JP5695683B2 - 骨固定装置 - Google Patents

Description

この発明は骨固定装置に関し、特に、仙腸関節領域における脊椎を安定させるのに用いることのできる骨固定装置に関する。

仙腸関節領域において脊椎を何らかの配置で安定させるには、脊椎安定ロッドに接続される骨ねじを骨に対して横方向に捩じ込む必要がある。

ＵＳ ６，９８１，９７３に開示される低背型の椎骨整列／固定アセンブリは、半球状の頭部の付いた茎状ねじを含み、当該茎状ねじは、当該茎状ねじを９０°まで角度調節できるように設計された溝付きの結合ユニット内に配置されており、ロッドが当該溝付きの結合ユニット挿入されると、単一の内部ロックナットを介して適所に固定され得る。当該ナットは、ロッドに係合するよう設計された係合部分を有する。当該ねじの頭部は、ロッドを頭部に押付ける動作によって固定される。当該アセンブリは、結合ユニットに対して９０°の角度で並べられたねじで回腸骨に固定され得る。

ＵＳ ２００５／０１５９７５０ Ａ１に開示される骨アンカーアセンブリは、骨アンカーと、脊椎ロッドを受けるための受部材とを含む。骨アンカーは、当該骨アンカーの長手方向の軸が脊椎ロッドの長手方向の軸を含む面において当該受部材に対して０°〜９０°の角度となるように、当該受部材において調節することができる。このアンカーアセンブリは主に頸椎を安定させるのに適用され、この場合、骨アンカー同士が近接しているために起る干渉を防ぐために当該骨アンカーをずらすよう回動させることが必要となり得る。

ＵＳ ２００５／０１５４３９１ Ａ１に開示される骨アンカーアセンブリは、骨アンカーと、脊椎ロッドを受けるための受部材とを含む。当該受部材は、第１の部分と、骨アンカーに結合される第２の部分とを有する。第２の部分は、移動可能に第１の部分に接続されている。骨アンカーは、当該骨アンカーの長手方向の軸が受部材に対して０°〜９０°の角度となるように調節され得る。

ＵＳ ６，７３６，８２０は、ねじ付き部分および頭部を備えたねじ部材を有する骨ねじと、当該骨ねじに接続すべきロッドを受けるための受部とを開示する。当該受部は、ロッドを受けるよう実質的にＵ字型の断面をもつ開いた第１のボアと、その反対側に、頭部のための座部を備えた第２のボアとを有する。ねじ部材をより大きな角度で少なくとも一方側に回動させることができるようにするために、第２のボアの自由端に隣接する端縁の構成は非対称的になっている。

ＵＳ ２００３／００５５４２６ Ａ１に開示される付勢された角形成骨固定アセンブリは、固定要素と、第１の長手方向の軸と同軸である第１のボアおよび第２の長手方向の軸と同軸である第２のボアを有する結合要素とを含む。当該第１および第２の長手方向の軸は互いに交差している。結合要素はまた、脊椎ロッドを受けるためのロッド受取開口部を含む。

ＵＳ ６，９８１，９７３ ＵＳ ２００５／０１５９７５０ Ａ１ ＵＳ ２００５／０１５４３９１ Ａ１ ＵＳ ６，７３６，８２０ ＵＳ ２００３／００５５４２６ Ａ１

この発明の目的は、たとえば、脊椎の仙腸関節領域において用いるのに好適な脊椎ロッドの長手方向の軸に対して垂直な面において受部に対して少なくとも９０°の角度で、骨において骨固定要素を横向きに固定することを可能にする改善された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。この発明のさらなる展開例が従属請求項に記載される。

この発明に従った骨固定装置の骨固定要素は、部品が少なくコンパクトであり、確実な固定をもたらす。

受部の底部と、骨固定要素の頭部に接触する圧力要素の表面とは、好ましくは、当該頭部の表面の球形部分に対応する球形面を有する。これにより、頭部を締付けるための均衡の取れた締付け応力がもたらされる。結果として、頭部に対する締付け応力を減らすことができる。

当該骨固定装置は、受部に対して９０°よりも大きな角度でねじを方向付けることを可能にするというさらなる利点を有する。

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、最もよく理解されるだろう。

骨固定装置の第１の実施例を示す分解斜視図である。 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。 図１の骨固定装置を組立てられた状態で示す側面図である。 この発明に従った骨固定装置を含む脊椎安定化システムを示す上面図である。 第２の実施例に従った骨固定装置を示す分解断面図である。 図５に従った骨固定装置のアセンブリのさまざまな段階を示す断面図である。 図５に従った骨固定装置のアセンブリのさまざまな段階を示す断面図である。 図５に従った骨固定装置のアセンブリのさまざまな段階を示す断面図である。 図５に従った骨固定装置を組立てられた状態で示す側面図である。 図５に従った組立てられた状態の骨固定装置を１８０°回転させた側面図である。 第３の実施例に従った骨固定装置を示す断面図である。 第３の実施例の骨固定装置を示す後方側面図である。 第３の実施例の骨固定要素を示す斜視図である。

図１〜図３に示される第１の実施例に従った骨固定装置１は、ねじ付きシャフト３、および好ましくは球形セグメントの形をした頭部４を有するねじ部材２と、当該ねじ部材と接続されロッド１００を受けるための受部５とを含む。当該頭部４は、その自由端に、捩じ込み工具との係合のための窪み４′を有する。当該受部５は、第１の端部６と、反対側の第２の端部７と、当該第１の端部６に開き第１のボア軸９を規定する第１のボア８とを有する。当該受部５は、さらに、ロッド１００をその間に受けるための２つの自由な脚部を規定する実質的にＵ字型の窪み１０を有する。雌ねじ１１が当該脚部に設けられる。

当該受部は、第２のボア軸１３を有する第２のボア１２をさらに含み、当該第２のボア１２は第１のボア８と連通しており、第１の端部６と第２の端部７との間の受部５の側面に開いている。

第２のボア軸１３は、約９０°±１２°の角度αで、好ましくは９０°よりもわずかに小さい角度、たとえば８５°で第１のボア軸９と交差している。角度αは、受部５の底部から測定される。第２のボア１２の直径は、頭部４の最大直径よりも小さいが、ねじ部材２のねじ付きシャフト３の直径よりも大きい。第２のボア１２は受部５の外壁に隣接した部分１４を備え、当該部分１４の直径は外壁の方向に大きくなっている。当該直径は、たとえば、外壁に向かって広がる円錐状に大きくなっていてもよい。第２の端部７における受部５の底部に設けられた座部１５には頭部４の一部が載り得る。好ましくは、当該座部１５は、頭部４の球形の外面に適した球形を有する。

さらに、受部５は、第３のボア軸１７を有する第３のボア１６を含み、当該第３のボア１６は第１のボア８と連通しており、第１の端部６と第２の端部７との間における、第２
のボア１２と反対側の受部５の側面に開いている。好ましくは、第３のボア軸１７は、第２のボア１２の第２のボア軸１３と同軸である。第３のボア１７の直径は、頭部４の最大直径よりも大きく、このため、ねじ付きシャフト３の直径よりも大きい。第３のボア１６は、第１のボア８と連通しているので、第２のボア１２とも連通する。

骨固定装置１はさらに圧力要素２０を含む。当該圧力要素２０が有する実質的に円筒形の外面の最大直径は、当該圧力要素２０が第１のボア８内で動き得る程度に第１のボア８の内径よりも小さい。圧力要素２０は、第１の端部７に面する側に球形の窪み２１を含み、当該球形の窪み２１の形は頭部４の球形面に適合している。その反対側に圧力要素が有する円筒形の窪みは、ロッド１００が挿入される際に当該ロッド１００の一部を受けるような形状および大きさである。さらに、圧力要素２０は、円筒形の窪み２２の円筒軸の両側であって球形の窪み２１を有する端部に切欠２３を含む。当該切欠２３は、ねじ部材の頭部４が圧力要素２０によって部分的に囲まれている場合にねじ付きシャフト３の回動を可能にするためのものである。図３から分かるように、当該切欠２３は、骨固定装置が組立てられた状態であっても、ねじの頭部４の窪み４′へのアクセスを可能にするような大きさである。

骨固定装置はまた、受部の雌ねじ１１と協働する雄ねじを備えたロックねじ２５を含む。

圧力要素２０の寸法は、組立てられた状態で、ねじ部材２が受部５に挿入され、ロッド１００が圧力要素に挿入され、ロックねじ２５がまだ締められていない場合、圧力要素２０の円筒形の窪み２２の底部が受部５のＵ字型の窪みの底部の上方で突き出るようなものにされる。

当該骨固定装置は、まず、頭部４が座部１５に載るまで、第３のボア１６と当該第３のボア１６と連通する第２のボア１２とを通じてねじ付きシャフト３を差込むことによって組立てられる。次いで、圧力要素２０は、その球形の窪み２１と球形セグメントの頭部４の部分が係合するように動かされる。当該骨固定装置は、手術で用いられる前にこのような態様で予め組立てられてもよい。

使用の際に、まず、受部５および圧力要素２０と予め組立てられているねじ部材２は、第３のボア１６を通じて届く捩じ込み工具と頭部の窪み４′とを係合させることによって骨に捩じ込まれる。第１のボア軸９は、ねじ部材２の長手方向の軸に対して、第２のボア１２の直径の大きさと直径が大きくなっている部分１４の大きさとに応じた少なくとも約１０°±αであり得る角度をなす。同様に、ねじ部材２の長手方向の軸は、第１のボア軸９に対して垂直であり、かつロッド１００の長手方向の軸Ｌに対して垂直である軸に対して±１０°の角度をなし得る。したがって、ねじ部材２は、第２のボア軸１３の周りの円錐内における±１０°の角度範囲、第２のボア１２および部分１４の大きさに応じた角度範囲で回動可能となる。

ロッド１００が挿入され、ねじ部材２と受部５との間の角度位置が調節されると、ロックねじ２５が捩じ込まれ、ロッド１００に押し当てられて当該ロッドを固定し、同時に、ロッドを介して圧力部材２０に押し当てられてねじ２の頭部をその位置に固定する。

図４は、脊椎の仙腸関節領域における安定化システム内の骨固定装置の応用例を示す。複数の公知の固定装置１０１が各々、ロッド１００に接続される。安定化システムのロッド１００は仙骨５０の領域に延在する。この発明に従った骨固定装置１は仙腸関節の固定に用いられる。このために、ねじ部材２は、長手方向のロッド軸Ｌと第１のボア軸９とを含む面から約９０°の角度で延在する必要がある。ねじ部材２は、上述のとおり、±１０
°の角度範囲内で第２のボア軸に対して回動可能である。

図５〜図８は骨固定装置の第２の実施例を示す。第２の実施例の骨固定装置と第１の実施例の骨固定装置とは、受部の第２および第３のボアの構造が異なっている。他のすべての部分は第１の実施例と同一であり、第１の実施例と同じ参照番号が付されている。その説明は省略する。受部５００は、第１のボア８と連通しており第２のボア軸１３０を規定する第２のボア１２０を含む。第１の実施例と同様に、第２のボア１２０は、受部５００の側面に開いており、第２のボア軸１３０は、ロッド１００の長手方向の軸と第１のボア軸９とによって規定される面から約９０°の角度で延在している。第２のボア１２０の直径はねじ部材２の頭部４の最大直径よりも大きいので、頭部４が受部５００の底部における座部１５に載るまでねじ部材２の頭部４を、第２のボア１２０を通じて受部５００に差込むことができる。第２のボア１２０の反対側に設けられる第３のボア１６０は第１のボア８と連通しており、第３のボア軸１７０を規定する。第３のボア軸１７０は好ましくは第２のボア軸１３０と同軸である。第３のボア１６０は側面に開いており、その直径は、頭部４の窪み４′との係合のために少なくとも捩じ込み工具を差込むことができるような大きさであるが、当該直径は当該頭部の最大直径よりも小さいので、ねじ部材は第３のボア１６０を通って抜け出すことはできない。第３のボア１６０は、第１のボア８と連通しているので、第２のボア１２０とも連通する。

骨固定装置１は、図６ａおよび図６ｂに図示のとおり、予め組立てられる。ここで、ねじ部材２の頭部４は、当該頭部４が座部１５に載るまで第２のボア１２０を通じて差込まれている。次いで、使用の際に、ねじ部材２は、頭部の窪み４′に係合する捩じ込み工具を第３のボア１６０を通じて差込むことによって骨に捩じ込まれる。その後、受部５００に対するねじ部材の角度位置が調節され、ロッドが挿入され、そして、ねじ２５を捩じ込むことによって当該装置が固定される。

代替的な用途では、ねじ部材２は骨に捩じ込まれてもよく、その後、第２のボア１２０を通じてねじ部材の頭部を受部５００に差込むことによって受部５００がねじ部材２に接続されてもよい。

図９〜図１１は、第３の実施例に従った骨固定装置を示す。当該骨固定装置と第１の実施例に従った骨固定装置とは、骨固定要素の設計だけが異なっている。受部５は同一である。骨固定要素２００はねじ付きシャフト３および頭部４００を含む。当該頭部は、ねじ付きシャフト３とは反対側に六角形の突起４０１を含む。当該六角形の突起４０１は、第３のボア１６を通じて差込まれ得る工具との係合のためのものである。これは、頭部を、窪みのない中実の球形または球形セグメントとして作製できるという利点を有する。当該突起は、工具との係合に適したいかなる形状であってもよい。さらなる変形例においては、突起自体は、工具との係合のための窪みを有する。

この発明の変形例は、たとえば、ねじ部材２がまず骨に捩じ込まれ、その後、受部５００に接続される場合に第３のボア１６０を省くことができ得る第２の実施例の場合に可能となる。第２のボアの大きさは、受部に対してより広いかまたは狭い角度範囲で骨ねじ部材を回動させることを可能にするために異なっていてもよい。圧力要素における切欠２３は、工具によるねじ頭部へのアクセスが可能であるならば省かれてもよい。代替的には、切欠は１つだけ設けられる。

予め組立てるために、クリンプ（crimp）ボアを介して圧力要素２０を受部に接続する
ことができる。

座部１５は球形でなくてもよく、別の形状であるかまたは平坦であってもよい。閉鎖機
構として、単一のロックねじを用いる以外の機構も実現可能である。たとえば、ロッドロックねじや頭部ロックナット状の要素を含むロックアセンブリが実現可能である。この場合、圧力要素は、ロッドの上方に突き出る直立した脚部を備えており、このため、当該ロッドとは別個に押し下げられ得る。

当該シャフトはねじ山がなくてもよく、骨への保持を可能にする他のいかなる形状および構造であってもよい。圧力要素はまた平坦な円板の形状であってもよい。

２ 骨固定要素、３ シャフト、４ 頭部、５ 受部、８ 第１のボア、９ 第１のボア軸、１０ 窪み、１２ 第２のボア、１３ 第２のボア軸、２０ 圧力部材。

Claims (15)

1. 骨固定装置であって、
   骨に固定すべきシャフト（３）および頭部（４；４００）を有する骨固定要素（２；２００）と、
   前記骨固定要素（２）に接続されロッド（１００）を受けるための受部（５；５００）とを含み、前記ロッドは長手方向の軸（Ｌ）を有し、
   前記受部（５；５００）は一体的に形成され、第１のボア軸（９）を備える開いた第１のボア（８）と、前記ロッドを受けるような形状および大きさの窪み（１０）と、第２のボア軸（１３；１３０）を有する第２のボア（１２；１２０）とを有し、前記第２のボアは前記第１のボア（８）と連通しており、前記第２のボア（１２、１２０）を通って延在する前記シャフト（３）の一部とともに前記頭部（４）を受けるような大きさであり、前記第２のボア軸（１３；１３０）は、前記第１のボア軸（９）および前記ロッドの前記長手方向の軸（Ｌ）によって規定される面に対して７８°以上１０２°以下の角度をなし、前記骨固定装置はさらに、
   前記受部に対して前記頭部（４；４００）の位置を固定するよう前記頭部に作用する圧力部材（２０）を含み、
   前記受部は、前記第２のボア（１２；１２０）と連通し、かつ前記第２のボアの反対側における前記受部の側部に配置される第３のボア（１６；１６０）を含み、前記第３のボア（１６；１６０）は、前記窪み（１０）から離れた位置に該窪み（１０）とは別に設けられた、前記受部の側面に開口する貫通孔である、骨固定装置。
2. 前記第１のボア軸（９）および前記第２のボア軸（１３；１３０）は互いに交差する、請求項１に記載の骨固定装置。
3. 前記骨固定要素の回動は、前記骨固定要素が前記受部内に設置された場合に可能となる、請求項１または２に記載の骨固定装置。
4. 前記第２のボア（１２；１２０）は、前記骨固定要素が前記受部内に設置された場合に前記骨固定要素（２）の回動を可能にするよう前記受部の外壁に向かって大きくなる直径を有する部分（１４）を含む、請求項１から３のいずれかに記載の骨固定装置。
5. 前記第２のボア軸（１３；１３０）および前記第３のボア（１６；１６０）の第３のボア軸（１７；１７０）は実質的に同軸である、請求項１に記載の骨固定装置。
6. 前記第２のボア（１２）の直径は前記頭部（４）の最大直径よりも小さい、請求項１から５のいずれかに記載の骨固定装置。
7. 前記第３のボア（１６）の直径は前記頭部（４；４００）の最大直径よりも大きい、請求項１から６のいずれかに記載の骨固定装置。
8. 前記第２のボア（１２０）の直径は前記頭部（４；４００）の最大直径よりも大きい、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３のボア（１６０）の直径は前記頭部（４；４００）の最大直径よりも小さい、請求項８に記載の骨固定装置。
10. 前記固定要素は、前記第２のボア軸（１３；１３０）の周りの円錐内における±１０°の角度で回動可能である、請求項３から９のいずれかに記載の骨固定装置。
11. 前記窪み（１０）は実質的にＵ字型である、請求項１から１０のいずれかに記載の骨固定装置。
12. 前記受部は前記頭部（４）のための座部（１５）を含み、前記座部は前記第２のボアの表面の一部である、請求項１から１１のいずれかに記載の骨固定装置。
13. 前記受部は前記頭部（４）のための座部（１５）を含み、前記座部は、前記頭部（４）の球形面に対応する球形面部分を有する、請求項１から１１のいずれかに記載の骨固定装置。
14. 前記圧力部材（２０）は、前記頭部（４；４００）の球形面に対応する球形面部分を有する、請求項１から１３のいずれかに記載の骨固定装置。
15. 前記頭部（４００）は、前記シャフトと反対側の端部に、工具との係合のための突起（４０１）を含む、請求項１から１４のいずれかに記載の骨固定装置。