JPH09503138A - ドリル部分と、このようなドリル部分を備えたキルシュナー鋼線、骨ルーター等 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 慣習的なドリル部分を用いる場合には、骨の穿孔中に、温度が１２０℃まで上昇し、これが骨の劣化を惹起する。この問題を避けるために、ドリル部分に、その遠位端部に形成されたドリル先端（１３）を備え、このドリル先端（１３）の近位にシャフトの中心軸（１５）に関して直径方向に対立的に平坦化された部分（１４）が配置されるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】 ドリル部分と、このようなドリル部分を備えた キルシュナー鋼線、骨ルーター等 本発明は請求項１の序文に記載のドリル部分と、このようなドリル部分を備え た、キルシュナー鋼線、骨ルーター(bone router)、骨ドリル等とに関する。 種々な医学的用途において、骨を穿孔することが必要である。この目的のため に、種々なツールに、この種の孔を形成するのに役立つドリル部分を備えること が通常行われる。 例えば、いわゆるキルシュナー鋼線と組合せた上記ドリル部分の使用は周知で ある。キルシュナー鋼線（骨−穿刺鋼線としても知られる）は特に、外固定デバ イスに関連する鋼線伸長の場合に用いられる。鋼線伸長は筋肉の対立したけん引 力を克服して、破片のずれた端部を調節する方法である。これは、骨を通して穿 刺され、張力が維持されるようにフレームに張られた、可変重量鋼線（すなわち 、いわゆるキルシュナー鋼線）を負荷することによって達成される。 しかし、ルーティングツールを用いて、骨に開口及びキャビティ（腔）を製作 する場合に、特に移植のためのスペースを創作する際に、骨穿孔は特に重要であ る。この理由は、骨に創作されるべき移植スペースを正確に画定するために注意 が払われなければならない、ということにある。この目的のために、別のドリル によって、パイロット孔を最初に穿孔することが通常行われる。次に、骨ルータ ーをパイロット孔に位置合わせし、さらに掘削するために用いる。 慣習的なドリル部分（これらの大部分は円錐状ドリル先端を用いる）は、１２ ００〜２０００ｒｐｍの速度における穿孔中に、骨が加熱されて、穿孔領域では １２０℃までの温度に達するという欠点を有する。このような温度は穿孔された 孔領域において骨又は骨組織の劣化及び破壊、特に炭化(charring)を惹起する。 骨の残留部分又は残留骨組織の劣化を伴わずに、孔を骨に穿孔することができ るドリル部分を創作することが、本発明の目的である。 この目的は、請求項１に記載の特徴によって達成される。 本発明に本質的なドリル部分の特徴の１つは、直径方向に対立した平らな部分 にある。ドリル部分のこのような形状によって、特に、対立的平坦化がドリル先 端にまで達して、先端部に円錐状部分を形成するような場合には、ドリルが１２ ００〜２０００ｒｐｍの速度で回転するときであっても、ドリル先端の温度はせ いぜい約５０〜６０℃であることが実験により示されている。この結果、孔を創 作する際の骨の炭化及び関連する劣化が効果的に防止される。 骨削り屑を除去するために、切断縁を画定する一方の平らな側はシャフトの中 心軸領域に達し、反対の平らな側はシャフトの中心軸からやや間隔をおいて離れ ることが特に重要である。 ドリル先端の温度を最低にするために、ドリル先端はせいぜい約５５〜６０° 、特に約６０°の角度でテーパー状であることが好ましい。この角度が前記範囲 よりも小さいか又は大きい場合には、ドリル部分はあまり効果的でなくなるか又 はドリル先端が高温になる。 ドリル先端の表面を平滑に研磨することも、ドリル先端の温度低下に関して有 利である。 上記種類のドリル部分を備えたキルシュナー鋼線等のシャフトの近位端部は三 角形又は多角形横断面を有する面又は部分を含むので、穿孔機又はハンドレバー 等への連結時にトルクを伝達することができる。 本発明によるドリル部分をルーティングツール、特に軟骨又は骨ルーターと組 み合わせるならば、特に有利である。上述したように、移植スペースを創作する ために、パイロット孔を最初に穿孔し、次に、このパイロット孔にルーティング ツールを位置合わせし、操作する。しかし、この方法によると、骨自体と同様に 、正確さも損なわれる。本発明の特定の実施態様では、円筒状ルーティング要素 がドリル部分に隣接して配置される。かようなツールを用いて、パイロット孔の 穿孔と骨の掘削とが単一プロセスとして実施される。この効果、移植スペースが 高度な正確さで形成されることが保証される。さらに、種々な工程を単一の連続 操作に組み入れる。これに関して、特に、パイロット孔の穿孔とルーティングと が上記のような構造ではないドリル部分によって単一操作として実施することが できることに注目すべきである。この理由から、円筒状ルーティング要素がロッ ド状シャフトの遠位端部の近くに配置され、シャフトがルーティング要素を越え て遠位に延長し、ドリル部分がこのシャフト延長部に形成される軟骨又は骨ルー タ ーを別の発明として特許請求する。 さらに、円錐台形状のルーティング要素を円筒形状ルーティング要素に対して 遠位に配置することも有利である。このように構成されたツールは、いわゆるチ ューリップねじを受容する孔を椎骨に穿孔するために適する。いわゆる“内固定 デバイス”に関連して、前記ねじはいわゆるトランスペディキュラー(transpedi cular)ねじである。このようなねじは、ねじ部分とチューリップ形状ねじ頭との 間に円錐台形状の部分を含み；この中間部分は、骨における対応形状の受容スペ ースと協同作用して、骨ねじの非常に高度な安定性を保証する。この場合に、ね じの円錐状部分が硬い皮質（cortical bone）領域で作用することを留意すべき である。この実施態様では、骨ねじのねじ部分はもはや横圧(Iateral force)を 吸収する必要がない。 以下では、本発明に従って形成されたドリル部分の単独又はキルシュナー鋼線 及び骨ルーターと組合せた実施態様を、添付図面を参照しながら、詳細に説明す る： 図１はドリル部分の実施態様の拡大部分側面図であり； 図２は、図１の方向ＩＩから見た、図１によるドリル部分の拡大部分図であり ； 図３は、その遠位端部には図１と２によるドリル部分が配置されたキルシュナ ー鋼線の概略図であり、； 図４は、その遠位端部には図１と２によるドリル部分が配置された軟骨及び骨 ルーターの概略図である。 図１と２に示したドリル部分は、丸いロッド形状のシャフト１１を含み、その 遠位端部にはドリル先端１３が配置され、これはシャフトの中心軸１５に関して 直径方向に対立的に平坦化された(flattened)部分１４の先端を形成する。この ように形成された２つの平たい部分は、参照番号１６と１７によって示される。 一方の平たい側１６はシャフトの中心軸１５の領域まで達するが、反対の平たい 側１７は中心軸１５から間隔をおいて離れる。図２に示される切断縁１９を画定 する一方の平たい側１６は、シャフトの中心軸１５を通って伸びる。図２による と、ドリル先端１３は片側が平らになった円錐の先端である。 平たい側１６は、シャフト中心軸の平たい側１７とは反対側でシャフト中心軸 に関して相対的であるように、シャフトの中心軸１５からやや間隔をおいて離れ るのが好ましい。中心軸からの距離は、約３／１００〜８／１００ｍｍ、特に約 ５／１００ｍｍである。中心軸からのこの軽度のずれが切断作用に関して特に有 利であることが証明されている。切断縁１９は溝を付けられる(scarfed)。ここ に示した実施態様では、ドリル部分は骨を通って時計と反対方向（図１と２にお ける矢印１８）に回転する。したがって、切断縁１９は、ドリル先端まで伸びる 平たい側１６の前縁である。平たい側１６の反対側縁も、時計回りに回転するモ ータに接続して用いることができるように、溝が付けられることが好ましい。通 常用いられる穿孔機は、１２００〜２００ｒｐｍの速度を有する圧縮空気機械で ある。 上述したように、穿孔中に上昇する温度に関して、ドリル先端１３が約５５° 〜６５°、特に６０°の（立体）角αでテーパー状であることが好ましい。この 範囲内の角度は一方では穿孔の最適効率に関して、他方では低い熱発生に関して 最適であると判明している。 ドリル先端１３の表面は、ドリル部分１２の他の部分と同様に、滑らかに研磨 されることが好ましい。 一方ではドリル部分１２又は部分１４の平たい側１６、１７と、他方ではシャ フト１１との間の転移点における傾斜面は、参照番号２０と２１によって示され る。図３に示されるように、これらの転移面２０、２１はそれぞれ、ドリル先端 １３に向かって傾斜する。この傾斜は、骨削り屑が骨の穿孔中に確実に外方向に 案内されるように設けられる。平たい側１６に隣接する転移面２０は、チャンネ ルを形成するために、中空で、特に四分円の形状を有することが好ましい。 本発明の実施例では、ドリル部分の長さは５〜３０ｍｍ、特に約１０〜２５ｍ ｍである。極端な場合には、シャフト直径が約１．５〜８ｍｍであるときに、ド リル部分の長さは５０〜６０ｍｍ程度であってもよい。シャフト直径が小さけれ ば小さいほど、ドリル部分１２の長さは短くなる。１．８ｍｍのシャフト直径で は、ドリル部分１２の長さは約７ｍｍである。３ｍｍのシャフト直径では、ドリ ル部分１２の長さは約２５ｍｍであるが、５〜８ｍｍのシャフト直径では、ドリ ル部分１２は約５０ｍｍ長さである。 平坦化された(flattened)端部の厚さは（この実施例では）、１．０〜２．５ ｍｍである。部分１４の厚さは、シャフト１１の直径に応じて増大する；すなわ ち、１．８ｍｍのシャフト直径では、平坦化された部分１４の厚さは約０．８ｍ ｍであるが、８ｍｍのシャフト直径では、平坦化された部分１４の厚さは約２． ４ｍｍである。 温度と骨削り屑除去とに関する最適結果は、シャフト直径（Ｄ）、ドリル部分 １２の長さ（Ｌ）及び平坦化部分１４の厚さ（Ｗ）が下記の値を有する場合に得 られる。 （ａ）Ｄ＝３ｍｍ Ｌ＝２５ｍｍ Ｗ＝１．２ｍｍ （ｂ）Ｄ＝１．８ｍｍ Ｌ＝７ｍｍ Ｗ＝０．８ｍｍ （ｃ）Ｄ＝５ｍｍ Ｌ＝５０ｍｍ Ｗ＝１．６ｍｍ （ｄ）Ｄ＝４ｍｍ Ｌ＝３０ｍｍ Ｗ＝１．５ｍｍ 上記例の全てにおいて角度αは６０°である。 図３では、図１と２に述べたドリル部分をキルシュナー鋼線１０と組合せて示 す。この場合に、丸いロッドの形状のシャフト１１は長く、キルシュナー鋼線１ ０を形成する。キルシュナー鋼線１０の遠位端部シャフト１１は上記のように形 成されて、ドリル部分を形成する。キルシュナー鋼線１０又はシャフト１１の近 位端部は、穿孔機又はハンドレバー（ここに図示せず）にトルクを伝達するよう に連結するために、三角形若しくは多角形、この場合には四角形の横断面を有す る表面すなわち部分２２である。 シャフト１１がキルシュナー鋼線の場合ほど長く形成されない場合には、前記 構造体がキルシュナー鋼線によると同じ良好な穿孔特性を有する骨ドリルを製作 する。 ドリル部分の他の用途は図４に示されている。この図では、軟骨又は骨ルータ ー７０と組合せたドリル部分を概略的に示すが、これは対応する移植スペースを 椎骨に形成するために特に適する。軟骨又は骨ルーター７０も丸いロッドの形状 のシャフト１１を含み、その遠位端部に図１と２によるドリル部分が配置される 。ドリル部分とシャフトとの間に円筒状ルーティング要素７１が配置される。 図４による実施態様では、円筒状ルーティング要素７１の遠位に円錐台形状の ルーティング要素７２が配置される。後者は骨に孔の対応円錐状部分を形成する ために役立ち、この孔に対応する形状の骨ねじを嵌合させることができる。円錐 状ルーティング要素７２とドリル部分との間にシャフト部分７３を配置し、この シャフト部分７３の長さは部分１４の長さの約１／２である。このシャフト部分 ７３は穿孔及び引き続くルーティング中にルーターを案内するのに役立つ。この シャフト１１の近位端部も、前記用途例と同様に、穿孔機又はハンドレバーにト ルクを伝達するように連結するために、三角形若しくは多角形の横断面を有する 表面すなわち部分２２である。 図４の実施例によると、部分１４の長さは円筒状ルーティング要素７１の長さ にほぼ等しい。円錐台形状のルーティング要素７２は、円筒状ルーティング要素 ７１のほぼ１／２の長さを有する。これらの寸法は、トランスペディキュラー椎 骨ねじの所望の寸法に対応するように選択される。 円筒状ルーティング要素７１と円錐状ルーティング要素７２との間には、円周 を越えて半径方向内方に達するショルダー２４が形成される。対応するショルダ ー２５は、円錐状ルーティング要素７２とシャフト部分７３との間に存在する。 円錐状ルーティング要素７２は、ドリル先端１３に向かってテーパー状である。 円筒状ルーティング要素と円錐状ルーティング要素との切断縁は、参照番号２６ によって示される。 本出願明細書に開示された特徴の全てを、それらが単独又は組合せて新規であ る程度に応じて、本発明に本質的であるものとして特許請求する。

【手続補正書】特許法第１８４条の８ 【提出日】１９９５年８月９日 【補正内容】 請求の範囲 １．特に丸いロッド形状であり；その遠位端部にドリル先端（１３）を有し；ド リル先端（１３）に対して近位に、シャフトの中心軸（１５）に関して直径方向 に対立的に平坦化された、平たい側（１６）を含む部分（１４）が配置され；部 分（１４）がその近位端部においてシャフト（１１）と一体になされるシャフト （１１）を有するキルシュナー鋼線、軟骨又は骨ルーター、骨穿孔機等のドリル 部分であって、少なくとも１つの切断縁（１９）を画定する一方の平たい側（１ ６）がシャフト中心軸（１５）の領域に達し、シャフトの中心軸（１５）から間 隔をおいて離れる他方の平たい側（１７）とは対立的に配置されることを特徴と する前記ドリル部分。 ２．直径方向に対立的な平坦化がドリル先端（１３）中に少なくとも部分的に達 して、これが円錐状部分を形成することを特徴とする請求項１記載のドリル部分 。 ３．ドリル先端（１３）が約５５°〜６５°、特に約６０°の角度αでテーパー 状であることを特徴とする請求項１又は２に記載のドリル部分。 ４．ドリル先端（１３）の表面が平滑に研磨されることを特徴とする請求項１〜 ３のいずれかに記載のドリル部分。 ５．シャフト（１１）の近位端部が、穿孔機又はハンドレバー等にトルクを伝達 するように連結するために三角形若しくは多角形の横断面を有する表面すなわち 部分２２を含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のドリル部分を 有する、キルシュナー鋼線、骨ルーター、骨ドリル等。 ６．特に丸いロッド形状であり；その遠位端部にドリル先端（１３）を有し；ド リル先端（１３）に対して近位に、シャフトの中心軸（１５）に関して直径方向 に対立的に平坦化された、平たい側（１６）を含む部分（１４）が配置され；該 部分（１４）がその近位端部においてシャフト（１１）と一体になされるシャフ ト（１１）上に形成されるドリル部分を有する骨ルーターであって、円筒状ルー ティング要素（７１）が平坦化された部分（１４）に対して近位に配置されるこ とを特徴とする前記骨ルーター。 ７．円筒状ルーティング要素（７１）に対して遠位に、円錐台形状のルーティン グ要素（７２）が配置されることを特徴とする請求項６に記載の骨ルーター。 ８．ドリル先端（１３）を含む平坦化された部分の長さと、円筒状ルーティング 要素（７１）の長さとがほぼ同じであり、円錐状ルーティング要素（７２）が円 筒状ルーティング要素（７１）の約１／２の長さであることを特徴とする請求項 ６又は７に記載の骨ルーター。 ９．円筒状ルーティング要素（７１）と円錐状ルーティング要素（７２）との間 に、円周を越えて半径方向内方に達するショルダー（２４）が形成されることを 特徴とする請求項７又は８に記載の骨ルーター。 １０．円錐状ルーティング要素（７２）と平坦化された部分（１４）との間に、 円周を越えて半径方向内方に達するショルダー（２５）が形成されることを特徴 とする請求項７〜９のいずれかに記載の骨ルーター。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＣＮ，ＦＩ，ＪＰ，ＮＯ，Ｕ Ｓ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．特に丸いロッド形状であり、その遠位端部にドリル先端（１３）を有するシ ャフト（１１）を有する、キルシュナー鋼線、軟骨又は骨ルーター、骨穿孔機等 のドリル部分であって、 シャフトの中心軸（１５）に関して直径方向に対立的に平坦化された部分（１ ４）がドリル先端（１３）に対して近位に配置されることを特徴とする前記ドリ ル部分。 ２．直径方向に対立的な平坦化が、ドリル先端（１３）中に少なくとも部分的に 達して、これが円錐状部分を形成することを特徴とする請求項１記載のドリル部 分。 ３．少なくとも１つの切断縁（１９）を画定する平たい側（１６）はシャフト中 心軸（１５）の領域に達するが、反対側の平たい側（１７）はシャフトの中心軸 （１５）から間隔をおいて離れることを特徴とする請求項１又は２に記載のドリ ル部分。 ４．ドリル先端（１３）が約５５°〜６５°、特に約６０°の角度αでテーパー 状であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のドリル部分。 ５．ドリル先端（１３）の表面が平滑に研磨されることを特徴とする請求項１〜 ４のいずれかに記載のドリル部分。 ６．シャフト（１１）の近位端部が、穿孔機又はハンドレバー等にトルクを伝達 するように連結するために、三角形若しくは多角形の横断面を有する表面すなわ ち部分２２を含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のドリル部分 を有する、キルシュナー鋼線、骨ルーター、骨ドリル等。 ７．円筒状ルーティング要素（７１）が前記平坦化された部分（１４）に対して 近位に配置されることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のドリル部分 を有する骨ルーター。 ８．円筒状ルーティング要素（７１）に対して遠位に、円錐台形状のルーティン グ要素（７２）が配置されることを特徴とする請求項７に記載の骨ルーター。 ９．ドリル先端（１３）を含む平坦化された部分の長さと、円筒状ルーティング 要素（７１）の長さとがほぼ同じであり、円錐状ルーティング要素（７２）が円 筒状ルーティング要素（７１）の約１／２の長さであることを特徴とする請求項 ７又は８に記載の骨ルーター。 １０．円筒状ルーティング要素（７１）と円錐状ルーティング要素（７２）との 間に、円周を越えて半径方向内方に達するショルダー（２４）が形成されること を特徴とする請求項８又は９に記載の骨ルーター。 １１．円錐状ルーティング要素（７２）と平坦化された部分（１４）との間に、 円周を越えて半径方向内方に達するショルダー（２５）が形成されることを特徴 とする請求項８〜１０のいずれかに記載の骨ルーター。