、ねじ孔の形成領域が弾性変形しやすくなる。したがって、骨ねじの締め付け力がねじ孔の形成領域の変形を生じさせるので、骨プレートと骨の間の圧迫状態を確保しつつ、骨ねじと骨の間の応力の増大を抑制することができるため、骨の座屈に起因する固定力の喪失を防止することができる。

また、隣接するねじ孔の間の領域が骨に当接した状態で、ねじ孔と骨との間に間隔が設けられるので、ねじ孔に適合する骨ねじの首部近傍の形状を自由に設定することが可能になることから、骨ねじの首部の剛性を高めることができるため、抜去時等における骨ねじの首部近傍の破断を防止することができる。

本発明において、前記表面は、前記複数のねじ孔の配列方向に見たときの前記ねじ孔の形成領域が凸状に構成され、隣接する前記ねじ孔の間の領域が凹状に構成されていることが好ましい。これによれば、ねじ孔の形成領域が凸状に構成され、隣接するねじ孔の間の領域が凹状に構成されることにより、プレート形状がねじ孔の配列方向に見て厚み方向に波打った波形に形成されるので、ねじ孔の形成領域と、隣接するねじ孔の間の領域とで厚みのばらつきが低減されるため、ねじ孔の配列方向に見た剛性変化を低減することができる。また、波形のプレート形状を有することによりプレート全体の剛性の向上効果が得られるとともに、ねじ孔の配列方向の伸縮が多少なりとも可能になることにより骨折部における骨の新生に起因する骨の伸展に或る程度対応することが可能になる。

本発明において、前記複数のねじ孔の配列方向に見たときの前記ねじ孔の形成領域の幅が隣接する前記ねじ孔の間の領域の幅より大きいことが好ましい。これによれば、ねじ孔の形成領域の幅を大きく構成することにより、ねじ孔が形成されていてもねじ孔の形成された領域の剛性をさらに確保しやすくなり、プレートを患部に合わせて変形させて用いる場合でも、ネジ孔の変形を防止することができる。

本発明において、前記複数のねじ孔の配列方向に延長されたプレート形状を有することが好ましい。一般的に、ねじ孔の配列方向に延長されたプレート形状によって管状骨の骨折部に好適な保持効果を得ることができる。

本発明によれば、骨に対する接触面積を低減できるとともに、骨ねじの締めすぎによる固定力の喪失を防止することができるため、骨プレートの圧迫状態を確実に維持できるとともに、骨ねじの首部近傍の形状の自由度を高めることができるため、骨ねじの首部近傍の破断を防止できるという優れた効果を奏し得る。

以下、本発明の実施の形態を図示例と共に説明する。図１（Ａ）は本実施形態の骨プレート１０の平面図、図１（Ｂ）は同正面図、図１（Ｃ）は同右側面図である。また、図２は孔形成領域の幅方向に沿った縦断面図、図３は孔形成領域の部分拡大平面図、図４は幅方向に沿った断面を骨ねじと共に示す縦断面図、図５はプレートの延長方向に沿った断面を骨ねじと共に示す縦断面図、図６は斜め上方から見た様子を示す概略斜視図、図７は斜め下方から見た様子を示す概略斜視図である。

骨プレート１０には、骨の反対側に配置されるべき表面１０Ａと、骨に対向配置されるべき底面１０Ｂとを有し、表面１０Ａから裏面１０Ｂまで貫通する複数のねじ孔１０ｘが形成されている。図示例の場合、上記のねじ孔１０ｘは所定の方向Ｘに一列に配列され、骨プレート１０は、当該方向Ｘに延長されたプレート形状を有している。

プレートの材質としては、Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ（ＡＳＴＭ Ｆ１３６）等のチタン合金、ステンレス鋼、ポリＬ乳酸（ＰＬＬＡ）等の各種樹脂などの素材（生体適合性の高い素材）を用いることができる。特に、充分な剛性を得るためには金属材料や繊維強化樹脂であることが好ましい。また、適用部位に応じてプレートの形状を修正して用いる場合には、或る程度の弾性変形が可能で、しかも、弾性変形域を超えて変形させることにより塑性変形もまた可能な素材、特に金属材料であることが好ましい。特に、このような弾性特性を有する素材としては、純Ｔｉ又はＴｉ合金が最も望ましい。

骨プレート１０には、ねじ孔１０ｘの形成された孔形成領域１１と、隣接するねじ孔１０ｘの間の孔間領域１２とが上記方向Ｘに沿って交互に配置されている。孔形成領域１１はねじ孔１０ｘを取り巻くように構成され、その幅は孔間領域１２の幅より大きく構成されている。骨プレート１０の平面形状においては、孔形成領域１１は凸曲線上の側面輪郭を有し、孔間領域１２は凹曲線状の側面輪郭を有し、上記方向Ｘに沿ったプレートの側縁が波形に形成されている。

底面１０Ｂには、孔形成領域１１において凹部１０Ｂｒが設けられ、孔間領域１２において凸部１０Ｂｐが設けられている。これらの凹部１０Ｂｒと凸部１０Ｂｐは相対的な表現であり、一方に対して他方がプレートの厚み方向に凹んでいたり突出していたりすることを示している。

また、表面１０Ａには、孔形成領域１１において凸部１１Ａｐが設けられ、孔間領域１２において凹部１１Ａｒが設けられている。これらの凸部１０Ａｐと凹部１０Ａｒも相対的な表現であり、一方に対して他方がプレートの厚み方向に突出していたり凹んでいたりすることを示している。

骨プレート１０は、上記のように表面１０Ａ及び底面１０Ｂが上記方向Ｘに見て凹凸形状を有することにより、全体として上記方向に見て厚み方向に凹凸を有する波形に形成されている。特に、図示例の場合には、孔形成領域１１と孔間領域１２とで厚みが実質的に変わらない形状を備えている。これによって、孔形成領域１１と孔間領域１２との間の実質的な剛性の差が低減される。骨プレート１０の全体は、方向Ｘに沿った軸線を含む仮想垂直面１０Ｔに対して幅方向両側に対称に構成されている。また、孔形成領域１１は、ねじ孔１０ｘの軸線を含み、方向Ｘに直交する仮想垂直面１０Ｑに対して方向Ｘ両側に対称に構成されている。さらに、孔間領域１２も、隣接するねじ孔１０ｘ間の中間点を含み、方向Ｘに直交する仮想垂直面１０Ｕに対して対称に構成されている。

ねじ孔１０ｘの平面形状は、図３に示すように、上記方向Ｘにやや延長された楕円若しくは長円形状を有する。これは、図４及び図５に示す骨ねじＳをねじ孔１０ｘに係合させて骨１にねじ込んだとき、骨プレート１０が方向Ｘに或る程度移動可能となるように構成して、骨折部における骨の新生に伴う骨１の方向Ｘの伸長に対応できるようにするためである。なお、このような作用を期待しないならば、ねじ孔１０ｘの平面形状は上記の楕円若しくは長円形状に限られるものではなく、円形状であってもよい。

ねじ孔１０ｘの内面は、図２に示すように、表面１０Ａ側に形成された凹曲面状の保持面部１０ｙと、底面１０Ｂ側に形成された円筒面上の筒状面部１０ｚとを有する。ここで、図４に示すように、保持面部１０ｙを骨ねじＳの頭部Ｓａの下面Ｓｂに対応する形状とし、骨ねじＳが安定的にねじ孔１０ｘに保持されるように構成されている。なお、保持面部１０ｙを球面状に構成し、これに対応する球面状の頭部下面を備えた骨ねじと協働して、骨ねじの導入角度に或る程度の自由度を与えるように構成してもよい。

骨ねじＳがねじ孔１０ｘに挿入され、骨１の内部にねじ込まれたとき、図４及び図５に示すように、孔形成領域１１の底面１０Ｂ（凹部１０Ｂｒ）と骨１との間には隙間が生ずる。このため、骨ねじＳの首部Ｓｃの形状を、骨１にねじ込まれる軸部Ｓｄ（この軸部Ｓｄの先端側には骨１に係合するねじ構造（セルフタップねじ）が形成されている。）より太く形成することが可能になる。例えば、首部Ｓｃを、頭部Ｓａの下面Ｓｂから軸部Ｓｄに向けて徐々に縮径する形状とすることができる。これによって、骨ねじＳの抜去時において頭部Ｓａに工具を係合させて回転させたとき、首部Ｓｃが破断して抜去に失敗するといった事故が発生する確率を低減することができる。

表面１０Ａには、孔形成領域１１の左右端にそれぞれ斜めに形成された傾斜面部１１ｓが設けられている。この傾斜面部１１ｓは、ねじ孔１０ｘから左右端に向けてそれぞれ底面１０Ｂ側に傾斜している。この傾斜面部１１ｓは、体内において骨１上に骨プレート１０が配置されたとき、骨プレート１０の外縁部が皮下組織に圧迫や損傷を与えることを防止する。傾斜面部１１ｓの上端にはねじ孔１０ｘの左右の開口縁において平坦部が形成されている。孔間領域１２における表面１０Ａは、上記方向Ｘに見て凹曲面状に形成され、上記方向Ｘと直交する幅方向に見て凸曲面状に形成された鞍形状の曲面で構成されている。

孔形成領域１１における裏面１０Ｂは、上記方向Ｘに見て凹曲面状に形成され、幅方向に見て平坦に形成されている。また、孔間領域１２における裏面１０Ｂは、上記方向Ｘに見て平坦に形成され、幅方向に見て凹曲面状に形成されている。この孔間領域１２の裏面形状のうち幅方向に見た凹曲面の形状は、大腿骨や上腕骨等の管状骨の表面形状に対応したものとなっている。ただし、管状骨の表面形状よりも曲率が大きく形成され、それによって実際の骨への適用において孔間領域１２の裏面の幅方向の左右端のみが骨に当接するように構成されていても構わない。

本実施形態では、骨プレート１０の底面１０Ｂにおいて、方向Ｘに見たときの孔形成領域１１には凹部１０Ｂｒが設けられ、孔間領域１２には凸部１０Ｂｐが設けられていることにより、孔間領域１２において凸部１０Ｂｐが骨１に当接し、孔形成領域１１において凹部１０Ｂｒが骨１から離間した状態となるので、骨１に対する骨プレート１０の接触面積を低減することができ、骨１の圧迫による血流阻害等を防止できる。

また、ねじ孔１０ｘを通して骨ねじＳを骨にねじ込んだとき、孔形成領域１１が孔間領域１２に対して下方へ（つまり骨１側へ）弾性変形する。したがって、骨ねじＳの締め付け力の増大を孔形成領域１１の変形によって抑制することができるので、骨ねじＳの締め付け過ぎによる骨１の座屈で発生する固定力の喪失を防止することができる。さらに、孔形成領域１１が弾性変形することによって、骨プレート１０の骨１に対する圧迫状態はプレートの弾性変形範囲内で常に維持されるので、骨ねじＳと骨１との間に多少の緩みが発生しても、骨プレート１０の固定力は低下しない。このような構成は、特に、骨ねじＳをプレート直下の骨皮質にのみ係合させて骨プレート１を固定する場合にきわめて有効である。なお、このような骨ねじＳの骨１に対する係合態様は、骨ねじＳが髄内を横断しないため、血流阻害をさらに低減できるという面で生理的にきわめて好ましい。

図示例の場合には、裏面１０Ｂの凸部１０Ｂｐ全体が骨１に当接するのではなく、凸部１０Ｂｐのうちの一部（方向Ｘに見たときの両端部）ｐ１、ｐ２のみが骨１に当接するように構成され、骨１に対する骨プレート１０の接触面積のさらなる低減を図っている。

本実施形態では、ねじ孔１０ｘの配列方向（方向Ｘ）に見て厚み方向の凹凸形状を有し、これによって波形に形成されているため、孔形成領域１１と孔間領域１２の厚みの相違が低減され、その結果、両領域間の剛性の差を低減している。このため、骨プレート１０による骨折部の保持力を充分に確保することができる。また、上記の波形形状によって上記配列方向の骨プレート１０の弾性変形による伸縮が可能となるため、骨折部の骨の新生に伴う骨の伸長に対してある程度追随してプレートが伸展することで、骨折部の治療過程における対応性を高めることが可能になる。

骨プレート１０は延長方向に凹凸形状を有しているため、凹凸形状の周期を比較的自由に設定することが可能であることから、骨ねじＳの締め付け時におけるプレートの弾性変形特性（弾性変形率）を適宜に調整することができる。すなわち、プレートの幅方向に弾性変形させる場合には、プレートの幅方向の寸法の自由度が小さいため、弾性変形特性の設計マージンが狭くなるが、プレートの延長方向に弾性変形させる場合には、延長方向の当接部の間隔、ねじ孔の配列周期等に或る程度の自由度があるため、プレートの材質、厚み、患者の骨質等に合わせた弾性変形特性の設計が可能になる。

尚、本発明の骨プレートは、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、上記実施形態では、帯状の平面形状を有するプレートを例示したが、本発明はこのような形状に限らず、板状、Ｙ字状、Ｕ字状、Ｌ字状等の任意の平面形状を有する骨プレートに適用できる。

実施形態の骨プレートの平面図（Ａ）、側面図（Ｂ）及び正面図（Ｃ）。 実施形態の骨プレートの幅方向の断面を示す概略縦断面図。 実施形態の骨プレートの孔形成領域の拡大部分縦断面図。 実施形態の骨プレートの幅方向の断面を骨ねじと共に示す縦断面図。 実施形態の骨プレートの延長方向の断面を骨ねじと共に示す縦断面図。 実施形態の骨プレートを表面側斜め方向から見た様子を示す概略斜視図。 実施形態の骨プレートを裏面側斜め方向から見た様子を示す概略斜視図。

符号の説明

１０…骨プレート、１０Ａ…表面、１０Ａｐ…凸部、１０Ａｒ…凹部、１０Ｂ…裏面、１０Ｂｐ…凸部、１０Ｂｒ…凹部、１０ｘ…ねじ孔、１０ｙ…保持面部、１０ｚ…筒状面部、１１…孔形成領域、１２…孔間領域、Ｓ…骨ねじ、Ｓａ…頭部、Ｓｂ…下面、Ｓｃ…首部、Ｓｄ…軸部

Claims (4)

1. 骨の反対側に配置される表面と、骨に対向配置される底面とを有し、前記表面から前記底面まで貫通し、前記表面側から前記底面側に向けて挿通される骨ねじの頭部を保持可能な複数のねじ孔が配列されてなる、骨上に固定されて用いられる骨プレートにおいて、
   前記底面は、前記複数のねじ孔の配列方向に見たときの前記ねじ孔の形成領域が凹状に構成され、隣接する前記ねじ孔の間の領域が凸状に構成されていることを特徴とする骨プレート。
2. 前記表面は、前記複数のねじ孔の配列方向に見たときの前記ねじ孔の形成領域が凸状に構成され、隣接する前記ねじ孔の間の領域が凹状に構成されていることを特徴とする請求項１に記載の骨プレート。
3. 前記複数のねじ孔の配列方向に見たときの前記ねじ孔の形成領域の幅が隣接する前記ねじ孔の間の領域の幅より大きいことを特徴とする請求項１又は２に記載の骨プレート。
4. 前記複数のねじ孔の配列方向に延長されたプレート形状を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の骨プレート。
   

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