JP2002528171A - 関節接合人工脊柱ディスク - Google Patents

関節接合人工脊柱ディスク

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Abstract

(57)【要約】 本発明の人工脊柱ディスクは、人間の膝に類似の態様で関節運動するように意図されている。人工脊柱ディスク（２０）は２つのプレート（２１、２２）より成り、それらは平らな外面と関節運動する内面とを有する。平らな外面は、２つの脊柱ディスクがそれらの間に移植される２つの隣接する椎骨の隣接する下面（７１ａ）及び上面（７２ａ）と接触する。プレートの平らな表面は、隣接する椎骨に固定される。人工脊柱ディスクの関節表面（２５、２６）は、第１の関節表面（２５）が２つの凸部を備えた関節部分を有し、第２の関節表面（２６）が２つの凸部を備えた関節部分を有するように二頂形状である。各プレートの凹部及び凸部は一般的に相補的である。人工脊柱ディスクの関節運動は、人間の膝の運動とほぼ同じである。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の分野】
本発明は、人工脊柱ディスクに関し、さらに詳細には、人間の膝に類似の関節
作用をする人工脊柱ディスクに関する。
【０００２】
【発明の背景】
腰椎に用いる人工の椎間板は新技術であり、ヨーロッパにおいて治療目的で使
用された短い歴史を持つ。これらの人工器官は、人間の脊柱における慢性的障害
のある、または破裂して切除された椎間板の代用として用いられる。かかる人工
器官は、玉継手及びソケット継手、ゲルを満たした包囲体、ばねにより付勢され
るプレート、プレートと継手の組合せ等を含む広範囲の構成要素より成る１、２
、またはそれ以上の個々の要素を用いている。人工脊柱ディスクは、腰椎に主と
して用いられ、それについての報告がある。
【０００３】 公知の人工脊柱ディスクは、一般的に、脊椎ができるだけ自然な姿勢を保ち大
きな範囲で運動できるようにするため、ある種の関節機能や固有の柔軟性を必要
とする。
【０００４】 幾つかの特許が、関節作用をする２つのプレート部材が隣接する上椎骨及び下
椎骨にそれぞれの態様で固着された特定の人工脊柱ディス開示している。一般的
に、２つのプレートの特定の関節モードにより、この分野における種々の装置の
識別が行われている。椎骨は一般的に、上下方向に見て丸い外周面を有するため
、公知の人工脊柱ディスクの外周面は、ほぼ丸い、円形の、卵形の、または腎臓
のような形状を有する。公知の人工ディスクはまた、プラスチック、ゴム、金属
、セラミック及び合金のような多種多様な材料で作られている。
【０００５】 各々が隣接する椎骨に固着され、平坦な表面を有する２つのプレートにより構
成される人工脊柱ディスクは、米国特許第４，３０９，７７７；４，７５９，７
６９；及び５，４５８，６４２号に記載されている。各々が隣接する椎骨に固着
された平坦な第１の表面と、それに対向する第２の表面とを有する２つのプレー
トより成り、これらの表面が各プレートの表面と関節作用または協働する中間の
コアまたは部材で分離された人工脊柱ディスクは、米国特許第４，７５９，７６
６；５，３１４，４７７；５，５５６，４３１；及び５，５６２，７３８号に開
示されている。
【０００６】 米国特許第５，４０１１，２６９号（発明者：Buttner-Janz et al.）は、一
般的に、垂直軸の周りで互いに回転自在の少なくとも２つの関節接合プレートよ
り成る人工椎間板を開示している。
【０００７】 米国特許第４，３４９，９２１号（発明者：Kuntz）は、本体が上面、下面、
対向側面、対向前端部及び後端部を有し、上面及び下面がそれぞれ表面全体に亘
り横方向に実質的に平坦であり、また前後方向においてディスクに隣接する椎骨
の形状に一般的に対応する人工椎間板を開示している。この人工椎間板はさらに
、この人工器官を腰椎に対して保持する手段を備えている。
【０００８】 米国特許第５，２５８，０３１号（発明者：Salib et al.）は、１）第１の継
手表面、第１の前端部、及び対向する第１の後端部を有し、前端部と後端部の間
に横方向の正中線が画定される第１の部材と、２）第２の継手表面、第２の前端
部、及び第２の対向する後端部を有する第２の部材と、３）第１と第２の継手表
面の間に、また横方向の正中線と第１の後端部との間に位置する玉継手及びソケ
ット継手とより成る椎間板関節形成法を開示している。玉継手及びソケット継手
は、第１及び第２の部材が、横方向の正中線に平行な第１の軸及び第１の軸と垂
直な第２の軸を中心として互いに回転できるようにする。
【０００９】 米国特許第５，４２５，７７３号（発明者：Boyd et al.）は、１）第１の継
手表面、第１の前端部、及び第１の対向する後端部を有し、前端部と後端部の間
に横方向の正中線が画定される第１の部材と、２）第２の継手表面、第２の前端
部、及び第２の対向する後端部を有する第２の部材と、３）第１と第２の継手表
面の間に、また横方向の正中線と第１の後端部との間に位置する玉継手及びソケ
ット継手とより成る椎間板関節形成法を開示している。玉継手とソケット継手は
、第１及び第２の部材が、横方向の正中線に平行な第１の軸の及び第１の軸と垂
直な第２の軸を中心として互いに回転できるようにする。さらに、第１及び第２
の継手表面の少なくとも一方は継手の全周に亘り玉継手及びソケット継手から離
れる方向に傾斜しており、第１及び第２の継手表面のもう一方は第１及び第２の
軸の両方に実質的に平行な平面に沿う位置にある。
【００１０】 米国特許第５，６７６，７０１号（発明者：Yuan et al.）は、１）３６０°
に亘る輪郭表面を有する凹部を備えた第１の要素と、２）３６０°に亘る輪郭表
面を有する突出部を備えた第２の要素とより成る低摩擦人工脊柱ディスクを開示
している。これらの輪郭表面は、直立する患者の脊柱軸に関して無制限の回転運
動及び屈曲／伸張曲げ運動を可能にする。
【００１１】 人間の脊柱ディスクは、隣接する椎骨表面間の瞬時的回転中心の変化を許容し
、椎骨同士の横方向及び前後方向における平行移動を可能にする種々の関節モー
ドを有する、ゲルを充填した嚢と考えることができる。人工脊柱ディスは、人間
の脊柱ディスクに類似の関節作用を行う能力を具備する必要がある。しかしなが
ら、２またはそれ以上の関節要素より成る公知の人工脊柱ディスクにおける関節
運動は、一般的に、該間接要素間の瞬時的回転中心が変化しないモードに限定さ
れる。ディスクの劣化を加速させると考えられる隣接ディスク表面に対して非生
理的力が加わることと、後でさらに外科的処置が必要になるということは、屈曲
によりこの瞬時的回転中心が生理的に移動しないことによる。従って、瞬時的回
転中心が変化する関節作用及び隣接する椎骨の相対的な平行運動を可能にする複
数の要素より成る人工脊柱ディスクが要望されている。
【００１２】 公知の人工脊柱ディスクには、エンドプレートの移動、エンドプレートの転位
、ポリエチレンのコールドフロー、金属製コンポーネントの冷間溶接、環状体の
骨化及び粒子摩耗及びコンポーネント部分の細片化を含む問題点がある。脊柱の
自然な分節運動にそっくりの運動機能を有し、脊椎機能の改良された代替物を提
供する人工ディスクに対する要望が存在する。機能を向上させ痛みを取り除くた
めの有力な機械的代替物が存在する退行性股関節部及び膝部における状況に似て
、かかる装置は末期的なディスクの病気の患者から痛みを取り除き、自然の運動
保持能力を向上させ、かつ長期間使用に必要な耐久性を備えた装置を提供する。
自然の脊柱分節運動をそっくり真似、痛みを取り除き、かつ長期間の使用に耐え
る人工ディスクが要望されている。
【００１３】
【発明の概要】
本発明は、公知の人工脊柱ディスクの欠点を克服するものであり、従って、退
化し大きく断裂した腰椎ディスクと交換可能な汎用性の人工脊柱ディスクに関す
る。この人工ディスクの構成は、前方よりまたは前横から脊椎内に容易に移植可
能なものである。この装置は、人間の膝に類似の関節運動を行う。この脊柱ディ
スクは、その関節表面の瞬時的回転中心が関節運動の際変化する関節モードを有
する。この装置の関節表面は、好ましくは、膝の関節継手表面と同じ構成を有す
る。
【００１４】 本発明は、その１つの局面で見ると、関節接合人工脊柱ディスクであって、第
１の外周面と、第１の実質的に平らな上面と、第１の下方の関節表面と、第１の
前端部と、第１の後端部と、第１の横方向側部と、第２の横方向側部とを有する
第１のプレート、及び第２の外周面と、第２の実質的に平らな下面と、第２の上
方の関節表面と、第２の前端部と、第２の後端部と、第３の横方向側部と、第４
の横方向側部とを有する第２のプレートより成り、第１及び第２のプレートは第
１の下面、第１の前端部及び第１の後端部が第２の上面、第２の前端部及び第２
の後端部と並置関係にある時は前後方向で関節運動することが可能であり、関節
接合する第１の下方の関節表面と第２の上方の関節表面のうちの少なくとも１つ
は前後方向において半径方向のアークが変化し、前記ディスクはその前後方向へ
の関節運動の間前後方向へ移動する瞬時回転中心を有する人工脊柱ディスクを提
供する。
【００１５】 本発明は、別の局面で見ると、関節接合人工脊柱ディスクであって、前後方向
における屈曲時瞬時的回転中心が変化し、第１の外周面と、第１の平らな上面と
、第１の下方の双顆関節表面と、第１の前端部と、第１の後端部と、第１の横方
向側部と、第２の横方向側部とを有する第１のプレート、及び第２の外周面と、
第２の平らな下面と、第２の上方の二頂関節表面と、第２の前端部と、第２の後
端部と、第３の横方向側部と、第４の横方向側部とを有する第２のプレートより
成り、第１の下方の関節表面の第１及び第２の顆状モード部は横方向に並んでお
り、第２の上方の二頂関節表面の第１及び第２の凹部は横方向に並んでおり、デ
ィスクの瞬時的回転中心は第１及び第２のプレートの前後方向の関節運動時に変
化する人工脊柱ディスクを提供する。
【００１６】 １つの実施例において、第１の下方の双顆関節表面は、各顆状物が実質的に同
じであり、各顆状物の曲率半径の一部が、顆状物の正中点における矢状セクショ
ンに沿う方向で見ると、変化し、フィボナッチ級数により表わすことができる。
曲率半径が変化するため、前後方向のこの装置の屈曲運動は脊柱ディスクの瞬時
的回転中心の位置を前後方向において平行移動または変化させる。
【００１７】 第１及び第２のプレートの関節表面は、異なる曲率アークを持つことができる
。第１のプレートの第１の下方の双顆関節表面の少なくとも１つの顆状物は、顆
状物の正中点の矢状セクションに沿い、第２のプレートのそれぞれの凹状モード
部の曲率アークにほぼ等しいかそれより大きい曲率アークを持つことができる。
【００１８】 第１及び第２の凹状モード部は、それぞれの正中点における矢状セクションに
沿い、第１及び第２の顆状物がそれぞれの正中点の矢状セクションに沿う曲率半
径よりも大きい曲率半径を持つことができる。したがって、第１及び第２の凹状
モード部は、第１及び第２の顆状物の垂直方向の深さよりも小さい、または浅い
垂直方向の深さを持つことができる。
【００１９】 人工脊柱ディスクの関節表面は、側方の傾斜時、即ち脊椎の側方の屈曲時に瞬
時的回転中心が横方向に平行移動できるように構成することができる。したがっ
て、並置関係にある第１及び第２の凹状モード部は、関節運動時顆状表面の横方
向における平行移動を可能にするチャンネルを形成することができる。
【００２０】 各顆状物の横方向矢状セクションは実質的に同一にし、垂直軸を中心とするプ
レート同士の緩やかな制動を行えるように構成することができる。
【００２１】 第２の上方の関節表面の第１及び第２の凹状モード部は、第１及び第２のモー
ド部の間に介在する隆起表面により分離される。この隆起表面は、プレート同士
の側方の平行移動を緩やかに制動できる。
【００２２】 第１の上面と第２の下面とは、隣接する椎骨の隣接する下面と上面との間に配
置するようになっている。第１の上面と第２の下面とは、横方向と前後方法の一
方、又は他方若しくは両方において、実質的に平坦まはた平面状である。人工脊
柱ディスクはさらに、装置の隣接する椎骨への固定を容易にするための１または
それ以上の固定手段を有する。
【００２３】 本発明は、別の側面で見ると、人間の脊髄の脊椎ディスクを交換する方法であ
って、脊柱ディスクを人間の脊髄から取り出して上方の椎骨及び下方の椎骨によ
り画定される椎間板の空間を用意し、椎間板の空間内に請求項１の関節接合人工
脊柱ディスクを挿入し、人工脊柱ディスクを上方及び下方の椎骨に固定するステ
ップより成る方法を提供する。
【００２４】 本発明の方法はさらに、椎骨の表面を人工脊柱ディスクの平らな表面と実質的
に相補的になるように人工脊柱ディスクを調整するステップ含む。好ましい実施
例において、人工脊柱ディスクを挿入するステップは、人工脊柱ディスクを前方
向又は前横方法から挿入するように実施される。
【００２５】 本発明の他の特徴、利点及び実施例は、以下の説明及び添付図面及び特許請求
の範囲を参照すれば明らかになるであろう。
【００２６】
【実施例の詳細な説明】
図１ａ−１ｃ及び２ａ−２ｃを参照して、本発明の人工脊柱ディスクは、慢性
的に退化し、痛みのある、そして／または破裂して切除された人間の椎間板の代
替物として使用される。人工の脊柱ディスクは、平面図で見ると、本質的に腎臓
の形の装置であり、第１（１）及び第２（１０）の腎臓形のプレートが脊柱の隣
接する椎骨（図示せず）の間に配置される。第１（１）及び第２（１０）のプレ
ートは、それぞれ、前端部（それぞれＡ1、Ａ10）、対向する後端部（ＰＳ1、Ｐ
Ｓ10）及び２つの横方向側部（Ｌ1、Ｌ2、 Ｌ10、Ｌ12）を有する。
【００２７】 第１（１）及び第２（１０）のプレートは互いに関節接合し、垂直軸（Ｘ）を
中心とする第１（１）及び第２（１０）のプレートの限られた相互回転を可能に
する人間の膝に似た継手を形成する。この回転の限界は生理的範囲内、即ち、０
°乃至１０°または中心から±５°外れた範囲内にあり、装置は中位度数の束縛
を受ける。第１のプレート（１）はさらに、ほぼ平面状のまたは平坦な第１の上
面（２）と、ほぼ同じ形状の２つの横方向に並んだ凸部（４、５）を有する、対
向輪郭形状のあるいは関節接合の第１の下面（３）とを有する。第２のプレート
（１０）はさらに、実質的に平面状または平坦な第２の下面（１１）と、第１の
プレート（１）の凸部よりも大きい２つの横方向に並んだ凹部（１３、１４）を
有する対向輪郭形状のあるいは関節接合の第２の上面（１２）とを有する。
【００２８】 第１（１）及び第２（１０）のプレートは、それぞれの関節表面の前方（また
は横方向）セクションと、正中（または矢状）セクションとにより説明すること
が可能である。第１のプレート（１）の第１の間接接合下面（３）は、平面Ｐ1
に沿う前後方向にある矢状セクションを有し、これは曲率が変化する外方に湾曲
したアーチ、即ち凸面に似ている。骨端の丸い隆起部（４、５）はそれぞれ各隆
起部の中間点に沿う矢状セクションを有し（平面Ｐ4及びＰ5を参照）、これは少
なくとも一部の曲率半径が変化する曲線に似ている。好ましい実施例において矢
状セクションにおける曲線の形状は、フィゴナッチ級数により表される曲線の形
状に似ている。
【００２９】 隆起部（４、５）は、平面Ｐ2に沿って横方向に結合横方向セクションを有す
るが、これは曲率半径が変化する二頂外方湾曲アーチ、即ち２つの凸状部を有す
るアーチに似ている。モード部（１３、１４）は、各モード部の正中点に沿う矢
状セクションを有するが（Ｐ13、Ｐ14を参照）、これは少なくとも一部の曲率が
変化する曲線に似ている。好ましい実施例において、矢状セクションの凹状曲線
の形状はフィゴナッチ級数により表される曲線の形状に似ている。
【００３０】 第２のプレート（１０）の第２の関節接合上面（１２）は、平面Ｐ10に沿う前
後方向に矢状セクションを有するが、これは内方に湾曲したアーチ、即ち、曲率
が変化する凹部に似ている。モード部（１３、１４）はそれぞれ、各モード部の
正中点に沿う矢状セクションを有するが（平面Ｐ13、Ｐ14を参照）、これは少な
くとも一部の曲率半径が変化する曲線に似ている。好ましい実施例において、矢
状セクションにおける凹状曲線の形状は、フィゴナッチ級数により表される曲線
の形状に似ている。
【００３１】 凹状モード部（１３、１４）は、平面Ｐ11に沿って横方向に結合横方向セクシ
ョンを有するが、これは二頂の内方湾曲アーチ、即ち２つの凹状曲線に似ている
。平面Ｐ11は、前端と後端の間のほぼ中間に位置している。凹状のモード部（１
３、１４）は、平面Ｐ11に沿う個々の横方向セクションを有するが、これは少な
くとも一部の曲率半径が変化する曲線に似ている。好ましい実施例において、各
凹状モード部（１３、１４）の横方向セクションの曲線形状は、フィゴナッチ級
数により表される曲線の形状に似ている。
【００３２】 関節表面（３、１２）の凹部及び凸部の形状は、実質的に相補的な部分より成
るが、関節表面はプレート（１）及び（１０）が人間の膝の関節作用に似た関節
運動を行えるような形状になっている。従って、関節表面（３、１２）は、少な
くとも一部の相補的部分が回転楕円面、放物面、双曲面または楕円面もしくはそ
れらの組合せより成るように規則的または不規則的形状に形成することができる
。上述したように、関節表面の凹部及び凸部は、共に可変である冠状アーク、即
ち横方向矢状アークにより表される。即ち、曲率半径が変化し、表面（３、１２
）の関節運動時に瞬時的回転中心の変化及び中位度数の回転を許容する。
【００３３】 関節表面（３）及び（１２）は、凹部及び凸部がそれぞれ関節表面（３）及び
（１２）の実質的に全体の主要部を構成するように設計されている。従って、関
節表面はプレート（１）及び（１０）の外周面を画定するそれぞれの表面により
囲まれているが、これらの関節表面はそれらの関節作用部分を完全に取り囲むそ
れぞれの下面及び上面部分を持たない。例えば、関節表面（３）の凸部（４、５
）の実質的に全ては、関節表面（１２）の空洞状部分（１３、１４）の実質的に
全てと関節接合可能である。
【００３４】 図３ａ及び３ｂは、本発明による人工脊柱ディスク（２０）を示すが、このデ
ィスクは第１の上面プレート（２１）及び第２の下面プレート（２２）を有する
。第１のプレート（２１）の第１の関節表面（２５）は、第２のプレート（２２
）の第２の関節表面（２６）と関節接合する。図３ａは関節接合脊柱ディスク（
２０）の側立面図であるため、それはその装置を横から見た図に対応する。従っ
て、プレート（２１）及び（２２）がそれぞれの関節表面（２５）及び（２６）
に沿って関節運動する際、第１のプレート（２１）は矢印（Ｂ）に示す方向にお
いて図３ａの休止位置から図３ｂに示す第２の位置へ移動する。休止位置におい
て、プレート（２１）及び（２２）は共通の回転中心（２３ａ、２３ｂ）を有す
るが、第１のプレート（２１）が図３ｂに示す第２の位置へ関節移動すると瞬時
的な回転中心（２３ａ、２３ｂ）はもはや同じ所にない。従って、この装置を利
用する患者が前方または後方に屈曲運動すると、即ち、前後方向に屈伸すると、
瞬時的回転中心（２３ａ、２３ｂ）は前後方向に互いに離れる方向に変位する。
即ち、瞬時的回転中心（２３ａ）に関して瞬時的回転中心（２３ｂ）が前後方向
に平行移動する。
【００３５】 図４ａ及び４ｂは、第１の上方プレート（３１）及び第２の下方プレート（３
２）より成る人工脊柱ディスク（３０）の一部断面後立面図である。第１の上方
プレート（３１）は双顆関節表面を有し、この表面は第２のプレート（３２）の
二頂凹状関節表面（３４）と関節接合する。プレート（３１）及び（３２）はそ
の休止または中性位置で示すが、第１のプレート（３１）が第２のプレート（３
２）に関して矢印（Ｔ）に沿い横方向に移動すると、第１のプレート（３１）は
第２のプレート（３２）に関して僅かに傾斜し、瞬時的回転中心（３５ａ、３５
ｂ）が互いに変位する。従って、本発明の１つの実施例において、人工脊柱ディ
スクは関節表面が互いに横方向に平行移動すると回転中心が変化する第１及び第
２の関節表面を有する。
【００３６】 図５ａ―５ｄは、第１のプレートの、２つの隆起部のある、または二頂の凸状
表面と関節接合する二頂の凹状表面を備えた本発明の第２のプレートの別の実施
例（４０、４５、５０、５５）を示す。椎骨のエンドプレート、即ち第２のプレ
ートの別のこれらの実施例は、人工脊柱ディスクの重量を担う能力を向上させた
種々の実施例である。それらは、中心の重量を担う輪郭形状要素（図５ｃ）が椎
骨の格子状中心においてだけでなくその周面において荷重を担う別の周面リム構
造を有する実施例だけでなく、凹状構造の実施例を包含する。図５ｄは、脊柱デ
ィスクの隣接する椎骨への接着性を改善するために水酸化リン灰石を付加する等
して椎骨を内殖させるための多孔質表面（５６）を備えた別の実施例（５５）で
ある。図５ｄの実施例はまた、モーメントの影響を減少させてこのベクトルに抗
する摩擦力の増加により移植の前端を突出させるようになっている。図５ａ―５
ｄの実施例はまた、人工脊柱ディスクの隣接する椎骨へ直ちに固定されるように
また人工脊柱ディスクの第１と第２のプレートの間の運動が阻止されるようにす
るための、種々のサイズ、位置及び方向における格子状のピッチによる機能的な
固定及び螺設手段による固定を示している。
【００３７】 図６ａは、本発明による第２のプレート（６０）の底面図であり、隣接する椎
骨と接触するプレートの平らな下面は、荷重を椎骨に分配しながらエンドプレー
トのサブコンドラル構造の寿命を伸ばすように設計されたきめの粗い表面を提供
する複数の溝またはチャンネル（６１）より成る。湾曲した放射状の溝は、エン
ドプレートを完全に覆いそれと咬合する微少血管系のうっ血を阻止できる。図６
ｂは、図６ａの第２のプレート（６０）の側立面である。
【００３８】 図３ａ−３ｂを再び参照して、プレート（２１、２２）は、矢印（Ｂ）に沿う
前後方向の屈曲の間横方向または横断方向軸を中心として相互に回転または関節
運動できるようになっている。第１のプレート（２１）は、垂直軸（２８）に関
して、図３ａに示す中性または休止位置から最大約１５°前方に関節運動できる
ように、また図３ａに示す休止位置に関して最大約−５°後方に関節運動ができ
るようになっている。
【００３９】 図４ａ及び４ｂを参照して、人工脊柱ディスク（３０）は第１のプレート（３
１）（立面図に示す）及び第２のプレート（３２）（端面図に示す）より成り、
これらは、装置を前後方向へ貫通する正中矢状軸を中心として相互に関節運動可
能である。さらに詳しく説明すると、第１のプレート（３１）が、矢印（Ｋ）の
方向に、横方向移動するか横方向に平行移動すると、瞬時的回転中心（３５ａ、
３５ｂ）は互いに変位し、第１のプレート（３１）は第１のプレート（３２）に
対して傾斜位置をとる。関節表面（３３、３４）はそれぞれ曲率中心が変化する
部分を有するが、関節表面（３４）の凹状部分はそれぞれ、間接表面（３３）の
突起部分よりも大きい曲率半径を有する。従って、二頂の関節表面（３４）の各
凹状モード部はフィボナッチの級数により表される湾曲部分より成るが、関節表
面（３３）の対応する突出部分はフィボナッチ級数の第２レンジにより表わすこ
とのできる湾曲部分より成り、かくして隆起凸状部分の曲率半径は凹状モード部
の曲率半径よりも小さい。第２のプレート（３２）に対する第１のプレート（３
１）の傾斜の度合は、両方向に約２°乃至５°中心から外れた範囲にある。好ま
しい実施例において、第１のプレート（３１）の第２のプレート（３２）に関す
る傾斜は１°乃至２．５°の範囲内にある。
【００４０】 好ましい実施例において、第２のプレート（２２）に関する第１のプレート（
２１）の前後方向の屈曲度は、両方向に約３°乃至１５°の範囲、さらに好まし
くは１．５°乃至７．５°、さらに好ましくは５°°乃至７°の範囲内にある。
別の好ましい実施例において、第２のプレート（２２）に関する第１のプレート
（２１）の前後方向の屈曲度は、最大運動範囲で約１０°、さらに好ましくは約
５°乃至７°である。さらに好ましい実施例において、平均伸張範囲は０°乃至
５°、さらに好ましくは０°乃至３°である。さらに好ましい別の実施例の平均
的な屈曲は、矢状面に沿い約―５°乃至１０°である。当業者であれば、負の度
合が脊柱ディスクの伸張を示し、正の度合が脊柱ディスクの屈曲を示し、この屈
曲は前方または前方向における脊柱の曲げのことがわかるであろう。
【００４１】 図７は、人間の脊柱（７０）内に移植される本発明の人工脊柱ディスク（７８
）を示し、複数の椎骨（７１、７２、７３、７４、７５）と、それらの間の複数
の脊柱ディスク（７７ａ―７７ｄ）とより成る。人工脊柱ディスク（７８）は第
１のプレート（７９）と、第２のプレート（８０）とを有し、これらは上方の椎
骨（７２）と下方の椎骨（７１）の間に位置する。上方の椎骨（７２）の下面（
７２ａ）は、プレート（７９）の実質的に平らな上面（７９ａ）に最も良く合う
ように平坦である。下方の椎骨（７１）の上方の椎骨表面（７１ａ）もまた、プ
レート（８０）の下面（８０ａ）との最適な接触が得られるように平坦なものと
して示されている。図示はしないが、プレート（７９、８０）、従って椎骨（７
２、７１）はそれぞれ、通常は脊柱を囲む筋肉質や他の靭帯組織により互いに隣
接して保持されている。
【００４２】 各プレート（１）及び（１０）は、人工脊柱ディスクの隣接する椎骨への固定
を容易にする固定手段を含むことができる。図１ａ―１ｃ及び図２ａ―２ｃの実
施例の固定手段はそれぞれ、プレート（１）及び（１０）の平らな表面（２）及
び（１１）に設けた少なくとも２つの突出部（６、７）及び（１６、１７）を備
えている。突出部（６、７）は、人工脊柱ディスクの上面及び下面にある隣接す
る椎骨の対応空洞部（図示せず）と係合する。これとは別に、あるいはこれに加
えて、固定手段は各プレート（１、１０）の端部に多数のねじ孔を有し、このね
じ孔を介して多孔質のねじが挿入され、これらのねじにより人工脊柱ディスクと
接触する隣接の椎骨部分へのねじ止めが行われる。本発明の固定手段は、固状部
材を相互に固定または固着するための１またはそれ以上の公知手段を使用すると
よい。一例として、また限定の目的はないが、これらの固定手段は、ねじ、釘、
リベット、接着剤、ワイヤー、バンド、ストラップ及びエンドプレートのねじを
多孔質で覆う手段または椎間板のコンポーネントにねじを固定するためのロック
機構の実施例を含むことができる。
【００４３】 孔（８、１５）は、もし設けるとすれば、所望の形状にすることができる。そ
れらは、ねじ、釘、リベット、犬釘、及びプレート（１、１０）を隣接の椎骨に
固定するための他の物品を受けるようになっている。例えば、孔（８、１５）は
え皿孔にすることが可能であり、あるいはねじを人工椎間板に安定化するための
ロック機構またはロック方法を用いることが可能である。
【００４４】 図１ａ―１ｂ及び２ａ−２ｂは、平らな表面（２）及び（１１）上においてそ
れぞれ前端部（Ａ1）及び後端部（Ａ10）の方へ向けられた固定手段（６、７及
び１６、１７）を示しているが、固定手段は人工脊柱ディスク内のいかなる場所
にも配置可能である。一般的に、各エンドプレート（１）及び（１０）は、隣接
する椎骨に固定するための少なくとも１つの固定手段が必要である。本発明によ
る固定手段は、特定の用途または環境において性能を最適化するように所望に応
じて形状を決定することが可能である。固定手段は、複数の同様なまたは異なる
固定手段によることができる。好ましい実施例において、固定手段は、それぞれ
隣接する椎骨の上面及び下面内の空洞部または孔と係合するための２またはそれ
以上の突出部（６、７）及び（１６、１７）を平坦な表面（２）及び（１１）上
に有する。平坦な表面はさらに、その内部における骨の成長を促進することなど
によりその骨化を増進するための多孔質の被覆を施すことが可能である。その他
の溶着促進材料が考えられている。
【００４５】 図１ｃ及び２ｃは腎臓形の特定の実施例を示すが、人工脊柱ディスクのプレー
ト（１）及び（１０）の外周面は、内端部（Ａ2、Ａ10）、後端部（ＰＳ1、ＰＳ 10 ）または横方向側部（Ｌ1、Ｌ2）、（Ｌ10、Ｌ12）がそれぞれ異なるまたは同
一の曲率半径を持つようにした実施例を含むことができる。人工脊柱ディスクは
さらに、限定の意図なしに、単一の顆状構造として形成するか、あるいはコンポ
ーネントの１つの部分に顆間ノッチを一体化する必要がある。
【００４６】 実質的に平らな第１の上面（２）と第２の下面（１１）は平らであることを意
図しているが、それらには凹部、リッジ、リブ、突出部、ディンプル等を形成し
てもよい。
【００４７】 人工脊柱ディスクのプレート（１、１０）は一般的に、剛性、半可撓性または
可撓性であるように意図されており、従って、一例として（限定の意図なしに）
金属、硬質ラバー、プラスチック、ポリマー、合金、複合材料、セラミック、セ
ラミック金属合金またはこれらの組合せのような材料により形成される。
【００４８】 プレート（１、１０）は、型形成、ステレオリソグラフィー、機械加工、プラ
ズマ溶射、被覆、ポリシングまたはインベストメント鋳造法を含む種々の方法で
製造することができる。
【００４９】 プレート（１、１０）はそれぞれの前後の幅よりも大きい横方向の長さを有す
るものとして示してあるが、これらのプレートの寸法は所望の如く決めることが
できる。プレート（１、１０）の幅はそれぞれの長さよりも大きいか、等しいか
、もしくはそれよりも小さい。多くの場合、各プレート（１、１０）の上下方向
の高さはその幅及び長さよりも小さい。
【００５０】 後端部における椎骨の基部から前端部への境界は、後端部の椎骨に隣接するか
その下の脊椎神経からは離れている。図１ａ―１ｃ及び２ａ−２ｃは第１のプレ
ート（１）を上面プレートとして示しているが、本発明の脊柱ディスクはそれを
裏返しにして第２のプレート（１０）が上面プレートとなるようにしてもよい。
【００５１】 本発明の人工脊柱ディスクの形成法は、少なくとも下記の点の１つで膝関節部
の代替物交換方法として使用される公知の方法とは異なる。本発明の人工脊柱デ
ィスクは構造が小さく、小さい関節双顆面を有し、限られた範囲の屈曲及び伸張
関節運動を可能にし、矢状面に沿う前後方向のいずれにおいても瞬時的回転中心
が変化するように設計することができる。好ましい実施例において、人工脊柱デ
ィスクの瞬時的回転中心の変化は、人間の膝に起こるのとは反対の態様で起こる
。
【００５２】 以上が、本発明の特定の実施例を詳しく説明したものである。本発明の範囲か
ら逸脱することなく、明らかな変形例及び設計変更が当業者にとって明らかであ
ろう。当業者は、本願の記載全体に鑑みて図示説明した特定の実施例において多
くの設計変更を行い、また本発明の精神及び範囲から逸脱することなく同様な結
果を得ることができるであろう。図示説明し頭書の特許請求の範囲に記載した実
施例の全ては、本願の開示全体を見ればさらに不当な実験を行わずに実施するこ
とが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１ａ】 図１ａは、本発明による人工脊柱ディスクの第１のプレートの側立面である。
【図１ｂ】 図１ｂは、図１ａの脊柱ディスクの第１のプレートを示す後立面図である。
【図１ｃ】 図１ｃは、図１ａの第１のプレートの底面図である。
【図２ａ】 図２ａは、本発明による脊柱ディスクの第２のプレートを示す側立面図である
。
【図２ｂ】 図２ｂは、図２ａの第２のプレートを示す後立面図である。
【図２ｃ】 図２ｃは、図２ａの第２のプレートを示す平面図である。
【図３ａ】 図３ａは、人工脊柱ディスクの側立面であり、第１及び第２のプレートを１つ
の関節運動ステージで示す。
【図３ｂ】 図３ｂは、人工脊柱ディスクの側立面であり、第１及び第２のプレートを別の
異る関節運動ステージで示す。
【図４ａ】 図４ａは、本発明による人工脊柱ディスクの一部断面後立面図であり、第１及
び第２のプレートを１つの関節運動ステージで示す。
【図４ｂ】 図４ｂは、本発明による人工脊柱ディスクの一部断面後立面図であり、第１及
び第２のプレートを別の異なる関節運動ステージで示す。
【図５ａ】 図５ａは、本発明による第２のプレートの１つの実施例を示す側立面図である
。
【図５ｂ】 図５ｂは、本発明による第２のプレートの別の実施例を示す側立面図である。
【図５ｃ】 図５ｃは、本発明による第２のプレートの別の実施例を示す側立面図である。
【図５ｄ】 図５ｄは、本発明による第２のプレートの別の実施例を示す側立面図である。
【図６ａ】 図６ａは、本発明による第２のディスクの平らな下面を示す底面図である。
【図６ｂ】 図６ｂは、図６ａに示す第２のプレートの線６ｂ−６ｂに沿う側立面断面図で
ある。
【図７】 図７は、本発明の関節接合脊柱ディスクが埋め込まれた人間の脊柱を示す斜視
図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ )，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ， ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ， ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，Ｃ Ｒ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ， ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，Ｋ Ｚ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ， ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，Ｓ Ｋ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ

Claims (26)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 関節接合人工脊柱ディスクであって、 第１の外周面と、第１の実質的に平らな上面と、第１の下方の関節表面と、第
    １の前端部と、第１の後端部と、第１の横方向側部と、第２の横方向側部とを有
    する第１のプレート、及び 第２の外周面と、第２の実質的に平らな下面と、第２の上方の関節表面と、第
    ２の前端部と、第２の後端部と、第３の横方向側部と、第４の横方向側部とを有
    する第２のプレートより成り、 第１及び第２のプレートは第１の下面、第１の前端部及び第１の後端部が第２
    の上面、第２の前端部及び第２の後端部と並置関係にある時は前後方向で関節運
    動することが可能であり、 関節接合する第１の下方の関節表面と第２の上方の関節表面のうちの少なくと
    も１つは前後方向において半径方向のアークが変化し、 前記ディスクはその前後方向への関節運動の間前後方向へ移動する瞬時回転中
    心を有する人工脊柱ディスク。
  2. 【請求項２】 第１の下方の関節表面と第２の上方の関節表面とは、要部が
    実質的に相補的である請求項１の人工脊柱ディスク。
  3. 【請求項３】 第１及び第２の外周面は、実質的に腎臓形である請求項１の
    人工脊柱ディスク。
  4. 【請求項４】 平らな第１の上面と、平らな第２の下面のうちの少なくとも
    １つは脊柱ディスクを椎骨に固定する固定手段を構成する請求項１の人工脊柱デ
    ィスク。
  5. 【請求項５】 第１のプレートは、第２のプレートよりも上方にある請求項
    １の人工脊柱ディスク。
  6. 【請求項６】 第２のプレートは、第１のプレートよりも上方にある請求項
    １の人工脊柱ディスク。
  7. 【請求項７】 第１及び第２のプレートのうちの少なくとも一方は、少なく
    とも一方のプレートを椎骨に固定するために用いる貫通孔を有する請求項１の人
    工脊柱ディスク。
  8. 【請求項８】 二頂の凸部を有する第１の下面の第１のモード部は、二頂の
    凹部を有する第１の下面の第２のモード部と実質的に鏡像関係にある請求項２５
    の人工脊柱ディスク。
  9. 【請求項９】 二頂の凸部を有する第１の上面の第１のモード部は、二頂の
    凹部を有する第１の上面の第２のモード部と実質的に鏡像関係にある請求項２５
    の人工脊柱ディスク。
  10. 【請求項１０】 脊柱ディスクは左右対称である請求項１の人工脊柱ディス
    ク。
  11. 【請求項１１】 第１及び第２のプレートはそれぞれ少なくとも１つの固定
    手段を有する請求項１の人工脊柱ディスク。
  12. 【請求項１２】 第１及び第２のプレートはそれぞれ２つの異る固定手段を
    有する請求項１の人工脊柱ディスク。
  13. 【請求項１３】 二頂の凸部を有する第１の下面の各モード部は、第１の後
    端部と第１の前端部との間の正中線に沿って位置する請求項１の人工脊柱ディス
    ク。
  14. 【請求項１４】 第１及び第２のプレートは互いに横方向に平行移動可能で
    ある請求項１の人工脊柱ディスク。
  15. 【請求項１５】 第１及び第２のプレートは垂直軸を中心にして互いに回転
    可能である請求項１の人工脊柱ディスク。
  16. 【請求項１６】 第１及び第２のプレートは前端から後端へ、そして後端か
    ら前端へ延び、往復関節運動可能である請求項１の人工脊柱ディスク。
  17. 【請求項１７】 関節接合する二頂の凸部を有する第１の下面は双顆構造を
    形成し、各顆状物は同一半径のアークを有する請求項２５の人工脊柱ディスク。
  18. 【請求項１８】 前記半径のアークはフィナボッチ級数を表わす請求項１７
    の人工脊柱ディスク。
  19. 【請求項１９】 前記回転は、通常の生理的範囲内に限定される請求項１５
    の人工脊柱ディスク。
  20. 【請求項２０】 凸部を有する第１の下面と、凹部を有する第２の上面とは
    それぞれ、第１及び第２のプレートの垂直軸を中心とする限られた相互回転を可
    能にする可変冠状及び矢状アークにより画定される請求項２５の人工脊柱ディス
    ク。
  21. 【請求項２１】 人間の脊髄の脊椎ディスクを交換する方法であって、 （ａ）脊柱ディスクを人間の脊髄から取り出して上方の椎骨及び下方の椎骨に
    より画定される椎間板の空間を用意し、 （ｂ）椎間板の空間内に請求項１の関節接合人工脊柱ディスクを挿入し、 （ｃ）人工脊柱ディスクを上方及び下方の椎骨に固定するステップより成る方
    法。
  22. 【請求項２２】 人工脊柱ディスクは、前方向及び前横方向のうちの１つで
    椎間板の空間内に挿入される請求項２１の方法。
  23. 【請求項２３】 ステップ（ｂ）の前に、 （ａ'）各椎骨の表面を平らな第１の上面及び平らな第２の下面と実質的に相
    補的になるように調整するステップをさらに含む請求項２１の方法。
  24. 【請求項２４】 瞬時的回転中心は前後方向のディスクの関節運動時に前方
    向に移動する請求項１の方法。
  25. 【請求項２５】 第１の下方の関節表面は二頂の凸部を有し、第２の上方の
    関節表面は二頂の凹部を有する請求項１の方法。
  26. 【請求項２６】 二頂の凹部を有する第１の下方の関節表面は双顆構造を構
    成し、各顆状物はフィナボッチ級数により画定される前後方向において半径方向
    のアークが変化する請求項２５の方法。
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