JP4714733B2 - 骨結合素子のための結合棒 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の上位概念に基づく結合素子に関する。

このような結合素子は、骨の中に、特に脊柱範囲に、移植された複数の骨アンカー素子の橋絡、すなわち椎弓根ねじの橋絡に適している。これらは既に以前から周知であったが、比較的丈夫な縦梁のことを示すことが常であった。これは特別の処置、解剖学上および臨床上に限定された措置に順応すること、すなわち曲がることが必要である。

特許文献１から、ただ１つ縦梁から成るのではなく、緩く並べた柔軟なワイヤー（芯線の束）から成る結合素子が周知である。前記周知の装置においての欠点は、個々のワイヤーが交差する可能性があり、それが結合を不安定にすることである。
ＷＯ０２／０８５２１７

本発明はここで是正を講じるものである。本発明は、移植中に比較的大きな柔軟性を示すため、可逆的に変形させることが可能であって、骨アンカー素子（例えば、椎弓根ねじ）の中に固定された後において、補強することが可能であるような結合素子を造る課題を基礎としている。

本発明は請求項１の特徴を有す結合素子で与えられた課題を解決する。

本発明によって得られる長所は本質的に、結合素子が、その柔軟性のために屈曲管を通して最小限に浸潤性のある方法で移植され、そして骨アンカー素子の固定により硬化することにある。上述の周知の芯線の束に対して静止状態においても、半径方向につっぱった状態において、すなわち骨アンカー素子に固定された後の状態においても常に正確に定義された外形を保つという長所が生まれる。

特別な実施形態においては、前記結合素子が縦軸の方向に延び、外殻を定義している空洞を有す。中心棒を空洞へ挿入することができる。その際の長所は外郭が締結された状態でも締結されていない状態でも同じ外径を保つということである。中実断面を持つスリット棒の場合、スリットによる材料の損失は外径の縮小によって相殺される。補足的な長所は、棒断面が二つの素子に分割されていて、管の部分の曲げ剛性を最小限に抑えることができるという点にある。

優先的には、スリットは外殻を半径方向に貫通し、実用的には、空洞は連続して後端から前端まで貫いて延びるため、結合素子は管状になる。

その他の実施形態においては、スリットは外殻が連続するように配置されている。

その他の実施形態においては、スリットの端部は結合素子の中にある。前期実施形態の長所は、結合素子の曲げ剛性が高められることにある。前記結合素子の両側が閉じてあり、曲げ荷重における個々の結合素子の相対運動が最小に抑えられるためである。

その他の実施形態においては、スリットの端部が後端および前端またはいずれか一方を突き抜ける。前記実施形態においては、より高い曲げ弾性が生じる。結合素子が曲げられた状況の際には、半径内部の要素に対して半径外部の外殻素子の縦変位が起こる。

結合素子は周知の金属材料または樹脂で造ることができる。

その他の実施形態においては、結合素子は円形の外断面を有す。それによって結合素子に結合素子の回転方位と無関係に一定の力学的性質が生まれる。

ある代替の実施形態においては、結合素子は多角形の外断面を有す。多角形の断面を持つ結合素子は、その収容部もまた多角形に造られている椎弓根ねじとの関連で、結合素子の方向を定義することができる。有利なことには、力学的性質、例えば剛性、は荷重方向別に異なる予備定義ができる。

スリットは最大１.０ｍｍの、優先的には０.６ｍｍの幅を有す。

その他の実施形態においては、結合素子（１）はその全長にわたり一定の力学的強度と剛性を有す。その全長にわたり一定の力学的強度と剛性を有す前期結合素子は受ける曲げモーメントの分布が結合素子の全長にわたり一定になり、それによって応力集中を防ぐ。

スリットは、少なくとも部分的に、結合素子に比べ、より柔軟性のある材料、優先的にはＰＥＥＫで満たされることが可能である。これにより望ましくない組織の成長を防ぐ。

その他の実施形態においては、スリットが、縦軸に対して半径方向に見て、互い違いに配置されている。これにより様々の方向に一定の曲げ剛性および曲げ弾性を獲得することができる。

ある代替の実施形態においては、複数のスリットが、軸方向に見て前後に配置されていることによって、その様な軸方向に前後して配置されたスリットの半径方向に互い違いに配置されたグループが複数存在する。ここでも様々な方向に一定の曲げ強度と曲げ弾性が生じる。スリットの軸方向に見て前後に配置されている複数のスリットに分割することは特に長い結合素子に適している。それによってねじり剛性および曲げ剛性を、増大させること、および適合させること、またはそのいずれか一方が可能である。

さらにその他の実施形態においては、１グループの個々のスリットは半径方向に隣接するグループのスリットに対して軸方向に互い違いに成る。これは力学的強度と剛性において長所を与える。

その他の実施形態においては、結合素子は補足的に空洞に導入された中心棒を有す。中心棒は金属、優先的にはチタン、チタン合金、または鋼から造ることができる。

本発明および本発明の改良を多数の実施例の部分的な概要図に基づき、以降に詳細に説明する。

（図面の簡単な説明）
図１は、発明による結合素子の概要図である。
図２は、図１に基づく結合素子の側面図である。
図３は、図１に基づく結合素子の前面図である。
図４は、両側が閉じたスリットを持つ、修正した結合素子の側面図である。
図５は、一方の側が開いたスリットを持つ、修正した結合素子の側面図である。
図６は、１つのブリッジにより分割され、一方の側が開いた２つのスリットを持つ、修正した結合素子の側面図である。
図７は、１つのブリッジにより分割された２つのスリットを持つ、修正した結合素子の側面図である。
図８は、互い違いに配置され、閉じた複数のスリットを持つ、修正した結合素子の側面図である。
図９は、前後に配置され、閉じた複数のスリットを持つ、修正した結合素子の側面図である。
図１０は、１つのスリットを持つ中空の結合素子の縦軸に対して直角の断面である。
図１１は、２つの直径方向に向かい合ったスリットを持つ中空の結合素子の縦軸に対して直角の断面である。
図１２は、４つの等間隔に配置されたスリットを持つ、中空の結合素子の縦軸に対して直角の断面である。
図１３は、３つの等間隔に配置されたスリットを持つ、中空の結合素子の縦軸に対して直角の断面である。
図１４は、８つの等間隔に配置されたスリットを持つ、中空の結合素子の縦軸に対して直角の断面である。
図１５は、軸方向のスリットを持つ、縦に突き抜けていない結合素子の縦軸に対して直角の断面である。
図１６は、軸方向の２つのスリットを持つ、縦に突き抜けていない結合素子の縦軸に対して直角の断面である。
図１７は、軸方向の４つのスリットを持つ、縦に突き抜けていない結合素子の縦軸に対して直角の断面である。
図１８は、その中に挿入された中心棒を持つ、修正された結合素子の軸方向断面である。
図１９は、一方の側に雌ねじを有す、図１８に基づく結合素子の変態の拡大図である。
図２０は、雌ねじにねじ込まれた中心棒を持つ、図１９に基づく変態の拡大図である。
図２１は、４つのスリットを持つ、発明による結合素子の縦軸に対して直角の断面を示し、締結されていない状態にある。
図２２は、締結されている状態の図２１に基づく断面を示し、ここで結合素子のそれぞれの管弓形の締結を矢印で示す。
図２３は、４つのスリットおよびその中に挿入された中心棒を持つ、発明による結合素子の縦軸に対して直角の断面を示し、締結されていない状態にある。
図２４は、締結されている状態の図２３に基づく断面を示す、ここで結合素子のそれぞれの管弓形の締結を矢印で示す。
図２５は、その収容頭部に図２４に基づく中心棒を持つ結合素子が挿入されている椎弓根ねじの概略断面を示す。
図２６は、締結されている状態の図２５に基づく断面を示す。
図２７は、発明による結合素子に対する案内器具付きの４つの隣り合う脊椎体に挿入された移植アンカー素子を持つ脊柱の概略断面を示す。
図２８は、そこに案内された結合素子をともなう、第一の移植アンカー素子の近傍に置かれた案内器具の図２７に基づく表示である。
図２９は、第一の移植アンカー素子に案内された結合素子の図２７に基づく表示である。
図３０は、第二の移植アンカー素子に載せた操作器の図２７に基づく表示である。
図３１は、第一および第二の移植アンカー素子に案内された結合素子の図２７に基づく表示である。
図３２は、４つすべての移植アンカー素子に案内された結合素子および個々の移植アンカー素子の調整のための操作器の図２７に基づく表示である。
図３３は、操作器の作用の仕方の概要図の図３２に基づく表示であり、および
図３４は、４つすべての移植アンカー素子に導入され、そこに締結された結合素子の図２７に基づく表示である。

図１から３には、結合素子１を縦軸２と同軸に後端６から前端７まで貫通する空洞３を持つ管状の結合素子１を含み、および結合素子１の周辺に等間隔に複数分布し、外殻４を半径方向に貫く縦スリット５を含む実施形態を示す。縦スリット５は縦軸２に平行に走り、接続素子１の両端で閉じている。

図４から９には、前記結合素子１のその他の実施形態を示す。ここで前記実施形態は図１から３に基づく実施形態とは縦スリット５の幾何的および軸の配置的に別様に実施されている点が異なる。
ａ）図４に、軸方向の後端と前端６、７が閉じた縦スリット５を持つ結合素子１を示す。
ｂ）図５に、後端６が開き、そして前端７が閉じた縦スリット５を持つ結合素子１を示す。
ｃ）図６においては、結合素子１は、２つの軸方向に前後して配置され、軸方向に相互に離れた縦スリット５ａ、５ｂを含む。ここでそれぞれの縦スリット５ａ、５ｂは、それぞれの端部６、７が開いている。
ｄ）図７においては、結合素子１は同様に、２つの軸方向に前後して配置され、軸方向に相互に離れた縦スリット５ａ、５ｂを含む。ここでそれぞれの縦スリット５ａ、５ｂは、結合素子１の軸方向に外側の当該の端部６、７が閉じている。
ｅ）図８においては、結合素子１は、軸方向および周辺に相互に互い違いに配置された４つの縦スリット５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄを含む。縦スリット５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄは軸方向にその端部が互いにオーバーラップする。さらに２つの軸方向に外側の縦スリット５ａ、５ｄは、結合素子１の該当する端部６、７が閉じている。そして
ｆ）図９においては、結合素子は同様に、４つの軸方向に相互に分割され、同じ直径のレベル面上に位置する。軸方向に外側にある縦軸５ａ、５ｄは結合素子１の相当する端部６、７が閉じている。

結合素子１のさらにその他の実施形態を、図１０から１４に示す。結合素子１は図４から９に示された実施形態に基づく１つまたは複数の縦スリット５を有すことができる。図１０から１４に示された、縦スリット２（図４）に直角の断面から、結合素子１が、以降のようであることが見て取れる。結合素子は
ｇ）図１０に基づき、外殻４を半径方向に空洞３から外表面まで貫く、１つ、または複数の縦スリット５を含む、
ｈ）図１１に基づき、少なくとも２つの、直径方向に向かい合った外殻４を半径方向に空洞３から外表面まで貫く縦スリット５ａ、５ｂを含む、
ｉ）図１２に基づき、少なくとも４つの、対になり直径方向に向かい合い、外殻４を半径方向に空洞３から外表面まで貫く縦方向スリット５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄを含む、
ｊ）図１３に基づき、少なくとも３つの、周辺を等間隔で分布し、外郭４を半径方向に空洞３から外表面まで貫く縦方向スリット５ａ、５ｂ、５ｃを含み、および
ｋ）図１４に基づき、少なくとも４つの、周辺を等間隔で分布し、結合素子１を直径方向に貫く縦スリット５ａ、５ｂ、５ｃを含む。

図１５から１７には、空洞のない結合素子１を含む、様々な実施形態を示す。ここでも前記結合素子１は、図４から９に示された実施形態と同様に、１つのまたは複数の縦スリット５を有す。図１５から１７に示された、縦スリット２（図４）に直角の断面から、結合素子１が、以降のようであることが見て取れる。結合素子は
ｌ）図１５に基づき、少なくとも１つの、結合素子１を直径方向に貫く縦スリット５を含む、
ｍ）図１６に基づき、少なくとも２つの、互いに直角になり、結合素子１の直径方向に貫く縦軸５ａ、５ｂを含み、および
ｎ）図１７に基づき、少なくとも４つの、周辺に等間隔に分布し、結合素子１を直径方向に貫く縦スリット５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄを含む。

図１８には前記結合素子１の実施形態を示す。ここで前記結合素子１は前記空洞３に挿入された中心棒８を有す。前記中心棒８は円柱形に造られていて、軸方向の固定なしに前記空洞３に挿入されている。

図２０には、同様に同軸の空洞３を有す結合素子１を示す。ここで空洞３は雌ねじ９を持つ前端７を備える（図１９）。対応する雄ねじを有す中心棒８は前記雌ねじ９にねじ込み、軸方向に固定できるため、結合素子１の中心棒８が意図なしに抜け落ちるのを防止する。

図２１および２２には、４つの縦スリット５および縦軸２（図１）と同軸の空洞３を持つ結合素子１を示す。ここで前記結合素子１は図２１では締結されていない状態、図２２では締結された状態にある。図２２に示すように、前記結合素子１に作用する締結力（矢印で示す）が前記結合素子１のそれぞれの管弓形が縦軸５を閉じるまで押し付け、さらに管弓形をその縦軸５により制限された側壁を互いに押し付けるように働く。前記縦軸５の側壁への圧縮力を同様に矢印で示す。

類似的に図２３および２４には、４つの縦スリット５および空洞３に挿入された中心棒８を持った前記結合素子１の実施形態を示す。ここで前記結合素子１は図２３では締結されていない状態、図２４では締結された状態にある。半径方向に前記結合素子１に作用する力（矢印で示す）は個々の管弓形が前記中心棒８の表面の前記空洞３の壁に付くように働くため、管弓形は中心棒に対して押し付けられ、縦スリット５は押しつぶされない。

図２５および２６には、図１２に基づく前記結合素子１の、椎弓根ねじ１２を持つ実施形態を示す。前記結合素子１には椎弓根ねじの収容頭部１３を中心軸１４に直角に貫通する溝１５が挿入されている。図２５には、前記中心軸１４に平行に前記受容頭部１３にねじ込める引き締めねじ１６を開放状態で示す。この状態では結合素子１は、その縦軸２方向に対して平行にねじ込める。図２６では、引き締めねじ１６が装着されていて、前記結合素子１は前記椎弓根ねじ１２の受容頭部１３に締結されている。矢印は前記引き締めねじ１６の装着中に結合素子１に作用する力を示す。

以降に簡単に、発明による結合素子１のための操作技術について記述する。
縦方向スリット５を持つ結合素子１は、事後の脊柱処理に対する低侵襲的な手術技術を約束する。この低侵襲的な手術技術の目的は、ねじ、鉤、ジョーのような移植アンカー素子２０および縦梁を最少の手段で移植することにある。縦梁の柔軟性は、湾曲した移植補助器、例えば湾曲管でそれを移植することを可能にする。そのため外科的な手段は管のサイズにまで縮小される。マニピュレーターを通じて延長された移植アンカー素子２０は、スリットを入れた結合素子１を装填する過程の、結合素子１が横になっている場合の脊柱修正などのような、個々の脊椎体のマニビュレーションに役立つ。望んだ修正が得られると、前記結合素子１は個々の移植アンカー素子２０に固定される。それによって、スリットを入れた結合素子１の強化が起こり、骨折の補強のために十分な剛性が得られる。

個々の手術の段階を図２７から３４を用いて詳細に述べる。
１．必要に応じてターゲットワイヤーを通じて案内された移植アンカー素子 ２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄを、治療する脊椎体２５へ桂皮移植する（図２７）。
２．スリットを入れた結合素子１のための案内器具２１の桂皮導入する （図２８）。
３．案内器具２１を用いて、最初の移植アンカー素子２０ａを見つけ出す（図２９）。これはイメージ増強管、または第一の移植アンカー素子２０ａに結合された外部のターゲット装置を通じて案内されることによる。
４．スリットを入れた結合素子１を、案内器具２１を通じて第一の移植アンカー素子２０ａへ収容する（図３０）。
５．結合素子１をさらに挿入し、第二の移植アンカー素子２０ｂに通す （図３１）。この操作は移植アンカー素子２０ｂに結合している外部のマニピュレーター２２が支援する。
６．結合素子１をさらに挿入し、第三の、そして最後の移植アンカー素子２０ｃ、２０ｄ（図３２）に通す。
７．結合素子１のすべての移植アンカー素子２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄへの移植後、移植アンカー素子２０の外部のマニピュレーター２２を通じて脊柱を望みどおりに修正することができる。
８．修正の終了後、脊柱を結合素子１の個々の移植アンカー素子２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ予備締結によって固定する（図３３）。この固定は結合素子１の強化に至る。これは脊柱の荷重安定した修正を可能にする。
９．案内器とアンカーマニピュレーターを取り外し（図３４）、切開部を縫合する。

発明による結合素子の概要図である。 図２は、図１に基づく結合素子の側面図である。 図３は、図１に基づく結合素子の前面図である。 図４は、両側が閉じたスリットを持つ、修正した結合素子の側面図である。 図５は、一方の側が開いたスリットを持つ、修正した結合素子の側面図である。 図６は、１つのブリッジにより分割され、一方の側が開いた２つのスリットを持つ、修正した結合素子の側面図である。 図７は、１つのブリッジにより分割された２つのスリットを持つ、修正した結合素子の側面図である。 図８は、互い違いに配置され、閉じた複数のスリットを持つ、修正した結合素子の側面図である。図９は、前後に配置され、閉じた複数のスリットを持つ、修正した結合素子の側面図である。 図１０は、１つのスリットを持つ中空の結合素子の縦軸に対して直角の断面である。 図１１は、２つの直径方向に向かい合ったスリットを持つ中空の結合素子の縦軸に対して直角の断面である。 図１２は、４つの等間隔に配置されたスリットを持つ、中空の結合素子の縦軸に対して直角の断面である。 図１３は、３つの等間隔に配置されたスリットを持つ、中空の結合素子の縦軸に対して直角の断面である。 図１４は、８つの等間隔に配置されたスリットを持つ、中空の結合素子の縦軸に対して直角の断面である。 図１５は、軸方向のスリットを持つ、縦に突き抜けていない結合素子の縦軸に対して直角の断面である。図１６は、軸方向の２つのスリットを持つ、縦に突き抜けていない結合素子の縦軸に対して直角の断面である。 図１７は、軸方向の４つのスリットを持つ、縦に突き抜けていない結合素子の縦軸に対して直角の断面である。 その中に挿入された中心棒を持つ、修正された結合素子の軸方向断面である。 一方の側に雌ねじを有す、図１８に基づく結合素子の変態の拡大図である。 雌ねじにねじ込まれた中心棒を持つ、図１９に基づく変態の拡大図である。 ４つのスリットを持つ、発明による結合素子の縦軸に対して直角の断面を示し、締結されていない状態にある。 締結されている状態の図２１に基づく断面を示し、ここで結合素子のそれぞれの管弓形の締結を矢印で示す。 ４つのスリットおよびその中に挿入された中心棒を持つ、発明による結合素子の縦軸に対して直角の断面を示し、締結されていない状態にある。 締結されている状態の図２３に基づく断面を示す、ここで結合素子のそれぞれの管弓形の締結を矢印で示す。 その収容頭部に図２４に基づく中心棒を持つ結合素子が挿入されている椎弓根ねじの概略断面を示す。 締結されている状態の図２５に基づく断面を示す。 発明による結合素子に対する案内器具付きの４つの隣り合う脊椎体に挿入された移植アンカー素子を持つ脊柱の概略断面を示す。 そこに案内された結合素子をともなう、第一の移植アンカー素子の近傍に置かれた案内器具の図２７に基づく表示である。 第一の移植アンカー素子に案内された結合素子の図２７に基づく表示である。 第二の移植アンカー素子に載せた操作器の図２７に基づく表示である。 第一および第二の移植アンカー素子に案内された結合素子の図２７に基づく表示である。 ４つすべての移植アンカー素子に案内された結合素子および個々の移植アンカー素子の調整のための操作器の図２７に基づく表示である。 操作器の作用の仕方の概要図の図３２に基づく表示であり、および ４つすべての移植アンカー素子に導入され、そこに締結された結合素子の図２７に基づく表示である。

符号の説明

１ 結合素子 ２ 縦軸 ３ 空洞 ４ 外殻 ５ スリット ６ 後端
７ 前端 ８ 中心棒 ９ 雌ねじ １０ 骨アンカー素子 １１雄ねじ

Claims (17)

1. 縦軸（２）、後端（６）および前端（７）を持つ棒の形状を有し、骨の中に移植された複数の骨アンカー素子（１０）の橋絡のための結合素子（１）であって、少なくとも１つの縦スリット（５）を有し、前記少なくとも１つの縦スリット（５）は少なくとも部分的に前記結合素子（１）より柔軟性のある材料で満たされていることを特徴とする結合素子（１）。
2. 前記結合素子（１）が前記縦軸（２）の方向に延びた、外殻（４）を定義している空洞（３）を有することを特徴とする請求項１に記載の結合素子（１）。
3. 前記縦スリット（５）が前記外殻（４）を半径方向に貫通することを特徴とする請求項２に記載の結合素子（１）。
4. 前記空洞（３）が前記後端（６）から前記前端（７）まで貫いて延びることによって前記結合素子（１）が管状になることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の結合素子（１）。
5. 前記縦スリット（５）が、前記外殻（４）が関連を保つような様式で配置されていることを特徴とする請求項２に記載の結合素子（１）。
6. 前記縦スリット（５）の端部が前記結合素子（１）の内側にあることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の結合素子（１）。
7. 前記縦スリット（５）の端部が前記後端（６）および前記前端（７）またはいずれか一方を突き抜けることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の結合素子（１）。
8. 樹脂で造られていることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の結合素子（１）。
9. 円形の外断面を有することを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の結合素子（１）。
10. 多角形の外断面を有することを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の結合素子（１）。
11. 前記縦スリット（５）が最大１．０ｍｍの幅を有することを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載の結合素子（１）。
12. その全長に渡り一様の力学的強度と剛性を有することを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項に記載の結合素子（１）。
13. 前記縦スリット（５）が、前記縦軸（２）から半径方向に見て、互い違いに配置されていることを特徴とする請求項１から１２のいずれか一項に記載の結合素子（１）。
14. 複数の縦スリット（５）が、軸方向に見て、前後に配置されていることによって、その様な軸方向に前後して配置された縦スリット（５）の半径方向に互い違いに配置されたグループが複数存在することを特徴とする請求項１３に記載の結合素子（１）。
15. １グループの個々の縦スリット（５）が半径方向に隣り合ったグループの縦スリットに対して互い違いに現れることを特徴とする請求項１４に記載の結合素子（１）。
16. 補足的に前記空洞（３）に導入された中心棒（８）を有することを特徴とする請求項１から１５のいずれか１項に記載の結合素子（１）。
17. 前記中心棒（８）が金属からなることを特徴とする請求項８または１６に基づく結合素子（１）。

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