JP6539287B2 - 単振り子運動可能な肩装具 - Google Patents

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Description

本発明は、例えば上腕近位端骨折等の肩の外傷患者が装着する肩装具に関し、特に、受傷直後又は手術直後の固定の機能と、早期リハビリテーションの機能とを兼ね備えた肩装具に関する。
肩は上腕骨近位端、肩甲骨、鎖骨遠位端から構成される部位である。肩甲上腕関節には、内在筋としての腱板や、関節包、烏口上腕靭帯がある。その周囲の外在筋には、三角筋、上腕二頭筋,上腕三等筋、大胸筋、僧帽筋などの多数の筋肉がある。これらの筋肉は、肩甲上腕関節、肩鎖関節、肩甲胸郭関節に作用して、肩及び上腕の運動に関与する。本発明は、上腕骨近位端骨折、腱板断裂、肩鎖関節脱臼、肩関節脱臼、鎖骨遠位端骨折などの外傷後の固定および後療法に関わる装具である。
肩関節は、ボールソケット関節と言われる多軸関節であり関節の可動域が広い。またその周囲には多数の筋肉が付着しており、その作用により様々な動きを生じやすい。従って、従来は、受傷直後又は手術直後の治療の初期段階の固定においては、肩のみでなく、肘、前腕、手首までを広範囲に固定し、首や健側の肩ともストラップで連結するような装具が多く用いられてきた。
このような患部の固定のための装具として、例えば、特許文献1〜3のような装具が知られている。特許文献1には、肩パッドと前腕ホルダとを2本のストラップで接続した装具が開示されている。特許文献2には、肩にかける1本のストップの両端に手首と前腕を支持するための支持部を有する装具が開示されている。特許文献3には、肘関節を90°曲げた状態で肩と前腕を体幹に固定するための装具が開示されている。なお、一般的には、特許文献1、2のように、肘関節で曲げた前腕を体幹の前で左右方向に位置させる装具がほとんどである。
その一方で、多くの骨や筋肉が存在する肩は、保持固定の期間が続くと拘縮を来しやすいという問題がある。そこで、患部の安定性を確保しながらも早期にリハビリテーションを始めることが重要とされている。通常のリハビリテーションは、固定のための装具を外して行い、他動運動、自動介助運動、自動運動、抵抗運動と段階的に進んでいく。リハビリテーション用の装置としては、CPM(continuous passive motion)機器が知られている。CPM機器は、機械的な駆動機構を具備する。これは、リハビリテーションを行うときにのみ使用するものであり、患者が常時装着するものではない。
図7は、早期のリハビリテーションとして行われるコッドマン振り子運動の様子を示した図である。これは治療の初期段階で行うものではある。通常、疼痛や、骨折及び軟部組織の侵襲の回避と、患部の安全性を考慮する必要があるので、患部の最低限の修復を待ってから行う。患者は、体幹を折り曲げ、机などに健側の手を載せて体を支え、患側の上肢を自由に垂らす。垂下した上肢は、体幹の運動をきっかけとして振り子のような他動運動を持続して行う。この場合の振り子運動は、矢印のように前後、左右、旋回など多様な方向に振れる複合的な振り子運動である。
図8は、三次元空間における肩関節の動きの表記法を示している。この表記法は、日本整形外科学会及び日本リハビリテーション学会により制定されたものである。この表記法での用語は、本発明の説明に用いる場合があるのでここにまとめて示す。
図8(a)は、矢状面に平行な面内での回転動作であり、符号FFで示す前方挙上を「屈曲(forward flextion)」と称し、符号BEで示す後方挙上を「伸展(backward extension)」と称する。図8(b)は、前額面に平行な面内での回転動作であり、符号ABで示す体幹から離れる方向の回転を「外転(abduction)」と称し、符号ADで示すその反対方向の回転を「内転(adduction)」と称する。図8(c)は、肘関節を前方90°に屈曲した状態での水平面内の回転動作であり、符号ERで示す外側への旋回を「外旋(external rotation)」と称し、符号IRで示すその反対方向の旋回を「内旋(internal rotation)」と称する。
なお、屈曲0°、外転0°、内旋0°を古典的な基準肢位とすると、生理的基準肢位は、屈曲0°、外転0°、内旋30°とされている。生理的基準肢位とは、上肢(上腕)を体幹に沿って力を抜いて垂下したときの肢位である。これは、人間の肩甲骨平面が前額面と平行ではなく、30°傾斜している(肩甲骨の外側が内側より前方に出ている)ことによる。この30°の傾斜角度は、胸を張ったり背中を丸めたりすると、肩甲骨が移動するため、角度は少し変化する。
米国特許出願公開第2003/0135141号明細書 特開2003−10219号公報 特開2004−261531号公報
上述した従来の肩装具には、次のような問題点がある。
・専ら患部の固定を目的としているため、装着したまま上肢又は上腕を動かすという早期リハビリテーションへの適用は想定されていない。
・長期に亘って装着したままであると、患部の拘縮、筋萎縮、機能障害を起こすおそれがある。
・前腕が体幹の前面に接した状態で左右方向に位置する場合、上肢を左右方向には動かし易いが、前後方向には動かし難い。
・スリングを前腕と肩に掛けるタイプの装具の場合、装着したまま運動しようとすると、スリングが肩からずれたり落ちたりし易い。スリングを首に掛ける装具では、首の疼痛を起こし易い。
また、治療の初期段階で肩装具を外して行うコッドマン振り子運動には、次のような問題点がある。
・上肢を支持無しで下垂するため、重力により骨折箇所を引き離す力が作用し、骨折箇所の転位(ずれ)のおそれがある。
・上肢を下垂した状態で全方位的な振り子運動を行うため、手術で浸襲された肩の種々の筋肉に炎症や疼痛を引き起こすおそれがある。
・全方位的な振り子運動を行うため、肩の種々の筋肉が緊張するような方向に振れると、筋肉の緊張による上方への引っ張り力により骨折箇所の転位のおそれがある。
・初期段階で行うものではあるが、最低限の患部の修復を待って行うので、受傷又は手術の直後から行うことはできない。
・年齢や体調により、前傾姿勢を保てない患者もいる。
・装具を着脱する必要がある。
以上の現状に鑑み、本発明は、肩の外傷患者の治療の初期段階に装着する肩装具であって、早期リハビリテーションのために、装着したまま適切な方向の運動を行わせることができるものを提供することを目的とする。
上記課題を解決すべく、本発明は、以下の構成を提供する。なお、括弧内の数字は、後述する図面中の符号であり、参考のために付するものである。
本発明の第1の態様は、肩の外傷患者が肘関節を前方90°に曲げかつ内旋30°方向に向けた生理的基準肢位にて装着する肩装具であって、
両肩にそれぞれ所定の幅で前後方向に置かれる肩当て部(11a、11b)と、左右の前記肩当て部(11a、11b)の後端同士を連結するように左右方向に延在する背側連結部(13)とを少なくとも具備する第一層(1)と、
所定の幅をもつリング状のスリング(21)を少なくとも具備しかつ前記スリング(21)が前記第一層(1)の患側の肩当て部(11a)に置かれる肩部分(21a)の前端から前腕の肘近接部の尺側に下降し、前腕の下面側を尺側から橈側に通り、前腕の橈側から上腕の前面を横切り、さらに脇の下を通って前記肩部分(21a)の後端に繋がるように掛けられる第二層(2)と、を有し、
装着した患者が生理的基準肢位の内旋角度を保持したまま前後方向に単振り子運動を行うことが可能であることを特徴とする。
上記態様の一実施形態においては、前記第二層(2)が前腕を支持するための前腕受け部(22)を具備し、前記スリング(21)は該前腕受け部(22)の下面側を通る。
上記態様の一実施形態においては、前記第一層(1)の左右両方の前記肩当て部(11a、11b)の各々における前端と後端を脇の下を通って連結する脇紐部(12a、12b)を具備する。
上記態様の一実施形態においては、前記第一層(1)の健側のみの前記肩当て部(11b)の前端と後端を脇の下を通って連結する脇紐部(12b)と、
左右の前記肩当て部(11)の前端同士を連結するように左右方向に延在する前側連結部(15)と、を具備する。
本発明の単振り子運動可能な肩装具によれば、治療の初期段階から装着したまま、前後方向の単振り子運動を行わせることができる。前後方向の単振り子運動とは、生理的基準肢位の内旋角度を保持したまま屈曲及び伸展のみを行うことである。この単振り子運動の方向は、骨折箇所の転位を起こしにくい安全な方向である。従って、コッドマン振り子運動が可能となる時期より前の、例えば受傷又は手術の1〜2日後からでも、本発明の肩装具を装着して単振り子運動を行うことが可能である。本発明の肩装具を用いることにより、受傷又は手術のごく直後の完全な保持固定が必要な時期を短縮することができる。
また、本発明の肩装具は、立位や座位のまま運動を行うことができるので、患者の負担が少ない。さらに、肘関節を前方90°に曲げていることから、前腕が前方を向いているので手を使う作業が可能であり、日常生活における支障が少ない。
本発明の肩装具の第二層が具備するスリングは、上述した生理的基準肢位を保持して単振り子運動を行わせる機能を担う。このスリングは、肩、上腕及び前腕に対して所定の経路をもって掛けられるので、全体として所定の捻りを有する形態となる。これにより、肩、上腕及び前腕の動きを特定の方向に制限する力を発揮することができる。この結果、このスリングは、骨折箇所の転位を起こしやすい内転・外転運動や大きな角度の内旋・外旋運動を行う筋肉の動きを抑制することができる。特に、外転を担う主な内在筋である腱板は、受傷や手術によりダメージを受けていることが多く、この理由からも腱板を収縮させるべきではない。第二層のスリングは、安全な方向の筋肉の動きのみを許容し、動かすべきでない方向の筋肉の動きを抑制することができる。
また、健常な腱板は、通常、上腕骨頭を求心位に保つ役割も担っている。第二層のスリングは、動きを抑制された腱板に替わって上腕骨頭を求心位に保持する機能も担う。この機能によって、上腕骨頭を求心位に保持して安定した運動を行わせることができる。
また、第二層のスリングは、上肢を肘にて常に保持しているので、コッドマン振り子運動のように上肢の下垂による重力の影響を受けないことによっても、骨折箇所の転位を回避できる。
第一層は、第二層のスリングの有する機能的形態を安定に維持するための基礎装具としての役割を果たす。第一層の肩当て部には第二層のスリングの肩部分が置かれる。従って、第一層の肩当て部は、第二層のスリングが左右方向にずれることを防止するとともに、前後方向には滑りやすいように構成されている。また、第一層の肩当て部は、比較的幅広でありかつ両肩に設けられることにより、単振り子運動を行う際に患側の肩の一箇所に負担が集中することを防止する。これにより肩の疼痛を軽減することができる。
図1(a)は、患者が本発明の肩装具の一例を装着した状態を示す斜視図である。(b)は(a)の肩装具の第二層が具備するスリングの形態を示す斜視図である。 図2(a)は、図1と同じ肩装具を用い、第二層のスリングを図1とは異なる掛け方で装着した状態を示す斜視図である。図2(b)は(a)の肩装具の第二層に含まれるスリングの形態を示す斜視図である。 図3は、図2に示した状態の背面図である。 図4は、図2に示した状態の上面図である。 図5(a)〜(c)は、図2に示した肩装具の側面図を示すとともに、本発明の効果を説明する図である。 図6(a)〜(d)は、肩装具の第一層の種々の変形例を示す図である。 図7は、早期の理学療法として他動運動に先立って行われるコッドマン振り子運動の様子を示した図である。 図8は、三次元空間における肩関節の動きの表記法を示している。
以下、本発明の一例を示した図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
図1(a)は、患者が本発明の肩装具の一例を装着した状態を示す斜視図である。図1(b)は(a)の肩装具の第二層に含まれるスリングの形態を示す斜視図である。
図2(a)は、図1と同じ肩装具を用い、第二層のスリングを図1とは異なる掛け方で装着した状態を示す斜視図である。図2(b)は(a)の肩装具の第二層に含まれるスリングの形態を示す斜視図である。
図3は、図2に示した装着状態の上面図である。図4は、図2に示した装着状態の背面図である。
先ず、図1〜図4に示した肩装具の例を参照して、本発明の肩装具の構成を説明する。本発明の肩装具は、患者の体の上に重ねて装着する少なくとも2つの部品から構成されている。2つの部品の全体が必ず層状に重なるわけではないが、2つの部品を、下層側から第一層及び第二層と称することとする。図1〜図4に符号1で示す第一層及び符号2で示す第二層は、実質的な治療のために装着する主要部品である。
図示の例では、患者の右肩が患部(すなわち右が患側)であり、左肩は健常(すなわち左が健側)であるとする。また、図示の例では、一方の肩のみが患部であるが、両方の肩が患部の場合も、本発明の肩装具を適用可能である。その場合は、第二層を左右両側にそれぞれ配置する。
肩装具は、肩の外傷患者が、肘関節を前方90°に曲げた生理的基準肢位にて装着される。生理的基準肢位とは、上肢が屈曲0°、外転0°、内旋30°の肢位である。上腕は体幹の側面に沿って自然に下げられている。前腕は、前額面FPに垂直な方向より30°内旋した方向を向いている(説明の便宜上、この内旋した方向も「前方」と称する)。なお、これらの角度の数値は厳密なものではなく、ある程度(例えばプラスマイナス10%程度)の範囲をもつものである。
図1〜図4に示すように、第一層1は、両肩にそれぞれ前後方向に置かれる左右の肩当て部11a、11bと、左右の肩当て部11a、11bの後端同士を連結するように背中を左右方向に延在する背側連結部13とを少なくとも有する。肩当て部11a、11bは所定の幅を有する。特に患側の肩当て部11aについては、幅が広いほど負荷が分散されるので好ましい。
少なくとも健側における肩当て部11bは、その前端と後端が脇の下を通る脇紐部12bにより連結されている。患側の肩当て部11aについては、第二層2のスリング21がその上に置かれることと、背側連結部13を介してもう一方の肩当て部11bと連結されていることにより、一応その位置を固定可能である。従って、患側の肩当て部11aには脇紐部12aを設けなくてもよい。この場合、後述するように、脇紐部が単振り子運動の支障とならない点で好ましい。しかしながら、図示のように、左右両側の肩当て部11a、11bがそれぞれ脇紐部12a、12bにより連結されていてもよい。このような構成により、第一層1は、患者に安定して装着される。
第二層2は、所定の幅をもつリング状のスリング21を少なくとも具備する。スリング21は、患者に装着されない状態では、捻れることなく繋がった1本の帯状リングである。スリング21は患側に装着される。スリング21の最上部(この最上部をスリング21の肩部分21aと称する)は、第一層1の肩当て部11a上に前後方向に置かれる。スリング21の幅は肩当て部11aの幅よりも狭く、スリング21は肩当て部11aの幅方向の中央に置かれることが好ましい。なお、スリング21の長さ調節のための調節具23を適宜設けてもよい。
図1〜図4、特に図1及び図2に示すように、スリング21の掛け方は次の通りである。肩部分21aの前端から前腕における肘近接部の尺側にほぼ鉛直方向に下降し、前腕の下面側を尺側から橈側に通り(図4の符号21bの部分)、前腕の橈側から上腕の前面を横切り、さらに脇の下を通って肩部分21aの後端に繋がる。
図1(b)及び図2(b)のスリング21のみを示した図を参照する。スリング21は、装着されることによりその輪の中央部にくびれが形成され、このくびれを中心として全体的に捻られた形態となっている。このスリング21の全体的な捻れは、図4の上面図にも現れている。図4中に示す2つの白矢印は、平面視におけるスリング21の肩部分21aの方向(ほぼ前後方向)と、前腕の下面側の部分21bの方向(ほぼ左右方向)を示している。これらは互いにほぼ垂直となっている。
第二層2のスリング21をこのような形態で掛け回すことにより、患側の前腕と上腕の位置を制御する力が働き、その結果、患側の上肢を生理的基準肢位に保持することができる。さらにスリング21は、肘関節を前方90°に曲げた状態で生理的基準肢位の内旋30°を保持したまま、上肢の伸展と屈曲の方向の運動のみを許容し、他の方向への運動は抑制することができる。
また、スリング21は、肩部分21aの前端からほぼ鉛直方向に下降し、前腕とその肘近接部で接触している。前腕との接触部が肘近接部であることにより、肘関節の角度が90°前後で変化してもスリング21の長さに対する影響が少ない。これにより、スリング21を常に緩みのない状態に維持することができる。
図1と図2におけるスリング21の掛け方の違いを、図1(b)及び図2(b)を参照して説明する。これらの図ではスリング21の裏面を斜線で示している。図1(b)では、肩部分21aで表面が露出し、前腕下面側部分21bでは裏面が露出している。一方、図2(b)では、肩部分21でも前腕下面側部分21bでも表面が露出している。この違いは、スリング21における局所的な捻れの位置の違いによる。しかしながら、いずれの掛け方を採用しても本発明の効果を奏することができる。
図5は、図2に示した肩装具の側面図を示すとともに、本発明の効果を説明する図である。図5(b)が、図2の状態の側面図に相当する。上肢は、肘関節を前方90°で曲げ内旋30°の位置に保持されている。すなわち生理的基準肢位に保持されている。この状態にあるとき、体幹の様々な動きがきっかけとなって内旋角度を保持したまま前後方向に他動運動が生じる。この前後方向の他動運動は、図5(a)に示す後方への伸展と、図5(c)に示す前方への屈曲の間で繰り返される振り子運動である。この振り子運動は、内旋30°のベクトルを含む鉛直面内でのみ生じ、他の方向に対しては抑制されている。従ってこれは単振り子運動である。
図5(a)〜(c)に示す、第二層2のスリング21の肩部分の点Pに着目すると、この単振り子運動を行っている際、点Pは、第一層1の肩当て部11a上を前後に滑り動くことが判る。第一層1の肩当て部11aの表面は、単振り子運動を促進するために前後方向には滑り易くすることが好ましい。また、スリング21が肩からずり落ちないように、肩当て部11aの表面は左右方向には滑り難くすることが好ましい。
この単振り子運動は、安全な方向に限定された運動である。この場合、骨折の転位のおそれや筋肉を損傷するおそれのある禁止すべき方向への運動は生じない。従って、受傷や手術の直後にこの肩装具を装着すると、その時点からこの単振り子運動を行うことが可能となる。これは、極めて早期のリハビリテーションを開始できることを意味する。また、この単振り子運動は、患者の体幹の様々な動きにより自然発生的に生じる他動運動であるので患者が意識的に行う必要が無い。また、この単振り子運動は、患者が負担の大きい姿勢をとる必要がなく、立位でも座位でも行うことができる。また、受傷又は手術の直後から本発明の肩装具を装着することにより、患者の上肢を完全に固定する時期がなくなるため、拘縮のおそれを解消することができる。
図6は、本発明の肩装具の第一層の種々の変形例を示す図である。図6(a)は、第一層の変形例1Aの背面図である。肩当て部11aの幅方向の両縁に、所定の高さで突出する突条11a2、11a3を形成している。これらの突条11a2、11a3は、スリングの左右方向のずれを防止する壁の役割を果たす。特に、外側の突条11a2は、スリングが肩から落ちることを防止するために有効である。外側の突条11a2のみを設けてもよい。また、スリングの裏面と接触する表面11a1には、スリングが前後方向に滑り易いように、前後方向に延在する多数の細い溝を形成してもよい。図示の例では、健側の肩当て部11bにも突条及び溝を設けているが、これは肩装具を左右両用とするためである。基本的には、健側には不要である。
図6(b)は、第一層の別の変形例1Bの背面図である。背側連結部13に長さ調節のための調節具14を設けている。図6(c)は、(b)のI−I概略断面図であり、さらに別の変形例を示している。肩当て部11aは、肩に対する負担を軽減するために、少なくとも肩に当たる面は柔軟性を有することが好ましい。図6(c)の例では、肩当て部11aの表皮部材11dが袋状になっており、内部にポリウレタン等の弾性材11eが充填されている。図示しないが、弾性材11eの中央部に適度の硬さの芯材を挿入してもよい。
図6(d)は、第一層のさらに別の変形例1Cの正面図である。図6(d)の例では、左右の肩当て部11a、11bの前端同士を連結するように胸の前を左右方向に延在する前側連結部15を設けている。前側連結部15を設けた場合、健側の脇紐部12bのみを設け、患側には脇紐部を設けずとも第一層を十分に安定して装着できる。患側に脇紐部を設けないことにより、単振り子運動が脇紐部によって干渉されることがなく、円滑な単振り子運動が確保される。なお、前側連結部15にも長さ調節のための調節具16を設けてもよい。
さらに、図示しないが、治療を休止する時間帯に第一層、第二層に加えて装着する付加的部品として、第三層を装着してもよい。第三層は、第二層による単振り子運動を抑止しかつ第二層を装着したまま患者の上肢を固定する機能があれば、どのような形態でもよい。
一例では、第三層が幅広の横ベルトの形態をとる。この幅広の横ベルトは、体幹の側面に患側上腕を沿わせた姿勢で、体幹と患側上腕の周囲に水平方向に巻かれる。また別の例では、幅広の横ベルトに加えて、第2のベルトを用いてもよい。第2のベルトは、患側の前腕を支持するための斜めベルトである。一例として、斜めベルトの一端は第一層の健側の肩当て部11bの前端に固定される。そして斜めベルトは、肩当て部11bの前端から体幹の前面を患側の前腕の橈側へ向かって斜めに横切り、前腕の橈側から前腕の下面を通って尺側の肘近傍へ向かい、その他端は、横ベルトの背面側の一部に固定される。
以上、本発明による単振り子運動可能な肩装具を、幾つかの実施形態及び変形例を示して説明したが、本発明の主旨に沿う限りにおいてこれら以外の多様な変形が可能である。また、各部品の材質については、特に限定しないが、本発明の機能を発揮するために適切なものを選択するものとする。
<症例>
・75歳女性
・左右の上腕骨近位端骨折(AO分類の11−B1.1)
<肩装具の装着>
手術翌日より肩装具を装着した。両肩が患部であるので、第2層は左右両方に適用した。手の使用は自由とした。肩装具を装着した状態で、座位又は立位にて単振り子運動を行わせた。
<結果>
術後8週で、疼痛無く肩のほぼ全可動域を獲得した。術後のリハビリテーションは良好であったといえる。
1 第一層
11a、11b 肩当て部
12a、12b 脇紐部
13 背側連結部
14 調節具
15 前側連結部
2 第二層
21 スリング
22 前腕受け部
23 調節具
FP 前額面

Claims (4)

  1. 肩の外傷患者が肘関節を前方90°に曲げかつ内旋30°方向に向けた生理的基準肢位にて装着する肩装具であって、
    両肩にそれぞれ所定の幅で前後方向に置かれる肩当て部(11a、11b)と、左右の前記肩当て部(11a、11b)の後端同士を連結するように左右方向に延在する背側連結部(13)とを少なくとも具備する第一層(1)と、
    所定の幅をもつリング状のスリング(21)を少なくとも具備しかつ前記スリング(21)が前記第一層(1)の患側の肩当て部(11a)に置かれる肩部分(21a)の前端から前腕の肘近接部の尺側に下降し、前腕の下面側を尺側から橈側に通り、前腕の橈側から上腕の前面を横切り、さらに脇の下を通って前記肩部分(21a)の後端に繋がるように掛けられる第二層(2)と、を有し、
    装着した患者が生理的基準肢位の内旋角度を保持したまま前後方向に単振り子運動を行うことが可能であることを特徴とする
    単振り子運動可能な肩装具。
  2. 前記第二層(2)が前腕を支持するための前腕受け部(22)を具備し、前記スリング(21)は該前腕受け部(22)の下面側を通ることを特徴とする請求項1に記載の単振り子運動可能な肩装具。
  3. 前記第一層(1)の左右両方の前記肩当て部(11a、11b)の各々における前端と後端を脇の下を通って連結する脇紐部(12a、12b)を具備することを特徴とする請求項1又は2に記載の単振り子運動可能な肩装具。
  4. 前記第一層(1)の健側のみの前記肩当て部(11b)の前端と後端を脇の下を通って連結する脇紐部(12b)と、
    左右の前記肩当て部(11)の前端同士を連結するように左右方向に延在する前側連結部(15)と、を具備することを特徴とする請求項1又は2に記載の単振り子運動可能な肩装具。
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