JP2008535584A - アクティブ圧縮ねじシステムおよびそれを使用する方法 - Google Patents

Abstract

アクティブ圧縮整形外科ねじ（１００、１００’、８００）は、ねじ(１００、１００’、８００）の末梢端に位置する第一軸部材（１６０）と、前記ねじ（１００、１００’、８００）の基部端に位置する第二軸部材（１４０）と、第一（２２０）および第二端部（２１０）を有する弾性部材（２００）とを含んでいる。一実施の形態によれば、前記弾性部材（２００）の前記第一端部（２２０）は前記第一軸部材（１６０）に連結され、また前記弾性部材（２００）の前記第二端部（２１０）は前記第二軸部材（１４０）に連結され、前記弾性部材（２００）は、前記第一（１６０）および第二（１４０）軸部材を互いに引き込む力を作用させるように構成されている。
【選択図】図２

Description

本システムおよび方法は骨固定装置に関する。より詳細に、本システムおよび方法はアクティブねじシステムであって、軟質組織または腱を骨に固定する、あるいは2個以上の近接する骨の破片乃至骨同士を固定するために使用することが出来るものを提供する。

関連出願：本出願は、米国仮特許出願第６０／６９９，４９８号（出願日：２００５年４月７日、発明の名称：アクティブな骨折ねじ）および米国実用特許出願（出願日：２００６年４月６日、出願人：トーマス M.．スウィニーＩＩ、発明の名称：アクティブ圧縮ねじシステムおよびそれを使用する方法、代理人事件整理番号４０３５９−００８４）について、３５Ｕ．Ｓ．Ｃ．§１１９（ｅ）の利益を請求するものである。上に言及した仮および実用出願は、それらの全体をここに参考として組み入れるものとする。

骨折の処置、腫瘍および変性状況を含む様々な整形外科状況の処置において、骨の断片を固定および安定化させる必要が屡々ある。人体または動物体内の骨の断片を内部的に固定するための各種装置が当該技術分野において知られている。

アクシデントまたは外科的処置により切断されて骨折した骨は、カルシウム再沈着や切断部の結合形成を許容するために長い期間に亘り、離ればなれにならぬようにせねばならない。従って、切断または骨折した骨の隣接部分は一般的に共にクランプされるか、あるいは再接合部を介して駆動されるピンまたはねじによって互いに取り付けられている。回復を促進し、また身体的活動の間に骨の部分を分離させるかも知れない機械的応力を回避するために、ギプス包帯、補強材、添え木または他の慣用的な技法を適用することによって身体の適切な部分の動きを最小に保つことが出来る。

ピン状装置によって骨の２個所以上の部分を取り付ける外科処置は、骨を取り巻く組織の切開および接合すべき骨の部分を通る孔の穿孔を要する。骨の寸法、形状および負荷要件における顕著なばらつきに起因して、多種多様な骨固定装置が開発されて来た。一般的に、治療の現在の標準は、多様な金属ワイヤー、ねじならびに回復プロセス中の骨の破片を安定させるためのクランプに依存している。

若干の骨固定ファスナーが開発されて来ており、これは圧縮性骨固定のために、２個所以上の骨の部分の接合をもたらすものであるが、従来の骨固定ファスナーは単に骨折を横切る消極的な圧縮を加えるに過ぎない。

一実施の形態によれば、複数個の骨の断片をアクティブに圧縮するための整形外科骨固定ねじは、ねじの末梢端に位置する第一軸部材と、ねじの基部端に位置する第二軸部材と、第一および第二端部を有する弾性部材とを含んでいる。
一実施の形態によれば、弾性部材の前記第一端部は第一軸部材に連結され、また弾性部材の第二端部は第二軸部材に連結され、弾性部材は、第一および第二軸部材を互いに引き込む力を作用させるように構成されている。

図面中、同一の参照数字は類似の要素または動作を示す。図面中の要素のサイズおよび相対的位置は必ずしも物差し通りに描かれていない。たとえば、様々な要素の形状および角度は物差し通り描かれては居らず、そしてこれら要素の或るものは図面の識別しやすさを改良するため、任意に拡大および位置づけている。更に、描かれているように、要素の特定の形状は特定要素の実際の形状に関する如何なる情報をも伝達しようと意図するものではなく、専ら図面における認識の容易さのためにのみ選択されたものである。図面全体を通じて、同一の参照数字は必ずしも同一の要素を示すものではなく、類似の要素を示すものである。

本明細書は、アクティブに圧縮するねじシステムであって、固定された骨の断片を圧縮するものを説明する。特に一実施の形態によれば、本明細書は整形外科の骨システムの構造であって、挿入または所望の整形外科的部位への、骨折を横切るアクティブな圧縮を後作動的に提供する挿入の間中、事実上の装着に先立って前装着可能なものを説明する。一実施の形態によれば、模範的なアクティブ圧縮ねじシステムは底部ねじ部に摺動可能に連結する頂部ねじ部を包含する。更に、頂部および底部ねじ部は、伸張するように構成された弾性部材によって連結され、かつ頂部および底部ねじ部間にアクティブな圧縮を提供する。本模範的システムおよび方法の詳細を更に以下に述べる。

本模範的アクティブ圧縮整形外科ねじシステムをここで説明するが、説明の容易さのみの目的で、面関節または脊柱の歯状突起骨折の安定化および融合が生じる間の動きをブロックするように構成された骨ねじアセンブリーの文脈において説明するものとする。しかしながら、ここに開示される方法および構造は、本明細書開示の観点から当業者には明らかであるように、あらゆる多種多様な骨および骨折における適用を意図するものである。たとえば、本模範的システムおよび方法の骨固定装置は、多種多様な骨折および手における骨切術、たとえば指節間および中手指節関節固定術、横断指骨および中手骨骨折固定、螺旋状指骨および中手骨骨折固定、傾斜指骨および中手骨骨折固定、顆間指骨および中手骨骨折固定、指骨および中手骨骨切術固定ならびに当該技術分野で知られるその他のものに適用可能である。多種多様な指骨および中手骨骨切術ならびに足の骨折もまた、本模範的システムおよび方法を用いて安定化させることが出来る。これらは、中でも末梢骨間端骨切術、たとえばオースティンおよびリヴァーディン−レアード（Austin and Reverdin-Laird）により記載さているもの、ベース楔骨切術、傾斜骨幹部、指頭関節固定術ならびに当業者に知られる多種多様なその他のものを包含する。腓骨および脛骨踝の骨折、ピロン骨折ならびにその他の脚骨の骨折もまた、本模範的システムおよび方法によって固定化および安定化することが出来る。前述のそれぞれは、ここで開示されるアクティブ圧縮ねじシステムの１個を第１の骨コンポーネントを介して、骨折を横切り、そして第２の骨コンポーネントに進めて骨折を固定することにより本システムおよび方法に従って処置することが出来る。

他の実施の形態によれば、本模範的システムおよび方法のアクティブ圧縮ねじシステムは、組織または構造を骨に取付けること、たとえば靱帯再取り付けおよび他の軟質組織の取り付け手法にもまた利用出来る。この固定装置はまた、縫合糸を骨に取り付けること、たとえば如何なる様々な組織懸垂手法にも使用することが出来る。たとえば、一実施の形態によれば、軟質組織、たとえば莢膜、腱または靱帯を骨に固定することも出来る。また、合成材料、たとえばマーレックス・メッシュ（Marlex mesh）を骨に、あるいは同種移植片材料、たとえば大腿筋膜張筋を骨に取り付けるためにも使用できる。そのようにするプロセスにおいて、骨への材料の保持は、図１に示されたアクティブ圧縮整形外科ねじシステムの拡大された頭部によって縫合糸あるいはこの取り付けの円滑化のための、その他の材料を受けることにより達成することが出来る。本アクティブ圧縮整形外科ねじの能力が、ねじの弛緩を阻止し、それによって取り付けられた組織または構造が骨から時期尚早に解放される可能性を減少させる。

前述したように、従来の骨固定ねじシステムおよびその他の骨固定装置は結合された骨断片または他の融合した塊内の運動を制限するために設計されている。しかし、ユリウス・ヴォルフ（Julius Wolff）という名前のドイツの医者は圧縮に際して骨は成長し、またその不存在において再吸収されることを立証した。換言すれば、機能圧の方向に骨要素自体を配置するか、ずらすかによって骨の形状は与えられる。従って、本模範的システムおよび方法は、接合された骨の断片または融合塊に対し後作動"アクティブ"圧縮力を提供するように構成された整形外科ねじシステムを提供する。本明細書中で使用される用語「アクティブ」は、「受動的」ファスナーであって、圧縮力を許容するが、それ自体が圧縮力を提供するものではないものよりも、むしろ圧縮力を提供するように構成されたねじシステムに言及するものと解釈されるべきである。

以下の記載において、本アクティブ圧縮整形外科ねじシステムおよび方法の様々な実施態様について完全な理解を提供するために、一定の具体的詳細を述べるものとする。しかしながら、関連技術における当業者は、１種以上のこれら具体的詳細を伴わずに、あるいは他の方法、構成部品、材料などを伴って本模範的システムおよび方法が実施可能であることを認識するであろう。それ以外の場合には、本実施の形態の不必要な不明瞭記載を回避するために、整形外科ねじシステムと関連する周知の構造は詳細に示したり、あるいは説明していない。

本明細書および添付の特許請求の範囲で使用される用語「ワイヤー」は、エネルギーを蓄えるように構成された、正方方形、円形または長方形の横断面を有する、任意数の部材をも包含するものと解釈されるべきである。具体的に、本明細書あるいは添付の特許請求の範囲で使用される場合、それが単一の部材であろうが、または複数本の絡み合った索であろうが、あらゆる索を包含するものである。

更に、本明細書で使用される用語「摺動可能に連結」は、２個の部材間で相対的平行移動を許容し、その場合、平行移動は直線的でも、非直線的でも、あるいは回転的であってもよい、あらゆる連結構成を包含するものとして広く解釈されるべきである。

文脈上、特に必要でない限り、明細書および請求の範囲全体を通じて、それらがフォローする用語"comprise"およびそのヴァリエーション、たとえば"comprises"および"comprising"は開かれた包括的な意味に、すなわち「限定するのではなく"not limited to"、包含する"including"」と解釈されるべきである。

「一実施態様"one embodiment"」または「或る実施態様"an embodiment"」についての明細書における言及は、その実施態様に関連して述べられた特定の特長、構造または特徴が少なくとも一つの実施態様中に包含されていることを意味する。明細書中の各所におけるフレーズ「一実施態様において"in one embodiment"」の出現は、必ずしも全てが同一の実施態様に言及するものではない。更に、特定の特長、構造または特徴は、あらゆる適当な方法において、一つ以上の実施態様中で組合わせることが出来る。

＜模範的構造＞
図１は、実施の形態による組み立てられたアクティブ圧縮整形外科ねじシステム(１００)を示す。例示されるように、模範的アクティブ圧縮整形外科ねじシステム（１００）は、決して限定されるものではない頂部ねじ部(１１０)および底部ねじ部（１２０）であって、係合部材(１５０)により摺動可能に連結されたものを含む多数の部品を包含している。

図１に示した実施の形態によれば、頂部ねじ部(１１０)はアクティブ圧縮ねじシステム(１００)の基部端(１０２)上に配置され、かつ決して限定されるものではない頭部(１３０)および頭部から突出する上方軸部(１４０)を含む数多くの部品を包含している。更に、頂部ねじ部（１１０）は、底部ねじ部(１２０)の末梢端上に形成された係合部材(１５０)と摺動可能に係合するように構成された軸収容オリフィス（１８５；図３Bおよび３C)を含む。

アクティブ圧縮ねじシステム（１００）の底部ねじ部(１２０)は、その上に形成された下方ねじ山部(１７０)を有する下方軸(１６０)を含む。更に、一実施の形態によれば内方チャネル（１８０）が下方軸(１６０)内に同心円状に形成される。図示のように、係合部材(１５０)は底部ねじ部(１２０)の基部端上に形成されて、頂部ねじ部(１１０)と摺動可能に係合する。

本実施の形態は、底部ねじ部(１２０)の末梢端上に形成された係合部材(１５０)および対応する軸収容オリフィス（１８５；図３Bおよび３C)を含んでいるが、係合部材（１５０）は代替的に頂部ねじ部(１１０)の基部端上に形成し、そして対応する軸収容オリフィス（１８５；図３Bおよび３C)を底部ねじ部(１２０)に形成してもよい。更に、任意の数の摺動可能または回転的に平行移動する連結構造を組み込んで頂部ねじ部(１１０)と底部ねじ部(１２０)を連結してもよい。

図２は一実施態様による模範的アクティブ圧縮ねじシステム(１００)の部品を更に示す分解図である。図示のように、弾性ワイヤー(２０５)の各端部に配置された基部収容部材(２１０)および末梢部収容部材(２２０)を有する弾性部材（２００）は、上方軸(１４０)および下方軸(１６０)内に位置決めされる。以下で更に詳細に説明される一実施の形態によれば、基部収容部材(２１０)および末梢部収容部材(２２０)は弾性部材(２１０)の基部端を頂部ねじ部(１１０)および底部ねじ部(１２０)にそれぞれ強固に連結させる。一度連結されると、底部ねじ部(１２０)からの頂部ねじ部(１１０)の相関的分離が弾性部材(２００)内に緊張を導入し、それにより圧縮的に負荷をかける。更に、図１および図２に示された模範的アクティブ圧縮ねじシステム（１００）の各部品の詳細を図３A乃至５Bを参照して以下に述べる。

図３A乃至３Cは、一実施の形態によるアクティブ圧縮ねじシステムの頂部ねじ部(１１０)の様々な図を示している。図示のように、図３Aにおいて、模範的頂部ねじ部(１１０)は、略円滑な下面(３００)を有する、概して平面的な頭部(１３０)を含む。略円筒形の上方軸(１４０)は円滑下面(３００)に連結される。本実施の形態によれば、概して平面的な頭部(１３０)が用いられる。それは頭部を備えたねじは、頭部を備えないねじの実施形態よりも骨折を横切る、より一層の圧縮を生成することが知られているからである。更に、概して平面的な頭部(１３０)は組織または他の構造を所望の骨の断片に接続するための場所を提供することが出来る。代替的に、以下の図８乃至図１３Dを参照して説明するように、概して平面的な頭部を含まない頂部ねじ部を使用することも可能である。

図３A乃至３Cについて続行すると、駆動機構(２５０)が頭部(１３０)の基部表面に形成される。図示のように、駆動機構(２５０)は嵌め合い駆動部を受けるように構成された多歯状雌収容オリフィスである。雌収容オリフィスは頭部(１３０)の断面を減少させるために利用することが出来る。任意数の駆動機構(２５０)構造を用いることが出来、それらは決して限定的でないが、フィリップス頭部構造(Phillips head configuration)、アレン頭部構造(Allen head configuration)等を含んで利用することが出来る。代替的に、雄駆動機構(２５０)を使用してもよい。

図３Bもまた、頂部ねじ部(１１０；図１)の中心に形成された軸収容オリフィス(１８５)を示している。図３Cに示すように、軸収容オリフィス(１８５)の末梢部は、底部ねじ部(１２０；図１)の係合軸(１５０；図２)を摺動可能に受けるような寸法と形状にされている。一実施の形態によれば、軸収容オリフィス（１８５）は、弾性部材(２００)の基部収容部材（２１０）の最大直径より小さい上部直径を有している。従って、基部収容部材(２１０)と頂部ねじ部(１１０；図１)との間には干渉が存在する。

図４Aは、一実施の形態による弾性部材(２００)を示す。図示のように、模範的弾性部材(２００)は、弾性ワイヤー(２０５)の対向端に配置された基部収容部材（２１０）および末梢部収容部材を含んでいる。図示のように、模範的基部収容部材(２００)は、組み立てられる際、頂部ねじ部(１１０)の機構と干渉するように構成された干渉表面(４００)を含んでいる。同様に、模範的末梢収容部材（２２０）は、次第に減少して引っ込みストップ（４２０）を形成する傾斜面(４１０)により輪郭が示されている。模範的な末梢部収容部材（２２０）は、底部ねじ部（１２０；図１）内に固定的に保持されるように構成されている。基部（２１０）および末梢部収容部材（２２０）の模範的な構成が本明細書中に示されているが、弾性ワイヤー（２０５）を頂部ねじ部(１１０；図１）および底部ねじ部（１２０；図１）に固定的に連結させるための、あらゆる収容手段が使用可能である。

図４に示された弾性ワイヤー（２０５）は、本模範的アクティブ圧縮整形外科ねじシステム（１００）に圧縮力を提供するように構成された超弾性部材であればよい。一実施の形態によれば、弾性ワイヤー（２０５）はアクティブ圧縮ねじシステム（１００）の本体内に同心円状に配置される。図２に示される実施の形態によれば、ねじシステム（１００）の中心に内腔が形成されて、その中に弾性ワイヤー（２０５）の配置を許容するものである。

図２に示される実施の形態によれば、弾性ワイヤー（２０５）はアクティブ圧縮ねじシステム（１００）内に配置される。しかしながら、弾性ワイヤーは頂部（１１０）および底部（１２０）ねじ部を圧縮的に連結しながら、模範的ねじシステム（１００）内または如何なる部分の周囲に配置してもよい。代替的に、任意の数の弾性ワイヤー（２０５）を用いて、この模範的整形外科ねじシステム（１００）に対しアクティブな圧縮力を提供してもよい。

弾性部材（２００）がアクティブ圧縮ねじシステム（１００）内に配置される一実施の形態によれば、弾性ワイヤーがねじシステムに連結された後、収容部材（２１０、２２０）を弾性ワイヤー（２０５）の各端部に連結してもよい。模範的な弾性ワイヤー（２０５）は任意の数の弾性材料から形成されてもよいが、一実施の形態によれば、本模範的ワイヤー部材は超弾性材料から調製されるものとする。

模範的弾性ワイヤー（２０５）を形成するために使用される超弾性材料は、一実施の形態によれば、形状記憶合金（SMA)であればよい。超弾性はSMAの独特な特性である。もし、SMAが、その遷移温度より僅かに高い温度で変形すれば、それは迅速にその当初の形状に復帰する。この超弾性効果は、その標準温度以上の、或る種のマルテンサイトの応力−誘発形成によって惹き起こされる。これは、その標準温度以上で形成されているので、その応力が除かれると直ぐに、マルテンサイトは迅速に非変形のオーステナイトに戻る。図４Bは、一実施の形態による模範的弾性ワイヤー（２０５）に使用した超弾性材料の特性を示す応力／歪み図表である。図示のように、変形歪みにおける初期の増加は、その材料内に大きな応力を生成し、これに歪みの継続された導入による応力停滞状態が続く。歪みが減少されると、応力は再び停滞状態となり、略一定レベルの応力をもたらす。この超弾性材料の特性が模範的弾性ワイヤー（２０５）に、所望の骨の断片への挿入に先立ち、あるいは一度挿入後、圧縮力の前負荷を許容するものである。

一実施の形態によれば、弾性ワイヤー（２０５）を形成するために使用する超弾性材料は、決して限定されるものではないが、ニッケルとチタンの合金で、一般にニチノール(Nitinol)と呼ばれるものの形状記憶合金を含む。一実施の形態によって、ニチノールから弾性ワイヤー（２０５）を形成すればよい。それはニチノール・ワイヤーが人体温度において、低い一定の力をもたらすからである。ニチノール・ワイヤーの遷移温度は、約３７^oC（９８．６^oF）の温度で力を発生するように調製されている。更に、ニチノールは約１０％の割合で伸びにおける減少を呈するが、これは整形外科体の沈下速度に略等しい。

一実施の形態によれば、弾性ワイヤー（２０５）の直径は選択的に選定されて、所望の圧縮力を提供することが出来る。一実施形態によれば、弾性ワイヤー（２０５）の直径が大きくなれば、なるほど大きな圧縮力が提供されることになり、一定の分離長さが付与される。従って、外科医は弾性ワイヤーの直径を選択的に選定して、特定の処置に適応させることが出来る。

模範的アクティブ圧縮ねじシステム（１００；図１）の部品について続けると、図５Aおよび５Bは、本模範的ねじシステムの底部ねじ部（１２０）の各種の図を示している。図示のように、底部ねじ部（１２０）は、下方軸部（１６０）から突出する係合部材（１５０）を含んでいる。図５Aおよび５Bに示される模範的係合部材（１５０）は、略六角形の横断面輪郭を有するものとして示されているが、係合部材（１５０）は任意の数の横断面形状を保証することが出来る。

更に、図５Aに示すように、１個以上のストップ部材（５００）を係合部材（１５０）上に形成することが可能である。この実施の形態によれば、１個以上のストップ部材（５００）を構成して、軸収容オリフィス（１８５；図３Bおよび３C)内の突起（図示せず）と相互作用するように構成することが出来る。係合部材（１５０）へのストップ部材（５００）の配置は、疲労不具合の場合に弾性部材（２００）を捕捉しながら、使用の間、軸収容オリフィス内で係合部材の摺動可能な平行移動を許容する。特に、弾性部材（２００）が故障しなければ、軸収容オリフィス（１８５；図３Bおよび３C)内の突起（図示せず）および１個以上のストップ部材（５００）間の干渉が、頂部ねじ部（１１０；図１）の底部ねじ部（１２０；図１）からの完全な分離を阻止することになり、そして弾性部材（２００）を模範的アクティブ圧縮ねじ（１００；図１）内に保持することになる。

更に、係合部材（１５０）に対する１個以上のストップ部材（５００）の選択的配置は、模範的ねじシステム（１００）によって許容される沈下度を変動させることが出来る。特に、１個以上のストップ部材（５００）の配置は頂部ねじ部（１１０；図１）および底部ねじ部（１２０；図１）間の最大相関分離を規定する。

下方軸部（１６０）および係合部材（１５０）間の接触面において、その変動直径は、底部ねじ部（１２０；図１）に関連する頂部ねじ部（１１０；図１）の摺動可能位置を制限する係合ストップ（２４０）の輪郭を示す。更に、下方ねじ山部（１７０）が、下方軸部（１６０）の下部に対して形成される。一実施の形態によれば、下方ねじ山部（１７０）は、セルフタッピン先端を含んでいてもよく、これは本模範的ねじシステムに、それが骨の断片内に挿入されたとき、外科医がねじの挿入に先立って案内孔を穿孔する工程を排除する、骨材質除去能力を提供するものである。ねじ山部は、所望の骨の断片に底部ねじ部（１２０）を連結するための手段を提供するように示されているが、任意の数の固定手段を用いて底部ねじ部を固定することが出来、これは決して限定するものではないが、接着剤、拡張可能壁等を含むものである。

更に、図５Bは本模範的アクティブ圧縮ねじシステム（１００；図１）の底部ねじ部（１２０；図１）内に形成された内部チャネル（１８０）を示している。一実施の形態によれば、模範的底部ねじ部内に形成された内部チャネル（１８０）は、組み立てられたとき、末梢収容部材（２２０；図４A)との接触面を提供するように構成された１個以上の突起を含んでいてもよい。更に、模範的アクティブ圧縮整形外科ねじシステム（１００）の機能および動作の詳細を図６−７Dを参照して以下に説明するものとする。

＜模範的方法＞
図６は、一実施の形態によるアクティブ圧縮整形外科ねじシステム（１００；図１）の模範的据え付け方法を示す。図６に示されるように、本アクティブ圧縮整形外科ねじシステム（１００；図１）の模範的据え付け方法は、アクティブ圧縮ねじを骨折した骨を介して挿入すること（ステップ６００）、アクティブ圧縮ねじを締め付けて裂け目を減少させること（ステップ６１０）、そして次に、更にアクティブ圧縮ねじを締め付けて、弾性ワイヤーを引張り、超弾性張力とすること（ステップ６２０）を包含する。骨折した骨内に保持されたとき、本模範的アクティブ圧縮整形外科ねじシステムは圧縮力を、骨折を横切って後作動的に加え、それにより骨の成長を促進する。本模範的方法の各ステップの更なる詳細は図７A乃至７Dを参照して以下に述べるものとする。

図７Aに示されるように、模範的方法の最初のステップは、模範的アクティブ圧縮ねじアセンブリーを複数個の骨の断片を介して挿入することである（ステップ６００）。一実施の形態によれば、本アクティブ圧縮整形外科ねじシステム（１００；図１）は、着床に先立ちあるいはその場で組み立てることが出来る。図７A乃至７Dは、一実施の形態による組み立てられた整形外科ねじシステム示している。図７Aに示すように、その場で邪魔されない状態の組み立てられたねじシステムは、底部ねじ部（１２０）に直近の頂部ねじ部（１１０）を含んでいる。この模範的状態において、弾性部材（２００；図２）に誘発される歪みは最小である。更に、組み立てられたとき、係合部材（１５０；図５A)は、頂部ねじ部（１１０）の軸収容オリフィス（１８５；図３C)内に配置される。その上、基部収容部材（２１０；図２）および末梢部収容部材（２２０；図２）は、任意の数の機構であって、決して限定されるものではない、接着剤、機械的ファスナーおよび／または締まりばめを含むものによって、それぞれ独立に頂部ねじ部（１１０）および底部ねじ部（１２０）に連結される。

図７Aに示されるように、一度組み立てられると、この模範的アクティブ圧縮ねじシステム（１００）は複数個の骨の断片（７００）を介して挿入することが出来る。図示のように、模範的アクティブ圧縮ねじシステム（１００）は、裂け目境界面の整列を最適とするため、接合されている多様な骨断片のそれぞれの中に選択的に配置すればよい。アクティブ圧縮ねじシステム（１００）の挿入は、骨断片（７００）内に案内孔を予め穿孔するか、あるいは代替的に、下部ねじ山部（１７０）のセルフタッピンねじ切りによって妨げている骨塊を取り除くことにより行えばよい。模範的アクティブ圧縮ねじシステム（１００）の挿入方法に関係なく、一度挿入したねじは、次いで締め付けられ、骨の断片は互いに引き寄せられる（ステップ６１０）。

図７Bに示されるように、模範的アクティブ圧縮ねじシステム（１００）の締め付けは、骨の断片（７００）を互いに引き寄せ、骨折の境界面を嵌め合わさせる。従って、その裂け目は減少される。しかしながら、図７Bに示すように、弾性部材（２００；図２）は緊張されておらず、アクティブな圧縮は殆ど乃至全く生じていない。従って、ねじは更に締め付けられ、弾性部材（２００；図２）を引張って超弾性張力とする（ステップ６２０）。

図７Cは、一実施の形態による超弾性張力における本模範的アクティブ圧縮ねじシステム（１００）を示している。図示のように、骨断片（７００）が十分に減縮された後、アクティブ圧縮ねじシステム（１００）の連続した回転（R）が続いて、図７C中の矢印により示されるように、底部ねじ部（１２０）は下方の骨断片（７００）内に駆動される。しかしながら、ねじアセンブリの頭部（１３０）は、頂部ねじ部（１１０）が継続して骨断片（７００）内に進むのを阻止する。それどころか、頭部（１３０）の円滑下面（３００）は骨断片（７００）の表面で回転する。従って、頂部ねじ部（１１０）から離れて底部ねじ部（１２０）の相関平行移動が生ずる。各ねじ部が分離されると、それら部分は連結を継続し、従って、如何なる回転力をも係合部材（１５０）を経由して平行移動させる。先に述べたように、弾性部材（２００；図２）は独立に頂部ねじ部（１１０）および底部ねじ部（１２０）のそれぞれと連結されている。従って、頂部ねじ部から離れて底部ねじ部の相関平行移動は、超弾性歪みを弾性部材（２００；図２）内に誘発し、アクティブ圧縮整形外科ねじシステム（１００）を伸延状態に置くものである。

図７Dに示すように、本模範的アクティブ圧縮整形外科ねじシステム（１００）を伸延することは、弾性または超弾性ワイヤー（２０５）をして、裂け目（７１０）を横切るアクティブ圧縮力（F)を連続的に加えさせることになり、それによって骨の成長および治療を促進する。

＜代替的実施態様＞
上述の模範的アクティブ圧縮ねじシステム（１００）は、略平面的な頭部（１３０）を有する頂部ねじ部（１１０；図１）の文脈において説明して来たが、様々な実施態様によれば、任意の数の頭部構成を利用して頂部ねじ部（１１０）を形成することが出来る。特に図８および図９はハーバート・タイプアクティブ圧縮ねじシステム（８００）の側面および斜視図をそれぞれ示している。図８および図９に示されるように、頂部ねじ部（１１０）は、上方軸（１４０）上に設けられた上方ねじ山部を含んでいてもよい。図８および図９中に示される実施の形態によれば、ハーバート・タイプアクティブ圧縮ねじシステムは、組織炎症の可能性を減少させるために使用することが出来る。特に、頭部（１３０；図１）を備えたねじシステムは、据え付けられたときに、骨断片の表面のプラウド（proud）から離れる。その結果、該頭部は周囲組織に対し炎症を生じさせるかも知れない。対照的にハーバート・タイプアクティブ圧縮ねじシステム（８００）は、図８および図９に示されるように、頭部を有さず、完全に骨内に位置し、組織炎症の可能性を大幅に減少させる。

図１０A乃至１２Bに示すように、模範的ハーバート・タイプアクティブ圧縮ねじシステム（８００）は、頂部ねじ部（１１０）の新規な例外と共に、図１に示された模範的アクティブ圧縮ねじシステム（１００；図１）と類似の部品を包含する。図１０A乃至１０Cに示された実施の形態によれば、頂部ねじ部（１１０）の上方ねじ山部（８１０）は、多数のテーパーを付したねじ山部を含む。一実施の形態によれば、上方ねじ山部（８１０）に形成されたねじ山のピッチは下方ねじ山部（１７０；図１２A)に形成されたねじ山のピッチとは異なる。特に、一実施の形態によれば、模範的ハーバート・タイプアクティブ圧縮ねじシステム（８００）の上方ねじ山部（８１０）に形成されたねじ山は下方ねじ山部（１７０）に形成されたねじ山部より狭いピッチを有している。その結果、頂部ねじ部（１１０）および底部ねじ部（１２０）が、同一の回転力および速度によって類似の材料内に駆動されると、底部ねじ部（１２０）は頂部ねじ部（１１０）より迅速に駆動されることになり、これら２個の部分の分離を生ずる。

図１３A乃至１３Dは、図６の方法を利用する、本模範的ハーバート・タイプアクティブ圧縮ねじシステム（８００）の複数個の骨断片（７００）への挿入を示している。図１３A中に示されるように、一度組み立てられると、ハーバート・タイプアクティブ圧縮ねじシステム（８００）は、骨断片内へ挿入可能である（ステップ６００；図６）。最初に、底部ねじ部（１２０）の下方ねじ山部（１７０）のみを骨断片（７００）内に駆動するが、頂部および底部ねじ部間には全く差異は存在しない。ねじが締め付けられると（ステップ６１０；図６）、骨の断片（７００）は互いに引き寄せられ、かくて裂け目（７１０）を減少させる。図１３Cに示すように、一度裂け目（７１０）が完全に減少されると、ハーバート・タイプアクティブ圧縮ねじシステム（８００）の更なる締め付けが頂部ねじ部（１１０）と、底部ねじ部（１２０）とを異なった平行移動速度で駆動させる。その結果、図１３Dに示されるように、弾性部材（２００）が引張られて、超弾性張力状態となる。上に示した実施の形態と同様に、模範的ハーバート・タイプアクティブ圧縮整形外科ねじシステム（１００）を伸延することが、弾性または超弾性ワイヤー（２０５）の超弾性張力をもたらし、骨折（７００）を横切るアクティブ圧縮（F)を連続的に加えることになり、それによって骨の成長および治療を促進する。

上述のシステムおよび方法は普通の骨に使用できるが、図１４に示される模範的方法は、アクティブ圧縮ねじを骨粗鬆症の骨へ挿入することを許容する。図１４中に例示されるように、骨粗鬆症の骨のための模範的方法は、先ず弾性ワイヤーを引張って超弾性張力状態とする、アクティブ圧縮ねじを前緊張状態にすることにより開始される（ステップ１４００）。本模範的方法によれば、骨粗鬆の骨は弾性または超弾性ワイヤーを所望のレベルに前負荷するために必要とされる高い力に耐えるほど十分に強くないかも知れない。従って、図１４に示す模範的方法はアクティブ圧縮ねじの前緊張状態を許容するものである。

アクティブ圧縮ねじを前緊張状態にすれば、次いでそれを骨粗鬆症の骨断片内に挿入し（ステップ１４１０）、そして緊張させる（ステップ１４２０）ことが出来る。骨粗鬆症の骨断片内へのアクティブ圧縮ねじの挿入および緊張の間、このアクティブ圧縮ねじは、その前緊張状態にある。従って、アクティブ圧縮ねじの挿入の間、弾性または超弾性ワイヤーの張力を所望レベルに維持するために、任意の数のシステムを利用することが出来る。図１５Aおよび１５Bは、挿入の間、所望レベルの張力を維持するための、ただ一種類の模範的システムを示している。

図１５Aおよび１５Bに示すように、遮断部材（１５２０）が頂部ねじ部（１１０）上に形成されている。図示のように、遮断部材（１５２０）は、アクティブ圧縮ねじ（１００”）を拡張状態に維持するように構成されている。アクティブ圧縮ねじ（１００”）は、時計方向に駆動してこのアクティブ圧縮ねじを骨粗鬆症の骨断片内へ進めることが出来る。図示のように、頂部ねじ部（１１０）を駆動することで遮断部材（１５２０）を、底部ねじ部（１２０）上に配置された回転ストップ（１５００）内に押し進めることになる。一度、遮断部材が回転ストップ（１５００）と係合すれば、頂部ねじ部（１１０）に付与される回転力は底部ねじ部（１２０）に平行移動されることになる。

一度、アクティブ圧縮ねじ（１００"）が十分に駆動されると、遮断部材を解放することが出来（ステップ１４３０；図１４）、アクティブ圧縮ねじについて、骨粗粗鬆症の骨断片に対しアクティブ圧縮力を付与することを許容する。図１５Aおよび１５Bに示される実施の形態によれば、遮断部材（１５２０）は頂部ねじ部（１１０）を反時計方向に回転することにより解放することが出来る。反時計方向へ駆動すると、遮断部材（１５２０）および回転ストップ（１５００）は、上方軸（１４０）および下方軸（１６０）のそれぞれに形成された、対応するくぼみによって整列される。これらのくぼみ（１５１０）は、遮断部材（１５２０）および回転ストップ（１５００）を受ける寸法とされており、アクティブ圧縮ねじをして骨粗鬆症の骨断片に対しアクティブ圧縮力を付与せしめるものである。

要するに、本模範的システムおよび方法は、アクティブ圧縮整形外科ねじシステムを提供する。特に、本模範的システムは複数個の骨断片に対しアクティブに圧縮力を付与するように構成されており、それによって骨の成長を促進する。従って、本模範的アクティブ圧縮整形外科ねじシステムは、骨形成の刺激ならびに断片の安定化を増強するものである。

前述の記載は、本方法およびシステムを例証し、かつ説明するためにのみ呈示されたものである。それは網羅的であること、あるいは本システムおよび方法を開示された何らかの正確な形式に限定することを意図するものではない。上の教示に照らして、数多くの変形および変更が可能である。

前述の実施態様は、このシステムおよび方法の原理ならびに若干の実用的応用を例示するために選択かつ記載された。上述の記載は、当業者に対し本方法およびシステムを様々な実施態様において、また意図する特定の用途に適合するように各種の変更を伴って利用することを可能にする。本模範的システムおよび方法の範囲は上記の請求の範囲により定義されることが意図されている。

添付図面は、本システムおよび方法の様々な実施の形態を例示するものであり、またそれらは明細書の一部である。以上の記載と共に図面は本システムおよび方法の原理を明示し、かつ説明するものである。図解された実施態様は本システムおよび方法の具体例であるが、その範囲を限定するものではない。
図１は一実施の形態による組み立てられたアクティブ圧縮整形外科ねじシステムの側面図である。 図２は図１に示した実施の形態のアクティブ圧縮整形外科ねじシステムの構成部品を例示する斜視分解図である。 図３Ａは様々な実施の形態による、図１に示す模範的アクティブ圧縮整形外科ねじシステムの頂部ねじ部をそれぞれ示す側面図、斜視図および底面図である。 図３Ｂは様々な実施の形態による、図１に示す模範的アクティブ圧縮整形外科ねじシステムの頂部ねじ部をそれぞれ示す側面図、斜視図および底面図である。 図３Ｃは様々な実施の形態による、図１に示す模範的アクティブ圧縮整形外科ねじシステムの頂部ねじ部をそれぞれ示す側面図、斜視図および底面図である。 図４Ａは一実施の形態による図１の模範的アクティブ圧縮整形外科ねじシステムの弾性部材を示す側面図である。 図４Ｂは一実施の形態による超弾性ワイヤーの特性を例証する応力／歪み図表である。 図５Ａは一実施の形態による図１の模範的アクティブ圧縮整形外科ねじシステムの底部ねじ部をそれぞれ示す側面図および斜視図である。 図５Ｂは一実施の形態による図１の模範的アクティブ圧縮整形外科ねじシステムの底部ねじ部をそれぞれ示す側面図および斜視図である。 図６は一実施の形態による模範的アクティブ圧縮整形外科ねじシステムを挿入かつ圧縮的に装着するための方法を示すフローチャートである。 図７Ａは一実施の形態による、複数個の骨の断片内に挿入される組み立てられたアクティブ圧縮整形外科ねじシステムを示す各種の図である。 図７Ｂは一実施の形態による、複数個の骨の断片内に挿入される組み立てられたアクティブ圧縮整形外科ねじシステムを示す各種の図である。 図７Ｃは一実施の形態による、複数個の骨の断片内に挿入される組み立てられたアクティブ圧縮整形外科ねじシステムを示す各種の図である。 図７Ｄは一実施の形態による、複数個の骨の断片内に挿入される組み立てられたアクティブ圧縮整形外科ねじシステムを示す各種の図である。 図８は一実施の形態によるハーバート（Herbert）タイプのアクティブ圧縮ねじシステムを示す側面図である。 図９は図８に示した実施の形態のハーバート・タイプのアクティブ圧縮整形外科骨ねじシステムの部品を示す斜視分解図である。 図１０Ａは様々な実施の形態による図８に示した模範的ハーバート・タイプアクティブ圧縮整形外科ねじシステムの頂部ねじ部をそれぞれ示す側面図、斜視図および底面図である。 図１０Ｂは様々な実施の形態による図８に示した模範的ハーバート・タイプアクティブ圧縮整形外科ねじシステムの頂部ねじ部をそれぞれ示す側面図、斜視図および底面図である。 図１０Ｃは様々な実施の形態による図８に示した模範的ハーバート・タイプアクティブ圧縮整形外科ねじシステムの頂部ねじ部をそれぞれ示す側面図、斜視図および底面図である。 図１１は図８の模範的アクティブ圧縮整形外科ねじシステムの弾性部材部品を示す側面図である。 図１２Ａは一実施の形態による図８の模範的ハーバート・タイプアクティブ圧縮整形外科ねじシステムの底部ねじ部を示すそれぞれ側面図および斜視図である。 図１２Ｂは一実施の形態による図８の模範的ハーバート・タイプアクティブ圧縮整形外科ねじシステムの底部ねじ部を示すそれぞれ側面図および斜視図である。 図１３Ａは一実施の形態による複数個の骨の断片内に挿入される組み立てられたハーバート・タイプアクティブ圧縮整形外科ねじシステムを示す各種の図である。 図１３Ｂは一実施の形態による複数個の骨の断片内に挿入される組み立てられたハーバート・タイプアクティブ圧縮整形外科ねじシステムを示す各種の図である。 図１３Ｃは一実施の形態による複数個の骨の断片内に挿入される組み立てられたハーバート・タイプアクティブ圧縮整形外科ねじシステムを示す各種の図である。 図１３Ｄは一実施の形態による複数個の骨の断片内に挿入される組み立てられたハーバート・タイプアクティブ圧縮整形外科ねじシステムを示す各種の図である。 図１４は一実施の形態による前装着アクティブ圧縮整形外科ねじシステムを挿入するための方法を示すフローチャートである。 図１５Ａは一実施の形態による前装着可能なアクティブ圧縮整形外科ねじシステムをそれぞれ示す側面図および部分分解図である。 図１５Ｂは一実施の形態による前装着可能なアクティブ圧縮整形外科ねじシステムをそれぞれ示す側面図および部分分解図である。

Claims (25)

1. ねじ(１００、１００’、８００）の末梢端に位置する第一軸部材（１６０）と、
   前記ねじ（１００、１００’、８００）の基部端に位置する第二軸部材（１４０）と、
   第一（２２０）および第二端部（２１０）を有する弾性部材（２００）とを含んで成り、
   前記弾性部材（２００）の前記第一端部（２２０）は前記第一軸部材（１６０）に連結され、前記弾性部材（２００）の前記第二端部（２１０）は前記第二軸部材（１４０）に連結され、前記弾性部材（２００）は、前記第一（１６０）および第二（１４０）軸部材を互いに引き込む力を作用させるように構成されている、アクティブ圧縮整形外科ねじ（１００、１００’、８００）。
2. 前記第一軸部材（１６０）および前記第二軸部材（１４０）は摺動可能に連結されている、請求項１に記載のねじ（１００、１００’、８００）。
3. 更に、前記第一（１６０）または第二（１４０）軸部材の何れかから延在する突起部（１５０）と、
   前記突起部（１５０）を有さない前記第一（１６０）または第二（１４０）軸部材の何れかに形成された突起部収容オリフィス（１８５）とを含んで成り、
   前記突起部収容オリフィス（１８５）は、前記突起部（１５０）を摺動可能に受けるように構成されている、請求項２に記載のねじ（１００、１００’、８００）。
4. 更に、前記第一軸部材（１６０）の外表面に配置されたねじ山（１７０）を含んで成る、請求項１に記載のねじ（１００、１００’、８００）。
5. 前記ねじ山（１７０）はセルフタッピンねじ山を含んで成る、請求項４に記載のねじ（１００、１００’、８００）。
6. 前記第二軸部材（１４０）は、前記第二軸部材（１４０）の基部端（１０２）に配置された頭部（１３０）を含んで成る、請求項４に記載のねじ（１００、１００’、８００）。
7. 更に、前記第二軸部材（１４０）の外表面に配置されたねじ山（８１０）を含んで成り、
   前記第一軸部材（１６０）の前記外表面に配置された前記ねじ山（１７０）は第一のピッチを有し、
   前記第二軸部材（１４０）の前記外表面に配置された前記ねじ山（８１０）は第二のピッチを有し、
   前記第一のピッチおよび前記第二のピッチは等しくない、請求項４に記載のねじ（１００、１００’、８００）。
8. 前記弾性部材（２００）は形状記憶合金を含んで成る、請求項１に記載のねじ（１００、１００’、８００）。
9. 前記形状記憶合金はニチノールを含んで成る、請求項８に記載のねじ（１００、１００’、８００）。
10. 前記弾性部材（２００）は、前記第一軸部材（１６０）および前記第二軸部材（１４０）のそれぞれにおいて、少なくとも部分的に配置されている、請求項１に記載のねじ（１００、１００’、８００）。
11. 更に、前記第二軸部材（１４０）から突出する少なくとも１個の遮断部材（１５２０）と、
    前記第一軸部材（１６０）内に形成された遮断部材受けくぼみ（１５１０）と、
    前記第一部材（１６０）から突出する回転ストップ部材（１５００）とを含んで成り、
    前記遮断部材（１５２０）は、前記弾性部材（２００）における張力を維持するように構成され、かつ前記第二軸部材（１４０）は第一の方向に回転させられると、前記遮断部材（１５２０）と係合し、
    前記遮断部材（１５２０）は、前記第二軸部材（１４０）が第二の方向に回転させられると、前記弾性部材（２００）における前記張力を解放するように構成され、かつ前記遮断部材受けくぼみ（１５１０）に入る、請求項１に記載のねじ（１００、１００’、８００）。
12. 前記ねじ(１００、１００’、８００）の末梢端（１０４）に位置する第一軸部材（１６０）と、
    前記ねじ（１００、１００’、８００）の基部端（１０２）に位置する第二軸部材（１４０）であって、前記第二軸部材（１４０）は組織連結突出部（１３０）を含むものと、
    第一（２２０）および第二端部（２１０）を有する弾性部材（２００）とを含んで成り、
    前記弾性部材（２００）の前記第一端部（２２０）は前記第一軸部材（１６０）に連結され、前記弾性部材（２００）の前記第二端部（２１０）は前記第二軸部材（１４０）に連結され、前記弾性部材（２００）は、前記第一（１６０）および第二（１４０）軸部材を互いに引き込む力を作用させるように構成されている、組織を骨の断片に連結するためのシステム。
13. 前記組織連結突起部が頭部（１３０）を含んで成る、請求項１２に記載の連結システム。
14. 前記第一軸部材（１６０）と前記第二軸部材（１４０）とが摺動可能に連結されている、請求項１２に記載の連結システム。
15. 更に、前記第一（１６０）または第二（１４０）軸部材の何れかから延在する突起部（１５０）と、
    前記突起部（１５０）を有さない前記第一（１６０）または第二（１４０）軸部材の何れかに形成された突起部収容オリフィス（１８５）とを含んで成り、
    前記突起部収容オリフィス（１８５）が、前記突起部（１５０）を摺動可能に受けるように構成されている、請求項１４に記載の連結システム。
16. 前記弾性部材（２００）は形状記憶合金を含んで成る、請求項１２に記載の連結システム。
17. 前記形状記憶合金はニチノールを含んで成る、請求項１６に記載の連結システム。
18. 第一軸部材（１６０）の外表面上に配置されたねじ山を含むねじ（１００、１００’、８００）の末梢端に位置する前記第一軸部材（１６０）と、
    前記ねじ（１００、１００’、８００）の基部端に位置する第二軸部材（１４０）と、
    前記第一（１６０）または第二（１４０）軸部材の何れかから延在する突起部（１５０）と、
    前記突起部（１５０）を有さない前記第一（１６０）または第二（１４０）軸部材の何れかに形成され、前記突起部（１５０）を摺動可能に受けるように構成される突起部収容オリフィス（１８５）と、
    第一（２２０）および第二（２１０）端部を有する形状記憶合金弾性部材（２００）とを含んで成り、
    前記弾性部材（２００）の前記第一端部（２２０）は前記第一軸部材（１６０）に連結され、前記弾性部材（２００）の前記第二端部（２１０）は前記第二軸部材（１４０）に連結され、前記弾性部材（２００）は、前記第一（１６０）および第二（１４０）軸部材を互いに引き込む力を作用させるように構成されている、アクティブ圧縮整形外科ねじ（１００、１００’、８００）。
19. 前記形状記憶合金はニチノールを含んで成る、請求項１８に記載のねじ（１００、１００’、８００）。
20. 前記第二軸部材（１４０）は、前記第二軸部材（１４０）の基部端（１０２）に配置された頭部（１３０）を含んで成る、請求項１８に記載のねじ（１００、１００’、８００）。
21. 更に、前記第二軸部材（１４０）の外表面に配置されたねじ山（８１０）を含んで成り、
    前記第一軸部材（１６０）の前記外表面に配置された前記ねじ山（１７０）は第一のピッチを有し、
    前記第二軸部材（１４０）の前記外表面に配置された前記ねじ山（８１０）は第二のピッチを有し、
    前記第一のピッチおよび前記第二のピッチは等しくない、請求項１８に記載のねじ（１００、１００’、８００）。
22. アクティブ圧縮ねじ（１００、１００’、８００）を、裂け目（７１０）の輪郭を示す複数個の骨の断片（７００）を介して挿入すること、
    前記アクティブ圧縮ねじ（１００、１００’、８００）を締め付けて、前記裂け目（７１０）を減少させること、および
    前記アクティブ圧縮ねじ（１００、１００’、８００）を緊張させて、前記裂け目７１０）をアクティブに圧縮することを含んで成る、裂け目（７１０）に対し後作動的圧縮を提供する方法。
23. 前記アクティブ圧縮ねじ（１００、１００’、８００）を緊張させることが、前記裂け目（７１０）が十分に減少された後、前記アクティブ圧縮ねじ（１００、１００’、８００）を締め付け続けることを含んで成る、請求項２２に記載の方法。
24. 前記アクティブ圧縮ねじ（１００、１００’、８００）を前記緊張させることが、前記アクティブ圧縮ねじ（１００、１００’、８００）内部で、超弾性ワイヤー（２０５）を引張って超弾性緊張状態とすることを含んで成る、請求項２２に記載の方法。
25. 前記アクティブ圧縮ねじ（１００、１００’、８００）を前緊張させること、
    前緊張状態における前記アクティブ圧縮ねじ（１００、１００’、８００）を係止すること、
    骨粗鬆症の骨断片（７００）内に、前記前緊張させたアクティブ圧縮ねじ（１００、１００’、８００）を挿入すること、
    前記前緊張させたアクティブ圧縮ねじ（１００、１００’、８００）を締め付けて、前記骨粗鬆症の骨断片（７００）により輪郭が示される裂け目（７１０）を減少させることと、および
    前記アクティブ圧縮ねじ（１００、１００’、８００）の係止を解除して、前記骨粗鬆症の骨断片（７００）のアクティブな圧縮を許容することを含んで成る、骨粗鬆症の骨断片（７００）をアクティブ圧縮ねじ（１００、１００’、８００）により接合するための方法。

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