JPH07503638A - 脊椎埋め込みシステム用角度可変螺子 - Google Patents

脊椎埋め込みシステム用角度可変螺子

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 を椎埋め込みシステム用角度可変螺子 発明の背景 本発明は、を椎螺子を含む様々な固定エレメントによりを柱に沿う様々な位置に 接続されるを椎ロンドを用いるタイプのを椎埋め込みシステムの分野に概ね係り 、より詳しくは角度可変調整能力を提供するを雄螺子固定エレメントに係る。
を椎湾曲を矯正し安定化して椎骨融合を容易にするのに用いるため、数々のシス テムが開発されてきた。一つのシステムでは、屈曲可能なロッドがを柱に隣接し て縦方向に配設され、数個の固定エレメントによりを柱の長さに沿って様々な推 骨に固定される。フックや骨螺子などの様々な固定エレメントが提供でき、それ らは椎骨の特定の部分に係合するような形状を有する。
そうしたシステムの一つの例が、Danek医療会社のTSRM(商標名)を椎 システムである。このシステムでは、フック又は螺子が、アイボルトによりを椎 ロッドに係合させられる。当業界でよく知られるように、アイボルトはを椎ロッ ド上に受け入れられ、固定フックや螺子の頭部の上に形成されたヨーク手段内に 捕捉される。ナツトがアイボルトの螺子付きポスト上に螺合されてヨークをクラ ンプし、フックや螺子エレメントをを椎固定ロッドにしっかりとロックする3点 剪断クランプ力をもたらす。TSRMを椎埋め込みシステムの詳細は、Danc k医療会社により1990年に発行された「外科技法マニュアル」に開示されて おり、その開示内容はここでは参照用に取り込むことにする。
そうしたを椎埋め込みシステムを用いて、適切な解剖学的位置のを椎に推骨固定 エレメント(フック及び又は螺子)を適用し、そこで各固定エレメントをを椎ロ ッドに係合させることは、外科医の目標である。一旦を椎埋め込みシステムが組 立られると、そこで解剖学的変形を矯正し、を椎を安定化することが可能となる 。最小限の患者胸部にこの処置を施すため、使用するシステムが比較的容易に組 み込めることが重要である。さらに、を椎のなかで最適の固定場所を利用するた め、システムが骨螺子固定エレメントの3次元調整を可能にすることが高く望ま れる。理想的には、そうした調整をもたらす機構は、を椎ロッドを組み込むのに 不当な困難をもたらしたり或いはシステムの全体強度を低下させたりするといっ たことのない仕方で設計されねばならない。
3次元調整能力を提供するため、を椎埋め込みシステム内には様々な機構が用い られてきた。)la rmsらへの米国特許第4.946,458号には、ポー ル及びソケット型の装置を備え、受は入れ部に対して骨螺子の角度調整を可能に する生茎(pedicle)螺子が開示されている。
Gotzenらへの米国特許第4,662.365号には、骨螺子の角度方向を 可変するため、半径方向にスプライン加工された交互嵌合エレメントを用いる外 部骨固定器が開示されている。しかしながら、その装置はを椎への内部固定には あまりに扱いに(く複雑である。
Kragらに対する米国特許第4,987,892号には、安定化ロッドの周り に順番にクランプするクランプを繋ぐさいに一体形成される半径方向スプライン すなわぢ歯に交互嵌合する半径方向スプライン加工付き頭部を有する小茎螺子を 用いるを椎固定システムが開示されている。繋ぎ用クランプ装置は、半径方向ス プラインが安定化ロッドに対してオフセットすることを必要としている。このオ フセットは、安定化ロッドの軸に垂直な平面内で螺子を角度的に回転させるのを 、不可能でないにしても困難なものとする整合問題を引き起こす。さらにまた、 Kragらのシステムは、小茎螺子に対して特別に形成された繋ぎ用クランプを 必要としている。フックや交差リンクや他の固定エレメントを安定化ロッドに接 続しなければならない場合は、異なる形状をもつロッド装置が必要となろう。
まずいことに、このことが全体構造と組み込み方法を複雑なものとしている。K ragらのシステムの別の困難さは、それが解放された設計でないことである。
換言すれば、繋ぎ用クランプは、挿入に先立ってロッド上に係合させねばならな いのである。それどころか、より有益な設計にすれば、螺子コネクタ内にを椎ロ ッドを落下させてしまいかねない。
Klugerに対する独国特許第3,219,575 C2には、各骨螺子が内 部に取り付けられるコーナ部品上の交互嵌合ディスク接触面の相対運動により骨 螺子の角度調整をもたらすを椎埋め込みシステムが開示されている。このシステ ムは、骨螺子の方向を角度的に調整するのと骨螺子の位置をコーナ部品に対し次 から次へと固定するのとに、別個の調整手段が必要となる点で機構的に複雑であ る。を椎ロッドに垂直な平面内の骨ビンのいかなる回転調整も、スリーブナツト のさらなる調整が要求され、ビン間の距離を変化させてしまう。さらに、システ ムは、同一ロッド上にビン又は他の固定エレメントが2個だけ要求される状況に 限定される。
発明の要約 本発明の一側面によれば、患者のを柱に隣接して延びる背椎ロッドに椎骨固定エ レメントを接続するため、を椎埋め込みシステム内で使用される角度可変骨螺子 システムが提供される。好ましい実施例では、システムは、貫通するを椎ロンド を受け入れるための通路を画成する頭部を含むアイボルトにより特徴付けられる 。アイボルトはさらに、を椎ロッドの軸に垂直に交差する軸に沿って頭部から延 びる螺子付きステムを含んでいる。頭部と椎骨の一部に螺入されるよう設けられ た螺子付きシャンクとを有する骨螺子が備わっている。さらに、アイボルトに対 して取り付けるための手段をもったワッシャが存在する。取り付は手段は、アイ ボルトの螺子付きステムの軸に対するワッシャの回転を防止するよう働く。骨螺 子頭部とワッシャは、可変される角度方向に相互ロックを許容しながら、アイボ ルトの螺子付きステムの軸周りの螺子の回動を抑制する交互嵌合ロック手段を含 んでいる。システムはさらに、アイボルトの螺子付きステムに係合するナツトを 有しており、そこでは骨螺子とワッシャが、ナツトをアイボルトの螺子付きステ ム上に緊締したときに、アイボルト頭部とナツトとの間にクランプされる。
従って、本発明の一つの目的は、改良されたを椎埋め込みシステムを提供するこ とにある。
本発明のさらなる目的及び利点は、システムの全体設計を不用に複雑化したりを 椎ロックの組み込みをより困難なものとしたりすることなく、骨螺子固定エレメ ントの3次元の調整を可能にする改良されたを椎埋め込みシステムを提供するこ とにより適えられる。
しかして本発明のさらなる目的は、上記の利点を有する改良されたを椎埋め込み システムで、螺子やフックや交差リンク用の全てのを椎ロッドアタッチメントが 、汎用のアイボルトアタッチメント機構をもって製作されるというさらなる利点 をもたらすものを提供することにある。
さらに別の目的は、様々な角度可変螺子を上から装着する能力を通して、本発明 により適えられる。螺子の解放された形状は、例えば生茎内への螺子の挿入を可 能にし、そこで本発明に従った形状のアイボルトにより適切な輪郭をもったを椎 ロッドに対して次の係合が可能となる。
本発明の関連する目的及び長所は、以下の図面の簡単な説明とを参照することで 、より明らかとなろう。
図面の簡単な説明 図1は、本発明の角度可変骨螺子を組み込んだ埋め込みシステムを備えたを柱の 部分背面図である。
図2は、本発明の角度可変骨螺子の立面図である。
図3は、角度可変螺子ワッシャの立面図である。
図4は、図3のワッシャの斜視図である。
図5は、を椎ロッド上に取り付けられた角度可変螺子組立体を示す部分斜視図で ある。
図6は、を椎ロッド上に横方向オフセットコネクタを介して取り付けられた角度 可変螺子組立体を示す部分斜視図である。
好ましい実施例の説明 本発明の原理の理解を促す目的で、ここで図面に示された実施例に対して参照が なされ、実施例を記述するのに特定の用語が用いられよう。それでも、それによ って本発明の範囲の限定は一切意図しておらず、図解された装置内の変形やさら なる修正とそこに図解された本発明原理のさらなる応用などは、本発明が関与す る当業者に普通に想起されるであろうごとくに熟慮されていることは、理解さる べきである。
さて、図面を詳しく参照するに、図1は、を椎埋め込みシステム10を受け入れ る符号11にて概ね指し示された骨盤とを柱の部分を示している。システム10 は、4個の一連のを椎ロッドを含んでいる。うち二つのロッド12.13は、他 の二つのロッド14.16がを柱に沿って上方に延びるのに対し、それらの下端 部を仙骨内に固着されている。複数の骨頭子及び又はフックが、50ツド14゜ 16に沿って隔てられた位置に用いられ、ロッドを椎骨好ましくは小茎に接続し ている。さらに、スペーサリンクとネジ及び又はフックが、ロッド12.13に 接続されている。スペーサと螺子及び又はフックはすべて、アイボルトによって ロッドにクランプされる。例えば、リンク位置においてロッド12,13間にス ペースを確立するスペーサリンク17は、それぞれアイボルト18.19により ロッド12,13に添付されている。ロッド14は、固定エレメント15により を柱に接続されている。
様々な要因に応じて、使用されるを椎固定エレメントの特定のタイプは、フック 型エレメントか又は骨頭子のどちらでもよい。固定エレメントとしてフックが用 いられる場合は、1990年2月1日にMemphis、Tennesseeの Danek医療会社から発行されたTSRMを稚埋め込みシステムのためのDa nek外科技法マニュアルの6〜10頁に図示及び記載されたような様々な形状 及び寸法に構成することもできる。螺子とフックとスペーサは全て、そのマニュ アル内に記載されたアイボルトに結合されたときに、「3点剪断」クランプの特 徴を共通に有する。しかしながら、そのマニュアルの9.10頁に記載されたよ うな以前のTSRMを椎埋め込みシステムの骨頭子が、ロッド軸に対して角度方 向を変えることができないことは、正しく認識さるべきである。
さて、図2を特に参照するに、本発明の角度可変骨螺子20の好ましい構成が図 示されている。螺子20は、頭部21と螺子付きシャンク22とを有する。一つ の特定の実施例では、シャンク22は、椎骨の小茎に係合するよう螺子切られて いる。頭部21は、アイボルトの螺子付きステムを受け入れる開口ヨーク23を 形成するU字形状を有する。開口ヨーク23は、螺子20にとって有利な上から 装着できる様相を呈している。頭部21の一方の側面は、半径方向に延びる一連 の歯すなわちスプライン24を画成するよう形成されている。好ましい実施例で は、各スプライン24は、6度の円弧をもって境界を画している。螺子20は、 好ましくは5.5mmと5.5mmの径と25〜50mmの範囲の長さが与えら れる。
図3.4には、角度可変ワッシャ25が描かれている。ワッシャ25の一方の面 は、対応する螺子20上のスプライン24に交互嵌合するよう形成された半径方 向に延びる一連の歯すなわちスプライン27を画成している。ワッシャ25の反 対側の面は、軸方向に整合する一対の一部筒形凹部28を画成しており、この凹 部はワッシャがその上に取り付けられたときに中にを椎ロッドを受け入れる。
ワッシャ25内の貫通孔30は矩形形状とされていて、摺接嵌合によりアイボル トの頭部上にワッシャ25を受け入れることができるような寸法とされている。
図5は、角度可変螺子20とワッシャ25とを椎ロッド16に取り付けられたア イボルト兼ロックナツト組立体を示す。アイボルト兼ロックナツト組立体26は 、アイボルト26aとロックナツト26bとを含んでいる。アイボルト兼ロック ナツト組立体は、従来公知のを椎ロックナツトファスナであり、好ましくはDa nekTsRMを椎埋め込みシステムとともに使用するため部品番号808−0 29としてDanek医療会社から提供される1/4インチアイポルト兼ロック ナツト組立体がよい。アイボルト26aは、ロッド16に沿う所望の位置に配置 され、かつワッシャ25はアイボルト26a上に螺子付きステム31に被さって 取り付けられ、これによりワッシャ25がアイボルト頭部32を包囲し、かつ凹 部28内のロッド16に対しロッド16を当接させてアイボルト26aの位置を ロフト16上にしっかりと固定するヨーククランプ力がもたらされるようになる 。この位置にあっては、スプライン27は、スプライン34.27が交互嵌合し た状態で骨頭子20の頭部21が頭部32と干渉することなく任意の所望角度方 向に位置決めできるよう、頭部32から十分な距離だけ延びている。骨頭子20 のヨーク付き頭部21は、前述のKragらの特許第4.987,897号に示 されたような従来装置のごとく、外から見えない螺子を通ってステムを渡すよう 螺子やを椎ロッドを操作させねばならないといったことなく、螺子20上にアイ ボルト26aのステム31を上から装着することができる。ロックナツト26b が、螺子20のスプラインの無い側面に接触するまで螺子付きステム31上に螺 子込まれる。ナツト26bを緊締すると、ナツトは螺子20とワッシャ25をロ ッド16に向けて押動し、これによりロッド16はアイボルト26aとワッシャ 25との間に3点剪断クランプの要領でクランプされる。
ワッシャ25と螺子20との交互嵌合接続により、ロッド軸Aと螺子軸Bとの間 の角度方向は随意に可変でき、垂直以外の角度調整に順応させるためを椎ロッド を屈曲させることは、もはや不要である。さらに、角度可変螺子20は、フック やスペーサなどの他の固定エレメントを取り付けるのに用いられるのと同じアイ ボルトファスナを用いてを椎ロッドに取り付けてもよ(、かくして異種部品の数 を減らして組み込み処置は簡単化される。
交互嵌合スプラインの相対回転によりロッドに平行な面内で螺子20の角度方向 を可変することに加え、アイボルトの螺子付きステムをを椎ロッドに対して回動 することにより、ロッドの軸を横切る平面内で螺子の角度方向を可変することが 可能である。
アイボルト兼ロックナツト組立体26への直接取り付けに加え、本発明の可変前 螺子は、ここに参照用として取り入れた「を椎埋め込みシステム用横方向オフセ ットコネクタ」と題する1991年12月4日出願の米国特許出願第07/80 3.325号に開示された横方向オフセットコネクタに取り付けることもできる 。図6は、アイボルト兼ロックナツト組立体26によりを椎ロッド16に取り付 けられたオフセットコネクタ40を示すものである。コネクタ40は一対のアー ムを含んでおり、これらのアームがヨーククランプ用アイボルト26として働い てロッド16に沿う移動を防止する。ワッシャ25と角度可変骨螺子20は、ワ ッシャ及びそこから延びる螺子付きボスト42を受け入れるよう矩形形状を有す るガイド部分に取り付けられる。さもなくば、ワッシャ25は個別エレメントと しては廃止し、その半径方向スプラインを螺子付きポスト42の基部においてコ ネクタ40内に一体的に組み込んでもよい。ロックナツト43は、骨頭子20の 位置を固定している。ロッド16に対する螺子20の横方向オフセットは、整合 された対をなすグループ44内にロッド16を選択的に位置決めすることにより 選択的に調整し、そこで尖状縫合平面内でのを椎の異常な横方向湾曲に順応させ るようにしてもよい。
以上のことから、本発明が、椎骨の生茎内に係合させることができて、続いてそ こで従来の同様の装置に付随する過剰な操作特性を要求することな(所定の輪郭 をもつを椎ロッドに係留することのできる角度可変螺子を提供できることは明ら かである。本発明のを雄螺子20は、上から装着できる特徴をを椎ロッドとの交 互嵌合能力に組み合わせ、ロッドに対する螺子の角度可変に適合させである。
本発明は、図面と以上の記述とにより詳細に図解及び記述してきたが、それらは 図解的であってその性格上拘束的なものではないと考えられるべきであり、ただ 好ましい実施例だけが図示されて記述され、本発明の精神内に入る全ての変形及 び修正が保護されるよう望まれることは理解さるべきである。例えば、特定の実 施例では、ワッシャ25は、螺子付きステム31上にリテーナを垂らすなどして 、アイボルト26a上に捕捉することもできる。こうして、ワッシャ25は、そ のスプライン加工面が骨頭子20の対応するスプライン加工面に係合するまで、 アイボルト上に弛緩状態で係留することができる。アイボルト上にワッシャを係 留することで、埋め込み処置中に操作すべき弛緩部品の数が減る。

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.患者の脊柱に隣接して延びる脊椎ロッドに椎骨固定エレメントを接続するた め脊椎埋め込みシステム内で使用する角度可変骨螺子システムにおいて、貫通す る前記脊椎ロッドを受け入れる通路を画成する頭部を含むアイボルトであって、 前記脊椎ロッドの軸に垂直に交差する軸に沿って前記頭部から延びる螺子付きス テムをさらに含む前記アイボルトと、頭部と所望の椎骨固定場所に螺入されるよ う設けられた螺子付きシャンクとを有する骨螺子と、 前記アイボルトに対して取り付ける手段を有するワッシャであって、前記取り付 け手段が前記アイボルトの螺子付きステムの軸に対する前記ワッシャの回転を防 止しており、前記骨螺子頭部と前記ワッシャは、前記アイボルトの螺子付きステ ムの軸周りの前記螺子の回動は抑制するが、様々な角度方向での相互ロックは可 能にする交互嵌合ロック手段を含んでいる前記ワッシャと、前記アイボルトの前 記螺子付きステムに係合するナットとを具備しており、前記骨螺子と前記ワッシ ャは、前記ナットが前記アイボルトの前記螺子付きステム上に緊締されるときに 、前記アイボルト頭部と前記ナットとの間にクランプされる、 ことを特徴とする前記角度可変骨螺子システム。
  2. 2.請求項1記載の角度可変骨螺子システムにおいて、前記ワッシャは、ロッド が前記アイボルト頭部と前記ナットとの間にクランプされたときに脊椎ロッドに 接触するよう配設された湾曲凹部を含む、ことを特徴とする前記角度可変骨螺子 システム。
  3. 3.請求項1記載の角度可変骨螺子システムにおいて、前記骨螺子頭部は、前記 アイボルトの螺子付きステムを受け入れて骨螺子上にアイボルトを上から装着で きるようにする開口を画成するヨーク部分を含む、ことを特徴とする前記角度可 変骨螺子システム。
  4. 4.請求項1記載の角度可変骨螺子システムにおいて、前記ワッシャの固定手段 は、前記ワッシャにより画成された矩形形状の開口を含んでおり、該開口は、前 記アイボルト頭部が前記開口内に密接して受け入れられるような寸法とされてい る、 ことを特徴とする前記角度可変骨螺子システム。
  5. 5.請求項1記載の角度可変骨螺子システムにおいて、前記骨螺子の螺子付きシ ャンクは、椎骨の小茎に係合する形状の螺子を含む、ことを特徴とする前記角度 可変骨螺子システム。
  6. 6.脊椎埋め込みシステムにおいて、 患者の脊柱に隣接して延びるよう設けられた少なくとも1個の脊椎ロッドと、複 数のアイボルト兼ロックナット組立体と、前記脊柱内の複数の椎骨エレメントを 前記アイボルト兼ロックナット組立体を介して前記少なくとも1個の脊椎ロッド に接続する複数のフック及び螺子であって、前記各アイボルト兼ロックナット組 立体が脊椎ロッドを貫通させて受け入れる通路を画成する頭部を含むアイボルト を有しており、該アイボルトが前記脊椎ロッドの軸に垂直に交差する軸に沿って 前記頭部から延びる螺子付きステムと前記螺子付きステムに係合するロックナッ トとをさらに含む前記複数のフック及び螺子と、 頭部と椎骨エレメント内に挿入されるよう設けられた螺子付きシャンクとを有す る角度可変骨螺子と、 前記アイボルトに取り付ける手段を有するワッシャであって、前記取り付け手段 が前記アイボルトの螺子付きステムの軸に対する前記ワッシャの回転を防止して おり、前記骨螺子の前記頭部及び前記ワッシャが、前記アイボルトの螺子付きス テムの軸周りの前記骨螺子の回動は抑制するが、様々な角度方向での相互ロック は可能にする交互嵌合ロック手段を含む前記ワッシャとを具備しており、前記骨 螺子と前記ワッシャは、前記ロックナットが前記螺子付きステム上に緊締される ときに、前記アイボルトの頭部と前記ロックナットとの間にクランプされる、 ことを特徴とする脊椎埋め込みシステム。
  7. 7.請求項6記載の脊椎埋め込みシステムにおいて、前記ワッシャの取り付け手 段は、前記ワッシャにより画成された矩形形状の開口を含み、前記開口は前記ワ ッシャが前記アイボルト頭部上に密接して受け入れられるような寸法とされてい る、 ことを特徴とする前記脊椎埋め込みシステム。
  8. 8.請求項7記載の脊椎埋め込みシステムにおいて、前記骨螺子頭部は、前記ア イボルトの螺子付きステムを受け入れて骨螺子上へのアイボルトの上からの装着 を可能にする開口を画成するヨーク部分を含む、ことを特徴とする前記脊椎埋め 込みシステム。
  9. 9.請求項8記載の脊椎埋め込みシステムにおいて、前記ワッシャは、ロッドが 前記アイボルト頭部と前記ナットとの間にクランプされるときに脊椎ロッドに接 触するよう配設された湾曲凹部を含む、ことを特徴とする前記脊椎埋め込みシス テム。
  10. 10.請求項6記載の脊椎埋め込みシステムにおいて、前記骨螺子の前記螺子付 きシャンクは、脊椎の小茎に係合する形状の螺子を含む、 ことを特徴とする前記脊椎埋め込みシステム。
  11. 11.患者の脊柱に隣接して延びる脊椎ロッドに椎骨固定エレメントを接続する ため脊椎埋め込みシステム内で使用する角度可変骨螺子システムにおいて、貫通 する前記脊椎ロッドを受け入れる通路を画成する頭部を含むアイボルトであって 、前記脊椎ロッドの軸に垂直に交差する軸に沿って前記頭部から延びる螺子付き ステムをさらに含む前記アイボルトと、頭部と所望の椎骨固定場所に螺入される よう設けられた螺子付きシャンクとを有する骨螺子と、 前記アイボルトの前記ロッドヘの取り付けを固定するヨーククランプ手段と、前 記骨螺子に関連する交互嵌合ロック手段であって、前記アイボルトの螺子付きス テムの軸周りの前記螺子の回動は抑制するが、前記骨螺子及び前記ヨーククラン プ手段の様々な角度方向での相互ロックは可能にする前記交互嵌合ロック手段と 、 前記アイボルトの前記螺子付きステムに係合するナットとを具備しており、前記 骨螺子と前記ヨーククランプ手段は、前記ナットが前記アイボルトの螺子付きス テム上に緊締されるときに、前記アイボルト頭部と前記ナットとの間にクランプ される、 ことを特徴とする角度可変骨螺子システム。
  12. 12.請求項11記載の角度可変骨螺子システムにおいて、前記ヨーククランプ 手段は、整合された湾曲凹部を有するワッシャである、ことを特徴とする前記角 度可変骨螺子システム。
  13. 13.請求項11記載の角度可変骨螺子システムにおいて、前記ヨーククランプ 手段は、前記骨螺子の前記ロッドに対する位置を横方向にオフセットさせるよう 働く横方向オフセットコネクタを含む、ことを特徴とする前記角度可変骨螺子シ ステム。
  14. 14.請求項13記載の角度可変骨螺子システムにおいて、前記横方向オフセッ トコネクタは、一対の横方向に延びるアームを含む、ことを特徴とする角度可変 骨螺子システム。
  15. 15.請求項11記載の角度可変骨螺子システムにおいて、前記交互嵌合ロック 手段は、前記ワッシャ及び前記骨螺子上で相互噛合する半径方向に離間した複数 のスプラインを含む、ことを特徴とする前記角度可変骨螺子システム。
  16. 16.請求項1記載の角度可変骨螺子システムにおいて、前記交互嵌合ロック手 段は、前記ワッシャ及び前記骨螺子上で相互噛合する半径方向に離間した複数の スプラインを含む、ことを特徴とする前記角度可変骨螺子システム。
  17. 17.請求項6記載の脊椎埋め込みシステムにおいて、前記交互嵌合ロック手段 は、前記ワッシャ及び前記骨螺子上で相互噛合する半径方向に離間した複数のス プラインを含む、ことを特徴とする前記脊椎埋め込みシステム。
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