JPH09504185A - 骨及び組織伸長装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 骨髄管と固定された遠位部分（６）と近位部分（８）を有する骨髄内くぎ（４）を具備する分離部分の間の継続した骨成長を許容するために、骨の不連続分離部分の間の距離を増分的に拡張することにより、人又は動物における骨を伸長させるための装置。油圧シリンダー（２）は、くぎの近位部分を具備し、そしてピストン（９）は、くぎの遠位部分を具備する。作動流体（３０）の移植可能な供給が、シリンダーと連通する。ピストンとシリンダーの間のラチェット機構（４０）が、それらの相対移動を制限する。衝撃吸収機構（５２）が、ピストンとシリンダーの間に制限されたから動きを許容し、そしてラチェット解放機構は、ピストンとシリンダーに方向を逆転させるために使用される。

Description

【発明の詳細な説明】 骨及び組織伸長装置 発明の背景 本発明は、骨を拡張又は伸長するための器具に関し、詳細には、人骨の伸長に 適用される。人間が、先天的又は事故により短長になった一つの肢特に脚を有す る多くの事例がある。遠位部分から切断された骨の近位部分を拡張する装置によ り、変形又は短縮肢を伸長することが可能であることがわかった。そのような装 置は、骨の遠位部分を近位部分から小増分により移動させる。これは、一度に約 １／４ｍｍの増分により切断された骨部分の間の間隙を拡張することに係わる。 骨がこうして分離される時、新骨組織が、拡張された間隙並びに骨を包囲する軟 組織において成長する。数カ月の期間で１０センチメートル以上の大腿骨の如く 骨を伸長させることができる。 一つのそのような装置は、ＵＳＳＲにおいてＧａｖｒｉｉｌ Ａ．Ｉｌｉｚａ ｒｏｖ他により開発されたが、これは、本質的に肢の外側に嵌まる拡張可能なケ ージである。ケージの遠位部分は、機械的に近位部分から増分で拡張される。こ の形式の装置の問題の一つは、複数のピンが肢の筋肉を通って骨の両部分に挿入 されることである。肢の近位部分がケージにおいてピンにより「固定」されると 、ピンを通して力を伝達し、固定部分から遠位部分を引き離す。そのような装置 は、米国特許第４、６１５、３３８号において記載される。この形式の装置によ って創設された問題の一つは、多数の切開が、感染されやすいピンによって肢に 作り出され、そしてピンが肉体を絶えず引っ張ることである。別の不都 合は、何カ月かの期間でのケージの着用は、患者の移動性を厳しく制限すること である。 多数の他の装置は、骨髄内棒又はくぎとして公知の細長い棒又はくぎを使用す る。そのような装置は、骨髄腔又は骨髄路に挿入される。これらの棒は、しばし ばねじを切られ、骨髄管内から骨に固定され、ナット又はラチェット手段により 増分で移動され、骨部分の分離を増分的に継続する。一つのそのような初期の装 置は、Ａｖｉｌａへの米国特許３、９８６、５０４において示される。ねじ付き 棒のラチェット付け又は拡張は、ラチェット機構又はレンチにより外部で達成さ れる。再び、この形式の装置は、感染に弱い。 他の形式の装置も、ＵＳＳＲにおいてＡｌｅｘａｎｄｅｒ Ｂｌｉｓｋｕｎｏ ｖにより開発され、内部に移植され、ラチェット機構を作動させるために身体の 部分を移動させる患者自身により操作されるラチェット装置を使用する。この形 式の装置での一つの問題は、偶然の移動又は過度の移動が、骨の分離を生じさせ 過ぎ、成長パターンを混乱させることである。本発明は、これらの問題に関する 。別の目的は、できる限り感染機会の少なく、実質的に操作が極めて簡単な完全 に移植可能な油圧動作機構を提供することである。 発明の要約 骨の不連続分離部分の間の距離を増分で拡張させ、分離部分の間の継続した成 長を許容するために、人間又は動物において骨と組織を伸長させるための装置が 開示される。それは、遠位部分と近位部分を有する骨髄内くぎを含む。くぎの近 位部分は、その近位端部において骨の骨髄内管に固定され、そしてくぎの遠位部 分は、その遠位部分において骨髄内 管に固定される。油圧シリンダーが、近位部分に連結され、そしてシリンダーに おいて可動なピストンが、くぎの遠位端部に連結される。シリンダーと連通した 流体を動作させる移植可能な供給があり、そしてラチェット機構が、くぎの近位 及び遠位部分の間、即ちピストンとシリンダーの間に位置し、一方向への相対移 動を制限する。 しかし、代替的なラチェット機構は、作動流体の圧力が解放される時、くぎの 近位及び遠位部分（即ち、ピストンとシリンダー）が方向を逆転することを許容 する。 衝撃吸収部材が、ピストンとシリンダーの間に介在され、少量の緩衝されたか ら動きを設けるためにから動き機構と協働し、分離部分の間の成長を高めるため の環境を生成する。 加圧可能な流体が、手動又は外部信号装置若しくは移植可能なバッテリ動作マ イクロプロセッサーによって制御された内部ポンプからポンピングされる移植可 能な貯蔵器に格納される。 大腿骨を伸長させるとして示されるが、装置は、簡単な修正で、すべての長骨 を伸長させるように調整されることが理解される。 構成と部分の組み合わせの多様な新規な詳細を含む発明の上記と他の特徴は、 添付の図面を参照して以下に詳細に記載され、請求の範囲において指摘される。 発明を具現する特定の骨及び組織伸長装置は、発明の制限としてではなく、例示 のみとして示されることが理解される。この発明の原理と特徴は、発明の範囲に 反することなく、様々な多数の実施態様において使用される。 図面の簡単な説明 第１図は、大腿骨に位置する本発明を具現する骨伸長装置の断面図で ある。 第２図は、第１図に示された装置の上側部分の詳細図である。 第３図は、第１図に示された装置の移動を制限するためのラチェット手段の第 ２図の線III−IIIにおいて取った拡大詳細断面図である。 第４図、第５図及び第６図は、機構の方向を逆転させるための手段を含むラチ ェット機構の代替態様の詳細拡大図である。 第７図は、装置に加圧作動流体を供給するための手段の詳細図である。 第８図は、加圧作動流体を供給するための手段の代替態様である。 発明の詳細な説明 部分の間の継続した成長を許容するために骨又は組織の不連続分離部分の間の 距離を増分で拡張させることにより、人又は他の動物における骨及び軟組織を伸 長させるための装置が、第１図に見られる。装置は人の大腿骨２に挿入して示さ れるが、人又は動物における別の骨でもある。初期的に、外科医は、細長い開口 を生成するために骨髄管における軟髄質様物質を除去する。次に、外科医は、一 般に４で指定された骨髄内くぎ又は棒を収容するために３における如く骨を切取 る。 棒は、遠位部分６と近位部分８を含む。近位部分には、上側ドーム状流体室１ ４を有するシリンダー１２につながる中央ボア１０を形成してある。近位部分は 、１６で指定された点において終端する。板１８は、大腿骨にねじ２０によって 固定される。一方弁２２は、板１８及び／又は部分８にねじ込められ、大腿骨の 近位端部においてナット２４によって固定される。たわみ導管２６は、一方弁２ ２からポンプ３２によって作動される移植貯蔵器３０（第１図）につながり、両 要素は、以後さら に詳細に記載される。骨髄内くぎの近位部分８は、ねじ３４によって大腿骨に固 定される。骨髄内くぎの遠位部分は、骨髄管の遠位部分内にねじ３６によって固 定され、その上側端においてピストン９が形成される。ラチェット歯４０が、ピ ストン９において線４２上に形成される。 カラー４４が、ねじ４８によりピストン９に固定され、シリンダー１２におけ 環状溝４６内に収容される。ドグ４６は、ピストンに関する半径方向内向き及び 外向き移動のためにカラー４４におけるスロット４９内に収容され、ピストン９ において形成した嵌合歯４０と係合可能な歯５０を有する。気密ガスケット５１ が、ピストン９における溝に嵌合わされ、シリンダー１２の壁に係合する。環状 エラストマー衝撃吸収要素５２は、スリーブ４４とスロット４９の上部と係合可 能である。 ピストン１２とシリンダーの間のから動きは、患者の下脚が移動される時、ス リーブ４４とスロット４９の間の間隙５４の範囲に生じ、こうして大腿骨の下側 カット部分を上側カット部分に関してわずかに移動又は振動させる。換言すれば 、ピストンは、衝撃吸収材５２によって緩衝されて、シリンダーに関して少量の から動きを許容され、この動作又は振動は骨成長に有益である。 ドグ４６は、第３図に見られた如く、スリーブ４４内に収容される圧縮バネ５ ６によって、左側に付勢される。ピストン９と、こうして骨の遠位部分が、室１ ４に侵入する加圧流体によって下方に付勢される時、ドグ４６は、第３図に見ら れた如く、歯４４によって右側にわずかに移動される。各歯は下方に移動し、次 の隣接歯に係合する。これは、近位部分に関するくぎの遠位部分の動作を一方向 に制限する。こうして、ピストンは、ピストンヘッドの上の室１４への加圧流体 の侵入により、シ リンダーから外方に移動することができ、方向を逆転しない。これは、骨成長が 完了される時外科医によって行われる。 エラストマーピストンキャップ６０（第２図）は、ピストン部材９の頂部にね じ６２によって固定される。キャップ６２の縁は、シリンダーの内壁６４に対し てシールを維持し、環状シールと結合して、塩水作動流体の漏れのないことを保 証する。 次に第７図を参照すると、一般に７６で指定された患者の皮膚と筋肉の内側部 分において縫合７４によって移植及び固定される、エラストマーダイヤフラム貯 蔵器７２内に格納された塩水作動流体７０の移植可能な供給が見られる。強磁性 ディスク７８が、ダイヤフラム貯蔵器の上側ドーム状部分７３において固定され る。シリンダーの一方弁２２につながる移植導管２６は、流体貯蔵器７２におけ る開口８０と連通する。外側ポンプ励起部材８２は、強磁性ディスク７８に隣接 して皮膚と係合可能である。それは、外科医又は患者さえも励起部材をトリガー させ、強磁性ディスク７８を電磁石８４に関して脈動させ、ダイヤフラム貯蔵器 を圧縮及び弛緩させ、塩水流体を導管２６を通って一方弁２２によりピストンの 頂部におけるドーム状貯蔵器１４に通過させる如く、電磁石８４、バッテリ８６ とトリガー８８を具備する。 代替的なポンピング機構が、第８図に示される。貯蔵器７２は、可逆ギヤード モーター９２から動作されるポンプ９０にたわみ導管８８によって連結される。 プログラマブルマイクロプロセッサー９４は、バッテリ９６を通して、信号をモ ーター９２に供給し、貯蔵器から導管２６を通してシリンダー４の上側ドーム状 部分１４に流体をポンピングする。可逆モーター９０はまた、貯蔵器７２に流体 をポンピングする。 第４図、第５図と第６図を参照して、シリンダー１２内のピストン９の方向を 逆転させるための機構が、以下に記載される。ピストンの頂部において、反転鐘 形状シール１００が設けられ、シリンダー壁の内側において嵌合歯１０８と係合 可能な歯１０６を有する、一対のヒンジ付きラチェット翼１０２、１０４の間で たわむように取り付けられる。翼１０２、１０４は、ピストン９の頂部において ボア内に収容された棒１１２において旋回される。ピストンは、１１４において 切欠きにされ、コイルバネ１１６の制御で内側及び外側に旋回する翼の下端部を 収納する。骨の近位及び遠位部分を増分的に分離することが望まれる時、システ ムは可逆であるために、移植可能な貯蔵器７２は、電磁石８２により、又は好ま しくは、マイクロプロセッサー動作ポンプ９０により外的に加圧される。これは 、流体をたわみ管２６を通って通路１０によりシリンダーの上側ドーム状部分１ ４に流動させる。加圧流体は、シール１００に対して作用し、その上側環状部分 １０１を第４図と第５図に示された如くシリンダー壁に対して膨張させる。圧力 は、バネ１１６の力に抗して翼１０２、１０４を分離させる。歯１０６は、シリ ンダー壁における歯１０８に一つずつ係合する。継続した加圧は、ピストン９を 下方に付勢させ、骨を分離させ、新成長を生じさせる。 ある理由のために、骨部分が過度に分離されたか、又は骨成長を終了させたい ならば、ピストン上の流体の減圧により、コイルバネ１１６は第６図に示された 如くシール１００を一体に圧搾することができ、加圧塩水流体は、通路１０にお ける方向を逆転させ、貯蔵器７２に戻る。可逆ポンプ９０は、流体逆転を制御す る。 ポンプ９０を使用することなく、翼１０２、１０４における歯１０６ を内側シリンダー壁における歯１０８から回収させ、例えば、整形外科医がカウ ンター圧力を加えることにより、骨の遠位端部における圧力は、ピストン９と骨 の遠位端部をわずかに上昇させ、それと骨の近位部分の間の間隙３を閉鎖させる 。

【手続補正書】特許法第１８４条の８ 【提出日】１９９５年５月５日 【補正内容】 ピンが肉体を絶えず引っ張ることである。別の不都合は、何カ月かの期間でのケ ージの着用は、患者の移動性を厳しく制限することである。 多数の他の装置は、骨髄内棒又はくぎとして公知の細長い棒又はくぎを使用す る。そのような装置は、骨髄腔又は骨髄路に挿入される。これらの棒は、しばし ばねじを切られ、骨髄管内から骨に固定され、ナット又はラチェット手段により 増分で移動され、骨部分の分離を増分的に継続する。一つのそのような初期の装 置は、Ａｖｉｌａへの米国特許３、９８６、５０４において示される。ねじ付き 棒のラチェット付け又は拡張は、ラチェット機構又はレンチにより外部で達成さ れる。再び、この形式の装置は、感染に弱い。 他の形式の装置も、ＵＳＳＲにおいてＡｌｅｘａｎｄｅｒ Ｂｌｉｓｋｕｎｏ ｖにより開発され、内部に移植され、ラチェット機構を作動させるために身体の 部分を移動させる患者自身により操作されるラチェット装置を使用する。この形 式の装置での一つの問題は、偶然の移動又は過度の移動が、骨の分離を生じさせ 過ぎ、成長パターンを混乱させることである。本発明は、これらの問題に関する 。別の目的は、できる限り感染機会の少なく、実質的に操作が極めて簡単な完全 に移植可能な油圧動作機構を設けることである。 Ｗｅｓｔｅｒｈｏｆｆへの米国特許第４、１５７、７１５は、半透性ダイヤフ ラム又は膜によって互いに分離された２つの異なる濃縮溶液の間の浸透圧によっ て発生される駆動力を有する拡張骨切り術用の拡張ユニットのための体内駆動を 開示する。 Ｇｒａｍｍｏｎｔ他への米国特許５、０７４、８８２は、二重ラチェット機構 によって連結された外側及び内側すべり管を含む長骨を次第に 伸長するためのくぎを開示する。 発明の要約 骨の不連続分離部分の間の距離を増分で拡張させ、分離部分の間の継続した成 長を許容するために、人間又は動物において骨と組織を伸長させるための装置が 開示される。それは、遠位部分と近位部分を有する骨髄内くぎを含む。 請求の範囲 １．近位部分と遠位部分に分離される骨の不連続部分の間の距離を増分的に拡 張させることにより、分離部分の間の継続した成長を許容するために、人又は動 物における骨と組織を伸長させるための骨髄管に挿入可能な装置であって、 遠位部分（６）と近位部分（８）を有する骨髄内くぎ（４）であって、 近位部分が骨の近位端部において骨髄管内に固定可能であり遠位部分が骨の遠位 端部において骨髄管内に固定可能であるくぎ（４）と、くぎの近位部分に連結さ れた油圧シリンダー（１２）と、 くぎの遠位部分に連結され、シリンダーにおいて可動なピストン（９）と、 シリンダーと連通する移植可能なエラストマーダイヤフラム（７３）内に格納さ れた加圧可能な作動流体の供給（７０）とを具備する装置において、骨髄内くぎ の近位及び遠位部分とそれらが一方向に固定された骨部分の相対移動を制限する ためのピストンとシリンダーの間のラチェット機構（４０）を具備することを特 徴とする装置。 ２．ピストンとシリンダーの両方に作動的に係合可能な衝撃吸収要素（５２） と、 大腿骨の遠位部分を近位部分に関してわずかに移動及び振動させ、骨の分離部分 の間の骨成長を剌激するために、衝撃吸収要素によって緩衝されたピストンとシ リンダーの間のピストンの移動の方向における制限された往復から動きを許容す るためのラチェット機構とを具備する請求の範囲１に記載の装置。 ３．ピストンにシリンダーに関する方向を逆転させるために、ラチェ ット機構を解放させるための作動流体の減圧に応答するバネ機構（１１６）を具 備する請求の範囲１に記載の装置。 ４．作動流体の移植可能な供給が、該ポンプを励起させるためのポンプ（７２ ）（９０）と外部手段（８２０）を有する請求の範囲１に記載の装置。 ９．作動流体の移植可能な供給が、移植可能な貯蔵器にあり、移植可能マイク ロプロセッサー制御ポンプによって動作される請求の範囲３に記載の装置。 １２．ラチェット機構が、ピストンにおける歯付きラチェット（４０）と係合 可能なシリンダーに固定されたバネベース、歯付きドグ（４６）を具備する請求 の範囲１に記載の装置。 １５．ラチェット機構が、シリンダー壁における一対の歯付きラック（１０８ ）と係合可能なピストンにおける一対のバネベース、歯付き翼（１０２）（１０ ４）を具備する請求の範囲１に記載の装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．近位部分と遠位部分に分離される骨の不連続部分の間の距離を増分的に拡 張させることにより、分離部分の間の継続した成長を許容するために、人又は動 物における骨と組織を伸長させるための骨髄管に挿入可能な装置において、 遠位部分と近位部分を有する骨髄内くぎと、 骨の近位端部において骨髄管内に固定可能なくぎの近位部分と、 骨の遠位端部において骨髄管内に固定可能なくぎの遠位部分と、 くぎの近位部分に連結された油圧シリンダーと、 くぎの遠位部分に連結され、シリンダーにおいて可動なピストンと、 シリンダーと連通する移植可能なエラストマーダイヤフラム内に格納された作動 流体の供給と、 骨髄内くぎの近位及び遠位部分とそれらが一方向に固定された骨部分の相対移動 を制限するためのピストンとシリンダーの間のラチェット機構とを具備する装置 。 ２．近位部分と遠位部分に分離される骨の不連続部分の間の距離を増分的に拡 張させることにより、分離部分の間の継続した成長を許容するために、人又は動 物における骨と組織を伸長させるための骨髄管に挿入可能な装置において、 遠位部分と近位部分を有する骨髄内くぎと、 骨の近位端部において骨髄管内に固定可能なくぎの近位部分と、 骨の遠位端部において骨髄管内に固定可能なくぎの遠位部分と、 くぎの近位部分に連結された油圧シリンダーと、 くぎの遠位部分に連結され、シリンダーにおいて可動なピストンと、 シリンダーと連通する作動流体の供給と、 ピストンとシリンダーの両方に作動的に係合可能な衝撃吸収要素と、 大腿骨の遠位部分を近位部分に関してわずかに移動及び振動させ、骨の分離部分 の間の骨成長を刺激するために、衝撃吸収要素によって緩衝されたピストンとシ リンダーの間のピストンの移動の方向における制限された往復から動きを許容す るための機構とを具備する装置。 ３．近位部分と遠位部分に分離される骨の不連続部分の間の距離を増分的に拡 張させることにより、分離部分の間の継続した成長を許容するために、人又は動 物における骨と組織を伸長させるための骨髄管に挿入可能な装置において、 遠位部分と近位部分を有する骨髄内くぎと、 骨の近位端部において骨髄管内に固定可能なくぎの近位部分と、 骨の遠位端部において骨髄管内に固定可能なくぎの遠位部分と、 くぎの近位部分に連結された油圧シリンダーと、 くぎの遠位部分に連結され、シリンダーにおいて可動なピストンと、 シリンダーと連通する作動流体の移植可能な供給と、 ピストンとシリンダーの相対移動とそれらが一方向に固定された骨部分の相対移 動を制限するためのピストンとシリンダーの間のラチェット機構と、 ピストンにシリンダーに関する方向を逆転させるために、ラチェット機構を解放 させるための作動流体の減圧に応答する機構とを具備する装置。 ４．作動流体の移植可能な供給が、該ポンプを励起させるためのポンプ及び外 部電磁気手段を有する請求の範囲１に記載の装置。 ５．作動流体の移植可能な供給が、該ポンプを励起させるためのポンプ及び外 部電磁気手段を有する請求の範囲２に記載の装置。 ６．作動流体の移植可能な供給が、該ポンプを励起させるためのポンプ及び外 部電磁気手段を有する請求の範囲３に記載の装置。 ７．作動流体の移植可能な供給が、移植可能なエラストマーダイヤフラム貯蔵 器に格納され、外部ポンプによって動作される請求の範囲２に記載の装置。 ８．作動流体の移植可能な供給が、移植可能なエラストマーダイヤフラムに格 納され、外部ポンプによって動作される請求の範囲３に記載の装置。 ９．作動流体が塩水である請求の範囲１に記載の装置。 １０．作動流体が塩水である請求の範囲２に記載の装置。 １１．作動流体が塩水である請求の範囲３に記載の装置。 １２．ラチェット機構が、ピストンにおける歯付きラチェットと係合可能なシ リンダーに固定されたバネベース、歯付きドグを具備する請求の範囲１に記載の 装置。 １３．ラチェット機構が、ピストンにおける歯付きラチェットと係合可能なシ リンダーに固定されたバネベース、歯付きドグを具備する請求の範囲２に記載の 装置。 １４．ラチェット機構が、ピストンにおける歯付きラチェットと係合可能なシ リンダーに固定されたバネベース、歯付きドグを具備する請求の範囲３に記載の 装置。 １５．ラチェット機構が、シリンダー壁における一対の歯付きラックと係合可 能なピストンにおける一対のバネベース、歯付き翼を具備する 請求の範囲１に記載の装置。 １６．ラチェット機構が、シリンダー壁における一対の歯付きラックと係合可 能なピストンにおける一対のバネベース、歯付き翼を具備する請求の範囲２に記 載の装置。 １７．ラチェット機構が、シリンダー壁における一対の歯付きラックと係合可 能なピストンにおける一対のバネベース、歯付き翼を具備する請求の範囲３に記 載の装置。