JP4578246B2 - 固定具 - Google Patents

Description

本発明は骨組織に強固にねじ込まれるようにされ、外ねじを設けた一般的な円筒形の固定部分が含まれる種類のいわゆる固定具であって、固定部分の挿入端で開く空所を有する固定部分と前記挿入端から延びる多数の貫通スロットとが含まれ、各スロットは空所と固定部分の外側をつなぎ、さらに各スロットはスロット前壁およびスロット後壁で形成され、固定具をねじ込むとき、前記スロット前壁およびスロット後壁はねじで規定される回転方向に関係する、いわゆる固定具に関する。

この種の固定具は補綴外科に使用され、補綴、補綴の一部または補綴保持具は１つ以上のこの種の固定具を使用して人の骨組織に固定される。
しかし、本発明による固定具は主として腔あるいは筒状骨に固定する目的をもち、例えば、指関節および骨盤関節などの関節の再形成に使用される。また固定具は義足あるいは他の型の補綴を取り付けるのにも使用される。しかし、本発明はこの適用に限定されるものではない。固定具には固定部分と適用部分とが含まれる。固定部分は骨組織の予めあけられた穴にねじ込まれる。穴の直径は固定部分のねじの外径よりも小さい。固定部分はセルフタッピングであるので、ねじ込むときに骨の破片を除去しながら、予めあけられた穴の壁にねじが切られる。前記穴に固定部分をねじ込むとき、骨破片は固定部分の外周とスロットの間に形成されるエッジによって穴から切り取られて引き出されるので、前記スロットによってねじ込みが容易になる。これらの骨破片はスロットを通って前記空所に運ばれる。

このような固定具の例は、固定具の固定端が螺旋状に延びる４つのスロットを備える特許文献１に記載される。この公知の固定具は多くの点において非常に満足できるものであり、またこのような固定具を使用した補綴の固定には信頼性がある。

しかし、公知の固定具には欠点もある。例えば、固定具を回転させると、骨組織は固定部分の外周と各スロット後壁の間に形成されたエッジによって作用を受ける。半径方向に向うスロット壁と前記外周面との間のエッジは一般に直角である。固定部分をねじ込むとき、予めあけられた穴の壁を擦って取れた骨破片を破砕することがこのようなエッジの主要な働きである。これは骨組織に好ましくない、ざらざらした作用を及ぼす結果となる。さらに、このようにして取れた骨破片は通常のものよりも大きく、かつ不規則な形状をしている。これは、前記固定具の空所に集まった骨材を快復治癒させることを困難にする。

公知の固定具の別の欠点は、固定部分を予めあけた穴にねじ込むときに生じる半径方向に作用する圧縮力を固定部分が受けたとき、半径方向のスロットのために固定部分の形状が好ましくないものになることである。固定部分の回転による影響と半径方向の内側に作用する影響との組み合わされた影響により固定部分が変形して非円形になる。これで固定の強度が減少する。この変形は前記部分の壁の厚さを増加することによって避けることができるが、壁の厚さを増加すると、固定部分の剛性が大きくなり、強力な固定を達成するために望まれる半径方向の弾力を達成することが難しくなる。
EP 0 595 782

本発明の目的は前述の欠点が除去された、少なくとも欠点が減少した固定具の改良型を提供することにある。発明の主な目的は固定具をねじ込むとき骨破片が好ましい状態で分離する、いわゆる固定具を提供することである。

本発明の目的は、固定部分のスロット後壁が半径方向と角度を規定し、固定具をねじ込むときに固定具が回転する方向において内側から外側に向って斜め前方に傾斜し、前記角度は固定部分の少なくとも半径方向の外側部分で規定することによって達成される。

スロット後壁がこのように傾斜する結果として、前記壁と固定部分の周囲との間に鋭角が形成される。この鋭角の結果、予めあけられた穴の壁での骨の働きはより効果的にかつより穏やかに達成されるので、骨破片は対応する種類の以前から知られた固定具の場合の
擦り切れ剥がれではなく、むしろ切削剥がれとなる。このように鋭角は前記骨破片を分離するのに外科用メスの方法で作用する鋭利なエッジとなる。

発明による固定具の好ましい実施形態によると、前記角度を規定するのは前記スロットの半径方向の最外端部だけでなく、スロット後壁の全体でも同一角度を規定する。実際の作用工程に関しては、傾斜させるのは本質的に外の部分だけで十分である。スロット壁の全体を傾斜させることによって、前記固定部分をねじ込むときに固定具の固定部分の半径方向の圧縮に対して好ましい形状も得られる。スロット間に位置する固定部分が半径方向内側に押し付けられたとき、斜めに延びるスロット後壁はスロット前壁を支えることになるが、これは固定部分が半径方向に圧縮されたときでも円形を維持することを意味する。スロット間にある部分は比較的薄く作ることができるので、前記部分の弾力のために固定部分の半径方向圧縮が容易になる。固定部分を円形に維持しながら半径方向に圧縮できることは強力な確実な固定をさらに得る方向に貢献する。

別の好ましい実施形態によると、スロット前壁は固定部分をねじ込むときに回転する方向において内側から外側に向って斜め前方に傾斜する。両方のスロット壁が傾斜するので、形状条件は一層改善され、前記部分をねじ込むときに起こる半径方向の圧縮の間に固定部分の円形を維持する方向に貢献する。

発明の別の好ましい実施形態によると、スロット後壁と前記半径方向との間に規定される角度は２０°〜４０°である。この角度範囲は、切削作用を良好にする十分に大きい角度であり、また切削エッジの破砕あるいは類似の損傷の危険を回避する十分に小さい角度である。角度範囲の２７°〜３３°が大半の適用で最も適切であり、約３０°の角度が最も適切である。

別の好ましい実施形態によると、スロット数の範囲は３〜１０、好ましくは５〜７であり、さらに好ましいのは６である。スロットの最適数は主として固定具の寸法に応じて、言い換えれば、使用される補綴の適用に応じて変化する。またスロットの最適個数は他の要因にも依存する。多くの場合、約６つのスロットを含む固定具は、固定部分をねじ込むための好ましい条件を、また確実で耐久性のある固定を達成するための好ましい条件を達成するために行わなければならない様相の間の最良のバランスを構成する。

別の好ましい実施形態によると、空所の断面は円形であり、かつ挿入端の方向に向って円錐状に広くなる。この円錐形状の結果、スロット間にある部分は前記挿入端に向って厚さが減少する舌形状をなす。このように、前記舌の望ましい半径方向の弾力性あるいはばね特性を達成するように舌の柔軟性は前記挿入端に向って増加する。

別の好ましい実施形態によると、半径方向外端におけるスロット幅は２つのスロット間の固定具外側の周囲距離の１５〜３５％に相当する。スロット幅とスロット間隔の関係によって、固定具の機能における作動技術面と強度技術面の間で最大のバランスが達成できる。

発明のさらに好ましい実施形態によると、固定具はチタンで作られる。固定具は他の適当な材料、例えば高分子材料、複合材料または他の金属で作ることができるが、チタンを使用するのが好ましい。チタンは、人体組織に異なる材料が移植されたときにしばしば起こる拒絶反応がない、いわゆる骨一体化により、骨材に付着する特別の性質を有することが見つかっている。分子レベルにおいてチタンは骨と合体するために骨組織と相互作用して一体化する。これはチタン固定具が非常に確実に固定されることを意味する。

発明による固定具のこれらの好ましい実施形態は特許請求の範囲に記載の従属請求項から明らかである。
また発明は補綴を骨組織に固定する発明の固定具の使用方法にも関する。

発明の使用方法は発明の固定具およびその好ましい実施形態に関し前述した効果に対応する効果を備える。
発明の固定具の有利な実施形態を参照し、かつ付帯する図面を参照して、次に発明をさらに詳細に述べる。

図１は発明による固定具の縦断面図である。図示する固定具は指関節用であり、この目的のための寸法になっている。固定具は固定部分１と適用部分２とで構成される。固定部分の長さは約２０ｍｍであり、適用部分の長さは約１０ｍｍである。

固定部分には、予めあけられた骨組織の穴に固定具がねじ込めるように構成された外ねじ３が含まれる。図示の場合はねじはＭ６である。予めあけられた穴の直径はねじの谷径、すなわち約４．５ｍｍよりもわずかに小さい直径とするのが好ましい。ねじ３は固定部分１の全長の亘って切られる。

固定部分にはその挿入端４から固定部分の中心を軸方向に延びる空所５が含まれる。空所は深さが約１２ｍｍであり、その最も深い箇所に短い円筒部６が含まれ、また前記円筒部と前記挿入端との間に円錐部７が含まれる。円錐部の長さは約１０ｍｍであり、最小径は約３ｍｍで、最大径は約４．４ｍｍであり、これは円錐角度の４°に相当する。

固定部分１の挿入端４には、固定部分１を予めあけられた穴に容易にねじ込めるよう、テーパー８が設けられる。固定具に沿うテーパーの長さは約２ｍｍであり約１５°の角度になる。

前述のように、図２は固定具の挿入端から見た端面図である。図２で分かるように、固定具の固定部分１の周りに６つのスロット９が配置される。各スロットは空所５と固定部分１の外面とをつなぎ、空所５の主要部に沿って挿入端から上方に延びる。この結果、スロット間に舌１０が形成され、各舌１０は挿入端４に向って厚さが減少する。

各スロットは互いに平行な２つのスロット壁で、すなわち、固定部分をねじ込むときの回転方向Ａで示すようにスロット前壁１３およびスロット後壁１２で囲まれる。各スロットは前記回転方向において前方かつ外側に傾斜する。このようにスロット壁１２，１３は
半径方向と角度αを規定するが、この角度αはそれぞれのスロット壁と固定部分の外面との間で測定される。図示の場合、角度αは約３０°である。

このように、スロット後壁１２と固定部分の外側部分との間に鋭角のエッジ１３が形成され、このエッジは固定部分をねじ込むときに切削エッジを構成する。切削エッジの先端の角度は約６０°である。各スロットの幅は約０．５ｍｍ、すなわち、スロット壁間の距離は約０．５ｍｍである。

図３は適用端から見た固定具の端面図である。適用端の構造は別のやり方にすることもできる。図示する実施形態の場合は、適用端には直径２．５ｍｍの中心穴１５が含まれる。適用端の上部は、固定部分をねじ込むときに工具が使用できるように六角形１６になっている。

図示の固定具は以下に述べる方法で固定される。
まず、固定具を取り付ける骨組織に穴をあける。この穴の直径は固定部分１のねじの谷径よりも小さい。

それから、固定部分の内端４のテーパー８を利用して予めあけられた穴に固定具を挿入し、次に回転工具を前記六角形１６に嵌めて矢印方向Ａに固定具を回転させる。固定具を
穴にねじ込むので、そこにタッピングでねじが切られる。これはスロット９によって、さらに詳しくいうと、それぞれのスロット後壁１２の切削エッジ１４によって達成される。

予めあけられた穴壁の骨材の破片が鋭い切削エッジ１４によって切り取られ、この破片はスロットを介して運ばれて固定具の固定部分内の空所５に集められる。同時に、スロット間に形成された舌１０は、予めあけられた穴を形成する壁が及ぼす圧力によって半径方向内側に押し付けられる。その後、それぞれのスロット壁はスロット幅が減少するように互いに押されて接近する。スロットの傾斜で、スロットの間で支持作用が生じる結果となる。スロットの傾斜および前記支持作用によって、固定部分あるいは取付部分は半径方向に圧縮されたとき円形が保たれる。

骨組織にあけられた穴壁から切り取られた破片は空所に集められ、そして再形成される骨組織への固定の強化に引き続き貢献する。

すべての図面の縮尺は５：１である。
本発明による固定具の縦断面図である。 図１に示す固定具を挿入端から見た端面図である。 図１に示す固定具を適用端から見た端面図である。

Claims (9)

1. 固定部分の挿入端（４）で開放する空所（５）を有し、外部ねじ（３）を設けた一般的な円筒形の固定部分（１）と、前記挿入端（４）から延びる複数の貫通したスロット（９）とを含む、骨組織に強固にねじ込むための固定具であって、
   各スロット（９）は空所（５）と固定部分（１）の外側をつなぎ、さらに各スロット（９）はスロット前壁（１３）およびスロット後壁（１２）で形成され、
   固定具を穴にねじ込む時回転方向（Ａ）を規定する外ねじ（３）と、固定具の回転時に、前記回転方向（Ａ）において、スロット前壁（１３）はスロット後壁（１２）の前方にあるように、スロット前壁（１３）及びスロット後壁（１２）を規定し、
   スロット後壁（１２）の少なくとも半径方向最外部は半径方向に対して角度（α）を規定し、
   前記回転方向（Ａ）においてスロット後壁は、内側から外側に向って斜め前方に傾斜し、
   スロット後壁（１２）の半径方向外端において前記角度（α）は２０°〜４０°の切削刃を構成する
   ことを特徴とする固定具。
2. スロット後壁（１２）全体が同一角度（α）を規定することを特徴とする請求項１に記載の固定具。
3. スロット前壁（１３）も前記回転方向（Ａ）において内側から外側に向って斜め前方に傾斜することを特徴とする請求項２に記載の固定具。
4. 相対するスロット前壁（１３）及びスロット後壁（１２）は互いに平行であることを特徴とする請求項３に記載の固定具。
5. スロット後壁（１２）の半径方向外端において前記角度（α）は２７°〜３３°であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の固定具。
6. スロット（９）の数は３〜１０であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の固定具。
7. 空所（５）の断面は円形であり、かつ前記挿入端（４）の方向に向って円錐状に広くなることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の固定具。
8. 前記スロット（９）の半径方向外端におけるスロット幅は２つのスロット間の固定具外側の周囲距離の１５〜３５％に相当することを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の固定具。
9. 固定具はチタン製であることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載の固定具。

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