JP4929157B2 - 多軸ねじ - Google Patents

Description

発明の分野
本発明はロッドおよび可変角頭部を有する骨ねじから成る整形外科固定装置に関する。骨ねじの可変角頭部は結合要素を有し、ねじに対応する頭部の角がある部分をねじ軸に単独で固定して可変角頭部内のロッドの移動を防止する。

発明の背景
脊髄の様々な変形によって痛み、可動範囲の制限、脊柱内にある神経系の損傷などが起こる。これらの変形は、精神的外傷、腫瘍、脊髄の退化、疾病などが原因で起こることがあるが、これに限るものではない。脊髄の一部が固定したものとして治療を受ける場合が多い。一般的な治療方法としては、複数のねじを取り付けおよび/あるいは1個以上の脊椎をつなげ、一般に脊髄の中心に伸びる細長ロッドにねじで接続するかつなげる方法がある。

脊髄の変形は、脊髄分節間の安定を得るために多軸ねじやロッドのシステムを利用して治療することが多い。脊髄が不安定な場合、ストレスを招いたり脊髄や神経根などの神経組織を圧迫する原因になりかねない。このような状態を治療するには、正常な状態と椎体の一部をを回復するために特定の堅さのものをインプラントする方法がある。垂直の固体要素と共に椎弓根スクリューのような要素を固定することで無痛状態、あるいは少なくても痛みを和らげるか、脊椎にさらに損害を加えないように防止できる場合が多い。

骨ねじ、結合、細長ロッドをインプラントすることで椎体を固定化する方向に導くシステムもある。米国特許第5690630号（特許文献１）、第5669911号（特許文献２）、第5672176号（特許文献３）などがそのようなシステムの例である。ロッドのような垂直な固定要素を骨ねじに接続する手術中に困難が起きる場合があることは良く知られている。結果として、ロッドを骨ねじに接続する際に可変的な角を成す結合を使用することが望ましい。これによってロッドを曲げたりねじを再配置するというようなシステムを固定化する必要が少なくなる。ロッドに「伸ばす」ことができる結合要素はひじの役目を果たし、患者の中にあるロッドの調整や取り付けがしやすくなる。

一般的に、前述の図が示す従来の多軸ねじにはキャップのようなものがあり、ロッドを結合要素に圧迫するために利用された。ロッドを圧迫すると結合要素内に固定し、骨ねじと該要素間の角度を修正する。故に、ロッドの垂直圧迫は骨ねじシステムの設計において最重要となる。

また、一般的に従来の多軸ねじは、結合要素内で先細の何らかで結合要素と骨ねじを圧迫して締め付ける必要がある。通常、これは結合要素の部品内に設置したスリットを用いて行なわれる。これらの要素が圧迫状態にある場合、スリットが作り出した歯が円筒の先細を利用してねじの頭部に押圧する。上述の参考資料に加えて、ロッドの押圧を利用して多軸ねじ頭部の位置を固定するシステムの追加例が米国特許第37665号（特許文献４）、第5733286号（特許文献５）、第5476464号（特許文献６）にて参照できる。米国特許第6248105号（特許文献７）に記述されているようなシステムには、本体を球形頭部と細長ロッドに別々に接続する可能性も記述されている。

これらの設計は、骨ねじに押圧を加えることでロッドと結合要素を抑えるために一箇所だけ固定すれば良いので当初のねじ設計よりも組立時間が削減されるという点で利点があるが、ロッドや結合要素などの一つの要素を別々に解除または解放するという点では欠けている。

米国特許第5690630号 米国特許第5669911号 米国特許第5672176号 米国特許第37665号 米国特許第5733286号 米国特許第5476464号 米国特許第6248105号

発明の要約
本発明は、概して、単独で結合部品をねじ頭部に取り付けることができ、また望ましい位置に細長ロッドを固定することができる多軸ねじを使って固定システムを改善するという方向にある。一般的に、本発明は さまざまな脊椎固定システムに利用できる。例えば、１つの実施例では、細長ロッド1個、円形または半球形頭部の骨留め具1個、結合要素1個、留め具頭部と結合要素を受け入れる内部空間があるスカートを利用する。結合要素は1個または複数のコネクタから成る。多数のストップは結合要素か多数のコネクタ上に配置する。そして、留め具方向に伸びた１つ以上のアームがある結合リングと滑らかに接触して構成および順応する。結合リングのアームは、留め具の位置に対応するスカートの位置に固定するために選択的にストップと係合する。本発明の実施例には、キャップがスカートに対して第一位置に回転するとき、スカートの第一端部と係合し凹部内の細長ロッドを捕らえることができるキャップ、チャネル、あるいはスカートの開口部から成る。

1つの実施例では、キャップはスカートに対して第一および第二位置に回転することができる。スカートにしてキャップが回転することによって、結合リングのアームが多数のストップに圧迫を加えて骨留め具に対する位置にスカートを固定するように、キャップが結合リング方向に細長ロッドを押圧する。

もう一つの実施例では、キャップはスカートに対する固定位置に細長ロッドをしっかりと固定することができる固定要素から成る。また、キャップにはねじ切りされた開口部があり、固定要素はねじ切りされた開口部内に設置されるねじ切りされた止めねじである。できれば、止めねじは、スカートに対する細長ロッドの位置に固定するために細長ロッドの下方に圧力できるものであることが望ましい。

もう一つの実施例では、スカートからキャップが不注意に緩まないようにするためにキャップが第二位置にあるとき、キャップとスカートにはお互いに接触する少なくても戻り止め１個あるいは突起部および対応する凹部あるいは凹部がある。止めねじあるいはその他の固定要素が選択的に細長ロッドを固定あるいは解放するためにキャップに使用された場合、この機能は特に有益である。構造次第で、第一または第二位置方向にキャップを回転することで、触覚的あるいは聴覚的合図を医師に提供するために戻り止めおよび対応凹部を招きかねない。実施例の中には、スカートに対応するキャップの規定位置に多数の戻り止めおよび凹部が提供されるものもある。よって、１つの実施例では、スカートに対応する第一位置にキャップを回転すると、キャップやスカートがクリック音のような触覚的あるいは聴覚的合図を医師に与える。さらに、実施例の中には、スカートに対応する第二位置にキャップを回転することで触覚的あるいは聴覚的合図を医師に与えるものもある。

実施例の中には、キャップが第一および第二チャネルがその中に形成される側壁で構成されるものもある。第一および第二チャネルは細長ロッドの直径よりも広く、キャップの回転が細長ロッドによって妨害されないようになっている。１つの実施例では、細長ロッドがスカートの邪魔をしないように接触してキャップが5〜 90度回転できるように第一および第二チャネルが構成されている。もう１つの実施例では、スカートおよび細長ロッドと接触すると妨害されないキャップの回転は約 20〜40度である。

キャップは、第一位置に達するまでに最高約30度回転することができる。さらに、キャップは第一位置まで回転したときに触覚的あるいは聴覚的なクリック音を与えるように構成されている。さらに、キャップの側壁にある少なくても１つのチャネルは、キャップが回転するにつれて結合リング方向に細長ロッドを促すことができる円形でない上端部から成る。さらに、実施例の１つでは、スカートにはキャップと係合可能な多数のねじ山があり、キャップが回転すると細長ロッドの方向にキャップを引き出す。

さらに、骨留め具頭部はらせん状の溝で織り込まれているか、表面が他の織目になっている。1つの実施例は、第一コネクタには第一織物表面が、第二コネクタには第二織物表面があり、結合要素が円形頭部に固定すると第一、第二織物表面が円形頭部に接触する。

発明のもう１つの実施例には、脊椎固定システムには細長ロッド、固定要素や円形頭部を有する骨留め具、および結合要素がある。 結合要素には該固定要素に近接する該頭部の第一端部上に設定される下部クランプがあり、該下部ランプは対応する該頭部の円形面一部を受け入れるための受け入れ面から成る。さらにもう１つの実施例には、該固定要素から離れた該頭部の第二端部に設置された上部クランプ留め具がある。下部クランプおよび上部クランプには対応する他のクランプとの回転を規制するために相互接続する突出部および切り込みがある場合がある。さらに、このシステムには該第一および第二クランプ要素の周りに大部分が配置される固定要素もある場合がある。また、固定要素には少なくとも一部ねじ切りされたが付いた内部空間がある場合がある。 該固定要素のねじ切りされた部分は、該下部クランプの該ねじ切りされた部分と選択的に係合する実施例もある。また、これらの実施例には上部クランプが固定要素と接触するロッド固定要素もある。できれば、ロッド固定要素は該細長ロッドを受け入れる面から成るのが好ましい。先に述べたように、固定キャップは該細長ロッドを該結合要素に固定するために該ロッド固定要素と選択的に係合する。

本発明のさらにもう１つの実施例では、システムには円形頭部の骨留め具および結合要素を有する。本実施例では、結合要素の第一端部には該円形頭部にスカートが配列されており、そこに該スカートは骨留め具に近接したスカートの一部から該スカートから遠位の端部方向へ伸びるスリットから成り、該スカートの該近接および遠位の端部には１つ以上のストップがある。結合リングは該スカートの該遠位端部上に配置され、そこに該結合リングは該リングから該スカートの近接端部に伸びている１つ以上のアームから成り、そこで該アームは該頭部に該結合要素を固定するために該ストップと選択的に係合する。再度、固定キャップは該細長ロッドを該結合要素に固定するために該結合要素と選択的に係合する。

発明の詳細な説明
本発明は、一般的に、脊椎固定の方向に導いており、よってねじのような留め具と結合要素間の角度を固定するために細長ロッドを固定する必要はない。対応するねじ頭部に結合要素をしっかりと固定するために細長ロッドに十分な圧迫を加える必要がある代わりに、本発明の実施例では、単独ロッドのねじに結合要素を固定するか、ロッドを特定の位置に固定するための力以下でロッドが与える力で結合固定装置を利用するものもある。同様に、本発明の実施例でも結合固定装置とは無関係の方法で結合要素にロッドを固定することができるロッド固定装置を利用するものもある。さらに、本発明の実施例では、細長ロッドを下方に移動することによって結合要素が留め具頭部に対応する位置に結合要素を固定できるものもある。結合要素が固定されたら、結合要素が解除あるいは解放されないでロッドを上方に動かしたり再配置できる。よって、以前の脊椎固定システムとは異なり、本発明の実施例ではロッドか結合要素のどちらか、あるいは結合要素とねじを別々に固定あるいは解除できるものが多い。

例や下図で説明したように、単独の操作や固定が可能で、結合固定装置やロッド固定装置をさまざまな方法で構成および適応が可能である。本発明は、円形でない形、楔形、ねじ山を利用して、細長ロッドを利用しなくてもねじ頭部に圧力をかけることができる。さらに、本発明では、手順の削減、結合要素のサイズ削減、インプラントに使用する部品数の削減などを追求している。これにより手術時間の削減、より単純な手順の作成、さらに多種多様な患者の生体構造でもうまく対処できるようになる。

本発明の多数の機能に関して図や発明の実施例をいくつか使ってさらに詳しく以下に説明するが、本発表の恩恵を得ている熟練技術者は発明のさらなる変更あるいは修正をすることで本発明の機能や結果に達するということに着手の段階で理解すべきである。従って、これから説明する詳細は、広範囲にわたる発明の中の特定の構造、見地、機能についての実例および事例であり、そのように広範にわたる範囲を制限するものではないこと理解していただきたい。

整形外科ロッドインプラント装置を利用するために、ねじや結合要素を組み立てる多軸留め具に関する関連図を使って各実施例を下記のとおり説明する。 実施例では、頭部を有するねじや頭部から広がる軸を有するものとして記述および説明されているが、例えば、薄膜フックや仙骨ブロックのようなその他の留め具や固定要素も使用できることを理解してほしい。よって、本発明では、ここに記述されている骨ねじの他に多種多様な留め具や固定要素を利用している。

従って、図１では発明に適しているねじ２０の側面図を示す。ねじ２０には、頭部２２および頭部２２から伸びる軸２４がある。軸２４は先細の形をしており、ねじ山が斜めになっている。再度、熟練技術者は他の軸を本発明に適合できることを認識するものと思われる。従って、医師はねじ山の傾斜、ねじ山の直径と軸の直径の比、全体的な軸の形、各患者の骨の状態などに従って多種多様な軸の機能から自由に選択できる。

頭部２２にはさまざまな形があるが、調整機能を増すために円形頭部で先細のネックを有する頭部が好ましい。よって、留め具２０に対応する結合要素２６の回転または角度の調整をするために、少なくても頭部の一部はボールの一部を形成するものか、少なくてもネックより上が球形の一部を形成する。このような構成によって、結合要素２６は頭部２２をさらにしっかりと握ることができる。つまり、少なくても頭部２２の一部は軸が広がる時点から曲線状の表面である。頭部の曲線状の部分は半球形であり、頭部の中央から等距離である外部輪郭を示す。さらに、頭部にはねじ回しツールかその他の機器が係合する面がある。つまり、係合する面は曲線状面の機能を妨害しないようにすることが好ましい。

頭部２２の直径は軸２４の最大直径とおよそ同じである。さらに多様な角度、および結合本体とねじの位置、あるいは留め具を調整するために、頭部２２の湾曲がさらに大きくなるようにネックは先細である。他の実施例では、軸２４の直径は頭部２２の直径よりも小さくても大きくてもよいこと、さらにネックは先細でなくても異なって先細でもよいことに気付かれたと思う。

また、頭部２２には医師がねじを骨にねじ込むためにレンチやねじ回しツールでねじり力あるいは軸力を適用できるように係合する面がある。例えば、頭部２２の係合面は、図１０で示すようにツールの頭部が係合する多角形の凹部である。たとえば、頭部２２はアレン・レンチのような六角形ツールを使用する六角形凹部でもよい。

また、係合面は突出した係合面で構成されており、突出した係合面は対応するねじ２０の結合要素のさまざまな角度に変更する機能を大きく妨害しないようにすることが好ましいが、同様に対応凹部があるツールや機器と係合する。係合面は、同様にスロットやスクリュードライバーのように一般的に使用されている十字型などその他の形でもよい。

指定位置に固定する前に、頭部２６に関連する結合要素２６を多数の位置に移動および回転できる。結合要素は、頭部２２を第一端部上および反対端部の細長ロッド上に受領する受け入れ面あるいは内面から構成および適用される。固定あるいは締め付けられた位置にあるときに、それと多軸ねじのその他の部品間で即座に係合することができるように、少なくとも頭部の一部に粗面か織物表面があるのがよい。図１の実施例に関しては、結合要素は結合リング２８と結合本体３０から成る。結合本体は、頭部２２を受け取る面や内面を定義するスカート３２を有する。できれば、結合要素の受け取る面または内面が締め付けられて頭部２２としっかりと固定位置に、または希望に応じて広がったり解除できるように、固定するように、１つ以上のスリットか開口部を提供することでスカートは頭部に対して選択的に固定あるいは解除できればよい。図１に示すように１つの実施例では、結合本体には一般的に１つ以上のらせん状のスリットがある。スリットまたは開口部がねじや留め具２０が頭部２２以上の位置に隣接するスカートから自由に広がることがさらに好ましい。

結合本体３０にはストップ３４が多数あり、結合本体スカート３２の上部および下部の端部に配置されているのが好ましい。ストップ３４はスリットや開口部が付いたフランジから構成されており、そこからスカート３２がスプール形に類似するように結合リングを配置する。結合リング２８が結合本体３０に接続されるようにストップ３４を位置付け、スカート３２にねじる力が適用されるとねじられ、頭部２２が締め付けられる。

図１に示すように、結合リング２８はリング２８から広がる１つ、２つ、あるいはそれ以上のアーム３６から構成され、ストップ３４と係合する。結合リング２８が結合本体３０の上に配置されると、リングに隣接するアームの低部の近くにある楔形がストップの一つに接触するまで最小限のねじり力がスカートに加えられアーム３６が滑らかにストップと係合する。楔形がストップの一つと係合した後、さらに結合本体上にリングを挿入するとスカートの縦軸周辺を回転する。リングが回転すると、アームの遠位端部がストップ３４に係合しスカートにねじり力が適用される。１つの実施例では、固定リングは始めの解除位置から固定要素がねじにしっかり固定して固定位置に到達するまで約２〜１５度回転する。もう１つの実施例では、固定リングは解除位置から固定位置に約５〜１０度回転する。

リングアーム３６の遠位端部は、スカートがねじ頭部２２に固定するまで十分に回転すると、スカート上のリップと半径方向に係合するように構成する。図２で示すように、例えば、リングアームの先端には突起部３８があり、半径方向に内側に広がる。突起部３８は、スカートのリップに滑り込み、スカートが固定位置に入るとパチンと閉まる。初めは、スカートが固定位置にないと、隣接す端部から突出部までのリングアームL_raの長さがスカートL_sの長さより短い。しかしながら、スカートをねじると、全体の長さが次第に減少し、突起部が強制的にリップに押しやられるにつれてリングアームが外側に広がる。スカートL_sの長さがリングアームL_raの長さとほぼ同じ長さまたは短くなると、突起部はリップから解除され、スカートを固定位置に保持する。本実施例では、結合本体スカート３２をねじ頭部２２から解除するためには突起部がリップと係合しなくなるまでリングアームに半径方向外側に力を加る。突起部がリップから除去されると、結合リングが回転して結合要素を解除する。このように、結合要素は細長ロッドを固定しなくても、ねじあるいは留め具２０に選択的に固定あるいは解除される。よって、結合要素をねじあるいは留め具に固定するために細長ロッドが力を加える必要がない。

図１に戻って、結合本体もまた、結合本体スカート３２が構成されている結合本体３０の端部の反対側の上端部に細長ロッドを受けるように構成および適合されている。この部分の結合本体は、細長ロッドが固定されるU字型あるいは楔形の受け入れ面から構成されるのが好ましい。実際、固定した歯あるいは楔形はロッドに向かって受け入れ面から上方に伸びており、キャップ４０を受けるスロットや戻り止めで構成される。図３や１７で説明されるキャップには、対応する突起部あるいはスロットがあり、対応する結合本体３０と係合あるいは回転する。１つの実施例では、キャップを回転することで下方およびねじ方向に移動し、その結果、細長ロッドを固定位置に抑えるために下方に力を加える。

もう１つの実施例では、キャップが細長ロッドに下方に押圧を加え、同様に細長ロッドを完全に固定しないで結合要素が対応留め具に固定される。止めねじがキャップに配置され、細長ロッドをしっかりと位置に固定するために下方に押圧が加えられる。従って、実施例では、ロッドに対してキャップの押圧を下方に加えることで他の部品を調整すると同時に、システムの部品１個を固定するにも十分であるものもある。

もう１つの代替実施例では、キャップが固定位置方向に回転するにつれて、ロッドに向かって受け入れ面から上方に伸びる結合本体の歯あるいは楔形が屈曲しロッドの周りで動かすことができるようにロッドは柔軟性がある。 例えば、キャップ、歯あるいは楔形、あるいは両方が先細面あるいは傾斜面から構成され、キャップが回転するにつれてキャップや結合要素が徐々に半径方向に妨害される。この妨害により半径方向の力が増えるにつれて、歯や楔形が半径方向内側に湾曲あるいは屈曲して細長ロッドを押圧する。希望のキャップ位置でお互いに係合しながらキャップを固定位置に維持するために、一つ以上の戻り止めおよび凹部をキャップあるいは結合本体に配置する。同様に反対方向にキャップを回転することは細長ロッドを解除することになる。

よって、発明の実施例では、結合本体が対応するねじの固定位置から解除されなくても細長ロッドを選択的に固定あるいは解除するものがいくつかある。

図3−8は、発明のもう１つの実施例の機能や変化をいくつか説明する。本実施例の機能は上述のものと同様のものがいくつかある。例えば、ねじや留め具２０は医師の好みによって構成あるいは変更できる。結合要素２６が接触する上に頭部２２を有する。上述したように、頭部２２は一般的に球形である。結合要素２６はさまざまな方向に配置あるいは回転可能で、選択的に位置に固定あるいは解除できる。同様に、結合要素は結合本体３０とリングアーム２８付きの結合リング３６を有し、ねじや留め具２０に結合要素２６を固定できる。

ねじや留め具に結合要素を固定するためにねじれたり回転するスカートを使用する代わりに、本実施例の結合本体は１つ以上の結合本体部品４２で形成され、少なくても1個のリングアーム３６と滑らかに係合する少なくてもストップ2個で構成されている。図５に示したように、結合本体は少なくてもスリット１個あるいは開口部を有し、結合本体部品の長さに沿って大部分に伸びている。さらに好ましいことには、図５および７の例で示したように、少なくてもスリット１個あるいは開口部が結合本体部品の長さに沿って大部分に伸びている。１つの実施例では、結合本体部品４２が増えるにつれて、このようにして構成されたスリットあるいは開口部の数も増える。よって、少なくても２個の結合本体部品４２で構成される結合本体３０もまた、少なくても２個のスリットあるいは開口部が一般的に結合本体部品の軸の長さに沿って伸びる。

よって、スリットあるいは開口部は形成された物質が対応する終了端部、あるいは１個以上の結合本体部品４２が定義する。図５および７に示すように、第一終了端部の一部が対応する第二終了端部の一部の凹部部に突出するように、スリットあるいは開口部の形が構成される。前述のとおり、少なくても２個のストップ３４は少なくても１個のリングアーム３６と滑らかに係合するように構成する。リングアームの先端部分が１個以上のストップに接触するにつれて、結合要素がねじあるいは留め具の頭部に固定されるように、スリットあるいは開口部を決定する終了端部が互いの方向に強制される。これは、スリットあるいは開口部を決定する終了端部の各側に少なくてもストップを１個設置する。よって、各リングアームは２個以上のストップと接触する。さらに、結合本体を頭部２２上に閉じるためには、少なくてもストップ３個が少なくてもリングアーム１個に接触するように構成するのがさらに好ましい。よって、スリットあるいは開口部の先端１個が２個以上のストップを有すのに対して、他のものは１個以上のストップを有す。さらに、各リングアームにはこのように少なくても３個のストップを配置して接触するように構成するのが好ましい。

図３、図５、図６Aで示すように、リングアームの先細面が最前線よりもストップの後縁上のストップに接触するように、終了端部あるいは結合本体部品４２はさねはぎ流に構成する。しかしながら、終了端部がこのような構成である必要はない。例えば、図６B-Dでは、さねはぎ構成を利用しない本実施例の変化のいくつかを示す。特に、図６Bは複数の楔形がリングアーム３６上に提供されることを示す。これによって、さまざまな保持力を頭部２２のさまざまな部分に適用できると同様に、結合本体の軸の長さに沿ってストップをさまざまな位置に配置できる 。

図６Cは、リングアーム３６が固定位置方向に移動するにつれて、終了端部に近づくようにストップが角度をなすことを示す。例えば、ストップの角度は結合要素２６の縦軸から約３〜１５度離れ、ストップの角度は約５〜１０度がさらに好ましい。

図６Dの実施例では、一般的に結合要素２６の縦軸に対して垂直の多数のスリットあるいは開口部を使用している。これらのスリットあるいは開口部は一般的に水平帯の外観を作り出す。１つ以上の水平帯の自由端近くに配置されたストップは固定位置方向に移動するにつれてリングアームと滑らかに係合し、よって水平帯の終了面が頭部２２をつかむために互いの方向に移動する。

本書に記述された実施例では、結合本体を固定位置に維持するために固定装置を利用してもよい。上述したように、結合要素を位置に固定するために、結合要素２６の縦軸の周りに加えるねじり力 あるいは縦軸に沿って加える軸力のようにさまざまな力を結合リング２８やリングアーム３６に適用する。図６A−Dでは、１つ以上のリングアームの自由端に固定装置が配置される実施例を示す。

結合要素２６には細長ロッドを受ける面があり、さらに細長ロッドに結合要素を単独に固定するためにキャップと係合する歯がある。実施例では、結合要素は頭部２２に圧力を少しあるいは全く加えることなく、留め具頭部にしっかりと固定される。例えば、キャップが結合要素の歯の横に圧力を与えると、同様に細長ロッドをしっかりとつかむために屈曲する。

図９〜１２は、頭部２２の周りで結合要素が曲がるように、ストップに力を加えないリングアーム付結合リングを利用しない発明の実施例を示す。代わりに、本実施例では、結合要素を留め具２０に固定するためにねじ切りされたロックを多数使用する。例えば、図９では下部クランプ４４、上部クランプ４６、ねじ切りされたロックナット４８、細長ロッドロックナット５０から形成される結合要素を示す。

図１１は、発明の実施例である多軸ねじの組立を示す。上部クランプ４６、細長ロッドロックナット５０、ねじ切りされたロックナット４８をねじ軸２４の先端にある留め具２０の頭部２２の上に設置して組み立てる。それから、ねじ頭をその中央スペースに通して下部クランプ４４を頭部２２の上に設置する。下部クランプ４４は、できればねじ切りされたロックナット４８のねじ山と係合するようにねじ山があればよい。これらのねじ山が次第に係合し、結合要素がしっかりと固定するまで上部クランプ４４および下部クランプ４６を徐々に頭部２２に固定する。

図９は、ねじ切りされたロックナットが回転するにつれて、上部クランプと下部クランプの接合部分がクランプの回転を妨げる形で係合する状態を示す。１つの実施例では、上部クランプおよび下部クランプがクランプ要素に対応する角ばった歯を使用する。また、相互接続面には、鋸歯状の歯、歯止めなどのようなその他のパターンを使用してもよい。端部は、クランプ要素の回転を防止するためにスターグラインドのような粗面でもよいが、表面が相互接続し回転抵抗があるように相互接続面が大型のものを使用する方が好ましい。

結合要素の歯が屈曲してロッドをつかむように、細長ロッドロックワッシャやナットを回転して細長ロッドを位置に固定する。図９に示すように、歯はクランプ上部に形成する。本実施例では、細長ロッドを位置に固定するために使用する前述のキャップは使用しない場合がある。例えば、細長ロッドロックワッシャにはその内面に１つ以上の円形でないものがあり、ワッシャが回転するときに歯が細長ロッドの周りをきつく屈曲するように促す。できれば、ワッシャを約５〜２５度回転すれば、細長ロッドが固定あるいは解除できればよい。さらに、ワッシャは約１０〜２５度回転できればよい。必要であれば、ロッドが位置にしっかりと固定されるようにキャップを使用してもよい。また、さらにしっかりと細長ロッドに固定するために、止めねじを使用してもよい。

図１３および１４では、結合本体スカート内にスロットや開口部が形成されているものを使用する発明のもう１つの実施例を示す。本実施例では、結合本体スカートの角度は約５〜３０度がよく、さらに約７〜１５度の角度が好ましい。 結合要素の先細が結合本体スカート３２の先細部分の直径をねじ軸２４の隣接端部から細長ロッドの近くにある上端部まで 徐々に広げることを図で示しており、 先端を反転できるので熟練技術者には利点になる。

結合本体スカートの周りに設置される固定リング５２は、単に結合本体スカート３２の先細面に沿って軸方面に移動すると、結合要素を留め具２０にしっかりと留めることができる。図９〜１１の実施例に対して本実施例の利点は、ねじ切りされたロックナットにレンチを使用する必要がないことである。さらに、本実施例では、結合本体を４つの要素で形成される代わりに２つで形成できる。よって、本実施例は、その他の実施例に対して少なくても操作性と設計の単純化という点で有利である。

操作は、結合要素が希望の位置に設定されると、固定リング５２が結合本体スカートの軸に沿って縦に移動される。 リングが移動すると、スカートの先細領域が係合し圧力が加えられ、同様にスカートが頭部２２の方向に屈曲する。図には示されていないが、細長ロッドを結合本体に単独に固定するために第二リングをスカートに使用してもよい。例えば、結合要素の受け入れ面内にロッドを置いた後、細長ロッド上に届く歯を提供して実施する。

上述したように、結合要素２６を留め具２０に固定する方法で、細長ロッドを固定するために構成および適応した先細の第二結合本体スカートの軸に沿って第二固定リングを移動する。固定リングを固定位置方向と同じ方向に移動すると、移動方向が第二固定リングを解除位置に動かしてしまう。つまり、本実施例では、多軸ねじのすべての部品を固定することで固定リングを遠くに移動するか、それらを移動することで互いの方向で移動するように結合要素を構成すると有利である。

細長ロッドを固定するもう１つの方法は、キャップ４０を使用することである。本書に記述したキャップなど細長ロッドを固定するために設計されたキャップを使用して細長ロッドを結合要素としっかりと接続する。

一般的に、上述の実施例では、脊椎の少なくても一部がかなり堅固で不動なものを確立する際に使用する。しかしながら、脊椎の少なくても一部にある程度の柔軟性を与えてくれるシステムを使用することが有利な場合もある。図１５および１６で示す実施例では、発明の見地を説明しており、部品が固定された後でも屈曲できる留め具２０を使用する。発明を実施するために必要ではないが、留め具や結合要素を一体化して形成する実施例が好まれる。

結合要素には１つ以上のスリットや開口部があり、屈曲性の範囲が限られる。例えば、結合要素には約２〜７度の屈曲性がある。このような屈曲性を提供するには、結合要素に１つ以上のスリットあるいは開口部を表面に形成する。１つの実施例では、結合要素内のスリットあるいは開口部は一般的にらせん形状である。その他の屈曲性のある構造を使用してもよい。例えば、米国特許番号登録第10/443,755号申請日2003年5月23日は、全体的に本書に組み込まれており、本発明で使用される屈曲性のある結合要素の方法や構成がいくつか説明されている。さらに、米国特許番号登録第10/762,533号申請日2004年1月23日も全体的に組み込まれており、本発明で使用される結合要素の方法や構成がいくつか説明されている。

細長ロッドを受け入れる面を一体化して留め具に形成するが、再度、このような構成は発明を実施するためには必要はない。受け入れる面は前述の方法で多数の歯を形成する、あるいは固定キャップ５４がロッド上に設置されるねじ切りされた面を使用する。固定キャップが回転するにつれて、ロッドが位置に固するまで下部面は細長ロッドの上部面に圧力を加える。

図１７〜１９は、結合要素２６を留め具２０に締め付けるために複数の部品で構成されたねじ切りされたロックナットを利用する発明のもう一つの実施例を示す。図１７に示すように、結合要素２６は下部クランプ要素４４、上部クランプ要素４６、ねじ切りされたロックナット４８から成る。下部クランプ要素４４および上部クランプ要素４６は相互接続する端部を有し、結合すると対応するクランプ要素が回転しないようにする。図１７に示すように、例えば、下部クランプ要素４４および上部クランプ要素４６が相互接続する端部には相互接続する歯のパターンがある。熟練技術者は、クランプ要素がお互いに回転しないようにその他の相互接続する端部を利用できることに気付くものと思われる。

下部クランプ要素４４の一部は、ねじ切りされたロックナット４８の内面に対応するねじ込みを受けるために、その外面にねじ山がついている。ねじ込みロックナット４８を締め付けると、結合本体３０が頭部２２に固定するために下部クランプ要素４４および上部クランプ要素４６がお互いの方向に移動する。

下部クランプ要素４４および上部クランプ要素４６には受け入れ面があり、留め具頭部２２の局面の一部に合致する。できれば、頭部２２の円形あるいは半球形部分の曲率半径は、下部クランプ要素４４および上部クランプ要素４６の受け入れ面の曲率半径と実質的に同じである。しかしながら、クランプ要素が頭部２２に完全に接触すると、ギャップあるいは開口部が相互接続する端部の上層部あるいは下層部の間にそのまま残る。例えば、下部クランプ要素４４の上部に伸びている角ばったさねの最上端部と上部クランプ要素４６に対応する角ばった溝の最上端部の間にある空間の高さは約０．１〜５ｍｍである。

上部クランプ要素４６は、下部クランプ要素４４の端部と相互接続する下部端部を有するが、相互接続する端部から遠位の上端部を有し、細長ロッドを受け入れる面を形成するために結合本体のその他の要素を係合する。特に、上部クランプ要素４６の遠位端部はねじ切りされたロックナット４８の上方に伸び、ねじ切りされたロックナット４８の上方に設置したロッドおよび固定要素５８に形成したアパーチャを通る。ロッドおよび固定要素５８には細長ロッドを受ける曲面があるが、上部クランプ要素４６の遠位端部を受けるために凹部６０で構成されている。

特に、上部クランプ要素４６の遠位端部には２個以上のウィング５６があり、上部クランプ要素４６の遠位端部から半径方向に外側に伸びている。図１７で示すように、切り欠きがウィング５６と一列に並んで、ウィングがねじ切りされたロックナット４８、ロッド、固定要素５８を通り抜ける。ウィングがロッドの受け入れ面および固定要素５８の上に配置されると、上部クランプ要素４６か固定要素５８のどちらかが、凹部６０がウィング５６と一列に並ぶまで回転する。それから、ウィング５６が凹部６０内に配置され、細長ロッドが配置される受け入れ面が形成される。

細長ロッドが固定要素５８の受け入れ面および上部クランプ要素４６のウィング５６に配置されると、固定キャップ６２が固定要素５８に加わり、結合要素２６がロッドにしっかりと接続される。キャップ６２および固定要素５８が細長ロッドに適用する力はさまざまである。１つの実施例では、固定キャップは、固定要素５８に固定されているので細長ロッドに下方へ力を加えるように構成されている。図１７に示すように、固定要素５８にはキャップを下方に移動するためにロッド上のキャップ６２と係合する１個以上のタブがある。

図１９を参照にすると、キャップには湾曲うねあるいは歯６６が内面にあるキャップの外周の一部に沿って伸びている。湾曲うね６６の長さは、細長ロッドの上を固定位置から解除位置まで移動するときのキャップが受ける量や回転により判断する。例えば、１つ以上の湾曲うねはキャップの約３〜３０度まで伸び、さらに約１０〜２０度まで伸びるのが好ましい。湾曲うね６６はタブ６４の底面と係合する。

湾曲うね６６かタブ６４のどちらか、あるいは両方が円形でない面を作成するように構成され、固定位置方向に回転するにつれてキャップを下方へ押しやる。タブやうねも１つ以上の戻り止めや凹部で構成されており、キャップが固定位置に達したら医師が感じたり聞いたりできるクリック音のような触覚的あるいは聴覚的合図を提供できる。また、戻り止めや凹部はキャップが固定位置に維持できるようにする。

図１７を参照すると、好ましい実施例では固定要素５８にはタブ６４の下に外面６８があり、一般的に円筒型である。同様にキャップ６２には一般的に対応する円筒型面７０があり、同様の直径である。キャップを固定要素上に設置すると、キャップは固定位置に方向に回転するので、これら２面は固定要素５８にキャップ６２を半径方向に位置するように支援する。

もう１つの実施例では、図９および１４と同様な方法で固定要素５８およびキャップ６２はロッドを位置に固定するためにロッドの周りの受け入れ面の一部を圧迫する。よって、この代替実施例には、一般的に円筒型面６８および７０の修正を伴っており、固定要素の一部上に半径内向きに力を加える円形でない面を作り出す。キャップ６２が固定位置方向に回転するにつれて半径方向力が増し、固定要素５８の一部を屈曲したり細長ロッドを押圧する。

図１７〜１９に示すように、本実施例のキャップは側壁７２を有し、キャップ６２上部からねじ軸２４方向に伸びる。キャップの側壁７２はリップの近くあるいは固定要素５８の底面で終了し、両方の要素はおよそ同様の外径であることが好ましい。細長ロッドの上にキャップを設置するために、側壁７２はカットアウトあるいは切り欠き７４を有し、キャップが固定位置あるいは解除位置であろうとも固定要素５８上に設置されたときロッドが側壁７２を通して伸びる。よって、一般的にカットアウトあるいは切り欠きの長さはキャップを固定位置にあるいは固定位置から移動するために必要な回転数に一致する。また、キャップ６２、固定要素５８、ロッドの設計に許容誤差を含んでいるのでカットアウト７４はキャップ６２が回転するのに必要な大きさよりも若干大きい。例えば、カットアウト７４はキャップ６２を固定あるいは解除するのに必要な回転よりもさらに約１〜５度余分に回転できる。

本書に記述されたさまざまな実施例の機能あるいは要素は、本発明の精神と範囲から逸脱することなく変更および/あるいは他の実施例と使用できる。図２０〜２５では発明のもう一つの実施例を示しており、上述のさまざまな機能あるいは要素を使用する。図２０〜２４では、本実施例の部品の構成、調整、組立を示す。図２１に示すように、例えば、結合要素２６は結合本体と結合リングにより形成される。結合本体は１個、２個、あるいはそれ以上の結合本体部品と少なくても１個できれば２個、スリットあるいは開口部が結合本体の軸の長さに沿って完全に、そうでなければ部分に伸びる。スリットあるいは開口部は直線である必要はないが、結合本体部品４２の物質の終了端部が判断する。 図２０、２３および２４では、結合本体部品の終了端部がさねはぎ構造で構成されている。 同様に、図７および８に示すように単独の結合本体部品は多数の結合本体部品を設置するのに使用する。

同様に、第一および第二突出部の大部分が層状にあるいは共に重ね合わせられるように、終了端部が反対側の終了端部が決定したほとんど水平の第二突出部上に設置したほとんど水平の第一突出部を決める。ストップは各スリットの近くの結合本体部品に配置する。スリットあるいは開口部の反対側に少なくてもストップ１個ある。よって、２個の結合本体部品を使用する例では、両方の部品には少なくてもストップが２個ある。結合本体部品は円形留め具頭部の周りに配置する。その後に、結合本体部品の上にリンクを押圧あるいは下方に低くする。リングが低くなると、１個以上のアームが滑らかにストップと係合する。さらに、リングおよびアームを下方に移動すると結合本体部品が留め具頭部をしっかり掴む。図２４は、アームが楔形を決定し、結合本体部品のストップを互いを引き離すように押す。同様に、留め具頭部の上に部品がさらに大きな保持力を加える。

しかしながら、熟練技術者にとっては、留め具頭部をしっかりと掴むために前述の構成などその他のストップ構成を使用できるのでよい。例えば、図１および６B-Eに示す構成は、留め具頭部に加えた保持力を増やすために、ストップをさらに近くに押すためにも使用する。

図２４に戻って、結合本体部品はねじ頭部を掴むために結合して構成する。本実施例では、第一結合本体部品には、各側に２個の突起部あるいはアームがあり、その間に凹部を決定するために外側に伸びる。それから、第二結合本体部品は各側のアーム１個で構成され、一般的に第一部品に形成された凹部に対応する。

結合本体部品の内面はねじ頭部をしっかりと掴むことができるように粗くざらざらである。 図のように、内面は多数の溝や円形切り抜きでざらざらしている。両部品の内面はその上に形成された同様の織目か、あるいはその代わりに別の織目あるいは別の織目の方向性がある。例えば、第一内面の溝あるいは円形切り抜きの方向と第二内面の内面の溝あるいは円形切り抜きの間に形成された角度が約６０〜９０度であるように、第一内面の溝あるいは円形切り抜きは一般的に水平方向を向くなど一つの方向を向いているに対して、第二内面の内面の溝あるいは円形切り抜きは垂直方向などさまざまな方向を向いている。１つの実施例では、留め具頭部に加えられた保持力によって溝が変形したり反対の溝付面が切り抜かれたりして表面の一部が突出する。その結果、部品の意図的でない抵抗移動あるいは再配列がおきる。さらに、らせん状の溝が留め具頭部の一部か１つ以上の結合要素の掴み面のどちらか、あるいは両方にある。

結合本体部品がねじ頭部の周りに設置されると、結合本体部品がねじ頭部をしっかり掴まえるためにリングアームの下方に伸びるアームがストップと係合し始めるように、リングアーム３６は結合要素に設置される。その上、結合本体部品およびねじ頭部をスカートに下げる。図２５に戻って、スカートの下部にはリップあるいは保持リングがあり、留め具や頭部の周りに配置した組立部品を支援する。リップは単一面でスカート下部周辺全体の内側に伸びるか、あるいは組立部品がスカートの下端部を通過しないように多数のタブあるいは突出部を形成する。留め具頭部および組立部品の一部はリップに支えられおり、リップのほとんど同じ部分に軸を配置するように構成される。１つの実施例では、組立が接触するリップ面は大部分が平坦でスカートの縦軸に対して垂直な平面である。リップの接触面は円錐台、一部球形、鋸歯、図９などに示すようなねじ山のような形などがある。

リップ上は、スカートは組立部品を設置する場所に凹部を形成する。それから、上述した方法でリングアームは組立の上に設置する。リングアームは屈曲面の上部に構成されており、細長ロッドを受け取る形をしている。また、スカートの上部には開口部あるいはスロットがあり、細長ロッドを受ける。

ロッドがスカートの開口部やスロットを通り抜けリングアーム受け取り面に押圧されると、リングアームをさらに下方へ促し、その結果、結合要素がさらにねじ頭部に近づく。 しかしながら、ねじ頭部に加えられた力は、スカートや組み立て部品が完全に回転、移動、調整しないようにするものではない。それから、キャップはロッド上のスカートに低下する。図２５で示すように、キャップには拡大開口部あるいはスロットが２個あり、スカートの開口部よりも広く細長ロッドの直径よりも広く、スカートの中に設置する。本実施例では、開口部あるいはスロットの側壁がロッドに妨害されないでキャップが回転する。 開口部あるいはスロットは、キャップの回転が約５〜９０度回転できるように構成されるか、あるいはキャップが約１５〜６０度回転するようにするのが好ましい。もう一つの実施例では、キャップの開口部あるいはスロットはロッドに妨害されないでキャップが約２０〜４０度回転するように構成されている。

キャップが第一の位置に回転すると、不注意に除去されないようにスカートと係合する。この位置では、ロッドはスカートやキャップの開口部から自由に移動あるいは戻り、スカートをねじや留め具に対して調整あるいは移動する。しかしながら、キャップが第二位置に回転するにつれて、拡大開口部あるいはスロット上部の円形でない面あるいは傾斜面が、ロッドがリングアームに下向きに促し、結果的にスカートが対応するねじや留め具の方向に動かないようにリングアームと結合本体部品が留め具頭部をしっかりと掴む。上述したように、このように結合本体部品を固定するとキャップが細長ロッドがスカートに完全に固定しない。 実際、結合本体を留め具頭部に固定すると、不注意に結合本体が留め具頭部から解除されないでキャップが解放され細長ロッドを再配置する。

代わりに、キャップは、第二固定位置方向へ回転するにつれて、さらにスカートの下方へ促される。キャップが低くなると、円形でない面あるいは斜面があるかもしれない拡大開口部あるいはスロットの上部がリングアーム に対してロッドを押圧する。例えば、キャップとスカートはねじ山で構成され、一つの方向に回転するとキャップをスカートに引き付け、反対方向に回転するとキャップがスカートを解放する。

キャップが第一位置あるいは第二位置、あるいは両方の位置に到達すると、スカートおよび/あるいはキャップが触覚的感覚あるいは聴覚的クリック音を出すことが好ましい。この利点は、医師は部品が希望の位置に収まったという確認ができる。さらに、キャップあるいはスカートには１つ以上の戻り止めあるいは同様の構造があり、キャップが第一位置あるいは第二位置に不注意に戻らないようにする。

キャップが第二位置に設置されると、スカートおよび留め具は相互に対応する固定の位置にあるが、ロッドはスカートやキャップの開口部からすり抜ける可能性がある。キャップは上面にアパーチャがあり、止めねじを利用してロッドを希望の位置にしっかりと設置する。

上述の多くの実施例で示したように、本発明は医師が脊椎固定システムを取付あるいは調整する際にかなりの柔軟性を提供する。実際のところ、医師は脊椎の治療部位に留め具を複数取り付ける。留め具２０は結合要素２６で構成されており、さまざまな位置に移動および回転できる。医師は、細長ロッドを位置に固定しなくても結合要素２６を希望の位置に固定できる。同様に、ロッドを結合要素に固定した後でも、医師は結合要素２６を留め具２０から解除できる。よって、医師は留め具２０に対応する結合要素２６の回転や角度をいつでも調整できる。

要約して言えば、上述の実施例は、本発明は従来技術が到達した利点だけでなくさまざまな利点を提供することを示す。例えば、ロッド固定装置および結合固定装置を単独で固定および解除することによって得られる利点としては、多軸ねじは過去に達成したものよりも極めて大きな調整機能を可能にする。ロッドと結合装置間の接続を調整する際に、結合装置を設置するための希望の位置を失うという危険は必要ない。 よって、本発明では微調整が可能であるのに対して、前システムで避けられないものは部品を再配置するために全ての部品を緩めなければならない。

卓越した調整機能に加えて、本発明は脊椎固定システムを取り付けるための複雑性および外科手術の手順を減らした。また、本発明は過去に到達したコンパクト設計よりもさらにコンパクトで、インプラントに使用する個々の部品数も減らした。全体的に、これらの利点は手術に要する時間の削減および手術手順の単純化にもつながり、幅広い患者の構造にも効果がある。

ここに公開された発明は上述の目的を果たすようによく計画されていることは明確であるが、技術的に熟練した者による多数の修正および実施例を考案いただければ有り難い。従って、追加請求事項が本発明の精神と範囲内にあるそのような全ての修正および実施例を補うことを目的とする。

細長ロッドおよび細楔形リング付きの可変角留め具、ねじの頭部の周りにスロットを配置した本体、固定キャップを有する発明の実施例を示す図である。 図１の実施例の楔形リングの等角図である。 2個の部品からなる本体、楔形リング、固定キャップを有する可変角留め具の１つの実施例を示す図である。 図３の可変角留め具の上面図である。 図３の実施例の変化であり、1個の部品からなる本体を使う。 本体と接触する図３と４の楔形リングの一部分解組立図を示す。 1個の部品からなる本体を使った図５の実施例の等角図である。 1個の部品からなる本体を使った図５の実施例の上面図である。 可変角留め具のもう１つの実施例の横断面図の一部である。 図９の可変角留め具の追加図である。 ねじ、本体、本体に滑らかに係合する固定リング、任意のキャップを有する発明のもう１つの実施例を示す。 図１３の実施例の等角図である。 細長ロッドを受けるために構成された柔軟性のある頭部付きの留め具を有する発明のもう１つの実施例である。 図１５の実施例の変化を示す。 本発明のもう１つの実施例の組み立てる前の等角図である。 図１７の実施例の組み立てた場合の等角図である。 図１７の実施例のキャップの等角図である。 本発明の１つの実施例の分解組立側面図である。 本発明の図２０の実施例の分解組立等角図である。 本発明の図１７の一部の拡大分解組立等角図である。 発明の図１７の一部の拡大分解組立側面図である。 発明の図１７の組立図の一部である。 本発明の図１７のスカートの等角図である。

Claims (3)

1. 細長ロッドと、
   固定要素および円形頭部を有す骨留め具と、
   該固定要素に近接する該頭部の第一端部に設定され、上部クランプ要素に対応して軸方向に移動可能な下部クランプ要素であって、該下部クランプ要素が該頭部の円形面の一部を受け入れるためのほぼ対応する受け入れ面および外面を含み、少なくとも該外面の一部がねじ切りされている、下部クランプ要素と、
   該固定要素より遠位の該頭部の第二端部に設定される上部クランプ要素であって、該下部クランプ要素および上部クランプ要素が対応するクランプの回転を制限するために相互的に接続する突出部および切り欠きを有する、上部クランプ要素と、
   該下部および上部クランプ要素のほぼ周りに設定される固定要素であって、固定要素が少なくても一部がねじ切りされた内面を含み、該固定要素の該ねじ切りされた部分が該下部クランプ要素の該ねじ切りされた部分と係合した場合に、下部クランプ要素と上部クランプ要素とが互いの方向に移動して円形頭部を固定する、固定要素と、
   該上部クランプ要素および該固定要素と係合し、該細長ロッドを受け入れる受け入れ面を含む、ロッド固定要素とを含む、
   結合要素と、
   該細長ロッドを該結合要素に固定するために該ロッド固定要素と選択的に係合することが可能な固定キャップとを含む、脊椎固定システム。
2. 固定キャップは、前記固定要素に固定されることにより、細長ロッドを固定位置にしっかりと押圧できるようになっている、請求項１記載の脊椎固定システム。
3. キャップが、キャップに形成され細長ロッドの直径よりも長い側壁を含む、請求項１記載の脊椎固定システム。

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