JP5579964B2 - 骨固定装置およびモジュラシステム - Google Patents

Description

本発明は骨固定装置に関し、特に、軸部と頭部とが別個の部品として形成された多軸骨固定装置に関する。

米国特許第６，８３５，１９６号Ｂ２は、ねじをロッドに接続するための固定要素について記載している。ねじの軸部と頭部とは別個の部品として形成されている。頭部は球形セグメント状であり、受部に旋回可能に保持されている。一例において、軸部の端部は円筒形状であり、頭部にはスリットが設けられ、円筒状のボアを有し、軸部の円筒状の端部がボアに挿入される。

米国特許出願公開第２００５／００４９５８８号Ａ１は、脊柱固定ロッドに接続するための多軸骨ねじを開示している。骨ねじの軸部の一端は円錐台形の捕捉構造を有し、捕捉構造は、軸部のねじ切りした端部から離れる方向に直径が大きくなる。保持リングは、円錐形状の中心ボアを有し、これは軸部を受けるために軸部の円錐面に合致する。受部に対する軸部の角度配向は、軸部の端部に作用する脊柱固定ロッドによって固定される。

米国特許出願公開第２００６／００３６２５２号Ａ１は多軸ねじを開示しており、これはねじを骨に固定するためのねじ切りした軸部を有する。軸部の一端は逆テーパヘッドを有し、拡張した中線から軸部に向かって、および軸部から離れる方向に、先細りになっている。球状の回り継ぎ手は中線よりも小さい開口部を有し、軸部と回転可能に係合するように頭部上にきっちりと嵌められている。
米国特許第６，８３５，１９６号Ｂ２ 米国特許出願公開第２００５／００４９５８８号Ａ１ 米国特許出願公開第２００６／００３６２５２号Ａ１

本発明の目的は、軸部と頭部とが別個の部品として形成された骨固定装置を提供することであり、軸部と頭部との組立中に簡便かつ信頼性の高い操作を可能にし、組立後軸部を頭部に確実に固定させる。さらに、多様性を有するモジュラシステムを提供する。

当該目的は、請求項１に記載の骨固定装置によって達成される。
本発明のさらなる限定は、従属項に規定される。

軸部と頭部とが別個の部品として形成されているため、骨固定装置を使用する際、用途に応じて適切な軸部を選択し、頭部に接続して骨固定装置を形成することができる。特に、長さの異なる軸部を頭部と組合せて設けることができ、在庫保管費用が削減できる。

頭部の円筒状のボアと協働する軸部の端部の円筒形状により、軸部を頭部に簡便かつ確実に挿入することが可能となる。頭部にある程度の柔軟性を与える、少なくとも１つのスリットを頭部に設けることによって、挿入の容易性はさらに向上する。組立中に突起が対応する溝に係合することにより、組立て状態において軸部が頭部に確実に保持される。

添付の図面を参照すると、実施例の説明から本発明のさらなる特徴および利点が生じるであろう。

第１の実施例
図１から図４を参照して、第１の実施例について説明する。図２の分解図に見られるように、第１の実施例に係る骨固定装置１は、軸部２と、軸部２とは別個に設けられた頭部３と、受部４と、加圧要素５とを備える。さらに、第１の実施例ではリング７が設けられる。これについては以下に詳細に述べる。

図４ａに見られるように、軸部２は、先端部２０と、骨ねじ山２２が設けられた第１部分２１と、先端部２０の反対側の自由端２７に隣接する第２部分２３とを含み、第２部分２３は円筒面を有する。第２部分２３は、表面がほぼ平滑である。さらに、第２部分２３の外面には円周方向の溝２４が設けられている。第２部分２３の自由端２７は傾斜が付いた形状を有し、自由端２７に向かって直径が小さくなる。

図３に見られるように、軸部２はさらに同軸ボア２５を含む。ボア２５は自由端２７において開口し、先端部２０から所定の距離のところまで延在する。ボア２５から第１部分の外面まで延在する横向きの通し孔２６を第１部分２１に設けることもできる。通し孔２６は、骨ねじ山２２の頂の間の基部に配置することができる。ボア２５と通し孔２６とによって、たとえば骨セメントを注入することが可能となり、軸部２の骨における固定が向上する。軸部の自由端２７はさらに、捩じ込みツールと係合するための凹部を有する。

頭部３はほぼスリーブ形状であり、第１端３２と第２端３３とを有する。外面３０は、球形セグメント状である。円筒状のボア３１が設けられ、第１端３２から第２端３３まで頭部を貫通して延在している。円筒状のボア３１のほぼ中心には、円周方向の溝３４が設けられている。図３および図４ｂに見られるように、溝３４の断面はほぼ矩形である。

さらに、長手方向のスリット３５が頭部３に設けられ、第１端３２から第２端３３まで延在している。本実施例では、第１端３２から第２端３３まで延在するスリット３５を１つだけ示しているが、スリットは第１端３２から第２端３３まで連続して延在する必要はない。第１端３２または第２端３３から始まり、それぞれの他方端から所定の距離のところまで延在するスリットを１つ設けてもよい。代替案として、たとえば、第１端３２から始まり、第２端３３から所定の距離のところまで、および、第２端３３から始まり、第１端３２から所定の距離のところまで、交互に延在するスリットをいくつか設けてもよい。頭部３のスリットは、頭部３に弾性を与えるよう機能する。以下に述べるように若干寸法が大きい軸部も挿入できるようにし、また、固定要素による最終的な固定後に確実に留められるようにするためである。

リング７は止め輪として設けられ、図４ｃに見られるようにほぼ円形であり、間隙７０を有する。リング７は断面がほぼ矩形であり、軸部２の第２部分２３上の溝２４と、頭部３の円筒状のボア３１の溝３４とに嵌合するような形状である。間隙７０により、リング７はある程度柔軟性を有している。すなわち、その直径はある程度拡大したり縮小したりすることができる。

図２および図３に見られるように、受部４はほぼ円筒形状であり、第１端４０と、第２端４１と、長手方向の軸Ｚとを有する。同軸ボア４２は、第１端４０から第２端４１まで受部４を貫通して延在している。長手方向のボア４２の形状は、第１端４０に向かって先細りになっており、頭部３の外面３０を収容するための座部４３が形成されている。座部はたとえば、球状、円錐状または別の先細り形状を有する。さらに、ほぼＵ字型の凹部４４が受部４内に第２端４１に隣接して形成され、２つの自由脚部４５および４６が形成され、ボア４２に対してほぼ垂直に延在するチャネルが構成されて、ロッド６０を受ける。
自由脚部４５および４６の内面には、第２端４１に隣接して内側ねじ山４７が設けられ、固定要素６１が捩じ込まれて、Ｕ字型の凹部内にロッド６０を固定する。本実施例では、内側ねじ山４７は、長手方向の軸に垂直に配置されたねじ山側面を有する平坦なねじ山として設計されているが、ねじ山は他のいかなる適切なねじ山形状であってもよい。

さらに図２に示すように、加圧要素５はほぼ円筒形状であり、受部４の同軸ボア４２に挿入でき、かつボア内を摺動できるような大きさである。加圧要素５の上側には凹部５２が設けられる。凹部５２は中空の円筒形のセグメント状であり、その直径は受部４のＵ字型凹部４４の底部の直径にほぼ相当する。加圧要素５の下側５１には、中空の球形セグメント状の凹部（図示せず）が設けられ、その直径は頭部３の外径にほぼ相当する。加圧要素５において、その円筒軸に対して同軸にボア５３が設けられる。これは中で捩じ込みツールを案内できるようにするためである。使用の際には、図１に見られるように、長手方向のボア４２内に加圧要素５が配置され、中空の円筒形のセグメント状凹部５２がＵ字型凹部４４と揃うようにする。

図５を参照して、第１の実施例に係る骨固定装置１の動作について説明する。
動作の際、まず軸部２を捩じ込みツールと係合させることによって、骨または脊柱に捩じ込むことができる。

受部４と、頭部３と、リング７と、加圧要素５とは、予め組立てた状態で供することができる。予め組立てた状態では、リング７は頭部３の円筒状のボア３１に挿入され、リング状の溝３４に置かれる。さらに、頭部３は受部４の長手方向のボア４２内に配置されて座部４３上に載せられ、受部４に対して旋回可能となっている。加圧要素５は、受部４の長手方向のボア４２内に配置されて、下側５１の凹部が頭部３の外面３０と対面し、かつ中空の円筒形のセグメント状凹部５２がＵ字型凹部４４と揃うようにする。この組立状態において、間隙７０によって得られる柔軟性によって、リング７を直径が大きくなるようにさらに広げることができる。また、スリット３５によって、頭部３を直径が大きくなるようにさらに広げることができる。

軸部２の第２部分２３を頭部３の円筒状のボア３１内に案内することによって、受部４と、頭部３と、リング７と、加圧要素５とを組立てたものを軸部２に接続することができる。軸部２の上部の自由端２７の先細り形状によって、挿入が容易になる。挿入中、リング７が軸部の第２部分２３の溝２４にきっちりと嵌るまで、頭部３とリング７とが軸部の第２部分２３によって若干広げられる。この状態において、リング７は、軸部２の端部の溝２４および頭部３の溝３４にある。その結果、リング７が頭部３の溝３４に形状固定されて係合することによって、軸部２が頭部３から後退しなくなる。

軸部２の第２部分２３の円筒形状により、軸部２を頭部３に容易かつ簡便に挿入することができる。軸部２の溝２４に配置されたリング７によって形成される突起により、軸部２が頭部３に形状固定されることで確実に固定される。

軸部２を頭部３に挿入した後でも、受部４の円筒軸Ｚに対する軸部２の角度配向を変えることができる。動作に際して、ロッドをＵ字型凹部４４に配置して、加圧要素５の中空の円筒形状のセグメント状凹部５２に置く。内側ねじ山４７と協働することによって、固定要素を脚部４５および４６の間に捩じ込むことができる。固定要素はロッドに圧力をかけ、その結果ロッドが加圧要素５に圧力をかける。結果として、加圧要素５が頭部３に当接し、受部４に対する頭部３の角度配向が固定される。さらに、頭部３は先細り形状の座部４３に当接するため、頭部３が若干圧縮され、軸部２の頭部３への接続がさらに強化される。

頭部３のスリットにより、頭部３はある程度弾性を有する。したがって、若干寸法の大きい第２部分２３を有する軸部２を頭部３に接続することができる。さらに、固定要素を締付けた際に、この弾性によって軸部２を頭部３に確実に留めることができる。

軸部２を頭部３に接続する前に、まず骨または脊柱に捩じ込むと上述したが、代替的に、軸部２をまず頭部３と受部とに接続して固定装置をあらかじめ組み立てた状態にして、その後軸部２を骨または脊柱に捩じ込んでもよい。この捩じ込みは、受部４の長手方向のボア４２と加圧要素５のボア５３とを通って、軸部２の長手方向のボア２５内の構造に捩じ込みツールを案内することによって行われる。したがって、可変性が確保される。

第２の実施例
図６から図９を参照して、第２の実施例を説明する。第２の実施例は、軸部および頭部の構造が第１の実施例と異なる。受部４および加圧要素５は第１の実施例と同一であり、ここでは説明しない。図６から図９では、受部４および加圧要素５を省略する。

第２の実施例に係る軸部１０２は、骨ねじ山１２２が設けられた第１部分１２１と、第１の直径の円筒状の外面を有する第２部分１２３とを含み、表面はほぼ平滑である。図８および図９に示すように、軸部１０２は、第１の実施例の軸部のように長手方向のボアを含んでいない。捩じ込みツールと係合するための凹部１２６が自由端１２７に設けられている。第１の実施例のように、軸部１０２の自由端１２７は傾斜した形状であり、軸部１０２の頭部１０３への挿入が容易である。

円周方向に延在する突起１０７が、第２部分１２３上に形成されている。突起１０７は、第２部分１２３と一体に形成されている。

第１の実施例と同様に、頭部１０３はほぼスリーブ形状である。外面１３０は球形のセグメント状であり、円筒状のボア１３１が設けられている。円筒状のボア１３１のほぼ中央には、円周方向の溝１３４が設けられている。

さらに、複数の長手方向のスリット１３５が頭部１０３に設けられ、第１端１３２から始まり、第２端１３３から所定の距離のところまで、および第２端１３３から始まり、第１端１３２から所定の距離のところまで、交互に延在する。このスリット１３５の構造により、第１端１３２の領域および第２端１３３の領域において頭部１０３が均一に柔軟となる。

第２の実施例の動作は、第１の実施例と同様である。軸部１０２の自由端１２７が頭部１０３の円筒状のボア１３１に挿入されると、円形の突起１０７の導入によって頭部１０３の直径が大きくなる。突起１０７が円筒状のボア１３１のリング状の溝１３４に達すると、頭部１０３が弾力的に収縮して、突起１０７が溝１３４内に入り、軸部１０２が円筒状のボア１３１から後退しなくなる。骨固定装置全体を組み立てると、第１の実施例と同様、加圧要素５によって伝えられる圧力によって、軸部１０２の頭部１０３への固定がさらに向上する。

第１の実施例によれば、軸部２の第２部分２３の円筒状の外面から突出する突起がリング７によって形成され、リング７は軸部２の溝２４内に配置される。第２の実施例でも同様に、円形の突起１０７によって、軸部１０２の第２部分１２３の円筒状の外面から突出する突起が形成される。この突起１０７は第２部分１２３と一体に形成される。いずれの場合でも、第２部分２３、１２３の外面の円筒形状によって、軸部２、１０２を頭部３、１０３の円筒状のボア３１、１３１に容易かつ簡便に挿入することができる。さらに、いずれの場合でも、軸部２、１０２は不用意に後退しないように突起７、１０７によって固
定されている。突起７、１０７は、頭部３、１０３に設けられた溝３４、１３４と係合する第２部分２３、１２３の外面から突出する。スリット３５、１３５によってそれぞれの頭部３、１０３が柔軟になり、さらに挿入が容易になる。

第３の実施例
図１０および図１１に第３の実施例を示す。第３の実施例は、頭部および加圧要素の構造が第１のおよび第２の実施例と異なる。その他の構造は第１のおよび第２の実施例と同様であり、ここでは説明しない。

第１のおよび第２の実施例に係る骨固定装置は、軸部２、１０２および受部４のいわゆる多軸接続を供する。これに対し、第３の実施例に係る骨固定装置は、軸部２０２および受部４の単軸接続を供する。軸部２０２は第１の実施例の軸部２と同様に構成され、第１部分２２１と、自由端２２７に隣接する円筒状の第２部分２２３と、溝２２４とを含むが、長手方向のボアと通し孔とを含まない。

図１０に示すように、第３の実施例においては、頭部および加圧要素は別個の部品としてではなく、頭部２０３として一体に形成されている。頭部２０３はほぼ円筒形状であり、円筒状の外面２３０を有し、受部４の長手方向のボア４２に挿入できる大きさである。頭部２０３の外径は、第１端２０３ａにおいて球状に先細りとなっている。反対側の第２端２０３ｂは、第１の実施例の加圧要素５の上側５０と同様に形成されている。すなわち、円筒状の凹部２５２が第２端２０３ｂに形成されている。複数のスリット２３５が、第１端２０３ａから始まり、第２端２０３ｂから所定の距離のところまで延在している。スリット２３５によって、頭部２０３が柔軟になる。代替的に、スリット２３５を１つだけ設けてもよい。

頭部２０３は、第１の実施例の頭部３と同様に、円筒状のボア２３１とリング状の溝２３４とを有する。

第３の実施例に係る組立は、第１の実施例と同様である。動作の際、頭部２０３が受部４の長手方向のボア４２に挿入される。止め輪７が第２部分２２３の溝２２４に配置される。次に、軸部２０２の円筒状の第２部分２２３が頭部２０３の円筒状のボア２３１に挿入され、頭部２０３はスリット２３５によって与えられる柔軟性によって若干広がる。軸部２０２は、止め輪７が頭部２０３に設けられたリング状の溝２３４に対面するまで挿入され、その後頭部２０３の柔軟性によって止め輪７が溝２３４に係合する。その結果、軸部２０２が頭部２０３から後退しなくなる。

ロッド６０を挿入した後に固定要素６１が挿入され、ロッド６０を受部４に固定する。固定要素６１を締め付ける間、頭部２０３の第２端２０３ｂに圧力がかかる。頭部２０３は受部４の第１端４０に当接される。長手方向のボア４２の先細り形状と頭部２０３に設けられたスリット２３５とによって頭部２０３が圧縮され、軸部２０２が頭部２０３内に確実に固定される。

代替的な動作方法においては、まず止め輪を頭部２０３のリング状の溝２３４に配置し、その後軸部２０２を挿入してもよい。

さらなる変形例
多軸骨固定装置のさらなる変形例において、軸部は第１の実施例の軸部２と同様に形成され、第２部分２３の円筒状の外面に溝２４を設ける。第１の実施例に対し、リング７は省略され、頭部３の円筒状のボア３１における溝３４の代わりに、円筒状のボア３１よりも直径が小さいリング状の突起を円筒状のボア３１内に一体に形成する。軸部２を円筒状
のボア３１に挿入すると、このリング状の突起が軸部２の溝２４と係合する。

その結果、第１のおよび第２の実施例について説明したのと同様の接続が得られる。この構造は、第３の実施例に示した単軸接続にも適用できる。

第１のおよび第３の実施例におけるリング７は、ボア３１、２３１の円筒状の内面に設けられた突起を形成すると考えられる。リング７によって形成される突起は、軸２、２０２上に設けられた溝２４、２２４と係合する。

頭部に設けられた溝と協働する第２の実施例に係る突起１０７の構造は、第３の実施例に係る単軸接続に適用することができる。

上記の実施例では、多軸骨固定装置におけるロッドの固定および軸部の角度配向を単一の固定要素によって行なうと述べたが、ロッドと頭部とを別個に固定するために２つの固定要素を設けることも可能である。代替的には、外側ナットによって固定要素を形成してもよい。この外側ナットは、受部の自由端に設けられた外側ねじ山に捩じ込まれる。

上述の実施例では、加圧要素は上面に溝を有している。しかし、加圧要素に平坦な上面を設けることも可能である。

さらなる変形例が可能である。たとえば、第２の実施例に係る頭部の特徴を第１の実施例に係る軸部と組合せてもよく、またその逆も同様である。

同軸ボアを含むまたは含まない、かつ異なる種類の骨ねじ山を有する、異なる種類の軸部を設けて、モジュラシステムを形成することができる。このようなシステムにおいて、フックを設けてもよい。さらに、異なる種類の頭部を設けて、それぞれの用途に応じて軸部と組合せてもよい。このように、用途が多様なモジュラシステムを提供することができる。

組立状態における第１の実施例に係る骨固定装置の斜視図である。 図１の骨固定装置の分解図である。 図１の骨固定装置の断面図である。 図４ａは第１の実施例に係る軸部の図である。図４ｂは第１の実施例に係る頭部の図である。図４ｃは第１の実施例に係る止め輪の図である。 第１の実施例に係る骨固定装置の組立を示す斜視図である。 第２の実施例に係る軸部および頭部の斜視図である。 図６の実施例の分解図である。 組立状態における図６の実施例の上部断面図である。 第２の実施例に係る軸部および頭部の分解断面図である。 第３の実施例の分解図である。 組立状態における第３の実施例の上部断面図である。

符号の説明

１ 骨固定装置、２ 軸部、３ 頭部、４ 受部、５ 加圧要素、７ 突起、４２ 同軸ボア、４５，４６ 自由脚部、４７ 内側ねじ山。

Claims (5)

1. 骨固定装置であって、
   骨または脊柱に固定されるべき軸部（１０２）と、
   頭部（１０３）と、
   軸部（１０２）をロッドに接続するために頭部（１０３）を受ける受部（４）とを備え、
   前記軸部（１０２）および頭部（１０３）は別個の部品であり、
   頭部（１０３）は、第１端（１３２）から第２端（１３３）まで頭部（１０３）を貫通する円筒状の内面を有するボア（１３１）と、頭部（１０３）の内面から外面（１３０）まで延在する少なくとも１つのスリット（１３５）と、ほぼ球形セグメントの形状の外面とを含み、
   軸部（１０２）は、骨または脊柱に固定される第１部分（１２１）と、円筒状の外面を有し自由端（１２７）に隣接する第２部分（１２３）とを含み、
   リング状の突起（１０７）が第２部分（１２３）の円筒状の外面または頭部（１０３）の円筒状の内面の一方の上に設けられ、
   リング状の溝（１３４）が頭部（１０３）の円筒状の内面と第２部分（１２３）の円筒状の外面の他方上に設けられ、
   前記頭部（１０３）の円筒状の内面に設けられた前記リング状の突起（１０７）または前記リング状の溝（１３４）が、前記円筒状の内面のほぼ中央に位置し、前記リング状の突起（１０７）は前記リング状の溝（１３４）に嵌り込む形状を有し、
   軸部（１０２）の円筒状の第２部分（１２３）が頭部（１０３）のボア（１３１）に挿入されると、突起（７）と溝（１３４）が互いに係合し、
   複数のスリット（１３５）が頭部（１０３）に設けられて第１端（１３２）から始まって第２端（１３３）から所定の距離のところまでおよび第２端（１３３）から始まって第１端（１３２）から所定の距離のところまでそれぞれ交互に延在する、骨固定装置。
2. 長手方向のボア（４２）は第１端（４０）から第２端（４１）まで受部を貫通し、長手方向のボアは先細り形状であって第２端（４１）に隣接し、頭部（１０３）を収容するための座部（４３）を形成する、請求項１に記載の骨固定装置。
3. 加圧要素（５）は長手方向のボア（４２）内に配置され、受部（４）に対する軸部（２）の角度配向を固定する、請求項１または２に記載の骨固定装置。
4. Ｕ字型の凹部（４４）は受部（４）内に第１端（４０）に隣接して形成され、長手方向のボア（４２）にほぼ垂直に延在し、２つの自由脚部（４５，４６）が形成され、ロッドを受けるためのチャネルを形成する、請求項１から３のいずれか１項に記載の骨固定装置。
5. 複数の異なる軸部（１０２）および／または複数の異なる頭部（１０３）が設けられた、請求項１から４のいずれか１項に記載の骨固定装置を備える、モジュラシステム。