JPH0343900B2 - - Google Patents

Description

請求の範囲 １ 先端部に磨砕ヘツド３と終端面４とを有する
中空円筒体１が連結部６ａ，６ｂを介して着脱自
在に駆動部７に連結されてなる骨磨砕装置であつ
て、その磨砕ヘツドには、30〜350μｍの粒径を
有する研磨被覆５が設けられている骨磨砕装置。

２ 前記の中空円筒体１が、やや円錐形状を有し
その横断面が終端面４に向かつて減少する請求の
範囲第１項記載の装置。

３ 中空円筒体１の内部に到る冷媒給送管１１が
含まれる請求の範囲第１項または第２項記載の装
置。

４ 前記の中空円筒体１が、その円筒側面に開口
部少なくとも１つを有し、その開口部がスロツト
２の形状であつて、その端部が、中空円筒体の先
端部近傍にある請求の範囲第１項〜第３項いずれ
かに記載の装置。

５ 装置が一対の双子として構成され、一方の装
置の被覆された中空円筒体１の外径が他方の装置
の中空円筒体の内径よりも0.1〜0.4mm小さいもの
である請求の範囲第１項〜第４項のいずれかに記
載の装置。

６ 前記の駆動部上においてまたはドリルへのア
ダプター上において、磨砕ヘツド３に向けて照明
を行うようにし、そしてその光円錐が常に中空円
筒体の先端に集束するようにした照明装置、好ま
しくはガラス繊維または石英繊維照明を設けてあ
る請求の範囲第１項〜第５項いずれかに記載の装
置。

明細書 本発明は磨砕原理に従つて骨材料を除去した
り、埋込み物（implant）挿入のために骨を調製
したりするための、噴出水と共に動作する装置に
関する。

骨の生検材料や骨移植物を採取したり埋込みの
ための床を調製するために、従来より端面に鋭い
歯を有する切断用チツプ形成ドリルまたは中空ド
リルとして設計される骨用カツター、例えば、い
わゆるブルクハルト（Burkhardt）カツター、が
用いられている。これらのカツターは、作業中に
軟質組織中にすべつてそれた場合には軟質部分を
著しく裂いたり、あるいは切り傷や裂傷を負わす
ことにならるという大きな欠点がある。中空ドリ
ルとして設計された骨用カツターは円柱状骨は保
護するが、切除床の方を破壊してしまう。ドリル
として設計されたカツターは切除床は保護する
が、除去される円柱状骨を破壊してしまう。

この種の中空ドリルによつて取出された試料
は、その骨が、切断されそして部分的に折れたり
砕けたりするため、その骨構造に多くの傷が認め
られる。髄組織の端縁部も血管と同様傷害を受
け、裂き傷を負うため、生検用円柱体の形態学的
構造はその端縁部分が著しく破壊されていること
が多い。それに対応して、ドリルにより作られた
切除床の端縁部も破壊され、埋込み物の定着を一
層困難なものにしている。

本発明の目的は、無傷の端縁構造を有する円柱
状骨（生検材料）を取出すことができるとともに
無傷の端縁構造を有する埋込み物用床を調製で
き、そしてすべつてそれても軟質部にいかなる裂
傷をも負わし得ない装置を提供することにある。

米国特許第3384085号明細書より知られる外科
用切断具は100000rpm以上という極めて高速の回
転を伴う歯科用ドリル具の如く動作する。しかし
ながら、他の既知のカツターやドリルの場合と同
様、その切断具のヘツドには鋭い端縁部が設けら
れ、それ故、切断作用だけでなく裂く作用も有し
ている。しかも、骨の中により深く入り込む切断
具を用いる場合は、極めて高速の回転により生じ
る摩擦熱を十分な程に除去することももはや不可
能であり、そのために組織は過熱によつて損傷を
受けてしまう。

西独特許第808360号明細書は、小さくて角張つ
た滑らかな歯および好ましくは除去通路で被覆さ
れた回転体より成る装置を開示しているが、それ
以上詳細な記載はない。しかしながら、この回転
本体では、チツプ形成を伴う骨物質切断が可能と
なるに過ぎず、骨パルプが形成される。そのため
昇温の結果、骨壊死症や壊死変性組織ペーストが
生じる。

本発明者は、装置を磨砕具として構成すれば前
述の目的が達せられることを見出した。加える
に、磨砕過程で生じる熱を冷媒補給により確実に
除去するとが重要である。

前記目的を達成するために、請求の範囲に示さ
れた諸特徴を有する骨磨砕装置が本発明に従つて
用いられる。

本発明を添附図面に言及する下記具体例の記載
によつて説明する。図面中、 第１図はその装置の縦断面図であり、 第２図は中空円筒体の縦断面図であり、 第３図は中空円筒体終端面を拡大して示す縦断
面図であり、 第４図は交換自在中空円筒体の図であり、 第５図は本発明装置に対して用いるのに適した
中空取出し用円筒体の横断面図であり、 第６図は中空取出し用円筒体の横断面図であ
り、そして 第７図はハンドルを嵌装した中空取出し用円筒
体の図である。

図面中の符号は次の意味を有する。

１……中空円筒体、２……縦方向スロツト、３
……磨砕ヘツド（１の前端部）、４……１の終端
面、５……研磨被覆（内側および外側）、６ａ…
…連結部、６ｂ……駆動部７の連結部、７……駆
動部、８……回転シール、９……ハンドル、１０
……照明装置、１１……冷媒給送管、１２……駆
動ピニオン、１３……光フアイバー束、１４……
光出口孔、１６……中空取出し用円筒体、１７…
…突起、１８……ハンドル。

第１図に図示された外科装置は磨砕具としての
細長中空円筒体１を示している。この円筒体は一
端に、駆動部７の連結部６ｂに結合できる連結部
６ａを有し、それによつて、中空円筒体１を図示
の駆動機構７により調節自在速度で回転駆動する
ことができる。終端面は符号４で示される。中空
円筒体１の内側横断面は、終端面４から連結部６
ａまで一様かつ僅少に大きくなつており、それに
よつて穿孔後の円柱状骨の抜出を容易にしてい
る。中空円筒体１は、終端面４に近い前端区域
に、好ましくは軸方向に伸びる縦方向スロツト２
を有する。

それら縦方向スロツト２は補給冷媒の流出を可
能にする。

中空円筒体１は、該中空円筒体１の磨砕ヘツド
３を形成する前端区域の、すなわち好ましくは縦
穴２と終端面４との間の内壁および／または外壁
に耐久性の研磨被覆５を担持しており、また終端
面４は、被覆部のなるべく広い表面積が骨と接触
するように丸みをつけてある。

中空円筒１はステンレススチール製とするのが
好ましく、そしてそれは一般に、例えば精密機器
の場合に常用されているような高度に研磨された
形態で用いられる。中空円筒体１の壁厚は、その
直径の関数として変化するが、通常は0.09〜0.90
mmであり、好ましくは0.1〜0.5mmである。中空円
筒体は少なくとも内側に、やや円錐形状を有す
る。それらは、有利には、5″ないし0.5゜、好まし
くは20″〜0.2゜のクリアランス・アングル（中軸と
内壁のなす角度）を有する。

研磨被覆５は約100〜700μｍ、好ましくは500μ
ｍまでの層厚を有する。それは、慣用の抵抗材
料、例えばダイアモンド、コランダム、アルミナ
セラミクス、ガラス、窒化ほう素またはそれらと
比肩し得る程に硬質の材料から構成されていても
よい。粒径は、磨砕ヘツドの直径および穿孔すべ
き骨の性質にあわせるが、その範囲は30〜350μ
ｍ、詳細には、緻密な骨物質には50〜150μｍ、
またスポンジ様骨物質には約150μｍである。特
に適切な粒径は約２〜８mmの磨砕ヘツド直径に対
しては約50μｍ、約８〜12mmの直径に対しては約
80μｍ、また20mm以上の直径に対しては100μｍで
ある。

ダイアモンド被覆の場合、粒径は30〜250μｍ
とするのが好ましく、また最大で350μｍである。

被覆５は常法で、例えば電着により、または直
接もしくは間接スパツタリングにより適用でき
る。大型円筒体の場合には、軟質合金を嵌着する
こともできる。

中空円筒体１の終端面４は、最適の研磨粒子が
磨枠すべき骨物質と接触するように、丸めておく
のがよい。

中空円筒体１のスロツト２の数は、中空円筒体
の大きさ、すなわち内径に依存する。穴の直径は
200〜1000μｍであり、また長方形窓は長さ２〜
６mm、幅0.3〜0.8mmである。

中空円筒体１の直径および長さは、行うべき外
科手術の性質にあわせる。このようなセツトのう
ち最も小型の円筒体には、約50μｍの粒径のダイ
アモンド被覆が設けられ、細密な骨の生検、主と
して緻密な骨物質に対して、あるいは胸骨穿刺、
頭蓋冠生検、および骨折治ゆ進行度評価のための
生検に対して用いられる。

中空円筒体１は、その連結部６ａにより、対応
する駆動部７の連結部６ｂに挿入することができ
る。駆動部７は回転シール８（その中で冷媒給送
管１１が終つている）および駆動ピニオン１２
（その上に、駆動部に挿入できる駆動機構７の駆
動ヘツドのチヤツクが係合する）を有する。駆動
機構は慣用のドリルであつてもよい。連結部６ｂ
は、例えばプラスチツク軸受や玉軸受などによつ
て回転自在かつ移動不可能に、駆動部に装着され
る。駆動部７は好ましくは、軽金属合金製とする
ことができ、また同じく精密構成部分である。

生理学的溶液、例えば生理学的食塩溶液または
リンゲル溶液あるいは適当に適合させた溶液など
は、冷媒給送管１１を通つて中空円筒体１に入
り、そこで長手方向のスロツト２を通して外に出
る。この中央水路の特別な特徴は中空磨砕円筒体
の回転による圧力蓄積である。これは円筒体の窓
割りによつて制御される。水は回転シールを介し
て送り込まれる。噴出水は中心に配されるが、こ
れは中空円筒体１内の圧力が蓄積し、そして一次
的には開始時に高圧を必要としないという長所を
有する。手術台上方50cm〜120cmの高さに滅菌浸
出液びんを置くだけで十分である。冷媒管には、
ドリルが静止しているときに冷媒供給を阻止する
逆止弁（図示せず）が設けてある。

更に、着脱自在としてよく、また磨砕ヘツド３
に集中する光線を発する照明装置１０を駆動部７
の上に設ける。光を送り込むために、照射装置
は、例えば、光を光出口孔１４に通す光フアイバ
ー束１３を有してもよい。光フアイバーとして石
英フアイバーを用いれば、例えばテトラサイクリ
ン標識骨生検（腫瘍の場合）または螢光プラスチ
ツク残滓（人工器官の置き換えの場合）などを一
層容易に見えるようにするために、紫外光を送る
こともできる。

例えば人工器官の取り換えのために骨空洞を作
るのに用いられるような、大型装置の場合には、
この環状で螺子嵌めまたは永久的に取着されたマ
ルチ・ポイント式ガラス繊維照明のほかに、磨砕
ヘツド３に焦点を結ぶ中央ガラス繊維光杆を付加
的に設ける。

軟骨および骨移植組織の移植には、いわゆる双
子中空円筒体、すなわち同じ長さで直径が0.1〜
0.4mm相異する２個の中空円筒体一組を用いるこ
ともでき、それによつて取り出した円柱状物を
0.1〜0.4mm小さい受け床に挿入することができ
る。とりわけスポンジ様の骨はわずかに弾性があ
り、また挿入の際容易に圧縮することができるの
で、この方法によつて異質の材料を用いずして安
定な埋込みが保証される。直径の差をどれ程にす
るかは中空円筒体の直径に依存する。内径が4.5
〜8.5mmの中空円筒体は0.2mmの差、それより小型
の中空円筒体は0.1mmの差、また直径10〜35mmの
大型のものは、0.2または最高でも0.4mmの差にす
る。いずれの場合も、円筒体は被覆後に測定さ
れ、そして相互にあてがわれる。

中空円筒体１による穿孔で作られた骨コアを取
出すには中空取出し用円筒体を用いるのが好まし
く、その一例を第５図に示す。この中空取出し用
円筒体１６は特定の中空磨砕用円筒体と壁厚の点
では類似しているが、外側に研磨被覆は設られて
おらず、内壁に微小突起１７（例えば１〜10個）
が設けられている。好ましくはこれら突起は、中
空取出し用円筒体の断面図内にエツジ３つを有す
る（第６図参照）。それらは例えば半田付けして
もよく、あるいは押抜きしてもよい。中空磨砕用
円筒体を抜き取つた後、中空取出し用円筒体を、
固定されたままになつている骨コアの上を注意深
く打ち込み、次にやや回転させると骨コアに根元
がねじれてはずれ、抜き出すことができる。何故
なら取出し用円筒体の突起が骨フレームまたは骨
物質中にくい込んでいるからである。次に円柱状
骨は中空取出し用円筒体から容易に後方に打つこ
とができる。好ましくは、中空取出し用円筒体１
６にはハンドル１８を設ける（第７図参照）。

本発明装置は埋込み床の作製にも有利に用いる
ことができる。有利な点は、緻密な円柱状骨をそ
のまま残す点にあり、そのため埋込み物は中空磨
砕用円筒体の壁厚に相当するだけ骨物質を置き換
えるに過ぎない。埋込み物が穿孔されていれば、
その埋込み物への緻密な骨貫入を得るには、ほん
のわずかな骨再成が必要とされるに過ぎない。こ
の目的に対し、本発明装置は場合により可撓性ド
リルシヤフトを有し、それによつて例えば寛骨臼
の屋根に人工寛骨臼を保持固定したり、腸骨稜の
内外側で生検材料を採取したり、また有床義歯用
埋込み床を作製したりするのに必要な所要の穴を
作ることができる。このようにすれば、アング
ル・ピースが不要となり、しかも中心部で水を噴
出させることが可能である。

本発明装置は、とがつた歯を設けた特別なドリ
ルガイドによつて案内されるため、穿孔磨砕装置
は、骨の除去されつつある位置に不動に保持され
る。可撓性シヤフトの場合には、曲折したシヤフ
トを磨砕位置に強固に保持できる特別な保持体が
必要である。

特定の除去位置、例えば腸骨稜や胸骨などのた
めの装置には、所定の長さの円柱状物が除去でき
るように調整自在の、また固定されたストツプを
設けることができる。

500〜5000rpmの回転速度を有する、商業的に
入手し得るいかなるドリルも本発明のグライダー
の駆動に適している。高速で回転するドリルは減
速歯車によりより低速の回転に落とすべきであ
る。何故なら、そのようにしないと冷媒による冷
却がもはや十分でなくなつてしまう危険があるか
らである。

前記ドリルガイドには、そのドリルガイドによ
り中空グラインダーの研磨被覆が損傷を受けない
ようにするために、その内側にプラスチツク層を
設けるのが好ましい。傾斜が容易におこり得るの
で、全部を金属で設計するとその可能性がある。
中空円柱体グラインダーは注意深く適所に置け
ば、進路をはずれたりあるいは走り出ることは全
くないが、鋭い歯のついたカツターヘツドについ
て知られているように、熟練していないユーザー
のためにそして特に可撓性シヤフトの場合には、
鋭い歯またはいくつかの針状先端部により、取出
し部位に中空グラインダーを動けないようにしつ
かりと保持するドリルガイドが設けられる。

外科用ドリルへの接続は、中央水噴出装置、シ
ールおよび中空円筒体および必要に応じ歯車部材
を受容する急動チヤツクより成る連結部を介して
行われる。