JP7265327B2 - 骨開大デバイスおよび骨開大システム - Google Patents

Description

本発明は、骨開大デバイスおよび骨開大システムに関するものである。

先端に配置されたヒンジ部により相対的に揺動可能に連結された２対の揺動部材と、これら揺動部材をそれぞれヒンジ部の軸線回りに開閉させる２つの開閉機構とを備え、２対の揺動部材がヒンジ部の軸線方向に着脱可能に組み合わせられた骨切術用開大器が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
この骨切術用開大器によれば、変形性膝関節症患者の変形した大腿骨または脛骨に形成された切込みに揺動部材の先端のヒンジ部側から挿入し、開閉機構を作動させて揺動部材を相対的に開く方向にヒンジ部の軸線回りに揺動させていくと、切込みが開大されていく。

特許第４７３６０９１号公報

しかしながら、切込みを挟んで両側に配置される大腿骨あるいは脛骨は靱帯等の組織によって連結されているため、大腿骨あるいは脛骨の左側または右側に形成された切込みが変形を修復する方向に開大されていくときに、大腿骨あるいは脛骨の後ろ側よりも前側の方が大きく開大され易い。このため、注意深く開大しなければ開大後の大腿骨あるいは脛骨が後傾し易いという不都合がある。
本発明は、骨の後傾を簡易に防止しながら切込みを開大することができる骨開大デバイスおよび骨開大システムを提供することを目的としている。

本発明の一態様は、ヒンジ部の軸線回りに揺動可能に連結された一対の揺動部材と、脛骨または大腿骨に該脛骨または大腿骨の左右方向に形成された切込みに所定の方向に挿入され、前記揺動部材の前記軸線回りの相対的な揺動によって離間させられることにより、前記切込みを開大する一対の開閉部材と、前記揺動部材を前記軸線回りに相対的に揺動させる開閉機構とを備え、各前記開閉部材が、前記切込みを構成する切断面に接触させられる接触面を備え、各前記接触面は、前記一対の開閉部材が前記所定の方向に前記切込みに挿入された状態において前記脛骨または大腿骨の前側および後側にそれぞれ配置される第１側および第２側を有し、前記接触面間の距離が、前記骨の前側よりも後側において大きい、骨開大デバイスである。

本態様によれば、一対の開閉部材を近接させて閉じた状態で骨に形成された切込みに挿入し、揺動部材を操作してヒンジ部の軸線回りに揺動させることにより、一対の開閉部材が揺動部材の揺動に応じて離間させられ、切込みが開大される。このとき、各開閉部材に設けられた接触面が骨の切断面に接触し、切断面同士を離間させることにより切込みが開大される。この場合において、一対の開閉部材は、接触面間の距離が、骨の前側よりも後側において大きくなる形状を有しているので、自動的に骨の前側よりも後側がよりも大きく開大させられる。これにより、骨の後傾を簡易に防止しながら切込みを開大することができる。

上記態様においては、前記接触面が傾斜面であってもよい。
この構成により、傾斜面からなる接触面を骨の切断面に面接触させることができ、開大時に骨の切断面に加わる圧力を分散して、骨を健全な状態に維持しながら開大することができる。

また、上記態様においては、前記接触面どうしが、前記骨の前側から後側に向かって０°よりも大きく１２°よりも小さい角度をなして配置されていてもよい。
この構成により、骨の後傾を効果的に防止することができる。

また、上記態様においては、前記揺動部材と前記開閉部材との間に、前記揺動部材の揺動動作を前記開閉部材の並進移動動作に変換するカム機構を有していてもよい。
この構成により、一対の開閉部材が平行な状態を維持しつつ開閉させられるので、開大が進行しても接触面どうしの距離の骨の前後方向の大小関係を維持することができる。

また、上記態様においては、各前記開閉部材が、前記ヒンジ部の前記軸線に交差する方向に延びる第１部分と、該第１部分に対して前記軸線に平行に延びる第２部分とからＬ字状に形成され、前記第２部分に前記接触面が設けられていてもよい。
この構成により、ヒンジ部の軸線を骨のヒンジに一致させて配置し、第２部分を切込みに挿入し、開閉部材をヒンジ部の軸線回りに揺動させる方法によっても切込みを開大することができる。

また、上記態様においては、前記開閉部材を離間した状態に維持するストッパ機構を備えていてもよい。
この構成により、ストッパ機構の作動により開閉部材を離間させ切断面を開大した状態に維持することができる。

また、本発明の他の態様は、上記いずれかの骨開大デバイスを２つ備え、２つの該骨開大デバイスが、前記ヒンジ部の前記軸線に沿う方向に着脱可能に組合せられている骨開大システムである。

本態様によれば、両方の骨開大デバイスを用いて広い面積で骨の切断面を開大し、一方の骨開大デバイスをヒンジ部の軸線に沿う方向に移動させて取り外すことができる。これにより、残った他方の骨開大デバイスにより、切断面を開大した状態に維持する一方で、取り外された一方の骨開大デバイスが占有していた空間に、人工骨ブロックを挿入し易くすることができる。

上記態様においては、２つの前記骨開大デバイスの前記揺動部材どうしを係合する係合部を備えていてもよい。
この構成により、２つの骨開大デバイスの揺動部材どうしを係合部により係合させた状態として、開閉部材を一体的に動作させ、広い面積で骨の切断面を開大することができる。

本発明によれば、大腿骨あるいは脛骨の後傾を簡易に防止しながら切込みを開大することができるという効果を奏する。

本発明の一実施形態に係る骨開大デバイスを示す正面図である。 図１の骨開大デバイスの開閉部材を開いた状態を示す正面図である。 図１の骨開大デバイスを示す側面図である。 図１の骨開大デバイスの開閉部材に設けられた傾斜面を説明する部分的な斜視図である。 図４の開閉部材が開かれることにより、傾斜面の間隔が広がった状態を説明する部分的な斜視図である。 図１の骨開大デバイスを、脛骨に設けられた切込みに挿入する状態を説明する図である。 図６の骨開大デバイスを、脛骨に設けられた切込みに挿入した後に、開閉部材を離間させた状態を示す図である。 図７の切込みに挿入された骨開大デバイスを脛骨の軸方向から見た図である。 図４の傾斜面の変形例を説明する部分的な斜視図である。 図１の骨開大デバイスの第１の変形例を切込みに挿入した状態で脛骨の軸方向から見た図である。 図１０の骨開大デバイスの開閉部材に設けられた傾斜面を説明する部分的な斜視図である。 図１１の開閉部材が開かれることにより、傾斜面の間隔が広がった状態を説明する部分的な斜視図である。 図１の骨開大デバイスの第２の変形例を切込みに挿入した状態で脛骨の軸方向から見た図である。 図１の骨開大デバイスの第３の変形例を切込みに挿入した状態で脛骨の軸方向から見た図である。 図１４の骨開大デバイスを先端側から見た図である。 図１４の骨開大デバイスの正面図である。 図１の骨開大デバイスを２つ組み合わせた本発明の一実施形態に係る骨開大システムを示す正面図である。 図１７の骨開大システムの２つの骨開大デバイスを切込みに挿入した状態で脛骨の軸方向から見た図である。 図１８の骨開大システムにおいて一方の骨開大デバイスを取り外し、他方の骨開大デバイスを切込みに残した状態を示す図である。

本発明の一実施形態に係る骨開大デバイス１について図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る骨開大デバイス１は、図１から図３に示されるように、ヒンジ部２の軸線（以下、ヒンジ軸という。）Ａ回りに揺動可能に連結された一対の揺動部材３，４と、揺動部材３，４の一端に設けられ、揺動部材３，４の揺動動作によって近接または離間させられる一対の開閉部材５，６と、揺動部材３，４の他端に設けられ、術者が把持することにより加えた力によって揺動部材３，４を揺動させ開閉部材５，６を開閉させるグリップ（開閉機構）７，８と、揺動部材３，４の揺動動作を開閉部材５，６の並進移動に変換するカム機構９とを備えている。

図１に示されるように、各開閉部材５，６は、帯板状の部材であって、先端が板厚方向に薄く形成されているとともに、基端が、いずれかの揺動部材３，４の先端に、ヒンジ軸Ａに平行な第１軸線Ｂ１，Ｂ２回りに揺動可能に連結されている。また、各開閉部材５，６には、長手方向に延びる長孔５ａ，６ａが幅方向に貫通した状態に設けられている。

本実施形態においては、各開閉部材５，６の先端には、図４および図５に示されるように、相互に密着させられる面とは反対側に、幅方向に沿って一方向に傾斜する傾斜面（接触面）５ｂ，６ｂを備えている。これにより、図４に示されるように、一対の開閉部材５，６を最も近接させた状態で、２つの開閉部材５，６を合わせた板厚が、幅方向に沿ってテーパ角度βで一方向に漸次先細になる形状を有している。テーパ角度βは、０°＜β＜１２°であることが好ましい。

カム機構９は、図１および図２に示されるように、ヒンジ軸Ａに平行な第２軸線Ｃ回りに揺動可能に連結された２対のリンク１０，１１を備えている。各対の２本のリンク１０，１１は第２軸線Ｃにおいてクロスして配置されている。各リンク１０，１１は、一端がいずれか一方の揺動部材３，４の第１軸線Ｂ１，Ｂ２に揺動可能に連結され、他端が他方の揺動部材３，４の長孔５ａ，６ａを貫通するシャフト１２，１３に揺動可能に連結されている。２対のリンク１０，１１は開閉部材５，６を幅方向に挟む位置に配置されている。

揺動部材３，４がヒンジ軸Ａ回りに揺動させられて、各揺動部材３，４の第１軸線Ｂ１，Ｂ２の間隔が変化すると、各対のリンク１０，１１が第２軸線Ｃ回りの角度を変化させることにより、シャフト１２，１３を長孔５ａ，６ａに沿って移動させる。これにより、各開閉部材５，６が各揺動部材３，４に対して第１軸線Ｂ１，Ｂ２回りに揺動させられて、揺動部材３，４の相対角度にかかわらず、平行な位置関係を維持しながら近接または離間させられる。すなわち、カム機構９によって、揺動部材３，４の揺動動作が開閉部材５，６の並進動作に変換され、開閉部材５，６は、図５に示されるように、傾斜面５ｂ，６ｂのテーパ角度βを維持しながら開閉させられる。

このように構成された本実施形態に係る骨開大デバイス１の作用について以下に説明する。
本実施形態に係る骨開大デバイス１を用いて、脛骨（骨）Ｘに形成された切込みＹを開大するには、図６に示されるように、骨鋸を用いて膝関節を構成する脛骨Ｘの内側からヒンジ部Ｘ１を残して形成した切込みＹに、本実施形態に係る骨開大デバイス１の開閉部材５，６の先端を挿入する。

挿入時には、開閉部材５，６は、図４に示されるように、相互に密着する位置まで閉じた状態とし、先端に設けられた傾斜面５ｂ，６ｂを、図７に示されるように、切込みＹを構成している切断面Ｙ１，Ｙ２間に挿入する。このとき、開閉部材５，６は傾斜面５ｂ，６ｂによって幅方向一方向に板厚が大きくなる形状を有しているので、脛骨Ｘの前側から後側に向かって板厚が大きくなる向きで先端から挿入する。

そして、図８に示されるように、先端に設けられた傾斜面５ｂ，６ｂが切込みＹを構成している切断面Ｙ１，Ｙ２の外縁部分、すなわち、皮質骨に接触する位置に配置する。この状態で、術者がグリップ７，８に圧縮力を加えることにより、揺動部材３，４をヒンジ軸Ａ回りに揺動させて、カム機構９により、図５に示されるように、開閉部材５，６を相互に離間させる。

これにより、図７に示されるように、脛骨Ｘに形成された切込みＹが押し広げられて、脛骨Ｘの角度が矯正させられる。この状態で、開大された切込みＹ内に人工骨を挟んだり、開大された切込みＹを跨いで骨プレートを固定したりすることにより、脛骨Ｘの角度が矯正された状態に維持される。

この場合において、本実施形態に係る骨開大デバイス１によれば、切込みＹを構成している切断面Ｙ１，Ｙ２に接触する傾斜面５ｂ，６ｂによって、前側から後側に向かって板厚が大きくなる開閉部材５，６が切込みＹを構成している切断面Ｙ１，Ｙ２を押し広げるので、切込みＹは自動的に脛骨Ｘの後側の方が前側よりも大きく開大させられる。これにより、後傾を簡易に防止しながら、脛骨Ｘの切込みＹを開大することができるという利点がある。

切込みＹの角度が脛骨Ｘの後ろ側の方が前側よりも小さくなると、脛骨Ｘの前方移動量が減るため、大腿膝蓋関節圧が上昇し、大腿膝蓋関節の変形性膝関節症が進行するという報告がある。本実施形態によれば、脛骨Ｘの後側の方を前側よりも大きく開大することにより、上記不都合の発生をなくし、適正な傾斜となるように脛骨Ｘを開大することができる。

特に、本実施形態によれば、傾斜面５ｂ，６ｂを切断面Ｙ１，Ｙ２の皮質骨に接触させることにより、開閉部材５，６と切断面Ｙ１，Ｙ２とを面接触させ続けることができる。これにより、脛骨Ｘの切断面Ｙ１，Ｙ２にかかる力が分散され、局部的に過大な力が掛かることを防止して、切断面Ｙ１，Ｙ２を健全な状態に維持することができる。そして、開閉部材５，６の開き幅が増大しても、傾斜面５ｂ，６ｂ間の傾斜角度βが一定に維持されるので、周囲の筋組織等から受ける力にかかわらず、切込みＹを脛骨Ｘの後側が広がる適正な角度に開大することができる。

なお、本実施形態においては、開閉部材５，６の先端に幅方向に漸次板厚が小さくなる傾斜面５ｂ，６ｂを設けたが、これに代えて、図９に示されるように、段差１４，１５によって、接触面間の距離が脛骨Ｘの前側よりも後側において大きくなる形状を構成してもよい。

また、真っ直ぐに延びる開閉部材５，６の先端を脛骨Ｘの内側から挿入する場合を例示して説明した。これに代えて、図１０から図１２に示されるように、開閉部材５，６が、ヒンジ軸Ａに交差する方向に延びる第１部分１６，１７と、第１部分１６，１７に対してヒンジ軸Ａに平行に延びる第２部分１８，１９とからＬ字状に形成され、第２部分１８，１９に傾斜面５ｂ，６ｂが設けられていてもよい。これにより、図１０に示されるように、骨開大デバイス１を配置して開閉部材５，６の先端を切込みＹに挿入すれば、上記と同様に、脛骨Ｘの前側よりも後側を大きく開大させることができる。また、第２部分１８，１９の傾斜面５ｂ，６ｂの傾斜方向を逆方向に設定することにより、図１３に示される方向から骨開大デバイス１を挿入することができる。

また、図１４から図１６に示されるように、脛骨Ｘのヒンジ部２にヒンジ軸Ａを一致させた状態で、開閉部材５，６を切断面Ｙ１，Ｙ２間に配置する骨開大デバイス２０では、カム機構９が不要となる。すなわち、第２部分１８，１９に設けられた傾斜面５ｂ，６ｂを、図１５に示されるように、先端に向かって板厚が厚くなる方向に傾斜させておけばよい。

図１４に示す例では、図１６に示されるように、ヒンジ軸Ａに設けた貫通孔２１に挿入したピン２２の先端を脛骨Ｘのヒンジ部Ｘ１に一致させている。これに代えて、ピン２２を用いることなく、図１６の貫通孔２１を軸方向に透視しながら貫通孔２１の延長上に脛骨Ｘのヒンジ部Ｘ１を配置することにしてもよい。

図１６の骨開大デバイス２０では、２つの傾斜面５ｂ，６ｂをそれぞれがヒンジ軸Ａにおいて交差する方向にも傾斜させている。これにより、開閉部材５，６の開閉によって傾斜面５ｂ，６ｂの角度が変化しても、傾斜面５ｂ，６ｂを脛骨Ｘの切断面Ｙ１，Ｙ２の傾斜角度に一致させ面接触させることができるという利点がある。

次に、本発明の一実施形態に係る骨開大システム１００について図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る骨開大システム１００は、図１７から図１９に示されるように、図１３の骨開大デバイス１に類似する２つの骨開大デバイス１ａ，１ｂを備えている。２つの骨開大デバイス１ａ，１ｂは、図１８に示されるように、ヒンジ軸Ａに沿う方向に着脱可能に組み合わせられている。

２つの骨開大デバイス１ａ，１ｂは、図１８に示されるように、組み合わせられた状態で先端の開閉部材５，６を並列に配置している。傾斜面５ｂ，６ｂは、一方の骨開大デバイス１ａから他方の骨開大デバイス１ｂまで同じ傾斜角度で一方向に傾斜している。図１８に示す例では、脛骨Ｘの切込みＹに挿入されたときに、脛骨Ｘの後側で最も板厚方向に厚く、脛骨Ｘの前側で最も薄くなる方向に傾斜している。

一方の骨開大デバイス１ａのグリップ７，８には、他方の骨開大デバイス１ｂのグリップ７，８に設けられた溝２３，２４に嵌め込まれて、グリップ７，８どうし、すなわち、グリップ７，８の先端に設けられた揺動部材３，４どうしを係合する係合部２５，２６が設けられている。これにより、図１８に示されるように、２つの骨開大デバイス１ａ，１ｂを組み合わせた状態では、一方の骨開大デバイス１ａに設けられた係合部２５，２６が、他方の骨開大デバイス１ｂに設けられた溝２３，２４に嵌め込まれ、術者が一方のグリップ７，８に力を加えると、他方のグリップ７，８にも力が伝達されて、２つのグリップ７，８が同時に揺動させられる。

また、他方の骨開大デバイス１ｂには、一対のグリップ７，８を任意の相対位置で固定するストッパ機構２７が設けられている。ストッパ機構２７は、例えば、図１７および図１８に示されるように、一方のグリップ８に揺動可能に支持され、他方のグリップ７を貫通するシャフト２８と、シャフト２８の先端に形成された雄ネジ２９に締結されるナット３０とを備えている。ナット３０を締結していくと、一対のグリップ７，８の間隔が次第に狭められ、開閉部材５，６が次第に開かれていく。ナット３０がグリップ７に係合することにより、術者が手を放しても開閉部材５，６が開かれた状態に維持される。

このように構成された本実施形態に係る骨開大システム１００によれば、図１８に示されるように、組み合わせた２つの骨開大デバイス１ａ，１ｂの２つの開閉部材５，６を脛骨Ｘの切込みＹ内に前後方向に並列して挿入し、グリップ７，８に把持する力を加えることにより、２つの開閉部材５，６が同時に同じだけ開かれる。開閉部材５，６に設けられた傾斜面５ｂ，６ｂにより、切込みＹは、前側よりも後側の方が大きく開大され、大腿骨あるいは脛骨Ｘの後傾を簡易に防止することができる。

そして、適正な角度まで開大された状態で、ストッパ機構２７により、他方の骨開大デバイス１ｂのグリップ７，８間隔を固定し、溝２３，２４と係合部２５，２６との係合を解除して、図１９に示されるように、一方の骨開大デバイス１ａを他方の骨開大デバイス１ｂから取り外す。これにより、取り外された一方の骨開大デバイス１ａの開閉部材５，６が配置されていたスペースから開閉部材５，６が抜き出されて、スペースが開放されるので、開放されたスペースに人工骨を挿入したり、骨プレートを固定したりする作業を容易に行うことができる。

なお、ストッパ機構２７として、シャフト２８とナット３０とを備えるものを例示したが、これに限定されるものではなく、ラチェット機構等の任意のストッパ機構を採用してもよい。
また、開閉部材５，６に設けられた傾斜面５ｂ，６ｂの角度が固定されている場合について説明したが、これに代えて、角度の調節機構を備えていてもよい。また、開閉部材５，６を交換可能に設けてもよい。

１，１ａ，１ｂ，２０ 骨開大デバイス
２ ヒンジ部
３，４ 揺動部材
５，６ 開閉部材
５ｂ，６ｂ 傾斜面（接触面）
７，８ グリップ（開閉機構）
９ カム機構
１４，１５ 段差（接触面）
１６，１７ 第１部分
１８，１９ 第２部分
２５，２６ 係合部
２７ ストッパ機構
１００ 骨開大システム
Ａ ヒンジ軸（軸線）
Ｘ 脛骨（骨）
Ｙ 切込み
Ｙ１，Ｙ２ 切断面

Claims (10)

1. 長手方向に沿って延びる帯板状の部材からそれぞれなり、板厚方向に配列された第１開閉部材および第２開閉部材と、
   該第１および第２開閉部材の基端側に配置され、ヒンジ部の軸線回りに揺動可能に連結された第１揺動部材および第２揺動部材と、
   前記第１および第２揺動部材を前記軸線回りに相対的に揺動させる開閉機構とを備え、
   前記第１および第２開閉部材の先端部が、脛骨または大腿骨に該脛骨または大腿骨の左右方向に形成された切込みに挿入され、前記第１および第２揺動部材の前記軸線回りの相対的な揺動によって前記板厚方向に離間させられることにより、前記切込みを開大し、
   前記第１開閉部材の先端部が、前記板厚方向において前記第２開閉部材とは反対側に、前記切込みを構成する第１切断面に接触させられる第１接触面を備え、
   前記第２開閉部材の先端部が、前記板厚方向において前記第１開閉部材とは反対側に、前記切込みを構成する第２切断面に接触させられる第２接触面を備え、
   前記第１接触面と前記第２接触面との間の前記板厚方向の距離が、前記板厚方向と前記先端部における前記長手方向とに直交する幅方向に沿って一方向に増大し、
   前記第１および第２開閉部材の先端部は、前記距離が大きい方の前記幅方向の一側が前記脛骨または大腿骨の後側に配置される所定の方向に前記切込みに挿入される、骨開大デバイス。
2. 長手方向に沿って延びる帯板状の部材からそれぞれなり、板厚方向に配列された第１開閉部材および第２開閉部材と、
   該第１および第２開閉部材の基端側に配置され、ヒンジ部の軸線回りに揺動可能に連結された第１揺動部材および第２揺動部材と、
   前記第１および第２揺動部材を前記軸線回りに相対的に揺動させる開閉機構とを備え、
   前記第１および第２開閉部材の先端部が、脛骨または大腿骨に該脛骨または大腿骨の左右方向に形成された切込みに所定の方向に挿入され、前記第１および第２揺動部材の前記軸線回りの相対的な揺動によって前記板厚方向に離間させられることにより、前記切込みを開大し、
   前記第１開閉部材の先端部が、前記板厚方向において前記第２開閉部材とは反対側に、前記切込みを構成する第１切断面に接触させられる第１接触面を備え、
   前記第２開閉部材の先端部が、前記板厚方向において前記第１開閉部材とは反対側に、前記切込みを構成する第２切断面に接触させられる第２接触面を備え、
   前記第１接触面と前記第２接触面との間の前記板厚方向の距離が、前記先端部の基端から先端に向かって一方向に増大し、
   前記第１および第２開閉部材の先端部は、前記先端が前記脛骨または大腿骨の後側に配置される所定の方向に前記切込みに挿入される、骨開大デバイス。
3. 前記第１および第２接触面が傾斜面である請求項１または請求項２に記載の骨開大デバイス。
4. 前記第１接触面および前記第２接触面が、０°よりも大きく１２°よりも小さい角度をなして配置されている請求項３に記載の骨開大デバイス。
5. 前記第１および第２揺動部材と前記第１および第２開閉部材との間に、前記第１および第２揺動部材の揺動動作を前記第１および第２開閉部材の並進移動動作に変換するカム機構を有する請求項１から請求項４のいずれかに記載の骨開大デバイス。
6. 前記第１および第２開閉部材が、前記ヒンジ部の前記軸線に交差する方向に延びる第１部分と、該第１部分に対して前記軸線に平行に延びる第２部分とからＬ字状にそれぞれ形成され、前記第２部分に前記第１接触面および前記第２接触面がそれぞれ設けられている請求項１から請求項４のいずれかに記載の骨開大デバイス。
7. 前記第１および第２開閉部材を離間した状態に維持するストッパ機構を備える請求項１から請求項６のいずれかに記載の骨開大デバイス。
8. 前記ヒンジ部に、該ヒンジ部を前記軸線に沿って貫通する貫通孔が設けられている、請求項１から請求項７のいずれかに記載の骨開大デバイス。
9. 請求項１から請求項８のいずれかに記載の骨開大デバイスを２つ備え、
   ２つの該骨開大デバイスが、前記ヒンジ部の前記軸線に沿う方向に着脱可能に組合せられている骨開大システム。
10. ２つの前記骨開大デバイスの前記揺動部材どうしを係合する係合部を備える請求項９に記載の骨開大システム。

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