JP2014018664A - 多軸骨固定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】圧力要素を用いて予荷重をヘッドに加えることにより、ヘッドを受入部分に摩擦嵌合する多軸骨固定装置を提供する。
【解決手段】ヘッド３およびシャンクを含む骨固定要素１と、ロッドを骨固定要素に結合するための受入部分４′′とを含み、受入部分は、第１の端部４ａと、対向する第２の端部４ｂと、第１および第２の端部とを通って延在する中心軸Ｃとを含み、多軸骨固定装置はさらに、ロッドを受け入れるためのチャネル９およびヘッドを受け入れるための収容スペース１１と、受入部分に配されるとともに圧力をヘッドにかける圧力要素６′′とを含み、圧力要素６は、ヘッドから離れるように向いている柔軟なセクション６６ａ′′，６６ｂ′′を含み、柔軟なセクションは、ヘッドがロックされる前にヘッドに予荷重をかける位置に圧力要素６を保持するよう、受入部分４の傾斜した表面部分と協働する、中心軸に対する自由端部分を含む構成とする。
【選択図】図２８ａ

Description

本発明は、ヘッドおよびシャンクを有する骨固定要素と、当該骨固定要素をロッドに結合するための受入部分とを含む多軸骨固定装置に関する。この受入部分には、柔軟なセクションを含む圧力要素が設けられる。ヘッドがロックされる前に低摩擦によってある角度位置にヘッドを保持するよう当該柔軟なセクションが屈曲する構成において、柔軟なセクションの各々は、受入部分に設けられる対応する傾斜した表面部分と協働する傾斜した表面部分を有する。

ＵＳ２０１０／０２３４９０２ Ａ１は、ロッドを骨固定要素に結合するためにロッドを受け入れるための受入部分を記載している。この受入部分は、骨固定要素のヘッドを収容するための収容スペースと、この収容スペースに少なくとも部分的に配される圧力要素とを含む。一実施例では、圧力要素は２つの直立した弾力のある指部を有し、受入部分は圧力要素を受入部分に固定するよう２つのピンを含む。ピンは、圧力要素がピンの下の位置にあるとともに弾力のある指部が屈曲しない状態を取る場合に、圧力要素の指部に対する当接部を形成する。この構成では圧力要素は、予応力または予荷重をヘッドに加え、これによりヘッドが受入部分に摩擦嵌合する。

ＵＳ２０１０／０２３４９０２ Ａ１

本発明の目的は、圧力要素を用いて予荷重をヘッドに加えることにより、ヘッドを受入部分に摩擦嵌合する多軸骨固定装置の向上を提供することである。

この目的は請求項１に記載の多軸骨固定装置によって達成される。さらに別の発展例が従属項において与えられる。

多軸骨固定装置は、低い摩擦力によって受入部分においてヘッドの摩擦嵌合を達成するよう設計される圧力要素を含む。これにより、たとえば手動で力を受入部分に適用して、挿入されるロッドに骨固定要素を整列させることにより、受入部分が骨固定要素に対して旋回され得るので、外科手術の間に当該装置の取り扱いが向上する。

圧力要素が下方向に移動すると、圧力要素の傾斜した表面部分と、受入部分の対応する傾斜した表面部分とが互いに接触するので、受入部分と、ヘッドと、圧力要素との間の連続する公差が規定された予荷重がヘッドに加えられるような態様でバランスされ得る。さらに、圧力要素を介してヘッドに加えられる予荷重は再現可能である、すなわち、圧力要素および受入部分の正確な寸法および正確な相対位置に依存しない。

多軸骨固定装置は、受入部分に対する固定要素の旋回角度が拡大した多軸骨固定装置として設計され得る。この場合、骨固定要素のヘッドは、回転可能および旋回可能に受入部分に収容されるスリーブ状の挿入片内に配置される。このような構成により、連続する公差はスリーブ状の挿入片も含む。

低い摩擦力でのヘッドの摩擦嵌合を達成するために、公知の多軸骨固定装置と比較して、追加の要素は必要ではない。

本発明のさらに別の特徴および利点は、添付の図面を用いて実施例の記載から明確になるであろう。

第１の実施例に従った脊柱ロッドを有する多軸骨固定装置の分解斜視図を示す図である。 組み付けられた状態にある図１の骨固定装置の斜視図を示す図である。 第１の実施例に従った多軸骨固定装置の受入部分の底部からの斜視図を示す図である。 図３の受入部分の上面図を示す図である。 図４における線Ａ−Ａに沿った受入部分の断面図を示す図である。 第１の実施例に従った多軸骨固定装置のスリーブ状の挿入片の一部の拡大断面図を示す図である。 第１の実施例に従った多軸骨固定装置の圧力要素の上部からの斜視図を示す図である。 図７の圧力要素の底部からの斜視図を示す図である。 圧力要素の断面図を示す図であって、当該断面は、中心軸を含むとともに第１の屈曲しない構成にある圧力要素の弾力のある指部の中央部を通って延在する面において取られた図である。 第２の屈曲した構成にある圧力要素の断面図を示す図である。 ロッドが挿入されていない組み付け状態にある多軸骨固定装置の断面図を示す図であって、当該断面は受入部分に対して図４における線Ａ−Ａに沿った図である。 図１１ａの一部の拡大断面図を示す図である。 第２の実施例に従った脊柱ロッドを有する多軸骨固定装置の分解斜視図を示す図である。 第２の実施例に従った受入部分の上面図を示す図である。 図１３における線Ｂ−Ｂに沿った受入部分の断面図を示す図である。 第２の実施例に従った多軸骨固定装置の圧力要素の斜視図を示す図である。 第１の屈曲しない構成にある圧力要素の断面図を示す図であって、当該断面は、中心軸を含むとともに圧力要素の弾力のある指部の中央部を通って延在する面において取られた図である。 第２の屈曲した構成にある圧力要素の断面図を示す図である。 ロッドが挿入されていない第２の実施例に従った多軸骨固定装置の断面図を示す図であって、当該断面は受入部分に対して図１３における線Ｂ−Ｂに沿った図である。 図１８ａの一部の拡大断面図を示す図である。 第３の実施例に従った脊柱ロッドを有する多軸骨固定装置の分解斜視図を示す図である。 第３の実施例に従った多軸骨固定装置の受入部分の底部からの斜視図を示す図である。 図２０の受入部分の断面図を示す図であって、当該断面は、中心軸を通るとともにロッド軸に垂直な面において取られている図である。 図１９の圧力要素の斜視図を示す図である。 図１９の圧力要素の底部からの別の斜視図を示す図である。 図１９の圧力要素の上面図を示す図である。 圧力要素が第１の屈曲しない構成にある、図２４の線Ｃ−Ｃに沿った図１９および図２２の圧力要素の断面図を示す図である。 圧力要素が第２の屈曲した構成にある、図２４の線Ｃ−Ｃに沿った圧力要素の断面図を示す図である。 第３の実施例に従った多軸骨固定装置を組み付けるステップを示す図である。 第３の実施例に従った多軸骨固定装置を組み付けるステップを示す図である。 第３の実施例に従った多軸骨固定装置を組み付けるステップを示す図である。 第３の実施例に従った多軸骨固定装置を組み付けるステップを示す図である。 第３の実施例に従った多軸骨固定装置を組み付けるステップを示す図である。 第３の実施例に従った多軸骨固定装置を組み付けるステップを示す図である。 ロッドが挿入されていない第３の実施例に従った多軸骨固定装置の断面図を示す図であって、当該断面は、中心軸を含むとともに圧力要素の弾力のある指部の中央部を通って延在する面において取られた図である。 図２８ａの一部の拡大断面図を示す図である。 ロッドが挿入されていない第４の実施例に従った多軸骨固定装置の断面図を示す図であって、当該断面は、中心軸を含むとともに圧力要素の弾力のある指部の中央部を通って延在する面において取られた図である。 図２９ａの一部の拡大断面図を示す図である。

図１および図２に示されるように、第１の実施例に従った多軸骨固定装置は、ねじ山部を有するシャンク２とヘッド３とを有する骨ねじの形態にある骨固定要素１を含む。ヘッド３は典型的に、球形に形状決めされた外面部分を有するとともに、ドライバまたは他の工具との係合のためにその自由端に凹部３ａを有する。ヘッド３は、骨固定要素１を安定化ロッド１００に結合する受入部分４に保持され得る。受入部分４には、ヘッド３のための座部を提供するスリーブ状の挿入片５と、ヘッド３へ圧力を加えるための圧力要素６とが配される。さらに、たとえば固定ねじ７の形態にある固定要素が、ロッド１００を受入部分４内に固定するために設けられる。

特に図３〜図５を参照して、受入部分４は、上端部４ａおよび底端部４ｂと、中心軸Ｃと、底端部４ｂの方向に上端部４ａから延在する同軸孔８とを有する。上端部４ａに隣接して、ロッド１００を受け入れるためのチャネルを形成する実質的にＵ字型の凹部９が設けられる。凹部９により、２つの自由な脚部が形成される。これらの脚部には、固定ねじ７と協働するための雌ねじ１０が設けられる。

同軸孔８は、受入部分の下側部分に設けられる収容スペース１１内、たとえば底端部４ｂにより近いところに開口している。収容スペース１１は、受入部分の底端部４ｂに下側開口部１２を有する。収容スペース１１はさらに、受入部分の底端部４ｂの近くに、スリーブ状の挿入片５が設置され得る座部部分１３を含む。座部部分１３は、スリーブ状の挿入片５と受入部分４とによって形成される玉継手（ball and socket joint）のための受け口を提供するために球形状を有している。なお、座部部分１３はさらに、テーパ状であり得るか、または玉継手を実現するよう用いられ得るさまざまな他の形状を有し得る。下側開口部１２の内径は、収容スペース１１の他の部分の内径よりも小さい。また、同軸孔８の内径は、同軸孔８が異なる直径を有する異なる部分を有し得るように変動し得る。

スリーブ状の挿入片５が上端部４ａから導入されるように、受入部分は、同軸孔の内壁および収容スペース１１において、２つの凹部１４ａ，１４ｂを有する。凹部１４ａ，１４ｂは、Ｕ字型の凹部９と整列しており、Ｕ字型の凹部９の底部から収容スペース１１の中に延在している。凹部１４ａ，１４ｂのサイズは、スリーブ状の挿入片が９０°傾斜した姿勢で上端部４ａから導入され得るようなサイズである。すなわち、凹部１４ａ，１４ｂの幅は、その軸方向において、スリーブ状の挿入片５の高さよりも大きい。凹部１４ａ，１４ｂは、座部１３の中への当該挿入片の傾斜が可能な範囲で、収容スペース１１の中に延在する。

特に図１および図５において分かり得るように、受入部分４は、円周方向に延在するとともに受入部分４の両方の脚部に設けられる円錐状に形状決めされた切欠き１５を含む。切欠き１５は、収容スペース１１と雌ねじ１０との間の、中心軸Ｃに対する軸方向位置に配置されている。この円錐形の切欠き１５の方位は、底端部４ｂに向かう方向に切欠き１５が広がるような方位であり、これにより、中心軸Ｃに対して傾斜角αを含む円錐形に傾斜した表面部分１５ａ，１５ｂが各脚部上に設けられる。傾斜角αはたとえば、約２５°（図１１ｂ）または少なくとも７０°未満であってもよい。円錐形の切欠きのベース面１５ｃは、中心軸Ｃに対して垂直に方向づけられてもよい。半径方向における切欠き１５の最大深さは、孔８の内径よりも大きくてもよい。雌ねじ１０を有する部分と円錐形の切欠き１５との間には、円錐形の切欠き１５の上部縁部の内径よりも大きな内径を有するアンダカット部分１６が設けられてもよい。

スリーブ状の挿入片５が特に図１および図６に示される。スリーブ状の挿入片５は、上部縁部５ａおよび下部縁部５ｂとを有する。スリーブ状の挿入片５は、上部縁部５ａと下部縁部５ｂとの間に、球状に形状決めされた外面部分５１を有してもよい。スリーブ状の挿入片のもっとも大きな外径は、受入部分４の下側開口部１２の内径よりも大きい。したがって、スリーブ状の挿入片５は、受入部分４内に配置されると、下側開口部１２を通って外れ得ない。この球状の外面部分５１の寸法または形状は、挿入片５が座部部分１３に設置されると、スリーブ状の挿入片５が受入部分４において旋回および回転することができるような態様で、受入部分４における球状に形状決めされた座部部分１３の寸法または形状に対応している。図１１ａにおいて分かり得るように、スリーブ状の挿入片５が、その中心軸５ｃが受入部分４の中心軸Ｃと同軸になるような同軸構成で座部部分１３に配置されると、下部縁部５ｂは下側開口部１２から突出する。スリーブ状の挿入片５が受入部分において旋回または角度付けされる場合でも、下部縁部５ｂの少なくとも一部が下側開口部１２から突出する。

スリーブ状の挿入片５は、中空であり、骨固定要素１のヘッド３の球状に形状決めされた外面部分の半径に対応する半径を有する球状に形状決めされた中心部分５２を有する。中心部分５２の下端部は、肩部５３を形成する。肩部５３の内径は、球形のヘッド３の最大の外径よりも小さいので、ヘッド３は、スリーブ状の挿入片５の球状の中心部分５２内で、玉継手と同様に回転および旋回し得る。肩部５３と下部縁部５ｂとの間には、テーパ部分５４が設けられる。テーパ部分５４は、外方向にテーパして、シャンク２が下部縁部５ｂに接触するまで骨固定要素１の角形成（angulation）を可能にする。球状の中心部分５２と上部縁部５ａとの間には、同様に外方向にテーパしているテーパ部分５５が設けられる。テーパ部分５５の内径と、当該テーパ部分５５と球状の中心部分５２との間の遷移部の内径とは、ヘッド３のもっとも大きな外径よりも大きいので、ヘッド３は上部縁部５ａから挿入され得る。軸方向におけるスリーブ状の挿入片５の高さは、ヘッド３がスリーブ状の挿入片５の中に挿入される際に、ヘッド３の球状の外面の一部がそれでもまだスリーブ状の挿入片５の上部縁部５ａから突出するように、軸方向におけるヘッド３の高さよりも小さい。

図７および図８を参照して、圧力要素６は、第１の外径を有する第１の円筒部６１と、第１の外径よりも小さい第２の外径を有する第２の円筒部６２とを有する本体を含む。第１の円筒部６１は上部表面６ａを規定し、第２の円筒部６２は下部縁部６ｂを規定する。球状の凹部６３は、下部部分６ｂに隣接するよう設けられる。凹部６３は、ヘッド３の球状の部分の形状に合致するようにサイズ決めされる。さらに、同軸の貫通穴６４は、上部表面６ａから凹部６３中に延在し、工具のアクセスを可能にする。これにより、骨固定要素１のヘッド３に凹部４を係合する。上部表面６ａにおいて、浅い実質的に円筒形セグメント形状の凹部６５がロッドをガイドするために設けられてもよい。

圧力要素はさらに、上部表面６ａから上方向に延在する２つの直立の弾力のある指部６６ａ，６６ｂの形態にある柔軟なセクションを含む。図９に詳細が示されるように、弾力のある指部６６ａ，６６ｂの外壁は、第１の円筒部６１の外面と実質的に面一である上面６ａに隣接する。弾力のある指部６６ａ，６６ｂの内面は、上部表面６ａに隣接する部分において若干凹型であり、指部の自由端に隣接する部分において実質的にまっすぐである。自由端では、指部６６ａ，６６ｂの各々は、それぞれ中心軸Ｃに実質的に垂直に延在する上面６８ａ，６８ｂを含む外方向に延在する部分６７ａ，６７ｂと、円錐形に傾斜する外面部分６９ａ，６９ｂとを含む。当該円錐は、下部縁部６ｂに向かって広がる。中心軸Ｃに対する、傾斜した表面部分６９ａ，６９ｂの傾斜角は、実質的に２５°である。傾斜した表面部分６９ａ，６９ｂの傾斜角は、受入部分の傾斜した表面部分１５ａ，１５ｂの傾斜角αよりも小さいか、または実質的に同じであり得る。外方向に延在する部分６７ａ，６７ｂはさらに、受入部分４の中への圧力要素の挿入を促進する傾斜した表面部分６９ａ，６９ｂの傾きと反対の傾きを有する下方向に向く面７０ａ，７０ｂを含む。圧力要素６の寸法は、第１の円筒部６１の第１の外径が、圧力要素が同軸孔８の内壁に沿って摺動し得るように、同軸孔８の内径よりも若干小さいだけであるような寸法である。

図９における断面図において分かり得るように、弾力のある指部６６ａ，６６ｂの半径方向の厚さは、指部の上面６８ａ，６８ｂと第１の円筒部６１の上面６ａとの間の実質的に中間の位置でもっとも小さい。弾力のある指部６６ａ，６６ｂは、図１０に示されるように互いに向かって若干湾曲し得るような態様で中心軸Ｃに向かって曲がり得る。

スリーブ状の挿入片５を有するヘッド３が受入部分の中に挿入されるとともに座部部分１３に配置され、かつ圧力要素６が挿入されると、弾力のある指部６６ａ，６６ｂの高さは、図１１ａに示されるように、傾斜した表面部分６９ａ，６９ｂが円錐形の切欠き１５の傾斜した表面部分１５ａ，１５ｂの上部部分にそれぞれ係合するような高さである。

骨固定装置は、その全体または一部が、たとえばチタンもしくはステンレススチールといった生体適合性金属、ニチノールといった生体適合性合金のような生体適合性材料、またはたとえばポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）のような生体適合性プラスチック材料から形成される。上記の部分は、同じ材料または異なる材料から形成されてもよい。

多軸骨固定装置はあらかじめ組み付けられてもよい。以下では、固定装置を組み付けるステップを記載する。まずスリーブ状の挿入片５が、スリーブ状の挿入片が９０°傾斜された態様で上端部４ａから受入部分４に導入され、次いで凹部１４ａ，１４ｂの中へ延在するように当該受入部分の中に導入され、その後、座部部分１３において自身の位置を取るように傾斜され得る。次いで、骨固定要素は、ヘッド３がスリーブ状の挿入片５の球状の中心部分５２に配置されるように挿入され得る。

その後、弾力のある指部がＵ字型の凹部に配されるような方位で圧力要素が上端部４ａから挿入される。次いで、圧力要素は、その浅い凹部６５が受入部分のＵ字型の凹部９と整列するように回転される。弾力のある指部６６ａ，６６ｂが円錐形の切欠き１５の中に移動される。弾力のある指部の傾斜した部分６９ａ，６９ｂが切欠き１５の傾斜した表面部分１５ａ，１５ｂに係合すると、当該指部は若干内側方向に湾曲する。この構成では、弾力のある指部６６ａ，６６ｂが互いに離れるよう移動する傾向があるので、図１１ａに示されるように、傾斜した表面部分６９ａ，６９ｂが、切欠きの傾斜した表面部分１５ａにそれぞれ接触する際に反力が生成される。弾力のある指部６６ａ，６６ｂの弾性変形によって、図１１ａおよび図１１ｂに示されるように圧力要素６を介してヘッド３上に伝えられる下方への軸方向力Ｆが生成される。したがって、ヘッド３を低摩擦力にて保持するよう予荷重がヘッド３に適用される。

円錐形の切欠き１５の傾斜した表面部分１５ａ，１５ｂの表面積が傾斜した表面部分６９ａ，６９ｂの表面積よりもそれぞれ大きいので、傾斜した表面部分６９ａ，６９ｂは、圧力要素が下方向に移動した際に、傾斜した表面部分１５ａ，１５ｂに沿って移動し得る。これにより、ヘッドと、スリーブ状の挿入片と、圧力要素との間の寸法公差が圧力要素６の適切な位置決めによってバランスされ得る。したがって、ヘッドに作用する再現可能な低摩擦力が生成される。

圧力要素はさらに、上端部４ａを通って外れないよう固定され得る。たとえば、この固定は、クリンピング（示さず）によって達成され得る。これは、圧力要素６が上端部４ａを通って押し出されることを防止し得る。なぜならば、指部の弾性変形および生成された低摩擦力は、受入部分において圧力要素をあらかじめ組み付けられた状態に保持するには十分でない場合があるからである。

使用時には、あらかじめ組み付けられた多軸骨固定装置は、骨または脊椎の中に挿入される。典型的に、少なくとも２つの骨固定装置が用いられ、ロッド１００に接続される。受入部分は、骨固定要素に対してそれらを回転および／または旋回させることにより整列される。ヘッド上に加えられる予荷重は、受入部分を手動で回転および／または旋回することにより克服され得る。ヘッドと圧力要素との間の低摩擦により、固定装置は扱いが簡便である。

スリーブ状の挿入片５が受入部分４内で回転可能および旋回可能であるので、多軸骨固定装置では、骨固定要素１に対して受入部分４の３６０°内の任意の位置にて達成され得る角形成の範囲が拡大されている。受入部分４が骨固定要素１に対して旋回されると、骨固定要素１のシャンク２は、スリーブ状の挿入片の下部縁部５ｂと接触し、スリーブ状の挿入片５も骨固定要素１に対して旋回される。シャンク２は、シャンク２が受入部分４の下側開口部１２の縁部に当接するまで挿入片５を押し得る。達成され得る最大の旋回角度は、スリーブ状の挿入片５、受入部分４、および骨固定要素１の寸法に依存しているが、典型的には、受入部分４と骨固定要素１との間の真っすぐまたはゼロの角度位置から測定して４５°以上である。

受入部分の整列の後、ロッド１００はチャネル内に挿入され、次いで、固定ねじ７が挿入および締められる。これにより、圧力要素は若干下方向に移動され、ヘッド３を座部内へと押すとともにスリーブ状の挿入片を座部部分１３内へと押す。内部ねじ７が挿入されるとともに締められ、圧力要素およびロッドがロックされる。

第２の実施例に従った多軸骨固定装置を図１２〜図１８ｂを参照して記載する。第１の実施例と同じまたは同様の部および部分を同じ参照番号により指定し、その説明は繰り返さない。第２の実施例の骨固定装置は、受入部分および圧力要素の構成が第１の実施例の骨固定装置とは異なる。他のすべての部分は、第１の実施例と同じまたは同様である。

図１２〜図１４に示されるように、受入部分４′はアンダカット部分１６′を有するが円錐形の切欠きは有さない。アンダカット部分１６′の下端部では、２つの対向する横断孔２０ａ，２０ｂが、受入部分の壁を完全に通って延在し、アンダカット部分１６′の中に開口する。孔２０ａ，２０ｂは、外部に隣接する、より大きな直径を有する拡大セクション２１ａ，２１ｂを有し得る。ヘッド部分３１ａ，３１ｂを有する２つのピン３０ａ，３０ｂは、ヘッド部分３１ａ，３１ｂが図１８ａに示されるように当該拡大部分２１ａ，２１ｂに配置されるように、孔２０ａ，２０ｂ中に配される。ピンは、挿入されると、受入部分の一部を形成し得る。受入部分の内部に延在するピンの自由端がそれぞれ傾斜した表面部分３２ａ，３２ｂを有する。傾斜した表面部分３２ａ，３２ｂは平坦でもよい、すなわち、第１の実施例と比較して円錐形でなくてもよい。ピン３０ａ，３０ｂの配置は、ピンが孔に挿入されると、傾斜した表面部分３２ａ，３２ｂに沿ったピン同士の間の距離が底端部４ｂに向かって増加するような配置である。傾斜角は、中心軸Ｃに対して測定され、約５０°以下である。ピンは、圧力要素の対応する傾斜した表面部分６９ａ，６９ｂが傾斜した表面部分３２ａ，３２ｂに対して押圧し得る長さまで、受入部分の内部へと延在する。

圧力要素６′は、弾力のある指部６６ａ′，６６ｂ′を有する。弾力のある指部６６ａ′，６６ｂ′の外面は、第１の円筒部６１の外面と面一ではないが、第１の円筒部の外面からオフセットされている。したがって、圧力要素６′が受入部分の中に挿入されると、同軸孔８の内壁と弾力のある指部６６ａ′，６６ｂ′の外側との間にスペース１７が存在することになる。当該指部の傾斜した表面部分６９ａ′，６９ｂ′は、この実施例では平坦である。

弾力のある指部６６ａ′，６６ｂ′は、図１７に示されるように、中心軸Ｃに向かって曲がり得る。孔２０ａ，２０ｂ内にピン３０ａ，３０ｂが搭載された受入部分４′内に圧力要素６′が挿入されると、傾斜した表面部分６９ａ，６９ｂは、ピンの傾斜した表面部分３２ａ，３２ｂと係合し、弾力のある指部は若干内側方向に湾曲する。この構成では、圧力要素６′は、ヘッド３をスリーブ状の挿入片および座部部分１３内に低摩擦力で保持する予荷重をヘッド３にかける。圧力要素６′がさらに固定ねじを締める間にヘッド上に押圧されると、傾斜した表面部分６９ａ，６９ｂがそれぞれ、ピンの傾斜した表面部分３２ａ，３２ｂに沿って摺動する。弾力のある指部の最外縁部は、傾斜した表面部分３２ａ，３２ｂともはや接触していない場合には、スペース１７内へと延在し得る。

第３の実施例に従った多軸骨固定装置を図１９〜図２８ｂを参照して記載する。第１および第２の実施例と同じまたは同様の部および部分を同じ参照番号により指定し、その説明は繰り返さない。第３の実施例の骨固定装置は、受入部分および圧力要素の設計が第１および第２の実施例の骨固定装置とは異なる。他のすべての部分は、第１および第２の実施例と同じまたは同様である。

図１９〜図２１に示されるように、受入部分４″は、Ｕ字型の凹部９によって形成される自由脚部の内側側壁に、傾斜した表面部分１５ａ″，１５ｂ″を含む。傾斜した表面部分１５ａ″，１５ｂ″は、上端部４ａに向かって狭くなる円錐形の孔によって与えられる。したがって、傾斜した表面部分１５ａ″および１５ｂ″は、アンダカット１６と同軸孔８との間に配される。以下に記載されるように、これらは、圧力要素６″の弾力のある指部との協働のために機能する。同軸孔８と収容スペース１１との間には、同軸孔８の直径よりも大きな直径を有する第２の同軸の円筒孔部分８ａが存在する。これにより、円周方向に延在するとともに、圧力要素の上方向の移動を制限するよう圧力要素６″の一部に対する当接部として機能する停止部８ｂが設けられる。この停止部８ｂは、受入部分４″とモノリシックに形成される。したがって、圧力要素６″を固定するための別個のクリンピングステップは必要ではない。

図２２〜図２６を参照して、圧力要素６″は、下部縁部６ｂに隣接する円筒部６２を有する本体を含む。円筒部６２に続いて、上部表面６ａを規定するとともに、ロッド１００をガイドするための円筒形のセグメント形状の凹部６５を含む上部部分６１が存在する。上部部分６１からは、凹部６５の長手方向軸に対して９０°で延在する２つの横方向突出部６ｃ，６ｄが設けられる。横方向突出部６ｃ，６ｄから、２つの弾力のある指部６６ａ″，６６ｂ″が上部表面６ａから上方向に延在する。第１および第２の実施例でのように、球状の凹部６３が下部縁部６ｂに隣接して設けられる。さらに、同軸の貫通穴６４は、上部表面６ａから凹部６３中に延在し、工具のアクセスを可能にする。これにより、骨固定要素１のヘッド３を係合する。

弾力のある指部６６ａ″，６６ｂ″の厚さはそれぞれ、自由端に向かって半径方向に減少する。これにより、十分な弾力性が提供される。弾力のある指部６６ａ″，６６ｂ″は、上部表面６ａの一部が弾力のある指部６ａ″，６ｂ″の外側を取り囲むように、横方向突出部６ｃ，６ｄのほぼ中心に配される。弾力のある指部６６ａ″，６６ｂ″の上部自由端６９ａ″，６９ｂ″は、弾力のある指部６６ａ″の上部自由端６６ｃと弾力のある指部６６ａ″の外面６６ｅとの間の角度が約９０°であるような態様で丸くされるとともに、上部自由端６６ｃと外面６６ｅとの間の縁部６９ａ″が丸くされる。同様に、第２の弾力のある指部６６ｂ″の上部自由端６６ｄと第２の弾力のある指部６６ｂ″の外面６６ｆとの間の角度は約９０°であり、その間の縁部６９ｂ″は丸くされる。その結果、当該丸くされた縁部６９ａ″，６９ｂ″は、受入部分４″の傾斜した表面部分１５ａ″，１５ｂ″と協働する傾斜した表面部分として作用する。丸くされた縁部６９ａ″，６９ｂ″の傾斜した表面部分は、弾力のある指部の外面６６ｅ，６６ｆに対してある傾きを有する微小の表面部分から構成されてもよい。

横方向突出部６ｃ，６ｄの領域における圧力要素６″の外径は、横方向突出部６ｃ，６ｄが組み付け状態で第２の円筒孔部分８ａに収容され得るとともに弾力のある指部が同軸孔８内に延在するような態様で圧力要素６″が受入部分４″内に嵌合するように、同軸孔８の内径よりも大きいが、第２の円筒孔部分８ａの内径よりも小さい。

図２５および図２６に示されるように、弾力のある指部６６ａ″，６６ｂ″は、矢印が示す半径方向の力が指部に作用すると、指部が屈曲していない図２５に示される第１の構成から指部が内側方向に屈曲している図２６に示される第２の構成へと若干内側方向に湾曲し得るような態様で弾力がある。

第３の実施例に従った多軸骨固定装置を組み付けるステップを図２７ａ〜図２７ｆを参照して説明する。図２７ａに示される第１のステップでは、スリーブ状の挿入片５は、その中心軸５００が受入部分の中心軸Ｃに垂直になるように９０°傾斜される。この方位において、スリーブ状の挿入片５は、その中心軸５００もＵ字型の凹部９のチャネル軸に垂直になるように、上端部４ａから受入部分４″中に挿入される。スリーブ状の挿入片が図１９および図２１に示される受入部分４″の凹部１４ａ，１４ｂ中に挿入され得るので、収容スペース１１に到達するまで、下方向に移動され得る。次いで、図２７ｂに示されるように、スリーブ状の挿入片５は、その中心軸が受入部分の中心軸Ｃと同軸になるとともにスリーブ状の挿入片５が収容スペース１１に収容されるように傾斜される。

その後、図２７ｃに示されるように、骨固定要素１は、ねじ山が設けられたシャンク２が下側開口部を通って延在して最終的にヘッド３がスリーブ状の挿入片５に受け入れられるように、上端部４ａから受入部分４″に導入される。

次いで、弾力のある指部６６ａ″，６６ｂ″が上端部４ａの方向において上方に延在するとともに横方向突出部６ｃ，６ｄがＵ字型の凹部９のチャネル軸の方向へと延在するように、圧力要素６″は上端部４ａから受入部分に挿入される。したがって、圧力要素６″は、図２８ａに示されるように圧力要素６″がその上部部分６１にて第２の同軸孔部分８ａに到達するまで、その横方向突出部６ｃ，６ｄが受入部分４″の凹部１４ａ，１４ｂが係合した状態で挿入され得る。図２７ｅに示されるように、圧力要素６″は次いで、横方向突出部６ｃ，６ｄが停止部８ｂの下に移動されて図２８ａに示されるように第２の円筒孔部分８ａに収容されるように回転される。停止部８ｂにより、受入部分４″において上部表面６ａの一部が停止部８ｂに当接するまで、圧力要素６″の上方向の移動が制限される。

図２７ｆ、図２８ａ、および図２８ｂに示されるような組み付け状態において、弾力のある指部６６ａ″，６６ｂ″は、それらの丸くされた上部縁部６９ａ″，６９ｂ″が、受入部分４″の傾斜した表面部分１５ａ″，１５ｂ″の最上部分に対して当接するように同軸孔８を通って延在し、これにより内側方向に若干湾曲する。

図２８ａおよび図２８ｂに詳細が示されるこの構成において、弾力のある指部６６ａ″，６６ｂ″は、傾斜した表面部分１５ａ″，１５ｂ″に対して矢印によって示される力Ｆ_ｒにて押圧する。指部６６ａ″，６６ｂ″は、受入部分４″の傾斜した表面部分１５ａ″，１５ｂ″からの反力を経験し、その結果、矢印で示される、低い摩擦力によりヘッド３をクランプする軸方向下方への力Ｆ_ｄがヘッド３へと作用する。したがって、ヘッド３をある角度位置に保持する予荷重がヘッド３に適用される。

前述の実施例においてのように、圧力要素が下方向に動かされると、丸くされた縁部６９ａ″，６９ｂ″は傾斜した表面部分１５ａ″，１５ｂ″に沿って動かされる。これにより、ヘッド３と、スリーブ状の挿入片５と、圧力要素６″との間の寸法公差が、圧力要素６″の適切な位置決めによってバランスされ得る。この実施例においても、ヘッド３に作用する再現可能な低摩擦力が生成される。丸くされた縁部６９ａ″，６９ｂ″は、詰まることなく、受入部分の傾斜した表面部分１５ａ″，１５ｂ″に沿ってスムーズに摺動する。

第４の実施例に従った多軸骨固定装置を図２９ａおよび図２９ｂを参照して記載する。第１および第２の実施例と同じまたは同様の部および部分を同じ参照番号により指定し、その説明は繰り返さない。第４の実施例の骨固定装置は、第１の実施例でのように、弾力のある指部６６ａ，６６ｂの上部端部にて外方向に傾斜した表面６９ａ，６９ｂを含む圧力要素６を含む。なお、第２の実施例の圧力要素６′は、多軸骨固定装置の第４の実施例においても用いられ得る。第４の実施例の受入部分４′″は、第１〜第３の実施例の受入部分とは異なる。他のすべての部分は、第１〜第３の実施例と同じまたは同様である。

受入部分４′″は、ねじ山１０に隣接する第１のアンダカット部分１６′″と、底端部４ｂに向かう方向に第１のアンダカット部分１６′″から距離を置いた第２のアンダカット部分１７とを含む。これらのアンダカット部分同士の間には、中心軸Ｃに向かって突出する円周方向に延在する突出部１５０ａ，１５０ｂが脚部の各々の上に存在する。突出部１５０ａ，１５０ｂは、丸くされ得る矩形の下部縁部１５１ａ，１５１ｂが形成されるように、実質的に矩形の断面を有する。突出部の内部表面１５２ａ，１５２ｂは、中心軸Ｃと実質的に同軸である。突出部１５０ａ，１５０ｂのサイズは、圧力要素が挿入されヘッド３上に配置される際に、傾斜した表面６９ａ，６９ｂが縁部１５１ａ，１５１ｂに対して当接するとともに弾力のある指部が若干内側方向に湾曲するようなサイズである。結果得られる反力により、ヘッドが特定の角度位置に摩擦により保持されるようにヘッドに作用する軸方向の下方の力Ｆ_ｄが生成される。

したがって、すべての実施例について、圧力要素に設けられた傾斜した表面もしくは縁部に対する相互作用、または一方の側上の受入部分および他方の側上の受入部分もしくは圧力要素の対応する位置にある縁部もしくは別の傾斜した表面に対する相互作用により、ヘッドを低摩擦力によって保持する下方向の力が生成される。圧力要素または受入部分のいずれかの傾斜した表面部分１５ａ，１５ｂ；３２ａ，３２ｂ；１５ａ″，１５ｂ″，６９ａ，６９ｂ，６９ａ′，６９ｂ′は、圧力要素が受入部分に配される際に、受入部分の上端部４ａにより近い上部端部と、受入部分の底端部４ｂにより近い下部端部とを有する。傾きは、上部端部が下部端部よりも中心軸Ｃに近いような傾きである。

記載された実施例の修正例も作製され得る。たとえば、２つより多い弾力のある指部が存在してもよい。第２の実施例において、弾力のある指部の数に従って２つより多いピンが存在してもよい。さらに別の修正例では、ただ１つの柔軟なセクションが圧力要素上に設けられてもよい。圧力要素の下部部分が異なって設計されてもよい。スリーブ状の挿入片は省略されてもよい。この場合、受入部分の収容スペースは、より小さくてもよく、ヘッドは、受入部分の座部部分に直接的に配置されてもよい。受入部分は、底端部からの骨固定要素の挿入を可能にするよう構成されてもよい。さらに、圧力要素は、底端部から受入部分への挿入を可能にするよう構成されてもよい。さらに、傾斜した表面部分は、第１の実施例でのように円錐形に形状決めされる必要はなく、または第２の実施例でのように平坦である必要もない。これらの傾斜した表面部分は、下方向の力を生成することを可能にする任意の形状を有してもよい。

骨固定要素の場合、さまざまな異なる種類の固定要素が用いられ得るとともに受入部分と組み合され得る。これらの固定要素はたとえば、異なる長さを有するねじ、異なる直径を有するねじ、カニューレ状のねじ、異なるねじ山形状、爪部、フックなどを有するねじであってもよい。いくつかの固定要素の場合、ヘッドおよびシャフトはさらに、互いに接続可能な別個の部品であってもよい。

外側ナット、外側キャップ、バヨネットロック装置などを含む他の種類のロック装置も可能である。さらに、圧力要素にのみ作用する外側ロック装置と、ロッドを押圧する内側ロック装置とを有する２部分ロック装置を用いてもよい。圧力要素の内部表面分は、圧力をヘッドに加えるのに好適な任意の他の形状を有してもよい。

なお、異なる記載された実施例の部分も、さまざまな異なる組合せで、互いに組み合わされ得る。

Claims (21)

1. 多軸骨固定装置であって、
   ヘッド（３）およびシャンク（２）を含む骨固定要素（１）と、
   ロッド（１００）を前記骨固定要素に結合するために前記ロッドを受け入れるための受入部分（４，４′，４″，４′″）とを含み、前記受入部分は、第１の端部（４ａ）と、対向する第２の端部（４ｂ）と、前記第１の端部および前記第２の端部を通って延在する中心軸（Ｃ）とを含み、前記多軸骨固定装置はさらに、
   前記ロッドを受け入れるためのチャネル（９）および前記ヘッドを受け入れるための収容スペース（１１）と、
   前記受入部分に配されるとともに圧力を前記ヘッドにかけるよう構成される圧力要素（６，６′，６″）とを含み、
   前記圧力要素（６，６′）は、少なくとも１つの柔軟なセクション（６６ａ，６６ｂ；６６ａ′，６６ｂ′）を含む多軸骨固定装置において、前記少なくとも１つの柔軟なセクション（６６ａ，６６ｂ；６６ａ′，６６ｂ′；６６ａ″，６６ｂ″）は、前記ヘッドがロックされる前に前記ヘッドに予荷重をかける位置に前記圧力要素（６，６′；６″）を保持するよう、前記受入部分（４，４′；４″，４′″）の傾斜した表面部分（１５ａ，１５ｂ；３２ａ，３２ｂ；１５ａ″，１５ｂ″）と協働するかまたは突出した縁部（１５１ａ，１５１ｂ）と協働する自由端部分（６９ａ，６９ｂ；６９ａ′，６９ｂ′，６９ａ″，６９ｂ″）を有することを特徴とする、多軸骨固定装置。
2. 前記少なくとも１つの柔軟なセクション（６６ａ，６６ｂ；６６ａ′，６６ｂ′；６６ａ″，６６ｂ″）は少なくとも１つの直立した弾力のある指部（６６ａ，６６ｂ；６６ａ′，６６ｂ′；６６ａ″，６６ｂ″）によって形成される、請求項１に記載の多軸骨固定装置。
3. 前記少なくとも１つの柔軟なセクション（６６ａ，６６ｂ；６６ａ′，６６ｂ′；６６ａ″，６６ｂ″）は、前記受入部分の前記中心軸（Ｃ）に向かって屈曲するよう構成される、請求項１または２に記載の多軸骨固定装置。
4. 前記圧力要素（６，６′，６″）は、前記少なくとも１つの柔軟なセクション（６６ａ，６６ｂ；６６ａ′，６６ｂ′；６６ａ″，６６ｂ″）上の自由端部分に少なくとも１つの傾斜した表面部分（６９ａ，６９ｂ；６９ａ′，６９ｂ′）を含み、前記圧力要素の前記柔軟なセクション（６６ａ，６６ｂ；６６ａ′，６６ｂ′；６６ａ″，６６ｂ″）が屈曲した構成にある際に、前記圧力要素の前記傾斜した表面部分（６９ａ，６９ｂ；６９ａ′，６９ｂ′，６９ａ″，６９ｂ″）と、前記受入部分の対応する傾斜した表面部分（１５ａ，１５ｂ；３２ａ，３２ｂ；１５ａ″，１５ｂ″）または縁部（１５１ａ，１５１ｂ）とは係合する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の多軸骨固定装置。
5. 前記圧力要素（６，６′，６″）が前記ヘッド（３）に向かって動かされる際でも、前記圧力要素（６，６′，６″）の柔軟なセクションの自由端部分（６９ａ，６９ｂ；６９ａ′，６９ｂ′；６９ａ″，６９ｂ″）と、前記受入部分（４，４′，４″）の対応する傾斜した表面部分（１５ａ，１５ｂ；３２ａ，３２ｂ；１５ａ″，１５ｂ″）または縁部とは、係合したままである、請求項１〜４のいずれか１項に記載の多軸骨固定装置。
6. 中心軸（Ｃ）に対する前記受入部分（４，４′）の傾斜した表面部分（１５ａ，１５ｂ；３２ａ，３２ｂ）の傾斜角（α）は、前記圧力要素の柔軟なセクションの自由端部分（６９ａ，６９ｂ；６９ａ′，６９ｂ′，６９ａ″，６９ｂ″）と、前記受入部分の傾斜した表面部分（１５ａ，１５ｂ；３２ａ，３２ｂ）または縁部（１５１ａ，１５１ｂ）との係合によって、前記ヘッドに向かうよう方向付けされた力が前記圧力要素上に生成されるような傾斜角である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の多軸骨固定装置。
7. 前記受入部分（１５ａ，１５ｂ；３２ａ，３２ｂ）の傾斜した表面部分の傾斜角（α）は約７０°未満であって、好ましくは約２５°である、請求項１〜６のいずれか１項に記載の多軸骨固定装置。
8. 前記柔軟なセクションの傾斜した表面部分（６９ａ，６９ｂ；６９ａ′，６９ｂ′）の傾斜角は、前記中心軸（Ｃ）に対する前記受入部分の傾斜した表面部分（１５ａ，１５ｂ；３２ａ，３２ｂ）の傾斜角（α）よりも小さいかまたは傾斜角（α）と同じである、請求項４〜７のいずれか１項に記載の多軸骨固定装置。
9. 前記ロッド（１００）を間に囲うよう構成される２つの柔軟なセクション（６６ａ，６６ｂ；６６ａ′，６６ｂ′；６６ａ″，６６ｂ″）が前記圧力要素（６，６′，６″）上に設けられる、請求項１〜８のいずれか１項に記載の多軸骨固定装置。
10. 前記受入部分（４，４′）は、前記圧力要素（６，６′）を収容するための同軸孔（８）を含み、前記受入部分（４）の傾斜した表面部分（１５ａ，１５ｂ）は、前記受入部分の内壁に形成される円錐形に形状決めされた凹部（１５）によって与えられている、請求項１〜９のいずれか１項に記載の多軸骨固定装置。
11. 前記受入部分の傾斜した表面部分（３２ａ，３２ｂ）は、前記受入部分（４′）の壁を通って延在するピン（３０ａ，３０ｂ）によって与えられている、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の多軸骨固定装置。
12. 前記中心軸（Ｃ）に向かうよう方位付けされた前記ピン（３０ａ，３０ｂ）の表面（３２ａ，３２ｂ）はテーパされている、請求項１１に記載の多軸骨固定装置。
13. 前記圧力要素の前記柔軟なセクションの自由端部分は、前記受入部分（４″）の傾斜した表面部分（１５ａ″，１５ｂ″）と係合する丸くされた縁部（６９ａ″，６９ｂ″）を含む、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の多軸骨固定装置。
14. 前記圧力要素の柔軟なセクションの自由端部分は、傾斜した表面部分（１５ａ，１５ｂ，１５ａ′，１５ｂ′）を含み、前記受入部分（４′″）は、前記傾斜した表面部分と協働する縁部（１５１ａ，１５１ｂ）を含む、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の多軸骨固定装置。
15. 前記圧力要素（６，６′；６″）は、前記受入部分（４，４′）の第１の端部（４ａ）を通って外れないように、好ましくは固定装置によって固定される、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の多軸骨固定装置。
16. 前記固定装置は、円周方向に延在するとともに受入部分（４″）にモノリシックに形成されるステップの形態で前記受入部分（４″）の内壁に設けられる停止部（８ｂ）である、請求項１５に記載の多軸骨固定装置。
17. 前記ヘッド（３）は、前記収容スペース（１１）に収容されるスリーブ状の挿入片（５）に配置されており、前記ヘッドが前記受入部分（４，４′，４″）の第２の端部（４ｂ）にある開口部（１２）を通って外れるのを防止する、請求項１〜１６のいずれか１項に記載の多軸骨固定装置。
18. 前記受入部分（４，４′，４″；４′″）に対して前記ヘッドをロックするよう前記圧力要素（６，６′，６″）に直接的または間接的に圧力をかけるよう構成されるロック装置（７）が設けられる、請求項１〜１７のいずれか１項に記載の多軸骨固定装置。
19. 前記スリーブ状の挿入片（５）が、前記収容スペース（１１）において回転および旋回するよう構成される、請求項１７または１８に記載の多軸骨固定装置。
20. 前記柔軟なセクション（６６ａ，６６ｂ；６６ａ′，６６ｂ′，６６ａ″，６６ｂ″）は、前記圧力要素の、前記ヘッド（３）に面する側とは反対の側上に配置されている、請求項１〜１９のいずれか１項に記載の多軸骨固定装置。
21. 前記圧力要素または前記受入部分のいずれかの傾斜した表面部分（１５ａ，１５ｂ；３２ａ，３２ｂ；１５ａ″，１５ｂ″，６９ａ，６９ｂ，６９ａ′，６９ｂ′）は、前記圧力要素が前記受入部分内に配される際に、前記受入部分の上端部（４ａ）により近い上部端部と、前記受入部分の底端部（４ｂ）により近い下部端部とを有し、傾きは、前記上部端部が前記下部端部よりも前記中心軸（Ｃ）により近いような傾きである、請求項１〜２０のいずれか１項に記載の多軸骨固定装置。