JP4343841B2 - 支持体への部品接合装置 - Google Patents

Description

本発明は、少なくとも一つの固定部材を用いて、大きな骨等の支持体に骨接合プレート等の部品を接合し、前記固定部材を、前記支持体にねじ止めされるように、前記部品のリングを収容する孔を貫通するねじ付きロッドの形状とした、支持体への部品接合装置に関する。

ねじとプレートによる骨接合システムは、一又は複数の骨片を互いに固定できるようにしなければならない。プレートに設けられた球形の溝と係合する球形の台座付き頭部を備えたねじを用いて、骨に対するプレートの摩擦によって全体が安定するまで、骨にプレートを押しつけることが知られている。こうした取付けにより、手術中にねじの取付け方向を選択し、離れた骨片を元に戻して押しつけることができる。これらのシステムの幾つかは、プレートに設けられた細長い形状の溝により、骨片を互いに押しつけることができる。このようなシステムの短所は、プレート面に平行に作用する押しつけ力に対する強度が弱いことにある。

また、取付け強度が骨に対するプレートの押しつけに左右されるのではなく、プレートへのねじの固定に左右される、いわゆる単軸ロック式および多軸ロック式の第二世代のねじプレートシステムを用いることが知られている。これらのシステムは、骨の離隔接合を実施可能であり、最も洗練されたシステムでは、手術中にねじの取付け方向を選択可能であり、手術後の応力に対して十分な強度を得られる。

単軸ロック装置の一例は、仏国特許第２７３９１５１号公報（特許文献１）に記載されている。この装置は、円錐形のねじ孔が貫通するプレートを備え、ねじ止めを終了するときに、円錐形のねじ山を持つねじの頭部がこのねじ孔に固定される。円錐形のタップねじ孔に円錐形のねじ山を固定してロックする、このようなシステムは、プレートと骨とに同時にねじを係合するので、プレートと骨との間に場合によっては生じる距離を短縮できないという欠点を有する。したがって、骨片を戻すことは不可能である。その結果、ねじの取付け前にプレートと骨との距離を調整しなければならないが、これは往々にして難しい。

既存の単軸装置では、骨の固定が、ときには、互いに平行でない軸にねじを挿入することにより改善され、プレートに対して垂直に引っ張ってもプレートから抜けることはない。このようなねじの取付け方向を得るには、支持体に固定すべきプレートに、このプレートの面に直交しない軸を有する孔を設ければよく、その結果、上記プレートに設けられた穴によってねじの取付け方向が得られる。その場合、外科医は、固定すべきねじの取付け方向に関して如何なる自由度も持たない。ところで、予め決められているこうした取付け方向が、解剖学的な制約と両立しないことが明らかになる場合がある。しかも、既存の装置でプレートと支持体とを最適に接近可能にするには、プレートの軸とねじ切りの軸との同軸性が損なわれてしまう。

多軸ロック装置の一例は、特に、仏国特許第２７９０１９８号公報（特許文献２）に記載されている。このような装置は、ねじ止めしているときに、半径方向に膨張するリングを備えたプレートからなり、それによってリングを固定し、その結果、ねじをプレートの穴の内部に固定することができる。リングの膨張は、円錐形のねじ山と、リング内部の中ぐり孔とによって得られる。

また、独国特許第１００３９７６７号公報（特許文献３）から、球形の溝を含むプレートの内部で取付け方向を選択可能な、球形の外形を持つリングを含むシステムが知られている。ねじがリングを貫通し、その頭部がリングの中ぐり孔に収容される。ねじの固定システムについては全く記載されていない。

米国特許出願公開第２００１/０３７１１２号公報（特許文献４）は、球形の溝を含むプレート内部で取付け方向を選択可能な、球形の外形を持つリングを備えたシステムを開示している。ねじがリングを貫通し、その頭部がリングの円筒形の中ぐり孔に収容される。追加円錐ねじによるねじの頭部の膨張によって固定が行われる。

さらに、米国特許第５５３１５５４号公報（特許文献５）は、可変フランジを備えたねじを含むシステムを開示している。フランジは、プレートの円錐孔に差し込むときに狭められ、前記孔を越えると広がり、その後、弾性により膨張してねじが抜けないようにする。このようにして、ねじのフランジが最初の形状に戻ることで、プレートの中ぐり孔からねじが抜ける方向に、ねじが軸方向移動しないようにする。
プレートの溝にねじのねじ切り頭部を圧入することによるロックは、他のシステムでも得られることに留意されたい。溝での物質の変形に必要な力は大きい。さらに、金属粒子が剥がれる危険性を除外できない。
仏国特許第２７３９１５１号公報 仏国特許第２７９０１９８号公報 独国特許第１００３９７６７号公報 米国特許出願公開第２００１/０３７１１２号公報 米国特許第５５３１５５４号公報

したがって、本発明の目的は、引き抜き強度と、プレートの平面に平行に作用する応力に対する強度とを適切に提供しながら、プレートと支持体との接近を最適化し、手術中におけるねじの取付け方向の選択を可能にし、全体を簡単に取付けおよび分解することができる、支持体への部品接合装置を提供することにある。

このため、本発明は、少なくとも一つの固定部材を用いて、大きな骨等の支持体に骨接合プレート等の部品を接合し、前記固定部材を、支持体にねじ止めされるように、上記部品のリングを収容する孔を貫通するねじ付きロッドの形状とした支持体への部品接合装置を目的としてある。

また、本発明は、リングが収縮するリングであり、リングの非円形の外部輪郭が部品の孔における非円形の内部輪郭と係合することにより、孔にリングを係止固定するとともに、リングを孔内部で回転させると、リングが収縮してねじ付きロッドを固定することを特徴とする。

このような装置により、リングの収縮前にはリングと係合しないねじを容易に取り付けることができる。しかも、単なるねじ止めにより部品をその支持体に接近させるので、プレートと支持体との距離を任意に調整できる。さらに、リングを回転させる簡単な工具によって固定される。
なお、本発明は、添付図面に関する実施形態の以下の説明を読めば、いっそう理解されるであろう。

本発明が目的とする支持体への部品接合装置は、それ自体知られているように、少なくとも一つの固定部材４を用いて支持体Ｓに接合可能な部品１からなる。先に説明したように、支持体への部品接合装置は、特に医療分野用である。この場合、部品１は、一般にプレートの形状を有するインプラントであり、支持体Ｓは少なくとも一つの骨である。固定部材４は、その長さの少なくとも一部でねじを切ったロッドから構成され、ねじとも呼ぶことができる。支持体Ｓに部品１を接合するこのロッド４は、部品の孔２を貫通して支持体Ｓに固定される。部品１は、孔２に、固定部材４が貫通するリング３を備えている。

本発明の特徴として、リングは、孔２の内部で回転させると収縮するリング３としてあり、リング３がこのように収縮すると、一般にロッドの頭部またはねじ止め端部の係合により、孔２にリング３を係止固定するとともに、ねじ付きロッド４が固定される。こうした係止固定は、孔２の内面に対するリング３の外面の摩擦によって得られる。実際、リング３の非円形の外部輪郭が、部品１の孔２における非円形の内部輪郭と係合すると、リングの収縮と並行して孔２にリング３が係止される。円形という用語は、その最も厳密な意味で理解されるものとし、すなわち全ての点が固定点から等距離にあることに留意されたい。

図２、図３では、このような輪郭を示す可能な実施形態を特に示した。さらに円形に近い輪郭であってもよい。かくして、リングの外部輪郭と孔２の内部輪郭とに対して、連続する２個の螺旋状の起点からなる一定の輪郭とすることができる。これらの輪郭は、同形であってもなくてもよい。ロッド４を中心とするリング３の円形の収縮または締めつけを容易にするために、リング３に溝が形成される。図２、３ではこのスリットを特に参照符号５で示した。収縮は、また、前記リングの本体内部における変形エリアの変形によっても得られる。しかし、収縮、すなわち、ねじ付きロッド４を中心とするリングの円形の締めつけを得るのに最も簡単な解決方法は、１個の溝を形成することである。収縮は、好適には、ねじ付きロッド４の、一般には、ねじ切りされていない頭部または端部分を中心とするリングの締めつけにより行われる。こうしたなめらかな頭部は、任意の形状にすることができる。

この装置では、次のような二つの実施形態を検討することができる。
図１に示した本発明の第一の実施形態では、リング３が、部品１の孔２の内部で移動自在に取り付けられる。そのため、リング３は、スリット入りの、外周面がほぼ球面の環状としてあり、部品１の孔２に係合するように、ほぼ球面の中ぐり孔の内部に収容される。こうした球面を有する形状により、孔の内部でねじの取付け方向を自在に選択でき、リングが、回り継手と同等物を構成する。

リング３は、正面に、リング３を回転させる工具と係合するように構成された、溝６等の連結要素を備えている。リング３は、部品１の孔２に予め取付け可能であり、こうした予備取付けは工場で実施される。リング３は、また、部品１の孔２に着脱式に取付け可能である。

ねじ付きロッド４は、ねじ止め端と呼ばれる自由端に、ねじ止め工具が係合するための少なくとも一つの中空凹部または突出凹部７を含む。図示された例では、ロッド４が、そのねじ止め端に、ロッドを回転させる工具の頭部を受容可能な角柱状の軸方向の空洞を備えている。
ねじを切ったこのロッドの頭部は、ねじ止めされる自由端、またはこの自由端の近くに突出部８を備えており、突出部は、場合によっては、ねじ止め終了位置でリング３の正面と当接し、部品１が支持体Ｓに接近できるようにしている。特に図１に前記突出部を示した。この装置の長所の一つは、ねじ付きロッドが部品と支持体との間の境界面の種類および品質とは無関係にロックされるにもかかわらず、部品と支持体との距離をこのように任意に変えられることにある。

図５に示した本発明の別の実施形態では、部品１が、予め取付け方向が選択された孔を有しており、この孔が、孔の内部でリング３を保持する内部当接部９を有する。プレート状の部品１における中ぐり孔の底に設けられたこの内部当接部は、骨にプレートを押しつける段階または骨片を戻すときに、リング３を保持する。

このような支持体への部品接合装置の取付け方法は、次の通りである。この方法は、まず、部品１の孔２に設けられたリング３に、ねじ付きロッド４を挿入し、次に、最終ねじ止め位置までねじ付きロッド４を締めて、次に、リング３を回転させて、リング３の収縮により前記孔２にねじ付きロッド４を固定する方法としてある。

より詳しくは、ロッド４の取付け手順は、一般に次の通りである。外科医は、第一段階で、プレート内の中ぐり孔に傷がつかないように保護する特別なピンセットでプレートを成形する。次に、骨の所定の位置にプレートを配置する。プレートの内部に収容されるリングに穿孔ガイド手段を挿入し、外科医がねじに与えようとする取付け方向に応じてリングを移動させる。その場合、外科医は、リングの軸にねじ付きロッドの穴を配置できるようにする穿孔ガイド手段を介して、ロッドの軸とリングの軸とが厳密に一致するように穿孔を行う。穿孔する長さをゲージで測定する。ゲージで測定される長さに応じた適切な長さのねじ付きロッドを選択する。ドライバで回してねじを取り付ける。こうしたねじ締めは、ねじの頭部の突出部とリングの正面とが接する一方で、ねじを締め続けることによって、場合によっては、プレートが骨に接近するまで、あるいは骨片を戻すまで行われる。プレートは一般に複数の孔を有するので、ねじが集合した状態で取り付けられる。ねじが集合した状態で取り付けられると、適切な工具により各リングを回転させて全てのねじを固定することができる。

このような支持体への部品接合装置は、ねじがその孔でゆるんだり、後退したり、あるいは回ってしまったりということが全く認められない。したがって、ねじは、少なくとも３本の軸、すなわち後退軸、ねじの軸を中心とするねじの回転軸、球の中央の周りにおける回転固定軸に沿って、固定される。リングの外壁と孔２の内壁との間でリングが回転される場合に付与される半径方向の応力は、好適には少なくとも三つの点に作用する。収縮は、一般に、形成された溝の締めつけによって得られる。

本発明が目的とする支持体への部品接合装置の構成要素を取り付けた状態で示す、部分断面を含む正面図である。 リングがねじで全く収縮していないところを示す、孔内のリングの上面図である。 リングが収縮位置にあるところを示す、孔内のリングの上面図である。 図１の支持体への部品接合装置の構成要素を取り付けていない状態で示す、部分断面を含む正面図である。 本発明による支持体への部品接合装置の別の実施形態を、構成要素を取り付けた状態で示す、部分断面を含む正面図である。

Claims (10)

1. 少なくとも一つの固定部材（４）を用いて、大きな骨等の支持体（Ｓ）に骨接合プレート等の部品（１）を接合し、前記固定部材を、支持体（Ｓ）にねじ止めされるように、前記部品（１）のリング（３）を収容する孔（２）を貫通するねじ付きロッドの形状とした支持体への部品接合装置であって、
   リング（３）が収縮するリングであり、リングの非円形の外部輪郭が部品（１）の孔（２）の非円形の内部輪郭と係合することにより、孔（２）にリング（３）を係止固定するとともに、リング（３）を孔（２）内部で回転させると、リング（３）が収縮してねじ付きロッド（４）を固定することを特徴とする支持体への部品接合装置。
2. リング（３）に溝が形成されたことを特徴とする請求項１記載の支持体への部品接合装置。
3. リング（３）が、部品（１）の孔（２）の内部に、取付け方向を選択可能に取り付けられることを特徴とする請求項１又は２記載の支持体への部品接合装置。
4. リング（３）を、溝が形成されたほぼ球面を有する環状とし、かつ、リング（３）を、該リングが部品（１）の孔（２）に係合するほぼ球面を有する中ぐり孔の内部に、収容したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の支持体への部品接合装置。
5. リング（３）が、正面に溝（６）等の連結要素を備え、リング（３）を回転させる工具と係合するように構成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の支持体への部品接合装置。
6. リング（３）が、部品（１）の孔（２）に予め取り付けられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の支持体への部品接合装置。
7. リング（３）が、部品（１）の孔（２）に着脱式に取り付けられることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の支持体への部品接合装置。
8. ねじ付きロッド（４）が、ねじ止め端と呼ばれる自由端に、ねじ締め工具が係合するための少なくとも一つの中空の凹部または隆起した凹部（７）を有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の支持体への部品接合装置。
9. ねじ付きロッド（４）が、ねじ止め端と呼ばれる自由端に突出部（８）を有し、前記突出部が、ねじ止め終了位置でリング（３）の正面と当接し、部品（１）を支持体（Ｓ）に接近可能としたことを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の支持体への部品接合装置。
10. 部品（１）が、予め取付け方向が選択された孔（２）を有し、前記孔が、部品（１）の孔（２）の内部でリング（３）を保持する内部当接部（９）を有することを特徴とする請求項１又は２記載の支持体への部品接合装置。

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