JP2001509040A - 二軸プレストレスを用いた髄内弾性骨折固定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 骨折の安定した弾性骨接合術を達成するための軸方向および横断方向に同時にプレストレスを付与する補綴装置。骨の自然周波数を考慮した内部固定の概念に基ずく骨折固定装置は引張可能なワイヤと、治療すべき骨片に対する少なくとも一つの変形可能な要素と、変形要素が側方に変形するように、変形要素に圧縮力を加える圧縮手段をを含み、テンドンと変形要素はほぼ平行に配置される。長骨の骨折および近位大腿骨折に使用できる。長骨骨折の場合には、髄内たわみ棒として用い、軸方向プレストレスを与えることによって骨片を圧縮し、骨に予備負荷を与える。骨折固定のための支持用髄内釘ではない。近位大腿骨折で使用する場合も髄内たわみ棒であるが、外部大腿骨に固定して側方プレストレスを与える。骨片を圧縮し、骨折への張力を中和し、骨片間の運動を防止する。「軸方向プレストレス」ならびに「側方プレストレス」という用語は長骨の軸線に基づく。本発明装置は所定の測定可能な髄内横断方向プレストレスを付与できる。この横断方向プレストレスは軸方向プレストレスの付与に必要である。

Description

【発明の詳細な説明】 二軸プレストレスを用いた髄内弾性骨折固定装置 本発明は、安定した弾性骨接合法で骨折を治療するために、骨に予備負荷を与 える軸方向および横断方向に同時にプレストレス（予備応力）を与える補綴装置 に関するものである。本発明装置は損傷を最小限に抑え、骨の自然周波数（Hz） を考慮した生物学的内部固定概念に注目したものである。 公知の固定法（剛性圧縮平板固定術、穿孔髄内釘固定法(骨折骨片の釘ネジ止 めを伴うものと伴わないものを含む)、外部固定術およびダイナミックヒップス クリュー）にはそれぞれ利点および欠点があり、生物力学的特徴がある。理論お よび実験に基づく研究で得られたデータを伴う広範な臨床経験から、これら骨折 固定装置の生物力学上の問題点が明らかにされている。 最新の骨生物学の理解から、骨固定術の新たなアプロチをした。本発明方法で は軟組織の保存および骨の生育性を注意深く保護することの重要性を考慮する。 本発明の目標は骨固定術の理論および実践に、骨折固定装置が、骨折した骨に 均衡張力を導入し、骨内力を回復することによって、治癒期間の初めに負荷応力 および筋肉攣縮応力を受けることができるようにする概念を付加することにある 。この概念はこれら応力を受けるのが装置である従來の概念とは逆である。 この目標に向けた最初の試みは、ProtogirouがＷＯ第91/19461号に開示してい る(発明の名称：軸方向に案内されるプレストレス要素を用いた骨接合のための 装置)。この装置は、軸方向プレストレスを用いた骨固定術の生物力学に関する 問題のいくつかを解決し、骨内力を回復する安定した弾性骨接合術を達成するも のである。髄内での案内によって骨片の接合の安定性を保ち、軸方向プレストレ スはテンドン（tendon）で加える。 本発明の骨折固定装置はテンドンと、骨片部分での少なくとも一つの変形可能 な変形要素と、圧縮手段とで構成され、変形要素は２、３、４、５個以上あり、 テンドンおよび変形要素はほぼ同じ方向に沿って配置され、変形要素に圧縮手段 によって圧縮力を加えて変形要素を横方向に変形させる。本発明装置は長骨の骨 折および近位大腿骨折に使用できる。長骨の骨折に使用する場合には、本発明装 置は髄内たわみ棒として、調節および読取りが可能な軸方向プレストレスを与え 、骨片を圧縮し、骨に予備荷重を与える。これは骨折固定にこれまで使用されて きた装置のような支持のための髄内釘ではない。近位大腿骨折に使用する場合に は、本発明装置は同じ髄内たわみ棒であるが、外部大腿骨に固定されて、調節お よび読取りが可能な側方プレストレスを与える。このようにして、骨片を圧縮し 、骨折における張力を中和し、骨片間の運動を防止する。「軸方向プレストレス 」および「側方プレストレス」という用語は長骨の軸線に基づくものである。 本発明装置は、読取り可能な所定髄内横断方向プレストレスが付与できるよう にするという骨折固定術の課題に対する全く新しいアプローチ方法を提供するも のである。この横断方向プレストレスは、軸方向または側方プレストレスのいず れの付与にも必要である。横断方向プレストレスによって整復された骨片を正し い位置に保持し、曲げモーメントの中和と、長骨の骨折の場合には軸方向プレス トレスによって生じる骨折角度と骨の機械軸との間の剪断力の中和に貢献する。 近位大腿骨折の場合には、横断方向プレストレスによって骨片間の運動が減る。 「横断方向プレストレス」という用語は「軸方向プレストレス」および「側方プ レストレス」に対する用語で、これらに対して垂直である。 さらに、横断方向プレストレスによって曲げモーメントおよび筋攣縮によって 生じる剪断力を減すことができるので、同じ装置を不安定な長骨の骨折用の延展 装置として使用することができる。 骨の両端を均一に圧縮する能力は、長骨骨折の場合、髄内軸方向プレストレス によって達成できるが、骨折した骨が安定した方法で整復されていない場合には 圧縮力を受けることはできない。すなわち、圧縮によって曲げおよび剪断力が発 生する。髄内横断方向プレストレスを予め与えることによって骨片の接合が安定 を保ち、軸方向プレストレスの付与が可能になる。このような二軸プレストレス を達成するためにはテンドンを髄内に挿入し、骨の一端に固定する必要がある。 テンドンは複数の円筒状部材を貫通する。これら円筒状部材は互いに嵌合し、た わみ棒を形成する。少なくとも一対の円筒状部材は変形要素の取付け手段を備え ている。圧縮ナットによって円筒状部材に圧縮を加えることによって円筒状部材 を一体化させ、変形要素を圧縮する。変形要素は側方に変形し、骨の内壁に圧力 を加える(横断方向プレストレス)。テンドンは骨の一端に固定され、また、アン カー手段に支持されたボルトによってテンドンに張力を加えて骨の他端に固定さ れる(軸方向プレストレス)。張力を付与してもたわみ棒はまっすぐな棒にはなら ず、反対に、骨の任意の曲線に沿う。 骨折した近位大腿骨上の張力の中和は側方プレストレス（張力帯）によって達 成できる。側方プレストレスの付与は骨片間の運動を減らせばさらに効率的にな る。これは横断方向プレストレスを予め与えることによって達成される。この二 重のプレストレスを達成するためには、固定ネジを用意し、これを大腿骨の先端 に固定する必要がある。この固定ネジの他端は円筒状をしており、その両端に変 形要素の取付け手段を備えている。ネジを支持するのとは反対側の末端の圧縮手 段に圧縮力を加えることによって変形要素を圧縮すると、変形要素は側方に変形 し、骨の内壁に圧力を及ぼす(横断方向プレストレス)。テンドンの一端はネジを 支持するのとは反対側の円筒状部材の末端に固定される。テンドンは玉手段によ って固定され、この地点に関節を形成することによって、移植装置と骨の間の運 動を低減する。テンドンはプレートに取り付けられた支点に支持された側方大腿 骨上で曲がる。このプレートは側方大腿骨にネジ込まれている。テンドンの他端 はプレートに固定されたシリンダ部材を通過する。プレートに固定されたシリン ダ部材に支持される方のテンドンの末端に張力をかけ、次に、テンドンをプレー ト上に固定する(側方プレストレス)。不安定骨折では、場合に応じて、上記装置 に第２の張力帯（ワイヤ）を付加する。ワイヤの両端は、引き結び状にして、ア ンカー手段２ｂのために設けた開口部から、大腿頸部の基部に向けて骨の中に挿 入する。その後、引き結びを固定ネジで固定し、さらに大きな転子にこれを結び 、その両端をプレートに固定する。 本発明には、従来の固定方法（剛性圧縮平板固定術、穿孔髄内釘固定法(骨折 骨片の釘ネジ止めを伴うまたは伴わないものを含む)、外部固定術およびダイナ ミックヒップスクリュー）と比較して、以下の利点がある： Ａ）骨片同士の接合が横断方向プレストレスによって支持される。 Ｂ）長骨骨折の場合には、髄内釘と同じ技術によって髄内に装置を挿入し、また 、近位大腿骨骨折の場合には、本装置と同じ技術によって側方大腿骨から挿 入するため骨折領域の手術をする必要がない。 Ｃ）本発明装置は穿孔を一切施さずに挿入され、髄内領域を満たすため、早期に 成果が得られる。 Ｄ）本発明装置は柔軟かつ自己案内式で、骨の曲線に沿うため、容易に挿入され 、しかも骨の形状に影響を及ぼすことがない。 Ｅ）本発明装置と骨との摩擦は両者の接触が少く且つ安定していることから、最 小限である。 Ｆ）感染の危険性、その他の合併症が最小限に抑えられる。 Ｇ）治療や回復にかかる時間が最小限になる。 Ｈ）装置の取外しが極めて容易である。 Ｉ）横断方向プレストレスが曲げモーメントおよび筋彎縮により生じた剪断力を 中和きるため、不安定骨折用の骨延展装置として同じ装置を使用することが できる。 Ｊ）本発明方法は学習および適用が簡単で、起こり得る誤りがほとんどない。 Ｋ）多くの場合、Ｘ線の使用は必要なく、必要であったとしても使用時間が最小 限になる。 Ｌ）本発明装置は骨の弾性率および血液循環に影響しない。 Ｍ）長さの異なる構成部品を組み立て、特定の骨の形状にあわせて調節すること が可能である(汎用性およびモジュール化)。 以下、添付図面を参照して、長骨および近位大腿骨骨折の各骨折に関する実施 例を説明する。 図１は大腿骨に移植された装置を示す図。 図２はボルト11を示す図。 図３はアンカー手段12を示す図。 図４はナット10を示す図。 図５は一端にアンカー手段２を、他端にネジ手段２ａを有するテンドン１を示 す図。 図６はトルク手段５を示す図。 図７はシリンダ部材３を示す図。 図８は変形要素９の二つのシリンダ部材６、７と変形要素９とを示す図。 図９は近位大腿骨に移植された装置を示す図。 図10はアンカー手段２ｂを示す図。、 図11はボルト18を示す図。 図12は玉状をしたテンドン１ｂの末端を示す図。 図13は取付け手段８ｂに取付けられた変形要素９ｂを示す図。 図14はシリンダ部材16を備えたプレート14を示す図。 図15はプレート14の先端に取り付けられた突出部15を示す図。 図16はプレート14の断面図。 以下、図而を参照して二つの実施例を詳細に説明する。これらの実施例（一つ の実施例は長骨骨折、もう一つの実施例は近位大腿骨骨折）の説明は上記二軸プ レストレスの原理をどのように適用するかを理解する上で役立つであろう。 軸方向プレストレス付与のためのテンドン（tendon）１はワイヤーケーブルに することができる。このワイヤーケーブルの一端にはアンカー（投錨）手段２が 固定されている。このアンカー手段２は海綿骨に適したタッピングネジにするこ とができる。アンカー手段は円筒状になっており、その先端は二つの溝４によっ て二つの突出部に分けられている。これら突出部はそれに続くシリンダ部材３の 二つの溝と嵌合している。テンドンの他端にはネジ手段２ａ（例えバネジ付き棒 ）が固定されている。 テンドン１は各シリンダ部材３を貫通している。用途および位置に応じた３種 類のシリンダ部材３がある。身体に近い装置末端側の最後のシリンダ部材５を除 く全てシリンダ部材３はその両端に互いに逆な溝４を有し、この溝４はシリンダ 部材の外周を二つの突出部に分ける。各突出部は隣りのシリンダ部材の二つの溝 と嵌合し、各シリンダ部材は互いに嵌合し且つトルク手段５に加えられるねじり 力をアンカー手段２に伝達する。 骨折部分に対応する二つのシリンダ部材６、７はその長さ方向に取付け手段８ を配置するための余剰部分を有している。この取付け手段８には変形可能な積層 バネ９が取り付けられる。互いに嵌合する二つのシリンダ部材の末端の溝の長さ は長くなっていて、これらシリンダ部材が接近したときに積層バネを圧縮し、屈 曲させて髄内圧力を生じさせるようになっている。 身体に近い装置末端側に最後に配置されたトルク手段５の長さの半分はシリン ダ部材３に類似した形状をしており、装置末端側の残りの半分の外側形状はスク リュ・ナット形状をしている。トルク手段５のこの部分にはナット・ドライバが 取付けれれ、装置全体をネジることによってアンカー手段２はネジ込まれる。シ リンダ部材３と嵌合するトルク手段５の内側シリンダ部材の開口部はテンドンが 貫通できるようにするために他の全てのシリンダ部材の開口部と同じ直径である が、装置末端側の内側開口部分の直径はこれより大きくして、テンドンに取付け られたネジ付き棒２ａがテンドンと嵌合し、そこで止まって、全シリンダ部材を 保持するようにする。 ネジ付き棒２ａにナット10がネジ込まれると、全てのシリンダ部材体３、６、 ７およびトルク手段５が一体化され、積層バネ９は圧縮され、バネ９が側方に変 形することによって髄内圧力すなわち横断方向プレストレスが加えられる。 ナット10の後でボルト11がネジ付き棒２ａにネジ込まれ、アンカー手段12およ び骨に支持されたテンドン１に張力を加える。これによって軸方向プレストレス をが生じ、骨に予備負荷が与えられる。 ボルト11の代わりに外側に溝を有する要素11aを用いることもできる。この場 合には、アンカー手段12の内部に要素11aをネジ込み、ネジ付き棒２ａを圧縮す ることによって装置に圧縮力を加え、必要に応じて各骨片を延展することができ る。 横方向プレストレスを付与するためのテンドン１ｂはワイヤケーブルにするこ とができ、その一端は玉状をし、ボルト18に固定される。このボルト18はトル ク手段５ｂにネジ込まれる。トルク手段５ｂは実際にはアンカー手段２ｂの一端 であり、アンカー手段を骨にネジ込む役目をする。アンカー手段２ｂの他端は、 海綿骨に適したタッピンネジにすることができる。アンカー手段２ｂはドリルガ イドによって位置決めされるためアンカー手段の本体は中空である。アンカー手 段２ｂの円筒部分の周りには変形要素９ｂがほぼ同じ方向に沿って配置されてお り、その両端は取付け手段８ｂに固定されている。ボルト18をアンカー手段２ｂ の一端にネジ込む前に、ナット10ｂをネジ込んで取付け手段８ｂを互いに圧縮し 、変形要素９ｂを側方に変形させる。変形要素９ｂはワードの三角形（Ward's T riangle）を満たし、骨の内側に圧力を及ぼす(横断方向プレストレス)。 プレート14は大腿骨の側皮質にネジで固定される。このプレートは二つの点で 通常のものと異なる。すなわち、第１にその先端に突出部15を有し、この突出部 15はテンドン１ｂの支点として働き、テンドンの方向変換を滑らかにする。 第２に、プレート本体にシリンダ部材16が固定されている。テンドン１ｂはこの シリンダ部材16中を貫通する。 シリンダ部材16に支持されたテンドンにはその軸線に沿って張力を及ぼすこと ができる(横方向プレストレス)。この張力は容易に測定でき、骨折方向の必要条 件、患者の体重、骨の形状、大きさおよび質に応じて調節する。この張力は、ダ イナモメトリック・テンショナを用いて付与することができる。この場合にはこ れは張力手段の役目をする。次に、テンドンを固定要素17でプレートに固定する 。この固定要素17は変形可能な金属クリップまたはシリンダにすることができ、 テンドンをた変形し、圧縮状態に固定することができる。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】平成１０年６月１８日（１９９８．６．１８） 【補正内容】 請求の範囲 １． 少なくとも一つの変形可能な要素（９）と、圧縮手段（10、２ａ）とで構 成され、圧縮手段によって変形要素に圧縮力を加えて細長い変形要素を側方に変 形する骨折固定装置において、 ａ）第１末端と第１末端とは反対側の第２末端とを有するテンドン（１）と、 ｂ）テンドンの第１末端に設けられたアンカー手段（２）と、ｃ）アンカー手段 （２）と共働してテンドン（１）に張力を与える張力手段（11、12）とをさらに 含むことを特徴とする装置。 ２． トルク手段（５、５ｂ）を有し、このトルク手段によってアンカー手段（ ２、２ｂ）にトルクを与え、第１アンカー手段（２、２ｂ）をネジ込むことによ って装置を自転させる請求項１に記載の装置。 ３． テンドンの第２末端にネジ手段（２ａ）を備える請求項１または２に記載 の装置。 ４． 圧縮手段がテンドン（１）の周りに配置された複数のシリンダ部材（３、 ５、６、７）と、二つのシリンダ部材に変形要素（９）の両端を取り付けるため の二つのシリンダ部材上の取付け手段（８）と、テンドンの第２末端にネジ手段 （２ａ）と共働する圧縮手段（10）とを備え、圧縮手段（10）をネジ手段（２ａ ）にネジ込むことによって複数のシリンダ部材が一体化され、変形要素（９）が 圧縮され、変形要素が側方に変形して、髄内圧力すなわち横断方向プレストレス が加えられる請求項３に記載の装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 軸方向プレストレスおよび側方プレストレスを付与するためのテンドン( １、１ｂ)と、骨片の焦点に少なくとも一つの変形可能な要素（９、９ｂ）とを 含み、テンドン（１、１ｂ）の第１および第２末端と変形要素（９、９ｂ）がほ ぼ同じ方向に沿って配置されている骨折固定装置において、 変形要素に圧縮力を加え、変形要素を側方に変形させる圧縮手段（２ａ、３、 ５、６、７、10、10b）を含むことを特徴とする装置。 ２． テンドン（１）に張力を与えるための張力手段（11）をさらに含む請求項 １に記載の装置。 ３． 張力手段がテンドン（１）の第１末端に第１アンカー手段（２）を、また テンドンの第２末端にネジ手段（２ａ）を備える請求項２に記載の装置。 ４． 張力手段がテンドン（１ｂ）の第１末端に第１アンカー手段（２ｂ）を備 える請求項２に記載の装置。 ５． テンドン（１、１ｂ）の第１末端に第１アンカー手段（２、２ｂ）とトル ク手段（５、５ｂ）を備え、装置をネジることによって第１アンカー手段（２、 ２ｂ）をネジ込み、アンカー手段（２、２ｂ）にトルクを与える請求項１に記載 の装置。 ６．圧縮手段が、テンドン（１）の第１末端の第１アンカー手段（２）およびテ ンドンの第２末端のネジ手段（２ａ）と、テンドン（１）の周りに配置された複 数のシリンダ部材要素（３、５、６、７）と、二つのシリンダ部材要素に変形要 素（９）の両端を取り付けるための二つのシリンダ部材上の取付け手段（８）と 、ネジ手段（２ａ）と共働する圧縮手段（10）とで構成され、圧縮手段（10） をネジ手段（２ａ）にネジ込むと複数のシリンダ部材が一体化され、変形要素( ９)が圧縮され、変形要素が横方向に変形されて髄内圧力すなわち横断方向プレ ストレスが生じる請求項１に記載の装置。 ７． 変形要素（９ｂ）の両端が取付け手段（８ｂ）に固定され、圧縮手段（10 ｂ）と共働して変形要素（９ｂ）を圧縮し、これらをＶ変形する請求項１に記 載の装置。 ８． ネジ手段を備えたテンドンの末端がボルト手段（11）と第２アンカー手段 （12）とを備え、ボルト手段と第２アンカー手段がネジ手段（２ａ）と共働して テンドンに張力を付与する請求項６に記載の装置。 ９． 第１アンカー手段とは反対側のテンドン末端に第３アンカー手段（14、16 ）と固定要素（17）とをさらに備え、これらアンカー手段（14、16）および固定 要素（17）が共働してテンドンに付与された張力を維持する請求項１から８のい ずれか一項に記載の装置。 10．少なくとも二つのシリンダ部材が末端に二つの溝（４）を備え、各シリンダ 部材の末端には突出部と溝とが交互に存在し、隣接するシリンダ部材の対応する 溝および突出部が互いに共働することによって各シリンダ部材が互いに嵌合し、 たわみ棒を形成する請求項６に記載の装置。 11．第１アンカー手段（２ｂ）の一端にネジ込むボルト（18）をさらに含み、テ ンドン（１ｂ）の第１末端が上記ボルト（18）内に閉じ込められる玉の形状をし ている請求項１、４または５に記載の装置。 12．二つのシリンダ部材要素（６、７）が互いに嵌合する末端で上記より長い溝 （４）を備え、両者がさらに接近して変形要素を圧縮できるようになっている請 求項10に記載の装置。 13．第１アンカー手段（２）が溝（４）を備えた円筒状先端を有し、上記シリン ダ部材要素（３）と嵌合する請求項10に記載の装置。 14．一つ以上の変形要素（９、９ｂ）を備え、これら変形要素（９、９ｂ）が、 互いに平行なアンカー手段（２、２ｂ）の円周の周りに配置される請求項１から 13のいずれか一項に記載の装置。 15．第３アンカー手段がプレート（14）と、プレート（14）に固定されたシリン ダ部材（16）とを含む請求項１から14のいずれか一項に記載の装置。 16．プレート（14）がテンドン（１ｂ）の支点として突出部（15）をさらに含む 請求項９から15に記載の装置。 17．骨の外側にある装置の全部分が生物適合可能なプレートによって被覆され、 滑らかな外側表面を形成する請求項１から16のいずれか一項に記載の装置。