JP2008049166A - 骨固定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】骨固定装置を提供する。
【解決手段】上記骨固定装置は、
骨または椎骨に固定されるべきシャンク（３）およびシャンクに接続される受部（５，５′）を備える固定要素（２，２′）と、
少なくとも２つの固定要素を接続するためのロッド（２０，２０′）とを備え、
受部（５，５′）は上記ロッドを受けるための凹部（５ａ，１１）を備え、上記ロッドはその少なくとも一部に管状の形状を有し、上記骨固定装置はさらに、
ロッドを凹部に留めるために受部と協働するロッキング要素（５０，２９）と、
ロッキング要素（５０，２９）とロッド（２０，２０′）との間に配置され、ロッドに圧力をかけてロッドを凹部にロックするための充填部品（６０，２２）とを備え、充填部品は上記ロッドの一部と接触するロッド接触面（６１，２５）を備え、ロッド接触面の形状はロッドの部分の形状に適合される。
【選択図】図１

Description

この発明は、骨固定要素と、少なくとも２つの骨固定要素を接続するためのロッドとを備え、ロッドがその少なくとも一部に管状構造を有する骨固定装置に関する。

図１２は、骨ねじ山を有するねじ要素１０１と、受部１０３に旋回可能に保持される球形の扇形頭部１０２とを有する公知の多軸骨ねじ１００を示す。受部は、ロッド１０４を受けるための凹部を有する。頭部１０２とロッドとの間に、受部において摺動可能な圧力要素１０５が設けられる。内部ねじ１０６は、受部においてロッドを締付けるため、ならびにロッドおよび圧力要素を介して頭部に圧力をかけて頭部をロックするために使用される。脊椎を安定させるための、管状構造を有する可撓性ロッドは、たとえばＵＳ２００５／０１５４３９０ Ａ１号から公知である。図１２を参照して記載されるように管状ロッドが公知の多軸骨ねじとともに使用されると、図１３に概略的に示されるように、内部ねじが締められるときにロッドに作用する荷重は管状ロッドを変形させる可能性がある。これは、ロッドの特性に影響を及ぼすことになる。

ＵＳ２００４／０１３８６６０ Ａ１号は、完全な金属円筒から作られるロッドを骨ねじの受けボディにロックするためのロッキングキャップアセンブリを開示する。ロッキングキャップアセンブリは、内側ロッキング要素と外側ロッキング要素とを含む。外側ロッキング要素は、内側ロッキング要素が回転可能に接続されるナットのような部材である。内側ロッキング要素は、ロッドに面する側に、ロッドと接触する環状の変形可能な接触要素を有する。外側ロッキング要素を締めると、変形可能な接触要素は変形し、ロッキングキャップアセンブリが必要な程度まで締められたかどうかを外科医が判断できるように外科医にフィードバックをもたらす。

ＦＲ ２ ８１０ ５３３号は、完全な円筒から作られるロッドを有する骨固定装置を開示する。ロッキングキャップアセンブリは、上からロッドを押す、回転可能に支持された部材を備える。上記部材のロッド接触面の形状は、ロッドの外形に適合される。
ＵＳ２００５／０１５４３９０ Ａ１号 ＵＳ２００４／０１３８６６０ Ａ１号 ＦＲ ２ ８１０ ５３３号

この発明の目的は、動的な安定化に好適でありかつロッドの管状部分の固着の改良を備える骨固定装置を提供することである。

この目的は請求項１に記載の骨固定装置によって解決される。さらなる発展例は従属請求項に提示される。

骨固定装置は、大きな締付け力がかけられた場合でさえ管状ロッドの変形が最小限である管状ロッドの固着を行う。

この発明のさらなる特徴および利点は、添付の図面を参照した実施例の以下の詳細な説明を参照することによって明白になり、最もよく理解されることになる。

図１および図２は、第１の実施例による骨固定装置１を示す。骨固定装置１は、単軸骨ねじ２と管状ロッド２０とを含む。骨ねじ２は、骨に固定するための骨ねじ山を有するシャンク３と、一端に先端部（図示せず）と、反対の端部に受部５とを有する。受部５は、ロッド２０を受けるための実質的にＵ字型の凹部５ａを備える。凹部によって、ロッド２０を凹部に留めるためにロッキング要素を受けるための雌ねじ５ｃを有する２つの自由な脚部５ｂ、５ｂ′が形成される。示される実施例では、ロッキング要素は、脚部の間に捩じ込まれることができる内部ねじ５０である。ねじ山は、内部ねじを締めたときに脚部の広がりを防ぐように平坦なねじ山であり得る。しかしながら、メートルねじ山、鋸歯ねじ山または負の角のねじ山などの他のねじ山の形状が使用され得る。組立てられた状態で、ロッド２０は凹部５ａの底部に置かれる。

内部ねじ５０とロッドとの間に、充填部品６０が設けられる。充填部品６０の外形は、上から見ると実質的に長方形であり、２つの対向する長い直線の側と２つの対向する外向きに湾曲した短い側とを有する。充填部品は、ロッドに面する側にロッド接触面６１を有し、その形状はロッド表面の形状に適合される。示される実施例では、ロッド２０は円筒形をしている。したがって、ロッド接触面６１は、充填部品において円筒扇形凹部によって形成される。ロッド接触面６１の大きさは、ロッドが充填部品とＵ字型の凹部５ａの底部との間で締付けられるときに所望の荷重分散をもたらすように選択される。ロッド接触面６１に対向する面６２は実質的に平坦であり、中央に円筒形の突起６３を有する。円筒形の突起６３は、内部ねじの下面に設けられた内部ねじ５０の対応する円筒形ボア５１に挿入できる。これによって、内部ねじは充填部品に対して回転可能である。自由端に、突起６３は外向きに突出するリム６４を有することができ、この外向きに突出するリム６４は、充填部品が内部ねじに回転可能に支持されるように内部ねじにおける対応する円形の凹部と協働する。内部ねじはさらに、ツールと係合するための凹部５２を反対側に有する。

ロッド２０は円筒形の管として形成される。
骨固定装置のすべてのパーツは、生体適合性の材料、たとえばチタンもしくは金属合金などの金属または生体適合性のプラスチック材料から作られる。

使用時に、ロッドで安定化されるべき２つの椎骨または２つの骨部分に少なくとも２つの骨固定要素が固定される。その後、ロッドが受部に挿入される。次いで、内部ねじが充填部品とともに挿入され、内部ねじは締められる。

図３ａおよび図３ｂに見ることができるように、充填部品がそのロッド接触面６１でロッドの表面に対して押すとき、管状ロッドの変形は最小限であるか、または発生することさえない。ロッドの表面上の均一な荷重分散によって、ロッドの変形が防止される。

図４および図６に示されるように、第２の実施例による骨固定装置１′は多軸タイプであり、骨ねじ山を備えるシャンク３と先端部（図示せず）と頭部４とを有する骨ねじの形態の骨固定要素２′を含む。示される例では、頭部４は球形の扇形形状を有する。捩じ込みツールと係合するための凹部（図示せず）が、頭部４の自由端に設けられる。

骨固定装置はさらに、第１の端部６および対向する第２の端部７を有する受部５′と、第１の端部および第２の端部によってそれぞれに規定される平面を貫通する中央軸Ｃと、第１の端部から、第２の端部からある距離のところまで延在する同軸ボア８とを備える。開口９が第２の端部７に設けられ、その直径はボア８の直径よりも小さい。頭部４用の座部を形成する球形に成形されたセクション１０が開口９に隣接して設けられる。座部を形成するセクションは、他の形状、たとえば円錐形を有し得る。

受部５′は、第１の端部６から始まり、第２の端部７からある距離のところまで延在する、ロッド２０′を受けるための実質的にＵ字型の凹部１１を有する。Ｕ字型の凹部１１によって、２つの自由な脚部１２、１３が形成される。加えて、受部５′はさらに、脚部１２、１３上に雌ねじ１４を備える。

骨固定装置１′はさらに圧力要素１５を備える。示される実施例では、圧力要素１５は、ボア８に導入されることができかつ軸方向に動かされることができるように外径がボア８の内径よりもごくわずかに小さい実質的に円筒形の構成を有する。第２の端部７の方に向く下方側に、圧力要素１５は球形の凹部１６を備え、その半径は骨ねじの頭部４の半径に実質的に対応する。実質的にＵ字型の凹部１７が反対側に設けられ、その深さはロッド２０′の直径よりも大きい。ロッド２０′は少なくとも２つの骨ねじを接続する。Ｕ字型の凹部１７によって、２つの自由な脚部１８、１９が設けられ、２つの自由な脚部１８、１９は、ロッドが圧力要素１５に設置されるとロッド２０′の表面の上方に延在する。圧力要素１５はさらに、捩じ込みツールでねじ頭部４にアクセスできるようにするための同軸ボア２１を備える。

骨固定装置はさらに、図７から図１１により詳細に示される充填部品２２を備える。示される実施例では、充填部品は圧力要素のＵ字型の凹部１７において摺動可能であるような大きさである。充填部品は、圧力要素１５の脚部１８、１９の内側に面する２つの対向する平坦な側壁を有する。さらに、充填部品は２つの対向する丸みを帯びた側２４、２４′を有する。下方側に、充填部品２２はロッド２０′を収容するための凹部２５を備える。示される実施例では、ロッド２０′は円筒形のロッドであり、凹部２５はロッド２０′の形状および大きさに適合される。凹部の深さは、充填部品２２が上からロッド２０′の表面に圧力をかけることができるようにロッド２０′の半径よりも小さいかまたはロッド２０′の半径に等しい。凹部２５の対向する側に、充填部品２２は実質的に平坦な面２６を備える。さらに、充填部品２２は同軸ボア２７を備える。同軸ボアの周りに接触面２８が設けられ、この接触面２８は平坦な面２６から突出する。接触面はたとえば環状である。

図４に示されるこの実施例における充填部品２２の寸法は、ロッド２０′が圧力要素１５のＵ字型の凹部１７に置かれ、充填部品２２がロッドの上に置かれる組立てられた状態で、面２６が圧力要素１５の脚部１８、１９の端面よりわずかに下に位置するようなものであり得る。

骨固定装置は、ロッドおよび頭部を固着するためのロッキング装置２９を備える。示される実施例では、ロッキング装置２９は受部５′の雌ねじ１４と協働する内部ねじの形態の第１のロッキング要素３０から成る。たとえば、図６に示されるように、協働するねじ山は平坦なねじ山として成形される。しかしながら、他のねじ山の形状が可能である。第１のロッキング要素３０は、捩じ込みツールと係合するための係合構造３２と、止めねじとして成形される第２のロッキング要素３１を受けるための同軸のねじ切りされたボア３３とを備える。第２のロッキング要素３１も、捩じ込みツールと係合するための係合構造３４を備える。充填部品２２のボア２７に嵌合するように、および充填部品２２と第２のロッキング要素３１との間での回転の動きを可能にするように成形される突起３５が、ロッドに面する側に設けられる。

ロッキング装置２９、圧力要素１５および充填部品２２の寸法は、図６に示される組立てられた状態で、第１のロッキング要素３０が圧力要素の自由な脚部１８、１９の上面と接触するが、充填部品２２とは接触しないようなものである。第２のロッキング要素３１は、第２のロッキング要素２２の接触面２８の表面と接触するが、圧力要素とは接触しな
い。これによって、受部における頭部４の回転位置および固定装置におけるロッド２０′の位置を別個にロックできる。

骨固定要素が作られる材料は好ましくは、チタンまたはチタン合金などの身体に適合性のある材料である。

ロッド２０′は、その壁の少なくとも一部に螺旋形の凹部４０を有する管として成形される。螺旋形の凹部４０は、軸方向の力および湾曲する力に対する弾性をもたらし、特定の用途では捩り力に対する弾性ももたらす。凹部のピッチ、幅などの螺旋形の凹部４０の特徴、螺旋の厳密な形状および他のパラメータは、ロッド２０′の所望の可撓性特性に従って変化し得る。ロッド２０′はさらに、直径が管の内径よりも小さいコア４１を有し得る。コア４１は、管内で摺動可能であるように設計されることができる。コア４１が作られる材料およびその直径または詳細な形状は、ロッド２０′の所望の弾性特性が達成されるように選択される。たとえば、コア４１は、たとえばよじれを回避するように可撓性の管状ロッド２０′の剛性を高めるために設けられてもよい。

管状ロッド２０′は、骨固定要素と同一の材料から作られる場合もあれば、または別の材料から作られる場合もある。たとえば、ロッドは弾性自体の向上を示す材料から作られることができる。このような材料は、形状記憶および／もしくは超弾性特性を有するプラスチック材料または形状記憶合金であってもよい。

使用時に、骨ねじ２′、受部５′および圧力要素１５は、頭部４が受部５′に旋回可能に保持され、圧力要素１５が受部５′において回転に対して緩く保持され留められるように予め組立てられることができる。予め組立てられた骨固定要素は、脊椎運動分節の隣接する椎骨に捩じ込まれる。その後、ロッド２０′は、圧力要素および受部のＵ字型の凹部１１の底部に置かれるように受部に挿入される。第２の充填部品２２は、充填部品のボア２７を通って延在する第２のロッキング要素の突起３５によって第２のロッキング要素３１に緩く接続されることができる。次いで、予め組立てられたロッキング装置２９は、充填部品２２とともに受部に挿入される。骨ねじに対する受部の角位置は最後に調整され、骨ねじの頭部４は第１のロッキング要素３０を下に締めることによってこの位置でロックされる。第１のロッキング要素３０が充填部品２２に触れることなく圧力要素の脚部１８、１９の上面を第１のロッキング要素３０の下面と当接させるので、頭部は圧力要素１５によって固着され得る。その後、ロッド２０′の位置が調整される。最後に、第２のロッキング要素３１が、充填部品の接触面２８を押すまで下に締められる。圧力要素とロッドとの間にそれぞれに作用する摩擦力がロッドを所定の位置に保持する。

充填部品によってもたらされるロッドの表面上の均一な荷重分散によって、変形が防止される。したがって、管状ロッド内で動かせるコア４１は、ロッドの変形によって詰まることはない。

さらなる変形例では、ロッキング装置は単一のロッキング要素を１つだけ備える。この場合には、圧力要素１５はロッドの表面にわたって延在する脚部１８、１９を持たない。充填部品がロッドを押し、ロッドが圧力要素を押すので、頭部およびロッドは同時に固着される。

ロッキング装置の他の変形例が可能であり、たとえばロッキング要素は外側ナットまたはキャップを備える。次いで充填部品２２がロッキング装置の要素と回転可能に接続される。上述の２つのパーツのロッキング装置も変更でき、たとえば第１のロッキング要素３０は、第１のロッキング要素３０が充填部品の面２６に触れないように直径が充填部品の直径よりも大きいねじ山のないセクションをその同軸ボアに有し得る。この場合には、充
填部品は脚部１８、１９の上方に延在し得る。

受部は、ねじ要素を下から導入できるように設計され得る。
ロッドは全体としてまたは部分的に管状であり得る。コアは省略されることが可能である。ロッドは剛体または完全にもしくは部分的に可撓性であり得る。

さらなる変形例が可能である。骨ねじの代わりに、フックまたは釘のような固定要素を設けることができる。記載されるさまざまな実施例の要素を組合せることができる。たとえば、２つのパーツのロッキング装置は単軸ねじとも使用され得る。

第１の実施例による骨固定装置の分解図である。 組立てられかつ固着された状態の、図１による骨固定装置の断面斜視図である。 より小さな締付け力Ｆの作用下でのロッドの締付けを概略的に示す図である。 より大きな締付け力Ｆの作用下でのロッドの締付けを概略的に示す図である。 第２の実施例による骨固定装置の分解図である。 組立てられた状態の図４の骨固定装置の斜視図である。 図４に示される、組立てられかつ固着された状態の骨固定装置の断面図である。 図４の骨固定装置の一部である充填部品の斜視図である。 ロッド軸の方向の充填部品の側面図である。 ９０°だけ回転された充填部品の側面図である。 充填部品の上面図である。 下からの充填部品の斜視図である。 ロッドを有する従来の多軸骨ねじの概略断面図である。 従来の多軸ねじおよび管状ロッドを使用する場合のロッドの締付けの概略図である。

符号の説明

２，２’ 固定要素
３ シャンク
５，５’ 受部
５ａ，１１ 凹部
２０，２０’ ロッド
５０，２９ ロッキング要素
６０，２２ 充填部品
６１，２５ ロッド接触面

Claims (14)

1. 骨固定装置であって、
   骨または椎骨に固定されるべきシャンク（３）およびシャンクに接続される受部（５，５′）を備える固定要素（２，２′）と、
   少なくとも２つの固定要素を接続するためのロッド（２０，２０′）とを備え、
   受部（５，５′）は前記ロッドを受けるための凹部（５ａ，１１）を備え、前記ロッドはその少なくとも一部に管状の形状を有し、前記骨固定装置はさらに、
   ロッドを凹部に留めるために受部と協働するロッキング要素（５０，２９）と、
   ロッキング要素（５０，２９）とロッド（２０，２０′）との間に配置され、ロッドに圧力をかけてロッドを凹部にロックするための充填部品（６０，２２）とを備え、充填部品は前記ロッドの一部と接触するロッド接触面（６１，２５）を備え、ロッド接触面の形状はロッドの部分の形状に適合される、骨固定装置。
2. 充填部品（６０，２２）は、ロッキング要素（５０，２９）に回転可能に接続される、請求項１に記載の骨固定装置。
3. 回転可能な接続は、ロッキング要素（２９，３１）または充填部品（６０）にそれぞれに設けられた孔（５１，２７）と係合する、充填部品（６０）またはロッキング要素（２９，３１）上に設けられたピン（６３，３５）によって確立される、請求項２に記載の骨固定装置。
4. 充填部品（５０，２２）は受部（５，５′）において摺動可能である、請求項１から３のいずれかに記載の骨固定装置。
5. 充填部品と接触するロッドの部分は管状である、請求項１から４のいずれかに記載の骨固定装置。
6. 受部（５）はシャンク（３）に単軸方向に接続される、請求項１から５のいずれかに記載の骨固定装置。
7. シャンク（３）は、受部（５）に旋回可能に接続される頭部（４）を備える、請求項１から５のいずれかに記載の骨固定装置。
8. 圧力要素（１５）は、頭部に圧力をかけて頭部を受部（５）にロックするためにロッドと頭部（４）との間に設けられる、請求項７に記載の骨固定装置。
9. 凹部（５ａ，１１）は２つの自由な脚部（５ｂ，５ｂ′，１２，１３）を与える実質的にＵ字型であり、ロッキング要素（２９）は脚部に設けられた雌ねじと協働する内部ねじである、請求項１から９のいずれかに記載の骨固定装置。
10. ロッキング要素は、第１のロッキング要素（３０）および第２のロッキング要素（３１）を備える、請求項１から９のいずれかに記載の骨固定装置。
11. 充填部品（２２）は、第１のロッキング要素または第２のロッキング要素のいずれかと接続される、請求項１０に記載の骨固定装置。
12. ロッドは、接続された骨部分の動きに起因して力の作用下で少なくとも部分的に可撓性である、請求項１から１１のいずれかに記載の骨固定装置。
13. ロッドはコア（４１）を備える、請求項１から１２のいずれかに記載の骨固定装置。
14. ロッドは、金属または金属合金から作られる管である、請求項１から１３のいずれかに記載の骨固定装置。

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