JP4486311B2 - 骨セグメントを安定化するための骨固定装置および、そのための受け部 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、請求項１および請求項２のプリアンブルに記載された、骨固定要素および該骨固定要素をロッドに関節様に接続するための台座部（受け部）を有する、骨セグメントを安定化させるための骨固定装置と、その種の骨固定装置のための受け部とに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ドイツ国特許第３７ １１ ０１３ Ｃ１号から、脊柱セグメントを安定化するための茎状ねじが公知であり、ねじ要素は受け部に関節様に接続される。受け部は、ねじ要素のヘッドを取囲む２つの半片と、それらを互いに保持する保護リングとを含む。受け部はさらに、ねじ切りロッドを挿入するための受入れスリットを有する。受け部におけるヘッドのロックおよびねじ切りロッドの固定は、ナット形状の固定用ねじを受け部の両側でねじ切りロッドに対して締付けることによってなされ、それら固定用ねじは受け部に対して横方向に作用する。
【０００３】
請求項２のプリアンブルに記載の骨固定装置および、請求項１のプリアンブルに記載の受け部は、ドイツ国特許第３９ ２３ ９９６ Ｃ２号から公知である。この公知の装置において、受け部に対する骨ねじの角度を固定するために、骨ねじのヘッドに作用する圧力要素が設けられている。ねじ切りロッドとして構築されたロッドの固定は、ロッドに対して締め付けられたナットによって行なわれるが、該ナットは受け部に対して横方向に作用する。組立てられた状態で、ヘッドには力が、圧力要素を介して受け部の軸方向に加えられ、ヘッドが受け部にロックされるようになる。
【０００４】
請求項２のプリアンブルに記載の骨固定装置および、ヘッドを固定するための圧力要素を有する請求項１のプリアンブルに記載の受け部は、ドイツ国特許第４３ ０７ ５７６ Ｃ１号からも公知である。ヘッドおよびロッドの固定は、受け部にねじ込むことのできる固定用ねじおよび、受け部に対して締付けられるロックナットによってなされるが、それらは圧力要素に対して、受け部の軸方向に力を加える。
【０００５】
米国特許第５，７２８，０９８号には、請求項２のプリアンブルに記載の骨固定装置および、請求項１のプリアンブルに記載の受け部が記載されている。ヘッドおよびロッドは、形状記憶合金の２つのリングによって別々に固定される。この目的のために、該受け部は対向する上方スロットの対および、対向する下方スロットの対を有する。受け部、ねじおよび下方リングは予め緩く組立てられ、この状態で該骨固定装置が骨の中にねじ込まれる。その後、ロッドが挿入され、上方リングが装着される。体温によりそれら２つの形状記憶合金リングが縮小する。これにより、ヘッドおよびロッドを対応する２つのリングによって受け部に別々に固定することが可能である。
【０００６】
【特許文献１】
ドイツ国特許第３７ １１ ０１３ Ｃ１号
【０００７】
【特許文献２】
ドイツ国特許第３９ ２３ ９９６ Ｃ２号
【０００８】
【特許文献３】
ドイツ国特許第４３ ０７ ５７６ Ｃ１号
【０００９】
【特許文献４】
米国特許第５，７２８，０９８号
【００１０】
【発明の概要】
この発明の目的は、必要とされる構成要素の数が少なく、ユーザにとって取扱いが容易で、寸法の観点からより精巧繊細（filigree）に構成することが可能な、改良された骨固定装置またはそのための受け部を提供することである。
【００１１】
この目的は、請求項１に記載の受け部および、請求項２に記載の骨固定装置によって達成される。この発明のさらなる展開例が、従属クレームに記載される。
【００１２】
この発明に従った骨固定装置において、受け部に対して横方向におよび軸方向に働く圧力による力の組合せによって、非常に堅固な締付けが実現される。
【００１３】
この発明のさらなる特徴および利点は、添付の図面を用いた実施例の説明から明らかとなる。
【００１４】
［実施例の説明］
図１〜図４からわかるように、第１の実施例においては、骨固定装置は、骨ねじ山を有するねじ山区分２とヘッド３とからなるねじ要素１を有する。ヘッド３は、ねじ山区分に隣接して、球体のセグメント様に構築される。ヘッド３は、ねじ山シャフトと同軸にかつねじ山区分とは反対側の端部に、ねじ回し工具と係合するためのくぼみ４を有する。
【００１５】
骨固定装置はさらに、実質的に円筒型に構築された受け部５を含む。この受け部は、第１の端部６およびそれに対向する第２の端部７を有する。第１の端部６に隣接して、軸対称に整合されたボア８が設けられる。このボアの直径は、ねじ山区分２の直径よりも大きく、ヘッド３の直径よりも小さい。受け部５はさらに、同軸の第２のボア９を有する。このボアは受け部の、第１のボア８とは反対側の端部７で開いており、その直径は、ねじ要素１のねじ山区分およびヘッドをその開口端部を通じて挿入するのに十分な大きさである。第１のボア８と第２のボア９との間に、同軸区分１０が設けられる。この区分は、第１のボア８のすぐそばに、球体のセグメント形状に構築され、その半径は、骨固定装置が組立てられ固定されたとき、球体のセグメント様に整形されたヘッド３の区分の半径と実質的に同じである。ボア９は、球体のセグメントの形状に構築されるので、区分１０がヘッド３のための球状ホルダを形成するように狭まる。
【００１６】
受け部５はさらに、第２の端部７から第１の端部の方向に延びるくぼみ１１を有する。このくぼみは実質的にＵ字型とされてチャネルを形成し、そのチャネルにロッド１２を挿入することができる。このくぼみ１１により、受け部の２本の開いた脚部１３、１４が形成される。くぼみ１１はさらに、第１の区分１１ａおよび第２の領域１１ｂを有するように構築される。第１の区分１１ａの幅は、ロッド１２を詰まることなく挿入することができるように正確に寸法決めされ、第２の領域１１ｂは、ロッド１２が載置される実際のチャネルを形成する。領域１１ｂは、チャネルの床部を含み、横方向の直径がロッド１２の直径よりも大きい、実質的に球状に構築される。したがって、図３に示すように、チャネルの壁部と挿入されたロッドとの間には小さな中間スペース１１ｃが存在し、これにより挿入されたロッド１２はその長手軸に直交する方向に幾分かの可動性を有する。
【００１７】
受け部５はさらに、互いに対向する２つのスリット形状のくぼみ１５を有し、それらは正面で、チャネルの床部から第１の端部６に向う方向に延びる。それらのくぼみは、球体のセグメント様に整形された区分１０の予め定められた深さにまで延びる。スリット形状のくぼみ１５の幅は、開いた脚部１３、１４が互いに対して予め設定された量まで弾力的に移動可能なように寸法決めされる。
【００１８】
さらに、雄ねじ１６を有する区分が、受け部５の開いた脚部１３、１４の領域に、それらの開放端部７に近接して構築される。雄ねじ１６は、メートルねじとして構築される。
【００１９】
雄ねじ１６と協働する雌ねじを有するナット１７が提供される。雄ねじ区分の長さと、ナット１７の軸方向の寸法とは、締付けられた状態でナット１７がロッド１２を押付けるように構築される。
【００２０】
動作時、ねじ要素１は、第２のボア９の開放端部から第１のボア８内へと、ヘッド３の下方側が球体のセグメント様に整形されて球状ホルダを形成する区分１０の上方縁部にぶつかるまで挿入される。さらに挿入すると、脚部１３、１４が、スリット形状のくぼみ１５によってもたらされる自らの弾性によってわずかに離れ、それによりねじのヘッドが球状ホルダ１０内にぱちんと嵌まる。ねじはその状態で自由に移動可能に保持され、その後ねじ回し工具をくぼみ４に差し込んで、ねじを骨の中にねじ込むことができる。
【００２１】
次にロッド１２が挿入され、ナット１７が緩く締められる。その後、受け部５がロッド１２に対して正確に整合される。この整合された位置において、ナット１７は、そのロッド１２と向き合う端部がロッド１２を押付け、ロッド１２に対して図３に矢印Ｆで示される力を加えるまで、固く締付けられる。これによりロッド１２はチャネルに堅固にクランプされる。ナット１７によりロッドに対して作用する力Ｆは、チャネルの床部からの抗力成分Ｆ_gを生成する。この力が図３および図４に矢印Ｆ_gで示される。図５に示すように、この抗力はロッドを介してナット１７の下方縁部に作用し、それにより、ナットのねじ切りされたフランクおよび受け部を介して、（図４に示すように）内に向く力の成分Ｆｉが生成される。ナット１７をさらに締付けると、脚部１３、１４を互いに押付ける程度の内に向く力を脚部１３、１４に対して加える程度の、抗力成分Ｆ_gが生まれる。脚部同士が押付けられるのは、スリット形状のくぼみ１５によってもたらされるそれらの弾性のおかげである。脚部１３、１４が互いに押付けられることにより、球状ホルダ１０は球体のセグメント様に整形されたヘッドの周りで固く閉じ、ヘッドをその位置にロックする。この状態を図４で示す。図中、半径方向の力の成分Ｆ_Bが球状のヘッドに作用しそれをロックしている。特に図３および図４から明らかなように、装置に負荷がかかっていない状態では広がっているチャネルが、ロッド１２がチャネル壁部１１ｂに載るように狭まる。
【００２２】
全体としてのロッドおよびヘッドの確実な固定は、ナット１７の形の単一の固定用要素で達成される。
【００２３】
図６および図７に、図１〜４に示す骨固定装置の変形例を示す。この変形例は、受け部５のヘッド３のホルダが前者とは異なる。したがって、同じ部分には同じ参照番号が付される。
【００２４】
受け部５０の受け部５との違いは、それが第１の端部に隣接して第１のボア８０を有することである。ボア８０の直径は、球体のセグメント様に整形されたヘッド３の直径よりもわずかに大きい。ボア８０は、小さな円錐領域８１にかけて幅が広がり、第２の端部７にまで延びるボア９０へと続く。
【００２５】
前述の実施例における、ヘッド３のためのホルダを形成する球体のセグメント様に整形された区分１０に代えて、本実施例では、ヘッド３のためのホルダは別個の挿入部６０によって形成される。
【００２６】
挿入部６０は、実質的に中空の円筒型に構築され、その最大外径は、ボア９０の内径よりもわずかに小さく、それにより挿入部６０は受け部９０の中に、その第２の端部７から挿入することができる。挿入部６０の第１の端部は、外側が面取りされるかまたは円錐状にテーパする区分６１を有する。そのテーパ角度は受け部５０の区分８１のテーパ角度に対応するので、挿入された状態で、挿入部６０の円錐区分６１が受け部の円錐区分８１に載るようになる。
【００２７】
挿入部６０の内側には、円錐領域６１に隣接して、前述の実施例の受け部５の区分１０と同様の、球体のセグメント様に整形された区分６２が設けられる。その区分の半径は、ヘッド３の半径に実質的に対応する。球体のセグメント様に整形された区分６２は、ヘッド３のためのホルダを形成する。
【００２８】
挿入部６０はさらに、その円錐区分６１とは反対側の端部に、互いに対して１８０°ずらされた２つのスリット形状のくぼみ６３を有する。これらのくぼみは、球体のセグメント様に整形された区分６２内へと予め定められた長さだけ延びる。くぼみ６３の幅および深さは、挿入部６０が受け部に挿入されたときに、くぼみ６３がスリット形状のくぼみ１５と部分的に重なるように寸法決めされる。挿入部６０の軸方向の長さは、受け部５０の第１の端部６からチャネルの床部までの距離よりも短い。
【００２９】
挿入部６０と受け部の内壁との間に、図示しない、ねじれに対する安全装置がさらに設けられる。これは、ねじ要素が骨の中にねじ込まれる間に、受け部のスリット形状のくぼみ１５と挿入部とが互いに対してずれないようにするものである。この種のねじれに対する安全装置は、たとえば、挿入部６０の円周側に設けられた皿ボアが、受け部上の対応するクリンピングされたボアと協働することにより、実現することができる。
【００３０】
動作時、ねじ要素をまず、そのねじ山区分２を円錐区分６１の方に向けて挿入部６０内に挿入し、ヘッド３がホルダ６２にぱちんと嵌るようにする。このように嵌めることができるのは、スリット形状のくぼみによってもたらされる弾性のおかげである。その後、挿入部６０をねじ要素と共に受け部５０に挿入し、挿入部の円錐区分６１が受け部の円錐区分８１に載置されるようにする。そして、ねじ要素を骨の中にねじ込む。受け部の整合およびヘッド３とロッド１２の固定は、第１の実施例と同様にナット１７によって行なわれる。本実施例では、互いに近付くように動く受け部の脚部１３、１４が、スリット挿入部６０を介してヘッドに対してクランプ力を加える。
【００３１】
一変形例において、挿入部のスリット形状のくぼみ６３は、受け部５０のくぼみ１５よりも深い。この場合、挿入部のより大きな弾性によって、ねじ要素の挿入がより容易になり、受け部も十分に安定に構成することができる。
【００３２】
このような挿入部６０を含む実施例は、受け部５０の製造が第１の実施例の場合よりも容易であるという利点を有する一方で、ねじ要素を予め挿入しておくので適用時の扱いがより容易となる。
【００３３】
図８および図９に示した第２の実施例と、その変形例は、ヘッド３およびロッド１２を別々に固定するという点で、図１〜７に示した実施例とは異なる。
【００３４】
図８に示される実施例においては、受け部５は図１〜５に記載の受け部と同様に構築される。
【００３５】
ナット１７に代えて、キャップ７１が提供される。これは、受け部５の雄ねじ１６と協働する雌ねじ７２を有する。キャップ７１はさらに、中央のボア７３および、そこから開放縁部の方向に延びる円筒形の突起７４を有する。この突起７４は、ロッド固定用ねじ７６を受けるための雌ねじ７５を備える。円筒形の突起７４の直径は、受け部のボア９の内径よりもわずかに小さく、そのため、キャップが締付けられると、円筒形の突起が受け部内に滑り込み、受け部の内壁の方向に十分に遊びがある。このため、脚部を互いに押付けてヘッドをクランプすることが第１の実施例同様可能となる。円筒形の突起７４はさらに、脚部１３、１４のための止め具を形成し、脚部同士は、ロッドがチャネル内で自由に移動することができる程度にまでしか互いに押付けられないようにされる。ロッド固定用ねじ７６は、固定ねじとして構築され、ねじ回し工具との係合のためのくぼみ７７を有する。（図８には示さない）キャップが完全に締付けられた状態で、キャップは脚部１３、１４の開放端部７にぶつかって、止め具を形成する。キャップ７１の寸法および、キャップの雌ねじ領域の長さは、キャップが完全に締付けられた状態で、挿入されたロッド１２を押付けることのないように寸法決めされる。
【００３６】
動作時、ねじ要素が受け部内に配されて、骨の中にねじ込まれる。これは第１の実施例と同様である。その後、ロッドが挿入され、ロッド固定用ねじ７６がねじ込まれたキャップ７１が緩く締付けられる。この状態ではまだ、受け部の位置の調整およびロッドの調整が可能である。第１の実施例の場合にナットを締付けたのと同様に、キャップを止め具に至るまで完全に締付けることで、受け部の脚部が互いに押付けられて、ヘッド３がホルダにクランプされる。この状態でもロッドはまだ、チャネル内で長手方向に移動可能である。ロッドはその後、ロッド固定用ねじ７６をさらに締付けて、その下方側がロッドを押付けるようにすることにより、固定される。
【００３７】
図９に、本実施例の変形例を示す。受け部５は、上述と同様に構築されるが、受け部の外壁において受け部の第１の端部６の方を向く雄ねじ１６の端部に、環状の斜面７８が設けられる点で異なる。この斜面７８は、受け部の中央軸Ｍに対してほぼ３０°の角度で、第１の端部６に向かう方向に整合される。
【００３８】
キャップ７１の開放縁部に隣接して、斜面７９が、内側に対応して設けられる。斜面７９は、キャップを締付けた状態で、受け部の斜面７８と協働する。キャップの斜面７９の幅は、受け部の斜面７８の幅よりもわずかに小さく、それにより、キャップが締付けられたとき、両斜面は互いに対してある程度褶動が可能である。
【００３９】
動作時、この変形例においては、キャップが脚部の開放端部とぶつかるまで締付けられると、斜面７８および７９が互いに重なり合うようになる。このとき、付加的な力が脚部に対して、受け部の中央軸Ｍの方向に加わって、脚部を互いに押付ける。
【００４０】
図８および図９に示された実施例において、図６および図７に示された実施例による挿入部６０を使用することも可能である。
【００４１】
図中、受け部５または５０のスリット形状のくぼみ１５および挿入部６０が矩形の床部を有するように示されているが、それらは丸みを帯びて構築されてもよい。
【００４２】
この発明を骨ねじの例を用いて説明したが、骨ねじに代えてフックを提供することも可能である。その場合、フックは２つの部品で構築され、ヘッドおよびそれに接続可能なフック区分を有し、このフック区分はヘッドが挿入されるまで接続されない。
【００４３】
上述のロッドという用語は、ロッド形状のすべての要素を代表して使用したものであり、それらを含むものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 第１の実施例に従った骨固定装置を、組立てられた状態で示す部分断面図である。
【図２】 図１の骨固定装置の分解斜視図である。
【図３】 図１の骨固定装置を負荷がかけられていない状態で示す部分断面図である。
【図４】 図１の骨固定装置を負荷がかけられた状態で示す図である。
【図５】 図４の詳細Ｉを示す拡大概略図である。
【図６】 図１の骨固定装置の変形例を示す部分断面図である。
【図７】 図６の骨固定装置の一要素を示す一部破断拡大斜視図である。
【図８】 骨固定装置の第２の実施例を示す図である。
【図９】 図７の実施例の一変形例の詳細ＩＩを示す拡大図である。
【符号の説明】
１ ねじ要素、２ ねじ山区分、３ ヘッド、４ くぼみ、５ 受け部、６ 第１の端部、７ 第２の端部、８ 第１のボア、９ 第２のボア、１０ 同軸区分、１１ くぼみ、１２ ロッド、１３，１４ 脚部、１５ スリット状のくぼみ、１６ 雄ねじ、１７ ナット。

Claims (11)

1. シャンク部（２）およびヘッド（３）を有する骨固定要素（１）を、ロッド（１２）と関節様に接続するための受け部であって、
   第１の端部（６）およびそれに対向する第２の端部（７）と、
   該第１の端部（６）から該第２の端部（７）の方向に延びて該シャンク部（２）を案内するためのボア（８）と、
   該ボア（８）に隣接して、該ヘッドを受けるための区分（１０；６０，６２）と、
   該第２の端部（７）から該第１の端部（６）の方向に延びて該シャンク部をヘッドとともに挿入するための開口部（９）と、
   該第２の端部（７）から該第１の端部（６）の方向に延びて、該ロッドを挿入するためのチャネル（１１ｂ）を形成するくぼみ（１１）とを含み、該くぼみは２つの開いた脚部（１３，１４）を形成し、さらに、
   正面で該チャネル（１１ｂ）の床部から該第１の端部（６）の方向に延びる２つのスリット形状のくぼみ（１５）を含み、
   該ロッド（１２）が挿入される該チャネル（１１ｂ）の幅が、負荷がかけられていない状態で、該ロッドの直径よりも大きく、
   前記２つの開いた脚部（１３，１４）に、互いを内に向かって押付ける力が加えられることにより、前記ヘッド（３）がそれを受ける位置においてロックされる、受け部。
2. シャンク部（２）およびヘッド（３）を有する骨固定要素（１）と、
   該骨固定要素（１）をロッド（１２）に関節様に接続するための受け部（５；５０）とを含む、骨セグメントを安定化するための骨固定装置であって、
   該受け部（５；５０）は、
   第１の端部（６）およびそれに対向する第２の端部（７）と、
   該第１の端部（６）から該第２の端部（７）の方向に延びて該シャンク部（２）を案内するためのボア（８）と、
   該ボア（８）に隣接して、該ヘッド（３）を受けるための区分（１０；６０，６２）と、
   該第２の端部（７）から該第１の端部（６）の方向に延びて該シャンク部をヘッドとともに挿入するための開口部（９）と、
   該第２の端部（７）から該第１の端部（６）の方向に延びて、該ロッド（１２）を受けるためのチャネル（１１ｂ）を形成するくぼみ（１１）とを含み、該くぼみは２つの開いた脚部（１３，１４）を形成し、さらに、
   正面で該チャネル（１１ｂ）の床部から該第１の端部（６）の方向に延びる２つのスリット形状のくぼみ（１５）を含み、
   該ロッド（１２）が挿入される該チャネル（１１ｂ）の幅が、負荷がかけられていない状態で、該ロッドの直径よりも大きく、
   前記２つの開いた脚部（１３，１４）に、互いを内に向かって押付ける力が加えられることにより、前記ヘッド（３）がそれを受ける位置においてロックされる、骨固定装置。
3. 該開いた脚部に対して該脚部を互いに押付ける力を加えるためのデバイス（１６，１７；１６，７１，７２；１６，７１，７２，７８，７９）を特徴とする、請求項１または請求項２に記載の要素。
4. 該ヘッド（３）を受けるための該区分（１０；６０，６２）が、受けるべきヘッドに対応する形状を有することを特徴とする、請求項１から請求項３のいずれかに記載の要素。
5. 該ヘッド（３）が球体のセグメントの形状に構築され、該ヘッドを受けるための該区分（１０；６２）が、該ヘッドのための、球体のセグメント様に整形された対応するホルダを有することを特徴とする、請求項１から請求項４のいずれかに記載の要素。
6. 該受け部（５；５０）内に設けられた別個の挿入部（６０）が、該ヘッドを保持するために設けられ、該挿入部が、挿入された状態でスリット形状のくぼみ（１５）と部分的に重なるようになる対応するスリット形状のくぼみ（６３）を有することを特徴とする、請求項１から請求項５のいずれかに記載の要素。
7. 該開いた脚部に力を加えるための該デバイス（１６，１７；１６，７１，７２；１６，７１，７２，７８，７９）が、該開いた脚部上の雄ねじ（１６）と、該雄ねじと協働する雌ねじを有するナット（１７；７１）とを含むことを特徴とする、請求項１から請求項６のいずれかに記載の要素。
8. 該雄ねじ（１６）および該ナット（１７）の寸法が、該ナットが該挿入されたロッドを押さえ付ける程度にまで該ナットを締付けることができるように選択されることを特徴とする、請求項７に記載の要素。
9. 該ナット（７１）が、完全に締付けられた状態で該ロッドを固定することのないように構築され、該ロッドを固定するためにロッド固定用ねじ（７６）が設けられることを特徴とする、請求項７に記載の要素。
10. 該脚部の該雄ねじ（１６）および該ナット（７１）の該ねじ山（７２）がそれぞれ、それらが協働したときに、圧力による力を該開いた脚部に対して、該スリット形状のくぼみに対して垂直な方向にかける区分（７８，７９）を有することを特徴とする、請求項９に記載の要素。
11. 該ナット（７１）が、該ロッド固定用ねじ（７６）を受けるための雌ねじ（７５）を有する円筒型の突起（７４）を備えた中央のボア（７３）を有するキャップの形に構築されることを特徴とする、請求項９または請求項１０に記載の要素。

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