JP5755305B2 - 骨を強化する装置と前記装置を搭載するための器具 - Google Patents

骨を強化する装置と前記装置を搭載するための器具 Download PDF

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Description

本発明は、骨の強化に関し、より詳しくは内部骨固定装置とそのような装置を使用して弱体化した、又は折れた骨を修復する方法に関する。
骨は生体組織であり、体の構造的役割を果たしている。残念ながら、様々な理由により、世界中で何百万以上もの患者は骨に損傷があると診断されている。骨壊死、骨腫瘍の切除、又は骨粗しょう症破砕によって引き起こされる骨の欠陥は常々骨移植手続によって治療される。自生、他生、又は合成の移植のいずれであるかにかかわらず、骨の欠陥を治療するために代替の進行及び再構築の過程は必要不可欠である。しかし、移植片は次第に支持力を失うため、再構築の段階で、これは構造的には好ましくない。十分な構造的な支持なしでは、骨の欠陥は崩れたり、変形してしまい、日々の活動においての物理的荷重を持ちこたえることができない。体に対して加えられる力や圧力に耐えるため、損傷を受けたり、弱体化した骨構造を回復させる、破砕修復は必要である。回復過程を促進させたり、早めたりさせるため、ここ数十年で様々な異なる治療方法が開発されており、特に、外部での治療を提供するため、外科的アプローチは多くの医師によって採用されてきた。折れた骨への骨セメントなどの骨間隙充填の移植は、あまり侵襲的ではないため外科的処理においてますます採用されている。移植において、施術者によって使われる装置や器具はよりユーザーフレンドリーで、実行可能なものであることが要求されている。セメントなどの骨強化混合物によって満たされる空のチャンバーと共に補強物は損傷を受けた箇所に挿入される。骨セメント注入のための典型的な装置は骨セメントを含むカートリッジを補強物に送るための管状の本体を有し、通常補強物は骨の強度を支えるため、体内に残される。理想的には、手術中、又は治療後体内に残された際に、望ましい形状を維持するため、圧力に対して十分に耐えられるよう十分硬くあるべきである。
しかしながら、前述した従来の技術では、治療後体内に残された際に、望ましい形状を維持するため、補強物は圧力に対して十分に耐えられるよう十分硬くあるべきであるが、移植された補強物の望ましくない変形を防ぐことができないといった問題があった。
そこで、本発明者は上記の欠点が改善可能と考え、鋭意検討を重ねた結果、合理的設計で上記の課題を効果的に改善する本発明の提案に到った。
本発明は、このような従来の問題に鑑みてなされたものである。上記課題解決のため、本発明は、骨を強化する装置と前記装置を搭載するための器具を提供することを主目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る損傷を受けた骨を強化する装置は、道具からの外力により望ましい形状に拡張可能なシリンダーによって被覆される、曲げられていない管を含む装置を提供する。前記管は前記キャップの遠位にある先細末端、前記キャップの近くにある開口部と、前記先細末端の近くにあり、前記シリンダーを前記管に望ましく位置づけるねじ内壁を有し、前記シリンダーは固定部と調整部を有する。なお、前記装置はカニューレ挿入装置として作動し、最小限に侵襲的な方法である内腔を有し、前記装置は骨強化混合物を骨へ送る複数の器具を有する。
また、キャップ、前記キャップに隣接する実質的に曲げられていない管を含む骨を強化する装置を提供する。前記管は前記キャップの遠位にある先細末端、前記キャップの近くにある開口部と、前記先細末端の近くにあり、前記装置がしっかりと取り扱われるようにするためのねじ内壁を有する。前記装置は前記管を被覆するよう設計されたシリンダーを含み、前記シリンダーは外力に応じて前記キャップに向かって移動可能であり、前記管の先細末端の近くの望ましい位置で固定される固定部を有する。
さらに、前記キャップの遠位にある先細末端を有する曲げられていない管を有する拡張可能なシリンダー、前記キャップの近くにある器具と、前記先細末端の近くにあり、前記装置がしっかりと取り扱われるようにするためのねじ内壁を有する骨を強化するシステムを提供する。前記装置はさらに前記管を被覆するよう設計されたシリンダーを含み、前記シリンダーは外力に応じて前記キャップに向かって移動可能であり、前記管の先細末端の近くの望ましい位置で固定される固定部を有する。前記システムは外力を前記シリンダーに与える構造を有する道具によって作動させられる。前記道具の一端は前記管の前記ねじ内壁によって固定されるよう設計される。
本発明によれば、骨を強化する装置と前記装置を搭載するための器具が得られる。
本発明の第１実施形態に係る骨を強化する装置の曲げられていない管部材を示す拡大図である。 本発明の第１実施形態に係る骨を強化する装置の曲げられていない管部材を示す拡大図である。 本発明の第１実施形態に係るシリンダー部材と曲げられていない管部材を含む骨を強化する装置を示す拡大図である。 本発明の第１実施形態に係る骨を強化する装置のシリンダー部材を示す拡大図である。 本発明の第１実施形態に係る骨を強化する装置のシリンダーを示す拡大図である。 本発明の第１実施形態に係る骨を強化する装置が望ましい形状に拡張された状態を示す拡大図である。 本発明の第１実施形態に係る骨を強化する装置の２つの部材の組み合わせを示す概略図である。 本発明の第１実施形態に係る拡張装置を含む骨を強化する装置を示す分解図である。 本発明の第１実施形態に関する拡張装置を含む骨を強化する装置を示す断面図である。 本発明の第１実施形態に係る注入装置を示す分解図である。 本発明の注入装置を示す断面図である。 本発明の前記装置が拡張されていない使用状態の例を示す概略図である。 本発明の前記装置が拡張された使用状態の例を示す概略図である。 本発明の骨セメントを注入した使用状態の例を示す概略図である。 本発明の椎骨で前記装置が骨セメントと結合している状態の例を示す概略図である。
以下に図面を参照して本発明を実施するための形態について、詳細に説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施形態に限定されるものではない。
（第１実施形態）
図１Ａ及び図１Ｂは弱体化したり、折れた骨を強化する装置を固定するための装置を示している。前記装置１００は前記装置の一端に位置するキャップ１１０と細長い形状の管１２０を含み、前記キャップ１１０は前記管の一端に位置する。本実施形態では、好ましい硬度や剛性を有するようにさせるため、前記キャップ１１０と前記管１２０は同一のロッドやバルクによって形成され、前記キャップ１０は中心に貫通孔１１５を有する。また、図１Ａに示すように、前記キャップ１１０は２つのアニュラス１１０１と１１０２から構成される。直径の長いアニュラス１１０１は前記アニュラス１１０２よりも前記管１２０の先細末端１２１から離れた位置に配置される。前記管１２０は好ましくは鉄やその合金などの材料で形成される。なお、別の実施形態では、チタンやその合金が選択され、別の実施形態では、前記管１２０はステンレス、金の単一金属や繊維強化金属などの合成材料によって形成される。好ましくは、前記管１２０は加えられる外力による変形を最小限にし、耐えうるようにさせるため、十分に硬く、前記管１２０は内腔をさらに含む。前記内腔は前記キャップ１１０まで延長され、前記装置１００の両端を開くダクトを形成する。
この実施形態において、前記キャップ１１０の遠位にある前記先細末端１２１は好ましくは、図１Ａに示すように、先細形状である。前記先細の角度は０から４５度の間であり、好ましくは０から３０度である。別の実施形態では、前記角度は２から１５度である。先細末端の設計を用いる理由の１つは、前記管１２０が、内径が前記管１２０の外径とかみ合うよう設計されうるシリンダー２００へとスライドして押圧取り付けされるようにするためである。前記管１２０はさらに前記キャップ１１０の近くに配置される少なくとも１つの開口部１２２を含む。前記開口部１２２は例えば、丸、スロットや三角などの様々な形状であり、前記開口部１２２によって、材料は前記管１２０から出たり入ったりすることができる。実施形態では、前記先細末端１２１の近くの前記管１２０の前記内壁はねじ状である。ねじ内壁１２５によって、前記装置１２０は前記装置１００を折れたり、弱体化した骨の望ましい位置に正確に配置したり、移植するための道具（図示せず）に容易に取り付けることができる。当業者はここで使用されている“骨”とは椎骨、臀部、脛骨、腓骨、上腕骨、尺骨、橈骨及びその他骨であることを認識しており、これは、本実施形態で開示されている範囲内である。
図２に示すように、本願はさらに弱体化したり、骨折した骨を強化する装置０を開示しており、前記装置１０は装置１００とシリンダー２００を含む。前記装置１００は前記した装置１００と同一でも、前記装置１０に符合するように微調整したものでも構わず、前記シリンダー２００はさらに前記固定部２０１と隣接する調整部２０２を含む。実施形態では、前記固定部２０１は前記調整部２０２と接続され、“接続”という用語はいかなる接続方法のことをも意味しており、結合、溶接、搭載、統合、又は統合ユニットに限定されない。実施形態では、好ましい硬度や剛性を有するようにさせるため、前記固定部２０１と前記調整部２０２は同一のロッドやバルクによって形成/機械加工される。前記シリンダー２００のために選択される材料は金属やその合金であり、別の実施形態では、チタンやその合金が選択される。別の実施形態では、前記管１２０は例えば、ステンレス、金といった単一の金属や、繊維強化金属などの合成材料によって形成される。前記シリンダー２００は内腔を内に有していてもよく、言い換えるならば、前記装置１００と組み立てるため、前記固定部２０１と前記調整部２０２は空洞である。もし空洞の形状が丸であれば、前記固定部２０１の前記内径は前記調整部２０２に押圧取り付けされるよう設計される。前記固定部２０１の外縁は丸や多角形など異なる形状に調整できる。実施形態では、前記固定部２０１は六角形か、長方形と丸を合わせた形である。なお、実施形態では、図２に示すように、前記固定部２０１は貫通孔を有するボルト頭部である。
図２は管状の調整部２０２を示している。当業者は前記調整部は管や配管に限定されないことを認識している。実施形態では、前記調整部２０２の一部はくり抜かれ、前記調整部２０２の壁には少なくとも１つのスロットや形どられた孔が形成されている。別の実施形態では、前記調整部２０２の一部はメッシュ形状を形成するようくり抜かれる。前記調整部２０２の前記スロットや形どられた孔により、前記管状の調整部２０２は前記管状のシリンダー２００の軸方向に沿って外力を前記シリンダー２００に加えるとき、容易に変形させることができる。前記空洞形状も材料が前記シリンダー２００から出たり入ったりすることを強化する。実施形態では、前記調整部２０２は第１形状からより大きな第２形状、例えば、管状形状からケージ、王冠、又はランタンのような形状に拡張される。
力を分散させるため、前記調整部２０２の外部表面は直線以外でもよく、曲がったり、湾曲した外表面を有してもよい。したがって、前記調整部２０２は直線、凸面、又は凹面外表面、又はこれらの組み合わせを有する。実施形態では、前記調整部２０２の厚さは不均一である。厚さの違いにより、前記調整部２０２は望ましい形状に拡張させることができる。図３で示すように、前記シリンダー２００は２つの薄い部分２０２２と２０２３の中間にある最も厚い中間部２０２１を有する。なお、最も厚い部分の位置は前記シリンダー２００が外力下にあるときの力の分散に影響を与える。したがって、力の分散は前記調整部２０２の拡張形状を変えることによって調整できる。図４Ａは最も厚い部分が中間部２０２１の中心である調整部２０２の実施形態を示しており、図４Ｂに示すように、前記調整部２０２が対称、非対称のケージのような望ましい形状に拡張されることを可能にする。別の実施形態では、前記調整部２０２は最も厚い部分は中間部２０２１にあるが、前記固定部２０１の近くであり、前記調整部２０２が王冠形に拡張するようにさせる。当業者は前記調整部２０２の最も厚い部分は前記実施形態に限定されないことを認識している。前記調整部に対して不均一の厚さの設計を行うのであれば、どれも本願の開示範囲に属し、前記実施形態では、スロット形を用いているが、メッシュも含まれる。別の実施形態では、メッシュ形の孔を有する調整部２０２を有する前記シリンダー２００は気球やランタンのように拡張される。
図５では前記装置１０の組み合わせがさらに示されている。装置１０において、前記シリンダー２００は前記装置１００を被覆するよう設計される。実施形態では、前記固定部２０１の内径は前記管１２０の外径と同じか、実質的に同じであるよう定義される。前記アニュラス１１０１の外径は前記調整部２０２の内径より大きい。前記装置１００は前記固定部２０１に配置される薄い部分２０２２へ先細末端１２１が先に挿入されるよう挿入、又はスライドされる。そして、薄い部分２０２２がアニュラス１１０１に当たるまで挿入され、前記装置１００は前記シリンダー２００の内側に置かれる。外径が前記固定部２０１の内径より小さい前記先細末端１２１は少ない抵抗で、前記固定部２０１内へ移動することができる。前記先細末端１２１の近くの内壁はねじであるため、ねじ末端を有するハンドリング道具（図示せず）は前記シリンダー２００の前記固定部２０１から前記装置１０へとねじどめされる。道具を用いることによって、治療の間、前記装置１０を折れたり、弱体化した骨の望ましい位置に配置することができる。当業者はハンドリング道具は施術者が前記装置１０をねじこむために設計されたいかなる装置や器具でもよく、開示されている実施形態の範囲内のいかなる変形や調整でもよいことを認識している。
図６−１３は本願の拡張装置３０の実施形態を示しており、以下の記載では図１−４を言及している。前記拡張装置３０は結合部分４０３を有する貫通孔４０２を有する外管４００を含む。前記結合部分４０３は前記固定部２０１と対応し、例えば、前記固定部２０１を前記結合部分４０３に挿入したり、取り付けたりできる。別の一端では、土台４０５が外管４００に取り付けられ、前記貫通孔４０２と接続される孔がある。前記土台４０５はさらに押圧表面４０６を含む。
上述したように、本願の前記装置としての前記装置は前記拡張装置３０によって拡張され、前記外管４００内の軸方向に設けられる前記貫通孔４０２を有し、前記結合部分４０３は前記外管４００の一端に設けられ、多角形の形をしており、その角の面取りをしている前記固定部２０１と対応し、前記固定部２０１は前記結合部分４０３に挿入され、取り付けられ、前記土台４０５は前記外管４００の別側に取り付けられ、第１押圧表面４０６を有する外管４００と、前記パッキング９００の一端は前記第１押圧表面４０６と対向する第２押圧表面９０１を形成し、凹部９０２は前記パッキング９００の別の一端に設けられ、第３押圧表面９０３は前記凹部９０２の両側に形成され、更に、軸方向の第１取り付け孔９０４、表面の外縁９０５と取り付け部９０６は前記パッキング９００に設けられるパッキング９００と、第２取り付け孔５０１と第３取り付け孔５０２は連続して前記空洞体５００の内部の一端に設けられ、第２内ねじ５０３は別の末端に設けられ、内管５１０は前記第３取り付け孔５０２に設けられ、ダクト５１１は前記内管５１０内の軸方向に設けられ、第１外部ねじ部５１３は内管５１０の別側に設けられ、前記第１外部ねじ部５１３は前記装置１０の前記第１ねじ内壁１２５と結合し、前記内管５１０は連続して前記第１取り付け孔９０４と前記貫通孔４０２と接合し、前記取り付け部９０６は前記第３取り付け孔５０２と接合し、前記外縁９０５は前記第２取り付け孔５０１と接合し、止め具５１２を凹部９０２にはめ込み、前記パッキング９００の軸を軸方向のみに限定し、前記空洞体５００の外縁９０５を超えないようにする空洞体５００と、第２外部ねじ６０１はハンドル６００、ステアリング部分６１０、ベアリング又は類似した構造の外部に設けられ、これは前記ハンドル６００の一端に接続され、ねじり部分６０２はユーザーが容易にねじることができるよう、翼型でハンドル６００の別の側に設けられ、前記第２外部ねじ６０１は前記第２内ねじ５０３と接続され、ステアリング部分６１０は第４押圧表面６１１を形成するハンドル６００から構成される。
前記拡張装置３０を使用する方法は以下のステップにまとめることができる。
ａ）前記外管４００の結合部分４０３を前記固定部２０１に結合させる。
ｂ）前記空洞体５００を回転させ、前記第１外部ねじ部５１３を前記ねじ内壁１２５にねじどめする。
ｃ）図１０に示すように、外管７１０を加え、前記装置１０を例えば脊椎など、治療されるべき領域７００に移植する。
ｄ）前記空洞体５００を保持しながら、ねじり部分６０２を回転させ、ステアリング部分６１０の前記第４押圧表面６１１が前記パッキング９００の前記第３押圧表面を押圧するようにさせ、前記パッキング９００の前記第２押圧表面９０１が前記外管４００の前記第１押圧表面４０６を押圧するようにさせる。
ｅ）前記ハンドル６００のねじり部分６０２を継続してねじり、前記外管４００によって前記装置１０を押圧し、前記ねじり部分６０２からの回転によって、前記調整部２０２を変形させ、前記固定部２０１１の前記孔と前記先細末端１２１の間の押圧を適合させる。
上述において、前記調整部２０２は拡張後に軸方向に異なる傾斜を有する曲線を形成する。
上述の通りに、前記拡張装置３０の前記ハンドル６００は骨セメントの容器８００と注入ハンドル１０００によって形成される注入装置６０で置き換えることができる。前記容器８００はピストン８１０とシェル８２０を含み、前記ピストン８１０は軸方向に移動可能であり、前記シェル８２０内に設けられる。出口８２１は前記シェル８２０の片側に設けられ、空間８２２は前記シェル８２０内に設けられ、前記出口８２１と結合される。前記空間８２２は例えば、骨セメントなどの骨強化のための混合物である材料８３０を収容するために用いられる。第２外部ねじ１００１は注入ハンドル１０００の外側に形成され、チャンバー１００２は前記注入ハンドル１０００の片側に設けられ、ねじり部分１００３はねじるために翼型の別の側に形成される。前記第２外部ねじ２００１は前記第２内ねじ５０３に結合され、前記容器８００は前記チャンバー１００２に設けられ、前記ピストン８１０が前記チャンバー１００２の底と対向するようにし、前記出口８２１は前記ダクト５１１と結合される。
前述の注入装置を用いて前記材料を注入する方法は以下のステップによって行われる。
ａ）前記空洞体５００を保持し、前記ねじり部分１００３をねじる、又は前記注入ハンドル１０００をねじり、前記チャンバー１００２の底が前記ピストン８１０を押圧し、前記空間８２２内の前記材料８３０が順次前記出口８２１、前記ダクト５１１、前記装置１００、前記開口部１２２、前記シリンダー２００と前記シリンダー口から治療されるべき領域７００に送られるようにする。
ｂ）前記注入ハンドル１０００を取り除き、前記外管４００の土台４０５を保持し、同時に前記空洞体５００を逆向きにねじり、注入モジュールを取り外す。
上述の実施形態は本発明の技術思想及び特徴を説明するためのものにすぎず、当該技術分野を熟知する者に本発明の内容を理解させると共にこれをもって実施させることを目的とし、本発明の特許請求の範囲を限定するものではない。従って、本発明の精神を逸脱せずに行う各種の同様の効果をもつ改良又は変更は、後述の請求項に含まれるものとする。
１０ 装置
１００ 装置
１１０ キャップ
１１０１ アニュラス
１１０２ アニュラス
１１５ 貫通孔
１２０ 管
１２１ 先細末端
１２２ 開口部
１２５ ねじ内壁
２００ シリンダー
２０１ 固定部
２０２ 調整部
２０１１ 固定部
２０２１ 中間部
２０２２ 薄い部分
２０２３ 薄い部分
３０ 拡張装置
４００ 外管
４０２ 貫通孔
４０３ 結合部分
４０５ 土台
４０６ 押圧表面
５００ 空洞体
５０１ 第２取り付け孔
５０２ 第３取り付け孔
５０３ 第２内ねじ
５１０ 内管
５１１ ダクト
５１２ 輪止め
５１３ 第１外部ねじ部
６０ 注入装置
６００ ハンドル
６０１ 第２外部ねじ
６０２ ねじり部分
６１０ ステアリング部分
６１１ 第４押圧表面
７００ 治療されるべき領域
７１０ 外管
８００ 容器
８１０ ピストン
８２０ シェル
８２１ 出口
８２２ 空間
８３０ 材料
９００ パッキング
９０１ 第２押圧表面
９０２ 凹部
９０３ 第３押圧表面
９０４ 第１取り付け孔
９０５ 外縁
９０６ 取り付け部
１０００ 注入ハンドル
１００１ 第２外部ねじ
１００２ チャンバー
１００３ ねじり部分

Claims (7)

  1. 細長い直線状の管と、
    前記管の一端に設けられるキャップと、
    前記キャップの遠位に設けられる前記管の先細末端と、
    前記キャップ側において前記管に形成される開口部と、
    前記先細末端の内面に形成されるねじ内壁と、
    前記管を被覆するシリンダーであって、一端に設けられる固定部と、該固定部に隣接して設けられる調整部と、を備え、前記固定部及び前記調整部はいずれも空洞を有し、前記調整部に対して前記固定部を押圧する方向に外力を作用させると、前記固定部が軸方向に移動して前記調整部が第１形状から第２形状へ拡張するシリンダーと、
    内部に軸方向に貫通孔が形成され、一端に前記固定部が取り付けられる結合部分が形成され、他端に第１押圧表面を有する土台が設けられる外管と、
    前記土台の第１押圧表面と対向する第２押圧表面が形成され、該第２押圧表面の反対側に凹部を有する取り付け部が形成され、軸方向に第１取り付け孔が設けられるパッキングと、
    一端に前記取り付け部が嵌合可能な取り付け孔が形成され、他端側に内ねじ部が形成される空洞体と、
    前記外管に挿入可能に設けられ、一端に前記ねじ内壁と結合可能な第１外部ねじ部が形成され、他端に前記凹部に嵌合可能な止め具が取り付けられる内管と、
    一端にステアリング部分が形成され、他端に前記空洞体の内ねじ部に結合可能な第２外部ねじ部が形成されるハンドルと、
    を備え、
    前記ハンドルに対するねじり力を継続的に加えると、前記調整部が圧縮されて変形することで、該調整部の拡張度合いと形状を調整可能となっていることを特徴とする、損傷を受けた骨を強化する装置。
  2. 前記損傷を受けた骨は椎骨、脛骨、腓骨、上腕骨、尺骨又は橈骨であることを特徴とする、請求項１に記載の損傷を受けた骨を強化する装置。
  3. 前記調整部は、前記損傷を受けた骨に材料を送るため、くり抜かれていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の損傷を受けた骨を強化する装置。
  4. 前記調整部の一部は、穴あき又はメッシュになっており、前記調整部の厚さは均一ではなく、前記第２形状へ変形するよう設計されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の損傷を受けた骨を強化する装置。
  5. 前記パッキングの前記取り付け部の他端に第３押圧表面が形成され、前記ステアリング部分の一端に前記第３押圧表面に当接可能な第４押圧表面が形成されていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかの請求項に記載の装置。
  6. 前記調整部は拡張後、軸方向において異なる傾斜を有する曲線を形成することを特徴とする、請求項１〜５のいずれかの請求項に記載の装置。
  7. 前記ハンドルの代わりに、容器と注入ハンドルとによって形成される注入装置を備え、
    前記容器は、内部に材料を収納可能な空間を有して一端に該空間に連通する出口が形成されるシェルと、該シェル内を軸方向に移動可能なピストンと、を備え、
    前記注入ハンドルは、外部に第２外部ねじが形成されると共に内部に前記容器を収容可能に形成されるチャンバーと、該チャンバーの他端側に設けられるねじり部分と、を備え、
    前記注入ハンドルをねじると、前記チャンバーの他端面が前記ピストンを押圧し、前記空間内の材料が前記出口から前記内管を通って送り出されることを特徴とする、請求項１〜６のいずれかの請求項に記載の装置。
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