(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
骨折治療のための整形外科用装置であって、
互いに弾性的に接続された第１の細長い本体部材（40）および第２の細長い本体部材（43）を含む長手方向に伸縮自在の外部固定器具本体（32）と、前記外部固定器具本体の両端部に接続された、骨ネジまたは骨ピン（16、16'）をクランプするための１対のクランプ（15、15'）と、を含む外部固定器具と、
前記外部固定器具の選択的かつ定期的な伸延のための患者操作式伸延装置（28）であって、
（ａ）一端部に接続された第１の固定器具係合手段（30）と、他端部に接続された第２の固定器具係合手段（31）と、を有する細長い伸延装置本体部と、
（ｂ）前記接続部の一方において前記伸延装置本体部の延長線に対して横向きの軸上に配置された手動操作可能なロータリーカム（59）であって、その少なくとも部分的な回転に対応してカム駆動による前記第１および第２固定器具係合手段の相対的な伸延方向の変位をもたらすロータリーカム（59）を含む手段と、
を含む伸延装置（28）と、
を有する装置。
【請求項２】
前記伸延装置本体部が前記第１および第２固定器具係合手段（30、31）の間の長手方向の間隔を選択的に調節するための前記接続部の他方において調節可能な手段を備えており、前記調節可能な手段が前記カム（59）の回転に無関係に操作可能である請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記カム（59）が偏心カムである請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記伸延装置本体部が内側および外側の細長い本体部分（35、36）から成り、前記本体部分が同軸状に係合重合する範囲においてその軸方向に調節可能に位置決めできる請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記接続部の一方が、前記本体部分の一方（36）の上に摺動し、かつ、前記固定器具係合手段の一方（31）を取り付けているスリーブ（37）を有し、前記ロータリーカム（59）が前記スリーブにおける直径方向に対向する軸受穴にジャーナル支持されたシャフト手段（61、61'）に取り付けられ、かつ、前記本体部分の一方において直径方向に対向しかつ軸方向に延出するキー操作用スロット（62、62'）に係合している請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記内側および外側本体部分（35、36）がネジ係合により同軸係合関係を構成しており、前記内側本体部分（35）とこれに接続する固定器具係合手段（30）との間に軸方向に保持されかつ自由回転可能な関係がある請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記伸延装置本体部が内側および外側の細長い本体部分（65、66）を有し、前記本体部分が同軸関係にあり、かつ、少なくとも前記ロータリーカム（59、80）の有効な隆起域に相当する範囲にわたって軸方向に相対変位可能に案内され、前記カムが前記外側本体部分（66）に支持されて前記外側本体部分の長手方向に対して横向きの直径方向の軸の回りに回転して、前記カムの回転時におけるカムの隆起により前記内側本体部分（65）をカム駆動伸延変位させる請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記カム（80）がカムの回転軸を含む対称面に対して垂直な平坦面（84）と前記平坦面の両端にある突出部（85、85'）と、前記内側本体部分（65）の一部を形成しかつ前記内側本体部分の軸に対して垂直な平面内に含まれるカム従動手段と、を有している請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記内側本体部分（65）が、前記突出部（85、85'）の一方に係合して前記カム従動手段に対するカム係合状態のいずれか一方の側における前記カム（80）の角度変位を90゜よりも小さく制限するための停止部（88）を備えている請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記角度（α２）が約45゜である請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記固定器具係合手段の一方（70）が前記外側本体部分（66）の長さに沿う選択可能な位置に調節可能に固定できる請求項７に記載の装置。
【請求項１２】
前記固定器具係合手段の他方（69）が前記内側本体部分（65）の一部に沿う外部ネジによって前記内側本体部分に調節可能に固定できる請求項11に記載の装置。
【請求項１３】
骨折治療のための整形外科用装置であって、
互いに弾性的に接続された第１の細長い本体部材（40）および第２の細長い本体部材（43）を含む長手方向に伸縮自在の外部固定器具本体（32）と、前記外部固定器具本体の両端部に接続された、骨ネジまたは骨ピン（16、16'）をクランプするための１対のクランプ（15、15'）と、を含む外部固定器具と、
前記外部固定器具の選択的かつ定期的な伸延のための患者操作式伸延装置であって、
（ａ）細長い外側管状本体部分（66）と、前記外側本体部分内に重合案内されている一端部を有する細長い内側本体部分（65）であって、前記内側本体部分の重合案内部分の一端部から外方に突出しかつ延出する他端部を有する内側本体部分と、
（ｂ）前記内側本体部分の外方に突出する端部に取り付けられた第１の固定器具係合手段（69）と、前記外側本体部分により担持される第２の固定器具係合手段（70）と、
（ｃ）前記外側管状本体部分に対して直径方向に延出する軸の回りに回転して前記内側本体部分の前記一端部にカム作用を及ぼすことにより、前記内側本体部分を軸方向に変位し、かつ、前記第１および第２固定器具係合手段を相対的に離間するための手動操作可能ナロータリーカム（59'）を備える手段と、
を含む伸延装置と、
を有する装置。
【請求項１４】
選択的に操作可能なクランプ手段（72、73）が前記内側本体部分（65）の外方に突出する端部と前記第１固定器具係合手段（69）との間に作用して前記内側本体部分に沿う前記固定器具係合手段の調節された長手方向の位置を選択的に固定する請求項13に記載の装置。
【請求項１５】
選択的に操作可能なクランプ手段（76）が前記外側本体部分（66）と前記第２固定器具係合手段（70）との間に作用して前記本体部分に沿う前記固定器具係合手段の調節された長手方向の位置を選択的に固定する請求項13に記載の装置。
【請求項１６】
前記内側本体部分（65）の外方に突出する端部が外部にネジ付けされており、前記外部にネジ付けされた端部に係合するネジ付け手段（72、73）が、前記第１固定器具係合手段（69）を前記内側本体部分に取り付ける選択された長手方向の位置を固定するべく動作する請求項13に記載の装置。
【請求項１７】
骨折治療のための整形外科用装置であって、
互いに弾性的に接続された第１の細長い本体部材（40）および第２の細長い本体部材（43）を含む長手方向に伸縮自在の外部固定器具本体（32）と、前記外部固定器具本体の両端部に接続された、骨ネジまたは骨ピン（16、16'）をクランプするための１対のクランプ（15、15'）と、を含む外部固定器具と、
前記外部固定器具の選択的かつ定期的な伸延のための患者操作式伸延装置であって、
（ａ）細長い内部にネジ付けされた管状本体部分（36）と前記管状本体部分に係合する細長い外部にネジ付けされた本体部分（35）であって、前記管状本体部分の長手方向における一端部が前記伸延装置の一端部において延出し、前記ネジ付け本体部分の長手方向における他端部が前記伸延装置の長手方向における他端部において延出する、管状本体部分およびネジ付け本体部分と、
（ｂ）前記長手方向における他端部において前記ネジ付け本体部分を軸方向に係合保持しかつこれを支持することにより選択的回転を行う第１の固定器具係合手段と、
（ｃ）前記長手方向における一端部において前記管状部分に対して軸方向に変位可能な回転防止関係にある第２の固定器具係合手段と、
（ｄ）前記第２固定器具係合手段と管状本体部分とを長手方向に内部接続する手動操作式カム手段と、
を含む伸延装置と、
を有する装置。
【請求項１８】
前記カム手段が偏心カムである請求項17に記載の装置。
【請求項１９】
前記偏心の距離が前記本体部分のネジ係合による長手方向の選択的に有効な調節範囲の極めて小部分に相当する請求項18に記載の装置。
【請求項２０】
前記カム手段が手動動作により2mmまでの範囲の最大伸延変位を生じ得るようなプロファイルを有する請求項17に記載の装置。
【請求項２１】
前記カム手段が５〜10秒サイクルで回転されるとき、前記伸延変位の速度がその最大値に至る実質的にわずかな変位部分において３ないし5mm/秒である請求項20に記載の装置。
【請求項２２】
前記速度がほぼ4mm/秒である請求項21に記載の装置。
【請求項２３】
前記固定器具係合手段の各々が固定器具係合棒材（30、31）を取り付けており、前記棒材が本体部分の係合軸の半径方向に延出している請求項17に記載の装置。
【請求項２４】
前記第２固定器具係合手段が前記管状本体部分（36）に対して軸方向に変位可能に案内される環状体（37）を備えており、前記カム手段が前記環状体の直径方向に対向する穴内において回転するようにジャーナル支持された棒材手段（61、61'）を有し、前記棒材手段が前記管状本体部分における直径方向に対向する長手方向に沿うスロット（62、62'）に回転防止のためにキー係合し、さらに、前記第２固定器具係合手段がそれぞれ直径方向に対向する軸首部およびスロットの係合部の間における前記棒材手段上のカム形成部（59）と、前記管状本体部分に固定されて前記棒材の回転時に前記カム形成部の隆起に対して前記第１および第２固定器具係合手段を長手方向に離間するカム従動部（58）と、を備えている請求項17に記載の装置。
【請求項２５】
前記固定器具係合手段の各々が固定器具係合棒材（30、31）を取り付けており、前記棒材が本体部材の係合軸の半径方向に延出しており、前記第２固定器具係合手段が前記管状本体部分（36）の軸方向の重合領域において環状体（37）を備えており、前記第２固定器具係合手段の固定器具係合棒材（31）が前記環状体にその直径方向に対向する位置に取り付けられ、かつ、前記管状本体部分の直径方向に対向するスロット形成部（62）を貫通する通路に回転防止のための案内手段を有しており、前記管状本体部分がさらに大略方形状の直径方向に対向する開口部を有しており、前記開口部内において、直径方向に対向するカム従動端部（87）が前記管状本体部分の軸に垂直な一定平面内に存在しており、前記カム手段が前記方形状の開口部を貫通して直径方向に延出する軸の回りに回転するように前記環状体内にジャーナル支持されており、前記カム手段が前記カム従動端部に係合してゼロ伸延の第１状態に対応する平坦面（84）を備えており、前記平坦面が中央の対称面から同様にかつ反対にずれる突出端部（85、85'）で規定されており、前記対称面が（ａ）前記平坦面に対して垂直であり、かつ、（ｂ）前記カム手段のジャーナル軸を含んでおり、これによって、前記第１状態からの前記カム手段の初期的作動変位が前記カム手段の単位角度変位当たりのカム駆動による軸方向の伸延の最大速度において行える請求項17に記載の装置。
【請求項２６】
前記管状部分（36）が前記第２固定器具係合手段との内部接続から軸方向にずれた位置に半径方向のフランジ部（38）を備えており、前記第２固定器具係合手段が前記軸方向にずれた位置において軸方向に変位可能に案内される環状体（37）を備えており、前記カム手段が前記環状体の直径方向に対向する穴内において回転するようにジャーナル支持された棒材手段（61、61'）を有し、前記棒材手段が前記管状本体部分において直径方向に対向する長手方向に沿うスロット部（62、62'）に回転防止状にキー係合しており、さらに、前記棒材手段がそれぞれ直径方向に対向するジャーナル部およびスロットの係合部の間のカム形成部（59）と、前記管状本体部分に固定されて前記棒材の回転時に前記カム形成部の隆起に対して前記第１および第２固定器具係合手段を長手方向に離間するカム従動部（58）と、を備えている請求項17に記載の装置。
【請求項２７】
長手方向に離間する両端部の間に延出する細長い本体部と、前記端部の一方に接続して骨ネジまたは骨ピン（16）を前記一端部に連結するための第１クランプ手段（15）と、前記端部の他方に接続して骨ネジまたは骨ピン（16'）を前記他端部に連結するための第２クランプ手段（15'）と、を有し、前記本体部が長手方向に移動可能な第１および第２本体部分（40、43'）を有し、前記本体部分の一方（43'）が前記第１クランプ手段と端部において接続し、前記本体部分の他方（40）が前記第２クランプ手段と端部において接続しており、さらに、前記本体部分の一方に担持されかつ他方の本体部分に作用して前記両本体部分若しくは前記第１および第２クランプ手段の軸方向における伸延方向の相対的な変位を手動により一時的に引き起こすための手動操作可能な手段（84）を有する外部固定器具。
【請求項２８】
前記端部における接続の一方がボールジョイント接続（14、17）である請求項27に記載の固定器具。
【請求項２９】
前記端部における接続の各々がボールジョイント接続（14、17）である請求項27に記載の固定器具。
【請求項３０】
前記本体部が動軸式固定器具の一構成要素である請求項27に記載の固定器具。
【請求項３１】
前記手動操作可能な手段（84）がさらに前記本体部分若しくは前記第１および第２クランプ手段の軸方向における圧縮方向の変位を手動により引き起こす請求項27に記載の固定器具。
【請求項３２】
前記手動操作可能な手段（84）と前記本体部の固定部分との間に係合可能であり、第１設定状態において伸延用変位動作に対応する第１状態を決定し、かつ、第２設定状態において圧縮用変位動作に対応する第２状態を決定するべく選択的に作動する停止手段を備えている請求項31に記載の固定器具。
【請求項３３】
骨折治療のための整形外科用装置であって、
互いに弾性的に接続された第１の細長い本体部材（40）および第２の細長い本体部材（43）を含む長手方向に伸縮自在の外部固定器具本体（32）と、前記外部固定器具本体の両端部に接続された、骨ネジまたは骨ピン（16、16'）をクランプするための１対のクランプ（15、15'）と、を含む外部固定器具と、
前記外部固定器具の選択的かつ定期的な伸延のための患者操作式伸延装置であって、
（ａ）第１および第２の軸方向に案内される部分（135、136）を有する細長い伸延装置本体部であって、その一端部において前記部分の一方に接続する第１の固定器具係合手段と、その他端部において前記部分の他方に接続する第２の固定器具係合手段と、を備え、前記第１および第２固定器具係合手段は前記外部固定器具の第１および第２本体部材とそれぞれ係合するように適合されている伸延装置本体部と、
（ｂ）前記部分の一方により担持され、かつ、前記部分の他方に作用して前記部分若しくは前記骨ネジクランプ間の軸方向における伸延方向の相対的な変位を手動により一時的に引き起こすための手動操作可能な手段（172）と、
を含む伸延装置と、
を有する装置。
【請求項３４】
前記手動操作可能な手段（172）がさらに前記部分（135、136）若しくは前記骨ネジクランプ（15、15'）間の軸方向における圧縮方向の変位を手動により引き起こす請求項33に記載の装置。
【請求項３５】
前記手動操作可能な手段（172）と前記部分の一方（136）との間に係合可能であり、第１設定状態において可変の伸延用変位動作に対応する第１状態を決定し、かつ、第２設定状態において固定の圧縮用変位動作に対応する第２状態を決定するべく選択的に作動する停止手段を備えている請求項34に記載の装置。
【請求項３６】
前記手動操作可能な手段（172）の動作が空動き接続を含んでおり、これによって、一時伸延用の変位が前記空動き接続に対応する初期段階の後に生じる請求項33に記載の装置。
【請求項３７】
骨ネジまたは骨ピン等（16、16'）の連結用の第１および第２の離間するクランプ手段（15、15'）を備える細長い本体部であって、前記第１および第２クランプ手段のそれぞれに接続する長手方向に移動可能な第１および第２本体部分（40、43'）を有する前記本体部と、前記本体部分の少なくとも一方により担持されて前記第１および第２クランプ手段の間の一時的な変位を引き起こすための手動操作可能な手段（84）と、を有する外部固定器具。
【発明の詳細な説明】
発明の背景
本発明は骨折治療に役立つ整形外科用装置に関するものであり、特に、骨折部位を一時的に伸延（distraction）させるための患者により操作可能な装置に関する。
米国特許第Re.31809号および同第4621627号に開示される外部固定器具は長さを選択的に調節できる細長い中央本体によるものであり、本体の各長手方向の端部における骨ネジまたは骨ピン固定クランプと、好ましくは各固定クランプとそれの接続する本体端部との間の選択的に係止されるボールジョイント接続とを含む。選択的に可変な本体の長さには、入れ子式の本体部分も含まれており、これらはキー操作により回転が阻止され、互いに固定されて固定クランプの間の長手方向の間隔を任意に設定し保持することができる。すなわち、入れ子式の本体部分のクランプ処理状態において定期的な長さの増加調節が長さ調節ジャッキ機構を用いることにより行われ、この機構は骨折治療における何週間もの間において固定器具本体の全長を定期的に調節するために外科医により定期的に用いられる付属装置とすることができる。この付属装置はそれぞれの固定器具の本体部分に着脱自在に反応することができ、これらの本体部分における固定状態が一時的に緩む時に固定器具の本体部分をジャッキ処理して増加する。その結果、本体部分の固定状態がジャッキ機構を取り外す前に再調整される。
このような固定器具を用いての通常の足の骨折治療においては、例えば患者が固定器具を締めた状態で立ち上がったり歩行の練習をするために、数週間にわたって固定器具に支持された骨折部位が体重の負荷を受ける。また、基間の始めにおいて、固定器具（骨ネジまたは骨ピン固定による）は患者の全体重のほとんどを受けるために、骨折部分に対する骨ネジや骨ピンによる固定の適合性は時が経つにつれて低下する。この結果、歩行時等において治療中の骨に対する一時的な負荷荷重を増大する必要がある。つまり、このような一時的な負荷荷重とは骨折部への一時的な圧縮処理の類いのものであって治療に役立ち、圧縮荷重により骨の治療の強度と速度が向上して患者が固定器具を必要とする期間が短縮できると考えられている。
このような骨折治療において体重負荷期間における定期的かつ一時的な圧縮処理による治療効果の認識により外部固定器具の構造についてこれまでに種々の変形が考案されており、一時的な圧縮荷重負荷をより良く制御できるものが提案されている。このような装置を米国特許第5320622号のように動軸式固定器具（dynamic  axial  fixators）と称することがある。さらに、この装置の変形例がSturtzkopf他による米国特許第5026372号やHarris他による米国特許第4502473号に開示されている。
なお、出願人は骨折部位の一時的伸延に関する治療方法に骨折部位における仮骨成長が含まれると認識している。すなわち、このような現象は上述の体重負荷時に対処するための一時的な圧縮処置による効果よりも優れている。また、一時的伸延に関する治療方法は体重負荷時の対処方法についてなんら関係なくまたこれに類似するものでもない。すなわち、出願人は一時的伸延治療法によれば、患者が骨折治療において体重負荷時の対処方法を新たに経験する必要がなくなると理解している。
発明の概要
本発明は骨折した骨の加速治療のための改善された装置および方法を提供することを目的とする。
本発明の他の目的は外部から力を加えることなく患者が操作できる装置を上記目的に適合することである。
さらに、本発明の特別の目的は市販の外部固定器具に適用でき、かつ、既に外部固定器具を装着使用している患者に適用できる付属装置を上記目的に適合することである。
さらに、本発明の特別の目的は患者が操作できる骨折部位の定期的伸延処置用の外部固定器具を提供することである。
さらに、本発明の一般的な目的は機械的に簡単で、患者により容易に操作でき、かつ機能的に信頼できる付属構造を上記目的に適合することである。
すなわち、本発明はその好ましい一態様において動軸式外部固定器具の長手方向の各端部に着脱自在に取り付けられる簡単な手動式機構の装置を患者に提供することにより上記目的を達成する。而して、患者による手動クランク操作によって、固定器具の骨に連結した端部および骨折部位の伸延を一時的に引き起こすことができる。また、他の実施例においては、患者が操作できる伸延処置部分が動軸式外部固定器具に内蔵されている。
【図面の簡単な説明】
以下、添付図面に基づいて本発明の好ましい実施態様を詳細に説明する。
図１（「従来技術」と表記）は固定器具用の有効長の高精度設定および調節のための付属ジャッキ装置を伴う動軸式外部固定器具の側面および部分的な長手方向の断面を示している。
図２は固定器具における一時的伸延処置のための本発明による患者操作式付属装置を伴う動軸式外部固定器具の分解状態を同様に示している。
図３は図２の付属装置の長手方向に沿う拡大断面図である。
図3Aは図３と同様の部分図であるが、図３における右端部の一変形例を示している。
図４は図２の付属装置の代用としての他の実施例を図３と同様に示している。
図５は図３、図3Aまたは図４の一時的伸延機能が固定器具自体に内蔵されている動軸式固定器具の側面を概略的に示している。
図6Aは図３の6A−6A線から見た場合の図３の構造におけるカムの軸端部の拡大図である。
図6Bは伸延の好ましい関係を周期的繰り返し時間の関数として示したグラフである。
図７は変形したカムとカム従動子構造を示す長手方向の部分拡大断面図であり、断面は付属装置の中央長手軸を含み、カム回転軸に対して垂直である。
図7Aは図７の変形例に対応する図6Aと同様の図である。
図８は別の実施例の部分的に破断しかつ長手方向の断面を含む側面図である。
図９は図８の９−９線における、図８の実施例の長手方向の断面図である。
図10Aは図８および図９の一時的伸延操作用カム素子の側面図である。
図10Bは図10Aの素子の端面図である。
図11は図８における伸延操作駆動用の構成要素の伸延処置状態における部分図である。
図12は圧縮処置状態における図11と同様の図である。
図13は図８の13−13線における断面図であり、使用の一態様を決定するための図８および図９に適用された第１クランプ構造の概略図である。
図14は使用の別の態様を決定するための図13と同様の図である。
発明の詳細な説明
図１の従来技術の装置は上記米国の再発行特許に一般的に示されかつ説明されている。すなわち、動軸式外部固定器具が入れ子式に係合する内側および外側本体部分から成る細長い形状の中央本体10を備えており、内側および外側本体部分はクランプボルト11を介して全体的に有効な長さに調節することができる。ボルト11は内側本体部分における細長いスロット12内において任意の選択位置をとることができ、この位置においてこれらの本体部分を互いに固定できる。本体部分の一方、例えば、外側本体部分13の一端部はボールジョイント接続部材14を介してクランプ手段15と接続している。また、クランプ手段は１個以上の骨ネジまたはピン16を堅固にクランプ固定している。さらに、骨ネジまたはピンは骨折部から外れた一方向にずれて骨に取り付けられる。また、他方の本体部分、例えば、内側本体部分の他端部は骨ネジまたはピン16'を堅固にクランプ固定するための同様のクランプ手段15'に連携する同様のボールジョイント接続部材17を備えている。さらに、骨ネジまたはピン16'は骨折部位から反対方向にずれた場所に取り付けられる。なお、ボールジョイントは特定の仕様に対応してそれぞれのクランプ15、15'の軸に対する本体10の軸の任意の角度関係を保持するべく選択的に係止可能である。
ボールジョイントの接続端部18において、外側本体部分13には長さ調節付属装置20の第１ピン19を受容しかつ位置決めする横方向の穴が設けられている。同様に、他方のボールジョイント接続端部21において、内側本体部分には付属装置20の第２ピン22を受容しかつ位置決めする横方向の穴が設けられている。
さらに、長さ調節付属装置20は内部にネジ付けされた外側管状部材23を備えており、この部材23はその突出端部においてピン19を備えている。さらに、ネジ付き内側棒材が他端部にねじ回し可能なヘッド24を備えている。すなわち、ネジ付き内側棒材が24においてねじ回されて管状部材21内のネジ係合の度合が調節される。さらに、ネジ付き棒材のヘッド（24）端部はピン22を備えたボス25の穴内に回転可能に軸支されている。加えて、係止ナット26がネジ付き棒材に係合しており、ボス25と対向動作して付属装置の任意の全長、すなわち、付属装置を取り付けるピン19、22の任意の間隔を係止保持する。
図２は図１の従来技術の付属装置において記録した長さ調節機能に加えて手動操作可能な伸延機能を有する本発明の付属装置28を示している。特に、挿入ピン30、31により付属装置が外部固定器具の本体32に取り付けられる。なお、固定器具は好ましくは上述の米国特許第5320622号に示されかつ記載されるような動軸式のものである。すなわち、下方ピン30はボス33に取り付けられており、ボス33は細長い棒材または第１本体部分35のヘッド端部34に軸方向に沿つて配置されている。さらに、第１本体部分35は細長い管状の本体部分36の穴にネジ係合している。また、上方ピン31はスリーブ37に取り付けられており、スリーブ37は本体部分36の固定フランジ38に対して軸方向に摺動自在に取り付けられている。而して、一時的伸延処置の際にピン31をピン30に対して手動で移動できる。このような伸延処置を患者の操作により実行できる機構はスリーブ37内に含まれており、図３に基づいて詳細に後述するような、ハンドル49の部分的回転クランク移動により手動操作できる。
なお、図２に一般的に示す動軸式固定器具については前述の米国特許第5320622号に説明されているので、ここではこの特許を参考文献とする。ただし、本体32の全長が第１の細長い本体部材40を細長い中間本体部材41に部材40、41の長手方向における案内重合部の任意位置においてボルト39により着脱自在に固定することにより決定されることを述べておく。さらに、その上端部において、本体部材40は拡大されたヘッド部42を備えており、ヘッド部42には付属装置28の上方ピン31を受容するために横方向に穴が空けられている。なお、ヘッド部42には図１の従来技術について述べたような上部クランプ構造15'へのボールジョイント接続部材17が備えられる。さらに、第２の細長い本体部材43は拡大されたヘッド部44を備えており、ヘッド部44には下方の付属装置ピン30を受容する横方向の穴が空けられている。さらに、ヘッド部44には図１の従来技術について述べたような下方クランプ構造15へのボールジョイント接続部材14が備えられる。また、本体部材43の上端部に固定されてこの部材から突出している長手方向の案内棒材45は中間本体部材41の横方向にずれた上端部分46に２軸方向に弾性的に係合している。加えて、短いリンク部材47が第２本体部材43と中間本体部材41の平行な回動軸にピン留めされており、２本の回動軸によって固定器具の長手軸にほぼ垂直な面が規定されている。すなわち、長手軸はそれぞれのボールジョイント接続部材14、17におけるボール中心に位置合わせされている。なお、２軸方向の弾性的係合について作用および構造の詳細については米国特許第5320622号に記載されている。
次に、既に述べた部分について図３に基づいて詳述する。すなわち、内側本体部分35に対するボス33の回転および軸方向の位置関係がヘッド部34の近傍のネジ付けのない軸方向に突出するシャンク端部52における位置51においてピン留めされているカラー部材50により決められる。この場合、カラー部材50とボス33との間のナイロン等の低摩擦ワッシャー53により本体部分35が滑らかにねじ回し回転されて、ピン30、31により規定されるそれぞれの固定器具係合手段の間の間隔Ｓが設定される。なお、スリーブ37はフランジ部38に軸方向に支持係合している時にその最も左側の位置にあり、この時に、間隔Ｓは固定器具本体32の公称の全長によって決められ、本体はクランプボルト39によって固定されている。
さらに、外側本体部分36はそのヘッド端部において閉じられて、伸延変位の段階においてショルダー部またはフランジ部38との当接から離脱するスリーブ37を軸方向に円滑に案内するための拡大された円筒形状のランド部54を構成する。すなわち、図に示すように、閉じられた端部は本体部分36と一体形成されている第１の半円筒形部分55と第２の分離した半円筒形部分56とから構成されており、これらの部分55、56は57で示される位置において互いにボルトで固定されて連接したランド部54が形成されている。さらに、半円筒形部分55、56に対向する近接面が同様の凹面部を構成してカム従動子作用面としての平坦なキャビティ壁58を形成している。つまり、ハンドル49を操作してカム59を回転させて壁58に対して上昇係合状態にすると、ピン30に対するピン31すなわち部材15において固定される骨折した骨の端部に対する部材15'において固定される骨折した骨の端部に対応する伸延変位量ΔＳが増加的かつ一時的に加えられる。なお、回転カム59は円筒形または偏心部材であり、固定の横軸60に対して旋回するように取り付けられており、スリーブ37の対向する軸受穴にそれぞれ延出する円筒形の軸受部分61、61'を含んでいる。さらに、これらの軸受部分61、61'は対向する長手方向に短いスロット62、62'をそれぞれ貫通しており、これらによってカム59は管状部分36のヘッド端部内において回転可能になっている。さらに、カムはスロット62、62'内において回転キー止めすることができ、また、軸方向に増加的に変位可能である。なお、分離した部分61、62、59、62'および61'の種々の嵌合方法により59におけるシャフトの偏心的取り付けが可能であり、ハンドル49の部分的なクランク回転による意図的なカム駆動が可能になる。
図3Aは図２および図３に基づいて説明した付属装置28の駆動端部の別の構造を示している。すなわち図3Aにおいて、ネジ付け本体部分35の先端部は外側管状本体部分36の内部に見られる。また、スリーブ37はスリーブの全直径にわたって延出するピンのシャンク部分31'を介してピン31を取り付けている。なお、ピン31のショルダー部分によって制限されており、この部分においてそのネジ付き先端部分によりスリーブに係合している。すなわち、スリーブ37内において、ピンシャンク31'は管状本体部分36における対向した開口部を自由に貫通しており、これらの開口部は長円形であってもよく、それらの主軸の長手方向において、本体部材36に対するスリーブ37（およびその取り付けピン31）の軸方向の伸延変位可能性に適応するための長手方向のクリアランス62が形成されるようになっている。なお、図3Aのカム59'は単一部品の円筒形部分であってもよく、この部分は小径の先端ジャーナル部63、より大径の基端ジャーナル部63'、スナップリング保持用の先端の溝付き突出部64およびハンドル49をピン留めするための基端突出部64'から構成されている。なお、ここで注意すべきことは、（１）単一部品の各構成要素64、63、63'、64'がすべてスリーブ37によるジャーナル支持軸上にあり、ピン30、31'が互いに対して所望の伸延変位可能な程度にカム59'の軸が軸60に対して偏心的にずれており、かつ、カム59'が本体部材36の先端部近傍において横方向直径方向に延出してカム従動穴内において回転可能（図示しない適当なクリアランスをもって）であることである。図3Aにおいて、本体部材36はカム従動孔が設けられている一体に閉塞した先端部36'を備えている。スプリング止めピン49'がスリーブ37の所定位置における凹部に係合して不使用時のハンドル49を長手方向におけるゼロ伸延位置に弾性的に保持する。
さらに、図２および図３に基づいて実施例を詳細に説明する。長手方向の間隔Ｓは使用される固定器具の接続点に対応して調節可能に設定される（位置34において）。この時、スリーブ37はショルダー部に当接しており、カム59はカム従動壁58に対してその下方位置にある。ハンドル49による手動操作によりカムが部分的回転して、カム59の壁部58への係合により一時的な伸延変位ΔＳが生じる。これに対応して、スリーブ37はショルダー部38から増加的に軸方向にずれる。このように動軸式固定器具を伸延すると、ハンドル49によって固定器具を骨折部分をまたがる骨への接続部分に対応する通常の軸方向の固定位置に復帰することができる。なお、患者がこのような一時的伸延処置を毎日定期的な間隔でそれぞれ10回程度比較的速く繰り返すように指示されることが現在よく行われている。図においてはカムの上昇は１ないし2mm程度であるが、好ましくは、伸延処置用カムの上昇は0.8ないし1.2mmの範囲である。
図6Aは好ましい実施態様の一例を概略的に示しており、図6Aにおいては、回転軸60に対して円筒形のカム59を偏心的に取り付ける代わりに、カム59はいくらか卵形をしており、その上昇プロフィルの延伸比率によって概ね一定の上昇速度を供与する構造になっている。すなわち、この比率によって、加速上昇と減速上昇との間に4mm/秒程度の差が生じてピン30、31の相対的な任意の伸延変位ストロークが完全に賄える。図6Aにおいては、この上昇は最小半径R1から最大半径R2にまでカムのプロフィルの変化に追随し、カムのプロファイルの位置ａと位置ｂとの間の約90゜のカムの回転にわたって生じる。また、図6Bは伸延変位量を時間の関数で示したグラフであり、カム従動の限界状態R1、R2の各々において約２秒の休止状態に対して現在好適と考えられている均一な速度（３ないし5mm/秒）の大きさを示している。さらに、患者操作式の伸延処置の典型的プロトコルとして図示の均一速度プログラムを10回程度繰り返すのが望ましい。
また、図３の付属装置は、特に患者が動軸式固定器具を用いて体重負荷期間に入った場合に、より優れたプロトコルを使用するのに役立つ。すなわち、この期間において、外科医は骨折部位における付加的な圧縮処置を処方することができる。すなわち、軸方向の変位可能性の限界ゆえに、各体重負荷時において動的に固定された骨折部分における上記間隔Ｓが一時的に減少するからである。このような一時的な圧縮処置を可能にするためには、内側本体部分34を増加的にネジ回して処方されたスリーブ／ショルダー部係合の増加的な解除状態において間隔Ｓを減少する。この時、ハンドル49とカム59が図３に示すように下方位置にあると、カム従動壁58に対するカム59の軸方向のクリアランスが開いて、対応するスリーブ37とショルダー部38の間の軸方向クリアランスも開く。このショルダー部のクリアランスが各体重負荷時に骨折部位への指示された一時的圧縮処置として役立つ。なお、一時的圧縮処置が有効であっても、カム59の上昇の大きさが軸方向のクリアランスを十分に越える場合は、手動操作での伸延サイクルもまた有効である。
すなわち、図３の実施例において、骨折部位の一時的伸延処置および／または圧縮処置によって、スリーブ37がショルダー部38に対して一時的に軸方向に変位する。次に、図４の実施例は内側本体部分65が外側本体部分66に対して一時的に軸方向に変位する点で類似の作用効果を供与する。これらの部分65、66は制限的な入れ子式嵌合状態にあり、この制限は外側（管状）本体部分66の直径方向に設けた穴に装着された横ピン67によって軸方向に作用する。すなわち、ピン67は内側本体部分65における一定の長さの軸方向スロット68を貫通している。さらに、図４における固定器具−係合ピン69、70の一方（69）は内側本体部分65に調節可能に固定されており、他方（70）は外側本体部分66に調節可能に固定されている。すなわち、ピン69の取り付けハブ71が本体部分65の露出する外側ネジ付け端部上で支持され、ナット72、73がピン69の任意の締付軸位置を微細に設定する。一方、ピン70の取り付けハブ74は本体部分66の外周に設けられた複数の均等に離間する溝75（ａ、ｂ、ｃ）の任意の一にネジ76により選択的に締め付けられる。なお、溝は図４において２個のみ見えるように示されている。さらに、ハンドル49'およびロータリーカム59'は本体部分66の固定ヘッド77における横方向回転軸60'から偏心的にずれて、図３について説明した作用と同様の作用を実行する。ただし、図４においては、カム59'が手動クランク回転により上昇して、内側本体部分65の近接するカム従動端部を増加的に伸延変位させることによって図４におけるΔS'の変位が生じる。なお、溝75a、75b、75cの固定した間隔は任意の固定器具に対応するピン対ピン間隔S'に適応するために大まかな調節ができるようになっている。したがって、内側本体部分65の露出端部におけるネジ付き部分の長さは近接する２個の溝間の間隔よりも僅かに長ければよい。さらに、図４の付属装置の動作および固定器具への取り付けもまた図３についての説明と基本的に同じであるが、図４の場合は基本的間隔の選択できる設定範囲が大きくなっている。例えば、ハブ74を溝75bまたは75aに設定することによって間隔S'を越えて間隔（S'＋Ａ）または間隔（S'＋Ａ＋Ｂ）に変えることができる。
図５は図２の固定器具に対して一時的伸延処置を手動操作できる機能が内蔵された動軸式固定器具を示している。すなわち、この場合、付属装置28が一時的伸延処置を実行することを必要としない。図５において、外側本体部分43'のヘッド端部44'は図２のヘッド部44よりも僅かに軸方向に長い。さらに、アイドラーアーム81が下方ピボットリンク47と平行にかつこれに軸方向にずれて本体部分43'に位置82において回動するように備えられている。また、アイドラーアーム81はヘッド部44'における凹部内に適合するように備えられている。図５における固定器具80においてストレスなしの状態の場合は、リンク47は固定器具本体の長手軸に対して横に向いており、中間本体部分41'の近接する対向端部における突出部83がリンク47にほぼ平行に保たれたアーム81に当接している。さらに、一時的伸延処置用に、ロータリーカムまたは偏心部材84がヘッド部44'において位置85に概略的に示される横軸の回りに回転するように取り付けられている。すなわち、カムまたは偏心部材84が図５に示さないが図３または図４に示すような手動クランクによって軸85の回りに駆動する。この結果、骨ネジクランプ15'が骨ネジクランプ15に対して増加的に伸延する。
図７の変形例においては、環状の本体部材すなわちスリーブ37が管状の本体部材36に重なって案内されて制限された範囲内で軸方向に変位する。また、固定器具−係合用棒材31がスリーブ37からその直径の対向位置において延出している。さらに、この棒材31は管状の本体部材36をその直径方向に対向するスロット部62を介して貫通している。なお、スロット部はいかなるカム駆動による軸変位にも対応できるようにスリーブ37に対して本体部材36から反回転式の案内作用を供与するに充分な軸方向長さを備えている。
図７において重要なことはカムとカム従動動作であり、これらは図7Aにおいてさらに詳しく示されている。すなわち、図7Aはカム80のみを示しており、カムは大径の基端ランド部81および小径の先端ランド部82に一体形成またはこれらに固定されている。基端ランド部81はスリーブ37の一側面を貫通する直径方向の穴83（図７）内にジャーナル支持されており、先端ランド部82はスリーブ37の対向面を貫通する穴（図示せず）にさらにジャーナル支持されている。而して、カム80の動作プロフィルは基端ランド部81および先端ランド部82の間に挟まれている。
カム80は平坦面84により特徴付けられており、この面84は基端ランド部81および先端ランド部82の整合した中心によって決定されるカム回転軸を対称に横切る中心面に対して垂直である。さらに、外側の丸められた突出部85、85'は面部84の端部を対称に規定して全カム幅W1を決定しており、全カム幅の約75％が面部84に相当している。さらに、カム80の輪郭線は後方に傾斜して終わっており、傾斜面は突出部85、85'および先端ランド部82のそれぞれの接線上に配置されている。
次に、図７に基づいてカム80と管状部材36におけるカム従動構造との協働作用について述べる。すなわち、図７はカム80の一時的伸延処置のための動作中における各部分の関係を示しており、この場合、カム80は平坦面84が管状本体部材36の中心軸86に垂直であるゼロ伸延状態から変位可能な全範囲α２におけるわずかな部分α１だけ回転している。この時、カム従動構造は本体軸方向の長さＬおよび横幅W2で決められる概ね方形状の直径方向に対向する開口部の直径方向に対向する係合端部87により構成されている。すなわち、端部87は中心軸86に垂直な面内にあると考えられる。なお、本体部材36が管状であるので、方形状の開口部はその後方においてプレート部88で規定される後壁部によって閉じられている。なお、プレート部88はショルダー部に静置されて横ピン89により固定されている。さらに、横幅の大きさW2はカム80の幅W1よりもわずかに大きいが、長さＬはカム80の幅W1よりも小さいことが好ましい。
さらに、カム80を時計方向に回転させると、下方の突出部85が管状部材36の対向する方形状開口部における両方の端部87上に乗り、スリーブ37およびその棒材31を引き動かして２つの棒材30、31の間の空間Ｓをさらに伸延させる。この時、長さＬをカム幅W1よりも小さくしておくと、カム突出部85'が後部を閉じているプレート部88に当接する。これによって、カム80の手動クランク（49）操作による最大角度α２が制限位置として決定される。すなわち、制限位置とは、αがゼロであり、ハンドクランク49が管状部材36の本体軸に対して平行であるゼロ伸延状態から約45゜離れた位置をいう。
したがって、すべての伸延変位動作が一時的、すなわち、外科医により処方された手動クランク処理によるロータリーカムの部分的または完全な上昇移動によることを意味しており、この処理は常にゼロ伸延状態への復帰後に繰り返される。しかしながら、患者の治療の特定の場合においては複数の連続的な伸延処理が処方される場合もあり、このような場合でも、クランク延長部86による連続的な手動回転駆動を介して図４の86におけるハンドルのクランク延長部によって患者はそのような伸延処置を容易に行うことができる。
以上のように、本発明を特定の実施例を参照して説明したが、本発明は実施例に制限されるものではなく、添付の請求範囲の及ぶ上述の実施例の変形または変更を含むものであり、これらは当業者において明らかなことである。特に、上記において、本発明を特定の整形外科用伸延装置に基づいて説明したが、上記装置を、伸延処置の代わりにまたはこれに加えて、圧縮変位が可能なものに変形することは容易である。例えば、図6Aに示すカム構造を回転軸61を二等分する水平面に対して反転して伸延処置よりも圧縮処置を実行するようにできる。さらに、当業者においては、伸延処置および／または圧縮処置を選択的に実行可能な変形を容易に実現できる。また、例えば、図７においてスリーブ37におけるカム80のジャーナル支持機構を180゜回転してカム面84をゼロ圧縮処置に対応するようにバックプレート部86に対して平にすると、カム80の回転動作はプレート部86に対するカム突出部の作用によって、すべて棒材30、31の圧縮変位に変わる。
さらに、最近の臨床研究によって、患者操作式の伸延における望ましい態様が分かってきており、これによると、駆動部内に設計された空動き（lost  motion）によって、なんらのカム操作または他の伸延処置のための変位操作が行われる前に、患者が駆動ハンドルを固定器具本体の長手軸に対して平行な通常の待機位置から約45゜クランク移動させることが可能になる。すなわち、図８および図９の実施例はこのような装置を示しており、この装置は管状の外側本体部材136のヘッド端部内に内蔵されている。すなわち、部材136は内側本体部材135の細長いステム部分に調節可能にネジ係合しており、内側本体部材135は固定器具−係合用ピンの一方を担持している（図８および図９には示されていないが、図３の30において示すものに類似している）。さらに、本体部材136のヘッド端部において、外側スリーブ137はその直径方向の対向位置に他方の固定器具−係合ピン131を取り付けている。ピン131は軸方向の短いスロット開口部162を貫通しており、開口部162はスリーブ137の軸方向の伸延変位に適合する充分な長手方向のクリアランスを備えている。さらに、本体部材136のヘッド端部における穴の中に円筒形プラグの形状を有するカム従動子155がピン156によって本体部材136に固定されている。また、プラグ155は断面がほぼ方形の横穴を備えており、ほぼ方形断面における軸方向に離間する壁部170、171がカム従動面を構成している。而して、図10Aおよび図10Bに詳細に示すようなクランクシャフトの形態の単一片カム構成要素172が手動回転変位する。
このカム構成要素172は円筒形の軸受部分173、174から構成されており、これらの部分はスリーブ137において直径方向に対向する大小の穴にジャーナル支持されている。さらに、クランクピン素子175が離間する軸受部分173、174を一体に接続しており、軸受部173の外側のスタッド形成部177がハンドクランク部149の接合手段を供与している。さらに、素子175は位置178においてピンにより接続保持されている。なお、スタッド形成部176は断面が方形であるのが好適であり、ハンドル149における同様の方形断面の穴に嵌合する。さらに、係止ピン177が方形状のスタッド対穴の係合を固定し、ハンドルにAllenヘッド式駆動ネジ係合を提供する。また、ハンドル149に担持される止め金149'がピン131の近接端部内の中央ノッチ部に着脱自在に係合して本体部材136の長手軸に平行なハンドル149の後退状態を解除可能に保持する。
一般に、カム従動プラグ155の横穴の方形断面は二つの基準に適合するような寸法を有している。第１に、クランクピン175が方形断面を有する軸方向に離間するカム従動壁部170、171のいずれかとのカム係合から外れて延出する角度範囲が約45゜の空動き回転におよび、第２に、下方の軸受端部174において、クランクピン175および軸受部174の領域がより大きな軸受部173が通過するスリーブ穴やプラグ155における方形状の横穴を通して簡単にネジにより組み立てられるように全体のクランクシャフト素子172が構成されていることである。而して、組立構造はクランクシャフト素子172の小軸受端部における周辺溝178へのスナップリング係合によって保持される。
さらに、上述の最近の臨床研究によって、患者操作式の伸延処置におけるさらに望ましい態様が示されており、これによって、患者操作式の伸延処置期間が４ないし５週間、すなわち、最初の週の終わり（初期的な骨の硬直固定）から第５週目の終わりまでに制限されるようになった。さらに、残りの期間において同一の操作が行われるが、この場合は、図８および図９の装置が骨折部位の固定圧縮処置用に再設定されている。すなわち、固定圧縮処置期間においては、同一のカム構造が上述の患者操作式伸延変位と同じ大きさの固定圧縮処置用の変位を行うように用いられるが、その動作方向は反対である。なお、患者が処方された通りに一時的な伸延処置のためのみに装置を操作できるようにするには、適正でない方向におけるハンドル（149）操作を阻止するための停止部材を備えればよく、また、骨折治療における固定圧縮処置期間はハンドル（149）を患者操作式でなくするようにもできる。
図13はハンドル149の一部における概略的断面図であり、蝶番状の外周クランプ180がクランプボルト181により固定されてハンドル149の指係合式の端部に沿って停止用突出部183が配置されている状態を示している。このようにすることによって、ハンドルの回転動作が本体部136の軸に平行な状態である静止位置から単一方向に制限される。すなわち、手動操作での伸延処置が可能な方向で図11に示すような完全に伸延した状態の範囲に制限される。
一方、医者が患者操作式伸延処置の期間が完全に終わって、固定圧縮処置を施す必要があると判断した時には、図８および図９の装置に２種類の簡単な変更を加える。すなわち、第１に、図13のクランプ180を外し、さらに、同様のクランプ184を本体部136（図14）に取り付ける前に、係止ピン177を外してハンドル149をカム172の方形状のスタッド形成部176に対して90゜変位した係合関係にする。この状態において、内部の各部材が図９に示すニュートラルな位置関係にある時に、ハンドル149は本体部136の軸に垂直に延出している。このような新規の方形スタッドと方形穴との係合関係を構成した後で、係止ピン177をスタッド176における第２の穴177'（図10A参照）に再び挿入して係合を固定する。その後、ハンドルを動かして本体部136の軸に平行に再整合するように90゜回転させる。このハンドルの90゜の回転変位中、および、約45゜の初期的な空動きに続いて、カム172のクランクピン175がカム従動面171に当接して圧縮変位動作が実行される。この結果、内部の各部材が図11に示す位置関係になる。而して、完全な圧縮位置（ハンドル149の）に到達すると、クランプ184が本体部136に取り付けられて（図14参照）、その２個の突出する停止部材185、186がハンドルの指係合式端部の両方の側面を固定する。
図８および図９の好ましい使用形態において、図１または図２の形式の固定器具については、第１週目における好ましい使用プログラムとしては軸方向の固定処置、すなわち、圧縮でもなく伸延処置でもない処置が挙げられる。さらに、その後の４ないし５週間については、患者は例えば毎日10サイクルを連続にというように一連の伸延変位サイクルを比較的速く行う伸延処置操作を行うように指導される。なお、この場合、カム172の動作範囲は１ないし2mm（＋ΔＳ）である。その後、医者が骨折部位の治癒が充分に進んだと判断すると、その後の固定方式として、上述の固定圧縮処置（−ΔＳ）への再設定が行われる。例えば、図２の動軸式固定器具の場合、患者が回復して体重負荷期間にあっても、一定の選択的措置によって、固定器具自体による動軸式圧縮処置が可能になる。
さらに、図８および図９の装置について述べたことは（図２の固定器具の使用において述べたように）固定器具の取り付けや外部固定器具の構造における実施の場合にも同様に適用できる。また、カム／カム従動部の係合に先立つ空動き変位の場合に、指示された約45゜の空動きを設けることに心理的利点がある。すなわち、このことによって、患者は次の45゜の範囲で必要となる比較的速い一連のクランク処理サイクルのためにハンドルをより適切に持ち直すことができるために、上述した周期的な伸延処置（＋ΔＳ）の再現が確実に実行できる。
【図１】
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【図２】
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【図１０Ｂ】
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【図３】
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【図７Ａ】
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【図１０Ａ】
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【図１３】
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【図３Ａ】
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【図６Ａ】
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【図８】
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【図４】
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【図５】
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【図１４】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図９】
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【図１１】
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【図１２】
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