JP2006055306A - 骨切り手術器械 - Google Patents

Abstract

【課題】骨切り手術器械において、軟部組織の損傷を防止しつつ、骨を容易に切削することができるようにすること。
【解決手段】骨切り手術器械１は、回転運動を発生する回転駆動源３と、回転駆動源３の回転運動を往復回動運動に変換する運動変換部４と、運動変換部４側から湾曲して延びる湾曲アーム６と、湾曲アーム６の先端部にアーム方向と交差する方向の軸心を有して回動可能に支持されると共にアーム方向先端側の切削刃を設けた切削具８と、湾曲アーム６に沿って延びると共に運動変換部４の往復回動を切削具８に伝達して切削具８を往復回動する切削具駆動部７とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、骨切り手術器械に係り、特に骨を球面もしくは曲面状に切削する骨切り手術器械に好適なものである。

整形外科における骨を切削する手術では、従来、術者がノミやドリルなどの術具を用いて骨を直線状又は平面状に切削していた。このような術具を用いた手術の場合、筋肉組織、靭帯や神経組織などのような軟部組織を傷つける可能性があった。このため、軟部組織の損傷を低減して骨を切削することが求められていた。

そこで、電動又は空気圧などでブレードを駆動してブレード先端部の切削用の刃で骨を切削する術具が用いられている（従来技術１）。この従来技術１の術具は、切削用の刃を回転運動させるのではなく、往復直線運動もしくは往復回動運動させることにより筋肉組織、靭帯や神経組織などのような軟部組織の損傷を低減して骨を切削するようにしたものである。

また、従来における骨を切断、切削または切除するための動力式手術器械として、例えば特開２００２−１０２２３５号公報（特許文献１）に示されたものが案出されている（従来技術２）。この従来技術２の動力式手術器械は、回転動力源としてのモータの先端に装着するようになっており、入力軸を回転自在に支持する本体部材、入力軸の回転動作を揺動動作に変換するリンク部材、リンク部材の揺動動作を入力軸と同軸の揺動動作にして医療用切削具に伝達する出力軸、リンク部材および出力軸を包囲すると共に出力軸を回転自在に支持する第１の外筒、出力軸と医療用切削具の連結部を包囲する第２の外筒を主要な構成要素として具備したものである。そして、従来技術２の医療用切削具は、出力軸と同一軸心で回転されるように構成され、直線状に延びた軸部の先端外周面に切削刃を形成している。

特開２００２−１０２２３５号公報

寛骨臼回転骨切り術のように関節部分を骨の内部で球面形状に切削する手術などは、患者に対する侵襲が大きい手術であり、早期退院、早期社会復帰を実現するために、なるべく低侵襲に手術を行なうことが望まれている。

かかる手術では、術具が骨の内部に進入する必要があり、従来技術１のブレードを駆動して骨を切削する術具の場合、ブレードの長さを長くする必要があった。従来技術１の術具において、ブレードの長さを長くすると、ブレード先端の刃の移動量が大きくなり、軟部組織を傷つける可能性があった。さらには、ブレードに過大な負荷が掛かり、ブレードが破損する可能性があった。このため、ブレード先端の刃の移動量をほぼ一定に保つ必要があり、複雑な機構が必要になったり、新たに制御装置が必要となったりしていた。また、骨の内部の切削においては、刃先に骨粉が付着して目詰まりを起こし、刃の切削力が低下するという問題があった。

また、従来技術２の動力式手術器械では、切削刃を骨の側方まで進入させ、動力式手術器械の長手方向と交差する方向（横方向）に切削刃を移動させて骨を切削することが必要である。従って、切削刃を骨の側方まで進入させることによって、軟部組織を傷つける可能性が増すと共に、長軸先端の切削刃を横方向へ移動させる力の加え加減が難しく、必ずしも使い勝手の良いものとは言えなかった。特に骨を球面もしくは曲面状に切削することが難しいものであった。

本発明の目的は、軟部組織の損傷を防止しつつ、骨を容易に切削することができる使い勝手の良好な骨切り手術器械を提供することにある。

前記目的を達成するために、本発明の骨切り手術器械は、回転運動を発生する回転駆動源と、前記回転駆動源の回転運動を往復回動運動に変換する運動変換部と、前記運動変換部側から湾曲して延びる湾曲アームと、前記湾曲アームの先端部にアーム方向と交差する方向の軸心を有して回動可能に支持されると共にアーム方向先端側の切削刃を設けた切削具と、前記湾曲アームに沿って延びると共に前記運動変換部の往復回動を前記切削具に伝達して前記切削具を往復回動する切削具駆動部とを備えた構成にしたことにある。

係る本発明のより好ましい具体的な構成例は次の通りである。
（１）前記回転駆動源及び運動変換部を支持するベースを備え、前記湾曲アーム、前記切削具駆動部及び前記切削具を一体的に構成し且つこの一体的構造物を前記ベースに着脱可能に取り付けたこと。
（２）前記運動変換部と前記切削具駆動部とを連結する往復回動機構部を備え、前記往復回動機構部を複数の歯車の組み合わせで構成し、前記往復回動機構部のアーム側歯車を前記湾曲アーム、前記切削具駆動部及び前記切削具と一体的に構成し且つこの一体的構造物を前記ベースに着脱可能に取り付けたこと。
（３）前記湾曲アームをアーム取り付け部材とこのアーム取り付け部材から湾曲に延びるアーム部材とから構成し、前記往復回動機構部のアーム側歯車を前記アーム取り付け部材に回動可能に取り付け、前記アーム取り付け部材を前記ベースに着脱可能に嵌合して取り付けたこと。
（４）前記切削具は円弧状外周に鋸状刃先を形成した板状切削刃を前記湾曲アームに往復回動可能に軸支して構成されていること。
（５）前記切削具駆動部は前記湾曲アームに沿って往復動する可撓性線材からなる複数の切削具駆動部材を備えて構成されていること。
（６）前記湾曲アームに沿って運動変換部側から切削具側に延びて前記切削具に液体を供給する液体供給手段を備えていること。

本発明によれば、軟部組織の損傷を防止しつつ、骨を容易に切削することができる使い勝手の良好な骨切り手術器械を得ることができる。

以下、本発明の一実施例の骨切り手術器械について図１から図５を用いて説明する。

本実施例の骨切り手術器械１は、図１に示すように、回転駆動源３、運動変換部４、往復回動機構部５、湾曲アーム６、切削具８、切削具駆動部材７、及び液体供給手段９を備えて構成されている。図１は本実施例の骨切り手術器械１の断面側面図である。なお、図１において、ベース２の断面部分にハッチングを記入し、その他の断面部分のハッチングは省略してある。

ここで、回転駆動源３は、回転運動を発生するものであり、ベース２の一側に取り付けられたモータ３０、ベース２の他側に取り付けられた伝達用歯車３１、３２を備えて構成されている。モータ３０は電気またはエアー等により駆動される。モータ３０のモータ回転軸３０ａはベース２の穴を貫通して伝達用歯車３１、３２のある側に突出されている。

なお、ベース２は板状部材で構成され、一側に配置される歯車等を覆うベースカバー（図示せず）と共に器械本体ケースを構成する。このベースカバーはベース２とほぼ同じ形状をしている。この器械本体ケースは、術者が手で持って骨切り手術器械を操作するのに適した大きさに設定される。

伝達用歯車３１は、モータ回転軸３０ａの突出部分に固定され、モータ回転軸３０ａの回転（回転駆動源３の回転）に伴って回転される。伝達用歯車３２は、伝達用歯車３１に噛み合わされ、伝達用歯車３１の回転に伴って回転される。伝達用歯車３２の外径は伝達用歯車３１の外径より小さくなっており、両者３１、３２により伝達機構が構成される。この伝達機構によって、回転駆動源３の回転運動は運動変換部４に伝達される。なお、伝達用歯車３２はベース２に固定された軸３３にベアリング３４を介して回転可能に軸支されている。

運動変換部４は、回転駆動源３の回転を往復回動に変換するためのものであり、図１から図３に示すように、運動変換用歯車４１、偏心ピン４３、ベアリング４４、クランク部材４５及び運動変換用歯車４２を備えて構成されている。図２は骨切り手術器械１のベース部分の拡大背面図、図３は図２のＡ−Ａ断面拡大図である。

運動変換用歯車４１は、ベース２側に軸部４１ａを突出して設けており、ベース２の設けられたベアリング２１に軸部４１ａを軸支している。これによって、運動変換用歯車４１はベース２に回転可能に取り付けられている。この運動変換用歯車４１は伝達用歯車３２に噛み合わされ、伝達用歯車３２の回転に伴って回転される。

運動変換用歯車４２は、ベース２側に軸部４２ａを突出して設けており、ベース２の設けられたベアリング２２に軸部４２ａを軸支している。これによって、運動変換用歯車４２はベース２に回転可能に取り付けられている。

クランク部材４５は細長の板状部材で構成されている。クランク部材４５の一側は運動変換用歯車４２に固定されており、クランク部材４５は軸部４２ａを回転中心として回動可能となっている。クランク部材４５の他側には長手方向（軸部４２ａを中心とする半径方向）に延びる長穴４５ａが形成されている。

偏心ピン４３は、その一側が運動変換用歯車４１の軸部４１ａの軸心と偏心した部分にねじ込まれて固定され、その他側がベアリング４４を介して長穴４５ａ内に挿入されている。

伝達用歯車３２の回転に伴って運動変換用歯車４１が回転され、これに伴って偏心ピン４３が偏心回転される。偏心ピン４３の回転は長穴４５ａによって長穴方向の移動を伴った往復回動に変換されてクランク部材４５に伝達される。クランク部材４５の往復回動に伴って運動変換用歯車４２が往復回動される。

往復回動機構部５は運動変換部４と切削具駆動部７とを連結するものであり、複数の往復回動機構部材５１〜５３を組み合わせて構成されている。往復回動機構歯車５１、５２はベース２に回動可能に軸支されている。往復回動機構歯車５１は運動変換用歯車４２に噛み合わされており、運動変換用歯車４２の往復回動に伴って往復回動される。往復回動機構歯車５２は往復回動機構歯車５１に噛み合わされており、往復回動機構歯車５１の往復回動に伴って往復回動される。往復回動機構歯車５３はアーム取り付け部材６１に回動可能に軸支されている。往復回動機構歯車５３は往復回動機構歯車５２に噛み合わされており、往復回動機構歯車５２の往復回動に伴って往復回動される。

湾曲アーム６は運動変換部側から湾曲して延びており、アーム取り付け部材６１及びアーム部材６２を備えて構成されている。アーム取り付け部材６１は、ベース２の凹部内に嵌入されて装着され、ベース２に着脱可能となっている。このアーム取り付け部材６１はベース２との間に液体の流入空間を形成し、この液体流入空間に連通するように液体供給管９２が取り付けられている。アーム部材６２は、アーム取り付け部材６１に固定されてアーム取り付け部材６１から湾曲に延びており、切削具駆動部材７１、７２及び液体供給管９２を収納できる幅を有して構成されている。

切削具８は、図４に示すように、湾曲アーム６の先端部にアーム方向と交差する方向の軸心を有して回動可能に支持されている。図４は切削具８の取り付け部分の底面図である。切削具８は円弧状外周に鋸状刃先８２ａを形成した板状切削刃８２を湾曲アーム６のアーム部材６２に軸８１を介して往復回動可能に軸支して構成されている。この鋸状刃先８２ａは湾曲アーム６のアーム方向に向いているので、湾曲アーム６をアーム方向に押すだけで、鋸状刃先８２ａにより骨を切削でき、使い勝手が良好である。この切削具８においては、骨の内部を深さに拘わらず（湾曲アーム６の長さに拘わらず）、一定の移動量で往復回動を維持することができる。

切削具駆動部７は、図１、図２及び図４に示すように、湾曲アーム６に沿って延びると共に、運動変換部４の往復回動を切削具８に伝達して切削具８を往復回動するように構成されている。切削具駆動部７は可撓性線材からなる複数の切削具駆動部材７１、７２で構成されている。切削具駆動部材７１、７２のそれぞれの一側端部は往復回動機構歯車５３に取り付けられており、切削具駆動部材７１、７２は往復回動機構歯車５３の往復回動に伴って反対向きに往復動される。切削具駆動部材７１、７２のそれぞれの他側端部は切削刃８２に取り付けられており、切削刃８２は切削具駆動部材７１、７２の往復動に伴って往復回動される。

液体供給手段９は、図１、図２及び図４に示すように、湾曲アーム６に沿って運動変換部側から切削具側に延びて切削具８に液体を供給するように構成されている。液体供給手段９は、液体供給口９１、ベース２とアーム取り付け部材６１とで形成される液体流入空間、液体供給管９２を備えて構成されている。液体供給口９１はベース２に取り付けられ、外部の液体供給源から液体流入空間へ液体を供給する。液体供給管９２は、液体流入空間に連通され、アーム部材６２に沿って切削具駆動部材７１、７２と並置して延び、その先端に開口が切削刃８２に対向して設けられている。

また、湾曲アーム６、切削具駆動部７及び切削具８は一体的に構成され、これらを一体的にした構造物はベース２に着脱可能に取り付けられている。本実施例では、往復回動機構部５は複数の歯車の組み合わせで構成され、往復回動機構部５のアーム側歯車５３が湾曲アーム６のアーム取り付け部材６１に取り付けられており、アーム側歯車５３、切削具駆動部材７１、７２、及び切削刃８２とが一体的に構成され、これらがベース２に着脱可能に取り付けられている。事前準備として、湾曲の度合いと長さとが異なるアーム部材６２を用いた一体的構造物を手術に先立って複数、必要な数だけ用意しておく。

係る骨切り手術器械１を用いた骨切削の手術フローを図５を参照しながら説明する。まず、湾曲度合いの小さい形状（もしくは直線状）で規定のアーム長の湾曲アーム６をベース２に装着し、骨の表面及び表面に近い骨内部を切削する（ステップ１０１）。次に、切削した骨の深さに応じて湾曲度合い及びアーム長の異なる湾曲アーム６に交換する（ステップ１０２）。交換した湾曲アーム６を用いて事前に計画した深さに到達するまで骨を球面形状に切削する（ステップ１０３）。当該湾曲アーム６を用いた骨の切削が完了すると、ステップ１０２に戻って湾曲アーム６の交換を行い、骨の切削が終了するまで、これを繰り返す（ステップ１０４）。

次に、骨切り手術器械１を用いて骨を切削する手術を行なう際の動作を具体的に説明する。回転駆動源３を駆動してモータ３０の回転軸３０ａを回転させる。この回転運動は伝達用歯車３１、３２を介して運動変換部４に伝達される。伝達された回転運動は運動変換部４により運動変換用歯車４２の往復回動運動に変換される。運動変換部４で生成された運動変換用歯車４２の往復回動は往復回動機構部５を介して切削具駆動部材７１、７２の往復動に変換される。切削具駆動部材７１、７２が往復動することにより切削刃８２が往復回動される。これにより切削刃８２の鋸状刃先８２ａが往復回動され、骨が切削される。

切削具８の往復回動の速さは、伝達用歯車３１、３２の歯数と往復回動機構歯車５１、５２の歯数で変更することができるので、切削対象となる部位に応じて簡単に切削具８の往復回動の速さを決めることができる。

骨の切削状況に応じて、使用中の湾曲アーム６を湾曲の度合い及び長さが異なる湾曲アームに交換する。これによって、骨の内部を容易に球面形状に切削することができる。湾曲アーム６のアーム長が変化しても湾曲アーム６の先端に取り付けた切削具８の往復回動は回動機構部５での往復回動と同じであるので、同一の駆動機構によって、湾曲アーム６のアーム長に拘わらず、切削具８を同じ往復回動させることができる。これにより安定して骨を切削することができる。また、湾曲アーム６を別のものと交換すると共に切削具８も別のものと交換することにより、骨の硬さに適した骨切り器械１を簡単に実現することができる。

また、骨の切削時には、液体供給源から液体供給口９に液体を供給する。供給された液体は、ベース２とアーム取り付け部材６１とで形成された液体流入空間内に満たされ、さらに液体供給管９２を通って切削具８の切削部分に供給される。この液体供給管９２を通る際に、切削具駆動部材７１、７２の往復動により発生する熱（例えば、切削具駆動部材７１、７２とアーム部材６２との摩擦熱など）を除去することができる。これによって、切削具駆動部材７１、７２の長寿命化、信頼性の向上を図ることができる。切削具８の切削部分に供給された液体により、切削された骨粉を流し取ることができ、切削具８の目詰まりを防止して常に良好な状態で骨を切削することができる。なお、骨粉を流した液体は図示しない吸引装置で回収される。

本実施例によれば、回転運動を発生する回転駆動源３と、回転駆動源３の回転運動を往復回動運動に変換する運動変換部４と、運動変換部４側から湾曲して延びる湾曲アーム６と、湾曲アーム６の先端部にアーム方向と交差する方向の軸心を有して回動可能に支持されると共にアーム方向先端側の切削刃を設けた切削具８と、湾曲アーム６に沿って延びると共に運動変換部４の往復回動を切削具８に伝達して切削具８を往復回動する切削具駆動部７とを備えているので、軟部組織の損傷を防止しつつ、骨を容易に切削することができる使い勝手の良好な骨切り手術器械１を得ることができる。

また、回転駆動源３及び運動変換部４を支持するベース２を備え、湾曲アーム６、切削具駆動部７及び切削具８を一体的に構成し且つこの一体的構造物をベース２に着脱可能に取り付けているので、骨を球面もしくは曲面状に容易に切削することができる。

また、運動変換部４と切削具駆動部７とを連結する往復回動機構部５を備え、往復回動機構部５を複数の歯車の組み合わせで構成し、往復回動機構部５のアーム側歯車５３を湾曲アーム６、切削具駆動部７及び切削具８と一体的に構成し且つこの一体的構造物をベース２に着脱可能に取り付けているので、この一体的構造物の取り換えを容易に行なうことができる。

また、湾曲アーム６をアーム取り付け部材６１とこのアーム取り付け部材６１から湾曲に延びるアーム部材６２とから構成し、往復回動機構部５のアーム側歯車５３をアーム取り付け部材６１に回動可能に取り付け、アーム取り付け部材６１をベース２に着脱可能に嵌合して取り付けているので、これらの一体的構造物の取り換えを更に容易に行なうことができる。

また、切削具８は円弧状外周に鋸状刃先を形成した板状切削刃を湾曲アーム６に往復回動可能に軸支して構成されているので、骨を球面もしくは曲面状に容易に切削することができる。

また、切削具駆動部７は湾曲アーム６に沿って往復動する可撓性線材からなる複数の切削具駆動部材７１、７２を備えて構成されているので、湾曲アーム６の長さ方向の変更に容易に対応することができる。

また、湾曲アーム６に沿って運動変換部側から切削具側に延びて切削具８に液体を供給する液体供給手段９を備えているので、骨を切削中に切削具８に液体を供給して切削具８に付着した骨粉を除去することができ、安定して骨を切削することができる。

以上説明したように、本実施例の骨切り手術器械１によれば、骨以外の筋肉組織、靭帯や神経組織などのような軟部組織を傷つけることなく、骨の内部まで球面形状に、安定して切削するという目的を、最小の機構構成で、複雑な制御手法を用いることなく実現することができる。また、寛骨臼回転骨切り術のように関節部分を骨の内部で球面形状に切削する手術などは、患者に対する侵襲が大きい手術であり、早期退院、早期社会復帰を実現するために、なるべく低侵襲に手術を行なうことが望まれているが、本実施例の骨切り手術器械１によればこれを容易に実現することが可能である。

本発明の一実施例の骨切り手術器械の断面側面図である。 図１のベース部分の背面図である。 図２のＡ−Ａ断面図である。 図１の骨切り手術器械の切削具部分の底面図である。 図１の骨切り手術器械を用いた手術フローの一例を示す図である。

符号の説明

１…骨切り手術器械、２…ベース、３…回転駆動源、４…運動変換部、５…往復回動機構部、６…湾曲アーム、７…切削具駆動部、８…切削具、９…液体供給手段、２１、２２…ベアリング、３０…モータ、３０ａ…モータ回転軸、３１、３２…伝達用歯車、３３…軸、３４…ベアリング、４１…運動変換用歯車、４１ａ…軸部、４２…運動変換用歯車、４２ａ…軸部、４３…偏心ピン、４４…ベアリング、４５…クランク部材、４５ａ…長穴、５１〜５３…往復回動機構歯車、６１…アーム取り付け部材、６２…アーム部材、７１、７２…切削具駆動部材、８１…軸、８２…切削刃、８２ａ…鋸状刃先、９１…液体供給口、９２…液体供給管。

Claims (7)

1. 回転運動を発生する回転駆動源と、
   前記回転駆動源の回転運動を往復回動運動に変換する運動変換部と、
   前記運動変換部側から湾曲して延びる湾曲アームと、
   前記湾曲アームの先端部にアーム方向と交差する方向の軸心を有して回動可能に支持されると共にアーム方向先端側の切削刃を設けた切削具と、
   前記湾曲アームに沿って延びると共に前記運動変換部の往復回動を前記切削具に伝達して前記切削具を往復回動する切削具駆動部とを備えた
   ことを特徴とする骨切り手術器械。
2. 請求項１に記載された骨切り手術器械において、前記回転駆動源及び運動変換部を支持するベースを備え、前記湾曲アーム、前記切削具駆動部及び前記切削具を一体的に構成し且つこの一体的構造物を前記ベースに着脱可能に取り付けたことを特徴とする骨切り手術器械。
3. 請求項２に記載された骨切り手術器械において、前記運動変換部と前記切削具駆動部とを連結する往復回動機構部を備え、前記往復回動機構部を複数の歯車の組み合わせで構成し、前記往復回動機構部のアーム側歯車を前記湾曲アーム、前記切削具駆動部及び前記切削具と一体的に構成し且つこの一体的構造物を前記ベースに着脱可能に取り付けたことを特徴とする骨切り手術器械。
4. 請求項３に記載された骨切り手術器械において、前記湾曲アームをアーム取り付け部材とこのアーム取り付け部材から湾曲に延びるアーム部材とから構成し、前記往復回動機構部のアーム側歯車を前記アーム取り付け部材に回動可能に取り付け、前記アーム取り付け部材を前記ベースに着脱可能に嵌合して取り付けたことを特徴とする骨切り手術器械。
5. 請求項１から４の何れかに記載された骨切り手術器械において、前記切削具は円弧状外周に鋸状刃先を形成した板状切削刃を前記湾曲アームに往復回動可能に軸支して構成されていることを特徴とする骨切り手術器械。
6. 請求項１から５の何れかに記載された骨切り手術器械において、前記切削具駆動部は前記湾曲アームに沿って往復動する可撓性線材からなる複数の切削具駆動部材を備えて構成されていることを特徴とする骨切り手術器械。
7. 請求項１から４の何れかに記載された骨切り手術器械において、前記湾曲アームに沿って運動変換部側から切削具側に延びて前記切削具に液体を供給する液体供給手段を備えていることを特徴とする骨切り手術器械。
   

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