JPH08322850A - 骨へのスクリュー固定用素子及び骨へのスクリュー固定方法 - Google Patents

骨へのスクリュー固定用素子及び骨へのスクリュー固定方法

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JPH08322850A
JPH08322850A JP7131879A JP13187995A JPH08322850A JP H08322850 A JPH08322850 A JP H08322850A JP 7131879 A JP7131879 A JP 7131879A JP 13187995 A JP13187995 A JP 13187995A JP H08322850 A JPH08322850 A JP H08322850A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 骨粗鬆症等の強度が十分でない骨にスクリュ
ーをねじ込み固定する際、スクリューを骨に強固に固定
できるスクリュー固定用素子を得る。 【構成】 骨に形成した下穴に挿入して用いるスクリュ
ー固定用素子であって、リン酸カルシウム系化合物の焼
結体又は硬化体から成り、この焼結体又は硬化体は、下
穴へ挿入する前及び挿入中においてはその形状を保持す
る強度と、挿入後該焼結体又は硬化体にスクリューをね
じ込むときには該スクリューにより壊れて挿入前の形状
を失う脆性とを有する骨へのスクリュー固定用素子。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【技術分野】本発明は、人間及び(又は)動物の骨にス
クリューをねじ込み固定する際に使用する素子、及び該
素子を用いた骨へのスクリュー固定方法に関する。
【0002】
【従来の技術及びその問題点】人間及び(又は)動物の
様々な骨疾患、例えば骨変形や骨折を治療するため、骨
にスクリューを螺合固定することがある。スクリュー
は、骨が十分な強度を有する場合には、該骨に直接螺合
させ、あるいは骨に下穴を穿けた後螺合させることで、
骨とスクリューとの十分な結合強度を得ることができ
る。ところが、骨粗鬆症の患者においては、スクリュー
を螺合させる際、骨に空孔があるため、スクリューと骨
との十分な固定強度が得られないという問題がある。例
えば、脊椎後方固定術は、個々の椎体にスクリューを螺
合させ、これらのスクリューを上下の椎体に渡る矯正用
プレートに結合するものであるが、スクリューと骨との
結合強度が十分でないと、十分な矯正を行なうことがで
きず、あるいはこの術を施すことができない。このた
め、骨(椎体)に形成した下穴に、アパタイト顆粒やリ
ン酸カルシウム系セメント等の人工骨材料を詰め、その
後、スクリューを螺合させる試みがされているが、顆粒
状、泥状の人工骨材料を詰める作業は、非常に作業性が
悪いばかりか、必要な量の人工骨材料を詰めることが困
難である。
【0003】
【発明の目的】本発明は、骨へスクリューを螺合固定す
る際の以上の問題、すなわち、特に骨粗鬆症等の強度が
十分でない骨にスクリューをねじ込み固定する際の固定
強度の低下の問題を、簡単に解決することができるスク
リュー固定用素子を得ることを目的とする。また、本発
明は、その素子を用いたスクリューの骨への固定方法を
目的とする。
【0004】
【発明の概要】本発明の骨へのスクリュー固定用素子
は、リン酸カルシウム系化合物の焼結体又は硬化体から
成り、この焼結体又は硬化体は、下穴へ挿入する前及び
挿入中においてはその形状を保持する強度と、挿入後該
焼結体又は硬化体にスクリューをねじ込むときには該ス
クリューにより壊れて挿入前の形状を失う脆性とを有す
ることを特徴としている。このスクリュー固定用素子に
よると、骨に形成した下穴への挿入を容易に行なうこと
ができ、一方、挿入後スクリューをねじ込むと、ねじ込
み力により壊れてその細片がスクリューの周囲に散らば
るので、スクリューの周囲に万遍なくリン酸カルシウム
系化合物の粉末状のものを位置させることができ、その
結果、スクリューを骨に高い強度で固定することができ
る。
【0005】本発明のスクリュー固定用素子は、下穴形
状に合わせた任意の形状とすることが可能であるが、下
穴は通常ドリルで穿設されることを考慮すると、柱状体
から構成するのが最も実際的である。柱状体は、使用部
位に応じ、1.5〜5.0mmφ、長さが15〜60m
m程度のものを選択使用する。この柱状体には、その軸
部にスクリュー用の下穴を設けておくことができる。下
穴は、0.5〜3.5mmφとし、その深さ(長さ)
は、全長の1/3以上、好ましくは1/2以上とするの
がよい。
【0006】本発明は、必要な強度と脆性、及び生体適
合性をバランスよく備えるために、Ca/Pモル比が
1.5〜2.0であるリン酸カルシウム系化合物から構
成する。リン酸カルシウム系化合物としては、例えば、
ハイドロキシアパタイト、フッ素アパタイト等のアパタ
イト類、リン酸三カルシウム、リン酸四カルシウムなど
が挙げられ、これらのうち1種又は2種以上を使用する
ことができる。本発明においては、これらのリン酸カル
シウム系化合物を焼結して焼結体として用いるか、水硬
性リン酸カルシウムを硬化させて硬化体として用いる。
焼結体の場合は、気孔率を40〜80%とすることが好
ましく、硬化体の場合は気孔率を20〜70%とするこ
とが好ましい。焼結体の気孔率が40%未満のとき及び
硬化体の気孔率が20%未満のときは必要な強度が得に
くく、焼結体の気孔率が80%を越えるとき及び硬化体
の気孔率が70%を越えるときは、逆に必要な脆性が得
にくくなる。
【0007】本発明は、方法の表現によれば、特に動物
の骨にスクリューをねじ込み固定するに際し、骨に下穴
を形成し、この下穴に、リン酸カルシウム系化合物の焼
結体又は硬化体から成り、該下穴へ挿入する前及び挿入
中においてはその形状を保持する強度と、挿入後該焼結
体又は硬化体にスクリューをねじ込むときには該スクリ
ューにより壊れて挿入前の形状を失う脆性とを有する素
子を挿入し、この素子にスクリューをねじ込むことを特
徴とする。
【0008】本発明のスクリュー固定用素子は、様々な
方法で製造でき、製造方法には特に制限はないが、ハイ
ドロキシアパタイトを原料とする焼結体を例にとってそ
の製造方法の一例を説明する。まず、公知の方法でリン
酸とカルシウム塩から湿式合成法によりハイドロキシア
パタイトスラリーを得る。得られたスラリーをスプレー
ドライヤーを用いて乾燥し、ハイドロキシアパタイト粉
末を得、この粉末を例えば静水圧プレスで本発明のスク
リュー固定用素子形状に成形する。成形体を電気炉内で
1000〜1200℃の範囲で焼成し、当該スクリュー
固定用素子を得る。成形方法としては、この他にも注型
法、射出成形法、圧粉体を旋盤加工により成形する方法
などを採用することができる。また、例えばα−リン酸
三カルシウム粉末を、必要に応じて硬化促進剤として酸
を添加した水と練和することにより硬化体を作製し、こ
れを本発明のスクリュー固定用素子形状に加工するか、
又は型内で上記の硬化体を作製することができる。
【0009】
【発明の実施例】図1、図2は、本発明によるスクリュ
ー固定用素子10の形状例を示している。このスクリュ
ー固定用素子10は、基本的に円柱状部11からなるも
ので、この円柱状部11の先端に、予め穿設されたスク
リュー孔に挿入し易くする目的で径を徐々に細くしたテ
ーパ径部12を形成している。またその軸部には、テー
パ径部12側が閉じられた有底の下穴13が形成されて
いる。下穴13の開口端には、面取り14が施されてい
る。このスクリュー固定用素子10は、図1、図2に示
すように、異なる長さLと径φのものを予め用意し、骨
に形成する下穴の長さと径に応じて選択使用する。
【0010】図3は、このスクリュー固定用素子10を
用いた骨へのスクリュー固定方法を模式的に示す。骨2
0に先ずドリルを用いて下穴21を穿設する。この下穴
21に、テーパ径部12側からスクリュー固定用素子1
0を挿入する。この挿入作業では、スクリュー固定用素
子10はその円柱状の形状を保持している。挿入作業が
終了したら、スクリュー固定用素子10の下穴13の面
取り14にスクリュー30の先端を合わせ、該スクリュ
ー30のねじ込み作業を始める。スクリュー30が下穴
13内にねじ込まれると、そのねじ込み力により、やが
てスクリュー固定用素子10が壊れてその形状を失い、
スクリュー30の周囲に粉状となった細片10’が散ら
ばる。早い段階でスクリュー固定用素子10が壊れる場
合には、下穴21内に細片10’が満たされた後、スク
リュー30がこの細片10’内に螺合されることとな
り、骨20の空孔とスクリュー30の間に細片10’が
圧縮状態で位置することとなる。このため、スクリュー
30は強固に骨20に結合される。
【0011】図4、図5は、脊椎後方固定術の概念図で
ある。上下の椎体22には、それぞれスクリュー(ペデ
ィクルスクリュー)31が螺合され、このスクリュー3
1の外方突出端の適宜位置に、上下の椎体に共通の矯正
プレート33が結合される。本発明のスクリュー固定用
素子10は、例えばこの脊椎後方固定術において、椎体
22にスクリュー31をねじ込み固定する際に用いるこ
とができる。
【0012】次に、具体的なスクリュー固定用素子10
の製造例を説明する。 製造例1 公知の方法でハイドロキシアパタイトスラリーを湿式合
成した。このスラリーをスプレードライヤで乾燥し、ハ
イドロキシアパタイト粉末を得た。得られた粉末を金型
プレスし、直径10mm×長さ60mmの圧粉体を作製
した。圧粉体を焼成収縮分を考慮してNC旋盤で6mm
φ、長さ45mm、下穴2mmφの寸法に加工し、電気
炉内で1100℃で2時間焼成したところ、4mmφ、
長さ30mm、下穴1.35mmφの図1及び図2に示
す形状のスクリュー固定用素子が得られた。
【0013】製造例2 リン酸水溶液と水酸化カルシウム懸濁液を公知の方法で
反応させ、乾燥させてCa/Pモル比1.67のハイド
ロキシアパタイトを得た。このハイドロキシアパタイト
を温度1300℃、圧力1.3×10-4Paで1時間焼
成した。その結果、ハイドロキシアパタイトの熱分解に
よって生じたα−リン酸三カルシウムとリン酸四カルシ
ウムとの混合物を得た。このようにして得られたα−リ
ン酸三カルシウムとリン酸四カルシウムとの混合物を粉
剤とし、クエン酸45%、グルコース15%及びキトサ
ン1%を含む水溶液と、粉液比2:1で練和した。この
練和物を、挿入側の端面が直径10mm、上面が直径1
5mm、長さが75mmのテーパ軸形状にくり抜いた割
型(ポリアセタール製)に入れて硬化させ、約10分後
完全に硬化した後に型から取り出し、所望の円柱形状の
硬化体を得た。この硬化体に、φ1.35mmの下穴を
追加工して図1、図2に示す形状のスクリュー固定用素
子を得た。
【0014】
【発明の効果】本発明によれば、スクリュー固定用素子
が骨への挿入前には形状を維持しているので、骨の下穴
へ容易に挿入することができ、一方、挿入後スクリュー
を螺合させると、崩れて形を失うので、その細片がスク
リューと骨の下穴との間に位置する。このため、スクリ
ューを強固に骨に固定することができる。よって骨にス
クリューを螺合させて固定する骨疾患の治療に広く用い
ることができ、特に骨粗鬆症等の骨に十分な強度がない
場合に有効である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の骨へのスクリュー固定用素子の実施例
を示す正面図である。
【図2】同別の実施例を示す正面図である。
【図3】本発明のスクリュー固定用素子を用いたスクリ
ュー固定方法を示す模式図である。
【図4】脊椎後方固定術の概念を示す模式平面図であ
る。
【図5】同正面図である。
【符号の説明】
10 スクリュー固定用素子 11 円柱状部 12 テーパ径部 13 下穴 20 骨 21 下穴 30 スクリュー

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 骨に形成した下穴に挿入して用いるスク
    リュー固定用素子であって、 リン酸カルシウム系化合物の焼結体又は硬化体から成
    り、 この焼結体又は硬化体は、下穴へ挿入する前及び挿入中
    においてはその形状を保持する強度と、挿入後該焼結体
    又は硬化体にスクリューをねじ込むときには該スクリュ
    ーにより壊れて挿入前の形状を失う脆性とを有すること
    を特徴とする骨へのスクリュー固定用素子。
  2. 【請求項2】 請求項1において、リン酸カルシウム系
    化合物は焼結体からなり、その気孔率が40〜80%で
    あるスクリュー固定用素子。
  3. 【請求項3】 請求項1において、リン酸カルシウム系
    化合物は硬化体からなり、その気孔率が20〜70%で
    あるスクリュー固定用素子。
  4. 【請求項4】 請求項1ないし3のいずれか1項におい
    て、径が1.5〜5.0mmφ、長さが15〜60mm
    の柱状体からなるスクリュー固定用素子。
  5. 【請求項5】 請求項4において、柱状体は、その軸部
    にスクリュー用の下穴を有するスクリュー固定用素子。
  6. 【請求項6】 骨にスクリューをねじ込み固定するに際
    し、 骨に形成した下穴に、リン酸カルシウム系化合物の焼結
    体又は硬化体から成り、該下穴へ挿入する前及び挿入中
    においてはその形状を保持する強度と、挿入後該焼結体
    又は硬化体にスクリューをねじ込むときには該スクリュ
    ーにより壊れて挿入前の形状を失う脆性とを有するスク
    リュー固定用素子を挿入し、 このスクリュー固定用素子にスクリューをねじ込むこと
    を特徴とする骨へのスクリュー固定方法。
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