JPH05269159A - 骨癒合装置及び骨構造治癒促進装置 - Google Patents

骨癒合装置及び骨構造治癒促進装置

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JPH05269159A
JPH05269159A JP5028484A JP2848493A JPH05269159A JP H05269159 A JPH05269159 A JP H05269159A JP 5028484 A JP5028484 A JP 5028484A JP 2848493 A JP2848493 A JP 2848493A JP H05269159 A JPH05269159 A JP H05269159A
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bone structure
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healing promoting
fixed
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JP5028484A
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David F Crook
デイヴィド、エフ、クルク
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Original Assignee
AMERICAN MEDICAL ELECTRON CORP
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 損傷部位又は癒合部位を安定にして骨の生長
及び癒合の刺激を行い、損傷部位への刺激エネルギーの
有効な配分を行うことにある。 【構成】 骨移植片１１０を、骨損傷部位９９，１００
にあてがった導電性網状フレーム１０８の直上に位置さ
せる。この導電性網状フレームに保持体１１２を固定
し、この保持体との間に骨移植片を挟む。保持体には固
定器９５を固定し、さらに固定器を、骨構造に損傷部位
の直上で固定する。固定器は保持体に圧力を有効に加
え、癒合骨及び損傷部位間を密接に接触させる。さらに
電子モジュール１０２を固定器に取付け、導電性網状フ
レームに結合して、この導電性網状フレームに刺激エネ
ルギーを送出す。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は一般に医学装置の分野に
関する。ことに本発明は、局部的安定性を保って配分さ
れた骨生長の刺激を与える装置に関する。
【０００２】
【発明の背景】電子回路の小形化はわれわれの生活の多
くの領域で革命的な進歩を促進した。若干の著名な例
は、ラップトップコンピユータ及びポケットテレビジョ
ンから使用者に感覚のフイードバックを与える世界的ポ
ジショニングシステム（ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ ｓｙ
ｓｔｅｍ）及び人口器官までの範囲にわたる。電子工学
の進歩は又、脊椎癒合及び治癒の促進を含む整形外科的
骨生長刺激の領域における研究開発を促している。この
ことは、患者の体内で骨折部の付近にこの骨折部のまわ
りに直流電流を生ずるように電流発生器を挿入すること
によって行われる。研究によれば折損した骨にこのよう
にして刺激を与えるときは骨の生長及び癒合の速度の向
上することを示している。他の有望な刺激法では骨折部
位を経て伝送する超音波を使用する。
【０００３】前記した骨生長の刺激のほかに体内に挿入
した電子機器は患者の健康のモニタリング（ｍｏｎｉｔ
ｏｒｉｎｇ）にも役立つ。たとえば骨生長の過程は、骨
の電気抵抗の量により定められる。又超音波結像は、互
いに対向する部位で問題の位置を目標とした超音波送受
信器を挿入することにより行うことができるようにして
ある。このような超音波結像システムの一層詳しい説明
は前記した関連の特許願明細書にも記載してある。
【０００４】しかし電子回路を挿入する従来の方法に
は、電子回路パッケージ電極及び蓄電池パックを含む電
気部品に装置出力の短絡を引き起す移動が起り得る欠点
がある。骨折部位や癒合部位は機械的に不安定であるか
ら、内部安定化を行うのが医学的に普通のことである。
従って折れた骨又は癒合部位を安定にして骨の生長及び
癒合の刺激を行う装置が必要になっている。さらに損傷
部位への刺激エネルギーの配分した送出しを行う装置が
必要である。
【０００５】
【発明の概要】本発明によれば、従来の応用に伴う欠点
及び問題を実質的になくし又は減らした、骨の固定及び
刺激を行う装置が得られる。
【０００６】本発明の一態様では、骨の損傷部位に骨の
移植片をあてがうことにより骨の癒合を行う装置が得ら
れる。この装置は、骨移植片材料を実質的に包囲するよ
うに骨折部位に直接取付けたケージを備えている。骨折
部位の近くには、刺激エネルギーを発生する回路を取付
けてある。刺激エネルギーはケージに送出す。骨の損傷
は、外力により又は外科的に生じる。
【０００７】本発明の別の態様では、損傷した骨構造の
治癒を促進する装置が得られる。骨の損傷部位にあてが
った導電性網状フレームに複数の骨断片を直折位置させ
る。この導電性網状フレームに保持体を締付けこれ等の
間に骨の断片を挟む。保持体には固定器（ｂｒａｃｅ）
を締付け、この固定器は、さらに損傷部位の直上で骨構
造に固定してある。固定器は、保持体に有効に圧力を加
え、癒合した骨及び損傷部位の間をぴったりと接触させ
る。さらに固定器に電子モジールを取付け導電性網状フ
レームに結合しこの導電性網状フレームに刺激エネルギ
ーを送出す。
【０００８】本発明の重要な技術的利点として、損傷部
位安定化の機能と、治癒を促進するように刺激を加える
機能とを共に生ずる実質的に一体の装置が得られる。さ
らに損傷部位に直接固定した骨移植片の使用により、骨
の生長をさらに促進する。
【０００９】
【実施例】添付図面で図１は本発明により構成した骨の
固定及び刺激用の装置１０の１実施例の展開図である。
本発明の装置１０は部品及び随意部品を備えている。こ
れ等の部品の構造は計算機援用設計（ＣＡＤ）ライブラ
リ（図示してない）に記憶してある。各部品は、患者の
前もって定めた必要項目に従って医師又は開業医がＣＡ
Ｄライブラリから選択することができる。たとえば抵抗
の読取り及び遠隔計測を組合せた電界刺激が特定の患者
に対し最適の治癒促進及び監視に対し望ましいと定める
と、装置１０は、これ等の機能を果たすライブラリから
選定した部品により構成できる。
【００１０】装置１０は、台板１２を備えている。台板
１２は、台板１２と下側の骨（図示してない）との間を
確実に結合する固定手段１３，１４を備える。各固定手
段１３，１４は、台板１２と同じ平面又は任意の配向面
に位置し、台板１２を下側の骨に固定するフアスナを受
入れる穴を備えている。各固定手段１３，１４の穴は、
台板１２と一体に形成してもよく又は図示のように別個
に構成して台板１２に取付けてもよい。或は装置１０
は、ステレオリソグラフ法（ｓｔｅｒｅｏｌｉｔｈｏｇ
ｒａｐｈｉｃ ｍｅｔｈｏｄ）により構成し、全部の選
定した部品を、内移植可能な（ｉｍｐｌａｎｔａｂｌ
ｅ）チタンステンレス鋼、コバルトクロム鋼、又は適当
なプラスチック材、セラミック材及び炭素繊維複合品の
ような原材料から成る単一品から一体に形成してもよ
い。
【００１１】或は固定手段１３，１４は、装置１０を下
側の骨構造に固定するように棒を受入れる手段１５（そ
の１例を図３に示してある）を備えている。この安定化
法は損傷し脊椎（ｓｐｉｎａｌ ｃｏｌｕｍｎｓ）の固
定を行うのにとくに適している。
【００１２】台板１２には、カバー板２２と共に電子モ
ジュール２０を囲む電子モジュールハウジング１７を形
成してある。理想的には、電子モジュール・ハウジング
１７の内部空洞は、電子モジュール２０の外部輪郭に未
使用空間を実質的に残さないで、電子モジュール２０の
外部輪郭に密接に追従する。又電子モジュール２０は、
電子回路（図示してない）を納める絶縁ハウジング２４
を備えるのがよい。複数の電子モジュールを必要とする
場合には、たとえば電子モジュール２０に付加的な電子
モジュール２８を結合するのに相互接続装置２６を使
う。電子モジュール・ハウジング１７及びカバー板２２
は、従って付加的な電子モジュール２８及び相互接続装
置２６を収容するように拡大してもよい。付加的部品た
とえば電気エネルギーを骨構造に送出す電極３０を設け
る。各電極３０は、電子モジュール・ハウジング１７に
ねじ結合するコネクタ３２により電子モジュール２０に
接続できる。
【００１３】独立の各部品を一層よく表示するように装
置１０は図１に展開図で示してある。しかし特定の用途
に望ましいと考えられる部品を選定すると、得られる装
置は一体構造にするのがよい。たとえば締付けすなわち
固定手段１３，１４又は１５、台板１２及び電子モジュ
ール・ハウジング１７を含む全部品〔電子モジュール２
０，２８、モジュールの相互接続装置２６及びカバー板
２２を除く〕は、単一体の材料を形成し（ｆｏｒｍｉｎ
ｇ）及び（又は）成形（ｍｏｌｄｉｎｇ）することによ
り構成する。さらに台板１２に一体に形成してもよいイ
ンターフエース板３４を設ける。インターフエース板３
４の表面３５は、ラストグラフイック（ｒａｓｔｏｇｒ
ａｐｈｉｃ）データ収集、計算機援用設計及びステレオ
リソグラフテック・モデリング（ｓｔｅｒｅｏｌｉｔｈ
ｏｇｒａｐｈｉｃ ｍｏｄｅｌｉｎｇ）により準備さ
れ、その表面輪郭が装置１０を固定しようとする骨表面
の逆像になるようにする。このようにして、下側の骨構
造に対して装置１０が実質的に滑動及び変位を生じない
ように密接な組合い面が得られる。
【００１４】本発明の１変型を示す図２では骨の固定及
び刺激用の大体においてＨ字形の装置４０の斜視図を示
してある。装置４０は、たとえば骨刺激、治癒モニタリ
ング、遠隔計測、苦痛制御及びその他の機能を行う電子
モジュール４８〜５２を納める空洞４４，４６を持つ大
体においてＨ字形の固定器構造４２を備えている。前記
したように装置４０は、特定の患者に必要と考えられる
電子モジュール機能を囲むようにしてある。さらに電子
モジュール４８，５２に所要の電力を送るように蓄電池
５４を設けてある。空洞４４，４６は、フアスナ６０に
より締付け又は溶接して実質的に気密の密封部を形成す
るカバー板５６，５８により閉じてある。さらにカバー
板５６，５８は、たとえば電極線６４を通過させるよう
に穴６２を設けてある。装置４０は、各穴６〜６９を貫
いてボルト又はねじ等のようなフアスナ（図示してな
い）を挿入することにより骨の損傷した部位に締付けら
れる。
【００１５】図３は本発明のなお別の実施を示す。装置
７０は、各端部にフック状構造７４，７５を持つ棒７２
を使う棒固定法を利用する。フック状構造７４，７５
は、装置７０を損傷部位に又はその近くに確実に固定
し、損傷した椎骨又は椎間円板を安定化するように、脊
柱内の椎骨の若干の構成部に引掛けるようにしてある。
棒７２は、台板７６に確実に取付けられ又はこれに一単
位として一体に形成した鞍状体７８，７９に棒７２を挿
入することにより台板７６に取付けてある。台板７６
は、装置７０を固定しようとする損傷した骨の構成部に
実質的に一致する表面８２を持つのがよい。前記したよ
うに表面８２は、ラストグラフイックデータ収集・計算
機援用設計及びステレオリソグラフイック・モデリング
により構成すればよい。
【００１６】図４には本発明のなお別の実施例の展開図
を示してある。装置９０は図示のように、脊柱の２つの
椎骨９２，９３間に位置する損傷部位に対し固定を行い
主として刺激を与えるように構成してある。損傷はたと
えば、癒合治癒が行われる間に損傷した椎間円板の各側
の２つの椎骨９２，９３を相互に対して固定したままに
することを必要とする分節性不安定部（ｓｅｇｍｅｎｔ
ａｌ ｉｎｓｔａｂｉｌｉｔｙ）であるかもしれない。
【００１７】装置９０は脊柱上への取付け部位にぴった
りと追従する形状及び輪郭を持つ固定器（ｂｒａｃｅ）
９５を備えている。輪郭形成は、個別の患者の独特の固
定部品に適合するように注文生産される固定器を得るた
めに、前記したラストグラフイックデータ収集、計算機
援用設計及びステレオリソグラフテック法により得られ
る。固定器９５は図４に示すように細長くされ２つの端
部を持つ。両端部に各穴９６，９７を形成して、それぞ
れ椎骨９２，９３上の部位９９，１００に装置９０を締
付けるねじ（図示してない）を受入れるようにしてあ
る。図３に示した棒構造のような他の締付け手段も又こ
の実施例に応用できる。
【００１８】固定器９５には電子モジュール１０２を取
付けてある。電子モジュール１０２は、前記した骨癒合
刺激、遠隔計測、癒合モニタリング等を含む無数の機能
を果たす。しかし本実施例では電界配分装置１０４を設
けて電界刺激の作用を高めるようにする。電子モジュー
ル１０２は、固定器９５の空洞内に納めるか又は図示の
ように固定器９５に単に結合する。１対の電極線１０６
は、電子モジュール１０２から延び網状電極フレーム
〔ｍｅｓｈ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ ｆｒａｍｅ〕１０８
に結合してある。網状電極フレーム１０８は、実質的に
導電性の一般にたわみ性の材料で構成してある。網状電
極フレーム１０８は、損傷部位においてこれを囲む電磁
エネルギーの配分を向上させる網状フレームを備えて治
癒の向上割合を促進する。
【００１９】網状電極フレーム１０８の頂部には骨片又
は骨移植片１１０と骨移植片の保持体１１２とをあてが
ってある。すなわち癒合骨〔ｆｕｓｉｏｎ ｂｏｎｅ
ｓ〕１１０は、網状電極フレーム１０８及び保持体１１
２の間に挟まれフアスナ１１４，１１５により互いに保
持してある。各フアスナ１１４，１１５は、それぞれ保
持体１１２及び網状電極フレーム１０８にねじ穴１１
６，１１７及びねじ穴１１８，１１９を経て挿入するね
じがよい。電界配分装置１０４はさらにねじ１２０のよ
うなフアスナにより固定器９５に結合してある。ねじ１
２０は、それぞれ固定器９５及び保持体１１２のねじ穴
１２２，１２３に受入れるようにしてある。
【００２０】作動時には電子モジュール１０２は、電極
線１０６を介し網状電極フレーム１０８に電流を送出
す。網状電極フレーム１０８内の電流により刺激され各
結合骨１１０は互いに生長し、椎骨９２，９３間の区域
に向上した割合で結合する。癒合が終ると、固定器９５
及び癒合骨の保持体１１２は電子モジュール１０２と共
にこの部位からはずす。
【００２１】以上本発明を詳細に説明したが、本発明は
なおその精神を逸脱しないで種種のの変化変型を行うこ
とができるのはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好適な実施例の展開斜視図である。
【図２】本発明の他の好適な実施例を一部を切欠いて示
す斜視図である。
【図３】本発明のなお別の好適な実施例の斜視図であ
る。
【図４】本発明のさらに別の実施例の展開斜視図であ
る。
【符号の説明】
１０ 骨癒合用装置 １７ 電子モジュールハウジング ２０ 電子モジュール ９０ 治癒促進装置 ９５ 固定器 １０２ 電子モジュール １０８ 網状電極フレーム １１０ 骨移植片 １１２ 保持体

Claims (34)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 骨損傷部位に骨移植片をあてがうことに
    より骨癒合を行う骨癒合装置において、骨損傷部位に直
    接取付けられ、骨移植片を実質的に囲むケージ手段を包
    含する骨癒合装置。
  2. 【請求項２】 前記骨損傷部位の近くに固定され、刺激
    エネルギーを発生する回路手段と、 前記回路手段と前記ケージ手段とを結合する導電性手段
    とを備え、前記ケージ手段が、前記刺激エネルギーを受
    入れ、この刺激エネルギーにより付勢されるようにし
    た、請求項１の骨癒合装置。
  3. 【請求項３】 前記ケージ手段に、導電性網状フレーム
    と、 この導電性網状フレームに固定され、この導電性網状フ
    レームとの間に前記癒合骨を挟む保持体とを設けた、請
    求項１の骨癒合装置。
  4. 【請求項４】 前記ケージ手段に取りはずし可能に連結
    され、前記骨損傷部位上に取りはずし可能に固定された
    固定器を備え、前記ケージ手段と前記骨損傷部位とを密
    接に接触させるように、前記固定器により前記ケージ手
    段に骨損傷部位に向かい圧力を加えるようにした、請求
    項１の骨癒合装置。
  5. 【請求項５】 前記回路手段を、前記固定器に結合し、
    この固定器内に納めた、請求項４の骨癒合装置。
  6. 【請求項６】 前記固定器により、前記回路手段を納め
    るのに適する空洞を形成した、請求項５の骨癒合装置。
  7. 【請求項７】 前記固定器を、前記骨損傷部位において
    この骨損傷部位を囲む骨構造の輪郭にぴったりと合うよ
    うに輪郭を定めた、請求項４の骨癒合装置。
  8. 【請求項８】 前記固定器が、前記骨損傷部位を囲む骨
    構造上の少なくとも１点に接触する少なくとも一部分を
    備え、この一部分を前記骨構造上の接触点に合うように
    輪郭を定めた、請求項４の骨癒合装置。
  9. 【請求項９】 前記ケージ手段を、実質的にたわみ性に
    した、請求項１の骨癒合装置。
  10. 【請求項１０】 損傷を持つ骨構造の治癒を促進する骨
    構造治癒促進装置において、 導電性網状フレームと、 この導電性網状フレーム上に直接位置させた骨移植片
    と、 前記導電性網状フレームに固定され、この導電性網状フ
    レームとの間に前記骨移植片を挟む保持体と、 この保持体に固定され、前記骨構造に損傷の部位上に直
    接に固定され、前記導電性網状フレーム、前記骨移植片
    及び前記保持体を前記損傷の部位に有効に押付け、前記
    骨構造を安定化する固定器と、 この固定器に取付けられ、前記導電性網状フレームに結
    合され、この導電性網状フレームに刺激エネルギーを送
    出す電子回路を納める電子モジュールと、を包含する骨
    構造治癒促進装置。
  11. 【請求項１１】 損傷が複数の椎骨の間にあり、前記固
    定器を前記椎骨に固定し、前記導電性網状フレーム及び
    骨移植片を前記損傷の部位上に直接に保持するようにし
    た、請求項１０の骨構造治癒促進装置。
  12. 【請求項１２】 前記導電性網状フレームを、実質的に
    たわみ性にした、請求項１０の骨構造治癒促進装置。
  13. 【請求項１３】 前記固定器を、前記骨構造の輪郭にぴ
    ったりと合うように輪郭を定めた、請求項１０の骨構造
    治癒促進装置。
  14. 【請求項１４】 前記固定器が、前記骨構造上の少なく
    とも１点に接触する少なくとも一部分を備え、この一部
    分を、前記骨構造の接触点に合うように輪郭を定めた、
    請求項１３の骨構造治癒促進装置。
  15. 【請求項１５】 前記保持体を、前記導電性網状フレー
    ムにフアスナにより固定した、請求項１０の骨構造治癒
    促進装置。
  16. 【請求項１６】 前記固定器を、前記保持体にフアスナ
    により固定した、請求項１０の骨構造治癒促進装置。
  17. 【請求項１７】 前記固定器を、前記骨構造にねじによ
    り固定した、請求項１０の骨構造治癒促進装置。
  18. 【請求項１８】 前記固定器にさらに、各端部にフック
    状部材を持つ棒を設け、前記フック状部材を、前記骨構
    造の指定した構成部に引掛けこの骨構造に前記固定器を
    固定するのに適するようにした、請求項１０の骨構造治
    癒促進装置。
  19. 【請求項１９】 損傷を持つ骨構造の治癒を促進する骨
    構造治癒促進装置において、 骨移植片と、 この骨移植片を納める導電性網状ハウジングと、 この導電性網状ハウジングに重なり、これに固定され、
    さらに前記骨構造に前記損傷の部位の直上に固定され、
    前記導電性網状ハウジング及び骨移植片を前記損傷の部
    位に有効に押付け、前記骨構造を不動にする固定器と、 この固定器に取付けられ、前記導電性網状ハウジングに
    結合され、この導電性網状ハウジングに刺激エネルギー
    を送出す電子モジュールと、を包含する骨構造治癒促進
    装置。
  20. 【請求項２０】 前記損傷が、複数の脊椎骨の間の分節
    性不安定部であり、前記固定器を、前記各脊椎骨に固定
    し、前記導電性網状ハウジング及び骨移植片を、前記分
    節性不安定部の部位の直上に保持するようにした、請求
    項１９の骨構造治癒促進装置。
  21. 【請求項２１】 前記導電性網状ハウジングを、実質的
    にたわみ性にした、請求項１９の骨構造治癒促進装置。
  22. 【請求項２２】 前記固定器を、前記骨構造の輪郭にぴ
    ったりと合うように輪郭を定めた、請求項１９の骨構造
    治癒促進装置。
  23. 【請求項２３】 前記固定器に、前記骨構造上の少なく
    とも１点に接触する少なくとも一部分を設け、この一部
    分を、前記骨構造の接触点に合うように輪郭を定めた、
    請求項２２の骨構造治癒促進装置。
  24. 【請求項２４】 前記固定器を前記導電性網状ハウジン
    グにフアスナにより固定した、請求項１９の骨構造治癒
    促進装置。
  25. 【請求項２５】 前記固定器を前記骨構造にねじにより
    固定した、請求項１９の骨構造治癒促進装置。
  26. 【請求項２６】 前記固定器にさらに、各端部にフック
    状部材を持つ棒を設け、前記各フック状部材を前記骨構
    造の指定された構成部に引掛け、この骨構造に前記固定
    器を固定するのに適するようにした、請求項１９の骨構
    造治癒促進装置。
  27. 【請求項２７】 損傷を持つ骨構造の治癒を促進する骨
    構造治癒促進装置において、 骨移植片と、 この骨移植片を保持するように複数の小孔を持つ導電性
    手段と、 前記導電性手段及び骨移植片を前記骨構造に前記損傷の
    部位の直上で固定し、前記骨構造を有効に不動にする固
    定器と、 この固定器に取付けられ、前記導電性手段に刺激エネル
    ギーを送出す電子回路と、を包含する骨構造治癒促進装
    置。
  28. 【請求項２８】 前記損傷が、複数の椎骨の間にあり、
    前記固定器を、前記各椎骨に固定し、前記導電性手段及
    び複数の骨移植片を、前記損傷の部の直上に保持するよ
    うにした、請求項２７の骨構造治癒促進装置。
  29. 【請求項２９】 前記導電性手段を、実質的にたわみ性
    にした、請求項２７の骨構造治癒促進装置。
  30. 【請求項３０】 前記固定器を、前記骨構造の輪郭にぴ
    ったりと合うように輪郭を定めた、請求項２７の骨構造
    治癒促進装置。
  31. 【請求項３１】 前記固定器に、前記骨構造の少なくと
    も１点に接触する少なくとも一部分を設け、この一部分
    を、前記骨構造の接触点に合うように輪郭を定めた請求
    項３０の骨構造治癒促進装置。
  32. 【請求項３２】 前記固定器を、前記導電性手段にフア
    スナにより固定した、請求項２７の骨構造治癒促進装
    置。
  33. 【請求項３３】 前記固定器を、前記骨構造にねじによ
    り固定した、請求項２７の骨構造治癒促進装置。
  34. 【請求項３４】 前記固定器にさらに、各端部にフック
    状部材を持つ棒を設け、これ等の各フック状部材を、前
    記骨構造の指定された構成部に引掛け、この構成部に前
    記固定器を固定するようにした、請求項２７の骨構造治
    癒促進装置。
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