JP5417503B2 - 背骨または外傷手術において使用するための骨定着装置の受け部の中にロッドを固定するためのロッキングアセンブリ - Google Patents

Description

本発明は、背骨または外傷の手術において使用する目的でシャンクに接続された受け部においてロッド部材を固定するためのロッキングアセンブリに関するものである。

米国特許公報US6224598B1は、骨ねじ込み移植片にロッド部材を固定する使用に適合されたねじ切りされたブラグクロージャを開示している。クロージャは、ねじ切りされた円筒状の外表面を有するプラグを備えている。プラグは、使用時には医療用の移植片の１対の腕の間に受入れられる。中心の同軸ボアは、そのプラグを完全に通り抜け、その中心ボアは、セットねじを受入れるような形状であるねじ山付きの内側表面を有している。前述のプラグクロージャおよび前述のセットねじは、独立して取り付けられ得るものであり、セットねじは、骨ねじに対する偏心運動および回転運動に対してロッドを固定するために、ロッドの捕獲およびロッキングを協働して行なうように締付けられている。

米国特許公報US2003/0100896A1は、シャンクとロッドに接続するためにシャンクに接続された受け部とを備えた骨定着装置を開示している。受け部は、２つの開かれた脚部を備えたロッドを受入れるためのＵ字型の断面形状を有し、かつ、その開かれた脚部上に内側ねじ山を有している凹部を有している。ロッキングアセンブリは、脚部の内側ねじと協働する外側ねじを備えたナット部材とセットねじとを備えるように設けられている。ナット部材は、ねじ回し器具との係合のために一端スリットを有している。シャンクは、受け部の中で回転可能に保持された球形状のヘッドを有しており、ナット部材が締付けられたときにヘッドに圧力をかける押圧要素が設けられている。セットねじを締付けることによって、ロッドは、受け部の中で固定される。そのため、ロッドおよびヘッドは、互いに独立してロックされ得る。内側ねじ山および協働するナット部材の外側ねじ山は、フラットねじ山として設計されている。脚部の広がりを防止するための外側のリングまたはナットは必要ではないため、前述の移植片はコンパクトな意匠を有している。

米国特許公報US6224598B1 米国特許公報US2003/0100896A1

ロッキングアセンブリの外径は、さまざまな局面のもとで、要求される締付けトルクおよびねじ山形状によって決定される。また、骨定着装置の上側部の全体寸法がロッキングアセンブリのサイズによって決定される。

本発明の目的は、公知の装置と同様の信頼性を有しながら、その上部の寸法がかなり小さくなっている、ロッキングアセンブリおよびロッキングアセンブリを備えた骨定着装置を提供することである。またさらに、本発明の目的は、そのようなロッキングアセンブリのためのツールを提供することである。

本発明に従ったロッキングアセンブリは、公知のロッキングアセンブリとの比較において、外径をより小さくするように設計され得るという利点を有している。そのため、骨定着装置のサイズは低減され得る。このようなサイズが低減された骨定着装置は、特に、脛部の背骨または限られた使用スペースのためにコンパクトな移植片が要求される他の領域
への応用に適している。

また、本発明の特徴および利点は、図面を伴って説明された次の実施の形態の詳細な説明を参照することによって明らかとなりかつ最もよく理解される。

また、ロッキングアセンブリは、２以上のロッキング要素を入れ子状に重ね入れることを許容するように構成されている。

本発明のロッキングアセンブリにおけるツールによれば、同時に、しかし、独立して、ロッキングアセンブリのロッキング要素の固定が可能である。

実施の形態のロッキングアセンブリを備えた骨定着装置の断面図である。 図１の骨定着装置の斜視立面図である。 ロッキングアセンブリの上から見た斜視図である。 図３のロッキングアセンブリの断面図である。 図３のロッキングアセンブリの側面図である。 ツールの斜視図である。 ロッキングアセンブリと協働するツールの下側部分の断面図である。 ロッキングアセンブリおよびツールの下側部分の斜視図である。 ツールの他の部分が省略されている断面において示される、ツールの協働部を備えたロッキングアセンブリの斜視図である。 ロッキングアセンブリの第１ロッキング要素の変形例の斜視図である。 ロッキングアセンブリの第１ロッキング要素のさらなる変形例の斜視図である。 実施の形態２のロッキングアセンブリの上面図である。 さらなる実施の形態のロッキングアセンブリの斜視図である。 図１３のロッキングアセンブリの上面図である。 図１４のＡ−Ａ線に沿った図１３のロッキングアセンブリの断面図である。 図１３のロッキングアセンブリと協働するツールの断面図である。

図１および図２は、多軸の骨定着装置１において用いられるロッキングアセンブリを示している。骨定着装置は、骨ねじ山を伴ったシャンク３と球形状のヘッド４とを備えている。骨ねじ２は、第１端面６および第２端面７を有する受け部５の中に受入れられており、実質的に円筒構造からなっている。２つの端面は、長さ方向軸Ｌに対して垂直である。長さ方向軸Ｌに対して、同軸的に、第１端面６から、第２端面７から所定の距離まで延びるボア８が設けられている。第２端面７には、開口９が設けられており、その直径は、ボア８の直径よりも小さい。同軸ボア８は、開口９に向かって先細りになっている。示されている実施の形態においては、球形状部分１０の形態において先細りになっている。しかしながら、部分１０は、たとえば、円錐形状のような他のいかなる形状を有していてもよい。

また、受け部５は、第１端面６から始まり、第２端面７から所定の距離まで、第２端面の方向において延びるＵ字型の凹部を有している。Ｕ字型の凹部によって、２つの自由な脚部１２，１３が第１端面６の近くで終端するように形成されている。第１端面６に隣接して、受け部５は、脚部１２，１３の内側表面に内側にねじ山１４を備えている。示される実施の形態においては、内側ねじ山１４は、水平な上部および下部のねじ山側面を有しているフラットねじ山である。

また、押圧要素１５は、受け部のボア８の中へ導入されかつ軸方向に移動可能であるように、サイズが調整された外形を伴った実質的に円筒形状の構造を有するように、設けられている。第２端面７に対向している下側では、押圧要素１５は、ヘッド４の球形部分と協働する球形凹部１６を備えている。その反対側では、押圧要素１５は、長さ方向軸Ｌに対して横切るように延びるＵ字形状凹部１７を有しており、それによって、２つの開放された脚部１８，１９が形成されている。このＵ字形状凹部の横方向の直径は、受け部５の中に受入れられるロッド２０が凹部１７に挿入されかつその中で横方向に案内され得るように選択されている。このＵ字形状凹部１７の深さは、ロッド２０の直径よりも大きく、その結果、脚部１８，１９は、ロッドが挿入された場合に、ロッドの表面の上方に延在している。

骨定着装置は、ロッキングアセンブリ３０を備えている。ロッキングアセンブリ３０は、特に図２〜５において示されるように、第１ロッキング要素３１および第２ロッキング要素３２を含んでいる。第１ロッキング要素３１は、第１端面３３および第２端面３４を有し、第１端面および第２端面の間で実質的に円筒形状を有し、実施の形態で示されるように、受け部５の内側ねじ山１４に適合するフラットねじ山である外側ねじ山３５を有する外側表面を伴っている。また、第１ロッキング要素は、第２端面３４から第１端面３３の方向において延びる同軸ボア３６を備えている。同軸ボア３６は、内側ねじ山を備え、それは示される実施の形態においては、メトリック（metric）ねじ山である。また、第１ロッキング要素３１は、第１端面３３から始まり第２端面３４から所定の距離まで延びる同軸凹部３７を備えている。凹部の平均的な直径は同軸ボア３６の直径よりも大きい。特に図３から理解され得るように、凹部３７によって、実質的にリング状の壁が形成されている。複数の長さ方向の溝３８は第１端面３３から凹部３７の底まで壁に沿って延びるように形成されている。この実施の形態において示されている溝３８は、半円形状の断面を有している。それらは、凹部３７の周方向において等間隔で配置されている。好ましくは、少なくとも２つの溝が形成されている。凹部３７の壁は、ツールの導入を容易にするために第１端面３３に隣接した傾斜面４０を有し得る。凹部３７の深さは、適切な固定のためにボア３６の長さが第２ロッキング要素３２と協働するために十分であるように選択される。一方、凹部３７の深さは、ツールとの係合のための十分な領域が与えられるようなものである。

第２ロッキング要素３２は、同軸ボア３６の内側ねじ山と協働する外側ねじ山４２を伴ったセットねじとして形作られている。第２ロッキング要素３２の軸方向の長さは、第２ロッキング要素３２が第１ロッキング要素３１の中へ完全にねじ込まれた場合に、第２ロッキング要素３２が第１ロッキング要素３１の第２端面３４からわずかに突出するようなものである。特に図４からわかるように、第２ロッキング要素３２は、長さ方向において延びる溝４４を伴った同軸ボア４３を備えており、それは、第１ロッキング要素の凹部３７および溝３８に類似している。凹部４３および溝４４は、以下において述べられるツールとの形状適合の協働作業のために役立つ。

ロッキングアセンブリと協働するためのツールは、図６〜図９に示されている。ツール５０は、筒５１とその筒５１内で摺動可能である棒５２とを備えている。筒５１は、ロッキングアセンブリと協働するための端部分５３と、たとえば六角形の外径を有している握持部分５８を備えた第２端部とを有している。特に、図７〜図９から分かるように、端部分５３は、第１ロッキング要素の凹部３７の内側径に対応するように、外径が低減されている。端部分５３は、複数の突出部５４を備えており、その数は、第１ロッキング要素の溝３８の数以下である。突出部５４は、ツールの端部分５３と第１ロッキング要素の凹部３７との間で、形状適合的な接続がなされるように、第１ロッキング要素の溝３８に係合するように構成されかつデザインされている。端部分５３の軸方向の長さは、好ましくは、凹部３７の深さ以上である。

棒５２は、第２ロッキング要素３２の凹部４３と協働するように構成されかつ設計された端部分５５を備えている。この目的のために、端部分５５は、複数の突出部５６を有しており、その数が第２ロッキング要素の溝４４の数以下であり、かつ、複数の突出部５６が溝４４と係合するように、構成されかつ設計されている。その対向する端部上に、棒５２は、棒５２を握持させかつ筒５１から独立して回転させ得る握持部５７を有している。棒５２の長さは、筒の端部分５３が第１ロッキング要素と係合したときに、第２ロッキング要素３２が、棒の端部分によって独立して係合され、かつ第１ロッキング要素の中にねじ込まれ得るように選択されている。

手術時には、まず、骨ねじ２、受け部５、および押圧要素１５を備えている、少なくとも２つの通常予め組立られている骨定着装置が、骨の中にねじ込まれる。その後、ロッド２０が受け部５のＵ字形状凹部１１の中に挿入される。次に、ロッキングアセンブリ３０は、好ましくは予め組立られた第１ロッキング要素および第２ロッキング要素を備えており、受け部５の脚部１２，１３の間にねじ込まれる。第１ロッキング要素は、筒の端部分５３が、形状適合的な接続を構成するために、第１ロッキング要素の凹部３７および溝３８に係合するように、ツールを用いることによって締付けられる。この方法で、押圧要素の開放された脚部１８，１９の上へ、第１ロッキング要素の下側面によって、圧力がかけられる。それにより、押圧要素は、受け部５に対して回転可能な位置にあるヘッドをロックするように、骨ねじ２のヘッドの上へ圧力をかける。

次に、第２ロッキング要素３２は、ツールを使用して締付けられる。ツールにおいては、棒の端部分５６は、第２ロッキング要素の凹部４３に係合し、トルクがかけられる。この方法で、受け部に対するロッドの位置が固定される。

骨ねじに対する受け部５および受け部５に対するロッド２０の位置のきめ細かな調整が第１ロッキング要素３１または第２ロッキング要素３２のいずれかを解除することによって実行され得る。

図９は、断面において示されるツールとロッキング要素とを係合させるツールの端部分５３および５６を備えたロッキングアセンブリ３０の斜視図である。単に、イラスト化のために、ツールの残りの部分は示されていない。図９から分かるように、ツールの端部分および第１および第２ロッキング要素の凹部は、ロッキング要素の中にねじ込まれるようにトルクをかけるための形状適合的な接続を構成している。第１ロッキング要素の外部ねじ山３５は、連続的な形状からなっており、凹部または中断がない。そのため、ロッキング要素の寸法は低減され得る。このことは、第１ロッキング要素の安全なロッキングを保証する。第１ロッキング要素とツールとの係合のために要求される領域は凹部３７の内側に位置付けられている。これによれば、低減された直径を有する第１ロッキング要素を設計することが可能になる。溝３８の数が増加すれば、溝の深さが低減され得る。そのため、第１ロッキング要素の寸法は溝の数の増加に応じて低減され得る。

第１ロッキング要素の外側の寸法のサイズは、受け部の大きさおよび骨定着装置の他の要素のサイズを決定する。また、第１ロッキング要素の外側ねじ山はその全長にわたって無傷のままである、すなわち、中断されていないため、ロッキング要素の高さは低減され得る。

なお、従来技術においては、ロッキング要素の一方端から他方端に向かってスクリュードライバーが挿入されるクロススリットが延びている。そのため、クロススリットが存在する位置ではねじ山が中断されている。一方、本実施の形態においては、前述のように、第１ロッキング要素の外側ねじ山はその全長にわたって無傷のままである。言い換えれば、第１ロッキング要素の外側ねじ山は、クロススリット等によって中断されていない。

図１０は、変更された形状の溝を有する第１ロッキング要素３１を示している。溝３８′は、三角形の断面を有している。図１１は、さらに変更された形状の溝を有する第１ロッキング要素３１を示している。溝３８″は四角形（正方形）の断面を有している。しかしながら、本発明は、これらの変形例に限定されるものではなく、溝の断面はまた他の形状を有していてもよい。

図１２は、実施の形態２のロッキングアセンブリを示している。ロッキングアセンブリ３００は、３つのロッキング要素を備えている。第１ロッキング要素３０１は、実施の形態１のロッキング要素と同様の形状を有している。第２ロッキング要素３０２は、第３ロッキング要素３０３を受入れるように、第１ロッキング要素と同様に、同軸のねじ切りされたボアを有しているという点において、実施の形態１の第２ロッキング要素３０と異なっている。また、ロッキング要素のそれぞれがさらなるロッキング要素を受入れるためのねじ切りされた同軸ボアを有するように、３以上の入れ子式のロッキング要素を備えたロッキングアセンブリを設計することが可能である。この態様において、ある使用のために、たとえば、もし、複雑な最小限の切開を伴う外科手術において用いられるのであれば、固定状態が改善され得る。

さらなる実施の形態に従ったロッキングアセンブリは、外側ねじ山４０１および第１端面４０３から第２端面４０４へロッキング要素全体を介して延びる多軸ボア４０２を有する単一のロッキング要素４００からなっている。同軸リング形状の凹部４０５は第１端面４０３から第２端面の方向において延びている。凹部の壁はツールと係合するための長さ方向の複数の溝４０６を備えている。凹部４０５および同軸ボア４０２によって、同軸中空円筒区画４０７がロッキング要素の中に形成される。

ロッキング要素と係合するためのツールは、リング形状凹部４０５に係合可能なように適合されている。図１６は、ロッキング要素４００と協働する例示的なツール５００を示している。端部分５０１は、形状適合態様で凹部に係合するように適合されたリング形状突出部を備えている。また、端部分５０１はロッキング要素の位置合せおよび取扱いを容易にするために同軸ボア４０２に係合する保持スプリング５０４を有する中心突出部５０３を備えている。

ロッキング要素は、たとえば、最小限の切開手術の場合に、ボア４０２を介して器具またはワイヤを導入することが必要な用途において用いられ得る。

さらなる変形例が可能である。外側および内側のねじ山は、何らかのねじ山形状、たとえば、メトリック（Metric）ねじ山の形状を有していてもよい。しかしながら、フラットねじ山、鋸歯ねじ山または第１ロッキング要素および基部の協働する内側ねじ山のためのネガティブアングルねじ山を用いることは、受け部の脚部の広がりを防止することができるという利点を有している。そのため、広がりを防止するための外側リングまたはナットが必要とされない。外側ねじ山としてのフラットねじ山を有する本発明のロッキングアセンブリを用いることによって、移植片がさらに小型化され得る。

溝の数および溝の形状は様々な変更され得るものである。
溝を伴っているかまたは溝を伴っていない四角形、六角形、またはその他の多角形を有している凹部を備えたロッキングアセンブリを設計することが思い付かれ得る。この場合には、ツールの端部分が適合形状を有している。このことは、ツールと無傷のまま残存している、すなわち中断されていない第１ロッキング要素の外側ねじ山を備えた第１ロッキング要素との間での形状適合を実現する。

第２ロッキング要素３２、実施の形態２におけるロッキングアセンブリ３００の場合の第３ロッキング要素、または、一般的な多数のロッキング要素を有するロッキングアセンブリの場合には最も内側のロッキング要素は、前述の実施の形態で示されたような溝を備えた凹部を有していることを必要としない。最も内側のロッキング要素が六角形の凹部のようにねじ込まれるツールと係合するための凹部を有していれば十分である。このとき、ツールの対応する端部分は、その形状に適合される。

本発明は、実施の形態１に示されるような多軸の骨定着装置に限定されない。この発明は、同様に、受け部が骨ねじのシャンクに固定的に接続される多軸の骨定着装置の場合にも用いられ得る。また、多軸の骨定着装置は、異なった構造を有していてもよい。受け部の上からの代わりに、底からねじが挿入され得る受け部からなる意匠を有していてもよい。

また、ロッキングアセンブリは、ロッドが骨ねじの中心軸から横方向に離れて固定されるように、受け部が設計れかつ構成されるような種類の骨定着装置の中で用いられてもよい。

シャンク３、受け部５、凹部１１、脚部１２，１３、内側ねじ山１４、押圧要素１５、ロッド２０、第１ロッキング要素３１，３０１、第１端面３３、第２端面３４、外側ねじ山３５、同軸ボア３６、凹部３７、溝３８、凹部４３、溝４４、筒５１、棒５２、溝５４、第２ツール部５５、ロッキングアセンブリ３０，３００、第３のロッキング要素３０３、第１ロッキング要素４００、第１ロッキング要素４００、外側ねじ山４０１、同軸ボア４０２、第１端面４０３、第２端面４０４、凹部４０５、溝４０６。

Claims (3)

1. 背骨または外傷手術において使用するための骨定着装置（１）の受け部の中にロッドを固定するためのロッキングアセンブリであって、
   前記ロッキングアセンブリは、
   第１端面（４０３）、第２端面（４０４）、長さ方向の回転軸、外側ねじ山（４０１）が設けられた実質的に円筒状の外側表面、およびロッキング要素を完全に貫通する同軸ボア（４０２）を有するロッキング要素（４００）を含み、
   前記ロッキング要素（４００）は、前記第１端面（４０３）から、前記第２端面（４０４）から所定の距離まで延びる凹部（４０５）を有し、前記凹部は周囲が閉ざされた壁部を規定するものであって、ツールと係合するための長さ方向に延びる溝（４０６）を備えた、ロッキングアセンブリ。
2. 前記凹部（４０５）はリング形状である、請求項１に記載のロッキングアセンブリ。
3. 前記同軸ボア（４０２）はねじ山を有していない、請求項１または２に記載のロッキングアセンブリ。

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