JP3737135B2 - 補綴を支持するための固定具もしくは復元された関節のための継手機構 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の背景】
本発明は、補綴を支持するための固定具に関するものであり、かかる固定具は、実質的にねじの形態を有して、その外端部を介し前記補綴に接続され、その反対の内端部を介し骨組織内に挿入されて固定されるように構成されている。
【０００２】
本発明は、継手機構を支持するためにも用いられ得るが、外科的切断もしくは他の欠陥後の復元の際に用いられるのが好ましい。
【０００３】
【関連技術の説明】
実質的にねじの形態を有する固定具により骨組織に補綴を固定させることは、当該技術分野において知られている。ブランネマーク教授及び共同研究者により開発された方法による、固定物により顎骨に固定される歯科用補綴を有した移植用固定具及びそれらの機能の骨一体化に関して優れた結果が得られている。固定物の設計に加えて、非外傷性の外科技術並びに固定物の性質及び表面の特性がこの点で重要であった。
【０００４】
関節の復元に対して、米国特許第５，１７１，２８４号明細書では、関節の復元のための、特に、指の関節の復元のための、軸対称でかつ、少なくとも部分的に中空の固定具を提案している。この既知の固定具は、実質的に軸対称な形態を有しており、その外側の大部分に外部ねじ山が備えられており、そしてその外部端部分において前記補綴もしくは該補綴の部分に接続され、その反対の内端部により骨組織に挿入され、かつ固定されるように構成されており、これにおいて、切断端部を有する少なくとも１つのスリットが、固定具の内部端から固定具の外端部の方向に延在している。該既知の固定具の外表面は、切断端部状に都合良く形成された穴を有する。これらの特徴は、固定物を固定可能にし、ねじ山と共に骨組織に開けられた穴を備える必要がない。すなわち固定は、自己タッピングである。このことは、移植中に生じる外傷を一層減じ、治療工程による一体化が促進されることとなる。タッピング工程において切除により除去される骨物質は、前記スリットもしくは空洞により受けられ、やがて再度編成し直されるか、もしくは再吸収される。
【０００５】
この既知の固定具は、しかしながら、小さい関節、特に、指関節の固定のために設計されている。このような情況においては、ねじ締めにより固定具を固定するための穴は、骨の長手方向に作られた穴の中に配置される。係る場合において、タッピングにより除去される骨物質の量は比較的小さい。
【０００６】
しかしながら、係る固定物の自己タッピング特性は、特に、固定物がより大きい関節に対して、もしくは濃密な骨組織における自己タッピングに対して、またはより大きい固定深さにおいて用いられる場合に、さらに向上する。この場合において、タッピングにより除去される骨物質はより大きい容積を持つであろうし、このため該容積に対して充分な空間が、固定物の空洞もしくはスリットに備えなければならない。
【０００７】
【発明の目的】
本発明の主な目的は、導入部に記載された型の固定具であって、これらの欠点が無く、かつ導管や骨髄等の通し成長及び連通を許容して骨退縮すなわち骨萎縮の可能性を除去するよう設計された固定具を提供することである。
【０００８】
【発明の概要】
本発明によれば、中心に位置する貫通孔が備えられ、かつ１つもしくは複数のスリットを有した固定具が限定されており、スリットは、前記固定具の長手方向の軸の回りに螺旋状形態で備えられて、外部のねじ山が備えられたねじ切りされた外側の大部分に亘って延在し、スリットのキラリティは前記外部のねじ山のキラリティと同じである。
【０００９】
本発明の好ましい態様によれば、前記固定具の壁厚は、前記内部端近辺の部分に亘って前記内部端に向かう方向に漸次減少する。
【００１０】
本発明のさらなる態様によれば、ブリッジが、前記スリットの壁間で、前記スリットの閉端から延びるスリット部分に沿って配列され、前記ブリッジは、少なくとも１つの穴によって貫通され、前記ブリッジの内部壁は、中心に位置する孔により画定され、そして前記ブリッジの半径方向における厚さは、前記ブリッジが備えられたスリットの部分に隣接する固定具の部分の半径方向の壁厚よりも実質的に小さい。
【００１１】
前記スリットの横壁は、その面が互いに平行であり、前記ブリッジを貫通する１つもしくは複数の孔は円形であり、該孔の直径は、実質的に前記スリットの幅と同じであるのが好ましい。
【００１２】
本発明のもう１つの有利な態様によれば、前記固定具の前記中心に位置する孔は、前記固定具１の前記内部端の方向に広がっている。好ましくは、前記孔の広がりは実質的に円錐形である。前記固定具は、該固定具の内部端の方向に広がるその部分における螺旋状のスリット間にブリッジを欠いているのが好ましい。
【００１３】
本発明の３番目の有利な態様によれば、前記固定具の内部端は、交差される環状のエッジの形態を有し、該環状のエッジの半径は、前記外部のねじ山の内部直径に実質的に一致する。
【００１４】
好適な実施例によれば、前記螺旋状のスリットの数は、２または３または２の倍数であり、２または２の倍数の場合には、各対におけるスリットは、中心孔軸に関して互いに反対に配列されており、前記軸と直角のすべての交差面において、隣あったスリットは、互いに等距離である。この関係で、スリットが備えられた前記固定具の前記部分においてスリットにより占められる面積は、１５％と５０％の間であるのが好ましい。外部のねじ山のピッチ及び各螺旋状スリットのピッチ間の比が、２０：１と５００：１との間にあり、好ましくは約１００：１である。
【００１５】
前記内部端に隣接する前記外壁部にはねじ山がないが、旋盤で適当に荒く加工されており、固定具の内端部が幾分半径方向に弾力性があるのがさらに好ましい。好ましくは、補綴もしくは補綴の部分に対する固定手段が、前記固定具の外端部において配列された内部のねじ山及び／または六角形部分を有する。
【００１６】
また、前記固定具が、その外端部において孔を有し、該孔は、中心軸に関して２５゜と６５°の間の角度βだけ傾けられていて、神経または供給手段もしくは筋骨または外部の連通の通路を提供することも好ましい。
【００１７】
少なくとも移植時に組織と接触する部分において、固定具は、好ましくは、チタニウムもしくは他の組織に優しい物質であり、前記固定具は、少なくとも移植時に組織と接触する表面の部分が、１０及び１０００ｎｍ、好ましくは１０〜３００ｎｍ間のへこみ直径を有した微少へこみ表面を有している。
【００１８】
本発明による固定具は、骨組織内に補綴もしくは該補綴の部分を固定するために使用され、また、生物的及び物理的な要因の外部との連通もしくは伝達のために使用される。
【００１９】
本発明は、また、中空の中心を有し、かつ外部のねじ山及び自己タッピング手段が備えられた、補綴もしくは該補綴の部分のための固定具を骨組織内に固定させるための方法であって、
直径が前記固定具の外部のねじ山の内部直径にほぼ対応し、前記固定具の挿入深さに適合する長さを有する穴を骨組織内に生成し、
切除により骨物質を除去しそれにより骨物質内にねじ山を形成しつつ、自己タッピングねじ締めにより前記穴内に前記固定具を挿入し、ここに、前記ねじ山は前記固定具の外部のねじ山に一致し、これにより、除去された骨物質は、前記固定具の外部壁に備えられた１つもしくは幾つかの溝によって受けられて、該溝内を、前記固定具の外端部の方向に運ばれ、そして前記固定具の外部のねじ山と前記骨組織内に切り込まれたねじ山との協働作用により前記骨内に前記固定具を固定させ、
補綴もしくは該補綴の部分を前記固定具の外部端に固定し、該固定は、前記固定具の移植と直接関連させて、もしくはその短時間の後に行われる方法を開示する。また、前記方法は、好ましくは、前記固定具の対称中心に位置する孔を通して、前記固定具の移植のための前記穴が備えられている骨組織領域に、治療工程による一体化を向上する薬剤及び殺菌剤のような薬理学的な活性剤を移植後に供給する。
【００２０】
本発明は、好適であり、制限的なものでない実施例に関する添付図面を参照して以下に詳細に説明される。なお、図面は、寸法の関係においては、目盛り通りではなく、近似的なものにすぎない。
【００２１】
【実施例】
図１に示された本発明による固定具１は、旋盤で加工された純粋チタニウム製のものであり、対称中心に位置する貫通孔２を有した円筒形スリーブの概略形状を有している。その外側には、一方の内部端７に隣接して始まり、他方の外部端８の方向に延在するねじ山２０が円筒形スリーブの外壁に設けられている。該ねじ山は、約１ねじ山ピッチの幅を有する狭い領域９と、外部端８に隣接した比較的広い領域１０とを除いて、外壁の殆どの部分を覆っている。外部のねじ山が設けられた円筒形の外壁の部分は２つの部分から成り、その１つは、広い外部端領域１０に隣接するセグメントに分割されていない部分１２（図４のＣに示される）であり、他方は、セグメントに分割されていない部分１２と狭い内部端領域９との間に延在する固定具の長手方向で４つのセグメントに分割されている部分１１（図４のＤ〜Ｈに示される）である。なお、内部端領域９はセグメントに分割された部分１１と同じ方法でセグメントに分割されている。
【００２２】
内部端領域９及び該内部端領域９に隣接する部分１１を、横断面でほぼ円形の４つのセグメント３３、４４、５５、６６に分割することは、円筒形壁を切り裂いて中央孔と連通する４つのスリット３、４、５、６により達成される。スリット３、４、５、６は螺旋の形状を有し、円筒形孔の中心軸１３に対し対称に位置付けられており、そして平行な側壁４１、４２と固定具の内部端７と一致する開放端とを有している。スリット３、４、５、６は、分割された部分１１と分割されない部分１２との間の境界により限定される他方の端において閉じられる。スリット３、４、５、６のピッチの外部のねじ山２０のピッチに対する比は、約１００：１であり、スリット３、４、５、６の各々は、全ねじ山の４分の１に対応する（９０度のねじ山部分；図４における回転角α）。スリット３、４、５、６、従って、セグメント３３、４４、５５、６６の回転は、このように図４のＤ〜Ｈにおける部分から明白である。
【００２３】
固定具１の分割は、内部端７から外部端８の方向に延在し、分割された部分の他の部分を含む部分的に分割された部分１６（図４のＤ、Ｅ、Ｆに示される）に隣接する一部分においてのみ完了する。部分的な分割の所以は、セグメント３３、４４、５５、６６を接続する物質ブリッジ２３（該ブリッジを通る断面が図４のＥに示されている）のためであり、該物質ブリッジは、中心軸１３に対して、孔２から半径方向外側に延在し、ブリッジ２３の近辺の固定具１のねじ切りされた円筒形壁の半径方向厚さの約４分の１の厚さをこの半径方向に有している。各ブリッジ２３は、スリット３、４、５、６の幅に対応する直径を有する円形孔（図４のＤ、Ｆに断面で示されている）により分割されている。代替的に、孔は、例えば卵形状もしくは長円形状のような他の形状を有することもできる。これにより、ブリッジ２３が設けられたスリット部分は、螺旋状の刻目もしくは溝の形状を有する。各スリット３、４、５、６に対して各々１つの４つの孔２４の群は、中心軸１３と直角の同じ平面に配列されている。理解が容易になるよう、セグメント３３、６６を接続する物質ブリッジ２３だけが図１に示されている。
【００２４】
固定スリーブ２の孔１は、三角錐の外壁セグメント２７、２８、２９、３０の形成下で内部端７に向かって円錐状に広がっており、該外壁セグメント２７、２８、２９、３０の基部は、円筒形の外壁による三角錐の交差により形成された分割された円形の内部端エッジ３１と一致する。内部端７近辺の断面において、外部の外壁は、外部のねじ山２０の軸方向幅を内部端７に向かう方向に引き続いて減少させるように、斜めに切られており、前記内部端７近辺の断面は、内部端７近辺の上述の狭い領域９と、さらに外部の幾つかのねじ山２０とを含んでいる。
【００２５】
外部のねじ山２０によるスリット３、４、５、６の切欠きは、ねじ締めの間に骨の削りくずの切除を生じる鋭利なエッジもしくはリム２５を形成するようなものである。切除により除去される物質は、内部端７における円錐形の広がりにより、かつスリット３、４、５、６により形成された空洞により受けられる。外部のねじ山２０と同じ螺旋回転方向［キラリティ］でもってスリット３、４、５、６を整列させることにより、スリット３、４、５、６における骨の削りくずは、固定具のねじ締めの間に固定具１の外部端８の方向に運ばれる。このことは、組織が圧縮されたり、物質が局部に堆積されるのを避ける。比較的小さい内部端７近辺の壁厚のために、或るばね作用が半径方向に得られる；これはねじ締めを容易にし、同時に、内部端、特に、作用負荷における応力を減少する。ブリッジ２３は、固定具１のセグメント３３、４４、５５、６６の接線方向における変形を防ぎ、これにより、その自己タッピング作用を擁護し、これに対し、同時に、ブリッジ間の穴２４は、孔２と、自由骨壁に面するスリット３、４、５、６との間の連通を提供する。
【００２６】
この連通は、組織の内部成長を推進する要素もしくは抗生物質が固定具の移植後に外部端の貫通孔２から導入される際に、重要となる。これにより、治療プロセスによる一体化の後の固定もまた、骨髄及び得られた固定された骨に対する連通通路に加えて強化される。
【００２７】
固定具１の外部端８に隣接して位置付けられた、ねじ山のない固定具１の広い領域１０は、ねじ切りされているが分割されていない外壁部１２に隣接する環状のフランジ３７（図４のＢに断面で示されている）と、リング・フランジ３７に隣接する減少した直径の端部３８（図４のＡに断面で示されている）とを有している。外部端８から内部端７の方向に延在する部分において、孔２には、補綴もしくは補綴の部分を固定するための内部のねじ山３９が設けられている。外部端壁４０におけるスロット３０は、例えば補綴もしくは補綴のねじ締め部材を内部のねじ山３９にねじ締めすることにより、補綴もしくは補綴の部分が固定具１上に装着される場合に、固定具１のねじ締め用に対支柱として働く。その他については、固定具の外部端は、補綴の最適な固定を得るために伝統的な方法で設計されている。
【００２８】
円形形状を有し、このように物質に深く切り込まれたスリットは、円が周辺に向かって移動され得るので、（より大きい程度の堅固性が望まれる場合）さらに外方のものが移動している固定物の内部部分に適切に配列される。
【００２９】
本発明により提案された固定具の移植は、例えば、以下の方法で行うことができる。
【００３０】
固定具の外科用移植において、外部のねじ山の内部直径２０と実質的に同じ直径を有する錐もしくはドリルを使用することにより、固定場所として選択された骨に穴が開けられ、該穴は、固定具１の内部端７と、リング・フランジ３７との間の距離よりも幾分大きいが、非常に大きくはない深さに開けられる。その後、骨物質における切除及びねじ山の形成により骨物質を同時に除去しつつ、固定具が孔内にねじ込まれる。固定具１は、永久固定、すなわち骨一体化を達成するよう、２箇月から６箇月の期間中、治療工程により一体化され得る。その後、固定具１の外部端は露出され、補綴もしくは補綴の部分がその上に装着される。このように装着された補綴は、最初から負荷に対し十分に耐えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による固定具を示す斜視図である。
【図２】内部端に向かう方向に図１の物体を見た端面図である。
【図３】外部端に向かう方向に図１の物体を見た端面図である。
【図４】Ａ〜Ｈは、図１の物体の異なった断面を示す固定具の回転軸と直角の断面図である。
【符号の説明】
１ 固定具
２ 貫通孔
３、４、５、６ スリット
７ 内部端
８ 外部端
１３ 中心軸
２０ ねじ山
２３ ブリッジ
２４ 穴
３３、４４、５５、６６ セグメント

Claims (17)

1. 外側の大部分に外部のねじ山が備えられ、その外部端部分において補綴もしくは該補綴の部分に接続するよう構成され、その反対側端部としての内端部により骨組織に挿入しかつ固定するよう構成され、切り込みエッジを有した少なくとも１つのスリットが内部端から外部端部分の方向に延在している、前記補綴もしくは該補綴の部分を支持し且つ外側を画定する外部表面を含む軸対称の固定具であって、前記固定具には、中心に位置する貫通孔が備えられ、前記スリットは前記固定具の長手方向軸の回りに螺旋状形態で配列されて、前記固定具の前記外側の少なくとも大部分に亘って延在し、前記大部分には、外部のねじ山が備えられ、前記スリットの螺旋回転方向は前記外部のねじ山の螺旋回転方向と同じである固定具において、
   前記固定具の前記中心に位置する貫通孔は、前記固定具の前記内部端の方向に広がる固定具。
2. 前記固定具の壁厚は、前記内部端近辺の部分に亘って前記内部端に向かう方向に漸次減少する請求項１記載の固定具。
3. ブリッジが、前記スリットの壁間で、前記スリットの閉端から延在するスリット部分に沿って配列され、前記ブリッジは、少なくとも１つの穴によって貫通され、前記ブリッジの内部壁は、中心に位置する孔により範囲が定められ、そして前記ブリッジの厚さは、前記ブリッジから半径方向に延在する固定具の部分の壁厚よりも小さい請求項１または２記載の固定具。
4. 前記のスリットの横壁は、その面が互いに平行であり、前記ブリッジを貫通する１つもしくは複数の孔は好ましくは円形であり、前記孔の直径は、前記スリットの幅と同じである請求項１または３記載の固定具。
5. 前記１つもしくは複数の孔は、例えば長円形である任意の他の適切な形態を有する請求項４記載の固定具。
6. 前記広がりは円錐形である請求項１記載の固定具。
7. 前記固定具は、該固定具の内部端の方向に広がるその部分における螺旋状のスリット間にブリッジを欠いている請求項１または６記載の固定具。
8. 前記固定具の内部端は、交差される環状のエッジの形態を有し、該環状のエッジの半径は、前記外部のねじ山の内部直径に対応する請求項１ないし６のいずれかに記載の固定具。
9. 螺旋状のスリットのいくつかが配列されている請求項１ないし８のいずれかに記載の固定具。
10. 前記螺旋状のスリットのいくつかは、２つ、３つ、あるいは２の倍数であり、スリットの各対におけるスリットは、中心孔軸に関して互いに相対する位置に配列されており、かつ互いに隣接して位置する全てのスリットは、前記軸と直角の交差面全てにおいて等距離である請求項１ないし９のいずれかに記載の固定具。
11. スリットが備えられた前記固定具の前記部分においてスリットにより占められる領域は、１５％から５０％の間である請求項１０記載の固定具。
12. 前記内部端に隣接する前記外部壁部分には外部のねじ山がない請求項１ないし１１のいずれかに記載の固定具。
13. その内部端部分が半径方向に弾力性を有する請求項１ないし１２のいずれかに記載の固定具。
14. 補綴もしくは補綴の部分に対する固定部材が、前記固定具の外端部において中心に位置する孔に備えられた内部ねじ山を有する請求項１ないし１３のいずれかに記載の固定具。
15. 前記固定具は、その外端部に孔を有し、該孔は、中心軸に関して２５゜と６５°の間の角度βだけ傾いていて、神経もしくは供給手段もしくは同様のものの通路を提供する請求項１ないし１４のいずれかに記載の固定具。
16. 外部のねじ山のピッチ及び各螺旋状溝のピッチ間の比が、２０：１と５００：１との間にあり、好ましくは約１００：１である請求項１ないし１５のいずれかに記載の固定具。
17. 前記固定具は、少なくとも移植時に組織と接触する部分において、チタニウムもしくは他の組織に優しい物質であり、前記固定具は、少なくとも移植時に組織と接触される表面の部分に関しては、１０及び１０００ｎｍ、好ましくは１０〜３００ｎｍのへこみ直径を有した微少へこみ表面を有する請求項１ないし１６のいずれかに記載の固定具。

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