JP2008126066A - 骨固定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】骨固定装置を提供する。
【解決手段】骨固定装置は、ロッドを受けるための受部（１）を備え、受部（１）は長手方向の軸（４）と同軸の第１のボア（５）と第２のボア（６）とを有し、上記骨固定装置はさらに、骨に挿入するための第１の端部（１４）と、第２のボア（６）内に位置決め可能な第２の端部（１５）とを有する固定要素（１３）を備え、第２の端部（１５）は球形の形状をした面部分（３６）を有する。骨固定装置はさらに、受部（１）の第２のボア（６）に与えられるロッキング装置（３３）を有し、ロッキング装置（３３）は、第２のボア（６）の内壁（７）から突出しており、固定要素（１３）の第２の端部（１５）の窪んだ面部分（３５）と係合し、そのため固定要素（１３）は単一の回転軸（４６）を中心に受部（１）に対して回転可能である。ロッキング装置（３３）は、第２の端部（１５）の窪んだ面部分（３５ａ〜ｄ）と係合する、受部に形成された貫通穴（３４）に挿入されるピンを備え得る。
【選択図】図１

Description

この発明は、ロッドを受けるための受部と、骨に挿入するための第１の端部および受部に保持される第２の端部を有する固定要素と、固定要素の回転の動きを単一の軸を中心とした回転に限定するためのロッキング装置とを備える骨固定装置に関する。

文献第ＵＳ ２００６／０１５５２７７ Ａ１号は、ロッドを受けるための保持手段を備える固定要素を開示し、保持手段は、リング状の台と、椎骨に装置を固定するための取付要素と、保持手段に対してある角度を持って取付要素を固着するために保持手段のねじ山に捩じ込まれることができる留め要素とを有する。

取付要素は、ねじ切りされたシャンクと軸受とを備え、後者は、別個の中間要素によって支持されると回転運動を達成するように設けられ、保持手段のリング状の台に挿入されることができる。より詳細には、軸受は、中間要素の球形の対応部と係合する球面を含む。軸受はさらに、中間要素のそれぞれに平坦な対向する面と係合する、両側に形成された２つの平坦な誘導面を有する。

取付要素は、中間要素に対して単一の軸を中心とした回転の動きを行なうことができる。しかしながら、中間要素は、保持手段の長手方向の軸を中心に、台の中で自由に回転可能である。したがって、保持手段に対する取付要素の多軸の調節が可能である。

最終的な固着は、ロッドを挿入した後に留め要素を保持手段のねじ山に捩じ込むことによって達成される。その結果、圧力がロッドにかけられ、ロッドはこの圧力をさらに中間要素に伝え、中間要素は次いで摩擦によって軸受を締付ける。このように、留め要素によって固着すると、自由な動きの度合が多軸から十分に剛性のあるものに同時に低減される。

特定の用途では、骨固定要素と受部との間の角度を単一の平面において調節できる骨固定装置を有することが望ましい。
第ＵＳ ２００６／０１５５２７７ Ａ１号

目的は、一旦固着要素を使用して装置が固着されると、固定装置の取扱いを簡略化し、かつ、外力に対する固定装置の安定性を増大させるこのような骨固定装置を提供することである。

この目的は、請求項１に記載の特徴の組合せを備える骨固定装置によって解決される。有利な局面および実施例は従属請求項から明らかである。

この発明の骨固定装置は、固着に先立って、固定要素の回転を単一の軸を中心とした回転に低減するように配置される。この目的で、たとえば受部の長手方向の軸を中心とした回転を妨げるために、固定要素の頭部の面と係合するロッキング装置が受部の内壁に与えられる。ロッキング装置および係合面は、単一の軸を中心とした回転運動を可能にするように構成され、この単一の軸は、この例では、長手方向の軸に垂直に向けられ得る。

その結果、固定装置およびロッドを設置すると、回転軸は１つしか存在しないことになる。したがって、設置する間の取扱いを簡略化できる。受部に対する固定装置の回転の動きを単一の軸のみに限定することは、骨に適用する間の固定装置の部品の取扱いを簡略化することに役立ち、外力に対する設置された部品の安定性を増大させる。

骨固定装置のさらなる特徴および利点は、添付の図面を参照した以下の詳細な説明を参照することによって明らかになり、最もよく理解されることになる。

図１から図３は、骨固定装置の第１の実施例を斜視図で示し、図１は組立に先立つ状況を明らかにし、図２は組立後の詳細を示し、図３はロッドおよび固着要素がない状態の、図１および図２に示す実施例の部分的な断面プロファイルを示す。

骨固定装置は、第１の端部２と、第１の端部の反対側の第２の端部３とを有する受部１を含む。２つの端部は、長手方向の軸４に垂直に延在する。長手方向の軸４と同軸に形成されるのは、第１の端部２から、第２の端部３から予め定められた距離のところまで延在するボア５である。第２の端部３には開口または第２のボア６が設けられ、その直径はボア５の直径よりも小さい。同軸ボア５は、セクション７における開口６に向かって先細りになっており、たとえば球形の形状、円錐形の形状または別の形状をしている可能性がある。

受部１はさらに、第１の端部２から始まり、かつ、上記第２の端部３から予め定められた距離のところまで第２の端部３の方向に延在する実質的にＵ字型の凹部８を有する。Ｕ字型の凹部８によって、第１の端部２に向かって延在する２つの自由な脚部９、１０が形成される。

第１の端部２に隣接して、受部１は上記脚部９、１０上に雌ねじ１１を含む。Ｕ字型の凹部８は、いくつかの骨固定装置を接続できるロッド１２を受けるのに役立つ。雌ねじと協働するねじ３０が固着要素として使用される。Ｕ字型の凹部８はさらに軸３１を規定し、ロッド１２は、Ｕ字型の凹部８に設置されると、この軸３１に沿って向けられる。この具体的な実施例では、軸３１は長手方向の軸４に垂直である。

骨固定装置はさらに、骨ねじ山を有するシャンク１４と、一端に頭部１５とを含む骨固定要素１３を有する。なお、固定要素１３のシャンク１４は必ずしもねじ切りされているとは限らない場合もあり、固定装置を適用するのに適した他の形態を含んでもよい。

図４から図６により詳細に示すように、頭部１５は、それぞれの球３７の中心Ｍ（図示せず）が頭部１５の中心にある球面部分３６を有する。頭部１５はさらに、球面部分３６によって規定される理想的な球から窪んだ２つの実質的に平坦な面部分３５ａ、３５ｂを有する。平坦な面部分は、頭部１５の両側に位置決めされ、互いに平行に向けられる。

頭部１５は、シャンク１４と反対の側に平坦な面１８を含み得る。捩じ込みツールと係合させるための凹部１９を平坦な面１８に設けることができる。頭部１５は受部１のセクション７に置かれ、したがって受部１のセクション７は頭部１５のための座部を形成する。

頭部１５に作用するための圧力要素２０が設けられる。圧力要素２０は、実質的に円筒形の形状をしており、第１の端部２１と第２の端部２２とを備える。圧力要素２０の外径は、圧力要素２０が受部１に挿入されることができ、かつ、ボア５内で摺動可能であるよ
うに受部１のボア５の内径よりもわずかに小さい。第１の端部２１に隣接して、圧力要素２０は円筒形の扇形の形状をした凹部２３を備え、その大きさはロッド１２が凹部２３に合うようなものである。

第２の端部２２に隣接して、圧力要素２０は球形の形状をした内面を含む。球の半径は頭部１５の半径に対応する。圧力要素２０はさらに、捩じ込みツールが頭部１５における凹部１９にアクセスできるようにするための同軸ボア２８を有する。圧力要素２０はさらに、たとえば圧着ボア２７もしくは同様の機能を発揮する手段によって、一旦挿入されると受部１から離れて落下しないように留められることができ、または受部１内で回転しないように留められることができる。しかしながら、骨固定装置はそれに限定されない。

この実施例に従う受部１はさらに、各々がピン３３を受ける２つの貫通穴３４を含む。ピン３３の直径は、貫通穴３４の直径に対応する。貫通穴３４は、座部７の領域において両側に位置し、受部１の本体を横切っている。貫通穴３４は、受部１の座部７によって規定される内部空間も横切っており、これは、図８に示すように長手方向の軸４に垂直な平面の断面プロファイルから明らかになる。より詳細には、貫通穴３４は、受部１の座部７の内壁に向かって開いている。その結果、ピン３３が貫通穴３４に挿入されると、座部７によって規定される空間の直径は縮小する。言い換えれば、ピン３３は、貫通穴３４内にあるときには、座部７の内面から突出している。

ピン３３は、一旦受部１の本体の貫通穴３４に挿入されると、固定要素１３の頭部１５の平坦な面部分３５ａ、３５ｂと係合する。その結果、頭部１５は、図８に示すように、ピン３３が存在するために、長手方向の軸４に垂直な平面内で回転することができない。しかしながら、平坦な面３５ａ、３５ｂが誘導面の役割を果たすので、図２に示す回転軸４６を中心とした回転運動は保持される。

この実施例では、回転軸４６が長手方向の軸４およびロッドの軸３１に垂直であるようにＵ字型の凹部８は貫通穴３４の方向と整列する。したがって、固定要素１３の回転は、長手方向の軸４および軸３１（図２参照）によって規定される平面において可能である。しかしながら、貫通穴（したがって、挿入されると、ピン）をロッドの軸に垂直に向けることもこの発明の範囲内であることが注目される。その場合、ロッドの方向に垂直な平面において回転が可能である。

受部１に形成された貫通穴３４のいずれの方向も特定のニーズに従って構成できることが当業者に明らかになる。図９は、複数の貫通穴３４ａ、３４ｂが互いに垂直におよび互いに交差して形成される別の実施例を示す。ピンは、貫通穴３４ａに挿入してもよく、または代替的には貫通穴３４ｂに挿入してもよい。方向ごとに貫通穴３４ａ、ｂを１つだけ示す。この実施例に従う骨固定装置を使用して、外科医は、安定性を達成するためにどの回転軸が現在好ましいかを現場で決定できる。

図７ａ〜図７ｃに示すさらなる実施例によれば、平坦な誘導面３５ｃ、３５ｄの表面法線４１の向きは、固定要素１３の上面１８によって規定される平面に対して傾けられる。その結果、受部１の長手方向の軸４に対するねじ切りされたシャフト１４の傾斜角αを達成できる。たとえば異なる傾斜角α＝０°、５°、１０°、１５°などを有する固定要素の組がそれぞれに供給されてもよく、そこから外科医は状況によって選択できる。なお、この実施例では回転軸４６は保持される。

ピンを含む装置全体は生体適合性の材料、たとえばチタン、チタン合金またはステンレス鋼などから好ましくは作られることが注目される。

この実施例に記載する骨固定装置は、手術を実際に行なう段階で組立てられることができる。しかしながら、この装置は予め組立てられていてもよい。このような予め組立てられた状態で、固定要素は骨に捩じ込まれる。

本明細書に詳述する具体的な実施例では、単一の平面内での回転は頭部１５の平坦な誘導面３５ａ〜ｄに作用するピン３３によって達成され、これは回転軸４６を中心とした回転を可能にするが、他の軸４、３１を中心とした回転を妨げる。したがって、ロッドの軸を含む平面内で固定要素１３に対して受部１の位置を調節できるのに対して、本実施例に従うとロッドの軸に垂直な方向の調節は阻止される。

受部１の位置を調節した後、ロッド１２が挿入され、内部ねじ３０が脚部９、１０の間に捩じ込まれ、締められて、ロッド１２に圧力をかける。ロッド１２はこの圧力を圧力要素に伝え、圧力要素自体が頭部１５に圧力をかけて、頭部１５をその最終的な位置にロックする。

図１０ａおよび図１０ｂは、ピン３３についての代替的な実施例の概要を示す。先の実施例では、ピン３３ａは円形の断面を有するように示されている。しかしながら、図１０ａの実施例は、半円形の断面を有するピン３３ｂを使用して同一の効果を達成できることを示す。図１０ｂに示すように、正方形または長方形の輪郭のピン３３ｃ、３３ｅまたは楕円のピン３３ｆなども可能である。より容易に製造できるという理由で円筒形のピンが好ましい。しかしながら、平坦な形状も有利である。なぜなら、平坦な形状は平坦な面３５ａ、３５ｂへの特に密な接触をもたらすためである。

図１０ｂの下段にさらに示す半円形のピン３３ｄに関して、ピン３３ｄを貫通穴３４のボア内で回転させると、ピン３３ｄのみがボア６の内面または先細りになったセクション７から突出するようにそれぞれの貫通穴が配置され得る。固着手段（図示せず）は、貫通穴３４内のピン３３ｄのこの位置を保持するように作用し得る。脊椎の手術の際には、固定要素１３を骨に適用するのに先立ってピンを既に挿入できているので、利点が生じる。回転の動きを低減させることが望まれるときには、外科医は貫通穴３４内でピン３３ｄを単に回転させることによってピン３３ｄを作用させるだけでよい。

代替的な実施例では、固着要素３０は、内部部材と外部部材（図示せず）から成っていてもよい。外部部材は、外部部材を受部の雌ねじ１１に捩じ込むためにねじ切りされている。固着要素３０の外部部材の底部面は次いで、頭部１５を固着するために圧力要素２０に圧力をかける。固着要素３０の内部部材は、外部部材内のねじ切りされたボアに捩じ込まれることができ、ロッド１２と相互に作用する。したがって、固着要素３０の２つの部材によってロッド１２および固定要素１３を別個に固着することが可能になる。

一実施例によれば、ピンは、固定要素の頭部のための軸受として使用されている球形部分を横断するように、受部に形成された貫通穴に外部から挿入されることができ、ピンは頭部の窪んだ面と係合する。したがって、外科医は状況に応じて回転の度合を固定できる。ピンがなければ、固定要素はいずれの方向にも回転可能である。

この出願の変形例では、受部１はピンなしで使用されることができ、固定要素は球形の形状をした頭部を有する。したがって、外科医は、実際の状況に応じて、操作側において、同一のタイプの受部１を使用して単一平面の固定装置を移植すべきであるか、または多軸の固定装置を移植すべきであるかを決定できる。

受部１の座部７も円錐形であってもよく、または他の形状を有していてもよく、ロッキング装置および／またはピンに関する構造の同一の詳細が上述のように適用され得ること
が注目される。さらに、ロッキング装置は代替的には第２のボアの内面と一体的に形成されてもよい。

ピン３３は貫通穴３４に挿入されることができ、貫通穴３４はたとえば図１に示すように受部１に対して水平な平面内に向けられる。しかしながら、この発明はその具体的な実施例に限定されない。図１１に示す代替的な実施例は、貫通穴３４が受部１に対して長手方向に等価に配置され得ることを示す。その場合、ピン３３は受部の底部側から貫通穴３４に挿入される。水平または長手方向とは他の、貫通穴３４の方向も可能である。

さらなる実施例を図１２に示す。この実施例によれば、貫通穴３４が１つだけ受部１に設けられる。たった１つの貫通穴およびその貫通穴に挿入されるべき１つのピンを供給することによって、固定要素１３をロックするときに十分な安定性がもたらされ得る。この場合、固定要素１３の頭部１５は同様に、平坦な面３５ａを１つだけ備え得る（図１２ｂ）。

組立に先立つ、実施例に従う骨固定装置の分解斜視図である。 図１に従う骨固定装置であるが、組立後の（ロッドおよび固着要素がまだ取付けられていない）骨固定装置の分解斜視図である。 断面平面が長手方向の軸および回転軸によって規定される、図２の組立てられた状態に従う骨固定装置の部分断面図である。 固定要素の斜視図である。 図４に示す固定要素の頭部上の上面図である。 図６ａは平坦な誘導面部分を横から見た状態の、図４に示す固定要素の側面図である。図６ｂは図６ａと同様であるが、平坦な誘導面部分が観察者の方に向けられた（９０°回転された）状態の、図４に示す固定要素の側面図である。 図７ａ〜ｃは平坦な誘導面が固定要素のシャンクの軸に対して傾けられた状態の頭部の代替的な実施例の図である。 図３において４２で表記される水平な平面を通る貫通穴の配置を断面プロファイルで示す図であり、この平面は回転軸を含む。 貫通穴の配置の代替的な実施例の図である。 図１０ａおよび図１０ｂはピンの代替的な実施例の図である。 図１１ａおよび図１１ｂは貫通穴が受部に対して長手方向に配置される実施例の図である。 図１２ａは貫通穴が１つだけ受部に形成される実施例を示す図であり、分解図である。図１２ｂは貫通穴が１つだけ受部に形成される実施例を示す図であり、受部に対して水平な平面での断面プロファイルを示す図である。

符号の説明

１ 受部
４ 長手方向の軸
５ 第１のボア
６ 第２のボア
１３ 固定要素
１４ 第１の端部
１５ 第２の端部
３３ ロッキング装置
３５ 窪んだ部分
３６ 球形の形状をした面部分
４６ 単一の回転軸

Claims (10)

1. 骨固定装置であって、
   ロッドを受けるための受部（１）を備え、前記受部（１）は、長手方向の軸（４）と同軸の第１のボア（５）と第２のボア（６）とを有し、前記骨固定装置はさらに、
   骨に挿入するための第１の端部（１４）と、前記第２のボア（６）内に位置決め可能な第２の端部（１５）とを有する固定要素（１３）を備え、前記第２の端部（１５）は、球形の形状をした部分（３６）を有する面と、前記球形の形状をした面部分（３６）から窪んだ部分（３５ａ〜ｄ）とを備え、前記骨固定装置はさらに、
   前記受部（１）の前記第２のボア（６）に与えられるロッキング装置（３３）を備え、前記ロッキング装置（３３）は、前記第２のボア（６）の内面（７）から突出しており、前記固定要素（１３）の前記第２の端部（１５）の前記球形の形状をした面部分（３６）から窪んだ部分（３５ａ〜ｄ）と係合し、そのため前記固定要素（１３）は単一の回転軸（４６）を中心に前記受部（１）に対して回転可能である、骨固定装置。
2. 前記受部（１）は貫通穴（３４）を備え、前記ロッキング装置（３３）は、前記貫通穴（３４）に挿入されることができる少なくとも１つのピンによって与えられ、前記ピンは、前記貫通穴（３４）に挿入されると前記第２のボア（６）の前記内面（７）から突出する、請求項１に記載の骨固定装置。
3. 前記貫通穴（３４）は、前記受部（１）の外面に形成された第１の開口から、前記第２のボア（６）の前記内面（７）に形成された第２の開口に向かって延在し、そのため前記ピン（３３）は、前記第２のボア（６）の前記内面（７）における前記第２の開口から突出する、請求項２に記載の骨固定装置。
4. 前記貫通穴（３４）は、前記ピン（３３）を挿入すると前記固定要素（１３）の前記第２の端部（１５）の前記窪んだ面部分（３５）と接線方向に係合するように配置される、請求項３に記載の骨固定装置。
5. 前記受部（１）に形成されたそれぞれの貫通穴（３４）に挿入するために２つのピン（３３ａ、３３ｂ）が与えられる、請求項２から４のいずれかに記載の骨固定装置。
6. 前記ロッキング装置（３３）は、前記受部（１）と一体的に形成される、請求項１に記載の骨固定装置。
7. 前記ロッキング装置（３３）は、前記単一の回転軸（４６）が前記受部（１）の前記長手方向の軸（４）に対して垂直であるように配置される、請求項１から６のいずれかに記載の骨固定装置。
8. 摩擦力によって前記固定要素（１３）の角度位置をロックする目的で前記第２の端部（１５）に圧力を伝えるために前記固定要素（１３）の前記第２の端部（１５）と固着要素（３０）との間に配置された圧力要素（２０）をさらに備える、請求項１から７のいずれかに記載の骨固定装置。
9. 前記固定要素（１３）の前記第２の端部（１５）の前記窪んだ面部分（３５）は実質的に平坦である、請求項１から８のいずれかに記載の骨固定装置。
10. 固着要素（３０）は前記受部（１）と協働して、前記受部（１）に対して前記固定要素（１３）をロックする、請求項１から９のいずれかに記載の骨固定装置。

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