JP3850444B2 - 骨調節装置 - Google Patents
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Description
本発明は骨の伸延骨形成(distraction osteogeneisis of bone)を行うために用いられる(特に人間に用いられる)骨調節装置に関する。
伸延骨形成の処置は、整形外科医が下肢の長い骨を再形成したり伸長させたりするのに用いられてきた。この処置によれば、張力を加えられた状態の骨の血管化片(vascularized piece)を配置し、それにより、骨の修復時における仮骨(bony reparative callus)の生成を通して、もとからある骨の形成(native bone formation)を誘起する。上記仮骨は、張力を加えられた状態で配置され、新たな骨を作り上げる。[Anninoその他による「下顎骨の癒着した欠損の再形成のための伸延骨形成」]伸延骨形成を実施するため、一般に外科医は骨切り術を行い、それによって骨を2片以上に細片化する。骨が治癒してゆくにつれ、該骨は一定期間にわたってゆっくりと徐々に拡張してゆく。伸延処置の間、血管および神経の端部はそのままとされる。例えば、骨は一日に1mm延びるようにして、3週間または4週間にわたって延ばす。この場合、2カ所で一日に1/2mmずつ延ばすことがしばしば行われる。このような伸延は、患者の親や近親または友人の手による調節で行われることが多い。
Normedによって販売されている装置は、直線的な伸延を行うために使用されるものとして知られている。この装置は、2本のアームと、骨ピン(bone−pin)を保持する中央組立体と、2つの骨ピン用クランプとから構成される。骨ピン用クランプは、2本のアームの長さ方向に沿って直線的に調節可能であり、且つ、これまた骨ピンを保持している。骨ピンに装置が固定される前に、ハウジング組立体が、特定の患者に対して2本のアーム間の角度関係を単一平面内でリセットないし再位置決めさせる。装置のアームの角度位置が特定の患者に対していったん設定され、且つ、装置が骨ピンに固定されてしまうと、アーム間の角度関係は固定され、骨ピン用クランプは装置の長さ方向に沿って調節されて直線的な伸延を行う。この装置は、直線的な伸延は可能であるけれども、角度的な即ち曲線的な伸延骨形成を行うために連続的な無限角度調節をすることができない。
米国特許第5160335号に記載された装置は、伸延骨形成を行うために使用することができるものとして知られている。この装置は、ピンホルダー支持体であり、該支持体は、骨ピンを把持するためのクランプと、装置を固定バーに沿って位置付けるためのジョーと、固定バーに対するクランプの角度位置を調節するための偏向部材と、装置を所望の位置に維持するためのブロック手段とを備えている。この装置は、単一の軸に沿った伸延を想定しているだけであり、角度的な即ち曲線的な伸延を与えることができない。
米国特許第3961854号に記載の装置は、ロッドまたはステムを任意の方向に向け、また、維持するために使用できるものとして知られている。この装置は、U字形要素にして、Uの字の開口部を閉じる形のフランジを取り外し可能に設けたブランチ上に配置されるU字形要素と、少なくとも2つの円柱形の互いに重なった板にして、一方がフランジ内に回転可能に係合し且つ他方がU字形要素内に配置される板とを備える。板どうしの互いの隣接面のそれぞれは溝を有しており、これらの溝は互いに協働して穴を画成し、該穴には、配向されるべきロッドまたはステムが収容される。この装置は、単一の軸に沿った伸延を想定しており、角度的な即ち曲線的な伸延を与えるものではない。
上述したような従来技術の装置には明らかな問題点がある。すなわち、これらの装置は直線的な調節のみを行うものなのである。角度的な即ち曲線的な伸延骨形成によって、曲がったり複雑な形状をした骨を形成すべく、漸進的かつ精確に制御された角度的調節を行うことはできないのである。骨の、曲がった部分を形成することができるということの重要性は、患者の噛み合わせ部分を丸く形成し且つ顔を正しく輪郭づけている下顎骨の角度的な即ち曲線的な伸延によって論証される。さらに、上述した従来技術の装置は、三次元の伸延骨形成ができない。三次元の伸延骨形成においては、直線的な調節と角度的な調節との双方が行われ、これらの調節は、互いに独立して行うことができ、また、同時に行うこともでき、二つの相異なる平面を画成する二つの独立した軸のそれぞれに沿って行うことができる。
発明の概要
本発明の目的は、角度的な即ち曲線的な伸延が可能な骨変化装置(bone−altering device)を提供することにある。特に、骨の曲がった細分化部分を形成すべく角度的な即ち曲線的な伸延骨形成を行うために、精確かつ漸進的な、容易に制御できる角度的な即ち曲線的な伸延を可能とする骨変化装置を提供することにある。本発明のさらに別の目的は、直線的な伸延および角度的な即ち曲線的な伸延の双方を独立しておよび/または同時に行うことのできる装置を提供することにある。本発明のさらに別の目的は、直線的な伸延および角度的な即ち曲線的な伸延の双方を行うことができ、これらの伸延を2本の独立したアームの回りで互いに独立して又は同時に行うことのできる装置を提供することにある。本発明のさらに別の目的は、三次元の伸延骨形成を行うための装置を提供することにある。
本発明のさらに別の目的は、親や近親者、あるいは医療的訓練を全く又はほとんど受けていない人たちによって、漸進的で精確な制御された調節を簡単に行うことのできる、骨変化装置を提供することにある。本発明のさらに別の目的は、簡単に製造できる、小さくて軽量の装置を提供することにある。
本発明のさらに別の目的は、さまざまな数の同じ大きさの骨ピンあるいは異なる大きさの骨ピン(例えば2本が2mmで1本が3mm)に対応することのできるモジュラー骨ピン用クランプ(modular bone−pin clamp)を提供することにある。本発明のさらに別の目的は、骨ピンを互いにできるだけ近づけて配置でき(例えば10mm間隔以下)、且つ、骨ピンを伸延軸の近くに該伸延軸に整列させて保持する骨ピン用クランプを提供することにある。本発明のさらに別の目的は、二つの異なる軸に沿って漸増的な直線的調節を独立して行うことができる装置であって、直線的移動が割り出し(index)可能で垂あり且つ目盛り付け可能であり、上記軸のそれぞれに沿って約20mm伸長させることができる装置を提供することにある。
本発明のさらに別の目的は、アームが望ましくない角度的な即ち曲線的な移動ないし回転を行わないよう自己係止(セルフロック)するアームを、漸増的に簡単な操作で角度方向に変化させることのできる装置を提供することにある。本発明のさらに別の目的は、互いに独立して作動されて角度方向の調節が可能な即ち回転可能なアームを有する装置であり、各アームの回転中心が、互いに近接し且つ該アームの軸に近接している、装置を提供することにある。本発明のさらに別の目的は、患者の左側にも右側にも使用できる外部装置を提供することにある。
角度的な即ち曲線的な伸延骨形成を行うための方法は、細分化された骨の第1の側部および第2の側部にドリルで骨ピン用の穴を明ける段階と、骨ピン用穴内に骨ピンを挿入する段階と、細分化された骨の第1および第2の側部のそれぞれにおける骨ピンに伸延装置を取り付ける段階と、伸延装置を調節する段階と、を備え、該伸延装置を調節する段階において、所定時間にわたり、細分化された骨の第1の側部が、細分化された骨の第2の側部に相対的に、精確かつ漸進的に所定増分量だけ回転または枢動してその位置を調節し、一方で、曲線的伸延処置の間、骨組織は健康を維持され、血管および神経の端部はそのままの状態とされる。
本発明による装置は、従来技術の装置の欠点を軽減し、前述した目的を達成し、角度的な即ち曲線的な伸延骨形成を行うために使用される。本発明の装置は、骨の細分化された部分を横切って延びる支持部材と、細分化された骨の第1の側部を支持部材に取り付け且つ細分化された骨の第2の側部を支持部材に取り付ける手段と、細分化された骨の第1の側部を細分化された骨の第2の側部に相対的に回転または枢動させて角度的に調節する手段とを備える。本発明の装置は、医学的トレーニングが全くない、あるいは、ほとんどない人が、簡単な操作で、ある期間、細分化された骨を、精確に、漸進的に、増大する方向へと、制御された状態で、回転させ、枢動させて、角度的に調節することを可能にする。細分化された骨は、骨ピンによって装置に取り付けられる。骨ピンは、細分化された骨の各側部から外方に延び、骨ピン用クランプによって支持部材に取り付けられる。
細分化された骨の第1および第2の側部を互いに相対的に角度的に調節するための手段は、骨ピン用クランプまたは支持部材を角度的に調節するものであってもよく、また、調節ネジによって駆動される歯車を有するものであってもよい。ネジは歯車と協働し、ネジが調節されるとき、支持部材または骨ピン用クランプあるいはこれらの一部は回転ないし角度的に調節される。角度的に調節する機構は、望ましくない角度的移動を防止するため、自己係止(セルフロック)の機能を有している。
本発明による装置はまた、支持部材(アーム)の長さ方向に沿って直線的に調節される骨ピン用クランプを備えていてもよい。この直線的な調節は、例えば窪み部(depression)や凹み部(indentation)に係合するボールや突起によって割り出しを可能としたり、および/または、測定目盛りによって目盛り付けできるようにしてもよい。骨ピン用クランプはさらに、支持部材(またはアーム)に沿った望ましくない直線的な並進または移動を防止するための係止機構を備えていてもよいし、また、骨ピンを骨の伸延軸の近くで該伸延軸に整列するように位置付けるように形状づけられていてもよい。本発明の装置はさらに、骨ピン用クランプを支持部材(アーム)上に保持するための手段を備えていてもよい。
本発明の装置は、別の実施例においては、2本の細長い支持部材(すなわちアーム)と、これら2本のアームを角度的に調節するための手段(すなわち中央ジョイント)と、これら2本のアームのそれぞれに少なくとも1本の骨ピンを取り付けるための手段(すなわち骨ピン用クランプ)とを備える。それぞれのアームは、各アームの自由端が該アームの固定端の周囲の平面内で回転するようにして、角度的に調節される。角度的調節に関与するこれらの平面は、互いに異なる平面であり、互いに対して直角をなしている。
本発明による装置はさらに、アームの角度的変化すなわち回転を調節するための、二つの個別の機構を備えていてもよい。該機構は、一方が一方のアームに対応し、他方が他方のアームに対応する関係にある。また、本発明による装置はさらに、望ましくない角度的移動を防止するための自己係止(セルフロッキング)機能を有するアーム調節機構を備えていてもよい。
精確な三次元伸延骨形成は、本発明の装置を用いて伸延の長さおよび角度をそれぞれ独立して調節することにより行うことができる。人間の下顎骨の伸延骨形成は、三次元の調節が可能であるということが役に立つ一例である。特に本発明は、二つの独立した軸に沿って同時に直線的伸延を行うことを可能にする。例えば、下顎骨の伸延骨形成を行うために使用されるとき、本発明は、下顎骨の本体と枝(ramus)とに沿って互いに独立に直線的な伸長を与える。本発明はまた、二つの独立した軸に沿って同時に角度的な即ち曲線的な伸延を与える。下顎骨の角度的な即ち曲線的な伸延が行われることによって、医師は患者の噛み合わせを完全なものとし、顎の輪郭線を正すことができる。
【図面の簡単な説明】
図1は、本発明による外部骨伸長装置の側面図。
図2は、図1における左側のアームの斜示図。
図2Aは、図2の左側アームの端面図。
図3は、図1における右側のアームの斜示図。
図3Aは、図3の右側アームの端面図。
図4は、図1における中央ジョイントの斜示図であり、詳細を示すために幾つかの部品を外した状態で表示している。
図5は、図1における中央ジョイントを組み立てた状態で示す断面図。
図6は、図5における歯車の端面図。
図7は、図1における左側の骨ピン用クランプの斜示図であり、詳細を示すために部品は分解状態で表示している。
図8は、図1における左側の骨ピン用クランプの側面図であり、左側アーム上に組付けられた状態で示されている。
図9は、図1における右側の骨ピン用クランプの斜示図であり、詳細を示すために部品は分解状態で表示している。
図10は、本発明による装置の別の実施例を示す図。
図11は、図10の装置のアームの斜示図であり、詳細を示すために部品は分解状態で表示している。
図12は、図10における骨ピン用クランプの斜示図。
図13は、二つの伸延を行うための、本発明の装置の別の実施例を示す側面図。
図14は、図13における角度調節支持片の斜示図。
図15は、本発明による別の実施例を示す側面図。
図16は、装置の別の実施例であり、中央ジョイントの別の形態を断面で示してある。
図17および図18は、本発明の装置のそれぞれ別の実施例の側面図。
図19は、本発明の装置の別の実施例であり、細長い中央ジョイントを示している。
図20は、図19におけるアームの斜示図。
図21は、本発明の装置および従来技術の装置の斜示図であり、それぞれ人間の下顎骨に使用したらどうなるかを示している。
詳細な説明
図1に示す装置10は、本発明の望ましい実施例であり、三次元伸延骨形成のために使用される。該装置10は、左側アーム20と、右側アーム30と、中央ジョイント80と、左側骨ピン用クランプ40と、右側骨ピン用クランプ60とを備える。
図2および図2Aと図3および図3Aとは、それぞれ左側アーム20と右側アーム30とを示す。アーム20、30は、L字形をしており、各アームはシャフト28、38に直角な頭部22、32を有している。それぞれのシャフト28、38はD字形の断面を有しており、部分円柱面すなわち不完全円柱面に沿ったネジ山部24、34と、平坦なキー部26、36とを有している。ネジ山部もキー部も、シャフト28、38の長さ方向に延びている。アーム20、30は、頭部22、32に対する平坦キー部26、36の向きを別にすれば、互いに実質的に同一である。図2Aに示すように、左側アーム20においては平坦キー部26は頭部22と同じ方向を向いているが、図3Aに示すように、右側アーム30においては平坦キー部36は頭部32の延びる方向から時計方向に90度変位した方向を向いている。
図4に示すように、中央ジョイント80は、ハウジング部材81と、二つの歯車84、94と、二つの角度調節用ネジ88、98とを有している。中央ジョイント80は、アーム20、30間の回動を調節する。ハウジング81は二つのU字形支持体83、93を有している。これら支持体は、それぞれ対になった孔82、92の組を有している。該孔は、アーム20、30のそれぞれの頭部22、32を受け入れ且つ支持する。U字形の支持体83、93は、アーム20、30の回転軸を画成するが、該支持体83、93の向きは、該回転軸が互いに異なる方向を向いた平面(望ましくは互いに直角をなす平面)を画成するように配置される。
角度調節用ネジ88、98は、ネジ山部89、99を有しており、歯車84、94のそれぞれに隣接するハウジング部材81内に収容されている(図5における中央ジョイント80の断面図参照)。ネジ98はハウジング部材81の孔72内に嵌められている。ネジ98の頭部96は該ネジの最小径と同じ大きさなので、ネジ山99の峰部(ピーク)の部分ではネジ98の頭部96よりも径が大きくなる。ネジ98の軸方向移動は、ハウジング部材81のリップ73によりネジ山99が保持されることによって、また、ハウジング部材81の大きな孔72内に嵌められたネジ88によって、制限される。ネジ88は、周方向に延びる溝74を有している。該周方向溝74には、ネジ88の軸方向移動を制限するが回転運動は許容するピン75が嵌められている。
歯車84、94のそれぞれは、アーム用孔86、96と、周囲の少なくとも一部に沿っている歯付き部87、97とを有している。図5は、U字形支持体83間に歯車84が嵌まった状態の中央ジョイントを示している。歯車84のアーム用孔86は、U字形支持体83の対になった孔82に整合している。同様にして、歯車94がU字形支持体93間に嵌められ、歯車94のアーム用孔96はU字形支持体93の対になった孔92に整合すなわち整列している。
歯車84、94の歯付き部87、97は、角度調節用ネジ88、98のそれぞれのネジ山部89、99と噛み合って角度調節用ネジ88、98をハウジング部材81内に保持するとともに、角度調節用ネジ88、98が歯車84、94を回転させるようにする。図4および図5に示す望ましい実施例においては、ハウジング部材81は、装置が使用状態にあるときに角度調節用ネジ88、98の双方が容易に操作可能となるよう、該角度調節用ネジ88、98が両方とも同じ軸に沿って配置されるような形状構造となっている。この実施例では、二つの角度調節用ネジ88、98が後端部どうしを突き合わせるようにして整列されており、該後端部はそれぞれ半径90、91を有する形状をしているので、それぞれの回転運動は相手側に伝達されない。
望ましい実施例において、角度調節用ネジ88、98は、標準的な機械ネジ山部(standard machine thread)89、99を有しており、歯車84、94の歯付き部87、97は、「V字形」の溝または歯を有しており、これらのV字形溝または歯は、角度調節用ネジ88、98に対して同じ捩れ角(helix angle)およびピッチを有している。具体的には、図6に示すように歯車の回転軸に平行な軸に対して該歯車に形成される歯がなす角度であるところの捩れ角θとピッチpとは、角度調節用ネジ88、98の機械ネジ山部89、99の捩れ角およびピッチと等しい。さらに、「V字形」の歯のプロファイルは、機械ネジ山部のプロファイルと相補的にぴったりと合致し、それによって、角度調節用ネジ88、98が回されてそれぞれの歯車84、94を回転させたとき、適性な整合ないし整列状態が確実なものとされる。
あるいはまた、歯車84、94を従来周知のインボリュート形の歯を有する標準的な歯車とし、角度調節用ネジ88、98を、該標準的な歯車の歯と噛み合うように形状づけられた標準的なウォームネジとしてもよい。「V字形」の歯が望ましいのは、歯車とそれに噛み合うウォームネジとを形成するのに複雑な機械加工をそれほど必要としないからである。さらに、標準的な歯車は、「V字形」の歯車よりも大きくならざるをえないであろう。それでいて標準的な歯車は、装置のアームの角度調節に関して、「V字形」の歯の歯車を使用した場合と同じように精確かつ漸進的な制御された調節を行うことはできないであろう。
アーム20、30の頭部22、32は、中央ジョイント80のそれぞれ対になった孔82、92と、歯車84、94のアーム用孔86、96とを貫通して嵌まっている。それぞれのアーム20、30は、適正に方向づけられ、歯車84、94に取り付けられる。取り付け方法は多くあり、任意のものでよい。この実施例においては、歯車84、94とアーム20、30の頭部22、32とにピン孔85、95がドリルで明けられ、ピン7、17が該ピン孔85、95内に挿入される。
作用について言えば、角度調節用ネジ88が歯車84を回転させ、該歯車84は究極的にはアーム20をある平面内で枢動ないし回転させる。同様にして、角度調節ネジ98が歯車94を回転させ、該歯車94が究極的にアーム30をある平面内で枢動ないし回転させる。アーム20が回転するところの平面は、アーム30が回転するところの平面とは異なり、この実施例では、両平面は互いに直角である。図4に示すように、中央ジョイント80の形状は、アーム20、30の二つの独立した回転中心が、互いに近接し且つ装置の中央部分に位置づけられるようになされている。
図7は左側の骨ピン用クランプ40を示す。該骨ピン用クランプ40は、ライダー(rider)42と、キャップ50と、ネジ56と、ホイール46とを備える。左側骨ピン用クランプ40は、左側のアーム20の回りに嵌まり、該アーム20に沿うように乗っている。ライダー42は、二つの円筒状延長部45と、穴41a(図9参照)とライダー42の幅方向に沿って広がる後退面41を有する延長部分44と、該後退面41に明けられたネジ穴49と、二つの半円形断面を有する直径方向溝43とを有する。該二つの直径方向溝43は、後退面41の幅全体にわたって延び、互いに平行とされる。
二つの円柱状延長部45は、D字形の孔47を有する。D字形の孔47は、左側アーム20の回りに嵌まる形状をしている。左側骨ピン用クランプ40が左側アーム20に沿うように乗ったときに、左側骨ピン用クランプ40によって保持された骨ピンが、左側アーム20の平坦キー部26の面に直角な状態を維持するよう、D字形の孔47は円筒状延長部45内で配向されている。さらに、左側骨ピン用クランプ40が左側アーム20上に組付けられたときに、ライダー42の延長部分44が中央ジョイント80の方を向くように、D字形の孔47は円筒状延長部45内で配向されている。
キャップ50は、その全厚寸法を通して延びるネジ孔58と、底面52とを有している。該底面52には、該底面52の全幅に沿って延びる二つの互いに平行な直径方向溝52が形成されている。該直径方向溝52は、部分的な即ち不完全な半円形断面を有している。キャップ50は、キャップ50のネジ孔58およびライダー42のネジ孔49内に嵌まるネジ56によってライダー42にネジ止めされる。このとき、ライダー42の直径方向溝43がキャップ50の直径方向溝54に対向し、それによって、骨ピン(図示せず)を受け入れてこれを保持する孔が形成されるようにする。骨ピンは、ネジ56を締め付けることにより、骨ピン用クランプ40に取り付けられる。図8に示すように、キャップ50は望ましくはウェブ53によってライダー42に連結される。
図7および図8に見られるように、ホイール46はライダー42の二つの円筒状延長部45間に嵌まり、このとき、左側アーム20が円筒状延長部45およびホイール46を貫通するように嵌まることができる。ホイール46は、その内側周方向に沿ってネジ山が設けられ、該ネジ山がアーム20、30のネジ山部24、34に噛み合う。左側の骨ピン用クランプ40は、ホイール46が回転するにつれ、左側アームに沿って移動する。ホイール46の回転を容易にするため、溝またはネジ山を該ホイール46の外側周方向に沿って設けてもよい。ホイール46が一方向に回転すると、左側骨ピン用クランプ40が中央ジョイント80から離れる方向へと移動し(図1参照)、逆に、ホイール46が反対方向に回転すると、左側骨ピン用クランプ40は中央ジョイント80の方へ向かって移動する。左側アーム20と円柱状延長部45のD字形孔47とを相補的に合致しているため、左側の骨ピン用クランプ40は左側アーム20のまわりを回転することを防止される。
図9には右側の骨ピン用クランプ60が示される。右側骨ピン用クランプ60は、実質的に左側用の骨ピン用クランプ40と同一である。異なる点は、円筒状延長部45のD字形孔47の向きである。右側骨ピン用クランプ60が右側アーム30上に組付けられたとき、右側骨ピン用クランプ60のライダー42の延長部分44は中央ジョイント80の方へと向く。
本発明の装置は、望ましくは、アームに沿って骨ピン用クランプが所定の増分だけ移動することができるようにした、割り出し(indexing)機能を有するものとする。この割り出し機能を与える一つの方法として、図9に示すように、ライダー42の二つの円筒状延長部45間に小さな孔41を設け、そこにバネ55と小さなボール58とを入れる。ホイール46には複数の窪み部や凹み部51(この実施例では4つ)を設けておく。凹み部51は、ホイール46の外周に沿って互いに等間隔に配置され、該凹み部51はボール58と係合し、知覚し得る感触および/または音を与えることにより、ホイール46を一つの凹み部51から次の凹み部51へと回転させたときにアーム20、30の長手方向に沿って所定量の直線的な調節(あらかじめ分かっている量の調節)が行われたことを知らせることができる。さらに、各アーム20、30の平坦キー部26には、図示するように印をつけ、アーム20、30に沿って移動した骨ピン用クランプ40、60の直線的距離が測定できるようにしてもよい。
本発明の装置はまた、望ましくは、骨ピン用クランプをアーム上に保持するための手段を有するものとする。そのために用いられる方法は多くある。例えば、アーム20、30の自由端上の一点にてネジ山部を変えて、ホイール上のネジ山がアーム20、30上のネジ山と正しく噛み合わないようにする。別の手段としては、従来周知のキャップまたはそれに類似の係止機構を設け、それをアーム上のネジ山に噛み合わせ、ストッパとする。クランプを本発明の装置上に保持するための望ましい手段は、アーム20、30の端部を広げてアーム上のネジ山を中断して損傷を与え、つぶしてしまう方法がある。
中央ジョイント80もまた、図1に示すように形状づけられ、骨ピンを保持するようにすることができる。例えば骨ピンを受け入れるための穴71と、該穴71内に骨ピンを保持するための止めネジ76とを有することにより、骨ピンを中央ジョイント80に固定することができる。ハウジング部材を骨ピンに対して保持するのに別の方法を使用することができる。例えば、互いに対向する直径方向の溝を有する2枚の板を用い、骨ピン用クランプ40、60に関して前述したようにして、2枚の板間に骨ピンを挟持するようにすることができる。中央ジョイント80を、骨ピンを保持するように形状づけることによって、中央ジョイント80およびアーム20間の伸延ならびに中央ジョイント80およびアーム30間の伸延というような、ひとつ以上の伸延を行わせることができる。さらに、アーム20、30には、それぞれひとつ以上の骨ピン用クランプを嵌着させることができ、それによって、骨移送(bone transport)のような複数の直線的な伸延(multiple linear distraction)を生じさせることができる。
中央ジョイントは、各アームの回転中心が互いに5mm以内となるように形状づけることができる。しかし、このように限定しなくともよい。骨ピン用クランプは、2mmのピンを2本保持するようにしてもよく、また、3mmのピンを1本保持するようにしてもよい。骨ピン用クランプの直径方向溝は、互いに10mm離すようにしてもよい。装置は、各アームに沿って20mmまで直線的に伸長できるものとし、120度まで角度変位できるものとすることができる。装置はステンレススチールで作ることができ、角度調節ネジは455H.T.で、ハウジング部材、アーム、ライダーおよびキャップは17−4で、そして歯車およびホイールは「Gall−Tough」ステンレススチールで形成することができる。最後の材料は、Carpenter Technology Corporationによって作られ、耐摩耗性および自己潤滑特性に優れる。
望ましい形態における装置として、2本のアームを有するものを説明してきたが、装置を、1本のアームを有するもの、または、2本を越える数のアームを有するものとすることもできる。例えば、図10に示した別の実施例では、単一のアームを有する角度的な即ち曲線的な伸延を行う装置が開示されている。
図10に示す装置110は、角度的および直線的な伸延骨形成を行うために使用され、アーム120と、左側骨ピン用クランプ140と、角度調節用組立体180を有する右側骨ピン用クランプ160とを備えている。アーム120は、コア部材122と、該コア部材122に沿ってスライドする円筒形状の入れ子部材124と、長さ調節用ネジ126とを有する。コア部材122は内側ネジを切られたネジ孔161を有しており、該ネジ孔161内には長さ調節用ネジ126が嵌まり該ネジ孔161と協働する。入れ子部材124上のカラー(鍔)125が長さ調節用ネジ126を入れ子部材124上に維持し、軸方向移動はできないけれどもネジ126が自由に回転するのを許容する。長さ調節用ネジ126は、アーム120の長さを調節するために回転せしめられる。図11に示すように、コア部材122の外形は断面が非円形であり、軸対称形(axisymetrical)であり、入れ子部材124の内側形状と相補的に合致し、入れ子部材124がコア部材122のまわりを回転するのを防止している。
左側骨ピン用クランプ140は、2枚の板145、155を備えており、これら板145、155のそれぞれは、中央孔146、156と、二つの直径方向溝143、153とを有している。これらの溝は、板145、155の全幅にわたって、互いに間隔をあけ且つ平行に延びている。板145、155はアーム上に設けられ、このとき、直径方向溝143が直径方向溝153に対向して孔を形成し、その孔に骨ピン(図示せず)を受け入れて保持するようにする。
左側骨ピン用クランプ140はアーム120に固定され、このとき、該クランプが回転したり、アーム120の長さ方向に沿って直線的に並進したりしないようにされる。図10におけるアーム120に左側骨ピン用クランプ140を固定するには、アーム120の左端側の端部に沿ってネジ山127を設け、ナット142で板145、155を適所に挟持すればよい。具体的に言えば、ナット142がアーム120のネジ山部分128上に嵌められ、中央孔146、156を通してネジ山部分128を嵌めることにより板145、155をアーム120上に位置付ける。アーム120のネジ山部分128は断面が非円形であり、ネジ山を有しない滑らかな部分を備えている。このネジ山が板の回転を防止している。ナット142および板145、155がアーム120上に位置付けられた後、ストッパ129がアーム120の左側の先端に設けられ、それによって板145、155はアーム120から外れないようにされる。作用について言えば、直径方向溝143、153によって形成された孔内に骨ピンが位置付けられ、ナット142が回転せしめられて骨ピンを板145、155間に挟持固定し、同時に板145、155もアーム120に固定される。
図10および図12における右側の骨ピン用クランプ160は、二つの支持部材165と、該支持部材165間に形成された円柱状の孔167とを有している。該円柱状孔167は、アーム120の入れ子部材124を受け入れ、支持部材165が入れ子部材124に沿ってスライドできるようにしている。ネジ山付き孔127が、支持部材165のそれぞれを貫通して延びており、ネジ128を受け入れている。ネジ128は、締められたときに骨ピン用クランプ160を入れ子部材124上に固定する。ネジを緩めると、骨ピン用クランプ160は、入れ子部材124の長さ方向に沿って位置を決めることができる。
右側の骨ピン用クランプ160はまた、角度調節用組立体180を備えている。角度調節用組立体180は、角度調節用ネジ198と、2枚のピンクランプ用板162、172とを備えている。角度調節用ネジ198は、図4および図5に関して説明した角度調節用ネジ88と同様のものであり、または同一のものであってもよい。2枚のピンクランプ用板162、172は、その周縁163、173の一部に沿って円形をしており、図4ないし図6におけるものと同様な「V字形」の歯185、195が形成されている。角度調節用ネジ198および「V字形」歯185、195は、図4ないし図6における角度調節用ネジ88および歯車84に関して前述したように、互いに協働して噛み合う。このとき、ネジ198を回転させることにより、板162、172が角度的に調節される。ピンクランプ用板162、172は互いに同調して角度的に調節される。
ピンクランプ用板162、172には、二つの直径方向の溝166、176も形成されている。組になったこれらの溝は、ピンクランプ用板162、172の全幅にわたって延び、それぞれの溝の組は互いに間隔をおかれ且つ平行に延びている。それぞれのピンクランプ用板162、172には、全厚を通して延びるネジ孔(図示せず)も形成されており、該孔167はネジ山付きピン168を受け入れるようになされている。ピンクランプ用板162、172は、ネジ山付きピン168上に配置され、このとき、直径方向溝166が直径方向溝176に対向し、骨ピンを保持する孔を形成するようにする。ナット169がネジ山付きピン168上に螺装され、板162、172を一緒になるように押し付け、骨ピンを保持する。しかしながら、ネジ山付きピン168は、板162、172がナット196によって一緒になるように締め付けられたとき、該板162、172がピン168の回りを角度的に変位して調節することを許容する。
図13に示した別の実施例は、二つの伸延を行うためのものであり、2本のアーム220と、中央ジョイント270と、骨ピン用クランプ240、260とを備えている。アーム220は、互いに同一であり、それぞれが、図10および図11に関して前述したように、コア部材と、該コア部材に沿ってスライドする入れ子部材と、長さ調節用ネジとを備えている。それぞれの骨ピン用クランプ240、260もまた、図10および図12において説明した骨ピン用クランプ160と同じものである。
両方のアーム220は、図14に示すように、角度調節用支持片275を介して中央ジョイント270に連結されている。中央ジョイント270は、骨ピンを受け入れるための二つの骨ピン用孔207と、骨ピンを孔207内に保持して中央ジョイント270に対して固定するための止めネジ208とを有している。
角度調節用支持片275は、軸部材280を受け入れるよう形状づけられた円形孔277を有する、二つのU字形支持延長部276と、円形の周縁を一部に有するU字形の歯車部271とを備えている。歯車部271は、図4ないし図6に関して前述したように、孔273を有し、また、円形の周縁に沿って形成された「V字形」の歯272を有している。角度調節用支持片275は、角度調節用ネジ285を受ける孔284を有している。図4ないし図6に関して前述したものと同様のピンおよび溝が、角度調節用支持片内にネジ285を保持(回転は許容する)するのに用いられている。
アーム220には、円盤状の円形周縁283を有する端部が備えられている。該円形周縁283には、角度調節用支持片275の歯車部271と同様に「V字形」歯282が形成されている。アーム220には、軸部280を受けるように形状づけられた孔284(図示せず)が設けられている。アーム220の円形周縁283は、角度調節用支持片275のU字形支持延長部276間に挿入され、このとき、孔284は円形孔277に整列され、また、軸部280は該孔277内に挿入される。アーム220は、多くの方法によって軸部280に固定されることができる。この実施例では、円形周縁283および軸部280を貫通してドリルで孔を明け、図1ないし図6の望ましい実施例で使用したのと同様なピンを用いている。アーム220上の「V字形」の歯282は、角度調節用ネジ285上のネジ山と噛み合い且つ協働する。このとき、ネジ285を回転させると、アーム220が角度調節用支持片275に対して回転して角度的調節が行われるようにする。
中央ジョイント270は、2組のU字形支持体265を備えている。各端部におけるそれぞれの組の支持体265は、環状の調節用支持片275を中央ジョイント270に連結するのに用いられる。このときの方法は、アーム220が角度調節用支持片275に連結されるときの場合と同様である。具体的に言えば、U字形の支持体265には、円柱状の軸部290を受けるよう形状づけられた円形の孔267が設けられている。角度調節用支持片275の歯車部271は、組になったU字形支持体265間にて中央ジョイント270内に受けられる。軸部290は、中央ジョイント270の孔267と角度調節用支持片275の孔273とを貫通して挿入される。図4におけるピン7と同様のピンが、角度調節用支持片275を中央ジョイント270に固定するのに用いられる。
さらに、中央ジョイント270は、U字形支持体265の近傍の両端部に形成された二つの孔274を有している。該孔274は、角度調節用ネジ295を受ける。角度調節用ネジは、孔274内に受けられ、図4ないし図5に関して前述したピンおよび溝の手段によって、該孔274の中に保持される。角度調節用ネジ295上のネジ山は、角度調節用支持片275上の「V字形」溝272と噛み合い且つ協働し、このとき、ネジ295を回転することにより、角度調節用支持片275が角度的に調節されるようにする。
図13については、二重角度調節機構に関して説明してきたが、円盤状の円形周縁と該周縁の端部に形成された「V字形」歯とを有するアームを、軸部を有する中央ジョイント270上のU字形延長部265間に直接取り付けることにより、単一の角度調節用機構とすることができる。また、アーム220を1本だけ、単一角度調節用機構または二重角度調節用機構に用いることができ、これらのいずれの場合においても、角度調節用機構を骨ピン用クランプ240、260に一体化させてもよく、また、一体化させなくてもよい。
図15に示す別の実施例においては、装置310は、後述するわずかな相違を除き、装置10と実質的に同じである。図15の実施例においては、アーム320は支持体387に固定される。各支持体387は、角度調節用ネジ388、398を収容し且つ保持する。このときの手法は、図4および図5に関して説明したものと同じである。歯車384、385(図示せず)が設けられ、これら歯車は両方とも半円形の断面を有しており、互いに固定されている。支持体387は、円柱状軸部317、327(図示せず)によって歯車384、385上に保持される。軸部317、327は、支持体387およびアーム320がそれぞれの歯車384、385の回りを回転することを許容する。これらの歯車は、互いに異なる平面内に配置されており、図15の実施例においては、互いに直角になっている。このとき、アーム320は互いに直角な平面内で回転することになる。
歯車384、385には、図示するように、また、図4ないし図6で説明したように、「V字形」の歯が設けられ、該歯は、角度調節用ネジ388、398のそれぞれの標準機械ネジ山と噛み合い、このとき、ネジを回転することによりアーム320がそれぞれの歯車384、385の回りを回転して角度的に調節されるようにする。
骨ピン用クランプ340、360は、望ましい実施例における骨ピン用クランプ40、60と同様のものである。しかしながら、図15における骨ピン用クランプ340、360は、U字形クリップロック(clip lock)370を有しており、これがホイール346のスピンを防止し、それによって、骨ピン用クランプ340、360が、アーム320、330に対して固定位置に維持される。図15に示すように、U字形クリップロック370のそれぞれは、一端を円柱状延長部345に取り付けられ、ホイール346を横切るように延びて該ホイールと接触している。U字形クリップロックの形状は、ホイール346に向けて偏椅された状態となっている。ホイール346には溝347が設けられ、U字形クリップロックは延長部375を有している。該延長部375のところで、U字形クリップロックはホイール346と接触して溝347と噛み合い、ホイールを適所に保持する。U字形クリップロック370のそれぞれの自由端とホイール346との間に偏椅力が与えられるが、このとき、偏椅力によりホイール346は適所に確実に保持されるが、その偏椅力は、ホイール346に加わる力によって十分打ち負かされ得る程度のものとされる。
さらに、骨ピンを保持する骨ピンクランプ340、360の部分は、図15の実施例では図7ないし図9の実施例の場合と異なる。後退面341は、ライダー342全体に広がっており、キャップ350はライダー342の頂部全体を覆っている。ネジ356は、骨ピン用溝378からオフセットされた状態にあり、キャップ350をライダー342に取り付けることにより、骨ピンを取り付ける。
図16における別の実施例においては、装置410は、図1に示した望ましい実施例と実質的に同じであるが、後述するように、左側アーム420と中央ジョイント480とにおいてわずかに相違する。図16における中央ジョイント480は、内部構造を見せるために断面で示されている。中央ジョイント480には、たった一つのU字形支持体493しかなく、該支持体は、図1の実施例で実質的に説明したように、歯車494に対応する角度調節用ネジ498を介して右側アーム430に角度調節を与えることができるように形状づけられている。
しかしながら、第2のU字形支持体の代わりに、図16に示す中央ジョイント480は、伸長したサンドイッチ支持体483を備えている。該サンドイッチ支持体483は、ピボットコーナー411と、調節コーナー413と、先端コーナー412とを有している。サンドイッチ支持体483は、内側層414と外側層415とを有しており、また、調節コーナー413にて角度調節用ネジ488を収容し、内側層414と外側層415との間にてV字形歯車484を収容している。内側層414は、外側層415と鏡面対称の関係にある。V字形の歯車484は、歯ないし溝487を備え、ピボットコーナー411にて軸部417によってサンドイッチ支持体内に保持される。ネジ488のネジ山489は、V字形歯車484上の歯487とかみ合う。角度調節は、角度調節用ネジ488を回転させ、これによって、左側アーム420に取り付けたV字形歯車484が回転されることにより、左側のアーム420に対して行われる。V字形歯車484が回転されるとき、該歯車484は移動してサンドイッチ支持体483に対して出たり入ったりする。中央ジョイント480の形状は、2本のアームの枢軸点間の距離を最小にし、且つ、回転中心どうしをできるだけ近づけるよう、形状づけられる。
図17に示す別の実施例は、図1で説明した装置と実質的に同じである。しかしながら、中央ジョイント580の構成は、角度調節用ネジ588、598が互いに直角になるようにされる。骨ピン用クランプ540、560は、図15におけるものと同様である。
図18における別の実施例は、図17の実施例と実質的に同じである。しかしながら、中央ジョイント680の構成は、角度調節用ネジ688が歯車94の反対側において中央ジョイント680内に嵌められるようになっている。このような構成とすることにより、図18における中央ジョイント680は、図17における中央ジョイント580よりもコンパクトになっている。
図19における別の実施例では、アーム720、730は互いに同一であり、それぞれの頭部は図20に示すように歯車784に直接連結されている。アーム720、730は、回転中心の回りを回転するが、このとき、それぞれのアームの回転するところの平面が互いに直角となるようにする。中央ジョイント780の構成は、ネジ788、798が歯車に対して互いに異なる位置に位置付けられ、例えば、互いに直角となる位置に位置付けられるようにする。
図19における骨ピン用クランプ740、760は、円筒状延長部745、D字形孔747およびホイール746が同じだということで、図1における骨ピン用クランプ40、60と本質的に同一である。しかしながら、中央ジョイント780が直線的に伸長しているため、骨ピン用クランプ740、760の延長部分744は、骨ピン用クランプ40、60の延長部分44の場合よりも、円筒状延長部745から遠く離れるように延び、それによって、伸延の最初の段階におけるように、互いに近接している骨ピンに骨ピン用クランプ740、760が取り付けられるようにしなければならない。
さらに、ライダー742の後退面741は「V字形」溝743を有しており、キャップ750は半円形の溝754を有している。溝743、754の断面形状は互いに逆になっている。ライダー742の「V字形」溝743は、半円形の溝754と対向し、骨ピン用クランプ740、760内に調節可能な孔758を形成し、例えば2mmまたは3mmの骨ピンというように大きさの異なる骨ピンを保持できるようにする。骨ピン用クランプ740、760は、骨ピンを調節可能な孔758に整列させてネジ756を締めることにより、骨ピンに取り付けられる。
図21は、人間の下顎骨の伸延骨形成を行うために使用されるよう、本発明の装置を左側に配置し、従来公知の直線的伸延装置を右側に配置して、両者の比較を試みている。本発明の装置は、例えば顔を完全なものとして適性な噛み合わせを得るために下顎骨において曲がった骨を形成すべく、角度的な即ち曲線的な伸延が必要とされる場合に、特に有用である。図21の左側に示す装置によってもたらされるように、それぞれのアームが互いに対して角度を調節できることによって、曲げられるべき骨は適正な形状にすることができる。本発明の装置の利点は、伸延骨形成を、直線的および角度的の双方で行うことができ、これらは互いに独立して行うこともできるし、同時に行うこともできることにある。また、本発明の実施例によれば、互いに異なる方を向いた平面を画成する二つの互いに独立した軸の回りで、直線的および角度的な伸延を行い、それによって三次元の伸延を行うことができる。
本発明の装置は、細分化された骨の両側に骨ピン用の少なくとも一つの孔をドリルで明けることによって、または従来公知の手法で骨切り術を施そうとする場合において、使用することができる。骨ピンは、ドリルで明けられた骨ピン用孔内に挿入されるが、このとき、各骨ピンの一部が骨から延びるようにする。具体的には、骨ピン5が、細分化された骨の第1の側部に挿入され且つ固定され、また、骨ピン5が、細分化された骨の第2の側部に挿入され且つ固定され、伸延装置が取り付けられる。骨ピン用クランプは、骨ピンの外側部分に取り付けられるが、このとき、少なくとも1本の骨ピンが、装置のアーム上の骨ピン用クランプを貫通して嵌まるようにする。装置が骨ピンに装架される前に該装置を調節するために、テンプレートを使用してもよい。図1の伸延装置10に関し、骨ピン用クランプ40、60が締め付けられるとき、装置がしっかりと確実に骨ピンに取り付けられるようにする。
直線的な伸延は、ホイール46を回転させることにより、骨ピン用クランプ40、60を、アーム20、30に沿ったある距離だけ、徐々に即ち漸進的に移動させることによって行われる。1日に約1mmの直線的な伸延は、0.5mmの伸延を1日に2回行うことにより得られる。これらの調節は、患者、親、その他の医療経験の無い人たちによって行うことができる。
角度的調節は、ネジ88、98を回転させることにより装置のアーム20、30にわずかな角度調節を与えることによって行うことができる。また、患者、親、その他の医療経験の無い人たちは、医者の指示に従って装置を角度的に調節することもできる。直線的な伸延骨形成を行わなければ、純粋に角度的伸延だけを行うことができる。アームの角度的調節が、徐々に即ち漸進的に、だんだんと増大するように、精確に、あらかじめ制御された手法で所定期間にわたって行われることにより、骨は健康な状態を保ち、血管および神経は損なわれずにそのまま残ることができる。さらに、直線的調節および角度的調節は、同時に行うこともできるし、別々に行うこともできる。
本発明による装置を当業者が製造し且つ使用できるよう、本発明を望ましい実施例およびその他の実施例に関して詳細に説明してきた。しかしながら、本発明は、その範囲を逸脱することなく、ここに説明した実施例にさまざまな変更を加えて得られる種々の装置によっても実施できるものである。
Claims (2)
- 三次元の伸延骨形成を行うための外部の骨伸長装置であって、
頭部およびシャフトを有する第1のアームと、
頭部およびシャフトを有する第2のアームと、
二つの角度調節用ネジ、二つの支持体および二つの歯車を有する中央ジョイントと、を備え、
前記第1の支持体が、前記第1のアームのための回転軸を形成し且つ第1の前記歯車と前記第1のアームの前記頭部とを受け入れるよう形状づけられており、
前記第2の支持体が、前記第2のアームのための回転軸を形成し且つ第2の前記歯車と前記第2のアームの前記頭部とを受け入れるよう形状づけられており、
前記第1のアームの回転軸は、前記第2のアームの回転軸とは異なっており、前記ネジは、それぞれに対応する前記歯車に隣接してこれと噛み合い接触し、それによって、第1の前記ネジを回転させることにより前記第1の歯車が回転せしめられ且つ前記第1のアームが角度的に調節され、第2の前記ネジを回転させることにより前記第2の歯車が回転せしめられ且つ前記第2のアームが角度的に調節されるようになされており、
さらに、前記第1のアーム上に装架され且つ該第1のアームの長さ方向に沿って直線的に調節可能な第1の骨ピン用クランプと、
前記第2のアーム上に装架され且つ該第2のアームの長さ方向に沿って直線的に調節可能な第2の骨ピン用クランプと、を備え、
前記第1および第2の骨ピン用クランプのそれぞれが、
孔を有する二つの円筒状延長部と、
孔付きのホイールと、を有しており
該ホイールが、前記二つの円筒状延長部間に配置され、前記アームが、前記二つの円筒状延長部と前記ホイールとに設けられた前記孔内に配置されるようになされた、装置。 - 延伸骨形成を行うための装置であって、
回転軸を有する細長い第1の支持部材と、
回転軸を有する細長い第2の支持部材と、
少なくとも1本の骨ピンを前記細長い第1の支持部材に取り付けるための第1の骨ピン用クランプと、
を備え、
該第1の骨ピン用クランプが、孔を有する二つの延長部と、該二つの延長部間に配置された孔付きのホイールと、を有しており、前記細長い第1の支持部材が、前記二つの延長部と前記ホイールとに設けられた前記孔内に配置されるようになされており、
前記第1の骨ピン用クランプが、前記二つの延長部間に位置付けられた穴内にバネと該バネ上に設けられたボールとを有しており、前記ホイールは、その外周に沿って等間隔で配置された凹み部を有しており、該凹み部は、前記ホイールが回転せしめられるときに前記ボールと解放可能に係合するよう形状づけられており、
さらに、
少なくとも1本の骨ピンを前記細長い第2の支持部材に取り付けるための第2の骨ピン用クランプと、
前記細長い第1の支持部材および前記細長い第2の支持部材の少なくとも一方を他方に相対的に角度的に調節するための角度調節手段と、
前記細長い第1の支持部材上に設けられたネジ山部にして、前記ホイール上に設けたネジ山と噛み合って、前記第1の骨ピン用クランプを前記細長い第1の支持部材に沿って直線的に移動可能となされている、ネジ山部と、
を備える装置。
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