JP2002233532A - 固定用組立体 - Google Patents
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Abstract
ロッドの位置ずれをなくし、部品点数が少なく、全体の
高さを低くできる固定用組立体を提供する。 【解決手段】 ネジ留め具20はネジヘッド24を有す
る。ネジヘッド24は、第1球面をなす下面部30と第
2球面をなす上面部32とを有する。連結要素40は、
側面が下端44に向かって内側に傾斜する円錐形状のシ
ート54と、U字状に開口したロッド嵌合開口74と、
穴50と、雌ネジ部51とを有する。ネジ留め具20を
穴50に通してネジ止め具20を骨60にねじ込む。ネ
ジ留め具20の下面部30と連結要素40のシート54
との係合で、連結要素40が相対的旋回や回転が可能で
ある。脊堆固定ロッド72をロッド嵌合開口74から挿
入した後に止めネジ76を雌ネジ部51に螺合させてネ
ジ締めすると、脊堆固定ロッド72がネジ留め具20の
上面部32と当接して連結要素40を固定できる。
Description
abilizing assembly)または脊椎固定具(spinalfixati
on device)に関し、さらに具体的には、全体の輪郭の
高さを低減し、また、係止部であるネジヘッドと連結要
素との間の接続部を改良した、椎骨の堆弓根に係留され
るネジ組立体(pedicle screw assembly)に関するもの
である。
に、繊細な脊髄および脊髄神経を保護する身体器官で、
骨とそれらの骨と連携する組織からなる極めて複雑な身
体器官である。脊柱は互いに積層された一連の堆骨から
なり、各堆骨体は、比較的脆い海綿骨からなる内側部分
(または中心部分)と、比較的堅固な皮質骨からなる外
側部分とで構成される。また、隣接する堆骨体間には、
脊柱に付加される圧縮力を減衰して緩和させる堆間板が
介在している。脊髄と脊髄神経を含む脊椎管は、一連の
堆骨体の裏側に位置している。
ば、脊柱側湾症(脊柱の横方向の異常な湾曲)、脊柱後
湾症(通常胸堆に見られる脊柱の異常な後方への湾
曲)、過剰脊柱前湾症(通常腰柱に見られる脊柱の異常
な前方への湾曲)、脊椎滑り症(通常腰堆または頚堆に
見られる1つの堆骨の下方堆骨よりの前方転位)などが
ある。また、先天的異常、病的異変、または身体的もし
くは精神的な創傷によって生じる他の疾患、例えば、破
裂または脱臼した椎間板、変性椎間板疾患、堆骨の破損
などもある。このような脊柱疾患のある患者は、通常、
神経機能が減少するとともに極限の苦痛と衰弱を被って
しまう。
て脊椎の堆骨を互いに融合し、および/または機械的に
固定する手術において、通常、「脊椎の固定」と呼ばれ
る技術に関する。脊椎の固定は、隣接する堆骨の相対的
な並びを矯正して脊椎の全体的な並びを調整する手術に
も利用される。このような技術は、上記の脊椎疾患に対
する治療のほとんどの場合に、上記の脊椎疾患による患
者の苦痛を緩和するための治療を有効的に行うのに利用
されてきた。しかし、以下に述べるように、従来の脊椎
固定装置にはいくつかの欠点がある。
呼ばれる、脊椎と略平行に延長する整形外科用ロッドを
用いて脊椎を固定する脊椎固定技術が知られている。具
体的には、脊椎の背面を切開し、適切な堆骨の堆弓根に
骨ネジを固着させることによって脊椎を固定する技術で
ある。堆弓根に係留させるネジ(以下「堆弓根ネジ」と
いう)は、通常、1つの堆骨に対して2本配置され、脊
椎ロッドの係留点として利用される。また、脊椎ロッド
を堆弓根ネジに接合させるために脊椎ロッドが嵌合さ
れ、かつ堆弓根に固着される締付け要素が用いられる。
一直線状に配置された脊椎ロッドによって、脊椎をより
好ましい形状に矯正する力を脊椎に付加することができ
る。場合によっては、脊椎ロッドは、脊柱の望ましい湾
曲を得るために曲げられることもある。
129,388号では、上端にU字状ヘッドが固着され
た堆弓根ネジを備える脊椎固定装置を開示している。こ
のU字状ヘッドは、脊椎ロッドが嵌合されるU字状溝を
形成する2つのアームを備えている。U字状ヘッドに
は、後述の止めネジの雄ネジ部が螺合する雌ネジ部が形
成されている。堆弓根ネジが骨に挿入され、脊椎ロッド
が堆弓根ネジのU字状溝内に配置されたあと、止めネジ
がU字状溝の雌ネジ部にねじ込まれ、溝内における脊椎
ロッドを固定し、脊椎ロッドと堆弓根ネジとの間の相対
的な運動を阻止する。また、この固定装置は、止めネジ
をU字状ヘッドの雌ネジ部にねじ込むときに2つのアー
ムが広がらないように、U字状ヘッドの上部を覆うキャ
ップを備えている。
固定装置には、外科医が実際に使用する場合に著しい困
難を伴うという欠点がある。すなわち、脊椎が湾曲して
いたり、堆弓根ネジが固着される堆弓根の向きが異なっ
ていたりするために、隣接する堆弓根ネジのU字状ヘッ
ドが一直線状に並ばない場合がある。その結果、隣接す
るU字状溝に脊椎ロッドを通過させるために、脊椎ロッ
ドを多方向に曲げなければならないという事態が生じ得
る。このような事態が生じると、装置の強度を弱めてし
まい、また、手術の時間が著しく長くなり、手術中に思
いがけない面倒な障害が生じる可能性が大きくなってし
まう。
付与された米国特許第5,733,286号、バイデル
マンらに付与された米国特許第5,672,176号、
およびメッツ−スターベンハーゲンらに付与された米国
特許第5,476,464号では、骨に固着された係留
要素が球面状ヘッドを有している多軸脊椎固定装置をそ
れぞれ開示している。これらの固定装置は、整形外科用
ロッドを固定して、そのロッドを係留要素に接続するた
めの整形外科用ロッド捕獲アセンブリを有する。係留要
素の球面状ヘッドによって、係留要素は整形外科用ロッ
ド捕獲アッセンブリに対して相対的に動くことができ
る。しかしながら、これらの固定装置は、体内に挿入さ
れた後に位置ずれが生じる可能性があり、上記ビグナウ
ドらの米国特許における固定装置の欠点をすべて解決す
るものではない。位置ずれが生じる原因は、係留要素の
球面状ヘッドとロッド捕獲アセンブリとの間の表面接触
が不十分だからである。この固定装置は構造が複雑で、
多くの部品が必要であり、また、製造が容易ではないと
いう欠点も有している。
4,272号(出願日:1999年10月7日)の好適
な実施例には、骨内に挿入される先端とその反対側の端
で拡張可能なヘッドとを有する留め具を備える堆弓根ネ
ジ組立体が開示されている(なお、本特許出願は引例と
して添付され、その開示内容は本明細書において詳細に
記載されている)。拡張可能なヘッドは、凸部を有する
外面と、ヘッドの内面を構成する所定の内径を有する凹
部と、それらの内外面を貫通して形成される、ヘッドの
拡張を可能とする少なくとも1つの溝とを備えている。
また、ネジ組立体は、凹部内に少なくとも部分的に配置
されることが可能な挿入物を備えている。この挿入物の
外面は、凹部の内径よりも大きい外径を有している。さ
らに、ネジ組立体は、ロッド嵌合開口と、留め具が嵌合
される穴と、留め具のヘッドが嵌合されるシートとを有
する連結要素を備えている。このシートは、ヘッドの凸
状下面が嵌合する凹部を備えている。このヘッドの凸面
とシートの凹部との嵌合によって、留め具が連結要素に
係止される前に、留め具は、連結要素に対して相対的に
旋回および回転が可能である。整形外科用ロッドが連結
要素内に配置された後、連結要素に取り付けた係止要素
によって、整形外科用ロッドはロッド嵌合開口内に係止
される。係止要素は、ロッド嵌合開口に配置された整形
外科用ロッドを下方に押し込み、そのロッドを介して、
挿入物を拡張可能なヘッドの凹部内に押し込む。その結
果、挿入物の外径がヘッドの内径を押し広げ、連結要素
の凹状シートに対してヘッドの外面を拡張し、留め具の
連結要素に対するさらなる相対的な旋回運動を阻止す
る。他の実施例として、ヘッドをカーボンファイバのよ
うな材料で形成することによって拡張可能とすることが
開示されている。
装置は、ネジヘッドの係止、使用方法の複雑さ、整形外
科用ロッドとロッド捕獲アセンブリの適当な位置決め、
複雑な構造に伴い多くの部品に対して必要となる複雑な
扱い、あるいは、ロッド捕獲アセンブリと骨係留要素と
の間の弱い界面力による手術後の骨係留要素に対するロ
ッド捕獲アセンブリの位置ずれなどの点で、まだ改良す
る余地が残されている。
根に係留されるネジ留め具と整形外科用固定ロッドが嵌
合される連結要素との間の係止構造を改良し、手術後の
ネジ留め具に対する整形外科用固定ロッドの位置ずれを
なくすことのでき、また、部品点数を少なくし、全体の
高さを低減することが可能な堆弓根に係留されるネジ組
立体を提供することにある。
定させるための固定用組立体は、上端と、その上端に位
置するヘッドと、上端と下端との間に位置する少なくと
も1つの係留要素を有する留め具とを備えている。留め
具のヘッドは、好ましくは、中心と、第1球面を有する
下面部と、第2球面を有する上面部とを備えている。第
1球面はヘッドの中心からの第1半径を有し、第2球面
はヘッドからの第2半径を有し、第1半径は第2半径よ
りも大きく設定されている。本発明は、手術の具体的な
方法によって特に制限されるものではないが、2つの球
面からなる外面を有する留め具のヘッドを用いることに
よって、固定用組立体の全体の輪郭の高さを低減でき、
固定用組立体の小型化を実現できる。このような全体の
輪郭の高さの低減は、ヘッドの頂部における第2球面の
高さを縮小することによってもたらされる。
しい。この連結要素は、留め具と連結要素内に挿入され
た固定ロッドを互いに連結するために設けられる。連結
要素は、好ましくは、上端と、下端と、固定ロッドが嵌
合するロッド嵌合開口と、留め具が嵌合する、連結要素
の下端を貫通する穴と、留め具が穴内に配置されたとき
にヘッドの第1球面と係合する、連結要素の下端に隣接
して設けられたシートとを備えている。好適には、上記
シートは、連結要素の下端に向かって内側に傾斜する側
壁を有する円錐状シートとして構成される。また、好適
には、ロッド嵌合開口は、連結要素の上端から連結要素
の下端に向かって延び、連結要素の両側に形成されたU
字状溝で終端する。
けられる係止要素を備えるのが好ましい。この係止要素
は、ロッド嵌合開口内に配置された固定ロッドに力を加
え、その結果、固定ロッドがヘッドの第2球面に力を加
え、最終的に、円錐状シートに対して第1球面を押し込
み、留め具と連結要素との相対的な旋回および回転運動
を阻止するために設けられる。係止要素は、好ましく
は、連結要素の雌ネジ部と螺合可能な雄ネジ部を有する
止めネジである。その他に、連結要素の外面に雄ネジ部
を設け、その連結要素の雄ネジ部と螺合可能な雌ネジ部
を有するナットを係止要素としてもよい。
軸を有し、留め具を骨に挿入するためのドライバが嵌合
する少なくとも1つの溝を有するネジヘッドを備えるネ
ジ留め具として構成される。上記少なくとも1つの溝
は、ネジヘッドの上面からネジヘッドの下面に延びるよ
うに形成されている。上記少なくとも1つの溝は、好ま
しくは、留め具の長軸と実質的に平行に延長するように
形成される。さらに、上記少なくとも1つの溝は、好ま
しくは、ヘッドの外周に沿って互いに等間隔に離間した
複数の溝である。さらに留め具は、好ましくは、連結要
素と留め具との相対的な旋回運動を容易にするために、
小径のネック部を備えている。この留め具のネック部
は、留め具の連結要素に対する相対的な旋回運動の範囲
を広げるために、凹面を有するとよい。
数の分岐突起とを有する軸を備えるドライバを用いて、
骨に挿入されるのが好ましい。分岐突起は、好ましく
は、ヘッドの溝内に挿入されるような寸法に形成されて
いる。ドライバの軸は、連結要素の雌ネジ部と螺合され
る雄ネジ部を有しているとよい。
る。連結要素は、堆骨のような骨にネジ留め具を固着す
ることによって、適切な位置に係留される。留め具が骨
に固着される前に、案内穴が形成されるとよい。連結要
素が適切な位置に係留された後に、好ましくは、連結要
素が留め具および骨に対して自在に相対的な旋回運動お
よび回転運動を行えるように、連結要素の下端と骨との
間に間隙が残るとよい。このような連結要素の旋回運動
および回転運動によって、整形外科用固定ロッドの連結
要素のロッド嵌合開口内への位置決めを容易に行うこと
ができる。
に配置された後に、係止要素、すなわち雄ネジ部を有す
る止めネジが、連結要素の雌ネジ部にねじ込まれる。止
めネジが締付けられると、止めネジの下面が整形外科用
ロッドに当接し、そのロッドを介してヘッドの第2球面
に下向き力を付加する。ここで用いられる「下向き力」
という用語は、連結要素の下端に向かう力を意味してい
る。ヘッドの第2球面に付加された下向き力によって、
ヘッドの第1球面が連結要素の円錐状シート内に押し込
まれる。ネジヘッドの第1球面と連結要素の円錐状シー
トとの係合によって、連結要素がネジヘッドに対して係
止され、連結要素のさらなる旋回運動および回転運動が
阻止される。その結果、手術後の1つ以上の骨留め具に
対する脊椎ロッドまたは連結要素の位置ずれ、および/
または運動が著しく低減される。したがって、本発明
は、従来技術による装置において見られた手術後の位置
ずれを克服し、より信頼性の高い脊椎固定装置を提供で
きる。さらに、本発明の堆弓根ネジ組立体は部品の数が
少ない。その結果、移植操作が極めて簡単であり、患者
の体内に部品が脱落する可能性を著しく低減させること
ができる。
許第4,484,570号に開示されているように、留
め具に骨移植材が嵌合される1つ以上の穴が設けられ
る。その他、好適には、骨に固着されるネジを用いる代
わりに、上記メッツ−スターベンハーゲンらに付与され
た米国特許第5,476,464号に開示されているよ
うに、留め具にフック状の係留要素が設けられる。ま
た、留め具は外面に釣針状の返しが設けられた構造を有
してもよい。この構造によれば、留め具が骨に差し込ま
れた後には、釣針状の返しによって骨から留め具の脱落
を防ぐことができる。
リュードライバまたは六角レンチが嵌合されるソケット
が設けられる。この場合において、ソケット内にドライ
バを挿入することによって留め具を骨に取り付け、ドラ
イバを回転することによって留め具を時計回りまたは反
時計回りのいずれか一方に回転することができる。
せるためのネジ込み案内具のような工具が嵌合される1
つ以上の窪みないしは溝を外面に有しているとよい。窪
みないしは溝が、連結要素の長軸に対して略直交する方
向に延長して形成されるとよい。溝または盲穴が連結要
素の外面に形成されてもよい。
の下面部の第1球面が係合するシートが形成されるのが
好ましい。このヘッドの球面とシートとの係合によっ
て、連結要素が適切な位置に係止される前に、ヘッドを
連結要素に対して相対的に旋回運動できる。シートは、
好ましくは、連結要素の下端に隣接して形成される。さ
らに、シートは円錐状または凹状に形成されるのがよ
い。好適には、シートは円錐状に形成される。円錐状シ
ートの側壁は、好ましくは、下端における側壁の径がヘ
ッドの外径よりも小さくなるように、下端に向けて内側
に傾斜されるとよい。
明する。留め具の一部を、ヘッドの下面部が連結要素の
円錐状シートに隣接して配置するまで、連結要素の穴に
通過させる。脊椎固定手術において留め具が骨に係留さ
れた後に、連結要素は自在に留め具に対して相対的な旋
回運動ができる。さらに、好ましくは、連結要素と骨と
の間に間隙が存在するとよい。この間隙の存在によっ
て、連結要素の旋回運動が容易になる。留め具のネック
部は、好ましくは、留め具のネジ部の径よりも小さい径
の凹部を有する。この構成によって、連結要素は、留め
具に対して広い範囲にわたって旋回できる。したがっ
て、脊椎ロッドをより容易に連結要素のロッド嵌合開口
内に配置させることができる。ロッドがロッド嵌合開口
内に配置された後に、係止要素が連結要素のネジ部にね
じ込まれる。係止要素がロッドに対して下向きに締付け
られると、ロッドはヘッドの第2球面に下向き力を付加
する。ヘッドの第2球面に付加された下向き力によっ
て、ヘッドの第1球面が連結要素の円錐状シート内に押
し込まれる。ヘッドの第1球面と円錐状シートとの係合
によって、連結要素がヘッドに対して係止され、連結要
素のさらなる旋回運動および回転運動が阻止される。そ
の結果、手術後の堆弓根ネジ組立体の位置ずれ、および
/または運動の可能性が著しく低減され、脊椎移植され
た患者の手術後の思いがけない障害の発生を可能な限り
抑えることができる。
着すなわち係留するための工具を備えている。そのよう
な工具は、回転可能な軸と、その軸端から延長する1つ
以上のヘッドの溝に嵌合される分岐突起とを有するドラ
イバであるとよい。好適には、ドライバは、留め具のヘ
ッドに形成された各溝に対応して1つの分岐突起を有し
ているとよい。また、ドライバは軸の下端に雄ネジ部を
有しているとよい。ドライバの雄ネジ部は、好ましく
は、留め具が骨に係留されたときに、連結要素の雌ネジ
部と螺合されるように構成されるとよい。ドライバの雄
ネジ部と連結要素の雌ネジ部との螺合によって留め具が
骨に固着されるとき、その組立体を概して安定化させる
ことができる。具体的には、ネジ部の螺合によって、留
め具を骨にネジ込むとき、その留め具に対する連結要素
の相対的な運動を阻止することができ、留め具の係留を
簡素化できる。
端と、下端と、固定ロッドが嵌合されるロッド嵌合開口
と、連結要素の下端を貫通する、第1径の第1球面を有
するヘッドを備える留め具が嵌合する穴と、連結要素の
下端に隣接して設けられ、留め具のヘッドの下面部が嵌
合するシートとを備えている。連結要素は、好ましく
は、さらに連結要素の上端から下端に延長するネジ部
と、そのネジ部と連結要素のシートとの間に位置する環
状の唇状突条とを備え、この唇状突条は、ヘッドの第1
球面の第1半径よりも小さい第2径を有している。
素は、上端と、上端から離れた位置にある下端と、固定
ロッドが嵌合されるロッド嵌合開口とを備えている。連
結要素は、好ましくは、外面と、連結要素の下端を貫通
する中心穴を画成する内面とを備えている。連結要素の
下端に隣接して、留め具の下面部が嵌合するシートが形
成されるとよい。このような連結要素において、連結要
素の幅を可能な限り小さくするために、ロッド嵌合開口
と外面との間(すなわち、ロッド嵌合開口が外面と交差
する縁部)に1つ以上のカット部が形成されるとよい。
本発明は手術の具体的な方法に特に制限されるものでは
ないが、ロッド嵌合開口の縁部にカット部を設けること
によって、連結要素の幅を短くし、その結果、連結要素
を所定の長さの固定ロッドにより容易に適合させること
ができ、また、連結要素の鋭利な縁部を可能な限り少な
くし、連結要素が患者の組織を刺激したり、および/ま
たは外科医の手袋を切り裂いたりする可能性を低減させ
ることができる。
よび利点は、添付の図面に基づく以下に述べる好適な実
施例の詳細な説明によってさらに明らかになるであろ
う。
の実施形態に係る固定用組立体である、椎骨の椎弓根に
係留されるネジ組立体は、留め具、例えば、骨に挿入さ
れる先端(下端)22と上端のネジヘッド24とを有す
るネジ留め具20を備えている。ネジ留め具20は、さ
らに先端22からネジヘッド24までの間に延びる雄ネ
ジ部26を有している。雄ネジ部26は、ネジヘッド2
4と雄ネジ部26の上端との間に位置するネック部28
において終端する。このネック部28は、雄ネジ部26
の径よりも小さい径の凹面を有する。ネック部28の径
を小さくすることによって、ネジ留め具20を広い範囲
にわたって旋回および回転させることができる。この詳
細は後述する。雄ネジ部26、ネック部28およびネジ
ヘッド24を備えるネジ留め具20は、好ましくは、耐
久性があり、かつ人体内に移植可能な非有機材料、例え
ばチタニウムまたはステンレス鋼で形成するとよい。
24は、第1球面をなす下面部30と第2球面をなす上
面部32とを有する。また、ネジヘッド24は、ネジ留
め具20の長軸と略平行に延長する1つ以上の溝34を
備えている。図2に示すように、好適な一例として、ネ
ジヘッド24は、外周に沿って均等に離間した複数の放
射状溝34を有する。ネジヘッド24の上面部32は、
好ましくは、複数の溝34の径方向の中心に配置される
とよい。
24の下面部30が、ネジヘッド24の中心36からの
第1半径R1を有する第1球面を有し、ネジヘッド24
の上面部32は、ネジヘッド24の中心36からの第2
半径R2を有する第2球面を有する。複数の溝34は、
詳細は後述するが、ネジ留め具を骨にねじ込むときに用
いるドライバの複数の分岐突起が嵌合されるように構成
されるとよい。
による椎骨の椎弓根に係留されるネジ組立体はさらに、
整形外科用脊椎固定ロッドを図1ないし図4に図示のネ
ジ留め具20に連結するための連結要素40を備えてい
る。連結要素40は、好ましくは、チタニウムまたはス
テンレス鋼のような不活性材料で形成されるとよい。連
結要素40は、上端42と、下端44と、上端42と下
端44との間に延びる長軸C−Cとを有している。連結
要素40は、好ましくは、下端44において凸面をな
し、上端42において円筒面をなす外面46を有する。
外面46は、整形外科用固定ロッドをネジ組立体に着座
させるときに連結要素40を直接握るため、またはネジ
込み案内具のような要素(または工具)を嵌合させるた
めの1つ以上の溝48を備えている。溝48は、連結要
素40の長軸C−Cと略直交する方向に延長するように
形成されるとよい。
延在する、ネジ留め具20が嵌合される穴50を有す
る。連結要素40の穴50によって形成された内面に、
連結要素40の上端42から、下端44に隣接する空洞
52に向かって延長する雌ネジ部51を形成した。空洞
52の下側に、下端44に向かって内側に傾斜する側面
を有する円錐形状のシート54を設けた。なお、他の実
施形態として、雌ネジ部51に代えて、雄ネジ部が連結
要素40の外面に設けてもよい。
要素40に組み込む方法の好適な実施形態を示してい
る。図7を参照すると、ネジ留め具20の先端22は、
連結要素40の上端42から下端44に向かって穴50
を通過し、ネジ留め具20の雄ネジ部26も穴50を通
過する。この場合、ネジ留め具20の雄ネジ部26の外
径は、雄ネジ部26が容易に穴50を通過できるよう
に、連結要素40の雌ネジ部51の内径よりも小さく設
定されている。図8を参照すると、ネジ留め具20は、
ネジヘッド24が連結要素40の空洞52に位置し、さ
らにネジヘッド24の下面部30が連結要素40のシー
ト54と係合するまで、連結要素40の下端44に向か
ってさらに挿入される。
要素40に組み込まれた後に、ネジ留め具20のネック
部28は連結要素40に対して自在に相対的旋回および
回転を行うことができる。前述したように、ネック部2
8は縮径であり、かつ凹状の外面を有しているので、ネ
ジ留め具20と連結要素40は、広い範囲にわたって相
互に相対的な旋回および回転を行うことができる。
られた後、その半組立体は、図10に示すように骨60
に挿入される。第1工程において、骨60に案内穴を形
成することによって、ネジ留め具20を骨60に係留さ
せる。具体的には、ネジ留め具20の先端(図示せず)
を案内穴に配置し、ネジ留め具20をドライバまたは他
の工具を用いて骨60にねじ込む。ネジ留め具20を骨
60にねじ込むための好適なドライバ62が図10に示
されている。このドライバ62は、下方に延長する複数
の分岐突起68が設けられた下端66を有する回転軸6
4を備えている。分岐突起68は、ネジ留め具20のネ
ジヘッド(図示せず)の溝34(図1または図2参照)
に嵌合する寸法を有している。軸64を回転させると、
ネジ留め具20の溝34と係合した分岐突起68を介し
てネジ留め具20が回転し、骨60にねじ込まれる。ド
ライバ62は、好ましくは軸64と分岐突起68との間
に、雄ネジ部70を備えている。雄ネジ部70は、連結
要素40の雌ネジ部51(図5および図6を参照)と螺
合するようになっている。ドライバ62の雄ネジ部70
と連結要素40の雌ネジ部51との螺合によって、ネジ
留め具20を骨60にねじ込むときに、ネジ組立体の姿
勢を概ね安定させることができる。
め具20が骨60に係留された後、連結要素40をネジ
留め具20に対して相対的に旋回および回転をさせ、整
形外科用脊椎固定ロッド72を連結要素40のロッド嵌
合開口74内に配置させる。ロッド嵌合開口74は、好
ましくは、連結要素40の上端42に連なるU字状開口
である。また、ネジ留め具20が骨60に十分に差し込
まれた状態で連結要素40の下端44と骨60との間に
所定の間隙が形成される。この間隙によって、ネジ留め
具20に対する連結要素40の相対的な旋回運動および
回転運動が容易になる。連結要素40の運動(例えば旋
回運動)は、工具を溝48に嵌合させるか、または連結
要素40の外面部を直接握って行う。連結要素40をこ
のように旋回および回転させることによって、図12に
示すように、整形外科用固定ロッド72をロッド嵌合開
口74内に配置することができる。
が連結要素40内に配置された後、雄ネジ部(図示せ
ず)を有する止めネジ76が連結要素40の雌ネジ部5
1にねじ込まれる。止めネジ76は、その下面78が脊
椎固定ロッド72と当接するまで、雌ネジ部51内にね
じ込まれる。止めネジ76はさらに回転され、脊椎固定
ロッド72をロッド嵌合開口74に係止する。締付けら
れた止めネジ76は、下向き力をロッド72を介してネ
ジヘッド24の上面部32の第2球面に付加する。ネジ
ヘッド24の第2球面に付加された下向き力によって、
ネジヘッド24の下面部30の第1球面は、連結要素4
0の円錐状シート54に押し付けられる。ネジヘッド2
4の下面部30の第1球面と円錐状シート54との係合
によって、ネジヘッド24に対して連結要素40を相対
的に係止させる球面/円錐面間摩擦係止力が生成する。
その結果、連結要素40とネジ止め具20とのさらなる
相対的な旋回運動および回転運動が阻止される。本発明
は、手術の具体的な方法によって特に制限されるもので
はないが、ネジヘッドの球面と連結要素の円錐シート間
の係合によって、ネジヘッドと連結要素との間の界面に
作用する係止力を著しく高めることができる。
実施形態による、脊椎固定組立体用の連結要素140に
ついて説明する。この連結要素140は、上端142と
下端144、および両者142、144間に延長する外
面146を備えている。外面146は、1つ以上の溝1
48を有している。また、連結要素140は、上端14
2と下端144との間において長軸C−Cに沿って延長
する中心穴150を備えている。穴150によって形成
される連結要素140の内面に、上端142から下端1
44に延長する雌ネジ部151が設けられている。連結
要素140はさらに下端140に隣接する空洞152を
備え、この空洞152は、連結要素140の下端144
に向けて内側に傾斜する側面を有する円錐状のシート1
54を備えている。連結要素140は、好ましくは、雌
ネジ部151と空洞152との間に直径Dwを有する内
壁153と、この内壁153と空洞152との間に唇状
突条155を備えている。唇状突条155は、内壁15
3の直径Dwよりも小さい直径DLを有している。図16
を参照すると、ネジヘッド124の下面部130の第1
球面の外径DSは、連結要素140の唇状突条155の
直径DLよりも大きい。その結果、唇状突条155は、
ネジ留め具120のネジヘッド124が連結要素140
に組み込まれた後、連結要素140の空洞152内にネ
ジ留め具120を保持する移動止めとして作用する。
を示す拡大図である。前述したように、連結要素140
は、その上端(図示せず)から下端144に向かって延
長する穴150と、雌ネジ部151と空洞152との間
に延長する内壁153とを備えている。空洞152は、
内側に傾斜する側壁を有する円錐状シート154を備え
ている。連結要素140は、内壁153と空洞152と
の間に位置する唇状突条155を備えている。この唇状
突条155は、連結要素140の内壁153の直径Dw
よりも小さい直径DLを有している。
るネジ留め具120を示している。ネジヘッド124
は、第1球面を有する下面部130と第2球面を有する
上面部132とを備えている。下面部130の第1球面
は、ネジヘッド124の中心136からの第1半径R1
を有し、上面部132の第2球面は、ネジヘッド124
の中心136からの第2半径R2を有している。第1半
径R1は、第2半径R2よりも大きく設定されている。ネ
ジヘッド124の外径DSは、下面部130の第1半径
R1の2倍に相当する。
5に示す連結要素140に組み込まれたネジ留め具12
0を示している。前述したように、連結要素140は、
ネジヘッド124の下面部130の第1球面の外径DS
(第1半径R1の2倍)よりも小さい直径DLを有する唇
状突条155を備えている。一方、ネジヘッド124の
下面部130の第1球面の外径DSは、内壁153の内
径よりも小さい。
め具120を連結要素140に組み立てるとき、ネジ留
め具120は穴150を通過し、雄ネジ部126が連結
要素140の下端144の開口から外に突出する。ネジ
ヘッド124は、その外径D Sが内壁153の内径より
も小さいので、下面部130の第1球面が唇状突条15
5と係合するまで穴150内を容易に挿通される。唇状
突条155の内径DLは、ネジヘッド124の下面部1
30の第1球面の外径DSよりも小さいので、唇状突条
155が移動止めとして作用し、ネジヘッド124は、
小径の唇状突条155内に押し込められないと前進でき
ない。図18を参照すると、ネジヘッド124の外径D
Sが唇状突条155内に押し込められて、その唇状突条
155を通過すると、ネジヘッド124は、唇状突条1
55によって空洞152内に保持される。この状態にお
いて、連結要素140は、ネジヘッド124に対して相
対的に旋回可能であり、脊椎固定ロッドを嵌合させるこ
とができる。脊椎固定ロッドが連結要素140のU字状
溝に取り込まれた後、止めネジ(図示せず)を連結要素
140の雌ネジ部151に螺合させ、脊椎固定ロッドを
U字状溝内に保持させる。次いで、止めネジを締付ける
ことによって、脊椎固定ロッドに下向き力を付加し、そ
の下方に押し付けられる脊椎固定ロッドが下向き力をネ
ジヘッド124の上面部132の第2球面に付加する。
上面部132の第2球面に付加された下向き力によっ
て、下面部130の第1球面が連結要素140の円錐状
シートに押し付けられ、連結要素140は、ネジヘッド
124に対して相対的な係止される。
発明の第3の実施形態による連結要素240について説
明する。連結要素240は、上端242と、下端244
と、両者242、244間に延長する外面246とを備
えている。連結要素240の外面246は、後述する2
つの対向するアームのそれぞれに溝248を備えてい
る。また、連結要素240は、上端242と下端244
との間に延長する中心穴150を有している。連結要素
240は、脊椎固定ロッド(図示せず)が嵌合されるU
字状のロッド嵌合開口174の両側に、第1アーム26
1Aと第2アーム261Bを有している。U字状ロッド
嵌合開口174の縁は切り取られて、カット部263が
形成されている。このようなカット部263によって、
連結要素240の断面形状、すなわち幅寸法を小さくす
ることができ、一連の連結要素が1つの脊椎固定ロッド
に接合されるとき、他の連結要素との干渉を可能な限り
小さくすることができる。具体的には、カット部263
を設けることによって、複数の連結要素240をそれぞ
れの椎骨上で互いにより緊密に配置して固着させること
ができ、その結果、背骨の対象部分の融合手術を好まし
く行うことができる。本発明は手術の具体的な方法によ
って特に制限されるものではないが、本実施形態による
カット部263が設けられた連結要素240は、椎骨が
比較的小さい患者の手術に対して、以下の理由により、
特に有効である。すなわち、椎骨が比較的小さい患者の
場合、各椎骨上に連結要素を固着するのは困難であり、
その結果、背骨を構成する複数の椎骨のいくつかに脊椎
固定するためのネジ組立体を取り付ける場所がないとい
う事態が生じることがある。この場合、背骨の手術対象
部分の全体が固定されていないので、その背骨の手術対
象部分の矯正および融合に悪影響を及ぼす可能性があ
る。なお、カット部263を設けることによって、患者
の組織を刺激したり、外科医の外科用手袋を切り裂いた
りするおそれのある連結要素の鋭利な縁部を可能な限り
なくすことができる。
た図19ないし図21の連結要素240の正面図であ
る。連結要素240は、止めネジ276が螺合される雌
ネジ部(図示せず)を備えている。連結要素240に
は、前述したように、連結要素240の断面を減少さ
せ、鋭利な縁部を少なくさせるカット部263が形成さ
れている。
実施形態による留め具320について説明する。留め具
320は、中心336からの第1半径R1を有する第1
球面をなす下面部330と、中心336からの第2半径
R2を有する第2球面をなす上面部332とを備えてい
る。第1半径R1は、第2半径R2よりも大きく設定され
ている。留め具320はさらに、留め具320を骨(図
示せず)に固定させるためのフック370を備えてい
る。
て説明したが、これらの実施形態は、本発明の原理と応
用の単なる例示に過ぎない。したがって、これらの実施
形態に対して多くの変形例をなすことができ、また特許
請求の範囲に定義された本発明の精神と範囲から逸脱す
ることなく他の実施の形態を適用することも可能であ
る。
以下の効果を奏することができる。
連結要素に組み込み、連結要素のロッド嵌合開口に脊椎
固定ロッドを嵌合させた後、ロッドに対して止めネジを
締付けることによって、ロッドと接触しているネジ留め
具のヘッドの上面部を構成する第2球面に下向き力を付
加し、さらにヘッドの下面部を構成する第1球面を連結
要素の円錐状シートに押し付ける。このようなヘッドの
第1球面と円錐状シートの係合によって、ネジ留め具に
対して連結要素を係止させる球面と円錐面間の大きな摩
擦係止力を生成させル個とができるので、手術後のネジ
留め具に対する固定ロッドの位置ずれを有効に抑制する
ことができる。また、止めネジによる係止が行われる
前、ヘッドの第1球面と接触する円錐状シートを介し
て、連結要素は自在に旋回運動を行えるので、固定ロッ
ドを容易に連結要素に嵌合させることができる。さら
に、ネジ留め具のヘッドは2つの球面からなる外面を有
するので、全体の輪郭の高さを縮小し、組立体を小型化
することができる。
は、ネジ留め具のヘッドの下面部を構成する第1球面の
外径よりも小さい内径を有する唇状突条を有するので、
その唇状突条を連結要素の空洞内に留め具を保持するた
めの移動止めとして作用させることができる。
開口の縁が切り取られて、カット部が形成されている。
このようなカット部によって、連結要素の幅寸法を短く
することができ、一連の連結要素が1つの脊椎固定ロッ
ドに接合されるとき、他の連結要素との干渉を可能な限
り小さくすることができる。具体的には、カット部を設
けることによって、複数の連結要素をそれぞれの椎骨上
で互いにより緊密に配置して固着させることができ、そ
の結果、背骨の対象部分の融合手術を好ましく行うこと
ができる。
ネジに代わって、骨に固定させるためのフックを備えて
いる。この構成によれば、留め具を簡単に骨に固定させ
ることができる。
組立体に用いるネジ留め具の正面図である。
体に用いる連結要素の斜視図である。
る状態を示す正面図である。
る状態を示す正面図である。
と係合したドライバでネジ留め具を骨にねじ込む状態を
示す斜視図である。
れた状態を示す縦断面図である。
組立体の連結要素を旋回させた状態を示す図11の要部
の拡大図である。
素に脊椎固定ロッドを固着した状態を示す縦断面図であ
る。
断面図である。
分的な縦断面図である。
み付ける状態を示す部分断面図である。
み付ける状態を示す部分断面図である。
視図である。
た状態を示す正面図である。
組立体に用いる留め具の縦断面図である。
Claims (45)
- 【請求項1】 下端と、上端と、該上端に位置するヘッ
ドと、前記上下端間に位置する係留要素とを有する留め
具を具備し、 前記ヘッドが、中心と、第1球面を有する下面部と、第
2球面部を有する上面部とを備え、前記第1球面が前記
中心からの第1半径を有し、前記第2球面が前記中心か
らの第2半径を有し、第1半径は第2半径よりも大きく
設定され、 上端および下端を有する連結要素をさらに具備し、 該連結要素は、固定ロッドが嵌合するロッド嵌合開口
と、前記連結要素の下端を貫通した、前記留め具が嵌合
する穴と、前記連結要素の下端に隣接して配置した円錐
状シートとを備え、 留め具が連結要素の穴に位置するときにヘッドの第1球
面が連結要素の円錐状シートと係合可能であることを特
徴とする固定用組立体。 - 【請求項2】 前記連結要素と共同して、前記ロッド嵌
合開口にある固定ロッドに力を付加する係止要素をさら
に具備し、 該係止要素により力を付加された固定ロッドがヘッドの
第2球面に力を付加し、ヘッドの第1球面を円錐状シー
トに押し付けて、留め具と連結要素との間の相対的な旋
回および回転運動を阻止することを特徴とする請求項1
に記載の固定用組立体。 - 【請求項3】 前記留め具がネジ留め具であり、前記係
留要素が、前記留め具の上下端間に延びるネジ部である
ことを特徴とする請求項1に記載の固定用組立体。 - 【請求項4】 前記係留要素が、前記留め具の下端に位
置するフックであることを特徴とする請求項1に記載の
固定用組立体。 - 【請求項5】 前記ヘッドは、前記上面部から前記下面
部に延びる少なくとも1つの溝を備え、該溝は、前記留
め具を骨にねじ込むためのドライバが嵌合するようにな
っていることを特徴とする請求項3に記載の固定用組立
体。 - 【請求項6】 前記溝は、前記ネジ留め具が有する長軸
と略平行に延びていることを特徴とする請求項5に記載
の固定用組立体。 - 【請求項7】 前記溝は複数の溝であることを特徴とす
る請求項5に記載の固定用組立体。 - 【請求項8】 前記ヘッドの溝が複数の溝の場合におい
て、 請求項5に記載のネジ留め具を骨にねじ込むためのドラ
イバであって、下端と、該下端から前記複数の溝に延長
して挿入可能である複数の分岐突起とを有する軸を備え
たことを特徴とするドライバ。 - 【請求項9】 前記軸が雄ネジ部を有することを特徴と
する請求項8に記載のドライバ。 - 【請求項10】 前記連結要素が雌ネジ部を備え、前記
ドライバの雄ネジ部が前記連結要素の雌ネジ部と螺合可
能であることを特徴とする請求項9に記載のドライバ。 - 【請求項11】 前記連結要素は、前記連結要素の上端
から下端に向かって延長する雌ネジ部と、該雌ネジ部と
前記円錐状シートとの間に直径部を有する環状唇状突条
とをさらに備え、 前記直径部の直径が前記ヘッドの第1半径の2倍よりも
小さいことを特徴とする請求項1に記載の固定用組立
体。 - 【請求項12】 前記ヘッドの中心は、前記留め具が有
する長軸と実質的に同軸であることを特徴とする請求項
1に記載の固定用組立体。 - 【請求項13】 前記連結要素は、前記連結要素の上端
から延長するネジ部を備えたことを特徴とする請求項1
に記載の固定組立体。 - 【請求項14】 前記連結要素のネジ部は、前記連結要
素が有する内面に形成された雌ネジ部であることを特徴
とする請求項13に記載の固定用組立体。 - 【請求項15】 前記係止要素は、前記連結要素の雌ネ
ジ部と螺合する雄ネジ部を有する止めネジであることを
特徴とする請求項14に記載の固定用組立体。 - 【請求項16】 前記連結要素のネジ部は、連結要素の
外面に形成された雄ネジ部であることを特徴とする請求
項1に記載の固定組立体。 - 【請求項17】 前記係止要素は、前記連結要素の雄ネ
ジ部と螺合する雌ネジ部を有するナットであることを特
徴とする請求項16に記載の固定組立体。 - 【請求項18】 前記連結要素は、1つ以上のノッチが
形成された外面を備えたことを特徴とする請求項1に記
載の固定用組立体。 - 【請求項19】 前記連結要素は、前記ロッド嵌合開口
と前記外面との間に、前記連結要素の幅を可能な限り小
さくする1つ以上のカット部を備えたことを特徴とする
請求項18に記載の固定組立体。 - 【請求項20】 前記留め具は、ネジ部と、該ネジ部と
前記ヘッドとの間に位置する縮径のネック部とを有する
ネジ留め具であることを特徴とする請求項1に記載の固
定用組立体。 - 【請求項21】 前記ネジ留め具のネック部は、凹面を
有することを特徴とする請求項20に記載の固定用組立
体。 - 【請求項22】 チタニウムおよびステンレス鋼からな
る群から選択された材料からなることを特徴とする請求
項1に記載の固定用組立体。 - 【請求項23】 下端と、上端と、該上端に位置するヘ
ッドと、前記上下端に位置する係留要素とを有し、該係
留要素で骨に係留する留め具を具備し、 前記ヘッドが、中心と、第1球面を有する下面部と、第
2球面を有する上面部とを備え、前記第1球面が前記中
心からの第1半径を有し、前記第2球面が前記中心から
の第2半径を有し、第1半径は第2半径よりも大きく設
定され、 上端および下端を有する連結要素をさらに具備し、 該連結要素は、固定ロッドが嵌合するロッド嵌合開口
と、前記連結要素の下端を貫通した、前記留め具が嵌合
する穴と、前記留め具が前記連結要素の穴に位置したと
きに前記ヘッドの第1球面と係合可能である、前記連結
要素の下端に隣接して配置されるシートとを備えたこと
を特徴とする固定用組立体。 - 【請求項24】 前記連結要素のシートが実質的に円錐
形状であり、内側に傾斜した側壁を有することを特徴と
する請求項23に記載の固定用組立体。 - 【請求項25】 前記連結要素と共同して、前記ロッド
嵌合開口に位置した前記固定ロッドに力を付加する係止
要素をさらに具備し、 該係止要素により力を付加された固定ロッドが前記ヘッ
ドの上面部の第2球面と係合して、前記ヘッドの下面部
をシートに押し付け、留め具と連結要素との間の相対的
な旋回および回転運動を阻止することを特徴とする請求
項23に記載の固定用組立体。 - 【請求項26】 前記留め具はネジ部を備えるネジ留め
具であり、前記係留要素が前記ネジ部を含んで構成され
たことを特徴とする請求項23に記載の固定用組立体。 - 【請求項27】 前記留め具はフックを備え、前記係留
要素が前記フックを含んで構成されたことを特徴とする
請求項23に記載の固定用組立体。 - 【請求項28】 下端と、上端と、該上端に位置するヘ
ッドと、前記上下端間に延長する係留要素とを備える留
め具を具備し、前記ヘッドは第1球面を有する下面部を
備え、 上端および下端を有する連結要素をさらに具備し、該連
結要素は、固定ロッドが嵌合するロッド嵌合開口と、前
記連結要素の下端を貫通した、前記留め具が嵌合する穴
と、前記留め具が骨に位置するときに前記ヘッドの第1
球面と係合する円錐状シートを備えたことを特徴とする
固定用組立体。 - 【請求項29】 前記連結要素と共同する係止要素をさ
らに具備し、 該係止要素が、ロッド嵌合開口に位置した固定ロッドに
力を付加し、前記係止要素により力を付加された固定ロ
ッドがヘッドの上面部に力を付加して、ヘッドの第1球
面を連結要素の円錐状シートに押し付けることを特徴と
する請求項28に記載の固定用組立体。 - 【請求項30】 前記ヘッドの上面部は第2球面を有
し、前記第1球面が前記ヘッドの中心からの第1半径を
有し、前記第2球面は前記ヘッドの中心からの第2半径
を有し、第1半径は第2半径よりも大きいことを特徴と
する請求項29に記載の固定用組立体。 - 【請求項31】 前記ヘッドの中心は、前記留め具が有
する長軸と実質的に同軸であることを特徴とする請求項
30に記載の固定用組立体。 - 【請求項32】 前記留め具がネジ留め具であり、前記
係留要素が、前記留め具の上下端間に延長するネジ部で
あることを特徴とする請求項31に記載の固定用組立
体。 - 【請求項33】 前記連結要素は、前記上端と前記下端
との間に延長するネジ部を有し、前記係止要素は、前記
連結要素のネジ部と螺合するネジ部を有する止めネジを
含むことを特徴とする請求項28に記載の固定用組立
体。 - 【請求項34】 上端および下端を有する骨留め具にお
いて、 前記上端に位置するヘッドと、前記上下端間に延長する
少なくとも1つの骨係留要素とを備え、 前記ヘッドは、中心と、該中心からの第1半径を有する
第1球面からなる下面部と、前記中心からの第2半径を
有する第2球面からなる上面部とを備え、第1半径は第
2半径よりも大きいことを特徴とする骨留め具。 - 【請求項35】 チタニウムおよびステンレス鋼からな
る群から選択された材料から形成されたことを特徴とす
る請求項34に記載の骨留め具。 - 【請求項36】 前記骨留め具は、上端および下端を有
する連結要素に挿入可能であり、 該連結要素は、ロッド嵌合開口と、前記連結要素の下端
を貫通した、前記留め具が嵌合する穴と、前記留め具が
骨に位置するときに前記ヘッドの下面部の第1球面と係
合可能である、前記連結要素の下端に隣接して配置した
円錐状シートとを備え、 前記連結要素に挿入された骨留め具が、前記連結要素に
対するさらなる相対的な運動が阻止される前に前記連結
要素に対して相対的に旋回可能であることを特徴とする
請求項34に記載の骨留め具。 - 【請求項37】 前記骨留め具は、前記上下端間に延び
るネジ部を備えたことを特徴とする請求項34に記載の
骨留め具。 - 【請求項38】 前記骨留め具は、前記下端にフックを
備えたことを特徴とする請求項34に記載の骨留め具。 - 【請求項39】 整形外科用固定ロッドと共に用いる固
定用組立体であって、 骨に挿入可能な下端と、上端に位置するヘッドとを備え
る留め具を具備し、 前記ヘッドは、第1半径を有する第1球面からなる下面
部と、第2半径を有する第2球面からなる上面部とを備
え、第1半径は第2半径よりも大きく設定され、 上端および下端を有する連結要素をさらに具備し、 前記連結要素は、前記固定ロッドが嵌合するロッド嵌合
開口と、前記連結要素の下端を貫通した、前記留め具が
嵌合する穴と、留め具が連結要素に組み込まれたときに
前記ヘッドの下面部に係合する円錐状シートとを備え、 前記留め具および前記連結要素は、前記ヘッドが前記連
結要素に係合される前に相対的な旋回および回転が自在
に可能であることを特徴とする固定用組立体。 - 【請求項40】 前記連結要素は、一つ以上のノッチが
形成された外面を有し、前記ノッチが前記連結要素を固
定するときに係合可能であることを特徴とする請求項3
9に記載の固定用組立体。 - 【請求項41】 前記連結要素のロッド嵌合開口に位置
する前記固定ロッドを係止する係止要素をさらに具備
し、 該係止要素は前記連結要素に取り付けられ、固定ロッド
をヘッドの第2球面に押し付け、押し付けられた第2球
面がヘッドの第1球面を連結要素のシートに押し付け
て、これによって連結要素と留め具との相対的な旋回と
回転を阻止することを特徴とする請求項39に記載の固
定用組立体。 - 【請求項42】 前記留め具は、前記留め具の上下端間
に延びるネジ部を備えたことを特徴とする請求項39に
記載の固定用組立体。 - 【請求項43】 前記留め具がフックを備えたことを特
徴とする請求項39に記載の固定用組立体。 - 【請求項44】 固定用組立体に用いる連結要素であっ
て、 上端と、下端と、固定ロッドが嵌合されるロッド嵌合開
口と、前記連結要素の下端を貫通して、第1径の第1球
面を有するヘッドを備えた留め具が嵌合する穴と、前記
連結要素の下端に隣接して配置される、前記留め具のヘ
ッドの下面部が係合するシートと、前記連結要素の上下
端間に延びるネジ部と、該ネジ部と前記シートとの間に
位置する環状の唇状突条とを備え、 前記環状の唇状突条は、前記ヘッドの前記第1球面の第
1径よりも小さい第2径を有することを特徴とする連結
要素。 - 【請求項45】 固定用組立体に用いる連結要素であっ
て、 上端と、該上端から離れて位置する下端と、固定ロッド
が嵌合するロッド嵌合開口と、外面と、前記下端に貫通
する中心穴を画成する内面と、前記下端に隣接して配置
される、留め具のヘッドの下面部が係合されるシートと
を備えるとともに、 連結要素の幅を最小限に抑えるために、前記ロッド嵌合
開口と前記外面との間に1つ以上のカット部を有するこ
とを特徴とする連結要素。
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