JP2003525698A - 改良された安定性を有する拡張可能な脊椎間融合用移植具 - Google Patents

改良された安定性を有する拡張可能な脊椎間融合用移植具

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JP2003525698A
JP2003525698A JP2001564700A JP2001564700A JP2003525698A JP 2003525698 A JP2003525698 A JP 2003525698A JP 2001564700 A JP2001564700 A JP 2001564700A JP 2001564700 A JP2001564700 A JP 2001564700A JP 2003525698 A JP2003525698 A JP 2003525698A
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スダビー，ロウバート
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Abstract

(57)【要約】 脊椎間融合用移植具であって、２つの分離した殻体（１０、１２）において、各部品が特殊設置工具（６０）により拡張されたときに圧縮力と移動に耐える波歯の合わせ面（３０、３２）を有している。これらの殻体は、隣接する終板に大きな平らな支持面積部分を与えることで柔らかい海面体組織骨に沈降することを防止する二つの平面状の翼部（１６、１８）を含む。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 本発明は、脊柱に対して内側から使用するのに好適な拡張可能な脊椎間融合用
移植具に関する。本発明の属する用具は、隣接する脊椎の要素を安定させるため
のものであり、この用具を使用することで、背骨間の結合を促進でき、長期間に
渡り背骨の安定性を得るものである。
【０００２】 すべての動物は、背骨を持っているが、人の種はかなりの長い期間の間、垂直
な直立姿勢を維持して、現在に至っている唯一の生物である。進化論の見地から
は、移動時を除いて、この直立姿勢は、戦略上の多くの利益をもたらしたが、と
りわけ上肢を歩行から解放した点に、最も意味がある。古代生物学上の見地から
は、このユニークな進化論上の変化は比較的に最近のものであり、水平状態で保
持される背骨の自然淘汰との比較において、あまり利益をもたらしていないこと
も明白である。この結果、人間の背骨(または「脊椎の支柱」)に作用する圧力が
特有であるために、人類にとって特有のさまざまな病気として表れる。
【０００３】 人間の脊椎の支柱は、本質的には筋肉質の靭帯と収縮性の要素と呼ばれる繊維
質の帯体によって垂直状態に持たれている骨の塔である。首または頚の領域に７
つの骨があり、胸または胸部の領域に１２個の骨があり、腰の領域の５つの骨が
ある。また、骨盤か仙骨の領域において通常一緒に融合された骨盤の背面部分を
形成する５つの骨がある。この支柱を形成するための骨は、デリケートな脊髄と
神経索状繊維を保護して、全体の身体の構造的なサポートを提供するために重要
な役割を担っている。
【０００４】 脊椎の骨自体の間では、柔らかい組織構造が存在する繊維質の組織と軟骨から
形成された−ディスク−が存在している。このディスクは骨が互いに独立して動
く際に役立っている。人間が曲がったり、物を持ち上げたり、捻ったりする反復
性の日常の活動の間に、これらの脊椎間のディスクに作用する反復性の力が、デ
ィスクに作用することで、ディスクは故障するかまたは時間が経過するにつれて
退化を引き起こす。
【０００５】 おそらく人間の直立姿勢のために、脊椎間のディスクには退化する高い傾向が
ある。明白または隠れた外傷であって、反復性の活動の間に次第に発生する外傷
は、逆比例関係的に背骨の高い可動領域への影響を及ぼす。ディスクの内部構造
の分裂は、膨張と、最終的なディスク空間の崩壊と、ヘルニアまたは突出に通じ
る。この結果起こる周囲の神経要素(脊髄索状繊維と神経)に対する機械的かつ化
学的な刺激で痛みを起こし、異なる度合いの不能状態を引き起こす。加えて、デ
ィスク空間の高さ分の損失は、背骨の靭帯の張力をリラックスさせることで、脊
椎が湾曲になる不安定状態を招く。
【０００６】 甚大なディスクの損傷に起因する神経刺激と不安定に対する長年の治療は、概
ね損傷を受けたディスクの除去と、近傍の脊椎要素を融合させる点に集中してい
る。損傷を受けたディスクの除去は、機械的及び化学的な神経要素に対する刺激
を緩和するとともに、骨性の結合（骨繊維の形成）が不安定になる問題を解消で
きる。
【０００７】 一方で、骨性の結合のためには、相殺される骨があることは生体組織を提供す
ることから好ましいと考えられるが、この状態では脊椎間のディスク空間に加わ
る大きな外力に耐える十分な強度を初期段階では有しておらず、長期間後に骨の
再生が終えるまでに脊髄を安定させる能力がない。これらの理由から、多くの脊
髄外科医は骨のみを用いた場合には体内での融合時において、受け入れがたい高
い確率の骨の移植移動または破裂ないし骨の構造的な形成の失敗による未再組織
化あるいは骨の再組織化を遅延させるか阻止する存在的な動きを引き起こすこと
が知られている。このために、脊椎間で使用される種々の形の補綴が使用されて
きており、直後の安定性の確保と移植された骨の成長を促して骨組織の融合が発
生する環境を維持するようにした治療が行われている。
【０００８】 米国特許番号第５、５０５、７３２号、第５、６５３、７６２号、第５、６６
５、１２２号、第５、６８３、４６３号の各公報において、異なる脊柱の移植具
が記載されている。特許番号第５、４８３、４６３号に示されている移植具は、
中空かつ筒状で、連通する窓を上部と底面に設けている。内部のリブは、セレー
ションが形成されており、一度脊椎間に挿入されると移植具が安定できるように
構成されている。また、特許第５、６６５、１２２号では、脊椎間に移植された
籠体が楔機構により拡張自在に設けられることが示されている。しかし、この拡
張の度合いは制限されている。特許第５、６５３、７６２号と第５、５０５、７
３２号によれば、移植具を設置するための軸タイプの工具が示されている。これ
らの従来の装置は、移植具の高さの範囲を大きくできないものである。
【０００９】 今日の多くの脊椎間の移植具に見られる制限は顕著であり、ディスク空間部で
回転してしまい生物的な変化並びに病原性の変化に起因する高さ変動を起こす。
例えば、ディスク空間の高さが２０ｍｍであると、この間隙を橋渡しする円柱形
の移植具には脊椎骨の端面に触れる最小直径寸法の２０ｍｍが必要となる。一般
的には、骨の端面の破壊が、穏やかな骨再生のために必要であることから、一方
の端面に２〜３ｍｍ分の余裕を加えられなければならないので、最終的な移植具
のサイズは２４〜２６ｍｍとなる。外側（身体の前部）からの移植時において、
血管を過度に引っ込める（引き出す）と血管の引き裂き、血栓症などの余病をも
たらす危険度を大いに高めることになる。移植具のサイズの妥協を図ることは、
ある程度の安定性またはゆるい移植の危険を冒すことになり、ディスク空間から
移動してしまうか、あるいは脱落の要因となる。
【００１０】 血管要素を引っ込めるための困難性と、不十分な外部の露呈の制約から、１つ
の筒状の器具が不十分な露呈を補うためにしばしば移植される。この筒状の器具
には、筒状の軸周りに脊椎要素を回転させる不都合がある。このことは、融合部
位が結合しないことになる横方向の不安定度(「バーレルロール」)を招く結果と
なる。
【００１１】 外科医は、このような問題に対処するために、１つの筒状器具をディスク空間
を横切るように斜めの角度で位置する試みを行った。この方法によれば、バーレ
ルロールで横方向に不安定になることを幾分かは防ぐことができたが、依然とし
て動いてしまうので融合による結合ができない結果となった。他の外科医は、外
部の基ネジ付き器具をディスク空間を横切るように斜めの角度で位置し、支持す
る提案をしているが、この方法によれば外部から移植するので大きな２度目の手
術が必要となる顕著な欠点がある。加えて、１つの脊椎間の移植具は脊椎の最も
弱い終板の中央部分に接触するので、所定の場所に移植具を保持する終板の保持
力を得ることができない。しばしば、このような１つの移植具は脊椎体の上方ま
たは下方の柔らかい海綿体部位の中に沈下するか潜り込むこととなる。このよう
な沈下は、移植具によって提供されるべき環状の力が無くなり、付随する融合部
位における非結合状態が不安定になることを意味する。非結合状態は残念な結果
であり、さらなる外科手術が頻繁に必要となる。
【００１２】 明らかに、前方から挿入でき、軸方向または長手方向の軸に沿う回転で発生す
る不安定性の欠点を有せず、しかも１つで独自に機能できる移植具は価値がある
ことになる。そしてまた、終板においてより大きい保持力を持っていることで、
隣接する脊椎の海面体骨の中へ移植具が沈降しないようにし、安定性を失わない
ようにすることは望ましいことになる。隣接する脊椎間のディスク空間の高さの
変化に応じて調整できる拡張可能な移植具は、さらに利益となろう。
【００１３】 したがって、本発明の目的は、製造が簡単で、使用も簡単であり、毎日の治療
行為で使用できるとともに、人の背骨の複雑な生物学及び病理学上の種々の変化
に対応するために、１つで独自に機能できる拡張可能な脊椎間融合用移植具の提
供にある。
【００１４】 さらに、本発明の移植具は、１つの移植具において回転で発生する不安定性を
なくし、隣接する脊椎の海面体状骨部の中へ沈降することのないようにするもの
である。
【００１５】 上記の目的を達成するために、本発明は融合のために適切に準備された１対の
準筒状の殻体が、脊椎間の空間部位に引っ込んだ状態で内部から移動される。こ
れらの準筒状の殻体には、脊椎体の終板に対して重なるように着座する横方向の
翼部が設けられており、これにより隣接する終板に大きな支持面積を与える。各
殻体は拡張用工具を用いて拡張され、各殻体は側壁のラチェットまたは波歯部に
よって分離するように保持されて、靭帯保持のために環状の最適な張力を与える
ことで、安定性を確保する。設置工具は、次にネジが緩められ、取り外されて、
構成部品が安定した組立体として残り、骨性の結合再生を促進する。
【００１６】 この発明は、骨性の組合を助成するために脊椎(頚部、胸部と腰部)の内部に装
填することで１つで機能できる理想的な拡張可能な脊椎間融合用移植具を提供で
きる。
【００１７】 加えて、靭帯保持のためにピンと張る環状の最適な張力を与えるために異なる
張力を与えることで、安定性をすぐに確保でき、二度目の外科手術を不要にでき
る。さらに、脊椎体の終板に対して重なるように着座する横方向の翼部は、終板
に大きな支持力を与え、他の移植具に見られる回転に伴う不安定性をなくし、さ
らには、隣接する終板に大きな支持面積を与えることで圧縮力を分散させて、脊
椎の海面体骨の中へ移植具が「沈降する不安定性」をなくす。
【００１８】 筒状の移植具は、互いに水平方向に分かれるように、脊椎の骨に連絡する頭蓋
(上側の)と尾部(下側の)の殻体は互いに移動されるか、または広がるように、設
置工具によって脊椎の要素の最適の状態まで離れて広げられ、靭帯に適度な張力
を与える。次に、設置工具を引っ込めることで、二つの構成部分は互いに着座し
、係止するので、設置工具が除去される。移植組立体は、このようにして他の移
植または自己の移植の骨とともに包まれる状態となり、脊椎間要素間で進行する
骨の長期間の再生をさせる。
【００１９】 この発明の効果としては、（１）設置用の工具と移植の構成部分が簡単な製造
物である、（２）拡張可能であるので、小さな開口しか切開しない場合に使用可
能であり、また血管構造は最小限度の引き出しでよくなる点がある。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明による拡張可能な脊椎間融合移植具が図１〜図５に示されている。この
移植具は、常に、移植具として組み立てられた（図２）ときに、一対の殻体１０
、１２とから構成される。各殻体は、好ましくは、均一な厚さを有する金属製の
板部材からつくられ、湾曲した筒体である中央部１４と、この中央部の対向する
各縁部から対向して同じ面上に延設される平らな一対の翼部１６、１８とから形
成されている。これらの翼部は、移植具の全体幅の２０〜２５％の所定幅を有し
ている。波歯を形成した側壁部２０、２２は、上記の翼部の外側の縁部から直角
になるように互いに平行して延設されている。端部から見たときに、波歯２４は
一方向に後方に傾斜する歯を有しており、各殻体が組立てられた後におけるラッ
チ動作を提供している。また、これらの側壁部はさらにまた、部品が横方向に移
動することを防止している。
【００２１】 各歯には、段違いの二面を結ぶ面Ｒが設けられており、これらは殻体の相対的
な運動方向Ｌ（図３の線）に対して傾斜しており、互いの動きの線に直角となる
凸部表面Ａで互いに係合する。
【００２２】 図１の立体分解図において示したように、好ましくは各殻体は骨の成長による
結合を促進させる複数の窓を有している。好ましい、構成としてはそれぞれの殻
体の湾曲した中央部に形成される楕円形の一対の中央の窓２６と、各側壁部２０
または２０に形成される長方形の一対の窓２８である。
【００２３】 図示のように器具が位置している状態では、下方の殻体の内側スカート部は上
方の殻体のスカート部の間に位置している。内側スカート部には、特にフック形
状のフランジ部３０の突起要素が設けられており、移植具を取り除くことが望ま
れると、外科医は歯部の係合状態を解除するためにこれらのフランジ部を掴み移
植具を引き出せるように構成されている。
【００２４】 上記の窓の近傍の頂点部３２は、移植具が移植される骨の間の表面に埋め込ま
れる。脊髄の靭帯からの圧縮力とともに、これらの頂点部により殻体は互いに移
動することが防止される。
【００２５】 図２は、殻体が組み立てられ、外科医により移植前に、互いに可能な限り最も
近づく状態にされた状態を示している。図３は、殻体が後述するように拡張され
た様子を例示している。
【００２６】 これらの殻体は、同じ材質または互いに異なる材質から作られる。これらの好
適な材質としては、ステンレススチール、チタン、セラミック、黒鉛、カーボン
繊維、種々のプラスチック樹脂及びこれらの混成物がある。これらの材質選定に
より、部品の寸法と使用比率関係に幾分か影響を与えるかもしれないが、これは
設計上の問題となる。
【００２７】 移植具を設置するために、各殻体は組み立てられ（図２に図示）た後に設置工
具の顎部上に載置される（図６、図７を参照）。図４は、一対の移植具が拡張さ
れずに一対の脊椎間に位置している様子を示している。これに続き、顎部がハン
ドルを時計回転方向に回すことで拡張され、殻体が外側に移動して上下の骨に対
して接触する状態にする。上記の殻体の頂点部は、骨に対して幾分か埋め込まれ
、この後に移植具が思わぬ事故等で移動する力に対抗できるようにする。一旦、
移植具が適度に拡張されると、外科医は顎部が後退するように工具を操作し、移
植具の内部の顎部を引き出す。図５は、移植具が永久的に拡張している様子を示
す。殻体の翼部は、隣接する終板に大きな平らな支持面積部分を与えることが分
かるであろう。これが、支持部分が湾曲した部分のみであった従来品に対する改
善された点である。
【００２８】 設置工具６０が図６と図７に示されている。この設置工具は、一端にハンドル
６６を着脱自在にする円形以外の端部６４を有する軸体６２を設けている。他端
には、半径方向に拡張する機構６８であって、好ましくは二つの顎部７０、７２
と、これらの顎部を中央で軸支する回動アーム７４、７６とから構成される拡張
機構が設けられている。これらの回動アームの夫々の端部はカラー７８、８０の
ような部材において端部が回動自在に支持されており、カラー７８が軸体のネジ
部８２に螺合している。以上の構成の設置工具により、ハンドルが回転されると
カラー間の距離が変化して、顎部を内側（図６）または外側（図７）に移動可能
にする。
【００２９】 この工具は移植具を拡張するときのみならず、拡張前に移植具を患者の所定位
置に移植するためにも便利に使用できる。組み立て後の移植具（図２）が移植前
に顎部の上に置かれる。これに続き、外科医はこの工具を操作具として使用して
、意図する脊椎間に移植する。次に、ハンドルは移植具が必要となる最終的な高
さになるまで回転され、最終的に顎部を取り外すために後退される。
【００３０】 本発明は適宜修正可能であり種種の構成が可能となり、上述の記述と図面は特
許請求の範囲に規定される一形態について述べたものにすぎない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、本発明による脊椎間融合移植具の立体分解図である。
【図２】 移植具が引っ込められた様子を示した正面図である。
【図３】 移植具が拡張された様子を示した正面図である。
【図４】 ２つの脊椎間において移植具が拡張されず設置された内部の様子を示す図であ
る。
【図５】 図４と同じ、２つの脊椎間において移植具が拡張された内部の様子を示す図で
ある。
【図６】 設置工具が引っ込められた様子を示す図である。
【図７】 設置工具が拡張された様子を示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── 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，ＴＲ)，ＯＡ(ＢＦ ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ， ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，Ｇ Ｍ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，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，Ｃ Ｈ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，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，ＭＤ ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ， ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，Ｓ Ｌ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ Ｆターム(参考） 4C060 LL13 MM24

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 拡張可能な脊椎間融合用移植具であって、 中空体を形成するように組付けられる一対の殻体を備え、前記殻体の各々は湾
    曲した中央部と、前記中央部の対向する各縁部から対向して延設される一対の翼
    部と、前記翼部の各々の外側縁部から共通する方向に延設される一対の平行な側
    壁部とからなり、 引っ込んだ初期高さから、拡張した設置高さになるように拡張工具で前記殻体
    が駆動されるにともない、移植具の一方向の拡張を許容するために前記殻体に設
    けられるラチェット手段と、 を具備することを特徴とする拡張可能な脊椎間融合移植具。
  2. 【請求項２】 前記ラチェット手段は、前記側壁部に形成されるとともに互
    いに係合する歯部であることを特徴とする請求項１に記載の拡張可能な脊椎間融
    合移植具。
  3. 【請求項３】 前記歯部は、前記側壁部の長手方向に沿うように形成される
    波歯であって、一方の前記殻体の側壁部は実質的に、他方の前記殻体の側壁部に
    対して位置決めされることで、前記歯部が互いに係合されることを特徴とする請
    求項２に記載の脊椎間融合移植具。
  4. 【請求項４】 前記歯部は、一方向の後方に傾斜しており、移植中に前記歯
    部同士が係合して一方向の拡張を許容するとともに、移植後に意図しない引っ込
    みを防止することを特徴とする請求項３に記載の脊椎間融合用移植具。
  5. 【請求項５】 前記一方の前記殻体の各スカート部は、実質的に他方の前記
    殻体の各スカート部の内側に位置するとともに、内側のスカート部には内側に突
    出する突出要素が形成されており、前記内側のスカート部を掴み引き出すことで
    前記スカート間の係合を解除し、移植具を取り出し可能に構成したことを特徴と
    する請求項４に記載の脊椎間融合移植具。
  6. 【請求項６】 前記翼部の各々は、移植具の幅の少なくとも２０％の幅を有
    することを特徴とする請求項１に記載の脊椎間融合移植具。
  7. 【請求項７】 前記殻体の各々は、移植具の幅の２０〜２５％の幅を有する
    ことを特徴とする請求項１に記載の脊椎間融合移植具。
  8. 【請求項８】 前記殻体の各々は、均一な厚さの金属板から作られることを
    特徴とする請求項１に記載の脊椎間融合用移植具。
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