JP2016000114A

JP2016000114A - 切削工具、骨手術用インスツルメントおよび切削方法

Info

Publication number: JP2016000114A
Application number: JP2014121098A
Authority: JP
Inventors: 臼井　薫; Kaoru Usui; 薫臼井
Original assignee: Osada Electric Co Ltd
Current assignee: Osada Electric Co Ltd
Priority date: 2014-06-12
Filing date: 2014-06-12
Publication date: 2016-01-07

Abstract

【課題】スクリューの締結力低下を防止できる切削工具、骨手術用インスツルメントおよび切削方法を提供する。【解決手段】骨と、骨の骨折領域を跨ぐように配置されるプレートとを締結するスクリューを受容するためのスクリュー孔を、骨の髄腔の周囲に配された皮質骨に穿設する切削工具３０である。切削工具は、軸線回りの回転力が付与されるシャンク３１と、シャンクの前方に位置して骨の内部に挿入される細軸の首部３３とを備える。首部は、切削工具の進行方向でみて手前側に位置する皮質骨Ｋ１、髄腔Ｍ、奥側に位置する皮質骨Ｋ２の順に接触してスクリュー孔を形成させる切れ刃３５および切りくず排出溝３６を有したドリル先端部３４と、ドリル先端部が皮質骨Ｋ２を切削する際に皮質骨Ｋ１に形成したスクリュー孔Ｈの周面に対向し、切りくず排出溝の無い曲面状に形成された丸棒状部３７とを有する。【選択図】図３

Description

本発明は、切削工具、骨手術用インスツルメントおよび切削方法に関し、詳細には、体内用のプレートを骨に固定するスクリューを受容するためのスクリュー孔を骨に穿設する切削工具、骨手術用インスツルメントおよび切削方法に関する。

橈骨や尺骨は人間の前腕構造や四肢動物の前肢構造を支持しており、橈骨や尺骨の骨折には体内用のプレートを用いた外科的治療が知られている。例えば、特許文献１には、皮膚を切開して骨を露出させた後、骨折領域を跨ぐようにプレートを配置し、このプレートと骨とをスクリューで締結する技術が開示されている。
このため骨にはスクリュー孔を設ける工程（下穴加工ともいう）が必要になる。具体的には、スクリュー径よりも小径のドリルを準備し、このドリルをプレートの上方から前進させて骨を貫通するまで穴あけしている。

図６は従来の切削工具を説明する図である。図６に示したドリル１３０は、ハンドピース（図示省略）に装着されるシャンク１３１を有し、シャンク１３１にはモータ（図示省略）から軸線回りの回転力が付与される。
シャンク１３１の前方には細軸の首部１３３が設けられている。首部１３３には螺旋状の切りくず排出溝１３６が首部１３３の根元まで形成されており、首部１３３の前端には、軸心から径方向に延びた山型の切れ刃１３５が形成されている。

特表２０１３−５２１０４６号公報

ところで、橈骨や尺骨はその形状から長骨に分類される。長骨は骨膜で覆われた骨幹を有し、骨幹の中央部分には海綿骨や骨髄を有した髄腔があり、骨膜と髄腔との間には皮質骨（緻密骨ともいう）がある。
そして、長骨にスクリュー孔を設ける場合、ドリルは、骨膜、皮質骨を経て髄腔に達した後、この髄腔の裏側に位置する皮質骨を経て骨膜に達し、ドリルの先端が骨の外部に突出する。

しかしながら、特許文献１に記載の技術に上記従来のドリル１３０を利用すると、ドリル１３０からみて奥側に位置する皮質骨（上記髄腔の裏側に位置する皮質骨に相当する）にスクリュー孔を穿設する際、手前側に位置する皮質骨のスクリュー孔が例えば切りくず排出溝１３６のエッジで楕円形状に削られ、その孔径が拡大するという問題がある。これでは、スクリューの締結力が低下してスクリューの脱落を招く。

本発明は、上述のような実情に鑑みてなされたもので、スクリューの締結力低下を防止できる切削工具、骨手術用インスツルメントおよび切削方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１の発明は、骨と、該骨の骨折領域を跨ぐように配置されるプレートとを締結するスクリューを受容するためのスクリュー孔を、前記骨の髄腔の周囲に配された皮質骨に穿設する切削工具であって、該切削工具は、軸線回りの回転力が付与されるシャンクと、該シャンクの前方に位置して前記骨の内部に挿入される細軸の首部とを備え、該首部は、前記切削工具の進行方向でみて手前側に位置する皮質骨、髄腔、奥側に位置する皮質骨の順に接触して前記スクリュー孔を形成させる切れ刃および切りくず排出溝を有したドリル先端部と、該ドリル先端部が前記奥側に位置する皮質骨を切削する際に前記手前側に位置する皮質骨に形成したスクリュー孔の周面に対向し、前記切りくず排出溝の無い曲面状に形成された丸棒状部とを有することを特徴としたものである。

請求項２の発明は、前記切れ刃の先端角が１４０°近傍に設定されることを特徴としたものである。

請求項３の発明は、上記の切削工具と、該切削工具を着脱自在に装着すると共に、該切削工具を回転させるハンドピースとを備えた骨手術用インスツルメントであることを特徴としたものである。

請求項４の発明は、骨と、該骨の骨折領域を跨ぐように配置されるプレートとを締結するスクリューを受容するためのスクリュー孔を、切削工具で前記骨の髄腔の周囲に配された皮質骨に穿設する切削方法であって、前記切削工具の、切れ刃および切りくず排出溝を有したドリル先端部が、前記切削工具の進行方向でみて手前側に位置する皮質骨を貫通するステップと、前記ドリル先端部が髄腔を貫通するステップと、前記ドリル先端部が前記切削工具の進行方向でみて奥側に位置する皮質骨を貫通するステップとを含み、前記切削工具の、前記ドリル先端部の後方で前記切りくず排出溝の無い曲面状に形成された丸棒状部は、前記ドリル先端部が前記奥側に位置する皮質骨を切削する際に前記手前側に位置する皮質骨に形成したスクリュー孔の周面に対向することを特徴としたものである。

本発明によれば、丸棒状部が切りくず排出溝の無い曲面状に形成されているので、ドリル先端部が奥側に位置する皮質骨を切削する際、手前側に位置する皮質骨のスクリュー孔の径が拡大しない。よって、スクリューの締結力低下を防止することができる。

本発明の骨手術用インスツルメントの外観斜視図である。本発明の第１実施例による切削工具の平面図である。切削工具によるスクリュー孔の穿設を説明する図である。本発明の第２実施例による切削工具の平面図である。図４の切削工具に用いられるドリルガイドの斜視図である。従来の切削工具を説明する図である。

以下、図面を参照しながら本発明の切削工具、骨手術用インスツルメントおよび切削方法について説明する。図１は、本発明の骨手術用インスツルメントの外観斜視図である。
骨手術用インスツルメント１はハンドピース２を有し、ハンドピース２はコード３を介して装置本体４に接続されている。

装置本体４の正面には例えば速度調整用ツマミ４ａなどが設けられ、また、装置本体４は、例えばその背面から引き出されたコード５を介してフットコントローラ６に接続されている。なお、速度調整用ツマミ４ａはフットコントローラ６を踏み込んだ際の最高速度を調整できる。
ハンドピース２は、ヘッド部２１とグリップ部２２からなり、ヘッド部２１の内部には、ドリル３０を着脱自在に装着できる例えばスリーブ（図示省略）が設けられている。

グリップ部２２はヘッド部２１の後方に位置し、グリップ部２２の内部には、スリーブを回転させる例えばスピンドルや交流電源の電力で駆動するモータ（図示省略）が設けられている。これにより、モータの回転は、スピンドルやスリーブを介してドリル３０に伝達される。なお、ドリル３０が本発明の切削工具に相当する。また、ドリルはモータに替えてエアで回転するものであってもよい。

（第１実施例）
図２は本発明の第１実施例による切削工具の平面図であり、図２（Ｂ）は図２（Ａ）を９０°回転させたものである。ドリル３０は、例えばハイスなどの工具鋼で形成されており、図１で説明したヘッド部２１のスリーブに装着される例えば中実丸棒のシャンク３１を有する。シャンク３１にはモータから軸線回りの回転力が付与される。
シャンク３１の前方には、例えば次第に縮径するテーパ部３２、スクリュー（図示省略）の外径よりも小径に形成された細軸の首部３３の順に、同心状に設けられている。

首部３３は、骨を貫通できる所定の長さ（ボディ長ともいう）で形成されており、ドリル先端部３４は円柱状の一次加工材（ブランク材ともいう）を例えば研削用ホイールで研削して形成される。詳しくは、研削用ホイールを首部３３の軸線に対して傾けておくと共に、首部３３の前端に接触可能な位置にセットする。次いで、研削用ホイールを回転させ、研削用ホイールの例えば外周面のエッジが首部３３の前端に接触した場合、首部３３を所定速度で回転させながら所定速度で前進させると、首部３３には１本目の切りくず排出溝３６が形成される。その後、首部３３を１８０°回転させて上記と同様に加工すると、２本目の切りくず排出溝３６が形成される。切りくず排出溝３６の軸線方向長さは、首部３３の外径が例えば１．１ｍｍ〜１．７ｍｍ程度であるのに対し、例えば２．１ｍｍ〜２．２ｍｍ程度で設けられている。なお、２本の切りくず排出溝３６の形成により、切りくず排出溝３６，３６の間には、曲面状のランドが形成される。

また、山型の切れ刃３５は、例えば切りくず排出溝３６を形成した後、首部３３の前端を例えば仕上げ用の研削ホイールの正面で研削して形成される。図２（Ｂ）に示すように、切れ刃３５の先端角が例えば１３０°から１５０°までの範囲（さらには１４０°±１°が望ましい）に設定され、従来のドリルの先端角（１１８°）に比べて鈍角に設定されている。このため、切れ刃３５の先端が皮質骨に対して垂直に接触しない場合でも首部３３がその軸線に対して反り難くなり、スクリュー孔の位置ずれを防止できる。

首部３３は、ドリル先端部３４の後方に、切りくず排出溝３６の無い、円柱状の一次加工材による丸棒状部３７を有している。首部３３の外径が例えば１．１ｍｍ〜１．７ｍｍ程度の場合、丸棒状部３７の軸線方向長さは例えば１０ｍｍ〜１１ｍｍ程度で形成されており、切りくず排出溝３６（２．１ｍｍ〜２．２ｍｍ程度）に比べて５倍程度の長さに設定されている。

なお、ドリル３０をトイ種のような小型犬の骨穿孔に利用する場合、その橈骨や尺骨の直径は平均５ｍｍ〜１０ｍｍ程度であって、皮質骨の厚みが平均１ｍｍ〜３ｍｍ程度であることから、図３で説明する皮質骨Ｋ２にスクリュー孔を穿設する際、皮質骨Ｋ１のスクリュー孔Ｈが切りくず排出溝３６のエッジで削られないようにするためには、切りくず排出溝３６の軸線方向長さは４ｍｍ以下が好ましく、丸棒状部３７の軸線方向長さは１５ｍｍ以上であることが望ましい。
そして、本発明のドリル３０を用いれば、スクリューの締結力低下を防止できる骨手術用インスツルメントを提供することができる。

図３は、切削工具によるスクリュー孔の穿設を説明する図であり、体内用のプレートに対して垂直方向に延びたスクリュー孔を穿設する例を挙げて説明する。
まず、ドリル３０をハンドピース２にセットし、モータからの動力でドリル３０を回転させる。次に、この回転したドリル３０の先端をプレートＰの開口（図示省略）の上方から骨に向けて前進させ、切れ刃３５や切りくず排出溝３６等で骨膜Ｇ、皮質骨Ｋ１を切削して髄腔Ｍに到達すると、皮質骨Ｋ１にはスクリュー孔Ｈが形成される。図３に示すスクリュー孔Ｈを設けた皮質骨Ｋ１が本発明の手前側に位置する皮質骨に相当する。

続いて、図３に示すように、切れ刃３５や切りくず排出溝３６等が髄腔Ｍの裏側に位置する皮質骨Ｋ２（本発明の奥側に位置する皮質骨に相当する）を切削する際、皮質骨Ｋ１に形成されたスクリュー孔Ｈの周面には、切りくず排出溝３６やランドではなく、丸棒状部３７が対向する。
その後、切れ刃３５や切りくず排出溝３６等が皮質骨Ｋ２、骨膜Ｇを切削して骨の外部に突出した場合にも、スクリュー孔Ｈの周面には丸棒状部３７が対向している。

このように、丸棒状部３７が切りくず排出溝３６等の無い曲面状に形成されているので、ドリル先端部３４が髄腔Ｍの裏側に位置する皮質骨Ｋ２を切削する際、髄腔Ｍの手前側に位置する皮質骨Ｋ１のスクリュー孔Ｈの径が拡大しない。よって、プレートＰを固定するスクリューの締結力低下を防止できる。

（第２実施例）
図４は、本発明の第２実施例による切削工具の平面図であり、図４（Ｂ）は図４（Ａ）を９０°回転させたものである。ドリル３０は、第１実施例と同様に、シャンク３１、テーパ部３２、首部３３で構成され、首部３３には、切れ刃３５や切りくず排出溝３６を有したドリル先端部３４の他、切りくず排出溝３６の無い丸棒状部３７が形成されているが、第２実施例のドリル３０はドリルガイドを利用する。また、首部３３の外径が例えば１．１ｍｍ〜１．７ｍｍ程度の場合、切りくず排出溝３６の軸線方向長さが例えば３．１ｍｍ〜３．２ｍｍ程度で設けられ、第１実施例よりもやや長く形成されている。

図５は、図４の切削工具に用いられるドリルガイドの斜視図である。ドリルガイド４０は、平坦な棒状の把持部４１と、円筒状のガイド部４２とからなり、ガイド部４２が把持部４１の端部に設置されている。ガイド部４２の内径は挿入される首部３３の外径よりも僅かに大きくされており、首部３３の外径に応じたガイド部４２が選択される。
ドリル３０の丸棒状部３７は、このガイド部４２の長さを考慮し、第１実施例よりも長く形成されている。詳しくは、丸棒状部３７の軸線方向長さは例えば２６ｍｍ〜３８ｍｍ程度で形成され、切りくず排出溝３６（３．１ｍｍ〜３．２ｍｍ程度）に比べて８倍〜１２倍程度の長さに設定されている。

このドリルガイド４０を利用する場合、ドリル３０とドリルガイド４０を操作する施術者の他、骨とプレートＰを把持する補助者の計２名が必要になるが、ガイド部４２の先端をプレートＰの開口に当接させてスクリュー孔の形成方向を決めているので、首部３３はガイド部４２に沿って容易に前進でき、穴位置精度の高いスクリュー孔を設けることができる。

１…骨手術用インスツルメント、２…ハンドピース、３…コード、４…装置本体、４ａ…速度調整用ツマミ、５…コード、６…フットコントローラ、２１…ヘッド部、２２…グリップ部、３０…ドリル、３１…シャンク、３２…テーパ部、３３…首部、３４…ドリル先端部、３５…切れ刃、３６…切りくず排出溝、３７…丸棒状部、４０…ドリルガイド、４１…把持部、４２…ガイド部。

Claims

骨と、該骨の骨折領域を跨ぐように配置されるプレートとを締結するスクリューを受容するためのスクリュー孔を、前記骨の髄腔の周囲に配された皮質骨に穿設する切削工具であって、
該切削工具は、軸線回りの回転力が付与されるシャンクと、該シャンクの前方に位置して前記骨の内部に挿入される細軸の首部とを備え、
該首部は、
前記切削工具の進行方向でみて手前側に位置する皮質骨、髄腔、奥側に位置する皮質骨の順に接触して前記スクリュー孔を形成させる切れ刃および切りくず排出溝を有したドリル先端部と、
該ドリル先端部が前記奥側に位置する皮質骨を切削する際に前記手前側に位置する皮質骨に形成したスクリュー孔の周面に対向し、前記切りくず排出溝の無い曲面状に形成された丸棒状部と
を有することを特徴とする切削工具。
前記切れ刃の先端角が１４０°近傍に設定されることを特徴とする請求項１に記載の切削工具。
請求項１又は２に記載の切削工具と、該切削工具を着脱自在に装着すると共に、該切削工具を回転させるハンドピースとを備えたことを特徴とする骨手術用インスツルメント。
骨と、該骨の骨折領域を跨ぐように配置されるプレートとを締結するスクリューを受容するためのスクリュー孔を、切削工具で前記骨の髄腔の周囲に配された皮質骨に穿設する切削方法であって、
前記切削工具の、切れ刃および切りくず排出溝を有したドリル先端部が、前記切削工具の進行方向でみて手前側に位置する皮質骨を貫通するステップと、前記ドリル先端部が髄腔を貫通するステップと、前記ドリル先端部が前記切削工具の進行方向でみて奥側に位置する皮質骨を貫通するステップとを含み、
前記切削工具の、前記ドリル先端部の後方で前記切りくず排出溝の無い曲面状に形成された丸棒状部は、前記ドリル先端部が前記奥側に位置する皮質骨を切削する際に前記手前側に位置する皮質骨に形成したスクリュー孔の周面に対向することを特徴とする切削方法。