JP5015557B2 - 骨固定装置 - Google Patents

Description

この発明は、骨の力学的安定化、特に脊椎の力学的安定化のための骨固定装置に関する。この発明は、弾性材料でできた可撓性のあるロッドと接続することのできる骨固定要素を含み、当該ロッドに対する当該固定要素の位置の多軸調整を可能にする。

通常金属でできている剛性のロッドと接続されるべき多軸骨ねじは、ＤＥ ４３ ０７
５７６ Ｃ１から公知である。弾性材料でできた可撓性のあるロッドをこのような骨ねじとともに用いると、内部固定ねじによってロッドに加えられる圧力により弾性材料が変形し、結果としてその固定が緩むおそれがある。

弾性材料でできた可撓性のあるロッドと骨ねじとを含む骨固定装置は、ＥＰ １ ３６４ ６２２ Ａ２およびＥＰ １ ５２７ ７４２ Ａ１から公知である。ロッドおよび骨ねじの受部ならびにクロージャ要素は、形状適合接続を実現するために、幾何学的に対応するリブおよび溝をその表面に含む。固定前に、幾何学的に対応する形状のロッドと骨ねじとを位置合せしなければならない。これにより、調整が困難で時間のかかるものとなる。さらに、骨ねじの受部とシャフトとを単軸（同軸）で接続することにより、ロッドに対するシャフト位置の調整の可能性がさらに制限される。
ＤＥ ４３ ０７ ５７６ Ｃ１ ＥＰ １ ３６４ ６２２ Ａ２ ＥＰ １ ５２７ ７４２ Ａ１

この発明の目的は、弾性材料でできた可撓性のある接続要素とともに用いることができ、安全に固定しつつ同時にロッドに対する骨固定要素の位置の多軸調整を可能にする骨固定装置を提供することである。

この目的は、請求項１に記載の骨固定装置によって解決される。さらなる展開例が従属請求項に提供される。

骨固定装置は、クロージャ要素を締める際中にロッドの弾性材料の変形により弾性ロッドと受部との間に形状適合接続がもたらされるという利点を有する。このことにより、ロッドの固定が改善され、さらに、当該ロッドに対する骨固定要素の位置が固定される。骨固定装置は、さらに、ロッドの長手方向の軸に沿った方向に当該ロッドの材料が移動するのを最小限にするという利点を有する。

この発明のさらなる特徴および利点は、添付の図面に関連して、実施例についての以下の詳細な説明を参照することによって、明らかとなり最良に理解されるだろう。

図１および図２に図示のとおり、骨固定装置は、骨ねじ山を備えたシャンク２と、一方の端部に先端３と、反対側の端部に球状の頭部４とを有し骨ねじの形状をした骨固定要素１を含む。捩じ込み式工具と係合させるための窪み５が、当該シャンクとは反対側の頭部４の側に設けられる。

骨固定装置はさらに、第１の端部７と、当該第１の端部の反対側にある第２の端部８と、第１の端部および第２の端部の面と交差する長手方向の軸９とを有する受部６を含む。長手方向の軸９と同軸に設けられているボア１０は、第１の端部７から、第２の端部８からの所定の距離まで延在する。第２の端部８には開口部１１が設けられ、その直径は、ボア１０の直径よりも小さい。球状の頭部４のための座部を形成する球状の部分１２が、開口部１０に隣接して設けられる。

受部６はさらに、第１の端部７から始まり、当該第２の端部８から所定の距離まで第２の端部８の方向に延在するＵ字型の窪み１３を有する。当該Ｕ字型の窪み１３により、第１の端部７に向かって延在する２つの自由な脚部１４、１５が形成される。受部６は、当該脚部１４、１５において第１の端部７に隣接する雌ねじ１６を含む。

さらに、円筒形の構造を有する第１の押圧要素１７が設けられ、その外径はボア１０の内径よりもほんのわずかに小さく、このため、第１の押圧要素１７を受部のボア１０に差込んで、軸方向に動かすことができる。押圧要素１７は、第２の端部８に向いているその下方側に球状の窪み１８を含み、その半径は、骨ねじの球状の頭部４の半径に対応する（図３ａおよび図５を参照）。第１の押圧要素１７は、その反対側に、長手方向の軸９に対して横方向に延在する円筒形の窪み１９を有する。この窪みの横方向の直径は、受部に受取られるべき円形の断面を有するロッド２０が窪み１９に挿入され、その中で横方向に案内され得るように選択される。円筒形の窪み１９の深さは、組立てられた状態で当該ロッドが挿入されＵ字型の窪み１３の底部に押当てられると第１の押圧要素１７が頭部５に圧力を加えるように、選択される。さらに、当該深さは、好ましくは、ロッド２０の直径の約半分である。

図１、図３ａおよび図５から分かるように、第１の押圧要素１７はさらに、そこを通って捩じ込み式工具を案内するための同軸ボア２１を有する。ロッド２０を受ける第１の押圧要素１７の表面に設けられるリブ状の突起２２は、ロッド２０の長手方向の軸Ｌに対して横方向に延在している。このような複数の突起２２が設けられてもよいが、単一の突起でも十分である。当該突起は、ロッド２０の滑らかな表面に押当てることができる構造化された形状を有し得る。図５から分かるように、同軸ボア２１に嵌まり、円筒形の窪み１９に向かってこれを閉じるキャップ４０が設けられてもよい。

図４ａから図４ｃに図示のとおり、骨固定要素は、実質的に正方形の第１の端部２４と第２の端部２５とを備えた実質的に立方形の第２の押圧要素２３を含む。第２の押圧要素の幅は、当該第２の押圧要素を受部６のＵ字型の窪み１３に挿入できるようなものにされる。第２の押圧要素は両側に２つの突起２６を含み、当該２つの突起２６は、円筒のセグメントの形状であり、雌ねじ１６によって制限される空間に嵌まり、第２の押圧要素が挿入されると当該雌ねじに沿って摺動する。

第２の押圧要素２３はさらに、第２の端部２５から第１の端部２４に向かって延在する円筒形の窪み２７を含み、その円筒の軸は、円筒形の突起２６の軸に対して垂直である。円筒形の突起２６は、第２の端部側に下方エッジ２６ａを含む。円筒形の窪み２７の直径はロッド２０の直径に対応し、その深さは当該ロッド２０の直径の半分または半分未満に対応する。第１の押圧要素と同様に、１つ以上のリブ状の突起２８が設けられ、対向する円筒形の突起２６間における窪み２７の表面上に円周方向に延在している。突起２８は、これらをロッド２０の表面に押当てることを可能にする構造化された形状を有する。第２の押圧要素２３はさらに同軸ボア２９を有する。

骨固定装置は、さらに、脚部１４と１５との間に捩じ込むことのできる内部ねじ３０を含む。内部ねじ３０は、第２の押圧要素２３のボア２９に嵌まる円筒形の突起３１を含む
。雌ねじ１６と内部ねじ３０の協働するねじ山とは、公知のいかなるねじ山形状を有していてもよい。しかしながら、平坦なねじ山または負角のねじ山には、脚部１４、１５が広がらないという利点がある。

受部６および第１の押圧要素１７は、両側に対応するクリンプボア３２、３３を含み、これにより、ねじ１、受部６および第１の押圧要素１７は、当該第１の押圧要素１７が受部のＵ字型の窪み１３と同軸のその円筒形の窪み１９でもって方向付けされるように予め緩く組立てることができる。

ロッド２０は、部分的または完全に可撓性をもつように弾性材料でできている。好ましくは、当該ロッドは、生体適合性のあるプラスチック材料、たとえば、ポリウレタンまたはＰＥＥＫをベースにしたポリマーでできている。当該ロッドは好ましくは滑らかな面を有する。骨固定装置の他の部分は、周知の生体適合性材料、たとえばステンレス鋼またはチタンでできている。

使用の際に、予め組立てられた骨固定装置の骨ねじ１が骨に捩じ込まれる。安定化構造をもたらすために、ロッドによって接続される少なくとも２つの骨固定装置が骨に固定される。その後、キャップ４０が第１の押圧要素１７ａの同軸ボア２１に挿入され、ロッド２０が脚部１４と１５との間に挿入される。次いで、第１の押圧要素１７および第２の押圧要素２３が両側からロッド２０を囲むように、当該第２の押圧要素が挿入される。骨ねじの角度位置を調節した後、内部ねじが、第２の押圧要素２３の第１の端部２４に接触するまで脚部の間に捩じ込まれる。内部ねじ３０が締められると、第２の押圧要素２３は、下方エッジ２６ａが上方肩部１７ａに当接するまで第１の押圧要素１７の方に移動する。第１および第２の押圧要素１７および２３によって囲まれる空間の断面は、ロッド２０の断面よりもわずかに小さい。こうして、ロッド２０を構成する材料が移動し始めて、突起２２、２８をロッドに押当てることが可能となり、これにより、ロッドの一体構造を破壊することなくロッド２０と第１および第２の押圧要素１７および２３との間に堅固な形状適合接続がもたらされる。キャップ４０は、ロッド２０の材料が同軸ボア２１に入り込むのを防ぐ。同時に、第１の押圧要素１７が第２の押圧要素２３によって頭部４に押当てられて、その回転位置における摩擦によってねじ頭部が固定される。好ましくは、突起２２、２８は、ロッド２０の長手方向Ｌに対して垂直に延在して、長手方向の動きに対してロッド２０を固定する。

ロッドの一体構造を破壊することなくロッドの表面に突起２２、２８を押当てることによってロッドを固定させると、二次的な調整が可能となる。

上述の実施例の変形例が実現可能である。たとえば、リブ状の突起２２、２８が、２つの要素のうちの一方、すなわち第１の押圧要素または第２の押圧要素にしか設けられなくてもよい。第１および第２の押圧要素の表面にリブ状の突起を設けるのではなく、一方の押圧要素上に突起を形成し、対応する窪みをもう一方の押圧要素に形成することができる。これにより、突起がロッドの表面に押当てられるとずれてしまう材料が対応する窪みに入り込んで形状適合接続をもたらすことが可能となる。突起および窪みは、両方の押圧要素上に設けられてもよい。有利には、突起および窪みの体積は、材料が移動し終わった後、受部との接続領域におけるロッドの体積が以前とほぼ同じ大きさになるように、同様であるかまたは同じ大きさである。従って、２つの押圧要素の接触面は、ロッドを囲み材料が制御されずに移動するのを防ぐケージに相当し、こうして、ロッドの全長を維持する。これはロッドを安全に適所に保持する。突起および／または窪みは、リブ状の構造である必要はないが、形状適合固定の所望の機能を達成するいかなる形状であってもよい。

ロッドは円形の断面を有する必要はなく、楕円形、長方形または正方形の断面を有して
いてもよい。キャップ４０は、ロッドが十分な剛性を有する場合には省かれてもよい。ロッドの弾性は多様であり得る。ロッドには、大いに可撓性があってもよく、またはほとんど可撓性がなくてもよい。ロッド面は、テクスチャ加工されていてもよく、または構造化されていてもよい。

内部ねじ３０について、すべての公知の変形例を用いることができる。これはまた、外側リングまたはナットの用途を含む。

上述の実施例においては、骨固定要素は上部から受部に差込まれる。しかしながら、骨固定要素はまた、それが可能となるよう受部が構成されている場合、受部の底部から差込まれてもよい。

骨固定要素の頭部およびシャフトは、接続可能な別個の部品として構成されてもよい。
この発明は骨固定要素としてのねじに限定されず、骨フックまたは他のいかなる骨固定要素とも実現することができる。

この発明に従った骨固定要素の分解斜視図である。 図１の骨固定装置を組立てられた状態で示す断面図である。 下方押圧要素を下方から示す斜視図である。 下方押圧要素を上方から示す斜視図である。 下方押圧要素を示す側面図である。 骨固定装置の上方押圧要素を下方から示す斜視図である。 上方押圧要素を上部から示す斜視図である。 上方押圧要素を示す側面図である。 下方押圧要素の変形された実施例を示す断面図である。

符号の説明

１ 骨固定要素、２ シャンク、３ 先端、４ 頭部、５ 窪み、６ 受部、７ 第１の端部、８ 第２の端部、９ 長手方向の軸、１０ ボア、１１ 開口部。

Claims (11)

1. 骨固定装置であって、
   骨または脊椎骨に固定されるべきシャンク（２）、および頭部（４）を含む固定要素（１）と、
   少なくとも２つの固定要素を接続するための接続要素（２０）と、
   受部（６）とを含み、前記受部（６）は、前記受部において回動可能である前記頭部（４）を受ける第１の端部と、前記接続要素（２０）を受けるための窪み（１３）を含む第２の端部とを有し、前記骨固定装置はさらに、
   前記受部（６）に前記頭部を固定するよう前記頭部（４）に押付ける第１の押圧要素（１７）と、
   前記接続要素を前記第１の押圧要素（１７）に押当てるよう前記接続要素（２０）に押付ける第２の押圧要素（２３）とを含み、
   前記接続要素（２０）に面する少なくとも前記第１の押圧要素（１７）または前記第２の押圧要素（２３）の表面の輪郭は、前記接続要素の表面の輪郭からずれており、
   前記接続要素（２０）は弾性材料でできており、前記第１の押圧要素（１７）および前記第２の押圧要素（２３）は接触面（１７ａ、２６ａ）を含み、これを介して前記第１の押圧要素（１７）が前記第２の押圧要素（２３）に直接圧力を加える、骨固定装置。
2. 前記接続要素はロッドである、請求項１に記載の骨固定装置。
3. 前記接続要素（２０）に面する前記第１および第２の押圧要素（１７、２３）の表面は、前記接続要素の表面の輪郭からずれている、請求項１または２に記載の骨固定装置。
4. 前記輪郭からのずれは突起および／または窪みである、請求項１から３のいずれかに記載の骨固定装置。
5. 前記輪郭からのずれはリブ状またはピン状の構造を有する、請求項１から４のいずれかに記載の骨固定装置。
6. 前記第１の押圧要素（１７）は、前記接続要素を受ける窪み（１９）を含み、前記第２の押圧要素（２３）は、前記接続要素に面する窪み（２７）を含み、前記第２の押圧要素（２３）に圧力が加えられると、前記窪みが、前記接続要素（２０）を囲むケージ状の構造を形成する、請求項１から５のいずれかに記載の骨固定装置。
7. 前記ケージ状の構造の断面は、前記接続要素（２０）の断面よりもわずかに小さい、請求項６に記載の骨固定装置。
8. 前記窪み（１３）を閉じ、前記第２の押圧要素（２３）に押付けるクロージャ要素（３０）が設けられる、請求項１から７のいずれかに記載の骨固定装置。
9. 前記第１の押圧要素（１７）または前記第２の押圧接続要素（２０）の輪郭のずれは、前記接続要素の長手方向に対して垂直な方向に延在する、請求項１から８のいずれかに記載の骨固定装置。
10. 前記突起および窪みの体積は、実質的に互いに類似している、請求項４に記載の骨固定装置。
11. 前記接続要素（２０）に面する前記第１の押圧要素（１７）の表面は、組立てられ締められた状態で、前記受部（６）の前記接続要素を受けるための前記窪み（１３）の上方に延在する、請求項１から１０のいずれかに記載の骨固定装置。

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