JP4217623B2 - クランプ手段によって組み合わせられる脊椎サポート装置 - Google Patents

Description

本発明は、脊椎を所定の位置に保持する装置に関する。このような装置は、変性あるいは外傷性要因による脊椎の異常変位を治療するために用いられる。

例えばこのような装置を脊椎の骨折や関節症の治療や、脊椎側湾症、脊椎前湾症、脊椎後湾症などの脊椎の変位の矯正に用いることが可能である。

特許文献１は、脊椎を治療するための装置であって、脊椎に固定されるアンカー部材、平滑な外面を有する円形断面固定棒、及び上記アンカー部材と固定棒とを接続するためのスライド接続部材から構成される装置を開示する。このアンカー部材は３つの主要部から構成されるネジである。具体的にこれらの主要部とは、骨に侵入し、そこに保持される螺旋形のねじ山を有する第１端部と、より小さな径を有する平滑な円筒状の中間部と、クランプナットが取り付けられる螺旋形のねじ山を有する第２端部とから構成される。スライド接続部材は、固定棒の一部に嵌め付けられるクランプ部と、横に突き出てアンカーネジを貫通させる２つの穴が開けられている接続部を有する。ここではまずアンカーネジが骨にねじ込まれ、次にスライド接続部材がアンカーネジの円筒状中間部に嵌合され、最後にクランプナットがクランプネジの第２ねじ山部にねじ込まれることによりスライド接続部材が脊椎に対して押圧されると同時にこのスライド接続部材が固定棒にクランプされる。

このような装置は、適正な湾曲がある状態で脊椎を支えるように構成される。しかしこのような装置が提供する機械的保持能力が十分でないことがある。特にスライド接続部が直接脊椎に設置されることで、効果的なクランピングが不可能となる。これは脊椎の圧縮に対する機械的強度が弱いためであって、その結果このスライド部材が滑って固定棒の周りを回転する危険性が高くなる。また、上記の装置は、ネジを植え込むことができない脊椎上部の３次元矯正には適さないという問題がある。さらに上記ナットのクランプ力は、ネジに及ぼされる牽引応力を著しく増大させ、これは固定棒が及ぼす固定力に加算され、また、これに応じてアンカーの機械的強度が低下し、ネジの周りの骨の壊死が招かれる。さらに、スライド部材が一旦ネジに位置づけされると、スライド部材において固定棒を横方向に係合調整することができなくなる。

特許文献２は、２つの脊椎を接続する装置であって、２つの双方ねじ山構造の椎弓根スクリューネジ（ｐｅｄｉｃｕｌａｒ ｓｃｒｅｗ）と、２つのスライド部材と、これらの間の距離を調整しながらこれらを接続するネジ棒から構成される装置を開示する。このスクリューネジは、オス球状座面を有する中間阻止プレートを構成し、これがスライド部材における孔に部分的に係止されることでスライド部材に対するこのネジの傾斜が調整可能となる。また、このネジのねじ山部分にクランプナットをクランプすることにより、このネジの回転が抑止され、このナットはスライド部材に対向して配置されるウォッシャの上に設置される。この装置は、２つの連続する脊椎間の距離を調整するには適するが、これ以上の数の脊椎を支えるのには全く適さない。また、この文献においては、平滑な固定棒の十分な機械的保持をどのように実現するかについての説明がなされていない。さらに、この実施例においては、スライド部材が一旦ネジに位置づけされると、ネジ棒を横方向に係合調整することができなくなる。

特許文献３は、双方ねじ山構造の椎弓根スクリューネジと、中間阻止プレートと、これに接続され、固定棒を受け止めて保持するスライド部材から構成される脊椎治療装置を開示する。このスライド部材には、阻止プレートが係合される下溝が設けられ、これによりネジに対する回転が抑止される。またこのスライド部材には、固定棒が係合される上溝が設けられる。このネジのねじ山部はスライド部材を貫通し、このねじ山部には円錐台状の下部座面を有するロックナットがねじ込まれ、これにより固定棒が横に移動させられ、スライド部材の上溝に嵌められ、固定される。しかしここでは、円筒状の固定棒に位置づけされるナットの円錐状座面が固定棒を十分硬く固定することができないという問題がある。さらに、スライド部材が一旦ナットによりネジに位置づけられると、固定棒を横方向に係合調整することができなくなる。

特許文献４は、スライド部材に棒を固定するためのまた別の２つの手段を開示する。この第１手段は、棒の側面に位置づけられる円錐状先端を有するグラブネジから構成される。第２手段は、ネジによって棒の側面に対して半径方向に押される部材から構成される。しかしこれらの手段はどちらも十分な固定力を提供することができない。

特許文献５においては、球状座面を有するロックナットが棒に対して半径方向に位置づけされる構成が開示されるが、ここでも上述と同様の理由から十分な固定力を得ることが不可能である。
米国特許４，６４８，３８８号 欧州特許０ ４０８ ４８９号 国際特許ＷＯ ９１ １１９６７号 国際特許ＷＯ ００ １５１２５号 仏国特許２ ７２０ ９２３号

本発明は、平滑な固定棒、及びアンカー部材としてのスライド接続部材を有する脊椎治療用装置の新たな構成を設計することを課題とする。本発明の装置により、脊椎をより効果的に固定すると同時に３次元における同装置の構成要素の組み合わせ及びこれらの相対位置の調整を容易に実現することができる。特に本発明は、既にネジ又はその他のアンカー部材に位置づけされたスライド部材に対して固定棒を横変位により係合したり解放したりすることを可能にする構成の実現を目的とする。

上記目的を達成するために、本発明による脊椎治療用装置は、
−脊椎に固定されるように構成され、クランプナットが取り付けられる円筒状ねじ山部と、中間阻止フランジを介して前記円筒状ねじ山部に接続されるアンカー部とを有するアンカー部材、
−平滑な外面を有する円形断面固定棒、及び
−前記アンカー部材を前記固定棒に接続するためのスライド接続部材であって、前記アンカー部材に固定されるために前記アンカー部材の円筒状ねじ山部を貫通させる第１孔部と、前記固定棒の一部を受け止める上部横溝と、前記上部横溝において前記固定棒を選択的にクランプしたり解放したりするためのクランプ手段とを有するスライド接続部材から構成され、前記クランプ手段は、
−ねじ山シャンク及びヘッドからなるクランプネジ、
−前記第１孔部とは別に前記スライド接続部材の横溝の底部に形成されるクランプ孔部で、前記第１孔部に対して横にオフセットされるクランプ孔部、
−前記横溝の第１端部を構成し、前記固定棒の一部を受け止める円筒状座面、
−前記横溝の反対端部を構成し、前記クランプ穴部の軸に対して傾斜する斜座面、及び
−前記横溝における前記斜座面と前記固定棒との間の隅部に配置され、前記クランプネジによって前記横溝の底部に押し付けられるクランプ部材であって、前記斜座面に設置されこれに対してスライドする座面と、前記固定棒に設置され、前記固定棒の前記横溝における移動を抑止する反対スラスト面とを有するクランプ部材から構成される。

本発明による実用的な一実施例によると、前記クランプ部材には、前記クランプネジが貫通する孔が設けられ、前記クランプネジの前記ヘッドは前記クランプ部材の外面に設置され、前記クランプ部材を前記横溝の底部に押し付ける。

より好ましくは、前記クランプ孔部は、前記第１孔部の軸に対して斜めで、前記クランプネジがねじ込まれる際に前記第１孔部の軸に接近していくような方向に傾けられる。

また、固定棒の保持固定力を改善しこの固定棒のスライド部材への横方挿入を容易にするために好ましくは前記スラスト面は、おおよそ前記横溝の底部に向けられ、前記固定棒に設置される平面下部と、前記固定棒の横方係合を容易にするために上方で開いた形状をとる上部から構成される。

さらなる好適な実施例においては、アンカー部材を脊椎に固定した後装置の構成要素を組み合わせやすくするために、スライド部材を対応するアンカー部材に傾斜させる手段が設けられる。よって前記阻止フランジは、オス球状座面を有し、前記オス球状座面は、前記スライド接続部における前記第１孔部の入口に形成されるメス球状座面に係合され、前記スライド接続部における前記第１孔部は、前記アンカー部材の円筒状ねじ山部の径よりも大きい径を有し、前記アンカー部材に設置された前記スライド接続部材は、前記クランプナットがねじ込まれる前に前記第１孔部の軸に対し角振動しうる。

さらに本発明による装置は、アンカー部材として、中間阻止フランジの両側にネジ構造が形成される１又は複数の双方ねじ山構造骨用ネジ、あるいは後壁部が阻止フランジとして機能する１又は複数のホックから構成されることが可能である。また、場合によっては脊椎の所定箇所に対応する形態に合わせたベアリングプレートを適用することも可能である。

添付図面により示される本発明の実施形態による装置は、骨用ネジ１（図１、図２）やホック２（図３）などのアンカー部材と、固定棒３と、アンカー部材と固定棒３との間に配置されるスライド接続部材４とから構成される。

本実施例による装置の固定棒３は、平滑で円形断面を有する棒である。この棒の素材と断面形状は、好適な弾力性を得るために調整され、装置の適用において直面する力などに対応し、この棒が治療対象となる脊椎部分の所定形状に応じて湾曲することができるように構成される。

骨用ネジ１、ホック２や、ベアリングプレートなどのアンカー部材は、外部ねじ山６を有するねじ山円筒部５と一体化されている。このねじ山円筒部５は、クランプナット８が外部ねじ山６にねじ込まれる範囲を限定する阻止フランジ７から構成される。

図１及び図２に示される実施例では、アンカー部材として双方ねじ山構造の骨用ネジ１が用いられる。ここでは外部ねじ山６を有するねじ山円筒部５が第１ねじ山を構成し、阻止フランジ７の反対側に配置される同軸第２ねじ山部９が骨にねじ込まれる第２ねじ山を構成する。阻止フランジ７は、ねじ山部５と９との間に配置される断面径の大きい中間部を構成する。この阻止フランジ７は、好ましくは６つの平坦面を有する外周面１０、同軸第２ねじ山部９に連結し、椎骨に対して設置される隣接面１１、及びねじ山円筒部５に接続されそのベース５ａから先に延びる反対座面１２から構成される。

本実施例では、阻止フランジ７の座面１２は凸状球面をなし、この凸状部はねじ山円筒部５の方に面し、おす球状座面を構成する。さらにこのおす球状座面は、対応するスライド接続部材４のめす球状座面１３に係合するように構成される。

なお、円筒状ねじ山部５を同軸余分ねじ山部５ｃ（図３参照）によって延長することができるのは周知である。この場合この円筒状ねじ山部５は、弱所を形成する中間環状溝５ｂを介してこの同軸余分ねじ山部５ｃに接続される。中間環状溝５ｂに弱所を設けるのは、この円筒状ねじ山部５にナットをねじ込んだ後のこの同軸余分ねじ山部５ｃの切断を容易にするためである。この中間環状溝５ｂは、好ましくは鋸歯部を有し、その溝の底部は円筒状ねじ山部５の終端部と隣接する。

図３の実施例によると、アンカー部材は脊椎の椎弓根に引っ掛けられる椎弓根ホック（ｐｅｄｉｃｕｌａｒ ｈｏｏｋ）２から構成される。このホック２は、図示されるように湾曲するホック本体１５、及び円筒状ねじ山部５と接続される座面１２を有する。なお、ここでの座面１２は、図２に示される椎弓根スクリューネジ（ｐｅｄｉｃｕｌａｒ ｓｃｒｅｗ）を用いる実施例と同様に、おす球状座面に相当する。

スライド接続部材４は、アンカー部材１又は２の円筒状ねじ山部５を貫通させるための第１孔部１６、及び固定棒３の一部分を受け止める上面横溝１７を有する。この上面横溝１７には、固定棒３の留め／外しを行うためのランプ手段が設けられている。

また、この上面横溝１７の端の一部として円筒状座面１８が設けられ、この円筒状座面１８は固定棒３の一部分を例えば図２に示すように１２０°覆うことにより受け止める。この円筒状座面１８は、好ましくはノンスリップ起状パターン１８ａを有し、これによりスライド接続部材４における固定棒３の回転移動及び平行移動を効果的に防止することが可能である。

横溝１７の反対側の端部には斜座面１９が設けられ、この座面１９は横溝１７の上部が広がった形状になるように傾斜されて配置される。

スライド接続部材４はさらに第１孔部１６とは別にスライド接続部材４の横溝１７の下部に形成されるタップクランプ孔部２０を有する。

このクランプ孔部２０にはねじ山シャンク２１ａ及びヘッド２１ｂから構成されるクランプネジ２１がねじ込まれる。

クランプ孔部２０は、第１孔部１６に対して横にオフセットされ、その軸IIは、好ましくは第１孔部１６の軸Ｉに対して若干傾斜される。この２つの軸Ｉ及びIIによって形成される角度の頂点は下向きで、つまり横溝１７から遠ざかる方向に形成される。

したがってクランプ孔部２０は、第１孔部１６の軸Ｉに対して斜めに設けられ、クランプねじ２１はクランプ孔部２０に挿入される際この軸Ｉに寄っていくこととなる。

横溝１７の反対端を定めるこの斜座面１９は、さらにクランプ孔部２０の軸IIに対して傾斜していて、この斜座面１９と軸IIとがなす角度の頂点も下向きとなる。

また、斜座面１９と固定棒３との間の横溝１７の隅部にはクランプ部材２２が設けられる。クランプ部材２２はクランプネジ２１によって横溝１７の底部の方に押し付けられる。クランプ部材２２にはクランプネジ２１を通す孔が形成されていて、これによりクランプネジ２１のヘッド２１ｂがクランプ部材２２の外面上に設置され、このクランプ部材２２が横溝１７の底部に押し付けられる。

このクランプ部材２２は、好ましくは、クランプネジ２１の周りを自由に回転することができ、軸方向にはクランプネジ２１のフランジ２１ｃによってはねじ山シャンク２１ａにて保持される。このフランジ２１ｃは、クランプ部材２２の孔における楕円環状溝２２ａに係合される。

また、このクランプ部材２２は、スライド接続部材４の斜座面１９に対して設置されこの上をスライドする座面２２ｂ、及び固定棒３に設置されこの固定棒３の横溝１７における移動を抑制する反対スラスト面２２ｃを有する。このスラスト面２２ｃは、好ましくは横溝１７の底部に向かった方向に張り出され、固定棒３の上部表面に設置される平面下部、及び固定棒３の横方向の係合を容易にするため上方で開いた形状をとる上部を有する。

第１孔部１６の下方端部は、メス球状座面１３を形成するために広がっていて、このメス球状座面１３に阻止フランジ７のオス球状座面１２が係合される。スライド接続部材４における第１孔部１６の他の箇所における径は、アンカー部材１又は２の円筒状ねじ山部５の径よりも大きい寸法に設定される。これによりクランプナット８をクランプする前にアンカー部材１又は２に設置されたスライド接続部材４の軸Ｉに対する角振動が実現可能となる。なお、この角振動は図２において矢印２３によって示される。

添付図面に示されるそれぞれの実施例において、固定棒３は、横溝１７に係合され、クランプネジ２１と、アンカー部材１又は２の円筒状ねじ山部５を受け止める第１孔部１６との間に配置される。

本発明による装置は、治療対象となる脊椎部に妥当な湾曲を有する１又は複数の棒部材の適用を可能とする。

スライド接続部材４は、それぞれ端がねじ込まれるか、あるいは横方向に係合されることにより容易に固定棒３に嵌められることが可能であり、その湾曲に関係なく固定棒３上を自由にスライドすることができる。

変形した脊椎の湾曲を矯正する原理は、３次元原理に基づく。すなわち前面に近接する平面の方向に寄りかかる脊椎測湾を矢状面に位置する正常な腰部前湾及び胸部後湾を有する生理的湾曲形状に変換することが求められる。

まず、患者の矢状面に位置する正常の生理的湾曲形状に近い形状が固定棒に遷される。ここではこの固定棒の両端が適正にクランプされたアンカー部材及びスライド部材によって固定される。スライド部材上のノンスリップ起状パターンはこの固定棒の移動、つまり平行移動と、回転移動との両者を非常に効果的に抑制する。この状態で他のアンカー部材が上記両端固定箇所の間に位置する脊椎に挿入あるいは嵌合される。固定棒に最も近接しているアンカー部材はスライド部材に係合され、クランプねじをクランプすることにより棒の矢状面上の移動及び回転移動を抑止することによりロックされる。凸状の湾曲部分に位置し固定棒から最も離れているアンカー部材の係合については、アンカー部材の円筒状ねじ山部５の長さによって対応される。すなわち、この円筒状ねじ山部の先が固定棒に固定されたスライド接続部材４の孔に挿入されてから、徐々にクランプナット８をクランプしていくことで、アンカー地点が徐々に固定棒に近づけられ、脊椎の湾曲が徐々に緩和されていく。なお、脊椎の弾性が発揮しきられた場合は、固定棒３が変形され、よって中間位置における矯正効果を最大限にすることができる。

したがって本発明による装置においては、各中間アンカー部材の円筒状ねじ山部をスライド接続部材の孔に導入し、これを上と下に位置するアンカー部材と一直線をなすように配列したうえで固定棒に硬く固定することで、このように処置された脊椎において所望の矯正効果を得ることが可能である。

なお、本発明の構成要素を含む装置は、患者の脊椎に対して前方位置においても後方位置においても同様に装着されることが可能である。

本発明による装置は、外科医による装置の構成要素同士の組み合わせ及び脊椎への取り付けの作業の簡素化を実現するため、従来のものに比べてはるかに短い施術時間で装着されることが可能である。

なお、実施される脊椎の治療の形態などによって、本発明による装置は、アンカーネジ、アンカーホック、アンカープレート、あるいはこれら２つ又は３つを組み合わせたアンカー部材など、それぞれ独立した種々のアンカー部材を適用することができる。

特にこれらのアンカー部材の一形態として、１又は複数の双方ねじ山構造の骨用ネジを適用することが可能である。この場合、このアンカー部材の円筒状ねじ山部が第１ねじ山部を構成し、阻止付フランジの反対側に位置する同軸第２ねじ山部が骨に挿入される第２ねじ山部を構成する。

また、上述の実施形態の代用又はこれとあわせて、アンカー部材として、１又は複数のホックを適用することも可能である。ここでは、円筒状ねじ山部の軸に垂直であるこのホックの後壁面が阻止フランジとして機能する。

なお、本発明は、上述に示される実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲は上述以外の様々変形やこれらの総括模範構成をも含む。

本発明の一実施形態によりアンカー部材として用いられることができる骨ネジと、これに設置されたスライド部材と、固定棒とを示す斜視図である。 図１の組み立て例の拡大断面図である。 本発明の別の実施形態によりアンカー部材として適用可能である薄板ホックを、固定棒を固定するためのスライド部材に設置した状態を示す斜視図である。

Claims (9)

1. 脊椎に固定されるように構成され、クランプナット（８）が取り付けられる円筒状ねじ山部（５）と、中間阻止フランジ（７）を介して前記円筒状ねじ山部（５）に接続されるアンカー部とを有するアンカー部材（１，２）、
   平滑な外面を有する円形断面固定棒（３）、及び
   前記アンカー部材（１，２）を前記固定棒（３）に接続するためのスライド接続部材（４）であって、前記アンカー部材に固定されるために前記アンカー部材の円筒状ねじ山部（５）を貫通させる第１孔部（１６）と、前記固定棒（３）の一部を受け止める上部横溝（１７）と、前記上部横溝（１７）において前記固定棒（３）を選択的にクランプしたり解放したりするためのクランプ手段とを有するスライド接続部材（４）から構成される脊椎治療用装置において、前記クランプ手段は、
   ねじ山シャンク及びヘッドからなるクランプネジ（２１）、
   前記第１孔部（１６）とは別に前記スライド接続部材の横溝の底部に形成されるクランプ孔部（２０）で、前記第１孔部（１６）に対して横にオフセットされるクランプ孔部（２０）、
   前記横溝（１７）の第１端部を構成し、前記固定棒（３）の一部を受け止める円筒状座面（１８）、
   前記横溝（１７）の反対端部を構成し、前記クランプ穴部（２０）の軸に対して傾斜する斜座面（１９）、及び
   前記横溝（１７）における前記斜座面（１９）と前記固定棒（３）との間の隅部に配置され、前記クランプネジ（２１）によって前記横溝（１７）の底部に押し付けられるクランプ部材（２２）であって、前記斜座面（１９）に設置されこれに対してスライドする座面（２２ｂ）と、前記固定棒（３）に設置され、前記固定棒（３）の前記横溝（１７）における移動を抑止する反対スラスト面（２２ｃ）とを有するクランプ部材（２２）から構成されることを特徴とする脊椎治療用装置。
2. 前記クランプ部材（２２）には、前記クランプネジ（２１）が貫通する孔が設けられ、前記クランプネジ（２１）の前記ヘッド（２１ｂ）は前記クランプ部材（２２）の外面に設置され、前記クランプ部材（２２）を前記横溝（１７）の底部に押し付けることを特徴とする請求項１記載の脊椎治療用装置。
3. 前記クランプ孔部（２０）は、前記第１孔部（１６）の軸（Ｉ）に対して斜めで、前記クランプネジ（２１）がねじ込まれる際に前記第１孔部（１６）の軸（Ｉ）に接近していくような方向に傾けられることを特徴とする請求項１記載の脊椎治療用装置。
4. 前記スラスト面（２２ｃ）は、おおよそ前記横溝（１７）の底部に向けられ、前記固定棒（３）に設置される平面下部と、前記固定棒（３）の横方係合を容易にするために上方で開いた形状をとる上部から構成されることを特徴とする請求項１記載の脊椎治療用装置。
5. 前記クランプ部材（２２）は、前記クランプネジ（２１）の周りを自由に回転し、軸方向には前記クランプ部材（２２）の孔の内側に設けられる環状溝（２２ａ）に係合される前記クランプネジ（２１）のフランジ（２１ｃ）によって前記クランプネジ（２１）のねじ山シャンク（２１ａ）に保持されることを特徴とする請求項１記載の脊椎治療用装置。
6. 前記阻止フランジ（７）は、オス球状座面（１２）を有し、前記オス球状座面（１２）は、前記スライド接続部（４）における前記第１孔部（１６）の入口に形成されるメス球状座面（１３）に係合され、前記スライド接続部（４）における前記第１孔部（１６）は、前記アンカー部材の円筒状ねじ山部（５）の径よりも大きい径を有し、前記アンカー部材に設置された前記スライド接続部材（４）は、前記クランプナット（８）がねじ込まれる前に前記第１孔部（１６）の軸（Ｉ）に対し角振動しうることを特徴とする請求項１記載の脊椎治療用装置。
7. 前記固定棒（３）は、前記横溝（１７）に係合され、前記クランプネジ（２１）と前記アンカー部材（１，２）との中間位置に配置されることを特徴とする請求項１記載の脊椎治療用装置。
8. 前記アンカー部材は、１又は複数の双方ねじ山構造骨用ネジ（１）から構成され、前記アンカー部材の前記円筒状ねじ山部（５）は、第１ねじ山部を構成し、前記阻止フランジ（７）の反対側に配置される同軸第２ねじ山部（９）は、骨に挿入される第２ねじ山部を構成することを特徴とする請求項１記載の脊椎治療用装置。
9. 前記アンカー部材は、１又は複数のホック（２）から構成され、前記ホックの後壁部は、前記円筒状ねじ山部（５）の軸に垂直に配置され、阻止フランジとして機能することを特徴とする請求項１記載の脊椎治療用装置。

Images