JPH07184922A

JPH07184922A - 骨接合用ワッシャー

Info

Publication number: JPH07184922A
Application number: JP5336061A
Authority: JP
Inventors: Fumiaki Kobayashi; 史明小林
Original assignee: Terumo Corp
Current assignee: Terumo Corp
Priority date: 1993-12-28
Filing date: 1993-12-28
Publication date: 1995-07-25

Abstract

(57)【要約】【構成】生体内で分解吸収される材料からなる骨接合用
ワッシャー１は、ネジ６のネジ頭部と骨片３の間に設け
られ、図中矢印に示す引っ張り応力を一定期間内付与す
る。【効果】癒合後に周辺組織に機械的ストレスを与えるこ
とを防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、骨ネジ単独または骨ネ
ジとプレートを併用して骨の内固定を行う際に用いる骨
接合用ワッシャーに関する。

【０００２】

【従来の技術】骨折あるいは骨切り術後の内固定におい
て、骨ネジ単独または骨ネジとプレートを併用した内固
定法が広く行われている。その際、骨片を整復したのち
骨片間に適度な圧迫力をかけて密着させることが、強固
で安定した固定を得るうえで重要であることが知られて
いる（例えば、M.E.ミュラー（Muller）ほか著「マニュ
アルオブインターナルフィクセーション（Mannual
of Internal Fixation）」シュプリンガー・フェアラ
ーク（Spriger-Verlag）(1991)などを参照）。

【０００３】骨の圧迫固定は通常、次のように行われ
る。まず、ネジ単独による固定では、ネジ頭側の骨片は
ネジ山とかみ合わないようにしておいて対側の骨にネジ
止めすることによって骨片間を圧迫する。すなわち、一
方の骨片の骨皮質に突き当たって止まったネジ頭と、対
側の骨内をまだ進もうとするネジ先端側との間に生じる
引っ張り応力によって骨片間が圧迫されるもので、骨片
間の圧迫力はネジを締め付ける力によって決定される。
なお、ネジ頭側の骨片とネジ山がかみ合わないようにす
るために、通常ネジ頭側の骨片にはネジの外径よりも大
きな径の孔が開けられる。また、ネジ頭側の骨片と接す
る部分にネジ山の無い骨ネジも使われており、このネジ
を使えば前記の孔は不要となる。

【０００４】一方、ネジとプレートを併用した固定で
は、プレートの両末端間に引張り応力を発生させること
によって骨片間を圧迫する。これは圧迫固定器を使って
プレートを引張りながらネジ止めすることによって、あ
るいは卵円形の孔の開いたプレートを使い、意図的に中
心よりも末端側にずらしてネジを挿入することによって
実現される。この時もプレートに突き当たって止まった
ネジ頭と対側の骨内をまだ進もうとするネジ先端側との
間には引張り応力が生じるが、この力はネジ単独による
固定の場合とは異なり、骨片間の圧迫力としてではなく
プレートと骨とを密着させる力として働く。なお、骨幹
部の斜骨折などのプレート固定ではプレートを介して骨
折線に垂直にネジを挿入し、ネジによって骨片間を圧迫
することも行われる。

【０００５】このように、ネジ単独による固定とネジと
プレートを併用した固定とではそれぞれ役割が異なるも
のの、いずれの場合もネジには引張り応力が生じてお
り、安定した内固定を実現するためにきわめて重要な働
きをしている。特に、骨幹部の斜骨折などのように骨折
部に大きな力のかかる適応をネジ単独で固定する際に
は、骨片間の圧迫力は約３０００Ｎ（ニュートン）にも
達し（前記著書 P.44）、同じ力がネジへの引張り応力
として作用していることになる。この力はネジ締め後の
数日間で約７割程度にまで急激に低下するが、その後の
変化は極めて緩徐で長期間持続することが知られている
（同著P.61）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前述の通り、ネジに生
じる引張り応力は安定した内固定のためには不可欠であ
るが、ひとたび骨癒合が完成した後においては全く不要
であるばかりでなく、ネジ頭やネジ先端側と接触してい
る骨組織にとっては、機械的ストレスが持続することに
なって有害ですらある。そして、この力はネジの抜去時
にネジ先端側のネジ山が周辺組織を新たに破壊する原因
になると同時に、ネジの回し始めに要する力を増大させ
抜け難くする。しかしながら、従来このような問題点を
解決しようとする試みはなされていなかった。

【０００７】従って、本発明の目的は骨の固定時には従
来法と同様な骨片間の圧迫を得ることができ、かつ一定
期間後にはネジに生じている引っ張り応力が解消される
ような圧迫固定を実現することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】鋭意研究を重ねた結果、
本発明者はネジ締め時には形状回復力によりネジに引っ
張り応力を生じさせ、かつ一定期間後には形状回復力を
失うように設計された本発明の骨接合用ワッシャーをネ
ジ頭と骨またはネジ頭とプレートとの間にはさめば上記
の目的が達成できることを見い出した。

【０００９】本発明の骨接合用ワッシャーとは以下の通
りである。（１）骨ネジ単独または骨ネジとプレートを併用して
骨の内固定を行う際に用いる骨接合用ワッシャーにおい
て、生体内で分解吸収される材料からなり、かつ曲げ弾
性率が皮質骨の弾性率に近く形成され、また前記骨ネジ
のネジ頭と骨または前記骨ネジのネジ頭と前記プレート
との間に空隙を形成させる構造を有する骨接合用ワッシ
ャー。

【００１０】（２）前記骨ネジのネジ頭と骨または前
記骨ネジのネジ頭と前記プレートとの間の空隙が、骨ネ
ジを締め付けることにより前記骨接合用ワッシャーに曲
げ弾性が生じる直前の状態において２００μm以上、よ
り好ましくは５００μm以上である上記（１）記載の骨
接合用ワッシャー。

【００１１】（３）前記曲げ弾性率が１０GPaから３
０GPaである上記（１）及び（２）記載の骨接合用ワッ
シャー。（４）前記生体内で分解吸収される材料の少なくとも
１成分が脂肪酸ポリエステルである上記（１）〜（３）
記載の骨接合用ワッシャー。（５）前記脂肪酸ポリエステルが、ポリ３−ヒドロキ
シ酪酸もしくはその共重合である上記（１）〜（４）記
載の骨接合用ワッシャー。

【００１２】本発明は骨ネジ単独または骨ネジとプレー
トを併用して骨の内固定を行う際に用いる骨接合用ワッ
シャーにおいて、生体内で分解吸収される材料からな
り、曲げ弾性率が皮質骨の弾性率に近く、骨ネジを締め
付けることにより前記骨接合用ワッシャーに曲げ弾性が
生じる直前の状態のネジ頭の下部に、ネジ締め方向に２
００μm以上、より好ましくは５００μm以上の空隙を形
成するように設計された骨接合用ワッシャーであり、当
該骨接合用ワッシャーはネジ頭と骨またはネジ頭とプレ
ートとの間に挟んでネジ締めすることにより用いられ
る。

【００１３】本発明に用いる生体内で分解吸収される材
料としては、分解期間、物性などを考慮すると脂肪酸ポ
リエステルが好適であり、例えばポリグリコール酸、ポ
リ乳酸、ポリジオキサノン、ポリ３−ヒドロキシ酪酸、
およびこれらを含む共重合体などを挙げることができる
が特に限定するものではなく、また他の吸収性材料、例
えばハイドロキシアパタイトなどとの複合材として用い
ることもできる。これらの材料は所望により１軸あるい
は２軸延伸して用いられる。

【００１４】本発明の構造としては、骨ネジを締めつけ
た際に数百μｍ程度の変形をし、形状回復力によってネ
ジに引っ張り応力を生じさせ得る構造であれば良く、例
えば図３に斜傾及び断面図を示す、薄い円筒状で骨に接
触する端側（以下、底面とする。）には空隙が、また骨
ネジが挿入される端側（以下、頂面とする。）にはネジ
穴が設けられている構造が挙げられる。

【００１５】また、本発明は技術的範囲を逸脱しない限
りにおいて、使用時に加工して使うことを想定した形状
で提供することができる。例えば、頂面あらかじめネジ
穴を開けずに提供し、使用時にネジの形状に合わせてネ
ジ穴を開ける、あるいは大きめの形で提供して使用形態
に応じて切断して使うことなどが可能である。また、本
発明において頂面のネジ穴をネジ頭底部の形状に勘合す
る凹面にすることにより、ネジ頭底部との接触面積が増
えてネジの緩みが防止され、ネジを斜めに挿入したとき
の安定性が増す。

【００１６】また、本発明において、底面の面積をある
程度大きくすることにより、ネジ単独での固定の際にネ
ジ頭下部に応力が集中して薄い皮質骨を破壊するのを防
ぐ、というワッシャー本来の効果も得ることができる。
なお、本発明の骨接合用ワッシャーの頂面から底面まで
の高さはネジ頭の突出を抑えるため５ｍｍ以下であるこ
とが望ましい。

【００１７】本発明の骨接合用ワッシャーの物性として
は、曲げ弾性率が特に重要である。なぜならば、実際の
圧迫固定ではネジ締め力の調節は器具などによらず、術
者の経験に基づく勘によって行われることが多いため、
著しく曲げ弾性率の異なる部材を挟むと、特にネジ単独
による固定において骨片間の圧迫力の調節に困難をきた
すためである。そのため本発明の骨接合用わっしゃーの
曲げ弾性率は皮質骨の曲げ弾性率（約１８GPa）に近い
ことが望ましく、好ましくは１０から３０GPa、より好
ましくは１５から２５GPaがよい。

【００１８】また、曲げ弾性率を皮質骨の弾性率に近づ
けることにより、ネジとプレートを併用した固定では別
の効果も現れる。すなわち、例えば金属のように生体骨
と著しく剛性の異なる材料からなるプレートで強固な内
固定を行うと、本来、生体骨にかかるべき応力がすべて
プレートによって遮蔽されてしまうために皮質骨の脆弱
化が起こることが知られており、特開平１−３００４９
５号公報にはプレート自体の剛性を生体骨に近づけるこ
とによってこれを軽減する方法が開示されているが、本
発明によってもプレートと生体骨とが本発明を介して微
小な相互運動を行うことができるため同様の効果が得ら
れる。

【００１９】本発明の骨接合用ワッシャーにおいて、曲
げ弾性率および骨を内固定するための引っ張り応力を確
保するために空隙が設けられる。前記空隙は、骨ネジの
ネジ頭と骨または骨ネジのネジ頭とプレートの間に設け
られ、骨接合用ワッシャーに骨ネジを締め付けることに
より曲げ弾性が生じる直前の状態において、ネジ締め方
向に２００μm以上、より好ましくは５００μm以上がよ
い。

【００２０】また、本発明の骨接合用ワッシャーではネ
ジを締め付けた際に破損しないだけの強度も必要であ
る。熟練した外科医がネジ単独で骨を圧迫固定する際の
力は２０００から４０００Ｎ程度と言われている（前記
著書P.32）ので、その力で締め付けた時に破損しないこ
とが望まれる。ただし、本発明が破損するか否かは、材
料自体の強度だけでなく形状によるところも大きく、ま
た、ネジ頭底部の形状によっても影響されるため、材料
の強度により規定するのは実用的でない。

【００２１】したがって、ネジ頭底部の形状と本発明の
形状を適切に設計することにより、本発明の一部分に応
力が集中しないようにすることが重要であり、患部、内
固定する骨の大きさ、使用する骨ネジの大きさ等に応じ
て、本発明の骨接合用ワッシャーの材料の肉厚、空隙の
ネジ締め方向へのの距離及び体積等を設定する必要があ
る。

【００２２】本発明において、ネジに生じた引っ張り応
力が解消されるまでの期間は、材料の組成や器具の形状
などによって任意に調節することができる。適応によっ
ても異なるが、一般に骨癒合が完成するまでには３カ月
から１年間を要するため、骨片間の圧迫力がその期間内
は維持されるように調整する必要がある。例えば、これ
を前記の脂肪酸ポリエステルの組成によって調節するの
であれば、３カ月程度の固定にはポリグリコール酸、３
カ月から６カ月程度の固定にはポリグリコール酸とポリ
乳酸の共重合体やポリジオキサノン、６カ月以上の固定
にはポリ乳酸やポリ３−ヒドロキシ酪酸が好適である。

【００２３】なお、ネジ頭の下部に空隙を持たない、例
えば単なるシート状の材料を骨に密着させ、ネジを締め
ることによってもネジに引っ張り応力を生じさせること
ができ、材料の崩壊によって応力は解消されるが、実際
には生体組織に置換されて崩壊が起こらなかったり、骨
組織の侵入によって予想以上に速くクラックが発生した
りして、目的とする効果を安定して得るのは難しい。そ
の点、本発明は材料が崩壊する以前に、材料の形状回復
力が失われた時点で目的とする効果が達成される点にお
いて優れている。

【００２４】本発明では、現在市販されている骨ネジや
プレートをそのまま利用することができるが、プレート
に関しては本発明およびネジ頭を収容して突出しないよ
うにするための陥凹が設けられていることが望ましい。
本発明をネジ頭と骨またはネジ頭とプレートの間に挟む
ことを除いては、圧迫固定の手順は従来と同じである。

【００２５】すなわち、ネジ単独による固定ではネジ頭
側の骨片はネジとかみ合わないようにしておいて、本発
明をネジ頭と骨片の間に挟み、対側の骨にネジ止めす
る。ネジを締め付けるに従って骨片間は圧迫される。本
発明は曲げ弾性率が皮質骨に近いため、ネジ締めは通常
のネジ単独による圧迫固定と同じ感覚で行うことができ
る。

【００２６】また、ネジとプレートを併用した固定では
圧迫固定器などによって骨片間を圧迫しておき、プレー
トの孔の位置に合わせて骨にネジの形状に合わせたネジ
を切り、本発明をネジ頭とプレートの間に挟んでネジ締
めを行う。ネジを締め付けるに従ってプレートは骨に密
着される。

【００２７】

【実施例】次に実施例を示し、本発明をさらに詳しく説
明する。図３に示す本発明に係わる骨接合用ワッシャー
１を作製した。図１および図２はその使用法の一例を示
す。図１において、骨接合用ワッシャー１は骨片３の上
に置かれ、ネジ穴２を通してネジ６が挿入される。骨片
３にはあらかじめ、ネジ６の外径よりも大きな径の孔４
が開けられてネジ６とかみ合わないようになっており、
ネジ６は対側の骨５にネジ止めされる。

【００２８】徐々にネジを締め付けていくと骨接合用ワ
ッシャー１は数百μｍ程度の変形をし、その時の形状回
復力によりネジ６には引っ張り応力（図中矢印）が生
じ、その力によって骨片３と骨５との間が圧迫される。
なお、図示しないが一定期間ののち骨接合用ワッシャー
１は形状回復力を失い、ネジ６に生じていた引っ張り応
力は解消される。

【００２９】図２において、骨接合用ワッシャー１はプ
レート７の上に置かれ、ネジ穴２およびプレートの孔８
を通してネジ６が挿入される。骨９は、図示しないが圧
迫固定器によって骨片間が圧迫された状態になってお
り、プレートの孔８の位置に適合するようにネジ６の形
状に合わせたネジが切られている。徐々にネジを締め付
けていくと骨接合用ワッシャー１は数百μｍ程度の変形
をし、その時の形状回復力によりネジ６には引っ張り応
力が生じ、その力によってプレート７は骨９に密着され
る。

【００３０】図２において、プレート７と骨９は骨接合
用ワッシャー１を介して微小な相互運動をすることがで
きる。なお、図示しないが一定期間ののち骨接合用ワッ
シャー１は形状回復力を失い、ネジ６に生じていた引っ
張り応力は解消される。

【００３１】また、本発明の骨接合用ワッシャーとして
は図３に示す構造以外にも種々の形状のものを用いるこ
とができ、その一例を図４と図５に示した。

【００３２】図４に示す本発明に係わる骨接合用ワッシ
ャー１１は、図３に示した構造の底部に薄い円形シート
１２を融着させて底面積を大きくすることによって骨に
かかる応力を分散することを意図しており、皮質骨の薄
い部分、例えば骨端部の骨折をネジ単独で固定するのに
適している。

【００３３】図５に示す本発明に係わる骨接合用ワッシ
ャー２１は、あらかじめネジ穴が設けられておらず、使
用時にドリルで穴を開けて用いる。ネジ穴は骨接合用ワ
ッシャー２１の頂面に対して斜め方向に開けることも可
能である。骨接合用ワッシャー２１の凹状になった頂面
２２は、ネジを斜めに挿入したときの安定性を向上させ
る。骨折部にネジを斜めに挿入することによって、骨折
の方向によらず骨折線に対して垂直な圧迫力をかけるこ
とができる。

【００３４】

【発明の効果】本発明により骨接合用ワッシャーが得ら
れる。本発明の骨接合用ワッシャーはネジ頭と骨または
ネジ頭とプレートの間に挟んでネジ締めすることによ
り、ネジが骨癒合後も周辺組織に対して機械的ストレス
を与え続けることを防止し、ネジ抜去時の周辺組織の新
たな破壊を軽減し、ネジの抜去の容易化に優れている。
なお、本発明の骨接合用ワッシャー自体は除去する必要
は無い。

【００３５】また、ネジ単独による固定においてはネジ
頭が薄い皮質骨を破壊して沈み込むことを防止し、ネジ
とプレートを併用した固定では剛性の高いプレートを使
用したときの皮質骨の脆弱化を軽減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の骨接合用ワッシャーの使用形態の一
例を示す断面図。

【図２】本発明の骨接合用ワッシャーの他の使用形態
の一例を示す断面図。

【図３】本発明の骨接合用ワッシャーの実施形態の一
例を示す斜視図および断面図。

【図４】本発明の骨接合用ワッシャーの他の実施形態
の一例を示す斜視図および断面図。

【図５】本発明の骨接合用ワッシャーの他の実施形態
の一例を示す斜視図および断面図。

【符号の説明】

１,１１,２１・・・本発明の骨接合用ワッシャー、２・・・ネ
ジ穴、３・・・骨片、４・・・孔、５・・・骨、６・・・ネジ、７・・
・プレート、８・・・プレートの孔、９・・・骨、１０・・・空
隙、１２・・・薄い円形シート、２２・・・凹状になった頂面

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】骨ネジ単独または骨ネジとプレートを併用
して骨の内固定を行う際に用いる骨接合用ワッシャーに
おいて、生体内で分解吸収される材料からなり、かつ曲
げ弾性率が皮質骨の弾性率に近く形成され、また前記骨
ネジのネジ頭と骨または前記骨ネジのネジ頭と前記プレ
ートとの間に空隙を形成させる構造を有する骨接合用ワ
ッシャー。