(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１要素(15)を第２要素(17)に対して所定位置に再配置するために構成された装置における長さ調節可能な複数のストラットを調整する方法であって、
その装置が、第１基礎部材(19)と、第２基礎部材(21)と、前記の第１(19)及び第２(21)基礎部材を複数の接合具(59,61,63,65,67,69)により相互接合する長さ調節可能な前記の複数のストラット(23,29,35,41,47,53)とを含み、前記の第１(19)及び第２要素(15または17)の一方が第１基礎部材(19)に取り付けられ、前記の第１(19)及び第２要素の残りの一方(17または15)が、第２基礎部材(21)に取り付けられ、ストラットの長さの調節によって、第１及び第２要素を互いに関してある位置に配置させ、
前記方法が、
（Ａ）前記第１要素(15)を前記所定位置に再配置するために要求される各ストラット(23,29,35,41,47,53)のための新しい長さを計算し、その計算が、
１）  第１要素(15)を前記所定位置に再配置するために要求される新しい接合具位置を決定するために前記第１要素(15)、前記第２要素(17)及び前記装置の相対位置の数学的相関を用いるステップであって、前記の新しい接合具位置(Ｘ′，Ｙ′，Ｚ′)が一般変形方程式
【数１】
0004519203.tif 000026
によって決定され、
ここで、[R]は回転変換マトリックスであり、Ｘ，Ｙ，Ｚは接合具初期位置であり、[T]は並進変換マトリックスであるステップと、
２）  前記ストラットの長さの調整に使用するために、前記の新しい接合具位置に応じて前記ストラット(23,29,35,41,47,53)の前記の新しい有効長さを決定するステップと
を備えている方法。
【請求項２】
新しいストラットの長さが、
集められたデータを回転成分と並進成分とを含む一般変形方程式に組み込むことでその一般変形方程式から新しいストラットの長さを計算するステップであって、一般変形方程式の回転成分の大きさが、式
【数２】
0004519203.tif 000027
θはシャール軸(353)に関する第１(15)及び／または第２(17)要素の前後面で測定された回転量、φはその内外面で測定された回転量、δはその軸線回転量であり、
【数３】
0004519203.tif 000028
から得られるステップ
からさらに計算される請求項１に記載の方法。
【請求項３】
第２要素(17)に対する第１要素(15)の初期位置を特徴付けて集められたデータが、前後偏位、内外偏位、軸的偏位、前後角形成、内外角形成及び軸線回転を含んでいる請求項２に記載の方法。
【請求項４】
創外固定装置(11)の寸法を特徴付けて集められたデータが、第１基礎部材(19)の有効直径、第２基礎部材(21)の有効直径、及び各ストラット(23,29,35,41,47,53)の初期長さを含んでいる請求項２に記載の方法。
【請求項５】
その装置が中心線を含み、集められたデータが、第１(15)及び第２(17)要素に対する創外固定装置(11)の位置または予想位置を特徴付け、前記の集められたデータが、基準点の選択と、第１基礎部材(19)から基準点までの垂直距離と、同装置の中心線からの基準点の水平偏位とを含んでいる請求項２に記載の方法。
【請求項６】
一般変形方程式の回転成分[R]が、式
【数４】
0004519203.tif 000029
ここで、
【数５】
0004519203.tif 000030
ここで、
【数６】
0004519203.tif 000031
θはシャール軸(353)に関する第１(15)及び／または第２(17)要素の前後面で測定された回転量、φはその内外面で測定された回転量、δはその軸線回転量で表すことのできる回転変換マトリックス
から得られる請求項２に記載の方法。
【請求項７】
一般変形方程式の並進成分[T]は、前記要素(15,17)の少なくとも１つがその整合位置からＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸に沿って偏位している距離を表す請求項２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
発明の属する技術分野
本発明は、一般的に、２つの要素を互いに対して完全に再配置させる装置に関し、より具体的には、２つの骨要素または部分を互いに対して完全に再配置させつつ２つの骨要素または部分を互いに対して固定する機構を備えた改良型の整形外科用創外固定器に関する。
従来の技術
２つの要素を互いに対して再整合し、再配置しかつ／またはしっかり保持する必要がしばしばある。例えば、医療現場では、骨片等を整合または再整合させかつ再配置して、骨の連続性及び骨格機能等を修復する必要が時々ある。時折、これは応急処置と、通常それに続くギブス包帯、プレート及びねじ、髄内装置または創外骨格固定器による骨格の安定化とによってなされる。
骨片は、概して、骨癒合不全または変形癒合におけるようなその元の位置から、または、先天的変形におけるようなその特定の位置から、３つの直交する並進軸（例えば典型的な「X」、「Y」及び「Z」軸）と３つの直交する回転軸（例えばそのような典型的な「X」、「Y」及び「Z」軸まわりの回転）とが組み合わされた６つの分離した軸に沿って移動することがある。
ある種の骨の骨格的損傷または異常は、ねじ付きのかつ／または滑らかなピン及び／またはねじ付きのかつ／または滑らかなかつ／またはビーズ状のワイヤで骨格に取り付けられる創外装置を用いて時々、治療されることがある。このような構成は普通、整形外科用創外固定器もしくは創外骨格固定器と称される。創外固定器は、急性の骨折、柔組織の損傷、骨の治癒が遅い場合の骨格の遷延治癒、骨が治癒しない場合の骨格の骨癒合不全、折れたすなわち骨折した骨が位置異常で治癒した変形癒合、骨が位置異常を引き起こす先天的変形、及び骨の伸長、拡張または捻じれの治療に利用することができる。
創外固定器の設計及び性能はきわめて種類が多く、複式または単式のバーまたはロッド、及び骨格に連結されるピンやワイヤにバーを調節可能に固定するための複数のクランプを含んでいてもよい。ピンやワイヤは、骨を貫通して手足の両側に出てもよいし、または骨を通り手足の片側に出てもよい。骨を貫通して手足の両側に出るピンは、普通「貫通固定ピン」と称される。骨を通り手足の片側だけに出るピンは、普通「ハーフピン」と称される。このような創外固定器は、患者の体の器官（例えば、患者の太腿）を取り囲むように円周状であってもよいし、患者の体の器官の片側に沿って伸びるように片側構造であってもよい。１以上の片側創外固定器を患者の体の同じ長さの器官に適用することができる。固定器の材料もまた様々で、金属、合金、プラスチック、複合材及びセラミックスを含む。創外固定器のピンとバーとの間に様々な空間的関係をもたらす性能は様々である。
従来の創外固定器は、骨片を相対的に固定された空間関係に保持することによってその骨片を安定させる。より完全に調節することのできる創外固定器の中には通常、１つ以上のクランプを緩め、手で矯正動作を実行し、骨片を安定的に保持するためにクランプを締め直すことによって、鋭敏な動作で１つの骨片を他の骨片に対して再位置決めできるものがある。
円周状の創外固定器システムは、ジー．エー．イリザロフ（Ｇ．Ａ．Ｉｌｉｚａｒｏｖ）によって１９５０年代初頭に開示された。このイリザロフのシステムは、患者の体の器官を囲む少なくとも２つのリングまたは「ハロー（halo）」、２つのリングの間に伸びる接合ロッド、患者の骨格構造を貫通する貫通固定ピン、及び貫通固定ピンをリングに接合する接合器を含む。角形成、並進及び回転を扱うためにイリザロフのシステムを用いることが「基礎イリザロフ技術（Ｂａｓｉｃ Ｉｌｉｚａｒｏｖ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ）」（Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ ｉｎ Ｏｒｔｈｏｐａｅｄｉｃｓ、第４巻、１９９０年１２月号、第５５〜５９頁）に開示されている。
ミアズ（Ｍｅａｒｓ）に１９８６年１１月４日に発行された米国特許第４，６２０，５３３号は、各ピンもしくはバーの回転調節ができる関節ボールを有する調節可能なクランプを介して少なくとも１つの剛性バーに取り付けられた複数の固定ピンを含む片側創外固定器システムを開示している。
ステッフ（Ｓｔｅｆ）に１９９３年５月１１日に発行された米国特許第５，２０９，７５０号は、長い骨の骨折の整復のために長い骨にねじ止めされるいくつかの群のピンを堅く接合するための整形外科用ブレースを含む片側創外固定器システムを開示している。このブレースは、細長いチューブとこのチューブの中に摺動可能に入る細長いロッドとからなる入れ子式の支柱を含む。第１プレートはチューブの外側の端に取り付けられ、第２プレートはロッドの外側の端に取り付けられる。第３及び第４のプレートは、ねじ付きのロッドとボール・ソケット型軸継手によって第１及び第２プレートにそれぞれ調節可能に取り付けられる。あご部が各第３及び第４プレートに取り付けられ、ピンをブレースに固定する。
従来の整形外科用創外固定器は、１つの骨片を他の骨片に対して徐々に動かしまたは調節する性能において様々である。漸次並進ができるものもあれば、２つの軸まわりに漸次回転ができるものもある。イリザロフのシステムは、６つの軸に沿いかつこれを回る漸次矯正ができるであろう創外固定装置を提供できる。しかしながら、このような装置は、多くの部品を必要とし、臨床現場で構成し使用するには比較的複雑であろう。
イリザロフ固定器のような整形外科用創外固定器はしばしば、その初期使用の後、修正が必要になる。このような修正は、１つの矯正軸から他の矯正軸へ変換するために、または、初期調節型固定器から荷重保持型固定器へ変換するために必要であるかもしれない。矯正のための構造の中には、荷重を負えるほど充分に安定していないものがある。
より単純化された創外固定器は、その創外固定器に含まれる回転中心に関する骨片の回転を実行できる。これは、角度の矯正のみによって変形を完全に矯正するのに必要な回転中心に対応してもよいし、しなくてもよい。いかなることがあっても、創外固定器に限られたの回転中心が、これらの変形の治療においてしばしば必要となるような創外固定器に対し遠い事実上の回転中心を作り出すことはないであろう。整形外科用創外固定器の中には簡単なヒンジを利用するものがあるが、このヒンジは、その機構から離れた回転中心を作り出すことはできない。イリザロフのシステムは、骨の周りにヒンジ軸を設置することができるという点でより一般的である円周状包囲型固定器を提供するが、その機構から離れた軸についての回転はできない。従動キャリッジを有する円弧扇形歯車もしくはトラックからなるフォーカルヒンジは、機構から離れた回転中心を作り出すことができるが、解剖学上の理由もしくは好みから、変形を完全に矯正するのに必要な長い円弧扇形歯車もしくはトラックを使用する空間がない変形部、特にひどい変形部の凹部に機構が適用されることになるいくつかの場合には使用できないかもしれない。
アンダーソン（Ａｎｄｅｒｓｏｎ）に１９４５年１２月２５日に発行された米国特許第２，３９１，５３７号は、入れ子式に連結させた１組の中空のチューブと、骨要素の貫通固定のための複数のピン、この貫通固定ピン１組を一方のチューブに接合するためにそのチューブに摺動可能に取り付けられた第１固定ユニット、及びもう一方のチューブに貫通固定ピン１組を接合するためにそのチューブの端に取り付けられた第２固定ユニットを含む骨折整復のための整形外科用創外固定器を開示している。チューブの一方は、他方のチューブの中に入れ子式に取り付けられている。ねじ付きの調節シャフトは、チューブの中に取り付けられ、一方のチューブの外側の端に位置させたレンチヘッドによって手動で回転させることができる。シャフトの回転は、チューブ内に回転できないように位置させたナットがシャフトに沿って縦に動くことを可能にする。チューブ内でナットの両側に位置させたコイルバネは、一定の所望の弾性的接触を許容し完全に堅くて硬質な接触を排除するとともにナットの縦の動きをチューブに伝える。歯車付きの機構は回転変形の矯正を考慮し、円弧扇形歯車に対応するピニオンを有する嵌合キャリッジを利用する。
「スチュワート（Ｓｔｅｗａｒｔ）プラットフォーム」は、飛行及び自動車シミュレータやロボットのエンドエフェクタ及び高い構造的剛性を持つ空間的機構を必要とする他の用途に用いられる完全に平行な機構であり、基部プラットフォームと頂部プラットフォームと基部及び頂部プラットフォームの間に伸びる６つの可変の肢を含む。エス．ヴィ．スリーニヴェイサン（Ｓ．Ｖ．Ｓｒｅｅｎｉｖａｓａｎ）らによる「６−６スチュワートプラットフォームの閉鎖型直接偏位分析（Ｃｌｏｓｅｄ−Ｆｏｒｍ Ｄｉｒｅｃｔ Ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ａ ６−６ ｓｔｅｗａｒｔ Ｐｌａｔｆｏｒｍ）」（Ｍｅｃｈ．Ｍａｃｈ．Ｔｈｅｏｒｙ，第２９巻，第６号，第８５５〜８６４頁，１９９４年）参照。
公知の従来技術ではいずれも、本発明を開示しまたは示唆していない。例えば、公知の従来技術ではいずれも、継手のクランプを緩める等の必要なくストラット長さを変えるだけで６つの軸について調節できる固定器を開示していない。さらに公知の従来技術ではいずれも、概ね、第１要素に対する取付のための第１部材または回転斜板（ｓｗａｓｈ ｐｌａｔｅ）と、第２要素に対する取付のための第２部材または回転斜板、第１部材に移動可能に取り付けられた第１端と第２部材に移動可能に取り付けられた第２端とを有する調節可能な有効長さの第１ストラット、第１部材に移動可能に取り付けられた第１端と第２部材に移動可能に取り付けられた第２端とを有する調節可能な有効長さの第２ストラット、第１部材に移動可能に取り付けられた第１端と第２部材に移動可能に取り付けられた第２端とを有する調節可能な有効長さの第３ストラット、第１部材に移動可能に取り付けられた第１端と第２部材に移動可能に取り付けられた第２端とを有する調節可能な有効長さの第４ストラット、第１部材に移動可能に取り付けられた第１端と第２部材に移動可能に取り付けられた第２端とを有する調節可能な有効長さの第５ストラット、第１部材に移動可能に取り付けられた第１端と第２部材に移動可能に取り付けられた第２端とを有する調節可能な有効長さの第６ストラットを含み、第１及び第２ストラットの一方の第１端の動きがもう一方のストラットの第１端の対応する動きを引き起こすように第１及び第２ストラットの第１端が相互に関連して接合され、第３及び第４ストラットの一方の第１端の動きがもう一方のストラットの第１端の対応する動きを引き起こすように第３及び第４ストラットの第１端が相互に関連して接合され、第５及び第６ストラットの一方の第１端の動きがもう一方のストラットの第１端の対応する動きを引き起こすように第５及び第６ストラットの第１端が相互に関連して接合され、第１及び第６ストラットの一方の第２端の動きがもう一方のストラットの第２端の対応する動きを引き起こすように第１及び第６ストラットの第２端が相互に関連して接合され、第２及び第３ストラットの一方の第２端の動きがもう一方のストラットの第２端の対応する動きを引き起こすように第２及び第３ストラットの第２端が相互に関連して接合され、第４及び第５ストラットの一方の第２端の動きがもう一方のストラットの第２端の対応する動きを引き起こすように第４及び第５ストラットの第２端が相互に関連して接合される機構を開示しまたは示唆していない。
発明の開示
発明の概要
本発明は、２つの要素を互いに対して位置決めするとともに、互いに対するこれら２つの要素の完全な再配置ができる新規な装置を提供する。本発明の基本概念は、２つの要素を互いに対して完全に再配置するとともにこの２つの要素を互いに対して位置決めできる８つの部材からなる装置を提供することである。本発明はさらに、ここに記載された装置を用いる新規な方法を含む。
本発明は、概ね、第１要素に対する取付のための第１部材または回転斜板（ｓｗａｓｈ ｐｌａｔｅ）と、第２要素に対する取付のための第２部材または回転斜板、第１部材に移動可能に取り付けられた第１端と第２部材に移動可能に取り付けられた第２端とを有する調節可能な有効長さの第１ストラット、第１部材に移動可能に取り付けられた第１端と第２部材に移動可能に取り付けられた第２端とを有する調節可能な有効長さの第２ストラット、第１部材に移動可能に取り付けられた第１端と第２部材に移動可能に取り付けられた第２端とを有する調節可能な有効長さの第３ストラット、第１部材に移動可能に取り付けられた第１端と第２部材に移動可能に取り付けられた第２端とを有する調節可能な有効長さの第４ストラット、第１部材に移動可能に取り付けられた第１端と第２部材に移動可能に取り付けられた第２端とを有する調節可能な有効長さの第５ストラット、第１部材に移動可能に取り付けられた第１端と第２部材に移動可能に取り付けられた第２端とを有する調節可能な有効長さの第６ストラットを含む。第１及び第２ストラットの第１端は、第１及び第２ストラットの一方の第１端の動きがもう一方のストラットの第１端の対応する動きを引き起こすように相互に関連して接合される。第３及び第４ストラットの第１端は、第３及び第４ストラットの一方の第１端の動きがもう一方のストラットの第１端の対応する動きを引き起こすように相互に関連して接合される。第５及び第６ストラットの第１端は、第５及び第６ストラットの一方の第１端の動きがもう一方のストラットの第１端の対応する動きを引き起こすように相互に関連して接合される。第１及び第６ストラットの第２端は、第１及び第６ストラットの一方の第２端の動きがもう一方のストラットの第２端の対応する動きを引き起こすように相互に関連して接合される。第２及び第３ストラットの第２端は、第２及び第３ストラットの一方の第２端の動きがもう一方のストラットの第２端の対応する動きを引き起こすように相互に関連して接合される。第４及び第５ストラットの第２端は、第４及び第５ストラットの一方の第２端の動きがもう一方のストラットの第２端の対応する動きを引き起こすように相互に関連して接合される。
本発明の装置を用いる独創的な方法によれば、変形は、調節可能なストラットの１つ以上の長さを調節するだけで実質的に矯正することができる。骨格の変形の特性を完全に特定し適切な装置の大きさを決定し手足における装置の位置を予測することによって、本発明の独創的な方法を用いて、複雑な変形を実質的に矯正することができる。また、装置やピンを修正することなく骨折した骨片を２次整復にかけることができる。骨格の変形は、６つの変形パラメータ、即ち、主要な骨片間の３つの投影角度（回転）及び３つの投影並進を測定することによって完全にその性格を把握できる。これらの角度及び並進の符号（＋／−）は、座標軸の数学的取決と右手の法則によって決定される。３つの装置パラメータは、近位リング直径、遠位リング直径及び中間ストラット長さからなる。４つの設置パラメータは、慢性症状については処置の前に予測され、急性の骨折については処置の後にＸ線投影法でかつ臨床的に測定される。それらは、前後偏位、内外偏位、軸的偏位及び回転偏位である。これらのパラメータは、本発明の新規な方法による一般変形方程式に用いられ、変形を矯正するのに必要な適切なストラット長さを提供する。
本発明の１つの目的は、２つ以上の骨片のような２つ以上の要素の完全な再配置ができる装置を提供することである。
本発明の他の目的は、２つ以上の要素の急な再配置を予測して行われ、適用部位に付加時間、置くことができまたは他の安定化手段で置換することができる装置を提供することである。
本発明の他の目的は、慎重な調節を徐々に加えるかまたは監視されるのであれば連続的な動作等で、２つ以上の要素を長い期間にわたって徐々に再配置できる装置を提供することである。
本発明の他の目的は、２つ以上の要素のゆるやかに制御された再配置ができる装置を提供することである。
本発明の他の目的は、６つの自由度をすべて矯正することが可能で、かつ、いかなる時でも総運動ロックが緩められない限り不安定になって全体として動かない装置を提供することである。
本発明の他の目的は、６つの類似のストラットの有効長さを徐々にもしくは突然変化させることによって２つ以上の要素の相対的な再配置ができる装置を提供することである。
本発明の他の目的は、一方の骨片を他方の骨片に対し、３つの直交並進軸（例えば、典型的な「Ｘ」、「Ｙ」及び「Ｚ」軸）と３つの直交回転軸（例えば、そのような典型的な「Ｘ」、「Ｙ」及び「Ｚ」軸に関する回転）との組み合わせである６つの直交する自由度で動かすことができ、装置の物理的制約によってのみ相対的な再配置の度合いが制限される装置を提供することである。
本発明の他の目的は、比較的コンパクトで、それ自体、ある程度まで入れ子状になる装置を提供することである。
本発明の他の目的は、圧縮（短縮）、拡張（延長）、並進、角形成または回転及びこれらの動きの組み合わせを含む、要素間の相対的な動きを必要とするいかなる状況にも使用できるという点で一般的な装置を提供することである。
本発明の他の目的は、相互に関連して固定されるべき要素の回転中心を作り出せる装置を提供することであり、その回転中心は、装置自体に対して離れていてもよいが、装置の範囲内または近傍での回転を許すものであってもよい。
本発明の他の目的は、２つ以上の要素の相対位置の大まかなかつ／もしくは精密な調節ができる装置を提供することである。
本発明の他の目的は、鋭角状に骨折した骨片の角度及び並進偏位の矯正、癒着不能及び変形治癒における角度偏位及び並進偏位の矯正等のために、２つの骨片の創外固定とともに、骨片間の相対位置の予測相対変化を作り出すための機構を提供することである。
本発明の他の目的は、万能の再配置特性を有する装置を提供することである。
本発明の他の目的は、他の創外固定器とは異なり、構成上及び使用上の全般的簡素さを有する装置を提供することである。
本発明の他の目的は、長さが調節でき、かつそれぞれの端部で受動的なクランプ締めもしくは非クランプ締め継手接合によって２つの端部材に取り付けることができる類似した６つのストラットを有する装置を提供することである。
本発明の他の目的は、セルフロック式であって、引張負荷または圧縮負荷を加えられた場合に回転に抵抗するストラット調節機構の本来の安定性のために自然に起こる滑りの生じにくい装置を提供することである。このストラット調節機構は、ターンバックル、歯車とラック、ねじとナット、液圧シリンダ等を含むことができるであろうし、迅速な近似とそれに続く正確な調節ができる大まかなかつ精密な調節の手段を含んでもよい。
本発明の他の目的は、長軸に対して意図的に角度を付けたストラットを利用する装置を提供することである。この角形成は、本発明に６つの自由度すべてでの矯正を許す機械的特性を提供することである。
本発明の他の目的は、骨片のような要素の制御を失うことなく１つの相対位置から別の位置へと動かす一方で、要素固定ピンやワイヤを再配置する必要なくかつストラットの取付位置を再配置する必要なくすべての自由度をいつも利用可能にするように調節することができる装置を提供することである。
本発明の他の目的は、１つ以上のストラットの有効長さを調節することによって各ストラットの有効長さを変えることで完全に再配置することができる装置を提供することである。
本発明の他の目的は、特に、骨片を確実に保持し、骨片を再配置し関節運動を再生するために設計されるがこれに限定されるものではない装置を提供することである。
本発明の他の目的は、相互に関連するいかなる２つの物体をも再配置するために用いることができる装置を提供することである。
本発明の他の目的は、安定装置として機能するだけでなくミラー／レンズを互いに整合させかつ位置させるための手段を提供する６つのストラットによって第１ミラーが回転斜板に取り付けられ第２ミラーが反対側の回転斜板に取り付けられた入れ子装置としてもまた用いることができる装置を提供することである。
本発明の他の目的は、研究室においては構成要素を配置するために、組立に際しては２つの部材を再配置するために用いることができる装置を提供することである。
本発明の他の目的は、固定器としても機構としてもみなされる装置を提供することである。本発明は、６つのストラットの長さの各組合わせが安定した構造を生じさせる程度まで、骨片のための安定化装置を提供し、骨格創外固定装置として機能する。本発明は、１つ以上のストラットの有効長さを変えることが回転斜板の相対的な動きを生じさせる程度まで、骨片を移動させる機構を提供する。
本発明の他の目的は、骨格の関節の両側に取り付けて、肘または足首の関節によく似たヒンジ型の動作のみならず、瞬間の回転中心の変化を伴うようなより複雑な動作、または１つの骨片を他の骨片に対して６つの独立した軸に沿って動かせる腰のような球状の動きでさえも再生することによって、傷害または病気の後で骨格の関節運動を再生するのに用いることができる装置を提供することである。
本発明の他の目的は、初期取付時または処置時に特定軸に沿って正確に取り付ける必要のない装置を提供することである。
本発明の他の目的は、骨格の関節に対する装置の向きが装置の装着後に決定でき、その好ましい動きを提供するのに必要な６つのストラットの相対的な伸長または短縮がそれから決定できる装置を提供することである。
本発明の他の目的は、２つの半球からなるかまたはハイポ半球と組み合わせたハイパー半球からなるボール継手を有する装置を提供することである。
本発明の他の目的は、球形ソケットとともに３つ以上の主要部を含む装置を提供することである。
本発明の他の目的は、真の平行及び同時マニピュレータとして機能する装置を提供することである。
本発明の他の目的は、１つまたは６つの直交する変形を矯正するのに必要な調節が、望まれるのが並進または角形成もしくは３つの直交する回転と３つの直交する並進とまでの組み合わせかどうかに関係なく、単にストラット長さを変更するだけである装置を提供することである。
本発明の他の目的は、６軸矯正を達成するための「連続する」機構またはステップに限定されない装置を提供することである。
本発明の他の目的は、すべてのストラットが各端で回転自由である装置を提供することである。
本発明の他の目的は、矯正をいくつかの継手またはすべての継手を緩めて装置を動かし次に継手を再び締める急な矯正に限定することなく６軸矯正ができる装置を提供することである。
本発明の他の目的は、連結継手のすべて（ストラットから端プレートまで）がクランプ締めされることなく、たとえ装置がクランプ締めされなくとも、角度をつけたストラットを有する装置の形態によって安定性をもたらす装置を提供することである。
本発明の他の目的は、受動的な非クランプ締め継手を用いて６つのストラットを２つの端プレートまたは本体と連結する装置を提供することである。
本発明の他の目的は、制御された方法で６軸変形を矯正できる装置を提供することである。
本発明の他の目的は、回転自在である継手を各ストラットの端で有しかつ、６つのストラット固定器が安定した装置をもたらす形態を有する６つの角度付きストラットを有する装置を提供することである。
本発明の他の目的は、長軸に沿った伸長時にだけかつ角度変形の矯正時にも２つ以上の骨片を制御してゆっくりと再配置できる装置を提供することである。
本発明の他の目的は、有効長さを徐々にまたは急に調節できる装置を提供することである。
本発明の他の目的は、１日当たり１ミリメートル程度の生物学的に許容される骨片間の相対速度を許す装置を提供することである。
本発明の他の目的は、骨片間の小さな偏位を予測可能かつ再生可能に生じさせることができる装置を提供することである。
本発明の他の目的は、１つの端プレート上の３点のみの数学的計算に基づいた座標変換と、その結果生じる６点にのみ及ぶ６つのストラットの長さの変化とを許す装置を提供することである。
本発明の他の目的は、基本的な装置が骨片の６つの自由度の同時動作を達成できるという点で、動力学的にいえば、概ね平行マニピュレータとして機能する装置を提供することである。
本発明の他の目的は、各ストラットの両端が共有の継手（すなわち、他のストラットの端と共有する継手）または非共有の継手によって基礎部材と連結される調節可能な複数の有効長さのストラットによって連結される２つの基礎部材を含む装置を提供することである。
本発明の他の目的は、初めに複数の継手を緩め、次いで骨片を再配置し、次いでそれら複数の継手を再び締める必要なく骨片を再配置できる創外固定器を提供することである。
本発明の他の目的は、２つの基礎部材と、これら２つの基礎部材を６つの共有の頂点で共有の頂点とともに連結する少なくとも６つのストラットとを有するかまたは骨片を含む対象物を再配置するための基礎部材にストラットを連結する装置を提供することである。
本発明の他の目的は、４つの自由度を持つボール・ソケット型軸継手を有する装置を提供することである（すなわち、従来のボール・ソケット型軸継手によって通常達成される３つの直交軸に関する回転に加えて、本発明のボール・ソケット型軸継手は、各半球の中心を通り半球の表面に垂直な軸についても回転自由な半球を含む）。
本発明の他の目的は、回転を許容する連結器（回転の正確な数は連結器の種類によって決まる）によって端部材または基礎部材に取り付けられるストラットを有し、１つ以上のストラット長さが調節されるまでその位置を保ち、漸進的な予測可能な矯正動作を許容し、連結器においてクランプ締めの力を生じることによってではなく、ストラット間に意図的に角形成することで直交軸に沿う動きを防ぐ「三角形」を作り出すことによってもたらされる安定性を有する装置を提供することである。
本発明の他の目的は、必要のない動きを防ぐためまたは整復後の動きを防ぐためにストラット及び基礎部材の間の継手をクランプ締めする必要のない装置を提供することである。
本発明の他の目的は、ピンクランプの取付のために端プレート上の空間量を最大にし、空間的制約を緩和する装置を提供することである。
本発明の他の目的は、空間がわずかで貴重な場合、例えば、子供の骨の創外固定の場合、小さな寸法で用いることができる装置を提供することである。
本発明の他の目的は、創外固定用、入れ子用、研究室用または組立用差込口を提供することである。
本発明の他の目的は、スチュワートプラットフォームの新しい用途を提供することである。より具体的には、本発明の他の目的は、スチュワートプラットフォームを整形外科に用いて第１及び第２骨要素を互いに対して固定することである。
本発明の他の目的は、本発明の装置を用いる新規な技術を提供することである。より具体的には、本発明の装置を用いて変形を矯正するのに必要な適切なストラット長さを体系的に決定するための技術を提供するのが本発明の目的である。
本発明の他の目的は、本発明の装置を用いて急性の変形を矯正するための新規な技術を提供することである。
本発明の他の目的は、本発明の装置を用いて慢性の変形を矯正するための新規な技術を提供することである。
本発明の他の目的は、本発明の装置を用いて変形を矯正するのに必要な適切なストラット長さを決定するためのコンピュータまたは計算器で実行することのできる新規な体系的技術を提供することである。
本発明の他の目的は、変形箇所の回りの神経のような組織に対する危険を最小にするように本発明の装置を用いるための新規な技術を提供することである。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の創外固定器の第１の好ましい実施態様の斜視図であり、整形外科用創外固定器の他の要素と骨折した大腿骨とともに示している。
図２は、図１の創外固定器の一方の端プレートの端面立面図である。
図３は、図２の線３−３に実質的に沿う拡大断面図であり、いくつかの部分は明瞭にするために省略されている。
図４は、図１のほぼ線４−４に実質的に沿う拡大断面図であり、いくつかの部分は明瞭にするために省略されかつ切り欠かれている。
図５は、図１の創外固定器の１つの接合手段の部品の分解斜視図である。
図６は、第１空間配置で示した図１の創外固定器の概略図である。
図７は、第２空間配置の図１の創外固定器の概略図である。
図８は、図１の創外固定器の調節可能な有効長さのストラットの部分の前面立面図である。
図９は、図８の線９−９に実質的に沿う断面図である。
図１０は、本発明の接合手段の変形実施態様の部品の断面図である。
図１１は、本発明の接合手段の変形実施態様の斜視図である。
図１２は、図１１の分解斜視図である。
図１３は、本発明の接合手段の別の変形実施態様の斜視図である。
図１４は、図１３の分解斜視図である。
図１５は、本発明の接合手段のさらに別の変形実施態様の斜視図である。
図１６は、図１５の分解斜視図である。
図１７は、本発明の接合手段のさらに別の変形実施態様の斜視図である。
図１８は、図１７の分解斜視図である。
図１９は、本発明の接合手段のさらに別の変形実施態様の斜視図である。
図２０は、図１９の分解斜視図である。
図２１は、本発明の接合手段のさらに別の変形実施態様の斜視図である。
図２２は、図２１の分解斜視図である。
図２３は、本発明の接合手段のさらに別の変形実施態様の斜視図である。
図２４は、図２３の分解斜視図である。
図２５は、図１〜１０の実施態様とともに用いる基礎部材の別の配置とその関連構造の分解図である。
図２６は、図１９及び２０の実施態様とともに用いる基礎部材の別の配置とその関連構造の分解図である。
図２７は、図４と類似の断面図であるが、本発明の創外固定器の調節可能な有効長さのストラットと接合手段の変形実施態様を示す。
図２８は、本発明の創外固定器の第２の好ましい実施態様の斜視図であり、整形外科用創外固定器の他の要素と骨折した大腿骨とともに示している。
図２９は、本発明の創外固定器の第３の好ましい実施態様の斜視図であり、整形外科用創外固定器の他の要素と骨折した大腿骨とともに示している。
図３０は、本発明の装置を用いる第１の好ましい独創的な方法に関わる３つのステップを示し、第１配置の好ましい実施態様の斜視図（I）、本発明の好ましい独創的な実施態様に従って用いられる様々なパラメータの測定を示す線図（II）及び第２配置の好ましい実施態様の斜視図（III）を含む。
図３１は、本発明の装置を用いる第２の好ましい独創的な方法に関わる３つのステップを示し、本発明の好ましい実施態様に従って用いられる様々なパラメータの測定を示す線図（I）、第１配置の好ましい独創的な実施態様の斜視図（II）及び第２配置の好ましい実施態様の斜視図（III）を含む。
図３２は、本発明の好ましい方法に従って変形した大腿骨について変形パラメータがどのようにして測定されるかを示す線図であり、骨折した大腿骨の前後Ｘ線写真（I）、内外Ｘ線写真（II）及び臨床検査を示す線図（III）を含む。
図３３は、本発明の方法の特定の実施態様と用いるように適応させた符号（＋／−）の取決を示す線図である。
図３４は、本発明の方法に従った原点の好ましい選択を示す線図であり、骨折した大腿骨に装着した本発明の基礎部材の前後図（A）、内外図（B）及び軸方向断面図（C）を含む。
図３５は、本発明の方法に従った原点の好ましい選択を示す線図であり、重大な角成形を有する変形部に装着した本発明の基礎部材の前後図（A）、内外図（B）及び軸方向断面図（C）を含む。
図３６は、本発明の方法に従った原点の好ましい選択を示す線図であり、重大な軸的回転を有する変形部に装着した本発明の基礎部材の前後図（A）、内外図（B）及び軸方向断面図（C）を含む。
図３７は、骨折した骨に装着した本発明の基礎部材の斜視図であり、変形部の内外Ｘ線写真（I）及び前後Ｘ線写真（II）の両方を示す。
図３８は、骨折した骨に装着した本発明の基礎部材の斜視図であり、変形部の内外Ｘ線写真を示す。
図３９は、骨折した骨に装着した本発明の基礎部材の斜視図であり、変形部の前後Ｘ線写真を示す。
図４０は、大腿骨に装着した本発明の装置の断面図であり、本発明の装置を用いる好ましい方法に従った前後偏位及び内外偏位の測定を示す。
図４１は、大腿骨に装着した本発明の装置の斜視図である。
図４２は、人間の体の様々な部分に装着した本発明の装置のリング部材の斜視図である。
図４３は、大腿骨に装着した本発明の装置の断面図であり、本発明の装置を用いる好ましい方法に従った回転的偏位の測定を示す。
図４４は、中立位置（I）と変形位置（II）にある本発明の装置の部分斜視図である。
図４５は、一般変形方程式の回転成分と並進成分が、本発明の装置を用いる好ましい方法に従ってどのように適用されるかを示す線図である。
図４６は、１次元的な回転変形についてのシャール軸のベクトル表示の図解である。
図４７は、１次元的な回転変形についてのシャール軸のベクトル表示の図解である。
図４８は、２次元的な回転変形についてのシャール軸のベクトル表示の図解である。
図４９は、３次元的な回転変形についてのシャール軸のベクトル表示の図解である。
図５０は、本発明の装置を用いる好ましい方法に従って矯正できる複合並進を表す並進ベクトルの斜視図である。
図５１は、大腿骨に装着した本発明の装置の断面図であり、本発明の装置を用いる好ましい方法に従う危険半径の評価を示す。
図５２は、骨折部に装着した本発明の基礎部材の斜視図であり、本発明の装置を用いる好ましい方法に従う中間点の利用を示す。
発明を実施する最良の方法
本発明の第１の好ましい実施態様を図１〜９に示し、符号１１で表す。創外固定器１１は、第１骨要素１５を第２骨要素１７に対して固定するための円周型整形外科用創外固定器１３の一部である。
創外固定器１１は、第１骨要素１５に取り付けるための第１基礎部材１９；第２骨要素１７に取り付けるための第２基礎部材２１；第１端２５と第２端２７とを有する調節可能な有効長さの第１ストラット２３；第１端３１と第２端３３とを有する調節可能な有効長さの第２ストラット２９；第１端３７と第２端３９とを有する調節可能な有効長さの第３ストラット３５；第１端４３と第２端４５とを有する調節可能な有効長さの第４ストラット４１；第１端４９と第２端５１とを有する調節可能な有効長さの第５ストラット４７；第１端５５と第２端５７とを有する調節可能な有効長さの第６ストラット５３；第１及び第２ストラット２３，２９の第１端２５，３１を互いに関してかつ第１基礎部材１９に関して回転可能に取り付けるための第１接合手段５９；第３及び第４ストラット３５，４１の第１端３７，４３を互いに対してかつ第１基礎部材１９に対して回転可能に取り付けるための第２接合手段６１；第５及び第６ストラット４７，５３の第１端４９，５５を互いに対してかつ第１基礎部材１９に対して回転可能に取り付けるための第３接合手段６３；第１及び第６ストラット２３，５３の第２端２７，５７を互いに対してかつ第２基礎部材２１に対して回転可能に取り付けるための第４接合手段６５；第２及び第３ストラット２９，３５の第２端３３，３９を互いに対してかつ第２基礎部材２１に対して回転可能に取り付けるための第５接合手段６７；第４及び第５ストラット４１，４７の第２端４５，５１を互いに対してかつ第２基礎部材２１に対して回転可能に取り付けるための第６接合手段６９を含む。２つ以上の部分もしくは要素間の取り付けを説明する時にここで用いられる「回転可能に取り付け」という表現は、当該部分もしくは要素が互いにその間の回転ができるように取り付けられることを意味する。
第１及び第２基礎部材１９，２１は、様々な方法、様々な材料、様々な形及び寸法に構成してもよい。したがって、例えば、各基礎部材１９，２１は、当業者には明らかであるように、患者の手足等を囲み、貫通固定用ねじ、ワイヤまたはピン７３等で骨要素１５，１７等の１つに固定されるための一体型または複数パーツのイリザロフ型のハローまたはリング７１からなってもよい。各リング７１は、好ましくは、当業者には明らかなように典型的な固定器クランプ等とともに貫通固定用ねじ、ワイヤまたはピン７３等が固定される複数の間隔をあけて配置された貫通孔７５を有する。間隔をあけて配置された孔７５はまた、様々な接合手段５９，６１，６３，６５，６７，６９をそれぞれのリング７１につなぐために用いられてもよい。しかしながら、図１〜７に示す好ましい実施態様に関しては、各リング７１は、以下で明らかになる理由によって、部分的に球形の空洞７９を複数個有することによってイリザロフ型のリングとは異なるのが好ましい。この部分的に球形の空洞７９は、図２〜４に明示するようにリング７１と一体的に形成されてもよい。その一方で、部分的に球形の各空洞７９は、図２５に明示し当業者に明らかなように、リング７１の１つにボルト締めするかまたは固定して取り付けることができるプレート部材８０内に形成してもよい。また、部分的に球形の各空洞７９はリング７１内に部分的に形成してもよく、互いに共働して部分的に球形の空洞７９を形成する別個のプレート部材内に部分的に形成してもよい。
ストラット２３，２９，３５，４１，４７，５３のそれぞれは、互いに構成がよく似ていることが好ましい。各ストラット２３，２９，３５，４１，４７，５３の構成と働きは異なっていてもよく、その有効長さの大まかなかつ／または精密な調節を提供するように設計してもよい。１つ以上のストラット２３，２９，３５，４１，４７，５３の長さを述べる時にここで用いる「有効長さ」という表現は、２つの関連する接合手段５９，６１，６３，６５，６７，６９の回転中心間の距離を意味する。図１〜９に概ね示した各ストラット２３，２９，３５，４１，４７，５３の実施態様は、第１成分８１と、第２成分８３と、これらの第１、２成分８１，８３を互いに調節可能に連結させるための連結手段８５とを含む。各第１成分８１は、好ましくは、ねじ付き端８９を有する細長いロッド８７を含む。各第２成分８３は、好ましくは、ねじ付き端９３を有する細長いロッド９１を含む。各連結手段８５は、好ましくは、第１成分８１のロッド８７のねじ付き端８９と共働するための第１ねじ付き部９５と、第２成分８３のロッド９１のねじ付き端９３と共働するための第２ねじ付き部９７とを有する。ねじ付き端８９、ねじ付き端９３、第１ねじ付き部９５及び第２ねじ付き部９７は、好ましくは、長手軸についての連結手段８５の回転が第１及び第２成分８１，８３を反対の方向に動かせるように設計される。したがって、例えば、連結手段８５をその長手軸回りに回転させると関連する部分がターンバックルのようにまたはターンバックルとして作用し、第１及び第２成分８１，８３を互いにかつ連結手段８５に関して伸長または収縮させ、当業者に明らかなように、各ストラット２３，２９，３５，４１，４７，５３の全長を調節しまたは変化させるように、第１成分８１のねじ付き端８９と連結手段８５の第１ねじ付き部９５とは、共働する右回りねじを有する一方、第２成分８３のねじ付き端９３と連結手段８５の第２ねじ付き部９７とは、共働する左回りねじを有してもよいし、またその逆でもよい。また、ロッド８７のねじ付き端８９とロッド９１のねじ付き端９３とは図面中では雄ねじとして示され、連結手段８５のねじ付き部９５，９７は図面中では雌ねじとして示されているが、この反対の構成を用いることができる（すなわち、ロッド８７のねじ付き端８９とロッド９１のねじ付き端９３に雌ねじを有し、連結手段８５のねじ付き部９５，９７に雄ねじを有する）。
各ストラット２３，２９，３５，４１，４７，５３の有効長さの調節は、他の様々な方法、他の様々な手段でも可能であることを理解すべきである。例えば、各ストラット２３，２９，３５，４１，４７，５３は、液圧または気圧ピストン、電気モータと歯車列等の、各ストラット２３，２９，３５，４１，４７，５３の有効長さが簡単かつ正確に制御される様々な制御手段を含むことができるであろう。さらに、各ストラット２３，２９，３５，４１，４７，５３は、ねじ付き端を持つ一体型のロッドからなってもよく、各接合手段５９，６１，６３，６５，６７，６９は、図２７の実施態様に関してより詳しく下記に述べるように、共働するねじ付き孔を有することができるであろう。
装置１１は、各ストラット２３，２９，３５，４１，４７，５３の有効長さの指標または相対測定値を提供するための指示またはゲージ手段９９を含んでもよい。例えば、図８及び９に示すように、各ストラット２３，２９，３５，４１，４７，５３の連結手段８５は、各ストラット２３，２９，３５，４１，４７，５３の各成分８１，８３の遠位端の部分が見通せる１つ以上の細長いスロット１０１と、スロット１０１の有効長さに沿って間隔をあけて配した複数の指示マーク１０３等を有し、各成分８１，８３の一定の部分の指示マーク１０３に対する位置を見るだけで、各ストラット２３，２９，３５，４１，４７，５３の有効長さの正確な指標が簡単かつ迅速に測定されるように目盛り付きの物差しを形成してもよい。したがって、例えば、当業者に明らかなように、ある指示マーク１０３と細長いそれぞれのロッド８７，９１の遠位端１０４が図８に明示するように並べば各ストラット２３，２９，３５，４１，４７，５３の全長の指標または相対測定値が得られるように、指示マーク１０３の目盛りを設定してもよい。
図１〜７及び１０の実施態様において、接合手段５９，６１，６３，６５，６７，６９のそれぞれは、ストラット２３，２９，３５，４１，４７，５３の１つの端２５，２７，３１，３３，３７，３９，４３，４５，４９，５１，５５，５７の１つに取り付けられた部分的に球形な第１部材１０５と、ストラット２３，２９，３５，４１，４７，５３の別の１つの端２５，２７，３１，３３，３７，３９，４３，４５，４９，５１，５５，５７の１つに取り付けられた部分的に球形な第２部材１０７とを含む、分割されたボール状の接合具からなる。
接合手段５９，６１，６３，６５，６７，６９の部分球状部材１０５，１０７の各々は平面部分１０９を好ましく備える。各基礎部材１９，２１のリング７１における部分球面穴７８の各々は接合部材５９，６１，６３，６５，６７，６９の各対の部分球状部材１０５，１０７を回転可能に捕捉するために好ましいサイズに設計され、平面部分１０９は互いに回転可能に保持される（例えば図４参照）。必ずしも必要ではないが、各接合手段５９，６１，６３，６５，６７，６９は、協働する一対の部分球状部材１０５，１０７の各平面部分１０９の中心を介して延びる枢軸ロッド１１１のような枢軸手段を備え、それによって図１０に示すようにその対の部分球状部材１０５，１０７を枢動可能に結合するようにしてもよい。
図１〜７及び１０の分割球接合具にはいくつかの利点がある。それらによってスペースが節約される。というのは、完全球状球を各ストラット２３，２９，３５，４１，４７，５３に結合する場合には６つの分離した結合部が必要となるのに対し、回転斜板または基礎部材１９，２１当たり３つの分割球結合部しか必要としないからである。また、完全球状球の結合部が各ストラット２３，２９，３５，４１，４７，５３の端部に使用される場合に、図１〜９に示すターンバックル構造を用いてストラット２３，２９，３５，４１，４７，５３のいずれかの有効長さを調節するとき、ねじ付きの半分のシャフトと球とが回転して、思うようにストラット長さを調節できないことが多い。しかしながら、図１〜７及び１０の分割球接合具は、隣接するストラットに取り付けられた半球を備えるので、いずれかの半球がストラットの軸を中心に独立して回転させることを防止し、組合わされた分割球をユニットとして３つの軸を中心に回転させる。従って、結合部材８５を回転することによりストラット２３，２９，３５，４１，４７，５３のいずれかの有効長さを個々に調節するとき、対応するロッド８７，９１の回転が半球接合具の協働により止められる。各ストラット２３，２９，３５，４１，４７，５３の端部に全球状球結合を使用する場合に結合部材８５が回転するときにはいつでも、対応するロッド８７，９１の回転を停止させることが必要であることは、当業者には明白であろう。
図１１と１２に示す実施態様において、結合手段５９，６１，６３，６５，６７，６９の各々は、分割Ｕ字状継手結合具等からなる。結合手段６５のみが図１１と１２に示されているが、他の結合手段５９，６１，６３，６７，６９も構造が類似または同一であることが好ましい。図１１と１２に示す分割Ｕ字状継手結合具は、第１部材１１３と、第１部材１１３を第１及び第２基礎部材１９，２１の各一方に取り付ける軸部材１１５と、第２部材１１７と、枢軸部材１１９の長軸１２１が軸部材１１５の長軸１２３に直交して延びるように第２部材１１７を第１部材１１３へ枢動可能に取り付ける枢軸部材１１９と、枢軸部材１２５の長軸１２５が枢軸部材１１９の長軸１２１に直交して延びるようにストラット２３，２９，３５，４１，４７，５３の１つの端部２５，２７，３１，３３，３７，３９，４３，４５，４９，５１，５５，５７の１つとストラット２３，２９，３５，４１，４７，５３の他の１つの端部２５，２７，３１，３３，３７，３９，４３，４５，４９，５１，５５，５７の１つとを第２部材１１７へ枢動可能に付設（ストラット２３の端部２７とストラット５３の端部５７を第２部材１１７へ枢動可能に取り付ける状態が図示されている）するための枢軸部材１２５とを備える。ストラット２３，２９，３５，４１，４７，５３の端部２５，２７，３１，３３，３９，４３，４５，４９，５１，５５，５７は、張出ヘッド１２９を備え、それを通って図１１と１２に示すように枢軸部材１２５が延びるようにしてもよい。軸部材１１５は、第１部材１１３にねじ止めまたは圧入等により固定されるか、第１部材１１３とともに一体的な１つのユニットとして形成されるか、または第１部材１１３を第１及び第２基礎部材１９，２１の各々に枢動可能に取り付けるために当業者に周知の一般的な保持クリップ等よって各基礎部材１９，２１に回転可能に固定されてもよい。枢軸部材１１９は第２部材１１７に圧入等により固定されるか、または第２部材１１７とともに一体的な１つのユニットとして形成されるか、または第１部材１１３に当業者に周知の一般的な保持クリップ等によって回転可能に固定されてもよい。枢軸部材１２５は協働部材の１つ（つまり、第２部材１１７または張出ヘッド２９の１つ）に圧入等により固定されるか、または協働部材の１つ（つまり、第２部材１１７または張出ヘッド１２９の１つ）とともに一体的な１つのユニットとして形成されるか、または当業者に周知の一般的な保持クリップ等によって各協働部材（つまり、第２部材１１７及び両方の張出ヘッド１２９）に対して回転可能に固定されてもよい。
図１３と１４に示される実施態様においては、各接合手段５９，６１，６３，６５，６７，６９の各々は分割鎖リンク接合具等からなる。接合手段６５のみが図１３と１４に示されているが、他の接合手段５９，６１，６３，６７，６９は構造がそれに類似しているか同一であることが好ましい。図１３と１４に示す分割鎖リンク結合具は、第１リング部材１３１と、第１リング部材１３１を第１及び第２基礎部材１９，２１の各１つに取り付ける軸部材１３３と、ストラット２３，２９，３５，４１，４７，５３の１つの端部２５，２７，３１，３３，３７，３９，４３，４５，４９，５１，５５，５７の１つに取り付けられ（図ではストラット２３の端部２７に取り付けられている）かつ第１リング部材１３１に枢動可能に取り付けられた第２リング部材１３５と、ストラット２３，２９，３５，４１，４７，５３の他の１つの端部２５，２７，３１，３３，３７，３９，４３，４５，４９，５１，５５，５７の１つに取り付けられ（図ではストラット５３の端部５７に取り付けられている）、かつ、第１及び第２リング部材１３１，１３５に枢動可能に取り付けられた第３リング部材１３７とを備える。各第１リング部材１３１は、第２及び第３リング部材１３５，１３７を通って延びるＵ字形部材１３９と、Ｕ字形部材１３９が第２及び第３リング部材１３５，１３７の中央孔を通過した後にＵ字形部材１３９を閉じるブリッジ部材１４１とによって好ましく形成される。ブリッジ部材１４１はねじ１４２等（図１４参照）によりＵ字形部材１３９に離脱可能に取り付けられてもよい。軸部材１３３はねじ止めまたは圧入等によってブリッジ部材１４１に固定されるか、または一体の１つのユニットとしてブリッジ部材１４１とともに形成されるか、またはブリッジ部材１４１と各基礎部材１９，２１の両方に当業者に周知の一般的な保持クリップ等によって回転可能に固定され第１リング部材１３１を第１及び第２基礎部材１９，２１の各１つに枢動可能に取り付けてもよい。第２及び第３リング部材１３５，１３７をストラット２３，２９，３５，４１，４７，５３の各端部２５，２７，３１，３３，３７，３９，４３，４５，４９，５１，５５，５７に取り付ける方法は当業者に明らかなように変えてもよい。従って、例えば、各リング部材１３５，１３７は、各ストラット２３，２９，３５，４１，４７，５３の各端部２５，２７，３１，３３，３７，３９，４３，４５，４９，５１，５５，５７とともに１つのユニットとして一体に形成されてもよいが、これは当業者にとって明らかなことである。
図１５と１６に示す実施態様において、接合手段５９，６１，６３，６５，６７，６９の各々は可撓性または弾性の接合具からなる。接合手段６５のみが図１５と１６に示されているが、他の接合手段５９，６１，６３，６７，６９は構造がそれと類似または同一であることが好ましい。図１５と１６に示す可撓性または弾性の接合具は、第１及び第２基礎部材１９，２１の各１つに取り付けるために可撓性または弾性ゴム等から幹部分１４５とともに構成された可撓性または弾性のＹ字形本体部材１４３と、ストラット２３，２９，３５，４１，４７，５３の１つの端部２５，２７，３１，３３，３７，３９，４３，４５，４９，５１，５５，５７の１つに取り付けられる（図ではストラット２３の端部２７に取り付けられている）第１アーム１４７と、ストラット２３，２９，３５，４１，４７，５３の他の１つの端部２５，２７，３１，３３，３７，３９，４３，４５，４９，５１，５５，５７の１つに取り付けられる（図ではストラット５３の端部５７に取り付けられている）第２アーム１４９とを備える。幹部分１４５は、その可撓性または弾性により第１及び第２基礎部材１９，２１の各１つに固着されてもよく、軸部材１５１は幹部材１４５を第１及び第２基礎部材１９，２１の各１つに接合するために設けられてもよい。軸部材１５１はねじ止めまたは圧入等により幹部分１４５に固着されるか、または幹部分１４５とともに一体の１つのユニットとして形成されるか、または幹部分１４５を第１及び第２基礎部材１９，２１の各１つに枢動可能に接合するために当業者に周知の一般的な保持クリップ等によって各基礎部材１９，２１に回転可能に固着されてもよい。第１及び第２アーム１４７，１４９をストラット２３，２９，３５，４１，４７，５３の各端部２５，２７，３１，３３，３９，４３，４５，４９，５１，５５，５７に取り付ける方法は、当業者に明らかなように、変えてもよい。従って、例えば、ストラット２３，２９，３５，４１，４７，５３の各端部２５，２７，３１，３３，３７，３９，４３，４５，４９，５１，５５，５７は外側にねじが切られ、そして各アーム部分１４７，１４９は、ストラット２３，２９，３５，４１，４７，５３の各端部２５，２７，３１，３３，３７，３９，４３，４５，４９，５１，５５，５７をねじで受入れるねじ穴１５３を有してもよい。ねじ穴１５３は各アーム部分１４７，１４９における管状金属挿入物の中に形成されてもよいが、これは当業者に明白なことである。
図１７と１８に示す実施態様において、接合手段５９，６１，６３，６５，６７，６９の各々は、可撓性または弾性の接合具からなる。接合手段６５のみが図１７と１８に示されているが、他の接合手段５９，６１，６３，６７，６９は構造がそれと類似か同一であることが好ましい。図１７と１８に示す可撓性または弾性の接合具は、第１及び第２基礎部材１９，２１及びストラット２３，２９，３５，４１，４７，５３の１つの端部２５，２７，３１，３３，３７，３９，４３，４５，４９，５１，５５，５７の１つに取り付けられる第１本体手段１５４と、第１本体手段１５４に独立して隣接する第１及び第２基礎部材１９，２１の各１つ及びストラット２３，２９，３５，４１，４７，５３の１つの端部２５，２７，３１，３３，３７，３９，４３，４５，４９，５１，５５，５７の１つに取り付けられる第２本体手段１５５とを備える。各本体手段１５４，１５５は、第１及び第２基礎部材１９，２１の各１つに取り付けられるように第１端部１５７とともに可撓性または弾性のゴムで構成された可撓性または弾性の本体部材１５６と、ストラット２３，２９，３５，４１，４７，５３の１つの端部２５，２７，３１，３３，３７，３９，４３，４５，４９，５１，５５，５７の１つに取り付けられる第２端部１５９を備えることが好ましい（図１７と図１８はストラット２３の端部２７に取り付けられた第１本体手段１５４と、ストラット５３の端部５７に取り付けられた第２本体手段１５５とを示す）。第１端部１５７は、その可撓性または弾性により、第１及び第２基礎部材の各１つに固着されてもよく、軸部材１６１は、第１端部１５７を第１及び第２基礎部材１９，２１の各１つに接合するために設けられてもよい。軸部材１６１はねじ止めまたは圧入等により第１端部１５７に固着されるか、または第１端部１５７とともに一体に１つのユニットとして形成されるか、または当業者に周知の一般的な保持クリップ等によって各基礎部材１９，２１に回転可能に固定され第１端部１５７を第１及び第２基礎部材１９，２１の各１つに枢動可能に接合してもよい。ストラット２３，２９，３５，４１，４７，５３の各端部２５，２７，３１，３３，３７，３９，４３，４５，４９，５１，５５，５７を第２端部１５９に取り付ける方法は変化してもよく、これは当業者にとって明らかなことである。従って、例えば、ストラット２３，２９，３５，４１，４７，５３の各端部２５，２７，３１，３３，３７，３９，４３，４５，４９，５１，５５，５７は外側にねじが切られ、各第２端部１５９は、ストラット２３，２９，３５，４１，４７，５３の各端部２５，２７，３１，３３，３７，３９，４３，４５，４９，５１，５５，５７をねじで受入れるためのねじ穴１６３を備えてもよい。ねじ穴１６３は各端部１５９で筒状金属挿入物の中に形成されてもよいが、これは当業者に明らかなことである。
図１９と２０に示す実施態様では、接合手段５９，６１，６３，６５，６７，６９の各々は、一対の球状部材からなる。接合手段６５のみが図１９と２０に示されるが、他の接合手段５９，６１，６３，６７，６９は構造がそれに類似か同一であることが好ましい。図１９と２０に示す接合手段は、ストラット２３，２９，３５，４１，４７，５３の１つの端部２５，２７，３１，３３，３７，３９，４３，４５，４９，５１，５５，５７の１つに取り付けられた第１球状部材１６５と、ストラット２３，２９，３５，４１，４７，５３の１つの端部２５，２７，３１，３３，３７，３９，４３，４５，４９，５１，５５，５７の他の１つに取り付けられた第２球状部材とを備える。図１９と２０は、ストラット２３の端部２７に取り付けられた第１球状部材１６５と、ストラット５３の端部５７に取り付けられた第２球状部材１６７とを示す。図１９と２０に示す実施態様に関して、各基礎部材１９，２１の各リング７１は、球状部材１６５，１６７の１つを回転可能に捕捉するようなサイズに設計された複数の部分球面穴１６９を備える。部分球面穴１６９は、図１９と２０に示すようにリング７１と一体に形成されてもよい。一方、各部分球面穴１６９または協働する一対の部分球面穴１６９は、図２６に示すようにねじ止めなどでリング７１の１つに取り付けられ得るプレート部材１７０に形成されてもよいが、これは当業者に明らかなことである。さらに、各部分球面穴１６９は、互いに協働して部分球面穴１６９等を形成するリング７１と分離プレート部材とにそれぞれ部分的に形成されてもよい。
図２１と２２に示す実施態様では、接合手段５９，６１，６３，６５，６７，６９の各々は、一対のＵ字型接合具からなる。図２１と２２には接合手段６５のみが示されているが、他の接合手段５９，６１，６３，６７，６９は構造がそれと類似または同一であることが好ましい。図２１と２２に示すＵ字型接合具は、第１及び第２基礎部材１９，２１の各１つとストラット２３，２９，３５，４１，４７，５３の１つの端部２５，２７，３１，３３，３７，３９，４３，４５，４９，５１，５５，５７の１つとに取り付けられる第１Ｕ字形継手接合具１７１と、第１Ｕ字形継手接合具１７１に独立して隣接する第１及び第２基礎部材１９，２１の各１つと、ストラット２３，２９，３５，４１，４７，５３の他の１つの端部２５，２７，３１，３３，３７，３９，４３，４５，４９，５１，５５，５７の１つとに取り付けられる第２Ｕ字形継手接合具１７３とを備える。各Ｕ字形継手接合具１７１，１７３は、好ましくは、第１部材１７５と、第１部材１７５を基礎部材１９，２１の各１つに取り付けるための軸部材１７７と、第２部材１７９と、軸部材１７７の長軸１８５に直交して延びる枢軸部材１８３により第２部材１７９を第１部材１７５に枢動可能に取り付ける枢軸部材１８１と、枢軸部材１８１の長軸に直交して延びる枢軸部材１８７の長軸によりストラット２３，２９，３５，４１，４７，５３の１つの端部２５，２７，３１，３３，３７，３９，４３，４５，４９，５１，５５，５７の１つを第２部材１７９に枢動可能に取り付けるための枢軸部材１８７とを備える。ストラット２３，２９，３５，４１，４７，５３の端部２５，２７，３１，３３，３７，３９，４３，４５，４９，５１，５５，５７は、張出ヘッド１９１を備え、それを介して枢軸部材１８７が図２１と２２に示すように延びるようにしてもよい。軸部材１７７はねじ止めまたは圧入等により第１部材１７５に固着されるか、または第１部材１７５と一体の１つのユニットとして形成されるか、または基礎部材１９，２１の各１つに第１部材１７５を枢動可能に取り付けるために当業者に周知の一般的な保持クリップ等によって各基礎部材１９，２１に回転可能に固定ししてもよい。枢軸部材１８１は圧入等により第２部材１７９に固着されるか、または第２部材１７９と一体の１つのユニットとして形成されるか、当業者に周知の一般的な保持クリップ等によって第１部材１７５に回転可能に固定されてもよい。枢軸部材１８７は協働する部材（つまり、第２部材１７９または各張出ヘッド１９１）の１つに圧入等により固着されるか、または協働する部材（つまり、第２部材１７９または各張出ヘッド１９１）と一体の１つのユニットとして形成されるか、または各協働部材（第２部材１７９と各張出ヘッド９１）に当業者に周知の一般的な保持クリップ等によって回転可能に固定されてもよい。
図２３と２４に示す実施態様では、接合手段５９，６１，６３，６５，６７，６９の各々は、一対の鎖リンク接合具からなる。接合手段６５のみが図２３と２４に示されているが、他の接合手段５９，６１，６３，６７，６９は構造がそれと類似または同一であることが好ましい。図２３と２４に示す鎖リンク接続具は、第１及び第２基礎部材１９，２１の各１つと、ストラット２３，２９，３５，４１，４７，５３の１つの端部２５，２７，３１，３３，３７，３９，４３，４５，４９，５１，５５，５７の１つとに取り付けられる第１鎖リンク接合具１９３と、第１鎖リンク接合具１９３に独立して隣接する第１及び第２基礎部材１９，２１の各１つと、ストラット２３，２９，３５，４１，４７，５３の他の１つの端部２５，２７，３１，３３，３７，３９，４３，４５，４９，５１，５５，５７の１つとに取り付けられる第２鎖リンク接合具１９５とを備える。各鎖リンク接合具１９３，１９５は好ましくは、第１リング部材１９７と、第１リング部材１９７を第１及び第２基礎部材１９，２１の各１つに枢動可能に取り付ける枢軸部材１９９と、ストラット２３，２９，３５，４１の１つの端部２５，２７，３１，３３，３７，３９，４３，４５，４９，５１，５５，５７の１つに取り付けられ第１リング部材に枢動可能に取り付けられる第２リング部材２０１を備える（第１鎖リンク接合具１９３の第２リング部材２０１は図２３と２４に示されストラット２３の端部２７に取り付けられ、第２鎖リンク接合具１９５の第２鎖リンク接合具１９５はストラット５３の端部５７に取り付けられている）。各第１リング部材１９７は、第２リング部材２０１を介して延びるＵ字形部材２０３と、Ｕ字形部材２０３が第２部材２０１の中心穴を通過した後にＵ字形部材２０３を閉じるブリッジ部材２０５とによって形成されることが好ましい。ブリッジ部材２０５はねじ２０７等（図２４参照）によりＵ字形部材２０３に離脱可能に取り付けられてもよい。枢軸部材１９９は圧入等によりブリッジ部材２０５に固着されるか、またはブリッジ部材２０５と一体に１つのユニットとして形成されるか、または当業者に周知の一般的な保持クリップ等によってブリッジ部材２０５と各基礎部材１９，２１の両方に回転可能に固定されてもよい。第２リング部材２０１をストラット２３，２９，３５，４１，４７，５３の各端部２５，２７，３１，３３，３９，４３，４５，４９，５１，５５，５７に取り付ける方法は変えてもよく、これは当業者に明らかである。従って、例えば、各リング部材２０１は、各ストラット２３，２９，３５，４１，４７，５３の各端部２５，２７，３１，３３，３７，３９，４３，４５，４９，５１，５５，５７とともに１つのユニットとして一体に形成されてもよいが、これは当業者に明らかである。
図２７に示す実施態様では、有効長さ調節可能ストラット２３，２９，３５，４１，４７，５３は左回り雄ねじを一端２１１に右回り雄ねじを他端２１３に有する連続した一体のロッド２０９から構成されてもよく、各接合手段５９，６１，６３，６５，６７，６９はロッド２０９の１つの端部２１１，２１３の１つをねじで受入れるために正しく対応するねじ穴２１５を備えてもよい。接合手段５９，６５のみが図２７に示されているが、他の接合手段６１，６３，６７，６９は構造がそれと類似か同一であってもよい。同様に、ストラット２３，２９，５３の部分のみが図２７に示されているが、他のストラット３５，４１，４７は構造がそれと類似か同一であってもよい。各ロッド２０９はその長軸を中心とする回転を助けるためにその両端の間に握り手段を備えてもよい。その握り手段は、ロッド２０９を貫通する横穴２１７からなり、図示しないバー等を挿入してハンドルを提供しロッド２０９をその長軸を中心に容易に回転させるようにしてもよいが、これは当業者に明らかである。各ロッド２０９の中央部分は補強等のために横穴２１７の近傍を膨らませてもよい。ロッド２０９が回転すると、その両端に係合する接合手段５９，６１，６３，６５，６７，６９は互いに接近するか、遠ざかり、ロッド２０９の有効長さを変化させ、基礎部材１９，２１に対応または関連する動きを与えるが、これは当業者に明らかである。なお、図２７は図１〜７及び１０の分割球接合具を示すが、それに限定されるものではなく、図１１〜２４等に示すタイプの接合具を使用してもよい。
本発明の第２の好適な実施態様は図２８に示され、符号２．１１によって表示される。その創外固定器２．１１は、第１骨要素２．１５を第２骨要素２．１７に固定するための、片側方式の整形外科用創外固定器２．１３の中心部分である。
創外固定器２．１１は、
第１骨要素２．１５に装着するための第１基礎部材２．１９；第２骨要素２．１７に装着するための第２基礎部材２．２１；第１端及び第２端を有する、有効長さを調節することのできる第１ストラット２．２３；第１端及び第２端を有する、有効長さを調節することのできる第２ストラット２．２９；第１端及び第２端を有する、有効長さを調節することのできる第３ストラット２．３５；第１端及び第２端を有する、有効長さを調節することのできる可能な第４ストラット２．４１；第１端及び第２端を有する、有効長さを調節することのできる可能な第５ストラット２．４７；第１端及び第２端を有する、有効長さを調節することのできる可能な第６ストラット２．５３；第１及び第２ストラット２．２３、２．２９の第１端を相互にかつ第１基礎部材２．１９に対して回転可能に装着するための第１接合手段２．５９；第３及び第４ストラット２．３５、２．４１の第１端を相互にかつ第１基礎部材２．１９に対して回転可能に装着するための第２接合手段２．６１；第５及び第６ストラット２．４７、２．５３の第１端を相互にかつ第１基礎部材２．１９に対して回転可能に装着するための第３接合手段２．６３；第１及び第６ストラット２．２３、２．５３の第２端を相互にかつ第２基礎部材２．２１に対して回転可能に装着するための第４接合手段２．６５；第２及び第３ストラット２．２９、２．３５の第２端を相互にかつ第２基礎部材２．２１に対して回転可能に装着するための第５連結手段２．６７；及び、第４及び第５ストラット２．４１、２．４７の第２端を相互にかつ第２ベース２．２１に対して回転可能に装着するための第６接合手段２．６９を含む。
第１及び第２基礎部材２．１９、２．２１は種々の方法で、種々の材料で、そして種々の形状及び寸法で構成できる。かくして、例えば、各基礎部材２．１９、２．２１は、強靱で細長いロッド２．７２などに、典型的な止めねじなどで同心状に固定されるために一枚板でまたは多数枚の板で構成できる。標準貫通固定ねじ、ワイヤまたはピン２．７３などが、プレート２．７１の一体部分であるかまたは図２８で示され、今や当業者に明らかであるようにロッド２．７２に直接装着できる種々の接合具２．７４によって基礎部材２．１９、２．２１及びロッド２．７２に、連結される。
ストラット２．２３、２．２９、２．３５、２．４１、２．４７、２．５３及び接合手段２．５９、２．６１、２．６３、２．６５、２．６７、２．６９は、装置１１に対しすでに開示した種々のストラット２３、２９、３５、４１、４７、５３及び接合手段５９、６１、６３、６５、６７、６９と同一であるのが好ましく、装置２．１１のストラット２．２３、２．２９、２．３５、２．４１、２．４７、２．５３及び接合手段２．５９、２．６１、２．６３、２．６５、２．６７、２．６９の可能な種々の構成について完全に理解するためには、種々のストラット２３、２９、３５、４１、４７、５３及び接合手段５９、６１、６３、６５、６７、６９についての前記の詳細な開示を参照すべきである。
各プレート２．７１は、使用された接合手段２．５９、２．６１、２．６５、２．６７、２．６９とともに使用するために構成されている。かくして、例えば、図２８で示された実施態様に関して各プレート２．７１は、示された分割球接合手段の一対の対応一部球面部材をその中に回転可能に取り込むために、複数の一部球面凹部２．７９を有するのが好ましい。
本発明の好ましい第３の実施態様が図２９に示され、符号３．１１によって表示される。創外固定器３．１１は、第１骨要素３．１５を第２骨要素３．１７に固定するために、一部偏心して装着された、片側方式の整形外科用創外固定器３．１３である。
創外固定器３．１１は、第１骨要素３．１５に装着するための第１基礎部材３．１９；第２骨要素３．１７に装着するための第２基礎部材３．２１；第１端及び第２端を有する、有効長さを調節することのできる第１ストラット３．２３；第１端及び第２端を有する、有効長さを調節することのできる可能な第２ストラット３．２９；第１端及び第２端を有する、有効長さを調節することのできる可能な第３ストラット３．３５；第１端及び第２端を有する、有効長さを調節することのできる可能な第４ストラット３．４１；第１端及び第２端を有する、有効長さを調節することのできる可能な第５ストラット３．４７；第１端及び第２端を有する、有効長さを調節することのできる第６ストラット３．５３；第１及び第２ストラット３．２３、３．２９の第１端を相互にかつ第１基礎部材３．１９に対して回転可能に装着するための第１接合手段３．５９；第３及び第４ストラット３．３５、３．４１の第１端を相互にかつ第１基礎部材３．１９に対して回転可能に装着するための第２接合手段３．６１；第５及び第６ストラット３．４７、３．５３の第１端を相互にかつ第１基礎部材３．１９に対して回転可能に装着するための第３接合手段３．６３；第１及び第６ストラット３．２３、３．５３の第２端を相互にかつ第２基礎部材３．２１に対して回転可能に装着するための第４接合手段３．６５；第２及び第３ストラット３．２９、３．３５の第２端を相互にかつ第２基礎部材３．２１に対して回転可能に装着するための第５接合手段３．６７；及び、第４及び第５ストラット３．４１、３．４７の第２端を相互にかつ第２ベース３．２１に対して回転可能に装着するための第６接合手段３．６９を含む。
第１及び第２基礎部材３．１９、３．２１は種々の方法で、種々の材料で、そして種々の形状及び寸法で構成できる。かくして、例えば、各基礎部材３．１９、３．２１は、強靱で細長いロッド３．７２などに、典型的な止めねじなどで偏心して固定されるために一枚板でまたは多数枚の板で構成できる。標準貫通固定ねじ、ワイヤまたはピン３．７３などが、プレート３７１の一体部分であるかまたは図２９で示され、今や当業者に明らかであるようにロッド３．７２に直接装着できる種々の接合具３．７４によって基礎部材３１９、３．２１及びロッド３．７２に連結される。
ストラット３．２３、３．２９、３．３５、３．４１、３．４７、３．５３及び接合手段３．５９、３．６１、３．６３、３．６５、３．６７、３．６９は、装置１１に対しすでに開示した種々のストラット２３、２９、３５、４１、４７、５３及び接合手段５９、６１、６３、６５、６７、６９と同一であるのが好ましく、装置３．１１のストラット３．２３、３．２９、３．３５、３．４１、３．４７、３．５３及び接合手段３．５９、３．６１、３．６３、３．６５、３．６７、３．６９の可能な種々の構成について完全に理解するためには種々のストラット２３、２９、３５、４１、４７、５３及び接合手段５９、６１、６３、６５、６７、６９についての上記の詳細な開示を参照すべきである。
各プレート３．７１は、使用された接合手段３．５９、３．６１、３．６５、３．６７、３．６９とともに使用するために構成されている。かくして、例えば、図２９で示された実施態様に関して各プレート３．７１は、示された分割球接合手段の一対の対応一部球面部材をその中に回転可能に取り込むために、複数の一部球面凹部３．７９を有するのが好ましい。
このように構成されて、本発明は新規な創外固定器及び再配置する機構を提供する。固定器は、好ましくは、長さ調節可能な６本のストラットによって連結された２つの基礎部材または回転斜板を含む。しかし、この発明の固定器は、６本以上またはそれ以下のストラットを含んでもよい。好ましくは、その装置は、長さ調節可能な２〜８本のストラットを含む。これらのストラットは、静止位置では、相互に傾斜している。好ましい実施態様では、これらのストラットは、非類似に構成されたストラットの不規則な配列が６本の軸のゆるやかな修正をもたらすけれども、構造上のため及び臨床上の使用のために一定の間隔で配置され、製造法が類似している。好ましい実施態様の各ストラットは、本来一方端の半球体に装着されるターンバックルである。半球体は、３つのソケットが各回転斜板上にあるので、一部包囲ソケットの隣接ストラットの半球体に噛み合わされる。１つの回転斜板のソケットは、軸方向に見て、他の回転斜板のソケットに対し、食い違い交差させることができる。分割球を押し込む一部のソケットは回転斜板の一体部分でもよいし、追加して装着してもよい。
本発明は、球を回転に対して実際にクランプするソケットなしの固定器及び機構として働く。理想的には、３つの軸のまわりの球及び各半球体の回転をその半球体の面に垂直な軸のまわりに許容する十分な隙間があり、３つの並進軸に沿う過剰な遊動を許すことなく、半球体の中心を通過することである。球の追加クランプは、移動防止のために行われるが、本装置はストラットの長さの変化によって再配置する機構として作用でき、従ってソケット内の球継手のペア相互及び／またはそのまわりの半球体の付随する回転として作用できる。
本装置は、球がしっかりクランプされずに回転自在であっても、安定固定器として機能する。創外固定器のピンクランプは回転斜板の一体部分であってもよく装着されてもよい。したがって、これらのクランプは、骨片に装着されるピンまたはワイヤに装着される。骨片の位置は、６本のストラットの有効長さを調節することによってしかるべく変更されてもよい。
１つの骨片の他の骨片に対する６つの新しい各対応位置は、６本のストラットの有効長さを変更することによって達成できる。ストラットの長さの各組合せは１つの骨片の他の骨片に対するユニークな６つの対応位置を決定する。各骨片間の位置の変化は、１以上のストラットの有効長さに変化がなければ生じることがない。いずれかのストラットの長さに何らかの変化が１つの骨片の他の骨片に対する位置の変化を起こす場合には、束縛はまったくない。各ストラットが１つの骨片を他の骨片に対して規定量移動させるための長さの正確な変化は、手動計算、計算機またはコンピュータによる同等の変換によって達成することができる。
変形例としては、前記分割球の中心だけを備えた類似の附属回転斜板を、ストラットの初期長さの決定に用いることができる。変形した肢の直交Ｘ線写真がとられ、そしてこれらが、注意深い臨床試験を加えて、変形とみなしたり、変形を測定したりするのに用いられる。その変形した位置では、本件創外固定器によって修正できる６本の軸に沿ってかつ／またはそのまわりの偏位により、１つの骨片が初めのまたは好ましい位置から移動すると考えられる。本発明の中立または元の位置と仮定して、付属回転斜板が類似の元の位置に保たれる。次いで、１つの付属回転斜板がＸ線と臨床試験で測定される変形に等しい大きさで、６本の軸に沿ってかつ／またはそのまわりに他の付属回転斜板から偏位される。付属回転斜板がこの変形した空間関係に保持される間に、分割球継手の中心に対応するマーク間の距離が測定される。次いで、対応するストラットは釣り合うよう調節される。
これは５本のストラットの長さを残すために繰り返される。この工程の終了時には、本発明は肢のように正確に変形される。本発明は、次いで、骨格ピンまたはワイヤで骨片にしっかりと装着される。ストラットは、次いで、徐々にまたは直ちに初めのまたは元の長さに調節される。骨の変形は、本発明が骨に装着されるので、本発明が修正されるのに対応して修正される。
本発明の装置の使用方法
本発明のユニークな使用方法を、図１に示す新規な固定器の好ましい態様により説明する。上述したように、本装置のこの態様は、２つの環状基礎部材７１と、これら２つの基礎部材７１に連結する６本の長さ調節可能なストラット３０１（２３，２９，３５，４１，４７及び５３で示す）とからなる。ストラット３０１は６つの分割球接合具３０３によって基礎部材７１に取り付けられている。さらに、ここで示す方法の詳細な記述の大部分は、固い組織の変形、特に脛骨の変形に関するものである。以下の方法は本発明の好ましい態様、特に脛骨の変形に関して述べられるが、当該分野の通常の知識を有する者であれば、この方法を、本発明の他の態様、及び他の組織の変形に容易に適用することができる。
Ｉ．方法の概要
本発明の装置のユニークな使用方法によれば、骨変形を数学的に特徴付ける一般変形方程式を得るために、射影幾何学、三角法、及びマトリックス代数学が用いられる。この一般変形方程式によれば、調節可能なストラットのそれぞれの長さは、骨変形を模造しまたは反映するための装置を構成することで決定することができる。一般変形方程式は、装置に関連する骨の位置（すなわち装置パラメーター及び偏心）とその骨片の関連位置（すなわち骨変形パラメーター）とからなるいくつかのパラメーターに基づくものである。
この創外固定器はユニークな構成であるので、１以上の調節可能なストラットの長さを調節することにより、あらゆる骨の変形を実際に模造しまたは反映するために本装置を構成することができる。図３０及び図３１に示すように、本発明の装置を使用する２つの好ましい方法がある。図３０に示す第１の方法では、一般に３つのステップがある。まず、装置をその中間位置で骨変形した部位に配置する（Ｉ）。その後、骨変形を分析し、パラメーターの変化に関連させて骨変形を特徴付ける（II）。その後、これらのパラメーターを用いて、装置を構成するのに必要な各ストラットの適切な長さを決定して、骨変形を模倣し（III）、それによって骨変形を矯正する。この方法は急性骨変形手法として以下に述べられる。図３１に示す本発明の第２の方法では、まず、いろいろなパラメーターの変化と装置の予測配置に関して骨変形を特徴付ける（Ｉ）。その後、各ストラットの長さを調節して、骨変形を模倣するように装置を構成し、骨変形した部位に装置を配置する（II）。各ストラットの長さを再び調節し、中間位置に戻して装置を再構成し（III）、それによって骨変形を矯正する。この方法は慢性骨変形手法として以下に述べられる。以下に詳細に述べるように、与えられた骨変形を再現する（すなわち慢性手法）かまたは補償する（すなわち急性手法）ために必要なストラットの長さは、様々な整形外科的及び幾何学的原理を用いて決定される。
本発明の装置の第３の好ましい使用方法は、慢性の骨変形または説明のつかない骨変形のために使用することができる。この手法では、変形した装置（すなわち各ストラットの長さが等しくない装置）を骨変形の部位に配置し、変形している骨分節の互いの幾何学的関係、及び変形している骨分節の装置に対する幾何学的関係の点で装置を特徴付ける。この幾何学的特徴付けに基づいて、骨変形を矯正するのに必要なストラットの新しい有効長さが決定される。この新しい有効長さは同じ長さではなく、つまり骨変形が矯正された後に残る装置の変形である。
Ａ．慢性手法
本発明の慢性手法は、一般に、先天的な変形、及び後天的な外傷後の変形癒合または骨癒合不全のような骨変形を矯正するために使用される。
一般に、第１骨分節と第２骨分節との間の変形を矯正するための慢性手法による本発明の装置のユニークな使用プロセスは、以下のステップを含む。図３１（Ｉ）に示すように、この慢性手法では、前−後レントゲン写真３１３，内−外レントゲン写真３１５を撮り、骨の臨床試験を行って、６つの骨変形パラメータを得る。さらに行った臨床試験に基づき、どのようなサイズの装置を使用するのかを決定する。選択した装置のサイズは３つの装置パラメータを与える。その後、手術前のプランニングに基づいて本装置に関する骨変形の関連位置を予測し、その後、４つの取付パラメータを得る。これらの１３のパラメータを一般変形方程式に基づいて骨変形コンピュータ（計算機）プログラムに入力し、骨変形を正確に模倣するように、本装置を構成するであろう特定の６つの新しいストラットの長さを得る。その後、ストラットを新しい長さに調節し、本装置を骨に取り付ける（II）。骨変形は、ストラットがそれらの中間長さに再び収容された時に実質的に矯正される（III）。
より詳しくは、第１と第２の骨分節間の変形を矯正するための慢性手法による本発明の装置のユニークな使用方法は、以下のステップを含む。
１．骨変形パラメータの決定。これはレントゲン写真と臨床試験から決定された、第１骨分節の第２骨分節に対する位置の以下の測定を含む。
ａ．内−外の方向から見た前−後（ＡＰ）配置
ｂ．ＡＰの方向から見た内−外（ＬＡＴ）配置
ｃ．ＬＡＴとＡＰのいずれか一方の方向から見た軸偏位
ｄ．ＬＡＴの方向から見たＡＰの角形成
ｅ．ＡＰの方向から見たＬＡＴの角形成
ｆ．臨床試験で決定された軸回転
２．適切な基準位置となるような骨変形位置での原点の決定。これはＡＰとＬＡＴの偏位を測定したレベルと同じレベルが好ましい。
３．適切なサイズの装置を選択して装置パラメータを得ること。この装置パラメータは、第１基礎部材の有効直径、第２基礎部材の有効直径、及びストラットの初期中間長さを含む。
４．第１基礎部材３０５の第１骨文節３０９への取付けのために第１骨分節３０９上の適切な位置をあらかじめ決定すること、及び装置が所定の適切な場所に配置されていれば、以下に示す装置の偏位を決定すること。
ａ．第１基礎部材３０５から原点までの垂直距離、
ｂ．装置１１の中心線から原点までの水平偏位、この水平偏位は前−後偏位と内−外偏位とから構成される。
及び
ｃ．装置の所定方位と、第２骨片が矯正された位置からその軸の周りに回転される量
ここでは、第１基礎部材を移動基礎部材とし、第２基礎部材を固定基準基礎部材とする。
５．装置が所定の適切な場所で骨分節３０９，３１１の上に配置されている場合、骨変形を模倣するために装置を構成するのに必要な各ストラット３０１の有効長さを計算すること。
６．各ストラット３０１の有効長さを調節して、骨変形が模倣されるように装置を構成すること。
７．所定の適切な位置で、第１骨片に第１の取付けメカニズムを取り付けるとともに、第２骨片に第２の取付けメカニズムを取り付けること。
及び、
８．各ストラット３０１の有効長さを初期の中間長さに調節し、それによって骨変形を実質的に矯正すること。
Ｂ．急性手法
急性手法は、一般的に急性骨折の修復に用いられる。一般に、急性手法による本発明の装置のユニークな使用方法は以下のステップを含む。
図３０において、まず、適切なサイズの本装置を、中間長さのストラットで骨折の周囲に取り付ける（Ｉ）。選択した本装置のサイズに基づいて３つの装置パラメータを決定する。中間装置を適用した場合には標準修復手法を用いる。手術後、ＡＰ及びＬＡＴのレントゲン写真を撮り、臨床試験を行う（II）。これらのレントゲン写真と臨床試験から、６つの骨折変形パラメータと、４つの取付パラメータを判定する。これらの１３のパラメータを一般変形方程式に基づいて骨変形コンピュータプログラムに入力し、骨変形が正確に模倣されるように固定器１１を調節するための特定の６つの新しいストラットの長さを得る。骨変形は、ストラットが新しい長さになった時に完全に矯正される（III）。
より詳しくは、第１と第２の骨分節の間の変形を矯正するための急性手法による本発明の装置のユニークな使用方法は、以下のステップを含む。
１．適切なサイズの本装置を選択し、第１骨分節３０９に第１取付メカニズムを取り付けるとともに、第２骨分節３１１に第２取付メカニズムを取り付けること。この時、選択された装置のサイズは、第１基礎部材の有効直径と、第２基礎部材の有効直径と、ストラットの初期中間長さを含む装置パラメータを与える。
２．骨変形パラメータの決定。これは第１骨分節３０９と第２骨分節３１１との関連位置の以下の測定を含む。
ａ．ＬＡＴの方向から見たＡＰの偏位
ｂ．ＡＰの方向から見たＬＡＴの偏位
ｃ．ＬＡＴとＡＰのいずれか一方の方向から見た軸偏位
ｄ．ＬＡＴの方向から見たＡＰの角形成
ｅ．ＡＰの方向から見たＬＡＴの角形成
ｆ．臨床試験によって決定された軸回転
３．適切な基準位置となるような骨変形位置で原点を決定する。これはＡＰとＬＡＴの偏位を測定したレベルと同じレベルが好ましい。
４．以下を含む装置の偏心度を決定すること。
ａ．第１基礎部材から原点までの垂直距離、
ｂ．装置の中心線から原点までの水平偏位、この水平偏位は前−後偏位と内−外偏位から構成される。
及び
ｃ．装置の所定方位と、第２の骨片が矯正された位置からその軸の周りに回転される量
ここでは、第１基礎部材を移動基礎部材とし、第２基礎部材を固定基準基礎部材とする。
５．骨変形を模倣するために装置１１を構成するのに必要な各ストラット３０１の有効長さを計算すること。
及び、
６．各ストラット３０１の有効長さを調節して、骨変形が模倣されるように装置１１を構成し、それによって実質的に骨変形を矯正すること。
II．装置パラメータ
慢性手法と急性手法との双方において、適切な装置サイズ、すなわち装置パラメータを選択しなければならない。装置パラメータには、第１基礎部材３０５の有効直径と、第２基礎部材３０７の有効直径と、ストラット３０１の初期中間長さとの３つの装置パラメータがある。基礎部材７１の有効直径は、この基礎部材７１に取り付けられた接合具３０３と実質的に交差する円の直径である。
図１に示したこの装置の好ましい態様によれば、基礎部材７１は円形であり、そのため、その直径は基礎部材７１の実際の直径となる。しかしながら、本発明の装置において、他の形状の部材を用いてもよい。
III．第２骨分節に対する第１骨分節の位置の決定（変形パラメータ）
変形パラメータは、変形を特徴付ける６つの測定値を含む。特に、この６つの測定値は、第２骨分節（または骨片）に対する第１骨分節（または骨片）の位置を示す。６つの変形パラメータは、ＡＰの並進、ＬＡＴの並進、軸の並進、ＡＰの角形成、ＬＡＴの角形成、及び軸の回転からなる。変形パラメータの決定は、慢性手法（上記ステップ１）と、急性手法（上記ステップ２）との両方におけるステップである。
一般に、その測定値を得るためには、骨分節３０９，３１１の共通軸（解剖学的または機械的な）を決定しなければならない。ＡＰ及びＬＡＴのレントゲン写真は、変形パラメータの確認のために撮られる。解剖学的または機械的軸は、レントゲン写真の機器で、長いフィルム（腰、ひざ及び足首を含む）を用いることによって調べることができる。
我々は、一方の骨片を固定基準骨片とし、他方の骨片を移動または変形骨片とすることが有効であることを見い出した。整形外科的な慣習は、一般に、遠位骨片の変形を、近位骨片に関して特徴付ける。例えば、近位骨片は基準骨片であり、遠位骨片は移動骨片である。しかしながら、本発明の固定器のユニークな使用方法は、遠位骨片を基準骨片とし、近位骨片を移動または変形骨片とする場合でも適用可能である。この通常ではない骨変形の特徴付け（すなわち、近位骨片を移動または変形骨片として用いること）は、短い近位骨片を有する近位脛の骨癒合不全または変形癒合において特に有効である。近位基礎部材の取付位置（接合面と腓骨の頂部を目印として使用して）は、手術前の計画あるいは手術において、長い遠位骨片の遠位基礎部材の取付よりも正確に決定することができる。それはまた、例えレントゲン写真が遠位基礎部材の取付位置を含むのに短かすぎたとしても、骨変形を十分に特徴付けることができる。
変形パラメータの決定を特定して入力する前に、人体について記述する際に用いられる一般的な整形外科的基準手法のために符号の取り決め（＋／−）を行わなければならない。当該分野の技術者であれば、我々が適用した符号の取り決めが独自のものであるが、他の符号を用いることも可能であることがわかるであろう。この符号の取り決めについては、いったん標準を決めるとそれを常に適用しなければならないということが重要なだけである。
図３３に本発明の好ましい態様の我々が適用した符号を示す。我々は、サジタル面をＹ−Ｚ平面とし、コロナ面をＸ−Ｚ平面とし、横断面をＸ−Ｙ平面として指定した。我々が基準とする全体の中心または原点は、我々の座標系における“０”の位置である。図３３に示すように、Ｚ軸に沿って原点から頭の方へ向かう位置がＺ軸の正であり、Ｙ軸に沿って原点に対して前へ向かう位置がＹ軸の正であり、Ｘ軸に沿って原点に対して右へ向かう位置がＸ軸の正であるとみなす。
符号の取り決めは回転動作にも適用しなければならない。本発明の好ましい方法によれば、回転位置のための符号を決定するには、右手の法則を適用する。右手の法則では、右手の親指が正の基準軸を指す時の残り４本の指先の方向がその基準軸に関する正の回転方向である。図３３の矢印３１９は、右手の法則によって決められた各軸に対する正の回転方向を示す。
好ましい符号の取り決めの使用をより特定して示すために、従来の整形外科的用語と、それに対応する、左右の脛骨の基準近位骨片に対する移動遠位骨片の様々な並進及び回転の数学的符号とを以下の表に示す。
0004519203.tif 000002
さらに、好ましい符号の取り決めの使用をより特定して示すために、従来の整形外科用語と、それに対応する、左右の脛骨の基準遠位骨片に対する移動近位骨片の様々な並進及び回転の数学的符号とを以下の表に示す。
0004519203.tif 000003
共通軸３１７を確認して、符号の取り決めを適用すれば、変形パラメータを決定することができる。図３２は変形脛骨のためにどのようにして変形パラメータを決定するのかを示している。この図に示すように、我々は基準骨片として近位骨片３０９を選択し、移動骨片として遠位骨片３１１を選択した。骨変形のＡＰのレントゲン写真（Ｉ）とＬＡＴのレントゲン写真（II）が得られる。図３２に示すように、基準骨片３０９の中心線３１７と変形した移動骨片３１１の中心線３１７を引く。両中心線３１７，３１７′は、矯正された骨の共通軸である。ＡＰの角形成は矢印３２１で示し、ＬＡＴの角形成は矢印３２３で示す。これらは従来の方法を用いて、各骨片３０９，３１１に引かれた中心線３１７，３１７′のずれを測定することにより決定する。軸回転（III）（内または外回転）は医学的または特別のフィルムで評価する。矢印３２５で示した軸回転は、その正常な位置から骨を中心線の回りで回転させた量である。
本発明の装置の好ましい使用方法によれば、並進変形パラメータは以下のようにして決定する。図３２に示すように、ＡＰの並進（Ｉ）とＬＡＴの並進（II）（すなわち、偏位）は、原点のレベルで、基準骨片の中心線３１７から移動骨片の中心線３１７′に向けての垂直な距離であり、通常は移動骨片３１１の内方端である。図３２のＡＰの並進は矢印３２７で示す。図３２のＬＡＴの並進は矢印３２９で示す。軸の並進は、ＡＰまたはＬＡＴの一方のレントゲン写真で測定することができ、それは基準骨片の中心線３１７に沿って測定された骨片３０９，３１１の内方端どうしの距離である。図３２の軸の並進は矢印３３１で示す。各変形パラメータの符号は、上記で述べたような座標軸と右手の法則に基づいている。
IV．原点の決定
骨格の変形または骨片対骨片の関係を特徴付ける変形パラメータの決定に加えて、骨格対装置の関係を特徴付ける偏心を決定する必要がある。結果として、骨格対装置の関係を特徴付けるための基準として機能する骨格の位置を選択しなければならない。我々はその基準位置を“原点”と呼ぶ。
慢性手法（上記ステップ２）と急性手法（上記ステップ３）との両方では、ある原点を決定しなければならない。本発明の装置の好ましい使用方法では、原点はその回りで矯正の回転が発生する位置である。原点のＺ−座標は、好ましくは、ＡＰとＬＡＴの偏位が測定されたレベルと同じ位置である。原点は骨変形の矯正の間、切骨部／骨癒合不全での圧迫、伸延及び偏位を避けるように適切に選択しなければならない。
図３４〜３６は様々な場合の好ましい原点を示している。図３４に示すように、骨変形が並進のみである場合には、移動骨片の内方端のレベルでの基礎部材３０５の中央を原点３３３として設定することができる。しかしながら、純粋に並進骨変形のみの関係である場合には、原点３３３としてあらゆる点を選択することができる。図３５に示すように、骨変形がかなりの角度を持っている場合には、ピンとワイヤーとのヒンジの圧迫と過度の前荷重を避けるために、移動骨片の内方端の凸状皮質の位置を原点３３３として選択すべきである。図３６に示すように、骨変形がかなりの回転を含んでいる場合には、回転している移動骨片の望ましくない並進を避けるために、骨変形での移動骨片の中心に原点３３３を選択すべきである。あるいは、移動骨片の中心ではなく、骨変形の凸部に原点を位置付けてもよい。凸状皮質での回転は、小さいかまたは長くならないことが要求される、先天的な骨変形、変形癒合、及び曲がらない骨癒合不全の矯正にとって特に必要となる。さもなければ、非常に強い衝撃と過剰な圧迫が凸状皮質に加わり、ピンとワイヤー並びに骨変形の矯正下での過度の前荷重となる可能性がある。
Ｖ．骨格対装置の配向の特徴付け（装置の偏心度）
原点３３３を選択した後、装置１１の位置を原点３３３に関して特徴付けることができる。本発明の好ましい方法では、骨に対する装置の位置は、軸偏心度、外偏心度、ＡＰ偏心度、及び回転偏心度からなる４つの装置偏心度に関して特徴付けることができる。図３７〜４３は装置偏心度の決定を示す。これらの図では、遠位骨片と基礎部材を基準骨片と基礎部材とし、近位骨片と基礎部材が移動するとしている。特に、第２骨片３１１と第２基礎部材３０７を基準位置とみなし、また、第１基礎部材３０５と第１骨片３０９を移動分節とみなしている。上で既要を述べたように、この装置の偏心度は、慢性手法（上記ステップ３）と急性手法（上記ステップ４）との両方の一部として使用する。
Ａ．偏心度のための符号（＋／−）の取り決め
前述したように、ここで述べるユニークな方法では、一貫した符号の取り決めを行い、一貫してそれを適用することが重要である。上で述べた好ましい符号の取り決めにより、様々な偏心度にどのような符号を用いればよいのかの既要を次の表に示す。
0004519203.tif 000004
Ｂ．軸偏心度
図３７において、軸偏心度を矢印３３５で示す。この軸偏心度は移動基礎部材３０５から原点３３３までの、装置の中心線に平行な長さの測定である。これは一般にＡＰのレントゲン写真（Ｉ）またはＬＡＴのレントゲン写真（II）で測定することができる。この測定は、装置１１に対する骨の配向を同時に特定する。
Ｃ．装置に対するＡＰ及び横からの偏心度
円形の固定器を用いた脛骨の取り付けにおいては、基礎部材の幾何学的中心を脛骨の前側に配置する。図３８に骨変形の横からのレントゲン写真を示す。図３８と図４０に示すように、本発明の好ましい方法では、移動基礎部材３０５に平行な平面における、装置１１の中心線３３７から原点３３３までの距離を測定しなければならない。この距離は、矢印３３９で示す外偏心度である。図３９にＡＰのレントゲン写真を示す。図３９及び図４０に示すように、脛骨片がＡＰのレントゲン写真の中心ではない場合、移動基礎部材３０５に平行な平面における、装置１１の中心線３３７から原点３３３までの距離を測定しなければならない。この距離は矢印３４１で示すＡＰ偏心度である。
上で既要を述べた慢性手法によれば、曲がらない骨癒合不全、変形癒合、及び先天的な骨変形の治療の際には、装置１１に関する骨の位置を予想することができる。装置と骨との予想された関連位置を保持しながら、軸偏心度、外偏心度、及びＡＰ偏心度の対応する値を一般変形方程式に算入し、以下に設定するように、装置のストラットの長さを正確に決定して、与えられた骨変形を模倣する。
上で既要を述べた急性手法では、新しく骨接を治療した場合、軸偏心度、外偏心度、及びＡＰ偏心度を術後のフィルムで測定する。慢性手法も同様に、これらの値を一般変形方程式に算入し、装置のストラットの長さを正確に決定して、急性骨変形を補償しまたは模倣する。
Ｄ．回転偏心度
骨格に対する装置１１の回転位置を特徴付けるために、骨格に対する装置１１の好ましい配向を基準フレームの決定のために適用しなければならない。当該分野の通常の技術者であれば、我々が選択した好ましい回転の関係が任意であり、他の基準の関係を選択してもよいということがわかるであろう。我々は、本発明の好ましい方法では、図４１に示すように、都合のよい基準の向きは、正確に前方に配置されたストラット２３とストラット２９との間の近位基礎部材３０５の接合具５９（すなわち主接合具）の向きであるということを見い出した。この好ましい向きは、両方の脛骨と両方の前腕にとって適切である。図４２に右と左の大腿骨と上腕骨の好ましい装置の向きを示す。右大腿骨３４３と右上腕骨３４５の好ましい配向は、主接合具５９を右方向に９０度回転させた（すなわち−９０°）位置である。左大腿骨３４７と左上腕骨３４９の好ましい配向は、主接合具５９を左方向に９０°回転させた（すなわち＋９０°）位置である。図４３は脛骨の回転偏心度を示す。回転偏心度は線分３５１で示しており、この回転偏心は、好ましい配向位置から装置に関する骨の回転量として臨床的に決定する。
急性手法で骨折に用いる場合、適用の際に装置１１が偶然、回転不全となるかもしれない。この回転不全の装置を補償するには、回転偏心度は基準の基礎部材に対する基準骨片の解剖学的前後平面の角度位置となるであろう。
ＶＩ．各ストラットの必要な長さの計算
１９世紀に、ミーシェル  シャール（Michel Charles）は、６つの軸（３つの並進＋３つの回転）における対象物の複雑な再配置が、ねじ付きシャフトに沿ったねじ付きナットの回転によって複製することができることを初めて認識した。一般に、このシャフトは、基準軸に対して傾いている。シャフトの中央からのずれは、２つの並進を満たし、ねじのピッチは第３の並進を満たす。この傾いたシャフトの周囲の回転は、３つの直交する回転に等しい。その結果として、シャールの傾いたシャフト（シャール軸）は、変形補正を理解するために有益なモデルとして役立てることができる。このシャール軸は、すべての３つの異常回転を同時に補正することができるという点で、究極のイリザロフ（llizarov）のヒンジ軸である。
本発明の方法は、Ｘ線写真と臨床試験で測定され、シャール軸及び関連した回転マトリクスを生じる回転のベクトル解析に基づいた一般変形方程式を利用する。一般に、いかなる対象物の唯一の位置も、その対象物上の同一直線上にない３つの点の場所を見つけることによって決定できる。図４４によれば、装置１１が、（1）その中間位置（Ｉ）と、（2）その変形位置（ＩＩ）にあるときに、本発明の装置を用いた方法は、装置１１の接合具３０３の位置（Ｐ）を決めるために、一般変形方程式を用いる。さらに詳しくは、本発明の唯一の方法は、各ストラットのための接合具の座標を決めるために一般変形方程式を利用する。（たとえば、中間の位置（Ｉ）のストラット２３のためのＰ1（Ｘ1，Ｙ1，Ｚ1），Ｐ4（Ｘ4，Ｙ4，Ｚ4）と、変形位置（ＩＩ）のストラット２３のためのＰ1’（Ｘ1’，Ｙ1’，Ｚ1’），Ｐ4（Ｘ4，Ｙ4，Ｚ4）である。）このとき、ピタゴラスの定理がストラットのための適切な長さに等しい接合具間の距離を解析するのに使われる。
図４５によれば、変形をまねるかあるいは反映させるとき、基礎部材３０５の１つは、回転されかつ／または並進させられる。好ましい方法によれば、中間装置から始まり（Ｉ）、回転動作が最初に与えられる（ＩＩ）。その後並進動作が与えられる（ＩＩＩ）。その後に、一般変形方程式は、回転成分［Ｒ］と並進成分［Ｔ］とを含む。次の議論では、初めに、一般変形方程式の回転成分を解析し、次に、並進成分を説明する。
Ａ．一般的変形方程式の回転成分
一般的変形方程式の回転成分は、シャール軸に基づく回転マトリクスから構成され、次式で表すことができる。
0004519203.tif 000005
この回転マトリクスにおいて、１つの状態（たとえば、通常状態）のあらゆる注目点の初期座標も、第２の状態（たとえば変形状態）における同じ点の新しい座標（Ｘ’，Ｙ’，Ｚ’）を決めるのに用いられる。
上で論議した符号の取り決めを用いるとき、シャール軸は、方向と大きさを持つベクトルとして展開できる。ベクトルの３つの寄与は、３つの角（すなわち回転）に基づくものである。２つの角はＸ線写真から定められ、第３の角は臨床試験から定められる。
通常状態から変形状態へ移行する際に、このシャール軸のまわりの骨片の回転は、いつも右手の法則に基づいて、正である。その法則とは、軸に沿って時計回り方向に進み、起点の方へ反時計回り方向に戻ることである。シャール軸は、正の座標軸に沿っていてもよく、または負の座標軸に沿っていてもよいことがわかる。しかし、シャール軸についてのその回転は、いつも通常状態から変形状態へ行くにつれて正である。
本発明の好ましい実施形態によれば、シャール軸を決めるのに次の手順が用いられる。シャール軸がどのように決められるのかを説明するために、初めに、変形が１次元の角度変形のみである最も単純な状態を考える。Ｘ線写真を基準平面の上への変形の放射として考える。図３２（Ｉ）は、そのようなＸ線写真を図示したものである。骨折した骨は、それぞれ中心線３１７と３１７’とを付与した２つの骨片３０９と３１１とで示されている。中心線３１７と３１７’との間の角３２１をθとすると（符号を決定するための右手の法則を考慮して）、そのような回転が起こる軸は、基準平面に対して垂直であり、（正軸または負軸に沿う）その方向は、ｔａｎθの値によって決定される。図４６に図示されるように、角度＞−９０°と角度＜＋９０°において、もしθが正ならば、ｔａｎθは正である。そして、シャール軸３５３は、正のＹ座標軸に平行であり、正面方向の平面の変形を再形成するためのサジタルのヒンジを与えるものである。この１次元の場合の回転の大きさ（σ）は次式である。
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ここでＡｔａｎはアークタンジェントである。
図４７に図示するように、もし、ＡＰ  Ｘ線写真上の角度が−θであるとすると、ｔａｎ−θは負であり、シャール軸は、負のＹ座標軸に平行となるように示され、最初の例とは反対の方向に、正面方向の平面の変形を再形成するためのサジタルのヒンジを与えるものである。シャール軸を方向の観念を持つベクトルとして特徴付けているので、図４６に図示された例におけるシャール軸の有効な回転は、図４７に図示されたシャール軸の回転とは反対である。しかし、シャール軸のまわりの回転は、図４６と図４７に図示した例では真実である右手の法則に基づいて、いつも正である。このように、シャール軸をちょうどヒンジの線分ではなくベクトルとして定めることによって、右手の法則が適用されるとき、いつも回転の正しい方向を生むという方向観念をもたらす。このことは、ヒンジのまわりでどの方向に回転するかに関係する混乱、特に２平面と３平面の変形に関係する混乱を引き起こした従来の方法に関連した問題を回避する。
次に、２つの直交するＸ線写真のそれぞれにはっきりと見える角度を持つ２次元の角度の変形がある場合を考える。それぞれのＸ線写真は、変形の角度を決定し、右手の法則に基づく符号を決定する。角度のタンジェント（ｔａｎ）をとり、Ｘ線写真の平面に垂直な基準座標軸に沿って値をプロットする。最後の回転軸は、２つの直交する寄与のベクトルの合計である。最後のシャール軸は、特別な場合に基準軸に沿って配置することができるだけでなく、図４８に図示するように、シャール軸３５３は、＋／−コロナ軸と＋／−サジタル軸によって定められた空間の四分円のいずれかに存在することができる。２次元の回転の真の大きさは、次式である。
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ここで、θは、ＡＰ  Ｘ線写真上で測定された回転量であり、φは、ＬＡＴ  Ｘ線写真上で測定された回転量である。
最後に、３次元の回転の変形がある場合の最も複雑な状態を考える。回転量は、２つの直交するＸ線写真と、軸方向の異常回転のための臨床試験とから決定される。各Ｘ線写真あるいは臨床試験が変形の角度を決定するために、その角度のタンジェント（ｔａｎ）をとり、そのＸ線写真平面に垂直な基準軸に沿って値をプロットする。今、図４９によれば、最後の回転軸３５３は、３つの直交する寄与のベクトル合計である。この、シャール軸３５３は、特別な場合は、基準座標軸に沿って配置してもよい。しかし、図４９に図示するように、シャール軸３５３は、＋／−コロナ軸、＋／−サジタル軸および＋／−垂直軸によって定められた空間の八分円のいずれかに存在することができる。３次元の回転の真の大きさは、次式である。
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ここで、θは、ＡＰ  Ｘ線写真上で測定された回転量であり、φは、ＬＡＴ  Ｘ線写真上で測定された回転量であり、δは、臨床試験から定められた軸方向の回転量である。
回転あるいはシャール軸をベクトル量として取り扱うことによって八分円のいずれかの中にこの軸をちょうど位置させることができる。そして、右手の法則を援用することによって、容易に変形を再形成するためにこの軸のまわりの回転の方向を決定することができる。この特異性は、必要なものの反対（inverse）となるように、イリザロフの固定器を組み立てるといういつもの問題を除去する。たとえば、人間の下肢の内反／伸長の変形のヒンジ軸は、回転が反対であることを除いて、おそらく外反／屈曲の変形と同じである。人はスボンの脚部を巻き上げ、インバース装置を組立てないように頻繁にチェックを重ねなければならない。今、通常どおりに縦軸の異常回転も取り扱うものと仮定する。適切な符号を継続することの困難さは再び２倍になる。
いったん、シャール軸（あるいはヒンジベクトル）と回転の大きさとが知られると、それらは、Ｘ線写真的にかつ臨床的に測定された３つの角度の変形をちょうど２倍にする回転変形マトリクス［Ｒ］を作るのに使うことができる。本発明の方法の好ましい実施態様に従えば、我々が最適に動作することを発見したマトリクスは、傾斜軸から直交する３つの基準軸までの３つの角度が知られた場合に、傾斜軸のまわりの回転の状態のために確立された。このマトリクスの一般式は次式である。
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ここで、ＡからＪは次式で表される。
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このマトリクスが基礎とする３つの角度は、真の角度アルファ（α）（Ｘ軸に対する角度）、ベータ（β）（Ｙ軸に対する角度）とガンマ（γ）（Ｚ軸に対する角度）であって、Ｘ線写真と臨床試験で測定された放射角シータ（θ）、ファイ（φ）及びデルタ（δ）ではない。３つの真の角度（α，β，γ）は、次のように、放射角（θ，φ，δ）の項で表すことができる。
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さらに、以前に注意したように、σの値は、次式で与えられる。
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３つの真の角度（α，β，γ）と、回転（σ）の大きさがわかれば、回転マトリクスは、放射角（θ，φ，δ）の項で完全に解くことができる。従って、上記回転マトリクスを使って、普通の状態あるいは好ましい状態における創外固定器の基礎部材上の同一直線上にない３つの点（すなわち接合具のため）の座標がわかれば、もし創外固定器が骨格と同じ角度の変形を受けたものであるならばこれらの点の新しい座標を決定することができる。
Ｂ．一般的変形式の並進成分
Ｘ線写真的に観察された３つの並進は、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸に沿って骨片のずれを測定する。図５０に図示するように、これらの３つの並進は、次式によって与えられる等価な並進ベクトル３５５［Ｔ］を生じるようにベクトル的に加えてもよい。
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［Ｔ］は、一般変形方程式の並進成分である。回転マトリクスが、考えられている点の座標に適用された後、一般変形への並進の寄与が、加算される。それゆえに、一般的変形方程式は、次式で表される。
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ここで［Ｒ］は、回転マトリクスである。Ｘ，Ｙ，Ｚは、可動リングのための初期の球座標である。［Ｔ］は、Ｘ，Ｙ，Ｚ方向の並進マトリクスである。Ｘ’，Ｙ’，Ｚ’は、可動リングのための並進球座標である。
Ｃ．コンピュータ／カリキュレータ  プログラム
一般変形方程式は、変形をまねするかあるいは反映するために要求されるストラット長さを与えるコンピュータ／カリキュレータ  プログラムを開発するのに用いられる。本発明の好ましい実施態様によれば、図１と図６に図示したように、装置は、６つの分割球接合具に相互接合された６つの調節可能なストラットを含んでいる。そしてストラットの長さは次のようにして定められる。
装置が中間の位置にあるとき、６つのリング接合具の位置は、初めは円柱座標（γ，θ，ｚ）で特徴付けられる。そして、これらの座標は、調節された接合具の円筒座標（γ，θ’，ｚ’）を生じるように、回転離心率と、軸離心率のために調節される。次に、装置が中間位置にあるとき、装置接合具のためのカーテシアン座標が次式で計算される。
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このように、６つの接合具の座標は、カーテシアン座標で特徴付けられ、離心率のために調節される。それから、中間装置のカーテシアン座標は、調節されたカーテシアン座標（ｘ’，ｙ’，ｚ’）を生じるように、横方向の離心率と軸方向の離心率のために調節することができる。そして、種々の離心率を考慮した各接合具の調節されたカーテシアン座標のために、次の配列を組み立てることができる。
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可動リングの接合具座標配列は、次の回転マトリクスを介して変換される。
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ここで、
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また、角度の変形パラメータによって定められた新しい座標が次式で与えられる。
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並進に基づく並進マトリクスが、変形をまねるかあるいは反映するであろう新しい球座標を生じるようにその変形の中に加算される。
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ピタゴラスの定理を使えば、変形をまねるかあるいは反映するために要求されるストラットの長さが決められる。たとえば、もし、図６のストラット２３がストラット１であり、接合具５９が接合具１であり、接合具６５が接合具４であって、接合具１が可動リング上にあると仮定すると、ストラット１の長さは、次式で定められる。
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この計算は、変形をまねるために新しいストラットの長さを生じるように、残りの５つのストラットのそれぞれについて繰り返すことができる。同様に、変形を反映するために要求されるストラットの長さは、回転マトリクスと並進マトリクスの方向を単に反転することによって定めることができる。
上のように概説した手法を用いれば、当業者は、装置パラメータ、変形パラメータ及び離心率を含み、１３の変数の入力に基づいて６つのストラットの長さを計算するために、容易に、コンピュータあるいはカリキュレータのプログラムを作ることができる。
ＶＩＩ．臨床的考察
Ａ．損傷状態にある構造の補償
変形の凹所上に損傷構造があることに気づいていることが、装置の利用者の責任である。従来の角度補正に加えて、縦軸のまわりの回転を取り扱うとき、損傷は、軸回転の方向に依存して少なくなるかもしれないしまたは大きくなるかもしれない。たとえば、基部の脛骨の屈曲／外反／外部回転変形を補正するとき、腓骨の神経は損傷が増大した状態にある。しかしながら、屈曲／外反／内部回転変形を補正するとき、軸回転は、屈曲／外反の補正の間に引き起こされた腓骨神経の張りを補う傾向にある。
図５１には、脛骨３５９の断面図が、その上に乗せられた本発明の装置１１とともに示されている。本来、角度の付けられた変形において、実際のヒンジ軸（起点）３３３から、腓骨神経３５７のような損傷状態の構造までの距離は、線分３６１によって示されたような損傷半径である。度（degrees）（σ）による変形の実角度と、損傷半径（ｒ）とを知れば、弓形部分をトレースするために損傷状態の構造で必要とされる特別な長さは、次式で与えられる。
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あるいは、もし、変形の実角度がラジアンで表わされるなら、円弧長さは、次式で与えられる。
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円弧長さは、たいていの場合、おそらく必要な長さを過大評価するが、もし、損傷構造が傷あとあるいは骨片の堅い固まりを軌道上に乗せているなら、最も安全な長さ決定として特別に使うことができる。変形状態の損傷構造と通常状態の損傷構造との間の最短距離あるいは弦の長さは、次式で与えられる。
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二者択一的に、可動リングの接合具の新しい位置を計算するのと同じプログラムを用いれば、通常の骨のための起点に関する損傷構造の座標は、変形位置の損傷構造の座標を決めるのに用いることができる。変形が補正されるように損傷構造のために必要な付加的な長さは、ピタゴラスの定理で解くことのできる、単にこれら２点間の距離である。
Ｂ．補正割合
補正の距離と生物学的に安全な速度とがわかると、変形を安全に補正するために必要とする合計日数を決定することができる。一般的には、適切な割合は１日あたり１ｍｍであろう。しかしながら、その技術分野の当業者は、特別な場合において、何が補正の最高率であるかを決定することができる。３つの軸の並進だけでの変形は、回転による偏位には寄与しない。
動く骨片上のすべての点の全線形偏位は次式で与えられる。
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上記方法の１つを使えば、最大損傷での構造の全偏位を決めることができる。安全な速度で割られたこの距離は、変形が補正されるまでの合計日数を与える。
変形を再生するかあるいは補正する各ストラットは、中間のあるいは“０”の長さから、新しい長さに調節される。すべての新しいストラットの長さの絶対値の合計は、変形補正の間の、すべてのストラットの全偏位を表している。調節に必要な日数を得るために、全ストラット偏位を全処理日数で割る。本発明の好ましい設計によれば、ターンバックルの完全な１回転は、１．６ｍｍだけその長さを変化させる。
ストラットを調節する１つの方法は、要求される１日の偏位を獲得し、ターンバックルの毎日の完全な回転数を得るために、１．６ｍｍで割ることである。ストラット１で始める。（慢性手法のために）“０”の方へ完全な１回転をする。１日の全回転数に到達するまで、ストラット２等にも継続させる。このシーケンスは、分割された１回分を達成するまで１日中実行することができる。翌日、患者は、次のストラットにおいて、１−６の順序で始める。毎日、各ストラットを回す必要はない。いったん、あるストラットがその中間位置に到達すれば、残りの調節は省略される。装置は、類似の方法で途中の点（way point）の方へ調節することができる。
Ｃ．急性変形−骨折を補正するときの臨床的考察
骨折は、装置とともに中間位置に固定されるべきである。すなわち、すべてのストラットは、中間位置あるいはゼロ位置にセットされる。従来の方法で使用される間、骨片は縮小させられるべきである。しかしながら、本発明の装置の６つの軸の正確さのために、その後の麻酔あるいは装置の変更が必要となることを除いて、特別な関節の骨折は、盲目的に安定化させられ、徐々にストラットを調節することによってその後に補正することができる。
Ｄ．慢性変形を補正するときの臨床的考察
直交していない初期的なＸ線写真、Ｘ線写真測定の誤差、あるいは過度の前負荷と、ワイヤとピンの折り曲げとのために、ストラットがその中間長さに到達するとき、まだ急性変形があるかもしれない。単にＸ線写真をとって、異常回転のための臨床試験をして、補正装置を作るために新しいストラット長さを決定する。この事情は、骨折の固定後の急性変形に類似している。
Ｅ．途中の点（Ｗａｙ  Ｐｏｉｎｔｓ）
重要な短縮化と差し込みピンの並置化を伴った変形の補正の際に、横断面の並進を受ける前に、長さの外へ骨片を導くことが望ましい。患者の志気を高めるために、角度調節と回転調節を容易に補正することが望ましい。変形補正の途中の点あるいは中間点のいくつかは、安定させることができる。そして、ストラットの正確な結合は、定められた途中の点を完成させるために長くなる。図５２によれば、途中の点の使用が図示されている。変形した骨３６３は、（Ｉ）最初は変形パラメータ（θ，φ，δ，Ｘ，Ｙ，Ｚ）を持つことを示している。途中の点は、（ＩＩ）変形パラメータが（０，０，０，Ｘ，Ｙ，０）である位置を示している。そして、すべての角形成と軸並進とが補正される。これらの途中の点のパラメータは、ストラット長プログラムの中に挿入させることができ、この中間位置を確立するためのストラット長さが与えられる。人は、初めは装置をこの中間位置まで徐々に調節するであろう。そして、最後にその中間位置までストラット長さを調節し、ステップ（ＩＩＩ）で示すように変形を補正する。
本発明は、好ましい実施態様と好ましい使用とに関しての記述と図示がされてきたが、本発明の十分に意図された範囲内にある修正と変更とを加えることができるので、制限されるべきではない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４Ａ】
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【図３４Ｂ】
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【図３４Ｃ】
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【図３５Ａ】
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【図３５Ｂ】
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【図３５Ｃ】
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【図３６Ａ】
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【図３６Ｂ】
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【図３６Ｃ】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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