JP3515472B2

JP3515472B2 - 骨固定用ピン・ボルト結合構造体

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Publication number: JP3515472B2
Application number: JP2000073512A
Authority: JP
Inventors: 隆弘越智; 策雄米延
Original assignee: MMT Co Ltd
Current assignee: MMT Co Ltd
Priority date: 2000-03-16
Filing date: 2000-03-16
Publication date: 2004-04-05
Anticipated expiration: 2020-03-16
Also published as: JP2001258895A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、骨への固定用ピン
とボルトに関する。

【０００２】

【従来の技術】骨折や骨変形等を治療する場合に、患者
の骨にボルト（螺子、スクリュー）等を打ち込み固定す
ることがある。ところが、症状の重い骨粗鬆症の患者の
場合には、骨密度の低下が著しく骨自体が脆くなってい
るため、このような骨にボルト等を打ち込んでも、容易
に脱落してしまい、骨折の治療等において不都合があっ
た。

【０００３】このような問題を解決しようとして、特公
平４-14031号公報には、骨に打ち込むピン状の骨生成誘
起材が提案されている。また、特開平８-322850 号公報
には、骨にスクリューをねじ込み固定する際に使用する
素子、及び該素子を用いた骨へのスクリュー固定方法が
提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前者では、施
術直後から効果が得られるものではなく、特に、症状が
重い患者の場合には、その最終的な効果の確実性も疑問
であった。また、後者では、スクリュー挿入時にスクリ
ュー固定用素子がうまく砕けるか疑問であり、かつ、予
め、骨に下穴を設けなければならないという煩わしさも
あった。

【０００５】そこで、本発明は、骨密度が低く、骨が脆
くなっている場合にも、骨に対してしっかりと固定する
ことができる固定用ピンとボルト（ピン・ボルト結合構
造体）を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、本発明は、複数のピン部を平行に有する骨への固
定用ピンと、骨にねじ込まれる固定用ボルトとから、構
成され、上記固定用ピンの上記複数のピン部のピン部間
の間隔ピッチを、骨にねじ込まれるボルトの螺子山のピ
ッチに相等しく設定し、さらに、上記ピン部の外径より
も、螺子山のピッチを十分大に設定して、上記ボルトの
軸心方向に対して垂直な方向から上記複数のピン部が骨
に打ち込まれ該ピン部が上記ボルトの螺子山に係合され
るように構成されている。

【０００７】ピン部を、一列または二列に配列してもよ
い。また、ピン部を、千鳥状に配列してもよい。あるい
は、ピン部が、基部で一体化されていてもよい。また、
ピン部の基部が、基材によって着脱自在に連結されてい
てもよい。

【０００８】ピン部が、緻密質アパタイトから成るもよ
い。また、ピン部の表面が、アパタイトから成るもよ
い。あるいは、ピン部に、骨形成因子が導入されている
のもよい。また、ボルトが緻密質アパタイトから成るも
よい。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、実施の形態を示す図面に基
づき、本発明の骨への固定用ピンとボルト───骨固定
用ピン・ボルト結合構造体───を詳説する。

【００１０】図１は骨に固定されるピン・ボルト結合構
造体の斜視図、図２はその断面図で、これらの図におい
て、符号１は骨（図示省略）にねじ込まれるボルト、２
は、ボルト１を固定するために骨に打ち込まれる固定用
ピンで、二列直線状に配列された（相互に平行な）ピン
部３…と、各ピン部３…の基部を固定状態に取り付けた
基材４と、から成る。特に、ボルト１の軸心方向Ｌに対
して垂直な方向から一度に複数のピン部３…が骨に打ち
込まれて、ボルト１が引き抜けないように、ピン部３…
の一部又は全体がボルト１の螺子山11…に係止する構成
である。

【００１１】上述の各ピン部３，３間の間隔ピッチＤ
は、ボルト１への係合を確実にするために、ボルト１の
螺子山11のピッチＰに相等しく設定され、かつ、各ピン
部３を打ち込み易くするために、ボルト１の螺子山11の
ピッチＰを、各ピン部３の外径ｄよりも十分大（Ｐ＞＞
ｄ）に設定するのが好ましい。また、ボルト１の螺子山
11の高さＨを大に設定した方が、ピン部３…を係合させ
やすくなる。

【００１２】強度の必要なボルト１は、全体が金属であ
ってもよいが、少なくとも、表面がアパタイトで形成さ
れているのが好ましく、金属材の表面にアパタイトをコ
ーティングしたものでもよいが、金属材を用いることな
く、骨との親和性が良好で強度のある緻密質アパタイト
のみで形成したもの、または、緻密質アパタイトの表面
に多孔質アパタイトをコーティングしたもの等が好まし
い。また、その内部に、骨形成因子（骨誘導因子）を導
入して骨置換を促進させるようにするのも好ましい。

【００１３】また、ボルト１を固定するための各ピン部
３についても、強度が要求され、少なくとも、その表面
がアパタイトで形成されていればよく、金属材の表面に
アパタイトをコーティングしたものであってもよいが、
ボルト１と同様に、緻密質アパタイトのみで形成したも
の、または、緻密質アパタイトの表面に多孔質アパタイ
トをコーティングしたもの等が好ましく、また、その内
部に、骨形成因子を導入してもよい。

【００１４】ところで、本発明に於て、アパタイトと
は、広義でのリン酸カルシウム系焼結体を言うものと定
義する。なお、その中、ハイドロキシアパタイトが強度
的に優れ、最も好ましい素材である。その緻密質体は、
気孔率が０〜20％のものであり、多孔質体は、気孔率が
60〜80％である。

【００１５】緻密質体の気孔率が20％を越えると、強度
の低下が甚だしくなるため好ましくない。また、多孔質
体の気孔率が60％未満になると、骨に置換される時間が
長くかかり過ぎる。気孔率が80％を越えると、強度が低
下するため、損壊する虞がある。

【００１６】上述のように構成されるボルト１および固
定用ピン２から成るピン・ボルト結合構造体を用いた治
療では、ピン部３…をボルト１の螺子山11…に（ボルト
軸心方向Ｌに対して垂直方向から一度にまとめて打ち込
んで）係合させることにより、ボルト１が脱落方向に移
動するのを阻止することができ、ボルト１を骨に安定し
て強固に固定することができる。

【００１７】その固定用ピン２は、例えば、ボルト１を
骨にねじ込んだ後、ボルト１の螺子山11のピッチＰに、
各ピン部３を対応させた状態として、ボルト１の軸心Ｌ
に対して垂直の方向から押圧し挿入する。あるいは、ボ
ルト１のねじ込み前に、予め、固定用ピン２を骨に挿入
しておき、後から、ボルト１をねじ込んでもよい。

【００１８】骨粗鬆症の患者の場合には、ボルト１およ
び各ピン部３…は、予めドリル等で孔を明けるまでもな
く、単に、外部からねじ込み又は押圧するだけで、骨内
に容易に挿入することができ、短時間で手際よく処置を
済ませることができる。

【００１９】なお、ボルト１に関しては、予め、ドリル
で小孔を明けてもよい。また、ピン２…は、ボルト１に
対して、ボルト軸心方向Ｌに対して垂直である同一方向
から全てを打ち込んでもよいが、異なる複数の方向から
ピン２…を打ち込む方が、より確実にボルト１を固定す
ることができる場合もある。

【００２０】ピン部３…の配列については、図１と図２
に示すような二列直線状かつ千鳥状の他、図３に示すよ
うな一列直線状に配列してもよく、また、図示は省略す
るが、三列以上に配列してもよく、直線状に限らず、蛇
行させて配列してもよい。

【００２１】また、図４に示すように、各ピン部３…を
剣山のように基材４に配設してもよい。また、図５に示
すように、基材４を弯曲させてこの基材４からピン部３
…を櫛状に配列してもよい。この場合、例えば、椎体の
周面に打ち込む場合等に好適である。

【００２２】このような固定用ピン２を、ボルト１を挿
入した（ねじ込んだ）後で、打ち込む場合には、一部の
ピン部３…が、ボルト１に突き当たって、多少折れるよ
うなことも考えられるが、そのような場合にも、その他
のピン部３…により、ボルト１の脱落防止効果を十分に
発揮することができる。

【００２３】各ピン部３の形状は、円柱状であってもよ
いが、ボルト１の脱落方向に対する表面積が大である方
が抵抗が大となるので好ましく、例えば、角柱状または
板状等であってもよく、その先端部を尖らせてもよく、
また、側部を、抜け止め方向に係止するようなギザギザ
状ないしは凹凸状等の係止可能な形状としてもよい。

【００２４】以上のようにボルト１と固定用ピン２から
成るピン・ボルト結合構造体を使用した治療では、ボル
トの螺子山だけでは、容易に脱落してしまうような重度
の骨粗鬆症患者であっても、骨セメント等を使用するこ
となく（または僅かに使用するのみで）、ボルト１を骨
に対して確実かつ安定して強固に固定することができ
る。

【００２５】すなわち、施術後、時間の経過と共に、骨
とアパタイトとの間で、骨置換がおこなわれ、最終的に
は、ボルト１と各ピン部３…は、骨と一体化されるた
め、ボルト１が骨に定着するが、骨置換が完了しなくて
も、施術後には直ちに、各ピン部３…によってボルト１
の脱落が確実に阻止され、ボルト１が骨に安定に固定さ
れた状態となるので、特に、重症の患者にとって好適で
ある。

【００２６】また、固定用ピン２には、金属ボルトや針
金等の金属材料を使用せず、アパタイトを主材とするた
め、劣化や毒性（金属イオンの溶出が骨細胞毒として作
用する）を懸念するに及ばず、耐久性が良好となり、し
かも、再手術の必要もない。

【００２７】なお、固定用ピン２の基材４が、上述のよ
うに各ピン部３…と一体固定（一体状）の場合には、施
術後そのまま残してもよいが、基材４を、各ピン部３…
に対して着脱自在に構成（例えば、スライドさせて係脱
自在に係合させるように）し、各ピン部３…の挿入が終
了した後、適当な時期に、その基材４を取り除くように
してもよい（図示省略）。

【００２８】以下に、本発明の一実施例を図面に基づい
て説明する。

【００２９】（実施例）図６は、重度の骨粗鬆症患者の椎体の一つを人工骨に置
き換えた場合の例を示し、この場合、プレート（または
ロッド）６とボルト１ａ，１ｂにより、上下の椎体７，
８を一体化することにより、両椎体７，８間に挟まれた
人工骨９への負荷を軽減するようにしている。

【００３０】具体的には、上方の椎体７に対して、固定
用ピン２を、下方から打ち込み、また、下方の椎体８に
対しては、例えば図４に示すような固定用ピン２を、上
方から２個打ち込み、各ピン部３…を、両ボルト１ａ，
１ｂの螺子山11…に係合させ、ボルト１ａ，１ｂの脱落
を防止すると共に、両ボルト１ａ，１ｂが、プレート６
により一体的に固定されている。

【００３１】このような構成により、施術直後から、上
方の固定用ピン２も、下方の両固定用ピン２，２も、人
工骨９によって、外れが防止されるため、骨密度が甚だ
しく低下している場合でも、両ボルト１ａ，１ｂを確実
に固定状態に保持することができ、かつ、上述のよう
に、人工骨９への負荷を軽減することができる。

【００３２】そして、術後時間の経過と共に、アパタイ
トで形成されたボルト１ａ，１ｂ及び各ピン部３…が、
骨に置換されてゆき、最終的には、両ボルト１ａ，１ｂ
及び各ピン部３…が椎体７，８と一体化され安定な固定
状態となる。この場合にも、金属材料が不要のため、劣
化や毒性の心配がなく、耐久性が良好で、再手術の必要
もない。

【００３３】なお、図示は省略するが、図５に示すよう
な櫛状の固定用ピン２を、椎体７，８の周面から打ち込
み、固定状態のさらなる安定化を図ることができる。

【００３４】本発明のボルト１及び固定用ピン２は、椎
体に限られることなく、その他の各部の骨にも適用する
ことができ、また、本発明は、治療の方法を特定するも
のではなく、上述の実施例の他にも、患部の症状に応じ
て、適宜、適切な対応が採られてよい。

【００３５】

【発明の効果】（請求項１によれば）各ピン部３，３間
の間隔ピッチＤを、ボルト１の螺子山11のピッチＰに相
等しく設定したので、骨にねじ込まれたボルト１の螺子
山11に、各ピン部３…を一度の押込みで係合させること
ができる。なお、固定用ピン２は、ボルト１を骨に挿入
した後から挿入してもよく、ボルト１を挿入する前に、
固定用ピン２を骨に挿入しておくこともできる。そし
て、従来のボルトのみでは骨から容易に抜け出てしまう
ような骨の脆い患者に対しても、骨セメントを用いない
で（又は僅かの使用で）、確実に強固な固定が可能とな
る。さらに、ボルト１の螺子山 11 のピッチＰが、ピン部
３の外径ｄよりも十分大であるので、ピン部３…を螺子
山 11 …に係合させやすくなり、ボルト軸心方向Ｌに対し
て垂直な方向から迅速かつ容易にピン２を打ち込みでき
る。このようにして、施術が容易かつ確実となる。

【００３６】（請求項２によれば）ピン部３…を一列ま
たは二列に配列するので、簡単な構成でボルト１に対し
て係合させやすくなる。また、製作容易でコスト安に提
供することができる。

【００３７】（請求項３によれば）ピン部３…を千鳥状
に配列することにより、適用範囲が拡大、患部の症状に
応じてより広く対処することができる。

【００３８】（請求項４によれば）ピン部３が基部で一
体化されているので、骨への押込み時の強度が大きく押
込み易く、かつ、部品点数が少なく、コスト安に提供す
ることができる。また、品質管理及び在庫管理が容易と
なる。

【００３９】（請求項５によれば）ピン部３が基材４に
着脱自在であるので、骨に挿入した後、適当な時期に、
その基材４を取り除くことができる。

【００４０】（請求項６によれば）ピン部３が緻密質ア
パタイトから成るので、強度があり、かつ、耐久性も良
好であり、ボルト１の抜けを長期間にわたり効果的に防
止することができる。また、骨との親和性が良好であ
り、骨置換により、骨との安定な一体化を期待すること
ができ、術後の健全な回復が約束される。

【００４１】（請求項７によれば）ピン部３の表面がア
パタイトから成るので、内部に金属材料等を使用して
も、骨との親和性が良好となり、骨置換により、骨との
安定な一体化を期待することができ、術後の健全な回復
が約束される。

【００４２】（請求項８によれば）ピン部３に骨形成因
子を導入しているので、骨置換を促進させることがで
き、骨との安定な一体化を期待することができる。

【００４３】（請求項９によれば）骨にねじ込まれるボ
ルト１が、緻密質アパタイトから成るので、骨との親和
性が良好であり、骨置換により、骨との一体化を期待す
ることもでき、術後の健全な回復が約束される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の骨固定用ピン・ボルト結合構造体の実
施の一形態を示す斜視図である。

【図２】断面図である。

【図３】他の固定用ピンの斜視図である。

【図４】別の固定用ピンの斜視図である。

【図５】さらに別の固定用ピンの平面図である。

【図６】使用状態の一例を示す説明図である。

【符号の説明】

１ボルト２固定用ピン３ピン部４基材 11 螺子山Ｄ間隔ピッチＰピッチｄ外径Ｌ軸心方向

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者米延策雄兵庫県芦屋市西芦屋町６−８ (56)参考文献特開平10−323351（ＪＰ，Ａ) 特開平10−85231（ＪＰ，Ａ) 特表平６−500711（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) A61B 17/00 - 17/92 A61F 2/28 F16B 39/22

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】複数のピン部３…を平行に有する骨への
固定用ピン２と、骨にねじ込まれる固定用ボルト１とか
ら、構成され、上記固定用ピン２の上記複数のピン部３…のピン部３，
３間の間隔ピッチＤを、骨にねじ込まれるボルト１の螺
子山11のピッチＰに相等しく設定し、さらに、上記ピン
部３の外径ｄよりも、螺子山 11 のピッチＰを十分大に設
定して、上記ボルト１の軸心方向Ｌに対して垂直な方向から上記
複数のピン部３…が骨に打ち込まれ該ピン部３…が上記
ボルト１の螺子山 11 に係合されるように構成されたこと
を特徴とする骨固定用ピン・ボルト結合構造体。
【請求項２】ピン部３…を、一列または二列に配列し
た請求項１記載の骨固定用ピン・ボルト結合構造体。
【請求項３】ピン部３…を、千鳥状に配列した請求項
１記載の骨固定用ピン・ボルト結合構造体。
【請求項４】ピン部３…が、基部で一体化されている
請求項１，２又は３記載の骨固定用ピン・ボルト結合構
造体。
【請求項５】ピン部３…の基部が、基材４によって着
脱自在に連結されている請求項１，２又は３記載の骨固
定用ピン・ボルト結合構造体。
【請求項６】ピン部３…が、緻密質アパタイトから成
る請求項１，２，３，４又は５記載の骨固定用ピン・ボ
ルト結合構造体。
【請求項７】ピン部３…の表面が、アパタイトから成
る請求項１，２，３，４又は５記載の骨固定用ピン・ボ
ルト結合構造体。
【請求項８】ピン部３…に、骨形成因子が導入されて
いる請求項１，２，３，４，５，６又は７記載の骨固定
用ピン・ボルト結合構造体。
【請求項９】上記固定用ボルト１が、緻密質アパタイ
トから成る請求項１，２，３，４，５，６，７又は８記
載の骨固定用ピン・ボルト結合構造体。