JP2019118832A - 多軸骨固定装置、および器具と多軸骨固定装置とを含むシステム - Google Patents

多軸骨固定装置、および器具と多軸骨固定装置とを含むシステム Download PDF

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Abstract

【課題】ロッドを骨固定要素に連結するための骨固定装置を提供する。【解決手段】骨固定装置は、骨に定着されるシャンクおよび頭部3を含む骨固定要素1と、第1端部5aおよび第2端部5bと、第1端部および第2端部を通って延在する中心軸Cと、ロッド6を受け入れるための凹部とを有する受け部5とを含み、受け部は、骨固定要素の頭部を受け入れる。骨固定装置は、頭部に圧力を加えるための加圧部材7を含み、加圧部材は、少なくとも1つの係合部を備える。少なくとも1つの係合部は、器具と係合すると、軸方向に沿って加圧部材を、頭部が受け部内で旋回可能なアンロック位置から、頭部がクランプされるロック位置に移動するように構成され、受け部は、第1当接面50bを備え、第1当接面は、加圧部材に設けられた第2当接面71と協働することによって、器具を取り外した場合に加圧部材をロック位置に保持するように構成されている。【選択図】図3

Description

本発明は、多軸骨固定装置、および多軸骨固定装置と、当該装置と共に使用される器具とを含むシステムに関する。より具体的には、多軸骨固定装置は、ロッドを骨固定要素に連結するために骨固定要素に対して複数の角度位置を取るように構成された受け部と、頭部に圧力を加えることによって、受け部に対して頭部をクランプするための加圧部材とを含み、加圧部材は、器具を介して作動される。
米国特許第5672176号は、シャンクと頭部とを有するねじ部材と、ねじ頭部とロッドとを受け入れる座部とを備え、ロッドを骨に連結するための固定部材を記載している。固定部材は、シャンクの反対側からねじ頭部を取り囲むように形成された加圧部材をさらに備える。座部は、所定の円錐角で下端に向かって先細になっている部分を有する。加圧部材は、ねじ頭部を取り囲む領域の外側に円錐面を有する。この円錐面は、上述した所定の円錐角に対応する円錐角で下端に向かって先細になっている。一実施形態において、円錐角は、加圧部材と固定部材とが自己ロックするように選択される。頭部とロッドとは、固定部材を締め付けることによってロックされる。ロッドの位置を修正するために固定部材を緩めても、頭部は、ロックされるままである。
米国特許第9155567号は、U字形断面の通路を有する受け頭部と、受け頭部内に回転可能に収容された膨出端を有するシャンクとを含む多軸椎弓根スクリュー(polyaxial pedicle screw)を記載している。この椎弓根スクリューは、受け頭部に収容され、膨出端と係合可能なロックインサートをさらに含む。受け頭部は、ロックインサートの当接面を露出させるための側面開口を含み、外部の押圧要素は、この当接面に作用することによって、ロックインサートをロック位置に保持することができる。
米国特許第5672176号明細書 米国特許第9155567号明細書
脊椎手術の場合、しばしば、脊柱ロッドおよび多軸骨固定具を用いて、脊柱の複数の環節を矯正および/または固定しなければならない。この場合、多軸骨固定装置の受け部に対して骨固定要素およびロッドを繰り返して調整する必要がある。したがって、矯正時に頭部およびロッドのロックおよびアンロックを行う観点から、より柔軟に操作できる多軸骨固定装置が必要とされる。
本発明の目的は、手術中に操作が改良された多軸骨固定装置、およびこのような多軸骨固定装置と共に使用される器具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と、請求項13に記載の器具と多軸骨固定装置とを含むシステムによって解決される。さらなる展開は、従属請求項に記載されている。
一実施形態によれば、多軸骨固定装置は、骨に定着されるシャンクと頭部とを含む骨固定要素と、第1端部および第2端部と、第1端部および第2端部を通って延在する中心軸と、ロッドを受け入れるための凹部とを有する受け部とを含み、受け部は、骨固定要素の頭部を受け入れ、頭部に圧力を加えるための加圧部材を含み、加圧部材は、少なくとも1つの係合部を備え、少なくとも1つの係合部は、器具と係合すると、軸方向に沿って加圧部材を、頭部が受け部内で旋回可能なアンロック位置から、頭部がクランプされるロック位置に移動するように構成され、受け部は、第1当接面を備え、第1当接面は、加圧部材に設けられた第2当接面と協働することによって、器具を取り外した場合に加圧部材をロック位置に保持するように構成されている。
本実施形態によれば、加圧部材を軸方向に移動することによって、受け部に対する頭部の多軸移動を開始および停止することができる。多軸運動が停止されると、すなわち、頭部が仮にロックされると、器具を取り外しても、頭部は、ロックされるままである。これによって、器具が取り付けられていなくても、矯正を行うことができ、必要に応じて器具を取り付けることができる。
また、頭部は、受け部に対して角度位置でロックすることができ、固定されたロッドとは独立して角度位置からアンロックすることができる。したがって、ロッドの位置を調整すると共に、頭部のロックを維持することができる。頭部を容易にアンロックすることができる。
手術中に、骨固定要素のロックおよびアンロックは、ロッドおよび固定部材がまだロッドを受け入れる凹部の底部から離れた受け部に挿入されていないまたは受け部の上方に配置されていないときに行うことができる。
更なる実施形態によれば、加圧部材は、加圧部材と受け部との間の摩擦によって、例えば加圧部材と受け部との間のプレスフィット連結によってロック位置に仮に保持することができる。保持力の強さは、協働する部品の大きさを選択することによって調整することができる。
ロッドを受け入れるための凹部によって、2つの脚部を形成することができる。各脚部は、延在タブを形成する分離可能な部分を含むことができる。延在タブによって、手術中に多軸骨固定装置を便利に取り扱うことができる。また、延在タブによって、インプラント要素または器具をインプラント部位に導くおよび/または供給することができる。これは、低侵襲手術(MIS)の場合に特に有用である。頭部およびロッドをロックした後、延在タブを切断することができる。
ロッドを可動にしながら、骨固定要素の頭部を受け部に仮に固定することによって、器具と共に骨固定装置を挿入されたロッドに向かって引っ張ることができ、その結果、関連する脊椎骨をロッドに向かって引っ張ることができ、脊椎骨の位置を修正する。したがって、本発明の多軸骨固定装置は、手術中に角度位置および/またはロッド位置の様々な調節および再調節を行うことができる。
実施形態によれば、多軸骨固定装置は、骨固定要素が頂端から受け部に挿入される頂端装填骨固定装置として設計されてもよく、骨固定要素が底端から受け部に挿入される底端装入装置として設計されてもよい。後者の場合、まず、骨固定要素を骨に挿入し、その後、加圧部材と共に受け部を骨固定要素の頭部に装着する。
本発明のさらなる特徴および利点は、添付の図面によって実施形態の記載から明らかになるであろう。
一実施形態の多軸骨固定装置を示す分解斜視図である。 組立状態にある図1の多軸骨固定装置を示す斜視図である。 右側および左側に対して異なる長手方向平面に沿って切断した組立状態にある図1および2の多軸骨固定装置の断面を示す断面図である。 図1〜3の多軸骨固定装置の受け部を示す上面斜視図である。 図4の受け部を示す底面斜視図である。 図4および5の受け部を示す上面図である。 図6のA−A線に沿って切断した図4〜6の受け部の断面を示す断面図である。 図1〜3の多軸骨固定装置の加圧部材を示す分解斜視図である。 図8の加圧部材を示す上面斜視図である。 図9の加圧部材を示す底面斜視図である。 図8〜10の加圧部材を示す上面図である。 図11の線B−Bに沿って切断した図8〜11の加圧部材の断面を示す断面図である。 図1〜12の多軸骨固定装置と共に使用される器具の前部を示す側面斜視図である。 図13の器具の前部を示す底面斜視図である。 図1〜12の多軸骨固定装置と共に使用される図13および14の器具の配置ステップを示す斜視図である。 図1〜12の多軸骨固定装置と共に使用される図13および14の器具の配置ステップを示す斜視図である。 図1〜12の多軸骨固定装置と共に使用される図13および14の器具の配置ステップを示す斜視図である。 図1〜12の多軸骨固定装置と共に使用される図13および14の器具の配置ステップを示す斜視図である。 図13および14の器具を用いて、図1〜12の多軸骨固定装置の頭部のアンロックを示す断面図である。 図13および14の器具を用いて、図1〜12の多軸骨固定装置の頭部のロックを示す断面図である。 図1〜12の多軸骨固定装置にロッドを挿入するステップを示す斜視図である。 図1〜12の多軸骨固定装置にロッドを固定するステップを示す斜視図である。 別の実施形態の多軸骨固定装置を示す分解斜視図である。 組立状態にある図18の多軸骨固定装置を示す斜視図である。 ロッド軸に垂直であり且つ中心軸および受け部の脚部の中間を通る平面に沿って切断した組立状態にある図18および19の多軸骨固定装置の断面を示す断面図である。 図13および14の器具を装着した図20の多軸骨固定器具を示す断面図である。 器具と共に使用された図21の多軸骨固定装置を示す斜視図である。 図18〜22の多軸骨固定装置の受け部を示す上面斜視図である。 図23の受け部を示す底面斜視図である。 図23および24の受け部を示す側面斜視図である。 図23〜25の受け部を示す上面図である。 図26のD−D線に沿って切断した図23〜25の受け部の断面を示す断面図である。 図18〜22の加圧部材を示す上面斜視図である。 図28の加圧部材を示す底面斜視図である。 図28および29の加圧部材を示す上面図である。 図30のE−E線に沿って切断した図28〜30の加圧部材の断面を示す断面図である。 加圧部材のアンロック位置にある図18〜31の多軸骨固定装置を示す側面図である。 図32aの詳細を示す拡大図である。 加圧部材のロック位置にある図18〜31の多軸骨固定装置を示す側面図である。 図33aの詳細を示す拡大図である。 ロッド軸に垂直であり且つ中心軸および受け部の脚部の中間を通る平面に沿って切断した組立状態にあるさらに別の実施形態の多軸骨固定装置の断面を示す断面図である。 組立状態にある図34の多軸骨固定装置を示す斜視図である。 図34および35の多軸骨固定装置の受け部を示す上面斜視図である。 図36の受け部を示す底面斜視図である。 図36および37の受け部を示す上面図である。 図38のF−F線に沿って切断した図36〜38の受け部の断面を示す断面図である。 図34および35の加圧部材を示す上面斜視図である。 図40の加圧部材を示す底面斜視図である。 図40および41の加圧部材を示す上面図である。 図42のG−G線に沿って切断した図40〜42の加圧部材の断面を示す断面図である。
図1〜3に示すように、本発明の一実施形態に係る骨固定装置は、例えば、ねじ付き部分を有するシャンク2と、球面状の外面を有する頭部3とを有する骨ねじの形にした骨固定要素1を含む。頭部3は、ねじドライバと係合するための凹部4を有してもよい。また、骨固定装置は、骨固定要素1に接続されるロッド6を受け入れるための受け部5を含む。さらに、受け部5には、骨固定要素1の頭部3に圧力を加えるための加圧部材7を設けてもよい。最後に、骨固定要素は、ロッドを受け部5に固定するために、例えば内側ねじまたは止めねじの形にした固定部材8を含む。
以下、図4〜7を参照して、受け部5をより詳細に説明する。受け部5は、上端を形成する第1端部5aと、下端を形成する反対側の第2端部5bと、第1端部5aおよび第2端部5bを通る中心軸Cとを含む。受け部の全体的な外形は、実質的に円筒形であってもよい。通路50が、受け部5を通って、第1端部5aから第2端部5bまで延在する。通路50は、いくつかの異なる直径を有する部分を含んでもよい。第1端部5aからまたは第1端部5aに近い位置から、第1端部5aから離れて一定の距離まで延在する第1部分において、通路50は、第1同軸ボア50aとして形成される。第1同軸ボア50aの少なくとも一部には、内ねじ山51が設けられている。通路50は、さらに狭くなり、第1同軸ボア50aよりも小さい直径を有する第2同軸ボア50bに形成される。第2同軸ボア50bは、加圧部材7の一部を内部に収容するように機能することができる。第2同軸ボア50bの内面は、加圧部材7に設けられた第2当接面と協働するための第1当接面を規定する。第2端部5bと第2同軸ボア50bとの間に、頭部用の座部50cが形成される。座部50cは、玉継ぎ手と同様に、挿入された頭部の旋回運動を可能にするように、球形または他の形状に形成される。第2端部と座部50cとの間には、狭窄部50dをさらに設けることができる。これによって、シャンク2が第2端部5bの開口を通ることができるが、頭部3がこの開口を通ることができない。図示された第2同軸ボア50bは、円筒形であるが、加圧部材7の一部と摩擦連結、好ましくはプレスフィット連結を形成できる円錐形または他の形状を有してもよい。
実質的にU字形の凹部52が、受け部5の上部領域において、第1端部5aから第2端部5bの方向に沿って延在している。凹部52の幅は、ロッド6の直径よりも僅かに大きい。したがって、ロッド6を凹部52の内部に配置することができ、凹部52の内部で移動することができる。よって、凹部52は、ロッド6を受け入れるためのロッド受け凹部またはチャネルを形成る。チャネルの側壁は、2つの自由な脚部52a、52bを規定する。
第1端部5aから離れて一定の距離に周方向溝5cの形にした破断部または切断部が設けられている。これによって、溝5cの上方に位置する脚部52aおよび52bの一部を切断することができる。この溝によって、脚部52a、52bは、溝5cの上方へ延在する第1部または上部520a、520bと、溝5cの下方から凹部52の底部まで延在する第2部または下部521a、521bとに分割される。溝5cにおける脚部52a、52bの肉厚は、脚部の上部520a、520bを切断できるように薄くしてもよい。これによって、上部520a、520bは、延在タブを各々形成する。これらの延在タブは、器具またはインプラント部品を骨固定装置の下部に案内するための案内手段として使用される。このような延在タブは、低侵襲手術(MIS)に特に適している。下部521a、521bから上部520a、520bを切断することを可能にする任意の他の手段、例えば穿孔も考えられてもよい。脚部52a、52bの上部520a、520bおよび下部521a、521bの少なくとも一部に内ねじ山51が設けられているため、第1同軸ボア50aによって規定された通路に沿って、固定部材8を下方に捻じ込むことができる。
受け部5の外面には、器具と係合するための係合構造が設けられている。この係合構造は、周方向リブまたは突起53a、53bによって形成されてもよい。図示の実施形態では、1つのリブ53a、53bは、各脚部52a、52bに設けられている。リブ53a、53bは、好ましくは、溝5cの下方に位置する脚部52a、52bの下部521a、521bに各々設けられる。各リブ53a、53bは、受け部の円周の一部に沿って延在している。リブ53a、53bは、中心軸Cに対して軸対称に設けられてもよく、または中心軸Cおよび凹部52の長手軸Lを通る平面に対して非対称、具体的には非鏡面対称に設けられてもよい。より具体的には、リブ53a、53bは、中心軸Cに対して180°でオフセットされ、中心軸Cに対して回転される。これによって、一方のリブ53aは、周方向に沿って凹部52の第1端部により近く、他方のリブ53bは、凹部52の第2端部により近い。したがって、周方向に沿って、リブのない表面部分54a、54bが各脚部52a、52bの外面に存在する。これによって、以下により詳細に説明するように、器具をリブのない表面部分54a、54b上に配置した後、回転させることによって、リブ53a、53bと係合することができる。リブ53a、53bは、実質的に矩形の断面または器具との係合を容易にする他の断面を有することができる。理解すべきことは、各脚部52a、52b上のリブの数は、1つのリブに限定されず、他の実施形態では各脚部に2つ以上のリブを設けてもよいことである。また、他の実施形態では、リブの形状が異なってもよい。
受け部5はさらに、器具が加圧部材7と係合することを可能にする2つの開口55a、55bを含む。開口55a、55bは、中心軸Cおよび凹部52の長手軸Lに対して横方向に配置される。各開口55a、55bは、受け部5の壁を完全に貫通する。より詳しくは、これらの開口は、脚部52a、52bの下部521a、521b且つリブ53a、53bの形にした係合部と第2端部5bとの間に各々設けられる。したがって、開口55a、55bは、中心軸Cに対して軸対称に、または凹部52の中心軸Cおよび長手軸Lを通って延在する平面に対して非対称(非鏡面対称)に設けられている。好ましくは、開口55a、55bの中心位置は、周方向に沿って各リブ53a、53bの中心位置に対応し、開口の周方向幅は、各リブの周方向幅に実質的に対応する。
図7を参照してより詳細に説明したように、各開口55a、55bは、第1同軸ボア50aに開口し且つ軸方向の高さよりも大きい周方向の幅を有する内側部分555を含む。また、各開口55a、55bは、内側部分555の高さよりも大きい軸方向の高さを有する外側部分556を含む。
最後に、加圧部材7の挿入を容易にするように、受け部5の第1端部5に隣接して、第1端部5aに向かって先細になり且つねじ山を設けていないテーパ部56を形成することができる。内ねじ山51は、テーパ部56から一定の距離に離れて設けられる。
以下、図8〜12を参照して、加圧部材7をより詳細に説明する。加圧部材7は、上端を形成する第1端部7aと、下端を形成する第2端部7bとを含む。加圧部材は、第1端部に隣接して、実質的に円筒形の外面を有する第1部分70を備える。第1部分70は、受け部5の第1同軸ボア50a内に摺動可能に構成されている。第2部分71が、第2端部7bに隣接して設けられ、実質的に円筒形の外面を有する。第2部分71の外面は、受け部の第2同軸ボア50bの第1当接面と協働するように構成された第2当接面を規定する。加圧部材7の第2部分71の大きさおよび受け部の第2同軸ボア50bの大きさは、頭部3が受け部に位置し且つ加圧部材7が最下方に位置するときに第2部分71がプレスフィット方式で保持されるように選択される。テーパ状の移行部72は、第1部分70と第2部分71とを連結することができる。
好ましくは、中空の内部チャンバ73が、第2部分71を貫通して第1部分70まで延在することによって、第2端部7bに開口を形成する。内部チャンバ73は、球状頭部3を内部に収容およびクランプするように構成されている。この目的を達成するために、第2部分72は、第2端部7bに向かって切開され、好ましくは第2部分72の全体または大部分を通って延在するスリット74によって、少なくとも部分的に可撓である。スリット74の数および寸法は、第2部分の壁を頭部3上に嵌めるのに十分に可撓であるように決められる。
加圧部材7は、器具と係合するための2つの横方向延在部をさらに含む。これらの横方向延在部は、別個の部材であるピン75a、75bとして設けられ、加圧部材を受け部5に挿入した後に加圧部材に装着することができる。ピン75a、75bを装着するために、第1部分70は、ピンの端部を受け入れるように構成された開口78a、78bを有する。各ピン75a、75bは、内側部分755と外側部分756とを備え、内側部分は、開口55a、55bの各々の内側部分555に挿入するように構成され、外側部分は、開口55a、55bの各々の外側部分556に挿入するように構成される。内側部分755は、実質的に平坦であり、開口55a、55bの軸方向の高さよりも低い高さを有する。これによって、ピン55a、75bは、軸方向に沿って開口55a、55b内にそれぞれ移動することができる。頭部3にアクセスするために、内側の自由端には、加圧部材7に設けられた同軸ボア76の円筒形状に適合した円筒状の切欠部757が設けられている。第2部分756は、例えば、ダブテール断面を有し、器具との係合部を形成するための溝759によって、軸方向に離間された2つのリブ758を含む。特に図3に見られるように、加圧部材7が受け部5に挿入され且つピン75a、75bが装着されると、リブ758は、開口55a、55bから少なくとも部分的に突出する。
特に図11に示すように、上面図において、ピン75a、75bは、斜めであり、中心軸Cに対して軸対称にまたは中心軸Cおよび凹部52の長手軸Lを通って延在する平面に対して非対称に配置されている。したがって、ピン75a、75bの配置および形状は、開口55a、55bの配置および形状に適合する。
また、加圧部材は、第1部分70に挿入されたロッド6を支持するように構成されたロッド支持面77を備える。ロッド支持面77は、ロッド6の形状に適合した円筒形状を有することができる。
以下、図13および14を参照して、多軸骨固定装置と共に使用される器具を説明する。器具は、外側管材100と、外側管材100内に摺動可能に配置された内側管材120とを含む。図面は、外側管材100および内側管材120の前部のみを示している。外側管材100および内側管材120の各々は、任意の適切な形状を有する後部、特に内側管材120に対して外側管材100を保持および/または移動するためのグリップ部またはハンドル部を有する後部を備える。内側管材に対して外側管材の移動は、例えば、トグルレバー構造によってもたらすことができる。このトグルレバー構造において、第1レバーアームの第1端部は、外側管材100に接続され、第2レバーアームの第1端部は、内側管材120に接続され、両方のレバーアームの第2端部は、手で作動させることができる。内側管材に対して外側管材を移動するための他の機構を適用することもできる。好ましくは、外側管材100および内側管材120は、例えば、凹部またはスロットに移動する突起によって、互いに摺動可能に案内される。
装置の前部は、二股に分かれている。すなわち、外側管材100は、2つの対向するアーム101a、101bを備え、内側管材120は、実質的にU字形のスロット102によって離間された2つの対向するアーム121a、121bを備える。スロット102は、外側管材の自由端103、すなわち、器具の自由端に向かって開口する。凹部102の幅は、リブのない表面54a、54bの領域において、受け部5の外径と少なくとも同様である。これによって、器具を受け部5の外面および周りに配置することができる。凹部102の軸方向の長さは、受け部5を管材100、120の前部に収容できるように選択される。したがって、挿入されたロッド6は、凹部102を通って延在することができる。内側管材120の自由端123に近い位置に、円周溝125が各アーム121a、121b上に設けられている。溝125は、受け部5の外面に設けられ、リブ53a、53bの形にした係合部と係合するように構成されている。同様に、外側管材100の自由端103から一定の距離に離れて、突起105の形にした係合部が設けられている。突起105は、各ピン75a、75bの2つのリブ758の間の溝759と係合するように構成されている。溝759との係合を容易にするために、突起105の周方向の一方側に傾斜部105aを設けることができる。傾斜部105aは、以下に説明するように器具を回転させるときに、最初に溝759と係合する側に設けられてもよい。
自由端部123から一定の距離に離れて、内側管材120に肩部124を形成することができる。肩部124は、器具を装着したときに、受け部5の第1端部5aに当接するように構成されている。さらに図面から分かるように、肩部124の上方の内側管材120の内径は、内側管材120から固定部材8を受け部5に挿入できるよう構成されている。
受け部5、加圧部材7、固定部材8および骨固定要素1並びにロッド6および器具は、チタンまたはステンレス鋼などの生体適合性材料、ニチノールのようなNiTi合金、マグネシウムまたはマグネシウム合金などの生体適合性合金、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)またはポリ−1−ラクチド酸(PLLA)などの生体適合性プラスチック材料から作ることができる。これらの部材は、互いに同様または異なる材料から作ることができる。
多軸骨固定装置は、以下のように組み立てられる。まず、シャンク2が第2端部5bの開口を通って伸び出し、頭部3が座部50cに載置されるまで、第1端部5aから骨固定要素1を受け部に挿入する。次に、開口55a、55bから開口78a、78bをアクセスできるまで、加圧部材7を第1端部5aに挿入する。これによって、ロッド支持面77は、受け部のU字形凹部52と整列される。その後、ピン75a、75bは、開口78a、78bから伸び出し、例えばプレス嵌め連結によって開口に保持されるまで、受け部の開口55a、55bから装着される。第2部分71は、頭部3を囲むように第2同軸ボア50b内に挿入される。図3および16aに示すように、ピン75a、75bが最上部に位置し且つ開口55a、55bの上縁に当接する時に、加圧部材は、第2同軸ボア50b内に完全に挿入されていない。この位置は、加圧部材7のアンロック位置である。アンロック位置では、頭部は、受け部5に対して旋回可能である。
(図16bに示すように)加圧部材は、頭部をロック位置にロックするように構成されている。ロック位置において、第2部分71は、さらに第2同軸ボア50bの下方に移動され、頭部3によって第2同軸ボア50bの内壁に当接するように押し付けられ、加圧部材7と受け部5との間にプレスフィット連結を形成する。この位置は、加圧部材7のロック位置である。ロック位置では、ピン75a、75bは、開口55a、55bの下縁に各々当接する。
図15a〜15dは、器具を受け部5に配置するステップを示す。骨固定要素1は、既に骨または脊椎骨に挿入されおり、加圧部材7は、受け部に装着されている。ロッド6および固定部材8が既に挿入されているが、固定部材8が固く締められていないため、ロッド6は、ロッド軸に沿って可動であり、軸方向に沿って上下に移動するためのスペースもある。図15aに示すように、器具の前部は、脚部101a、10b、121a、121bが受け部5のリブのない表面部分54a、54dと整列するように配向されている。
次に、図15bに示すように、受け部の第1端部5aが内側管材120の内側の肩部124に当接し、脚部が受け部5のリブのない部分54a、54bの上面に位置するまで、受け部5に対して器具を下方に移動する。この位置では、内側管材120の溝125は、受け部5のリブ53a、53bと同一の軸位置に位置し、外側管材100の突起125は、加圧部材7のピン75a、75b上の2つのリブ758の間の溝と同一の軸位置に位置する。したがって、図15cに示すように器具を回転させると、内側管材120の溝125は、リブ53a、53bと係合すると共に、外側管材100の突起105は、ピン75a、75bの溝759と係合する。
突起および溝の形にした係合構造の協働によって、外側管材120は、プレスフィット方式で加圧部材7に連接され、内側管材100は、プレスフィット方式で受け部5に連接される。これによって、受け部5に対して加圧部材7を軸方向に移動するための力は、器具を介して伝達することができる。図15dは、加圧部材7をロック位置に移動するための外側管材100の下方運動を示している。
図16aおよび16bは、器具を用いて頭部3をロックおよびアンロックすることを示している。内側管材120は、受け部5に固定されている。図16aにおいて、ピン75a、75bを介して、内側管材に対して外側管材を上方に引っ張ることによって、加圧部材をアンロック位置に移動する。アンロック位置では、これらのピンは、開口55a、55bの上縁に当接する。図16bにおいて、内側管材120に対して外側管材100を下方に移動することによって、加圧部材をロック位置に移動する。ロック位置では、ピン75a、75bは、開口55a、55bの下縁に当接する。これによって、加圧部材7の第2部分71が第2同軸ボア50b内に圧入され、頭部3を固くクランプまたはロックする。なお、アンロック位置のクランプ力またはロック力とロック位置ののクランプ力またはロック力との間のクランプ力またはロック力を用いて、加圧部材を中間位置に保持することもできる。
次に、図17aに示すように、器具を逆方向に回転させて取り外すと、加圧部材7がロック位置に留まる。ロッド6が依然として移動可能であるため、ロッドの位置を再調節することができる。最後に、図17bに示すように、固定部材8を締めることによって、ロッド6を固定し、ロッド6を介して加圧部材に圧力をさらに加えることによって、頭部とロッドを共にロックする。
器具を用いて頭部をロックおよびアンロックすることができ、器具を取り外した後でも、ロックされた頭部がロック位置に留まることができる。したがって、加圧部材7がロックされると、頭部がロック位置に留まるという利点があるため、手術中にいくつかの矯正ステップを実行することができる。これによって、より多くの調整ステップを実行することができ、外科処置を簡単化することができる。例えば、内側固定部材を用いてロッドを固定して、外側固定部材を用いてロッドとは別に頭部をロックするように、ロッドおよび頭部を別々に固定するための2部品からなる固定部材を備える多軸骨固定装置と同様の方法で、本発明の多軸骨固定装置を使用することができる。
別の使用方法では、本発明の多軸骨固定装置は、受け部5に対して頭部を固定し、ロッドの位置のみを調節する単軸骨固定装置として使用することができる。
さらに、加圧部材7がロック位置に位置しても、ロッドに対して骨固定装置を引っ張ることができ、脊椎骨の位置を矯正することができる。
外科手術では、ロッド6を用いて、複数の骨固定装置を連結する。複数の骨固定装置に複数の器具を同時に使用することができる。これによって、例えば、ロッドに対して各骨固定装置の調整ステップ、再配置ステップなどを容易に行うことができる。
図18〜33bを参照して、さらなる実施形態に係る多軸骨固定装置を説明する。なお、同様の部材には、同一の符号を付して、その説明が繰り返さない。この実施形態に係る多軸骨固定装置は、受け部および加圧部材の設計において、前述した多軸骨固定装置とは異なる。加圧部材7′は、モノリシック部材であり、側面開口55a′、55b′を通って横方向に沿って受け部5′に挿入可能である。
まず、図23〜27により詳細に示すように、受け部5′は、第1同軸ボア50a′と、第1同軸ボアに続いて設けられた座部50cとを有する。第1同軸ボア50a′と座部50cとの間には、段差部50eが存在する。よって、同軸ボアの幅は、座部50cの幅よりも大きい。この実施形態では、受け部5′は、加圧部材と協働するための第2同軸ボアを有していない。
側面開口55a′、55b′は、チャネル軸Lに対して各脚部52a、52bの中央に対称的に設けられている。これらの側面開口は、周方向の幅が軸方向の高さよりも大きいため、周方向に細長い形状を有する。図32aおよび33aの側面図に示すように、開口55a′、55b′の周方向の幅は、受け部5′の第2端部5bから第1端部5aに向かって僅かに増加する。したがって、開口55a′、55b′の短い側縁560は、第2端部5bに向かって開口55a′、55b′を狭めるように傾斜した傾斜部またはランプ560aを含む。より詳しくは、各開口55a′、55b′は、各側縁560に各々設けられた2つの傾斜部560aを含む。これらの傾斜部560aは、加圧部材7′と協働するための第1当接面を形成する。
さらに、受け部5′は、中心軸Cに対して軸対称に、または中心軸Cおよびチャネル軸Lを通って延在する平面に対して非対称に設けられた周方向に延在するリブ53a′、53b′の形にした、器具と係合するための係合部を備える。換言すれば、一方のリブ53a′は、略U字状の凹部52の一端に近接して設けられ、他方のリブ53b′は、略U字状の凹部52の第2端部に近接して設けられる。リブ53a′、53b′は、第1端部5aに向かって開口55a′、55b′の上縁の上方且つ溝5cの下方に位置する。リブの周方向延長は、開口55a′、55b′の幅の約半分であってもよい。各リブ53a′、53b′は、実質的にU字形の凹部52に近い側で続いて延在することによって、開口55a′、55b′の一方側に沿って各々延在する長手方向または軸方向リブまたは突起530a、530bを形成する。長手方向リブ530a、530bは、U字形の凹部52の底部領域の輪郭に適合する丸めた端部531a、531bを有することができる。特に図23および25に示すように、長手方向リブ530a、530bは、器具が周方向リブ53a′、53b′と係合するときに器具と係合するための当接部を形成するように構成される。さらに、長手方向リブ530a、530bは、2つの脚部52a′、52b′の補強構造を形成して、受け部5′の強度を増加させる。開口53a′、53b′が加圧部材7′を通過させるのに十分な幅を有するように構成されているため、この補強構造は、有利であり得る。
図28〜31に詳細に示すように、加圧部材7′は、上端を形成する第1端部7aと、下端を形成する反対側の第2端部7bとを備える。上端に隣接して、第1部分70′が設けられる。第1部分70′は、円筒形ロッド支持面77と、シリンダまたはロッドチャンネル軸Lから両側に延在する延在部750a′、750b′とを含む。横方向延在部750a′、750b′は、開口55a′、55b′を通って加圧部材7′を挿入することを可能にするように、チャネル軸Lの方向に沿って最大の幅wを有する。横方向延在部750a′、750b′の軸方向の高さは、開口55a′、55b′の高さよりも小さい。したがって、横方向延在部750a′、750b′は、軸方向に沿って開口55a′、55b′内で移動することができる。
図30の上面図に示すように、横方向延在部750a′、750b′は、長手側面751および横向側面752を有する。横向側面752は、好ましくは、受け部5′の外側輪郭に適合する円弧形または丸くした輪郭を有する。各横向側面752には、円弧形または丸くした輪郭を有し、横向側面752よりも外側に突出している係合部753a、753bが各々設けられている。係合部753a、753bは、加圧部材7′の中心軸Cに対して軸対称に配置されている。加圧部材7′の大きさは、加圧部材7′を受け部5′に装着したときに、横向側面752が開口55a′、55b′の内部に位置し且つ係合部753a、753bが開口53a′、53b′の外側に突出するように構成される。また、装着状態では、係合部753aは、長手方向リブ530aに隣接し、係合部753bは、長手方向リブ530bに隣接している。
図32a〜33bの側面図に示すように、長手方向側面751は、横方向延在部750a′、750b′が開口55a′、55b′の傾斜面560aと相互作用するくさびを形成するように傾斜してもよい。したがって、加圧部材7′の第1部分70′の長手側面751の少なくとも一部は、側面開口55a′、55b′の傾斜部560aの形にした第1当接面と協働するための第2当接面を形成する。
上端7aと横向側壁751との間の縁部754を斜めにまたは丸めにすることによって、横方向に沿って加圧部材7′を受け部5′に容易に挿入することができる。
さらに、加圧部材7′は、第2端部7bに隣接する第2部分71′を含む。第2部分71′は、頭部3の一部を収容するための球形凹部73′を含む。第2部分71′の外面は、実質的に円筒形であり、第2部分71′がボア50a′内に摺動できるように、第1同軸ボア50a′の内径よりも僅かに小さい外径を有する。第2部分71′は、ロッド支持面77の両側に、横方向延在部750a′、750b′の長手側面751と実質的に同一平面である平坦側壁78を含む。上端7aと下端7bとの間の加圧部材7′の全体の高さは、開口55a′、55b′の軸方向高さよりも僅かに小さい。したがって、横方向に沿って、開口55a′、55b′を通って加圧部材7′を挿入することができる。
本実施形態に係わる骨固定装置は、以下のように組み立てられる。まず、頭部3が座部50cに載置されるまで、受け部5′の上端5aから骨固定要素1を挿入する。次に、球状凹部73′が頭部3に面し且つロッド支持面77がU字形の凹部に整列されるように、横方向に沿って、開口55a′、55b′を通って加圧部材7′を挿入する。挿入された加圧部材7′は、頭部3の上方に位置する。この場合、加圧部材7′は、頭部3に十分な圧力を加えず、頭部3が受け部5′内で旋回可能である。この位置は、図32aおよび32bに示されたアンロック位置である。長手側面751は、実質的に開口55a′、55b′の傾斜面560aと当接していない。加圧部材7′のロック位置を達成するために、図13および14に説明した器具を使用することができる。まず、リブのない表面54a、54bを覆うようにこの器具を受け部5′の上面に配置し、その後、内側管材120がリブ53a′、53b′と係合し且つ外側管材が加圧部材7′の係合部753a、753bと係合するように器具を回転させる。器具の更なる回転は、外側管材の長手方向リブ530a、530bとの当接によって停止される。
内側管材に対して外側管材を下方に移動することによって、図33aおよび33bに示されたロック位置を達成することができる。ロック位置において、加圧部材7′は、頭部に圧力を加えることによって、頭部を加圧部材と座部50cとの間にクランプする。ロック位置は、受け部5′および加圧部材7′の協働する第1面と第2面との間の摩擦によって維持される。器具を取り外しても、加圧部材7′は、ロック位置に維持される。内側管材に対して外側管材を後退させることによって、加圧部材7′をロック位置から移動することができ、頭部3のロックを解除することができる。
図34〜43を参照して、さらに別の実施形態に係る多軸骨固定装置を説明する。この多軸骨固定装置は、骨固定要素が受け部の底端5bから受け部に挿入される底端装入骨固定装置である。同様の部材には、前述した実施形態と同一の符号を付して、その説明が繰り返さない。受け部5″は、第1同軸ボア50a″を含む。第1同軸ボア50a″は、頭部3と頭部3を取り囲む加圧部材の一部とを収容可能な収容空間50b″に拡大する。この収容空間50b″は、狭窄部50c″で狭くなる。狭窄部50b″は、先細または球形になるまたは狭くなる。なお、収容空間50b″には、加圧部材7″の一部を狭窄部50c″に案内するための縁部50dを設けてもよい。
受け部5″は、中心軸CおよびU字形の凹部52の長手軸Lを通って延在する平面に対して鏡面対称である。対向する一対の開口55a″、55b″は、脚部52a″、55b″に設けられている。各開口55a″、55b″は、軸方向に沿って細長い形状を有し、ピンを受け入れるように機能する。各開口55a″、55b″の内縁に、好ましくは各開口55a″、55b″の両側の内縁には、細長い開口55a″、55b″を狭めるための突起570を形成することができる。これによって、突起570を通過したピンは、一番下方の位置に仮に保持される。
突起53a″、53b″の形にした係合部が、受け部5″の外面に、実質的に脚部52a、52b″の中間且つ開口55a″、55b″の上方に設けられている。これらの係合部は、器具と係合するように機能する。係合部53a″、53b″は、三角形の輪郭を有することができる。三角形の頂点が第1端部5aに面するため、両側の傾斜縁は、器具との連結を容易にする。また、器具との係合を容易にするために、下端535は、係合部53a″、53b″と受け部の外壁との間に鋭角を形成するように傾斜する。各係合部53a″、53b″の左右両側に、器具を案内するための長手方向溝536が設けられる。なお、この実施形態に使用される器具は、係合部に適合するように構成され、好ましくは、受け部の上面に配置され、下方移動のみによって係合部53a″、53b″と係合するように構成されている。
受け部5″は、延在脚部を有していない。しかしながら、受け部5″は、延在脚部と、延在脚部を切断するための溝5cとを有することも考えられる。
以下、図40〜43を参照して、加圧部材7″をさらに説明する。加圧部材7″は、第1端部または上端7aと、反対側の第2端部または下端7bとを有する実質的に円筒形部材である。ロッド支持面77″が、第1端部7aに隣接して設けられる。この実施形態では、ロッド支持面77″は、異なる直径のロッドを支持するように、実質的にV字形の断面を有する。加圧部材7″の外径は、第1端部5aから加圧部材を受け部5″に挿入することができ且つ加圧部材が第1同軸ボア50a″内で摺動できるように構成される。頭部3の少なくとも一部を収容するように、特に頭部3の最大直径を有する領域の上面に延在するように構成された中空の内部チャンバ73″が、第2端部7bに隣接して設けられている。加圧部材7″を頭部3に嵌めるように、内部チャンバ73″の領域に複数のスリット74″を設けることによって、加圧部材を可撓にする。スリット74″は、第2端部7bに向かって開口しており、所望の可撓性を達成するために、任意の形状、例えば拡大端部を有してもよい。第2端部7bに隣接する外面部分71″が、第2端部7bに向かって狭まる。図34に示すように、狭窄部71″は、受け部の狭窄部50c″と協働する。したがって、狭窄部50c″および71″は、摩擦によって加圧部材7″を最下方の位置、すなわちロック位置に保持するための第1当接面および第2当接面を形成する。
第1端部7aから一定の距離に離れてロッド支持面77″の左右両側に、2つの孔または凹部78a″、78b″が設けられている。図34に示すように、孔78a、78bは、好ましくはプレスフィット方式でピン75a″、75b″を受け入れるように構成されている。これらの孔は、ロッド支持面77″に向かって有底孔であってもよい。
この多軸骨固定装置は、以下のように組み立てられる。まず、加圧部材7″の下端が収容空間50b″に進入するまで、受け部5″の第1端部5aから加圧部材7″を挿入する。次いで、開口55a″、55b″を通って孔78a″、78b″に押し入れるように、ピン75a″、75b″を装着する。これによって、加圧部材7″は、受け部5″に保持される。受け部5″の第2端部5bから頭部3を挿入し、加圧部材7″のチャンバ73″に進入する。頭部3を挿入するときに、ピン75a″、75b″と開口55a″、55b″の上縁との当接によって、加圧部材7″が第1端部5aから離脱することが防止される。この場合、頭部3がまだ旋回可能であるため、加圧部材7″がアンロック位置にある。
係合部53a″、53b″と係合する器具(図示せず)を用いて、加圧部材7″の狭窄部71″と受け部5の狭窄部50c″とが摩擦によって係合するまで、加圧部材7″を下方に移動することによって、頭部3をクランプまたはロックすることができる。図34および35に示すように、このロック位置では、ピンは、突起570を通過し、開口55a″、55b″の最下部に位置する。器具を取り外しても、頭部3は、両方の狭窄部の間の摩擦および突起570の下方に位置するピンによって、ロックされる。この器具を用いて、加圧部材7″をアンロック位置に移動することもできる。
上述した実施形態に対する変更も考えられる。例えば、加圧部材と受け部との間に、加圧部材をロック位置に保持するための他の係合機構を使用することができる。受け部および加圧部内の他の箇所に、摩擦係合面を設けてもよい。開口およびピンの形状は、単なる例示であり、他の形状も考えられる。
リブの代わりに、器具と係合するための他の係合部、例えば、器具上のリブと係合するための溝またはリブと溝との組み合わせを受け部に設けることができる。受け部は、チャンネル軸および中心軸を通って延在する平面に対して鏡面対称である開口および係合部を有することができ、加圧部材は、この受け部に適合するように構成されることができる。
本発明の他の実施形態に係る骨固定装置は、さらに変更されてもよい。例えば、骨固定要素の頭部は、別の形状、例えば固定要素を単一の平面内に旋回できる単平面装置が設けられている平坦側面を有する円筒形または球形を有することができる。加圧部材は、受け部の下端から挿入できるように形成することもできる。
いくつかの実施形態において、挿入された頭部が一方向により大きな角度を有するように、受け部の下端を斜めにまたは非対称にすることができる。
全ての実施形態において、延在タブを省くことができ、または全ての実施形態において延在タブを設けることができる。
さらに、いくつかの実施形態において、他の種類の固定部材、例えば、ねじ山を設けておらず、その代わりに別の前進構造を有する固定部材を使用することもできる。さらに、任意の骨固定要素、例えば、有刺釘または有刺の骨固定具を使用することができる。
1 骨固定要素、2 シャンク、3 頭部、5,5′,5″ 受け部、5a 第1端部、5b 第2端部、6 ロッド、7,7′,7″ 加圧部材、8 固定部材、100 内側管材、120 外側管材。

Claims (15)

  1. ロッドを骨固定要素に連結するための多軸骨固定装置であって、
    骨に定着されるシャンク(2)および頭部(3)を含む骨固定要素(1)と、
    受け部(5;5′;5″)とを含み、前記受け部(5;5′;5″)は、第1端部(5a)および第2端部(5b)と、前記第1端部および前記第2端部を通って延在する中心軸Cと、ロッド(6)を受け入れるための凹部(52)とを備え、前記骨固定要素(1)の前記頭部(3)を受け入れ、
    前記頭部(3)に圧力を加えるための加圧部材(7;7′;7″)を含み、
    前記加圧部材(7;7′;7″)は、少なくとも1つの係合部(756;753a,753b;75a″,75b″)を備え、前記少なくとも1つの係合部は、器具と係合すると、軸方向に沿って前記加圧部材(7;7′;7″)を、前記頭部(3)が前記受け部(5,5′,5″)内で旋回可能なアンロック位置から、前記頭部(3)がクランプされるロック位置に移動するように構成され、
    前記受け部(5,5′,5″)は、第1当接面(50b;560a;50c″)を備え、前記第1当接面は、前記加圧部材(7)に設けられた第2当接面(71;751;71″)と協働することによって、前記器具を取り外した場合に前記加圧部材(7;7′;7″)を前記ロック位置に保持するように構成されている、多軸骨固定装置。
  2. 前記加圧部材(7;7′;7″)は、前記第1当接面(50b;560a;50c″)と前記第2当接面(71;751;71″)との間の摩擦によって、好ましくは前記加圧部材(7;7′;7″)と前記受け部(5,5′,5″)との間のプレスフィット連結によって、前記ロック位置に保持される、請求項1に記載の多軸骨固定装置。
  3. 前記受け部(5,5′,5″)は、少なくとも1つの側面開口(55a,55b,55a′,55b′;55a″,55b″)を備え、
    前記加圧部材の前記少なくとも1つの係合部(756;753a,753b;75a″,75b″)は、前記少なくとも1つの側面開口を通って延在する、請求項1または2に記載の多軸骨固定装置。
  4. 前記側面開口(55a,55b,55a′,55b′;55a″,55b″)の軸方向の上縁および下縁が、前記加圧部材(7;7′;7″)の動きを制限するための上方止め部および下方止め部を形成する、請求項3に記載の多軸骨固定装置。
  5. 前記加圧部材(7;7′;7″)は、前記頭部(3)の最大幅を有する部分で前記頭部(3)を少なくとも部分的に取り囲み、
    前記第2当接面(71;71″)は、前記受け部(5;5′;5″)の前記第2端部(5b)に向かって、前記頭部(3)の最大幅を有する部分またはその下方に位置する前記加圧部材(7;7″)の外面によって形成され、
    前記第1当接面(50b;50c″)は、前記頭部(3)を収容するための前記受け部(5;5″)の内壁によって形成される、請求項1から4のいずれか1項に記載の多軸骨固定装置。
  6. 前記加圧部材(7;7′;7″)の前記係合部は、ピン(75a′,75b′;75a″,75b″)に形成され、
    前記ピンは、好ましくは、前記加圧部材の主要部に取り付け可能な別個の部品である、請求項1から5のいずれか1項に記載の多軸骨固定装置。
  7. 前記加圧部材(7′)は、前記少なくとも1つの側面開口(55a′,55b′)を通って前記受け部(5′)に取り付け可能であり、前記側面開口(55a′,55b′)を通って延在する少なくとも1つの側面延在部(750a′,750b′)を備える、請求項3から6のいずれか1項に記載の多軸骨固定装置。
  8. 前記第1当接面(560a)および前記第2当接面(751)は、前記少なくとも1つの側面開口(55a′,55b′)に配置され、
    前記第1当接面(560a)および前記第2当接面(751)は、協働する楔形面である、請求項7に記載の多軸骨固定装置。
  9. 前記受け部(5;5′;5″)は、前記器具と係合するための少なくとも1つの係合部(53a,53b;53a′,53b′;53b″)を含む、請求項1から8のいずれか1項に記載の多軸骨固定装置。
  10. 前記受け部(5;5′;5″)は、前記器具と係合するための少なくとも2つの係合部(53a,53b;53a′,53b′)を備え、
    前記係合部(53a,53b;53a′,53b′)は、前記ロッドを受け入れるための前記凹部(52)の長手軸(L)に対して非対称に配置されている、請求項9に記載の多軸骨固定装置。
  11. 前記ロッド(6)と前記頭部(3)とを同時に固定するための固定部材(8)、好ましくは一体構造の固定部材をさらに備え、
    前記加圧部材(7;7′;7″)は、前記固定部材(8)からの作用を受けず、前記ロック位置に留まるように構成される、請求項1から10のいずれか1項に記載の多軸骨固定装置。
  12. 前記ロッド(6)を受け入れるための凹部(52)によって、2つの脚部(52a,52b)が前記受け部(5;5′;5″)に形成され、
    前記脚部の各々は、前記脚部の一部を切断することによって前記脚部の長さを短くすることを可能にする脆弱部(5c)を含み、
    好ましくは、前記脚部には、切り離される前記一部まで延在する内ねじ山(51)が設けられる、請求項1から11のいずれか1項に記載の多軸骨固定装置。
  13. 器具と、請求項1から12のいずれか1項に記載の骨固定装置とを含むシステムであって、
    前記器具は、
    前記加圧部材(7;7′;7″)と係合するように構成された第1管材(100)と、
    前記受け部(5;5′;5″)と係合するように構成された第2管材(120)とを備え、
    前記第1管材(100)が前記加圧部材と係合し且つ前記第2管材(100)が前記受け部と係合する場合、前記第1管材(100)は、前記第2管材(120)に対して移動可能であり、前記受け部(5;5′;5″)に対して前記加圧部材(7;7′;7″)を移動させる、システム。
  14. 前記第1管材(100)は、外側管材であり、
    前記第2管材(120)は、前記外側管材の内側に配置される内側管材である、請求項13に記載のシステム。
  15. 前記加圧部材(7;7′;7″)および/または前記受け部(5;5′;5″)は、前記受け部(5;5′)に対して前記第1管材(100)および前記第2管材(120)を各々回転させることによって、前記第1管材(100)および前記第2管材(120)と各々係合するように構成されている、請求項13または14に記載のシステム。
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