JP3522201B2 - 骨ねじ - Google Patents

骨ねじ

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、頭蓋骨の如く限ら
れた厚さの骨にねじ入れ、部材を固定するための骨ねじ
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】骨の配列の矯正や支持等の目的で使用さ
れる部材を固定するために、骨にねじを植設することが
必要になる。そのために従来用いられて来たねじには、
例えばPCT/US94/00950(WO 94/1
8917)の発明に記載されている比較的浅いねじ山を
持つ対称形のものがある。この形のねじは脊柱の構成骨
のように充分な深さが得られる場合には適当であるが、
頭蓋骨のように極く限られた厚さしか有していない骨に
対しては不適当である。他の形のねじとしては特開平7
−255739号の骨用ネジの軸部に見られる比較的深
い台形のねじ山を持つ非対称形のものも公知である。こ
の形のねじは上記の形のねじより大きな固定力を発揮す
るが、頭蓋骨のように限られた厚さの骨では充分な固定
力を期待することができない。これは特開平10−04
3201号に記載されているねじについても同様であ
る。
【0003】これらのねじについて検討した結果、発明
者は、従来のねじはねじ山の形状に問題があるという結
論に達した。この理由は次のとおりとなる。図4(a)
に示した三角ねじについてねじ山の角度をα、締め付け
軸方向の荷重をPとすると、ねじ山の斜面に直角に作用
する力はP/cos(α/2)であり、摩擦係数をμと
して摩擦力はμP/cos(α/2)であらわされる。
つまり、ねじ山の形状において、ねじ入れ方向前面のね
じ山の斜面はねじ入れ時に必要な力に影響し、ねじ入れ
方向後面のねじ山の斜面は締め付けられたねじの緩みに
影響を持つ。この観点から、特開平7−255739号
のような非対称形のねじ山の形状はむしろ緩み止めに逆
効果となることが分かる。
【0004】他方、頭蓋へのねじ込みに用いられて来た
従来の骨ねじには、限られた厚さの骨内に収まり切らず
先端が頭蓋内へ付き抜けてしまうものがある。頭蓋骨を
突き抜けても先端は脳脊髄膜で阻止され、脳内に進入す
ることがないので支障はないという観点に立つ処方であ
る。しかし仮にそうであるとしても、そのような手術を
受けた患者が頭部を強打したり、転倒したりした場合に
は、衝撃により骨ねじ先端で脳脊髄膜に損傷を与え、重
大な結果に到ることは容易に予測できる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は前記の点に着
目してなされたもので、その課題は頭蓋骨の如く限られ
た厚さ範囲内の骨にねじ入れて所要の部材を固定するこ
とができる骨ねじを提供することである。
【0006】また本発明の他の課題は、骨に取り付けた
あとに誤って骨ねじが外されて重大事故となるのを防止
することができる骨ねじを提供することである。この骨
ねじは、限られた厚さの骨内に収まり、貫通しないこと
が最も望ましい。しかし衝撃を受けても、脳が骨ねじの
ために損傷を受けないと認められる程度であれば、事実
上貫通しているかどうかを問題とする必要はないと考え
て良い。
【0007】
【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
め本発明は、軸線に対しねじ入れ方向の前面が垂直であ
り、同軸線に対する後面は傾斜しているねじ山を有し、
かつセルフタッピングが可能な先細の構造を有するねじ
部と、ねじ部の後端にあって部材を締め付けるためにね
じ部よりも大径に形成された頭部とを有し、さらに線材
を略円形に曲げ加工してねじ入れ方向に対する後端に接
線方向外方へ向いた突端部を有する止めリングを形成
し、この止めリングを上記ねじ部と頭部との境界に配置
するように構成したものである。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明に係る骨ねじは頭蓋骨の如
く限られた厚味を持つ骨にねじ入れて、所要の部材を固
定するためのものである。
【0009】所要の部材を固定する力を得るためには骨
組織に強固に結合する必要があり、本発明のものはその
ための一つの要件として、軸線に対しねじ入れ方向の前
面が垂直であり、同軸線に対する後面は傾斜しているね
じ山を具備する。ねじ入れ方向の前面とはねじの先の方
の面であり、後面とはその反対側つまりねじの頭の方の
面である。図1(b)、図2及び図4(b)に図示され
ているねじの外径がこれに該当する。前面の垂直とは実
質的な垂直を意味し、実質的とは緩みを誘発しないとい
うことを意味する。
【0010】非対称なねじ山そのものは例えばのこ歯ね
じなどと称されるように公知であるけれども、従来公知
のものは特開平7−255739号のようにねじ入れ方
向の前面が傾斜しており、後面は軸線に対して垂直とな
っているので、本発明のものとは前後逆の構成となる。
このような構成のねじ山のものがねじ入れたねじの緩み
止めにむしろ逆効果であること及びその根拠は既に説明
したとおりである。
【0011】前記の形状のねじ山を持つねじ部は、セル
フタッピングが可能な先細の構造を有する。セルフタッ
ピングにより骨にねじ入り、複数ピッチ分、望ましくは
数ピッチ分が骨組織に入り込んで、数個のねじ山によっ
て固定に必要な力を得る。他の要件はねじ部の直径と長
さの比であり、細過ぎては必要な締結力を発揮すること
ができない。直径と長さの比は通常は1:2ないしは
2:3或いは1:1程度となる。このため本発明に係る
骨ねじは、太短い外観を持つものとなる。
【0012】ねじ部の後端には、ねじ部をねじ入れ、所
要の部材を締め付けるために、ねじ部よりも大径に形成
された頭部を有する。頭部は従ってねじ入れのための手
段を有する。同手段は例えば六角頭、或いはレンチ穴等
である。頭部はまた、部材にあけられたねじ穴にねじ部
を差し込んで骨にねじ入れることにより、部材自体を締
め付けて固定するための部分(手段)を有する。所謂座
面に相当する部分である。このねじ頭部と部材との締結
面では平面的な密接であるよりも、さら頭とさら穴によ
る密接が生じていることが望ましい。このような密接に
よって、骨ねじのねじ込み方向が骨表面に対して略直角
の方向に規定され、強固な固定が保証される。
【0013】さらに、弾性を有する線材を曲げ加工し
て、ねじ入れ方向に対して後方となる端部に、半径方向
外方へ向いた突端部を有する止めリングを形成し、これ
を、ねじ部と頭部との境界に配置する。止めリングは部
材にあけられたねじ穴の内部に嵌合する、一方、止めリ
ングを配置するための凹状の配置部をねじ部と頭部の境
界に特別に形成することができ、配置部の径はここに止
めリングを配置したときに、止めリングの外径が所要の
部材にあけられているねじ穴の内径と公差0で嵌合する
ことが望ましい。公差0は、公差なしで止めリングが入
り込める事実上の限界寸法というような意味である。公
差0で嵌合している止めリングには外方へ向いた突端部
があるため、ねじ入れ方向へは骨ねじの回転を許すが、
逆方向へ回転させようとすると、弾性反力により部材に
あけられたねじ穴の嵌合壁面に食い込みを生じて摩擦力
を顕著に増大させ、回り止めとなって骨ねじが誤って取
り外されるのを防止する。
【0014】
【実施例】以下図示の実施例を参照して本発明の骨ねじ
をより詳細に説明する。図1に本発明の骨ねじ10の平
面、正面及び下面を示す。
【0015】骨ねじ10は、軸線11に対してねじ入れ
方向の前面12が実質的に垂直で後面13は傾斜したね
じ山を有しており、先端部にセルフタッピングの刃部1
4を有する先細のねじ部15と、ねじ部15の後端にて
部材20を締め付けるためにねじ部15よりも大径に形
成された頭部16とを有する。頭部16はさら頭であ
り、そのさら面17で部材20にあけられたねじ穴21
のさら穴22に密接し、それによりねじ込み方向が骨B
の外面に対して実質的に直角に規定される。18は骨ね
じのねじ込みのための手段であり、六角レンチ穴として
図示されている。実施例として図示した骨ねじ10のね
じ部15についての寸法等を非限定的に示すと、ねじ部
15の最大径Dと止めリング25の配置部19を含むね
じ部15先端までの長さLとの比は2:3、また、ねじ
山の角度αは45°に夫々設定されている。
【0016】さらに、止めリング25を配置するための
凹状の配置部19はねじ部15と頭部16との境界に形
成されている。配置部19の外径は、配置部19に配置
した止めリング25の外径が、部材20にあけられたね
じ穴21の内径と公差0の嵌合となる設定である。止め
リング25は適当な弾性を有する線材を曲げ円形に加工
するとともに、ねじ入れ時の回転方向における後端に、
例えば接線方向外方へ向けて突端部26を形成したもの
である。突端部26はその端部が、配置部19の外径を
構成する面に食い込み得る程度に鋭利であることが望ま
しい。
【0017】例示の配置部19は溝状に形成されてお
り、そのためねじ部15との境界につば状部分23が形
成されている。このつば状部分23は、ねじ穴21を容
易に通過し得る程度の寸法の差を持っていて良く、取り
付け時にねじ穴21の向こう側へ出ていても良く、また
出ていなくても良い。
【0018】骨ねじ10を頭蓋骨Bにねじ入れ、部材2
0を固定している状態が図2に示されている。骨Bは外
面と内面の硬質の層c、c′とそれらに挟まれた軟質の
層dから成る。図2において骨ねじ10は外面の硬質層
cを貫き、軟質層dにねじ入れられて止まり、部材20
を骨外面に加圧固定した状態にある。この状態におい
て、一つのねじ山の後面に直角に作用する力は、軸方向
に作用している荷重をPとするとP/cos45°とな
る。これに対して従来の対照的な、60度のねじ山を持
つねじ山の面に作用する力はP/cos(60°/2)
であるから、本発明による作用力の方が遥かに大きく、
しかも対象形ねじ山のように前面の圧力の影響も考えな
くて良いので、強力な固定力を得られることが分かる。
【0019】ねじ部15がねじ入れられている軟質層d
は、特に骨粗鬆症患者では強度が不足し、従来の骨ねじ
では必要な強度を得ることが困難であった。しかし本発
明によれば、ねじ入れ方向の前面が垂直で、後面の傾斜
しているねじ山により、骨粗鬆症患者のもろい骨にも骨
組織を破壊することなくねじ入れられ、必要な強度を得
ることができる。このようにして固定した部材20は、
例えば図5に示すように、頭蓋Eを脊柱Gに対して固定
するケースなどに使用される。
【0020】また、本発明の骨ねじ10及びこれによっ
て固定された部材20は、止めリング23の作用により
簡単には取り外すことができない。図3(a)は配置部
19に嵌め込まれた止めリング23が骨ねじ10と部材
20のねじ穴21の間にある状態を示しており、この状
態で緊密な嵌合による摩擦が止めリング23とねじ穴2
1との間に生じている。この状態で骨ねじ10を取り外
す方向に力が働くと、止めリング25の突端部26とね
じ穴21との摩擦が増大し、回り止めの役目が果たされ
るので、誤って骨ねじ10が取り外されることを防止で
きる。
【0021】
【発明の効果】本発明は以上の如く構成されかつ作用す
るものであるから、ねじ入れ方向の前面で軸線に垂直か
つ後面で傾斜というねじ山を有することにより、頭蓋骨
の如く限られた厚さしか有していない骨に対してでも部
材を強固に固定することができるとともに、骨の厚さ内
に収まるので頭蓋内に先端が突出して事故を誘発するよ
うなおそれがなく、また一旦固定されている骨ねじ及び
部材は誤って外されるおそれが少ないので重大事故を防
止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)本発明に係る骨ねじの実施例を示す平面
図。 (b)同上の正面図。 (c)同じくねじ部の下面説明図。
【図2】使用状態を示す断面図。
【図3】(a)止めリングの取り付けた状態の平面図。 (b)止めリングの平面図。
【図4】(a)従来のねじ山の作用説明図。 (b)本発明のねじ山の作用説明図。
【図5】(a)骨ねじの使用例を示す背面図。 (b)骨ねじの使用例を示す側面断面図。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) A61B 17/00 - 17/92 F16B 25/00 F16B 39/02

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 頭蓋骨の如く限られた厚さの骨にねじ入
    れ、部材を固定するための骨ねじであって、軸線に対し
    ねじ入れ方向の前面が垂直であり、同軸線に対する後面
    は傾斜しているねじ山を有し、かつセルフタッピングが
    可能な先細の構造を有するねじ部と、ねじ部の後端にあ
    って部材を締め付けるためにねじ部よりも大径に形成さ
    れた頭部とを有し、さらに弾性線材を略円形に曲げ加工
    して、ねじ入れ方向に対する後端に外方へ向いた突端部
    を有する止めリングを形成し、この止めリングを上記ね
    じ部と頭部との境界に配置した構成を有する骨ねじ。
  2. 【請求項2】 止めリングを配置するための凹状の配置
    部がねじ部と頭部との境界に形成されており、配置部の
    径はそこに止めリングを配置したときに止めリングの外
    径が、部材にあけられたねじ穴の内径と公差0で嵌合す
    るようにした請求項1記載の骨ねじ。
  3. 【請求項3】頭部はさら頭であり、部材にあけられたね
    じ穴のさら穴に密接し、それによってねじ込み方向を骨
    表面に対して略直角に規定するようにした請求項1又は
    2記載の骨ねじ。
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