JP5512089B2 - 整形外科用治具、ピン、および方法 - Google Patents

Description

本発明は手術器具に関する。
関連出願の相互参照
該当なし
連邦支援の研究開発に関する参照
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連番リスト
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整形外科では、切断ブロックなどの治具を一時的に骨に取り付けるためにピンが日常的に使用される。治具を骨に取り付ける標準的な方法は、外科医が治具を骨に当て、治具の開口からピンを注意深く挿入し、さらにピンを穴から骨の中に打ち込んで固定することである。各治具の取付けに必要なピン数は通常２〜４本で、一般に２個以上の治具を一時的に骨に取り付ける必要がある。したがって、外科手術の際にときには１０本以上のピンを治具に挿入して骨に打ち込む必要がある。このピンの挿入行為は、ピンの詰りや外れを注意して避けるために外科医によってきわめて慎重に行われる必要があり、各ピンに対して実に数秒以上を要する場合もある。その結果、比較的多くの治具を必要とする外科手術では、ピンの打込みの全時間が数分以上となることもある。

整形外科手術の際に骨に対して治具を必要な位置に位置決めする前に、治具を通る開口の中にピンを予め装着することが可能な整形外科用治具およびピンを得る。

本発明の一態様によれば、整形外科用治具に使用されるピンは、治具に関連する開口を通るように構成された軸とこの軸に配置される拘束部材とを含む。拘束部材は開口の中でピンを解放可能に保持するように構成される。

本発明の他の態様によれば、ピンと組み合わせる整形外科用治具は、治具を通る開口を形成する治具本体、開口を通して配置されるピン、治具本体とピンの少なくとも一方に関連する拘束部材を含む。拘束部材は、支持体表面への固定に先立ってピンを開口の中に解放可能に拘束する。

本発明のさらに他の態様によれば、整形外科手術の際に骨をピンで固定するように構成された治具は、本体、本体に関連付けられ本体を通るピンを受け入れるように構成される開口、および開口の中でピンを解放可能に拘束するように構成される保持機構を含む。

本発明のさらに他の態様によれば、手術の際に治具を骨に取り付ける方法は、骨から取り外された場所で治具とピンの一方に関連する保持機構を使って、治具によって決まる穴の中にピンを解放可能に固定するステップと、治具を骨に係合させるステップと、ピンを骨の中に打ち込むステップとを含む。

本発明は整形外科手術には有用である。本発明の他の態様と長所は、以下の詳細な説明および図面を考察すると明らかになるであろう。

図1を参照すると、整形外科手術用の治具１０は、外科手術中に骨１６などの加工対象の表面に治具を取り付けるためにピン１４を通して受け入れる貫通穴１２のような開口を備える。なお、以下の説明において図面では、様々な実施形態において類似の構造物を示すために類似の番号が使用されている。ピン１４は、治具１０とピンの少なくとも一方に関連する拘束部材によって骨１６に取り付ける前に、接着剤、クランピング、および／またはロッキング動作などによって穴１２に解放可能に固定される。これは、一人が外科手術から離れた区域においてピンを穴の中に予め装着し、その後、外科手術に当る別の一人が穴の中に既に解放可能に保持された予め装着済みのピンを骨に係合するようにするためである。好ましくは、骨に挿入する必要のあるピン１４の一端が穴１２の中に解放可能に保持されるように拘束部材を配置して適合させるが、他の実施形態として、開口内で他の向きを選択してピンがその向きに解放可能に保持されるように拘束部材を適合させることもできる。その後、たとえば穴明け、ねじ込み、ハンマリングなどの適切な方法によって、各ピン１４の軸１８を、穴１２を通して骨１６の中に打ち込み、治具１０を骨に対して選択した向きに固定することができる。

図２と図３は、拘束部材がピン１４に関連する一実施形態を示す。この実施形態では、図２に最もよく示されているように、拘束部材がピン１４の軸１８の外周面に接着剤２０の被膜を備えている。軸１８が穴１２に挿入されると接着剤２０が穴１２の内面に少しばかり付着し、この実施形態では穴１２の内面が滑らかであるためピンは正規の方法で穴１６の中に打ち込まれるまでこの穴の中に解放可能に保持される。接着剤２０は、挿入端の近くなど、骨１６の中に打ち込むのに適した軸１８の端部２２の近くに塗布することが好ましい。したがって、図３に示されるように、端部２２は開口１２（穴１２、以下同じ）の内部に存在することになる。接着剤２０は、ピン１４を使用する直前に塗布してもよいが、接着剤の被膜を含むようなピンを予め構成しておいてもよい。たとえば、保存中に接着剤が好ましくない堆積物にならないように取外し可能なカバーストリップ（図示せず）を被せておいてもよい。一実施形態として、骨１６の中へのねじ込みを容易にするためにピン１４には軸１８に沿ってねじ２４が加工されていてもよい。他の実施形態として、軸は、滑らかであっても、溝や隆起（図示せず）などの起伏が他にあっても、特定の用途にとって望ましい機能を他に含んでいてもよい場合がある。

つぎに図４と図５に示された実施形態に目を転じると、ピン１４はテンションリング３０などの弾性部材を担持しており、テンションリングは穴１２（開口１２、以下同じ）の中にピンを解放可能に保持するためにこの穴の内面に摩擦によって係合している。テンションリング３０は、端部２２の近くで軸１８を包囲する外周溝３２の中に配置される。テンションリング３０が緩んだ状態にあるとき、外径は軸１８の表面を超えて半径方向に伸長して穴１２の最小径よりも大きくなり、内径は外周溝３２の中に配置されているためテンションリングは軸から抜け落ちることはない。ラジアルギャップ３４によって、テンションリング３０は弾性的に接触し膨張することができる。テンションリング３０が穴１２の中に受け入れられるよう、外周溝３２はテンションリング３０が十分に収縮可能な深さを備えている。

一実施形態として、テンションリングの外径が外周溝に隣接する軸１８の径とほぼ同じ広がりを持つように、外周溝３２はその中にテンションリング３０を完全に配置できる十分な深さを備えている。そのために、軸１８とテンションリング３０は、軸の径にほぼ等しい内径を持った穴１２に挿入することができ、テンションリングは穴の内面に対して外向きに力Ｆ_Sで弾性的に圧迫し、ピンが骨１６の中に打ち込まれるまでクランピング動作によって穴の中にあるピンの端部２２を解放可能に保持する。一実施形態として、テンションリング３０はテーパー付き前縁３６を備え、これによって、端部２２とテンションリング３０を骨１６の中にまっすぐに打ち込みやすくなり、その後さらにピンを骨の中に保持しやすくなる。

図６は、拘束部材が治具１０に結合している実施形態を示す。この実施形態では、テンションリング３０は、穴１２の内面周辺で完全に定められた内周溝４０内に配置される。緩んだ状態にあるテンションリング３０の外径は穴１２の内径よりも大きく、テンションリングの内径はピン１４の軸１８の外径よりも小さい。内周溝４０は、ピン１４の軸１８を受け入れるためにテンションリング３０が十分に膨張することができる深さを備えており、一実施形態では、内周溝がテンションリングの厚さと少なくとも同じ深さである。そのため、テンションリング３０は通常は治具１０によって担持され、ピン１４が穴１２に挿入されるとテンションリングは軸１８の周りに弾性的に膨張し、スプリング力Ｆ_Sによる摩擦で軸を把持し、クランピング動作によって穴の中にあるピンの端部２２を解放可能に保持する。一実施形態として、軸１８はテンションリング３０を受け入れやすくするテーパー付き後縁４２を持った外周溝３２を備えるものとし、それによってテンションリングはクランピングに加えもしくはその代りに外周溝においてピンに解放可能にロック係合することができる。

図７は拘束部材が治具１０に関連する他の実施形態を示す。この実施形態では、治具１０によって担持されるボールプランジャー５０が穴１２の中に配置され、そこでクランピングおよび／またはロッキングによってピン１４の軸１８を解放可能に拘束する。一実施形態として、ボールプランジャー５０は１個または複数個のボール部材５２を含み、このボール部材は穴１２の内面にある内周溝４０などの1個または複数個の凹所からテンションリング３０などによって穴の方向に弾性的に圧迫される。緩んだ状態にあるボール部材５２は、穴１２の中に突き出ている。ピン１４が穴の中に挿入されると、ボール部材５２は軸を弾性的に押圧し、クランピングによって軸の端部２２を穴の中に解放可能に拘束する。一実施形態では軸１８は滑らかであってもよく、他の実施形態では、軸１８は、ボール部材５２の一部を受け入れ、クランピングに加えもしくはその代りに穴１２の中にピン１４を解放可能に保持するための新たな弾性的ロック機構を備えるように位置を定めて適合された浅い外周溝３２などの凹所を含んでいてもよい。

図８には、他の実施形態が示されており、ここでは、ピン１４を穴１２の中の予め装着したい位置に保持するために、ピン１４は治具１０を通る穴１２に弾性的に係合するボールプランジャー５０などの弾性保持機構を備える。ボールプランジャー５０は、ピンの縦軸に対して一般に横方向に延びる止まり穴６０の中に配置されたボール部材５２を含む。止まり穴６０は、ピンの外面に開口を備え、この開口からボール部材５２の一部分が突き出て治具の穴１２に係合する。穴の狭頚部６２はボール部材５２を止まり穴６０の内部に保持し、スプリング６４などの弾性部材はボール部材を半径方向の外側に圧迫する。好ましくは、ピン１４の先端２２が治具１０の穴１２の内部に保持されるようにボールプランジャー５０はピンの先端の近くに設置されるが、他の実施形態では、ボールプランジャーはピンの長さに沿った任意の位置に設置することができる。ピン１４の先端２２が治具１０の穴１２の中に挿入されると、スプリング６４がボール部材５２を穴１２に弾性的に押圧し、これによってピンが穴１２の内部に保持される。

治具１０の穴１２は滑らかであってもよいが（すなわち、この場合、ボールプランジャー５０がピンを穴１２の内部にクランプするだけである）、この穴はクランピングに加えもしくはその代りに穴１２の中の予め装着する位置でピン１４に解放可能にロック係合する内周溝６６など、ボールプランジャー５０を受け入れる凹所を備えていてもよい。図８に示される実施形態のピン１４には予め装着されるロック位置が１つある。他の実施形態には、予め装着されてからロックされ、またはクランプされ、またはその両方が行われる位置を複数とするために、ピン１４の長さに沿って他の位置に追加されるボールプランジャー５０、または穴１２の長さに沿って追加される溝６６、あるいはその両方が含まれる。

本明細書に開示された治具１０とピン１４は、手術中に治具を骨に取り付ける方法を可能にするものである。本明細書に開示された治具１０のいずれか１つを骨１６に取り付けることが可能な１つの方法では、外科手術前であっても、あるいは治具を骨１６に固定するための切創から時間的もしくは物理的に離れていても、手術室看護婦は適正なピン１４を適正な治具１０に予め装着（すなわち、ピンの挿入端２２を穴１２に挿入）することができる。その後、ピン１４が穴１２の中に予め装着されて解放可能に拘束された治具１０を、たとえば骨１６への固定を必要とする時点で外科医に渡すことができる。この後、外科医はピン１４が予め装着されている治具１０を、切創の中の骨１６に対して選択された位置に位置決めしてから、ピン１４を穴１２から適切に骨の中に打ち込むことができる。手術時に手術ナビゲーションシステム（図示せず）が使用されている場合は、固定手術中に治具１０またはピン１４、あるいはその両方を手術ナビゲーションシステムとともに一体化して使用するのに適している。

本発明は整形外科手術には有用な場合がある。整形外科手術の際に外科医または外科医以外の誰かがピン１４を治具１０に予め装着することができるため、本明細書に開示された装置と方法は、状況次第で、外科手術の際に外科医が患者に治具を取り付けるために要する時間を短縮し、これによって従前の治具と取付け方法に対して外科手術の総合的な時間と費用を削減することができる。他に産業上の利用も可能である。

前述したことにかんがみて本発明に多くの変型があることは当業者には明らかであろう。さらに、本明細書に開示された実施形態のすべての可能な組合せおよび組合せの構成要素が本開示の範囲において具体的に検討され明記されている。したがって、本説明は、例示に過ぎないと解されるべきで、当業者が本発明を行って利用しその最良の実施形態を教示することを可能にする目的で提示されている。当面の特許の請求範囲に該当するすべての変型の占有権は本明細書によって留保される。

本発明の一実施形態によって骨にピン止めされる整形外科用治具の部分等角略図である。 本発明の他の実施形態によるピンの部分等角図である。 治具を貫通する開口の中に予め装着される、図2のピンの部分断面図である。 本発明の他の実施形態によるピンの部分等角図である。 治具を貫通する開口の中に予め装着される、図4のピンの部分断面図である。 本発明の他の実施形態による治具とピンの部分等角図である。 本発明のさらに他の実施形態による治具とピンの部分等角図である。 分かりやすくするために一部を切り開いて断面で示した、本発明のさらに他の実施形態による治具とピンの部分側面図である。

符号の説明

１０ 治具
１２ 開口（穴）
１４ ピン
１６ 骨
１８ 軸
２０ 接着剤
２２ 挿入端
２４ ねじ
３０ テンションリング
３２ 外周溝
３４ ラジアルギャップ
３６ テーパー付き前縁
４０ 内周溝
４２ テーパー付き後縁
５０ ボールプランジャー
５２ ボール部材
６０ 止まり穴
６２ 狭頚部
６４ スプリング
６６ 内周溝

Claims (5)

1. 整形外科用の治具とともに使用されるピンであって、
   前記治具に関連する開口を通るように構成される軸と、
   前記軸に配置される拘束部材と、
   を含み、
   前記拘束部材は前記ピンを前記開口の中に解放可能に保持するように構成され、
   前記拘束部材は前記ピンの挿入端のすぐ後に配置され、
   前記拘束部材は前記開口の中にある前記ピンをクランプするように構成される弾性部材と、ボールプランジャーとである、ピン。
2. 前記軸を骨の中にねじ込むように構成されるねじをさらに含む、請求項１に記載のピン。
3. ピンと整形外科用の治具との組み合わせであって、
   前記治具によって決まる穴を通して配置され、骨の中に打ち込まれるピンと、
   前記ピンに結合する拘束部材と、
   を含み、
   前記拘束部材は、前記ピンを骨に固定する前に前記ピンを前記穴の中に解放可能に拘束し、
   前記拘束部材は前記ピンの挿入端のすぐ後に配置され、
   前記拘束部材は前記穴の中にある前記ピンをクランプするように構成される弾性部材と、前記穴の内面に弾性的に係合する前記ピンに結合されるクランピング部材であり、前記クランピング部材は前記ピンによって担持されるボールプランジャーである、組み合わせ。
4. 前記クランピング部材を用いて解放可能にロックする前記穴の前記内面に凹所をさらに含む、請求項３に記載の組合せ。
5. 前記拘束部材は前記ピンに結合される複数のクランピング部材を含み、各クランピング部材は前記穴の内面に弾性的に係合するように構成される、請求項３に記載の組合せ。

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