JP4047934B2 - 整形外科手術において骨窩を整形するための骨用リーマー - Google Patents

Description

発明の技術的分野
本発明は整形外科手術において骨窩（bone sockets or cavities）を所望の形状に整形するための骨カッター又は骨用リーマーに関する。
背景技術
本発明は、限定的ではないが、特に骨盤盃状窩（acetabulea cup）を挿入するための準備として、骨盤における股関節窩（股臼）を拡孔することに適用される。従って、本発明の技術的背景は、股臼窩を整形するためのカッター又はリーマー並びに従来のカッターを使用した場合に遭遇する問題を特に参照して説明する。本発明によるリーマーの好ましい例は、ＷＯ９５／１７１４０に開示されている骨盤盃状窩のタイプのものとの関連で特に有用である。しかし、本発明は、人工関節補綴部材を受け入れるためのその他の窩（sockets）を整形することとの関連で使用することもできる。
骨窩を整形するための従来のリーマーは１例として、使用時において、骨窩から物質を除去するため回転軸の周りを回転する切削ヘッドであって、実質的に閉塞された内部チャンバーと形成する半球壁面からなるものを具備してなる。複数の比較的小さく外側に向けて突出する茶碗（ボール）形カッター素子であって、それぞれ切削エッジを形成するものが上記半球壁面に穿設されている。このデザインは通常、"cheese grater"（チーズ擦りおろし器）と呼ばれている。各カッター素子は外側の半球状表面から切削ヘッドの内部チャンバーへ通ずる狭い通路を形成している。拡孔操作の間に好ましくない干渉現象を回避するため、これらのカッター素子は半球状表面上に通常、非対称パターンを以て分布されている。特に、カッター素子は回転軸方向から見て螺旋状ラインに沿って分布されている。
実質的に閉塞された形状をなし、複数の比較的小さなボール形カッター素子を具備してなるこの従来のリーマーの欠点は、遊離した切削物質（屑）が切削操作の部位に存在したままの状態に置かれることである。これは、実質的に閉塞された切削ヘッドの形状のため、およびボール形カッター素子が切削物質のための僅かに狭い通路を形成しているという事実に起因するものである。遊離した切削物質が切削部位に残ることにより、不正確な窩洞を形成させる原因となり、拡孔された窩洞表面と後に挿入される骨盤盃状窩との間に好ましくないギャップが存在することになる。骨の成長によっても大きいギャップを塞ぐことはできず、そのため盃状窩表面の一部は骨から離れ過ぎていて、正しい装着ができなくなる。その結果、盃状窩の最良の固定が得られず、特にセメント付けされない補綴部材の場合は最良の固定が不可能となり、ギャップが初期および長期の安定性を損なう。更に遊離した切削物質はリーマーを詰まらせ、骨組織に好ましくない過度の発熱を生じさせ、骨組織の生存力を損ない、それにより新規な骨を形成する能力を減少させる。新規な骨の形成は骨同化のために不可欠なものである。
従来のリーマーの他の欠点は、複数の比較的小さなボール形カッター素子による切削操作が平滑な窩表面を生じさせないことである。すなわち、各ボール形カッター素子が拡孔操作の間、窩洞表面に周方向に向かう微小溝を生じさせる。
従来のリーマーの更に他の欠点は、複数のカッター素子の非対称的分布が、リーマーの回転時に不意の“揺れ”を生じさせる虞れがある。特に、複数のカッター素子が半球状表面に亘って非対称的に配置されているために、各切削点で発生した反力が一緒になって、切削ヘッドに不平等な負荷を与える状況を生じさせ、この切削ヘッドに加えられる不平等な負荷により回転軸をずらしたり、傾斜させたりさせる。それにより窩洞は楕円形断面などの好ましくない形状のものとなる。
周方向に向かう微小溝の形成に関連する上記欠点は、米国特許４，１３１，１１６に記載されているように、上記の比較的小さなボール形カッター素子を、半球面に沿って実質的に半径方向に延びた長い切削エッジのものに置換することにより減少させることができるかも知れない。すなわち、この米国特許文献は、股窩のような窩洞を整形するための骨用カッターを開示しており、回転駆動されるシャフトの一端に切削ヘッドが配置され、この切削ヘッドは実質的に閉じられた外側表面を有する半球形をなしている。この半球形部分は実質的に閉じられた中空の内部チャンバーを画成し、かつ、外部表面と内部チャンバーとを接続する多数のスロットが備えられている。この半球形表面より僅かに上に突き出た切削エッジが各スロットに設けられ、骨物質を窩洞から内部チャンバーへ移動させるようになっている。１具体例において、１つの切削エッジがポール区域、すなわち回転軸が半球形表面と交差する点を通って延びており、窩洞の底部をも拡孔するようになっている。
弾性クイック・レリース手段が備えられ切削ヘッドとシャフトとを接続、離脱し得るようになっている。半球形部分の基部と一体的に筒状部が設けられ、これにより上記弾性クイック・レリース手段の外方への移動を制限している。
この従来技術に係わる文献には、より小さい半径の切削ヘッドから始まり窩洞の半径の増大に伴い切削ヘッドの寸法を増加させる従来の拡孔技術が開示されている。
この米国特許４，１３１，１１６に記載されている設計に伴う欠点は、切削手段と窩洞のエッジとの間で好ましくない“キャッチング”又は“バイティング”（噛み）作用が生じることである。これは特に切削ヘッドの径が大きくなるごとに増大する。
この半球形ドームの切削ヘッドに伴う他の欠点は、骨窩において切削ヘッドを傾斜させることなく所望の回転軸に沿ってリーマーを正確に案内することが困難であることである。
従って、本発明の目的は、骨窩の整形、形成をより正確に行うことができるリーマーを提供することである。
本発明の特定の目的は、上記の“キャッチング”又は“バイティング”作用を回避ないし実質的に減少させることができるリーマーを提供することである。
本発明の他の目的は、リーマーと骨窩との間の切削部位に切削物質が存在したままの状態に置かれるという上記問題を回避ないし少なくとも実質的に減少させ得るリーマーを提供することである。
本発明の他の目的は、滑らかな内部表面の窩洞が得られるリーマーを提供することである。
本発明の他の目的は、拡孔操作の間、所望の回転軸に沿ってリーマーを正確に案内することができ、該回転軸に対しリーマーを傾斜させる虞れのないリーマーを提供することである。
本発明の更に他の目的は、骨窩中に補綴部材を埋め込むための方法であって、骨窩の整形をより正確に行うことを可能とする方法を提供するものであり、更に、この方法を行うために用いられるキットを提供することである。
発明の開示
すなわち、本発明は、骨盤窩（股臼）のような骨窩を整形するためのリーマーであって、使用時に骨窩に向けられる頂部を有する切削ヘッドと、該切削ヘッドの回転軸に沿って上記頂部から軸方向に離間して設けられた基部とを具備してなる。この切削ヘッドにはその軸を中心とする回転時に骨窩からの物質を除去するためのカッター手段が備えられている。本発明に係るリーマーは上記カッター手段が多数の比較的長い主切削エッジであって、各主切削エッジが上記基部から上記頂部へ延びたものと、上記主切削エッジの数より多い数の比較的短い周辺切削エッジとを具備してなり、該周辺切削エッジが切削ヘッドの基部に設けられ、かつ、上記回転軸を中心として角度的に離間して分布していることを特徴とする。
本発明のリーマーによれば、従来のリーマー又は骨カッターと比較して骨窩のより正確な整形又は拡孔操作を行うことが可能となる。切削エッジを頂部よりは周辺部に多数、配置することにより、周辺切削エッジに対する負荷又は圧力が主切削エッジに対する負荷と比較して減少することになる。周辺切削エッジに対する負荷の減少は上記“キャッチング”を減少させ、他方、主切削エッジに対する負荷は十分に高いレベルに保たれ、正確な切削操作が確保される。更に、切削部位における切削物質の残留に関連する問題も軽減される。これは、頂部における主切削エッジの数を、主切削エッジ間の区域において切削物質を効果的に除去できる程度に制限することができるという事実に基づくものである。本発明のリーマーは上記の比較的小さいボール形切削エッジを有するカッターと比較しても有利である。すなわち、本発明のリーマーにおいては、上記主切削エッジのそれぞれが骨窩の曲面に従って作用し、切削溝は生じない。
好ましい具体例においては、主切削エッジのそれぞれが、切削ヘッドの頂部と基部との間に延び、これらを接続する脚部によりそれぞれ形成されている。隣接する脚部間の区域において、物質受け入れ開口部が設けられていて、切削物質を切削ヘッドの内部チャンバーへと案内するようになっている。これにより切削ヘッドは基本的にかご状の実質的に開放されたデザインを提供する。このような関係において、リーマーは主切削エッジが１個のみでも有効に作用し得ることに注目すべきである。
好ましい具体例において、周辺切削エッジの数は、主切削エッジの数の少なくとも２倍となっている。もし、周辺切削エッジの数が主切削エッジの数の整数倍とすると、主切削エッジとの関連で周辺切削エッジを均一に分布させることができる。本発明の範囲内において、これらの２つの数およびその比は実質的に変化させることができる。
拡孔操作の間に上記干渉現象を回避するため、主切削エッジにリブを形成してもよい。このことは、主切削エッジの少なくとも幾つかはノッチ（刻み目）又はその均等物により分割されて、より小さい切削エッジ部になっていることを意味し、さらに、隣接する主切削エッジにおいてノッチは互いに異なるパターンで設けられていることを意味する。主切削エッジをリブ付けする目的は、拡孔操作の間において各主切削エッジが窩洞表面と常に正しく接触した状態に保たれるようにすることにある。もし、主切削エッジがリブ付けされていないとすると、主切削エッジが窩洞表面で“ジャンプ”する虞れがある。
上記干渉現象を減少させるための他の方法は、主切削エッジおよび／または周辺切削エッジを回転軸を中心として非対称的パターンで設けること、すなわち、これらエッジ間の角度間隔を変化させることである。
切削ヘッドが切詰（truncated）ドーム形の部分を有し、そのポール区域が切削ヘッドの頂部を画定し、各主切削エッジがドームの基部領域からポール領域に向けて延びていることが好ましい。この例は、整形された孔の深さを許容できないほどに増大させることなく筒状の入口部を形成させる点で有利であるら窩洞にこのような筒状の入口部を形成させる目的は以下に説明する。この例の特に好ましい変形例としては、切削ヘッドが上記の切詰ドーム部分に接続した筒状基部を有することである。骨窩の整形の間、切削ヘッドの切詰ドーム部分は骨窩中に完全に受け入れられていて、これにより上記切削手段により上記筒状入口部が窩洞中に形成され、切削ヘッドの筒状部が骨窩の上記筒状入口部に少なくとも部分的に受け入れられるようにする。その結果、切削ヘッドの筒状部が、拡孔操作の間において窩洞により効果的に案内され、センタリングされることになる。これにより、切削ヘッドの意図しない傾きが回避され、あるいは少なくとも実質的に制限されることになる。
骨窩中、例えば骨盤窩（股臼）中に補綴部材を埋め込むための本発明の方法は、上記補綴部材を受け入れるため所望の形状に骨窩を整形する工程と、上記骨窩中に上記補綴部材を挿入する工程とを具備してなる。この方法は、切削ヘッドを有する回転形リーマーの使用により骨窩の整形工程を行うことを特徴とし、この切削ヘッドは上記骨窩から物質を除去するための切削手段を備えた頂部と、筒状基部とを具備してなる。更にこの方法は、骨窩の整形の間、切削ヘッドの頂部が骨窩中に完全に受け入れられていて、これにより上記切削手段により上記筒状入口部が窩洞中に形成され、切削ヘッドの筒状部が骨窩の上記筒状入口部に少なくとも部分的に受け入れられることを特徴とする。その結果、切削ヘッドの筒状部が、拡孔操作の間において窩洞壁面により効果的に案内され、センタリングされることになる。これにより、拡孔操作の間、切削ヘッドの意図しない傾きが回避され、あるいは少なくとも減少することになる。
本発明の他の態様によれば、骨盤窩のごとき骨窩を整形するためのリーマーであって、使用の間、骨窩に向けられる頂部を有する切削ヘッドと、該切削ヘッドの回転軸に沿って頂部から軸方向に離間された基部とを具備してなり、切削ヘッドにはその回転軸を中心とする回転時に骨窩からの物質を除去するためのカッター手段が設けられている。このリーマーは上記カッター手段が多数の比較的長い主切削エッジを有し、各主切削エッジが上記基部から上記頂部へ延びていることを特徴とし、更に切削ヘッドの基部が回転軸と同心でかつ、平行な筒状外側周面を有することを特徴とし、これによりリーマーの使用時に、上記筒状外側周面が骨窩に少なくとも部分的に受け入れられて案内され、切削ヘッドの回転軸の意図しない傾きが回避され、あるいは減少することになる。
本発明の上記およびその他の特徴、利点は請求の範囲に記載されている通りであり、更に以下のリーマーについての具体的実施例の詳細な説明から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
図１ないし７は本発明の好ましい例に係わるリーマーを説明するものである。
ここで、
図１はその側面図；
図２は頂部を示す平面図；
図３は底部を示す平面図；
図４は頂部を示す斜視図；
図５は底部を示す斜視図；
図６は図２のＶＩ−ＶＩ線に沿う横断面図；
図７は図２に示すリーマーの一部の拡大平面図；
図８は骨盤窩を整形するための図１ないし７に示すリーマーの使用を説明するための模式的斜視図である。
好ましい実施例の詳細な説明
まず、同一部は同一符号で示されている図１ないし７は本発明の好ましい具体例に係わるリーマー又は切削ヘッド１０を説明するものである。この具体例は、特に骨盤補綴盃状窩を移植することとの関連で股関節窩（股臼）を拡孔することを意図するものである。この目的のための切削ヘッド１０の使用方法が図８にしめされている。
まず、全体的構造について言及すると、切削ヘッド１０は３つの統合的部分、すなわち、かご様ドーム状頂部１２と、円筒状基部１４と、２つのフック１６の形のクイック・レリース手段とからなり、このクイック・レリース手段により上記切削ヘッド１０が操作部材（図示しない）に着脱自在に接続され、回転軸Ａを中心として切削ヘッド１０を回転させるようになっている。ドーム状頂部１２および円筒状基部１４は双方とも軸Ａと同心の円形断面を有している。
ドーム状頂部１２は切詰半球ドームの形状、すなわち基部が切詰された半球ドームの形状をなしている。すなわち、図１に示すように、高さ“ｈ”は半径“ｒ”より小さい。この切詰ドーム形状によりポール領域１８および８個の脚部２２により相互に接続されたベース領域２０を提供している。この８個の脚部２２は軸Ａを中心として互いに角度的（４５度）に離間して配置されている。脚部２２の曲面は切詰ドームの曲面を画成している。各脚部２２は比較的長い主切削エッジ２４を形成している。この具体例において、切削エッジは軸Ａに平行な放射面に横たわる切削表面２６と、この切削表面２６に対し傾斜した開放（レリース）面２８とにより形成されている。
主切削エッジ２４に複数のノッチ３０が形成されていて、各主切削エッジ２４をより小さい切削エッジに分割している。この例では、２又は３個のノッチ３０が各脚部２２に形成されている。図２の頂部平面図に見られるように、隣接する２つの脚部２２のノッチ３０は放射方向において異なる位置に形成されている。その結果、図２から明らかなように、上記のより小さい切削エッジは軸Ａを中心として螺旋形に配置されている。この主切削エッジ２４の配置はリブ付き切削エッジと呼び、その目的は上述の通りである。
切詰ドームのポール領域１８において、脚部２２はリング状構造３２により相互に接続されている。脚部２２の２つ（図２のＶ０Ｉ−ＶＩ線に沿う方向のもの）は軸Ａに向け、かつ、軸Ａを超えて延び、股関節窩の底部も確実に拡孔されるようになっている。これら脚部２２およびリング状構造３２により切詰ドームのポール領域１８において２つの頂部開口部３４が画成されている。
頂部１２と一体的になった筒状基部１４は筒状リングの形状をなし、平滑な底面３６と、平滑な外側円筒状表面３８と、平滑な内側円筒状表面４０と、多数の鋸歯様突起４２を備えた頂部とを有する。軸Ａに向けて放射方向に見た場合、各突起４２は三角形の断面を有する。各突起４２の放射方向外側面４３は円筒状外表面３８と連続している。各突起４２の先端の外側傾斜部は比較的短い周辺切削エッジ４４を形成している。
この図示の具体例では、２４個の周辺切削エッジ４４が基部１４の周縁に沿って角度的に離間した間隔（１５°）にて分布している。すなわち、主切削エッジ２４の数の３倍もの多くの周辺切削エッジ４４が設けられている。周辺切削エッジ４４の３分の１は実際には主切削エッジ２２の端部により形成されている。これにより、脚部２２は円筒状基部１４に接続、支持されている。
脚部２２、リング状構造３２および突起４２の組合せによりドーム状頂部１２に８個の比較的大きい透孔部４６が画成されていて、切削ヘッド１０内の内部チャンバーと連通している。図面から明らかなように、切削ヘッド１０は実質的に開放されたかご様デザインを提供している。
図１ないし７に示した実施例によるリーマー又は切削ヘッド１０の使用方法を図８を参照して説明する。図８は、後退させた位置にある切削ヘッド１０を用いて整形された骨盤窩（股臼）５０を伴ったヒト骨盤４８の一部を示している。切削ヘッド１０の外側輪郭、すなわち、切詰ドーム形および円筒状基部は整形された窩洞５０の内側輪郭に対応している。すなわち、ドーム形部分、すなわち切削エッジ２４、４４が窩洞５０の入口開口部で円筒状内側壁部５２を形成する程度まで窩洞５０が拡孔されている。この拡孔操作の間、この円筒状内側壁部５２は切削ヘッドの円筒状外側表面３８のための案内表面として作用している。この拡孔操作の後、特に上記ＷＯ９５／１７１４０に開示されているような形の骨盤盃状窩がこの整形された窩洞内に挿入され、盃状窩の円筒状基部が窩洞の円筒状入口部にきっちりと嵌まるようにして収められる。
本発明の請求の範囲内において幾つかの変形例が考えられる。例えば、脚部２２の数および突起４２の数を変化させることができる。実際に、脚部２２を１個のみとすることも可能である。さらに、頂部１２も上記ドーム形以外に、他の形状とすることもできる。更に、切削ヘッド１０を内部中空チャンバーなしによりコンパクトな構造とすることもできる。その場合、切削された屑は主切削エッジ間に設けられた溝手段などにより除去されなければならない。より簡単な例として、ノッチ３０をなしで済ますこともできる。また、周辺切削エッジ４４を主切削エッジ２４から完全に分離させてもよい。最後に、主切削エッジ２４および／又は周辺切削エッジ４４を、干渉現象を回避するために異なる角度間隔で分布させてもよい。

Claims (17)

1. 使用時に骨窩（５０）に向けられる頂部を有する切削ヘッド（１０）と、前記切削ヘッド（１０）の回転軸（Ａ）に沿って前記頂部から軸方向に離間して設けられた基部とを具備し、前記切削ヘッド（１０）にはその軸（Ａ）を中心とする回転時に前記骨窩（５０）からの物質を除去するためのカッター手段（２４、４４）が備えられている、骨盤窩のような骨窩（５０）を整形するためのリーマーであって、前記カッター手段（２４、４４）は、
   各々前記基部から前記頂部へ延びた多数の比較的長い主切削エッジ（２４）と、
   前記切削ヘッド（１０）の基部に設けられ、前記回転軸（Ａ）を中心として角度的に離間して分布している、前記主切削エッジ（２４）の数より多い数の比較的短い周辺切削エッジ（４４）とを具備していることを特徴とするリーマー。
2. 前記周辺切削エッジ（４４）の数が前記主切削エッジ（２４）の数の少なくとも２倍である請求項１記載のリーマー。
3. 前記切削ヘッド（１０）がドーム形の部分（１２）を具備し、そのポール領域（１８）が前記切削ヘッド（１０）の頂部を画成している請求項１又は２記載のリーマー。
4. 前記切削ヘッド（１０）のドーム形部分（１２）が半球ドームの形状をなしている請求項３記載のリーマー。
5. 前記切削ヘッド（１０）のドーム形部分（１２）は基部が切詰られた半球ドームの形状をなしている請求項３記載のリーマー。
6. 前記主切削エッジ（２４）のそれぞれが前記ドームの基部領域（２０）から前記ドームのポール領域（１８）へ延びている請求項３〜５のいずれかに記載のリーマー。
7. 前記主切削エッジ（２４）の少なくとも１つが、前記軸（Ａ）と前記ドームとの交差部まで延びている請求項３〜６のいずれかに記載のリーマー。
8. 前記主切削エッジ（２４）のそれぞれが、前記回転軸（Ａ）との関連において、その放射方向の面に沿って形成されている請求項１〜７のいずれかに記載のリーマー。
9. 前記周辺切削エッジ（４４）の内の幾つかが、前記主切削エッジ（２４）の末端部により形成され、前記周辺切削エッジ（４４）の残りのものが前記主切削エッジ（２４）から分離し独自の切削エッジとして形成されている請求項１〜８のいずれかに記載のリーマー。
10. 前記主切削エッジ（２４）のそれぞれが、切削ヘッド（１０）の頂部と基部との間に延びそれらを相互に連結する脚部（２２）により形成され、物質受け入れ用開口部（４６）が脚部（２２）間に設けられていて切削物質を切削ヘッドの内部チャンバー内に案内する請求項１〜９のいずれかに記載のリーマー。
11. 前記切削ヘッド（１０）の基部が、回転軸（Ａ）と同心、かつ、平行な円筒状外側周面を有し、これにより使用時に、前記円筒状外側周面（３８）が少なくとも部分的に骨窩（５０）に受け入れられて案内され、前記回転軸（Ａ）の意図しない傾きを防止する請求項１〜１０のいずれかに記載のリーマー。
12. 前記切削ヘッド（１０）の前記円筒状外側周面（３８）が切削作用を持たず、単に回転軸（Ａ）の意図しない傾き防止案内としてのみ作用するようになっている請求項１１記載のリーマー。
13. 前記主切削エッジ（２４）の数が２又はそれ以上である請求項１〜１２のいずれかに記載のリーマー。
14. 前記主切削エッジ（２４）が前記回転軸（Ａ）の周りに対称的に分布している請求項１３記載のリーマー。
15. 前記主切削エッジ（２４）が前記回転軸（Ａ）の周りに非対称的に分布している請求項１３記載のリーマー。
16. 前記主切削エッジ（２４）の少なくとも幾つかがノッチによって分割されて、より小さい切削エッジ部であるリブ付きのエッジとなっている請求項１３、１４又は１５のいずれかに記載のリーマー。
17. 整形外科手術において使用されるキットであって、骨窩（５０）の形成のための請求項１〜１６のいずれかに記載のリーマーと、骨窩（５０）中に移植される盃状補綴部材との組合せからなり、前記盃状補綴部材がドーム形部分と円筒状基部とを有し、前記キットの使用時に、骨窩（５０）に筒状入口部（５２）が形成される深さまで骨窩（５０）が拡孔され、前記補綴部材の円筒状基部が前記筒状入口部（５２）に少なくとも部分的に受け入れられることを特徴とするキット。

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