JP4444151B2 - 骨および椎骨のための安定化装置、およびそれに用いる弾性要素の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、脊柱または外傷の手術に用いるための弾性要素、骨固定要素、およびこのような弾性要素を含むロッド状要素を備えた安定化装置、ならびにこのような弾性要素の製造方法に関する。

骨折の固定または脊柱固定のために、骨または椎骨に固定され、板またはロッドを介して接続される骨ねじを少なくとも２つ含む、固定化装置および安定化装置が知られる。このような剛性のシステムは、互いに相対して固定される骨部分または椎骨のいかなる動きも許容しない。

しかしながら特定の適合においては、安定化される骨部分および椎骨が、相互に関連し、制御された限定的な動きを行うことができるような、動的な安定化が好ましい。このような安定化装置は、骨固定要素を接続する剛性のロッドの代わりに弾性要素を用いることで実現可能である。

米国特許出願公開第２００３／０１０９８８０号Ａ１から椎骨のための動的な安定化装置が知られる。装置は、椎骨に固定される第１および第２のねじを含み、各々は、ねじを接続するばねを挿入するための受部とこのばねとを有する。ばね自体は全体として引張りばねのような、近接して隣り合うコイルを有する螺旋ばねの形状で設けられ、ねじを締付けることにより受部に固定される。しかしながらこの装置は、ばねの可撓性のために締付けるねじの圧力を逃れ、骨ねじとばねとの間の固定が緩んでしまう危険をはらむ。この装置のさらなる欠点は、長さが同じならばばねの特性が同じであるのに、ばねの弾性がばねの長さに依存することである。さらに、特にばねの長さが短い場合、曲げ強度が相対に小さい。

米国特許第６,１６２,２２３号から、手首または膝関節などの関節のための固定装置が知られる。それによると、両端で骨固定要素に接続される固定ロッドは２つの部分からなり、固定ロッドの２つの部分は可撓性の結合部を介して互いに接続され、固定ロッドの結合部への配置は体の外で行われる。固定ロッドの２つの部分は結合部に固定的に接続されるのではなく、結合部のボアに沿って自由に動くことができる。２つの部分からなる固定ロッドに接続する様式のために、結合部の直径は常に固定ロッドの直径を超える。この既知の固定装置は複雑で嵩張る構造なので、脊柱または他の骨について体内で用いるには適さない。特にこのような高い曲げ強度を有する可撓性の結合部を実現するには、大きな構造量が必要となる。
米国特許出願公開第２００３／０１０９８８０号Ａ１ 米国特許第６,１６２,２２３号

本発明の目的は、短い長さで高い曲げ強度を有し、動作上の信頼性が高いと同時に扱いが容易であり、かつ多様な態様で他の要素と組合せて椎骨または骨の動的安定化装置とすることができる、弾性要素を提供することである。さらに本発明の目的は、このような弾性要素を製造するための方法を提供することである。

この目的は、請求項１に記載の弾性要素と、請求項１５に記載のこのような弾性要素の
製造方法とによって達せられる。

本発明のさらなる発展は従属する請求項に特定される。

本発明は、弾性要素が小型で、同時に高い曲げ強度を有するという利点を有する。これは特に、腰椎に適用する場合と比較して利用可能な空間が著しく少ない、脊椎に適用する場合に関して重要である。

本発明は、弾性要素を、任意で多様な長さの剛性のロッド状要素と組合せて弾性のロッド状要素とし、または多様なシャンク、および／またはヘッドと組合せて弾性の特性を有する骨ねじとすることができるという利点をさらに提供する。用いられる弾性要素に依存して、弾性ロッド状要素または骨ねじは、特定の曲げ強度および捩れ剛性と同様に、軸方向に特定の圧縮性および拡張性などの、所定の弾性の特性を含む。

弾性要素は、特に、脊柱および／または外傷の手術に用いられる、多様な厚さのロッド状要素、または多様な形状および長さの板に接続することができる。

本発明のさらなる特徴および利点は、付随する図面を参照した実施例の説明の後に続く。

図１は本発明の第１の実施例による弾性要素１を示す。

弾性要素１は、切れ目のないボア２と、径方向にボアに向かって開いた、所定のリードおよび所定の長さを有して、円筒状の弾性要素１の中心軸方向に延在するように、円筒状の壁に形成された螺旋状の凹部３とを有する、中空の円筒状要素の形状で設けられる。加えて、第１の凹部３と同じリードを有し、同じ長さで円筒の軸方向に延在する、螺旋状の第２の凹部４が第１の凹部３のコイルの間の壁に設けられ、径方向にボア２に向かって開く。このように、２つの螺旋ばねから二重螺旋ばねが形成され、そこで１つの螺旋ばねのコイルは第２のばねのコイルの間に延在する。好ましくは、一方の螺旋ばねのコイルは他方の螺旋ばねのコイルに対して相対的に１８０°で共通の中央軸のまわりに回転され、そのため第１および第２の凹部が互いに正確に対向する。

螺旋状凹部３，４の円筒の軸方向の長さＬ、凹部の高さＨ、および凹部３，４がそれに沿って形成される螺旋のリードα、および同軸ボア２の直径Ｄ１が選択され、弾性要素に作用する軸力Ｆ_ax、曲げ力Ｆ_B、捩り力Ｆ_Tに関して弾性要素に所望の強度を与える。弾性要素１は、２つの自由端部に隣接して、所定の長さでそれぞれ延在する雌ねじ部５，５′を伴う部分を有する。軸方向で、雌ねじ部は、凹部が壁に形成されている部分とは重複しない。弾性要素１の外径は用途に応じて選択される。弾性要素はチタンなどの生体に適合する材料でできている。

図２ａおよび図２ｂは、図１の弾性要素の凹部３，４によって形成される、二重螺旋ばね６の構造を示す。

二重螺旋ばねは２つの螺旋ばね７および８からなる。２つの螺旋ばね７および８は同一であり、特に同じリードαを有するが、二重螺旋ばね６の第１の螺旋ばね７は第２の螺旋ばねに対して、１８０°で共通の中央軸のまわりに回転される。したがって、二重螺旋ばね６において、第１の螺旋ばね７のコイルは第２の螺旋ばね８のコイルとコイルの間に延び、第２の螺旋ばね８のコイルは第１の螺旋ばね７のコイルとコイルの間に延びる。

弾性要素の全体の長さは予め定められており、螺旋ばねが良好な弾性特性を得るためには少なくとも完全に１巻きしている必要があることにより、螺旋ばねのリードが制限される。二重螺旋ばねにおいては、良好な弾性特性を得るために要求される巻きは各螺旋ばねについて完全な１巻きより少ない。したがって全体の長さが同じであれば、螺旋ばねのリードは単一螺旋ばねと比較して増大され得る。螺旋ばねのリードの増大は、それ以外は全体の長さおよび特性は同じなので、結果的に曲げ強度の増大となる。したがって、単一螺旋ばねを用いる場合と比較して、二重螺旋ばねを用いると螺旋ばねのリードを増大することができる。

図３は、第２の実施例による弾性要素１１を示す。

第２の実施例における弾性要素１１は、弾性要素の第１の端部から第２の端部１７′まで延在するボア２の代わりに、第１の端部１７に隣接してめくら穴１２が設けられていることにおいて、第１の実施例による弾性要素１と異なる。めくら穴は、第１の実施例の場合と同じく、中空の円筒状部分の壁にある第１および第２の凹部１３および１４によって形成される、二重螺旋ばねの全体の長さＬにわたって延在する。第１の端部１７に隣接して、めくら穴に雌ねじ部が設けられる。弾性要素の第１の端部１７に対向する第２の端部１７′において、雄ねじ部のある筒状突起１６が設けられる。

図４ａおよび図４ｂは、第３の実施例による弾性要素を示す。

第３の実施例による弾性要素２０は、弾性要素２０の中央軸Ｍと同軸のボアがないことにおいて、他の実施例と異なる。加えて、第１の端部２２および第２の端部２２′に隣接する雄ねじ部を有して、筒状突起２３，２３′が設けられる。前述の実施例のように、２つの螺旋ばね２６，２７が２つの凹部２４，２５によって形成される。

第４の実施例における弾性要素が図５ａに示される。図５ｂは図５ａの弾性要素の断面図である。

第４の実施例による弾性要素３０は、二重螺旋コイルを形成する凹部３１，３２のピッチαが一定ではなく、弾性要素３０の二重螺旋コイルの長さＬに沿って変動することにおいて、第１の実施例による弾性要素と異なる。ピッチαは、弾性要素３０の凹部３１，３２の距離ΔＬが、自由端から中央へ行くにつれて大きくなるように変動する。したがって、弾性要素３０の曲げ強度は変動し、凹部３１，３２の距離ΔＬが大きくなるに従って増大する。弾性要素の中央軸に沿って凹部のピッチを変動させることによって、特定の位置における特定の強度を得ることができる。

第１の実施例の弾性要素と同様に、第４の実施例による弾性要素３０は、内径Ｄ１と、自由端から所定の長さでそれぞれ延在する雌ねじ部３３，３３′とを有する同軸ボア３４を有する。

図６は、第５の実施例による弾性要素の断面図である。

第５の実施例による弾性要素４０は、切れ目のない同軸ボア４２の内径Ｄ１が一定ではなく、弾性要素４０の長さＬ′につれて変動することにおいて、第４の実施例による弾性要素３０と異なる。ボア４２の内径Ｄ１は、弾性要素４０の自由端から中央へ行くにつれて小さくなる。したがって、弾性要素４０の曲げ強度は変動し、内径Ｄ１が小さくなるに従って増大する。同軸ボアの内径を変動させることによって、弾性要素４０を異なる位置で異なる強度にすることができる。

第４の実施例と同様に、弾性要素４０は、各自由端のそれぞれに隣接する所定の長さの雌ねじ部４１，４１′を有する部分を含む。

図７ａで第６の実施例による弾性要素が示される。図７ｂは、図７ａの弾性要素の断面図である。

第６の実施例による弾性要素３５は、弾性要素３５の外径Ｄ２が一定ではなく、弾性要素３５の長さＬ′につれて変動することにおいて第５の実施例と異なる。外径Ｄ２は、弾性要素３５の自由端から中央へ行くにつれて大きくなる。したがって弾性要素３５の曲げ強度は変動し、外径が大きくなるに従って増大する。したがって、弾性要素の外径を調節することによって位置に依存する所望の曲げ強度が得られる。

第４の実施例と同様に、弾性要素３５は、自由端に隣接して、それぞれ所定の長さの雌ねじ部３６，３６′を有する部分、および、内径Ｄ１を有する切れ目のない同軸ボア３７を含む。他の実施例における場合と同様に、二重螺旋コイルを形成する凹部３８および３９が形成される。

前述の実施例の弾性要素の変形が可能である。

弾性要素は３つ以上の螺旋ばねを含んでもよく、そこで１つの螺旋ばねのコイルはそれぞれ他の螺旋ばねのコイルの間に延在する。

第２の実施例のさらなる変形において、めくら穴１２の代わりに、直径が筒状突起１６の外径よりも小さく、弾性要素の長さ全体に延在するボアが設けられる。

本発明の第４から第６の実施例において、弾性要素の曲げ強度は、弾性要素の自由端から中央に向かって増大する。しかしながら、凹部のピッチα、弾性要素の外径Ｄ２、および同軸ボアの内径Ｄ１を適切に選択することによって、弾性要素の二重螺旋コイルの長さＬ，Ｌ′に沿った特定の位置において所望の強度を有するように、曲げ強度を調節することができる。

円筒または中空の円筒の形状で与えられる弾性要素をもってすべての実施例が説明されたが、外側の形状は正確な円筒の形状から離れてもよく、たとえば楕円形の断面領域を有しても、または括れていてもよい。この場合、弾性要素は方向に依存した曲げ強度を有する。

図８ａに示される第１の適用例において、弾性要素５１は弾性のロッド状要素５０の一部である。弾性のロッド状要素５０は、ばね要素１と、端部に雌ねじ部５および５′とそれぞれ協働する雄ねじ部をそれぞれ有する筒状突起（図示されない）がある２つの筒状ロッド部５１，５１′とからなる。この実施例において、ロッド部５１，５１′およびばね要素１は必然的に同じ外径を有する。ロッド部５１，５１′の長さおよびばね要素１の長さは、所望の適用例を考慮して互いに独立して選択してもよい。たとえば、弾性ロッド状要素５０は脊柱において茎ねじを接続するのに役立つ。このように形成されるロッド状要素５０は、ばね要素１の弾性特性によって、圧縮力、拡張力、曲げ力および捩り力を所定の程度まで吸収する。

図８ｂは、弾性要素１の第２の適用例を示す。ここで弾性要素１は、多軸骨ねじ６０の形で与えられる骨固定要素の一部である。

多軸骨ねじ６０はねじ要素６１を備え、ねじ要素は、弾性要素１、この実施例では図示
されない先端部を有するねじ切りシャフト６２、およびねじ頭６３からなる。ねじ切りシャフト６２は骨に捩じ込むための骨ねじ切り部６４と、ばね要素１の雌ねじ部５と協働する雄ねじ部を有する筒状突起（図示されない）とを有する。ねじ頭６３は、筒状部６５と、それに隣接して、ねじ切りシャフト６２と同様に、ばね要素１の雌ねじ部５′と協働する雄ねじ部を有する筒状突起（図示されない）を有する。

ねじ要素６１は、負荷のない状態では軸を中心に回転可能なように受部６６に保持される。受部６６は必然的に円筒状であり、その一方端に軸対称の第１のボア６７を有し、ボア６７の直径はねじ切りシャフト６２の直径よりも大きく、ねじ頭６３の直径よりも小さい。加えて受部６６は、第１のボア６７に対向する端部に開いた第２の同軸ボア６８を有し、その直径は十分大きいので、ねじ要素６１は、ねじ切りシャフトのある開放端を通じ、第１のボア６７を通じて、ねじ頭６３が第１のボア６７の縁部に当接するまで導かれることができる。受部６６は、自由端から第１のボア６７に向かって延在するＵ字型凹部６９を有し、それにより２つの自由脚７０，７０′が形成される。脚７０，７０′は、自由端に隣接する領域において雌ねじ部を有し、それは、ロッド７２を固定するための内ねじ７１の、対応する雄ねじ部と協働する。

加えて、受部６６において、ねじ頭に対面して側面に球状凹部７４を有して形成される、ねじ頭６３を固定するための圧力要素７３が与えられ、球状凹部７４の半径は、必然的に、ねじ頭６３の球状のセグメント形状のヘッド部の半径と同一である。圧力要素の外径は、受部６６内のねじ頭６３に向かって摺動可能なように選択される。加えて、圧力要素７３は、ねじ締め具と係合するためにねじ頭６３の凹部（図示されない）にアクセスできるよう同軸ボア７５を有する。

動作において、筒状突起（図示されない）を有するねじ切りシャフト６２は弾性要素１の雌ねじ部５に捩じ込まれ、筒状突起（図示されない）を有するねじ頭６３は雌ねじ部５′に捩じ込まれて、ねじ要素６１を形成する。その後ねじ要素６１は、ねじ切りシャフト６２を前方に、受部６６の第２のボア６８を通じ、ねじ頭６３が第１のボアの縁部に当接するまで挿入される。続いて、球状凹部を前方に、圧力要素７３が受部６６の第２のボア６８を通じて挿入される。次に、ねじ要素６１が骨または椎骨に捩じ込まれる。最後にロッド７２が、受部の２つの自由脚７０，７０′の間に挿入され、ねじ要素に相対する受部の角度の位置が内ねじ７１で調節されて、固定される。弾性要素は、限られた程度まで設置位置のまわりで動くことができる。

弾性要素１が少なくとも部分的に骨の表面上に、螺旋ばねによって形成される弾性部分を伴って突出すると、ばね要素１は、引張力および圧縮力と同様に曲げ力を吸収することができる。弾性要素が骨の表面上に、螺旋ばねによって形成される弾性部分を伴って突出しない場合でも、ねじ要素６１は、骨または椎骨が動くとわずかに撓むことができる。したがって好ましくない応力が防止される。

多軸ねじは上述の実施例に限られるものではないが、上述のような３つの部分を持つねじ要素を有する多軸ねじであれば、他のいかなるタイプのものであってもよい。

ロッドに固定するのは図８ｂに示される内ねじに限られるものではなく、追加の外ナットまたは他のいかなる既知のタイプを利用してロッドに固定されてもよい。

本発明による弾性要素の第３の適用例として、図８ｃは単軸ねじ８０の形で与えられる骨固定要素を示す。

単軸ねじ８０において、ねじ頭は受部８１として設けられる。ロッド８２を受けるため
に、受部８１の第１の自由端に隣接してＵ字型凹部８３が設けられる。Ｕ字型凹部８３によって形成される自由脚８４，８４′は、その内側において、内ねじ８５の雄ねじ部と係合するための雌ねじ部を有する。ロッド８２は、単軸ねじの組立てられた状態において、Ｕ字型凹部８３の下部と内ねじ８５との間に締付けられる。受部８１の第１の自由端部と対向する第２の端部に隣接して、弾性要素１の第１の端部に隣接する雌ねじ部５と係合する雄ねじ部を有する筒状突起（図示されない）が設けられる。弾性要素１の第１の端部に対向する端部に隣接して、単軸ねじは、上述の多軸骨ねじ６０のねじ切りシャフトと同じ形状で設けられるねじ切りシャフト８６を有し、それは雄ねじ部を有する筒状突起（図示されない）で弾性要素１の雌ねじ部５′と係合する。

動作において、まずねじ切りシャフト８６および受部が弾性要素１の２つの雌ねじ部５，５′に捩じ込まれる。続いて、単軸ねじ８０が骨または椎骨に捩じ込まれる。次いでＵ字型凹部が配列され、ロッド８２が挿入される。最後に、ロッド８２が内ねじ８５によって固定される。

本発明による弾性要素１のさらなる適用例として、ロッド状部９１、ばね要素１および板９２からなる接続要素９０の上面図が、図８ｄおよび図８ｅに見られる。

ロッド状部９１は、ばね要素１の一方端に隣接する雌ねじ部５に捩じ込むための、雄ねじ部を有する筒状突起（図示されない）を有する。同様に、板９２は、ばね要素１の他方端に隣接する雌ねじ部５′に捩じ込むための、雄ねじ部を有する筒状突起（図示されない）を有する。

板は、上面図において環状である２つの部分９３，９３′からなり、これらはブリッジ部９４を介して互いに接続される。ブリッジ部９４の幅Ｂは環状部９３，９３′の直径よりも小さい。皿ねじの環状部に対して同軸である２つのボア９５，９５′が板を通って設けられる。

図８ｄおよび図８ｅに見られるように、板の第１の側面９６は凸型の曲がりを有し、板の第２の側面９７は凹型の曲がりを有して骨に当接する。板９２は、その２つの側面９６，９７の曲率の半径が異なるために、側縁部９８，９８′に向かってテーパ状である。したがって、板は安定的であり同時に場所を取らない。ボア９５，９５′は皿ねじを受取るために適合された形状を有する。

図８ａから図８ｅまでの図を参照して説明された実施例の変形が可能である。ロッド状要素５０、多軸骨ねじ６０、単軸骨ねじ８０および接続要素９０は、弾性要素が分離した一部の形状で設けられて、残りの部分に捩じ込まれるよう説明される。しかしながら本発明の弾性要素は、一体のロッド状要素、一体の単軸ねじ、およびロッド部と板部とを有する一体の結合要素の形状で与えられ得る。さらに、弾性要素を、ねじ切りシャフト６２、ロッド部５１，５１′、板９２またはねじ頭６３などのような他の要素に、圧入によって接続することも可能である。

図９は脊柱のための安定化装置１００を示し、そこで２つの骨固定要素１０１，１０１′およびそれらを繋ぐ弾性ロッド状要素１０３が与えられる。骨固定要素１０１および１０１′のそれぞれのねじ要素１０２，１０２′、および弾性ロッド状要素１０３が、本発明による弾性要素１をそれぞれ有する。２つのねじ要素１０２，１０２′は椎骨１０４、１０４′に捩じ込まれ、安定化装置１００によってこれらの椎骨の間に動的な安定が確立される。

弾性ロッド状要素およびねじ要素がいくつかの部分からなっているため、僅かな基本的
要素を組合せることによって、多様な特性を有する安定化装置１００を得ることができる。安定化装置は、弾性要素を有する骨固定要素と弾性要素を有するロッド状要素とを必ずしも含まなくてもよい。適用分野に依存して、弾性要素を有するロッド状要素のみを設け、弾性要素を有さず剛性のねじ要素を有する骨固定要素を設けることもできる。

第１の実施例による弾性要素の製造が図１０ａ、図１０ｂおよび図１０ｃに示される。

弾性要素１をＥＤＭ（放電加工）ワイヤ切断によって製造するために、チタンなどの生体に適合する材料でできた固形の円筒に、円筒の中央軸に直角に、円筒全体を貫いて第１のボア１１０が形成される。次に第２のボア１１１が円筒の中央軸と同軸に形成され、それにより中空の円筒１１２が形成される。第１および第２のボアの形成の順序は任意であり、順序が逆でもよい。続いて、ＥＤＭワイヤ切断のためのワイヤ１１３が第１のボア１１０を通って導かれる。図１０ａで矢印Ｐによってこの方法ステップを表わす。

次のステップにおいて、ＥＤＭワイヤ切断がワイヤ１１３によって実行される間、中空の円筒１１２は、中央軸に沿ってＸ方向に、ワイヤに相対して一定の送り速度で動かされ、同時に一定の角速度で中央軸のまわりに回転される。回転は図１０ｂで矢印Ｒによって示される。中空の円筒に相対したワイヤの相対的動きのみが重要である。したがって、ワイヤが空間に固定されて中空の円筒が動くか、または逆かである。この態様で、同一のリードを有する２つの螺旋と、径方向にボア１１１で開いた、中空の円筒の壁にある２つの凹部１１４，１１５とが、ＥＤＭワイヤ切断によって同時に形成される。図１０ｃは、ＥＤＭワイヤ切断ステップの完了の直前の弾性要素を表わす。凹部が軸方向に所定の長さに形成された後、中空の円筒の送りおよび回転を停止させる。

図１１に示されるように、ＥＤＭワイヤ切断の初期およびＥＤＭワイヤ切断の終期に半円状のランアウトがそれぞれ形成され得る。ランアウト１２０および１２０′はそれぞれ半円状の形状を必ずしも有する必要はなく、使用者が規定する他のいかなる形状を有してもよく、たとえば円の一部でもよい。それにより、動作中、弾性部から剛性部に変わる部分において、材料の負荷のピークが最小化され得る。

ランアウトの生成に関して、ＥＤＭワイヤ切断を用いる上述の方法の利点は、２つの螺旋ばねのランアウトが１つの共通の製造ステップにおいてそれぞれ作られ得ることであり、この実施例においては、単一螺旋ばねの製造に比較して、ＥＤＭワイヤ切断機の各軸の間で追加の切替えが必要ないことである。

最後に、同軸ボアの２つの端部に隣接する端部分に、中央軸に沿って雌ねじ部５，５′が形成される。

代替として、弾性要素１はフライス削りによって製造され得る。チタンなどの生体に適合する材料でできた、所定の外径を有する円筒から開始して、第１の凹部が第１の螺旋に沿ってミリング加工され、その中央軸と円筒の中央軸とが側フライスによって同一線上にある。次いで、第２のステップにおいて、さらなる凹部が第２の螺旋に沿って設けられ、そのコイルは第１の螺旋のコイルの間に延びる。続いて、円筒の主要な軸に沿って円筒の長さ全体にボアが形成され、このボアで凹部が終端する。弾性要素の螺旋部と端部とが切り変わる部分における螺旋のランアウトは、弾性要素１の安定性に大きな影響力を有する。したがって、両端における螺旋のランアウトはエンドミルによって再度加工され、それによりボアの内側の鋭い縁部が取除かれる。その目的のために、ランアウトは、螺旋のラインと接線が相対する角度でエンドミルによってフライス削りされる。続いて、部分は内側および外側において面取りされる。

最後に、前述の方法によって、中央軸に沿って同軸ボアの２つの端部に雌ねじ部５，５′がそれぞれ形成される。

弾性要素のさらなる代替的な製造方法にはレーザミリングまたは水力ミリングがあり、その製造はＥＤＭワイヤ切断製造と同様に実施されるが、２つの凹部が同時に第１のボアを通って導かれるワイヤによって形成されるかわりに、第１のボアを通って導かれるレーザビームまたはウォータビームによって形成される。

変形において、上述の方法の初期段階で、少なくとも１つの雌ねじ部５，５′の代わりに、雄ねじ部を有する筒状突起が旋盤によって形成される。この場合、ボア１１１の直径は筒状突起の直径よりも小さくなくてはならない。

製造方法のさらなる変形において、第２および第３の実施例によるばね要素は、切れ目のないボア１１１なしで形成される。

本発明の第１の実施例による二重螺旋ばねを含む弾性要素を示す図である。 図１の弾性要素の二重螺旋ばねの概略図であり、弾性要素全体を示す図である。 図１の弾性要素の二重螺旋ばねの概略図であり、分解図である。 本発明の第２の実施例による二重螺旋ばねを含む弾性要素を示す図である。 本発明の第３の実施例による二重螺旋ばねを含む弾性要素を示す図であり、図４ａは弾性要素全体を示す図である。 本発明の第３の実施例による二重螺旋ばねを含む弾性要素を示す図であり、図４ｂは分解図である。 本発明の第４の実施例による二重螺旋コイル部のある弾性要素を示す図である。 図５ａの弾性要素の断面図である。 本発明の第５の実施例による二重螺旋コイル部を有する弾性要素の断面図である。 本発明の第６の実施例による二重螺旋コイル部を有する弾性要素を示す図である。 図７ａの弾性要素の断面図である。 本発明の弾性要素を含むロッド状要素を示す図である。 本発明の弾性要素を含む多軸骨ねじの部分断面分解図である。 本発明による弾性要素を含む単軸ねじの部分断面図である。 板と本発明による弾性要素とロッド部とを含む、骨および椎骨のための安定化装置の部分の上面図である。 図８ｄの板のＶＩＩＩｅ−ＶＩＩＩｅ部分の断面図である。 脊柱のための安定化装置における、本発明による弾性要素の適用を示す図である。 本発明による弾性要素の製造方法の実施例のステップを示す図である。 本発明による弾性要素の製造方法の実施例のステップを示す図である。 本発明による弾性要素の製造方法の実施例のステップを示す図である。 二重螺旋ばねの両端に半円状のランアウトを有する、本発明による弾性要素を示す図である。

符号の説明

１ 弾性要素、２ 同軸ボア、３ 凹部、４ 凹部、５ 雌ねじ部、５′ 雌ねじ部、６ 二重螺旋ばね。

Claims (16)

1. 脊柱の動的安定化のための安定化装置（１００）であって、
   椎骨に捩じ込まれることになる、少なくとも２つの骨固定要素（１０１，１０１′）と、
   前記骨固定要素を接続するとともに、弾性要素（１，１１，２１，３０，３５，４０）を含むロッド状要素（１０３）とを備え、
   前記弾性要素は、中心軸（Ｍ）と、第１の端部（９，１７，２２）と、第１の端部に対向する第２の端部（９′，１７′，２２′）と、前記第１および第２の端部の間に弾性部とを有する、筒状の本体の形状で設けられ、
   前記弾性要素はさらに、
   少なくとも１つの剛性部と、
   筒状の本体の第１の端部（９）から第２の端部（９′）に延在するように、弾性要素に前記中心軸（Ｍ）と同軸に設けられた、切れ目のないボア（２）とを含み、
   前記弾性部は少なくとも２つの螺旋ばねで形成され、これらの螺旋ばねは、１つの螺旋ばね（７）のコイル（３）が、この螺旋ばねの少なくとも一部で、もう１つの螺旋ばね（８）のコイルの間に延在するよう同軸に配置され、
   前記螺旋ばねは、所定のリードを有しかつ所定の長さに渡って、前記中心軸（Ｍ）の方向に延在するように前記筒状の本体の壁に形成された２つの螺旋状の凹部（３，４）によってそれぞれ形成され、該螺旋状の凹部は、径方向にボアに向かって開いており、かつ、前記弾性部から前記剛性部に変わる部分において、壁の材料の負荷のピークを最小化するように成形されたランアウト（１２０，１２０’）を含む、安定化装置。
2. ばね要素は等しい外径を有する、請求項１に記載の安定化装置。
3. 螺旋ばね（７，８）は、螺旋ばね（７，８）の中央軸を含む平面においてコイル（３，４）と等しい断面を有する、請求項１または２に記載の安定化装置。
4. 弾性要素（１，１１，２０，３０，３５，４０）は２つの必然的に同一な螺旋ばねを有し、
   ２つの螺旋ばね（７，８）の各々は、共通する中央軸のまわりに互いに相対して１８０°で回転される、請求項１から３の１つに記載の安定化装置。
5. 筒状本体の第１の端部（９）から第２の端部（９′）に延在する切れ目のないボア（２，３４，３７，４２）は、弾性要素に中央軸（Ｍ）と同軸に設けられる、請求項１から４の１つに記載の安定化装置。
6. 切れ目のないボア（３７，４２）の直径（Ｄ１）は中心軸（Ｍ）に沿って変動する、請求項１に記載の安定化装置。
7. 特にチタンなどの生体に適合する材料からできている、請求項１から６の１つに記載の安定化装置。
8. 第１の端部に隣接して、雄ねじ部を有する第１の筒状突起（１６，２３，２３′）、または雌ねじ部（５，５′，１５，３３，３６，４１）を有する第１のボアは、骨ねじ（６１）のシャンク（６２）またはねじ頭（６３）に接続するために、またはロッド部（５１）に接続するために、または板（９２）に接続するために設けられる、請求項１から６の１つに記載の安定化装置。
9. 第２の端部（２２′）に隣接して、雄ねじ部を有する第２の筒状突起（２３′）、または雌ねじ部（５′，１５，３３′，３６′，４１′）を有する第２のボアは、骨ねじ（６１）のシャンク（６２）またはねじ頭（６３）に接続するために、またはロッド部（５１′）に接続するために、または板（９２）に接続するために設けられる、請求項８に記載の安定化装置。
10. 弾性要素の外径（Ｄ２）は中央軸（Ｍ）に沿って変動する、請求項１から９の１つに記載の安定化装置。
11. 少なくとも２つの螺旋ばね（３１，３２）のピッチ（α）は中央軸（Ｍ）に沿って変動する、請求項１から９の１つに記載の安定化装置。
12. 前記骨固定要素（６０，８０，１０１，１０１′）が、骨の中で固定するためのシャンク（６２，８６）を含み、このシャンクは、前記弾性要素（１）を含む部分を有し、シャンクは一体または複数の部分を有する、請求項１から１１の１つに記載の安定化装置。
13. ２つの骨固定要素（６０，８０，１０１，１０１′，３０，３５，４０）を接続するための前記ロッド状要素（５０）が、前記弾性要素（１，１１，２０，３０，３５，４０）の一方端に隣接する剛性のロッド部（５１，５１′）を含み、
    前記ロッド状要素は、
    一体に、または、前記剛性のロッド部および前記弾性部が別の部品として設けられる、請求項１から１１の１つに記載の安定化装置。
14. 弾性要素（１，１１，２０）の製造方法であって、
    （ａ） 筒状の本体（１１２）を与えるステップと、
    （ｂ） 第１の螺旋に沿って、外側から筒状本体（１１２）に第１の凹部（１１４）を形成するステップと、
    （ｃ） 第２の螺旋に沿って、外側から筒状本体（１１２）にさらに少なくとも１つの第２の凹部（１１５）を形成するステップとを含み、
    前記第１および第２の凹部（１１４，１１５）は、弾性部から剛性部に変わる部分において、壁の材料の負荷のピークを最小化するように成形されたランアウト（１２０，１２
    ０’）を含む、方法。
15. 凹部（１１４，１１５）を形成するステップは、ＥＤＭワイヤ切断、水力ミリング、レーザミリング、または他の機械加工方法によって実施される、請求項１４に記載の方法。
16. ステップ（ｂ）およびステップ（ｃ）における、第１および第２の凹部（１１４，１１５）の製造は同時である、請求項１４または１５に記載の方法。

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