JP4390711B2 - 固定具 - Google Patents

Description

本発明は骨組織に固定するいわゆる固定具に関する。固定具は、補綴に関して使用され、固定される固定部分と、外端と固定部分に結合される端部とを有する適用部分とが含まれる種類のものである。

この種の固定具は１つ以上のこのような固定具を使用して人の骨組織に補綴、補綴の一部または補綴保持具を固定する補綴外科に使用される。固定具は異なる型の補綴に使用され、関連する補綴の型に応じて異なる寸法をしている。しかし、本発明による固定具は主として筒状骨に固定するためのものであり、例えば指関節、骨盤関節などの関節の再形成に使用される。しかし、本発明はこれらの適用に限定されるものではなく、義足あるいは他の型の補綴を患者の骨組織に固定するのに使用することもできる。

固定具には固定部分および適用部分が含まれる。固定部分は、例えば骨組織に予めあけられた穴に前記固定部分をねじ込むことによって患者の骨組織に固定される。適用部分は適当な方法で補綴に結合できるような構造になっている。

固定具固定穴を骨の縦方向の骨髄に設けると、穴口は骨の内側輪郭のために外方向に広がりやすくなる。続いて前記穴の目標位置まで固定具を駆動して固定部分を骨材に完全にねじ込むと、適用部分は前記広がった領域に完全にまたは部分的に配置される。

この結果、固定具と骨材との間に空所あるいは隙間が形成される。これは、固定の安定化および治療プロセスの両観点において不適当である。したがって、このような隙間の発生を避けることが望ましい。

このような背景に鑑み、本発明の目的はこの欠点を除去する固定具、換言すると、固定具の適用部分における固定具と骨組織の間に空所あるいは隙間の発生が回避される固定具を提供することである。

この目的は発明にしたがって、適用部分はフレア部を含み、このフレア部の外寸法は固定部分に結合された前記フレア部の端部から適用部分の外端の方向に向けて広がり、前記フレア部は固定具の縦方向を横切る方向に弾力を有することによって達成される。

適用部分には前記の方法で広がった部分が含まれるので、そうでなければ生じたであろう隙間がほぼ固定具で埋められる。さらに、弾力がある結果、前記フレア部は固定具をねじ込んだとき穴の外端で起こる広がりに対応する形状に適合する。これで、前記隙間の存在によって引き起こされる治療問題の危険が回避される。さらに、前記フレア部は穴口の広がりの影響を受けて圧縮されかつ変形される。これによって、前記フレア部はフレア面で締まるのでロックされる。これが達成されるのは、前記フレア部がもとの形状に戻ろうとして応力が発生するからである。弾力部は周囲の組織に対して自己の座を作り、その結果、強力な安定した固定となる。

発明の好ましい実施形態によると、前記フレア部は適用部分の外端に向って開く腔を囲む外壁で形成され、外壁には、適用部分の外端から延びて、腔と前記外壁の外面とを結合する貫通スロットが設けられる。スロットの結果、前記外壁は多数の舌状フラップを形成し、フラップの自由端は適用部分の外端において内側に押し戻されることが可能となる。このように構造的に簡単な方法で弾力が得られ、弾力部は挿入穴口における広がりの形状によく適合することができる。

発明のさらなる実施形態によると、固定部分には骨材にねじ込んだとき固定具を固定する機能を有するねじ部が含まれ、かつ、前記フレア部の外側の輪郭は、ねじ部で形成される中心軸の周りに回転対称である。

固定部分を骨組織にねじ込むことは固定具を固定する最も普通の方法である。したがって、発明の固定具は骨組織にねじ込むことができる種類のものであるので重要な関心がある。さらに、発明の適用部分の構造は骨組織にねじ込んで固定具を固定するとき特に意味がある。固定具の骨組織へのねじ込みはフレア部が回転対称である事実によってまた容易になる。

発明のさらなる実施形態によると、フレア部の形状は截頭円錐である。挿入穴口に生じる広がりは一般に円錐形状であるので、フレア部の截頭形状は前記穴の広がり部に適合する効果がある。円錐は固定具を骨材にねじ込むときに最も適切な形状である。

発明の好ましい別の実施形態によると、円錐角度は５°〜１２°、好ましくは７°〜９°である。円錐角度は対応する挿入穴口の広がり部の円錐角度よりもわずかに大きくするのが好ましい。しかし、過度に大きくするべきではない。なぜなら、そうすると、変形のために生じる抵抗が非常に大きくなって固定具を固定するのが困難になり、補綴固定構造に有害で大きな応力を与えるからである。円錐角度の範囲は重要な異なる適用に関してこれらの点が最適にバランスするように選択される。例えば、指関節に使用する固定具の円錐角度は約８°にするのが好ましく、これはこれらの点に関して最も意味のある角度である。

発明の好ましい別の実施形態によると、各スロットは截頭円錐の半径方向に対し角度を規定する。これは、断面で見ると、スロット壁は外壁を通って斜めに延びることを意味する。また周囲方向から見ると、各スロットは軸方向に斜めに延びることを意味する。スロットの傾斜は、弾力部が圧縮されるときに生じる変形が均等となり固定具をねじ込むときにほぼ円錐形状が保たれることを意味する。

有利な別の実施形態によると、スロットは、固定具をねじ込む方向、すなわち、ねじ部によって規定される方向に対し、内側から外側に向って後方に傾斜する。
スロットは斜め後方に傾斜するので、固定具をねじ込むときスロットの後壁と円錐の外側との間に形成されるエッジは鈍角となり、一方、スロットの前壁の対応するエッジは鋭角になる。

固定具をねじ込むときに進むエッジは鈍角であるので、固定具にねじ込むとき周囲の組織材に前記エッジが引っかかる危険は少ない。これは、固定具をねじ込むときに生じる圧縮変形で前記エッジが周囲の組織材に引っかかって妨害されることはないことを意味する。周囲の組織に前壁が引っかかって固定具のねじ込みの抵抗になる危険も同様に減少する。円錐は、固定具をねじ込むとき周囲の組織材によって「滑らかに撫でられる」ものであると考えられる。他方では、スロットは固定具のねじを緩めるときの障害となるので、固定具のねじを緩めるときは円錐の傾斜は逆の効果になる。固定具のねじが意図しないときに緩むという危険が減少するので、固定が一層確実になる。

発明の好ましい別の実施形態によると、スロットの角度は軸方向および半径方向の外端において２０°〜４０°である。この角度は２７°〜３３°が好ましく、多くの適用では３０°前後が最も適切である。前記の範囲の角度にすると、変形は均等で調和のとれた望ましいものになり、かつこの変形は周囲の組織材の輪郭に最適に適合する。

好ましい別の実施形態によると、外壁の厚さは０．３〜１．０ｍｍ、好ましくは０．５〜０．７ｍｍである。
外壁の厚さは、一方では周囲の組織を安定して支持し、他方ではスロット間にある部材に弾性圧縮を付与するように選択するのが好ましい。前記の厚さの範囲はこれらの点に関し最適なバランスを与えるものと考えられる。

さらに好ましい実施形態によると、固定具はチタン製である。固定具は他の適当な材料、例えば高分子材料、複合材料またはチタン以外の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があ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。したがってチタン固定具は確実に固定される。

発明による固定具の前述の好ましい実施形態は特許請求の範囲の従属請求項に規定される。
また発明は骨組織に補綴を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は発明の固定具の縦断面図である。図示する固定具は指関節に使用するものであり、こ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とからなる。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、骨組織に予めあけられた穴に固定具がねじ込めるように適合された外ねじ３が含まれる。図示の場合は、ねじはＭ６ねじである。予めあけられる穴はねじの谷径の約４．５ｍｍよりもわずかに小さい直径にするのが好ましい。ねじ３は固定部分１の全長にわたって切られる。

本発明は特に適用部分２の構造に注目するので、固定部分の構造の詳細な記載は必要ないと考えられる。
適用部分はその主要部に沿って円筒形状となる中心本体４で構成される。この本体４に直径２．５ｍの中心穴５が含まれる。本体４の外端は、固定具をねじ込むための対応する工具が使用できるように六角形状６になっている（図２参照）。

中心本体４の周りに外壁７が配置される。この外壁は截頭円錐の形状をし、その小径端は固定具の固定部分１に結合され、またその大径端は適用部分の外端に結合されて、前記截頭円錐の長さは中心本体４の長さにほぼ等しい。

中心本体４と円錐外壁７との間に、固定部分に隣接する端部から適用部分の外端に向って広がる環状の中間空所が形成される。
外壁の厚さは０．６ｍｍである。截頭円錐の最小径は５ｍｍで、最大径は９ｍｍであり、長さは約１０ｍｍである。これは円錐角度の８°に相当する。

図２に示すように、円錐外壁７には６つのスロット８を設ける。各スロットは円錐の半径方向に対して傾斜する。半径方向とスロット方向との間の角度αはスロットの半径方向および軸方向の最外端において３０°である。各スロットは円錐の両端間に設けられ、円錐表面の軸方向でこの表面に対して傾斜する。各スロットの幅は０．５ｍｍ、すなわち、２つの隣接するスロット壁間の距離は０．５ｍｍである。図２の矢印Ａは固定具をねじ込むときの回転方向を示す。固定具をねじ込む方向から見ると、スロット後壁９は円錐の外側と鈍角を形成し、その角度は円錐の大径端において約１２０°である。対応する位置におけるスロット前壁には約６０°の鋭角で鋭いエッジが形成される。

以下、本発明の操作について図３を参照してより詳細に述べるが、この図は指関節に隣接する骨材に固定具をねじ込むときの発明の固定具の側面を概略的に示す図である。
この場合、固定具は骨の縦方向の骨髄腔に固定具がねじ込まれる。最初に、ねじの谷径にほぼ相当する直径の穴を骨髄腔にあける。固定具のねじはセルフタッピングであるので、固定部分１のねじで周囲の骨組織が切り取られ、そこにねじが形成される。

図３でわかるように、骨髄腔は骨の端部方向に向って広がっている。このように骨髄腔の口は一般の円錐状に広がっている。固定具の適用部分の外壁７の円錐角度は骨髄腔の広がりにほぼ一致する。図３においては固定具はまだ完全にねじ込まれていない。図に示す位置から固定具をさらに骨にねじ込むと、外壁７は骨髄腔の広がり部の壁に接近し、最後にはそれに接触する。それからさらに固定具を骨にねじ込むと、適用部分の円錐外壁７は矢印Ｂで示すように骨髄腔を形成する壁によって内側に圧縮される。これは前述のように、外壁７にスロット８を設けた結果、外壁７が弾性体になる事実によって可能となる。この圧縮の結果、円錐の大径部における円錐直径は９ｍｍから８ｍｍ未満になる。

固定具を完全に目標位置にねじ込むと、外壁７は骨髄腔の口における円錐状広がりに対して一定の圧力を有しかつ隙間が生じることなく収まる。これによって、固定具の適用部分の形状が従来の円筒形であるとした場合に形成されたであろう隙間に生じる炎症などの危険が回避される。外壁７が骨髄腔の円錐状広がりに前記のように接触することは、安定的に確実に固定具を固定してその寿命を延ばすように有効に固定具を支持する結果となる。

すべての図面の縮尺は５：１である。
発明による構造の固定具の縦断面図である。 適用端から見た図１に示す固定具の端面図である。 固定具が機能する原理を概略的に示す。

Claims (8)

1. 補綴に関して使用される、固定具固定部分（１）と適用部分（２）とで構成され骨組織に固定される固定具であって、適用部分は外端と前記固定部分に結合された端部とを備えた固定具において、
   適用部分（２）にはフレア部（７）が含まれ、
   このフレア部の外寸法は固定部分（１）に結合された前記フレア部（７）の端部から適用部分（２）の外端の方向に向けて広がり、
   前記フレア部（７）は適用部分（２）の外端に向って開く腔を囲む外壁で形成され、外壁には、適用部分（２）の外端から延びて、腔と前記外壁の外面とを結合するスロット（８）が設けられ、
   スロット（８）は、固定具をねじ込んだときに固定具が回転する方向、すなわち、ねじ部によって規定される方向に対し、内側から外側に向って後方に傾斜し、
   スロット壁を周囲方向から見ると、各スロットは軸方向に斜めに延び、
   前記フレア部（７）は固定具の縦方向を横切る方向に弾力を有する
   ことを特徴とする固定具。
2. 固定部分（１）には骨材にねじ込んだとき固定具を固定する機能を有するねじ部（３）が含まれ、かつ、前記フレア部（７）の外側輪郭は、ねじ部（３）で形成される中心軸の周りに回転対称であることを特徴とする請求項１に記載の固定具。
3. フレア部（７）の形状は截頭円錐であることを特徴とする請求項２に記載の固定具。
4. 截頭円錐の円錐角度は５°〜１２°、好ましくは７°〜９°であることを特徴とする請求項３に記載の固定具。
5. 各スロット（８）は截頭円錐の半径方向に対し角度３０°を規定することを特徴とする請求項３または４に記載の固定具。
6. スロットの角度はそれぞれのスロットの軸方向および半径方向の外端において２０°〜４０°、好ましくは２７°〜３３°であることを特徴とする請求項５に記載の固定具。
7. 外壁の厚さは０．３〜１．０ｍｍ、好ましくは０．５〜０．７ｍｍであ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. 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７のいずれか１項に記載の固定具。

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