JP2005007177A - 脊柱を矯正して安定させるための生体埋め込み具 - Google Patents

脊柱を矯正して安定させるための生体埋め込み具 Download PDF

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Abstract

【課題】 脊柱を矯正して安定させるための生体埋め込み具（インプラント）において、埋め込みの後、矯正して安定させた領域について、健康な脊柱の生理学的な可動性との近似性の高い可動性を付与できるものを提供する。
【解決手段】生体埋め込み具が、椎骨(３)にねじ込み可能な取り付けネジ(４)と、少なくとも一つの取り付けネジ(４)のネジ頭(５)に接続される接続部材(６)とからなる。ここで、接続部材(６)がスパイラル(７)からなり、スパイラルの蛇行部が、らせんに沿って軸方向に位置をずらすようにして配置される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、脊柱を矯正して安定させるための生体埋め込み具（インプラント;implant）であって、椎骨にねじ込み可能な取り付けネジと、少なくとも一つの取り付けネジのネジ頭に接続する接続部材とからなるものに関する。取り付けネジは、例えば椎弓根(pedicle of vertebral arch)、すなわち椎弓(vertebral arch)の橋状の根元部にねじ込まれる。
このような生体埋め込み具は、実務上知られており、例えばドイツ特許公報ＤＥ４１１０００２Ｃ１に記載されている。この生体埋め込み具においては、接続部材が金属棒からなる。この金属棒は、脊柱を矯正して安定させるために、少なくとも、隣り合う２つの椎骨の長さにわたって延び、複数の取り付けネジでもって脊柱に固定されている。すなわち、椎骨は、所定の空間的な位置・姿勢をとらされており、その位置・姿勢にて固定されている。このことは、脊柱が局所的に、より剛直となることにつながる。これにより以下のことが確実となる。すなわち、個々の椎骨または椎体間の椎間板が、病的に損なわれたり変成症となった場合にも、脊柱が本来の機能を行うことが確実となる。ここで、脊柱における生体埋め込み具により剛直性を増した領域は、健康な脊柱の自然な動きが止められている。したがって、脊柱の隣接領域に強い荷重がかかり、そのため、経時的な劣化及び損耗を受けやすくなり、結果として、あらなた変成症を引き起こし易いこととなる。
ドイツ特許公報ＤＥ４１１０００２Ｃ１
したがって、本発明の根底を成す課題は、導入部で述べたような生体埋め込み具について次のように構成することである。生体埋め込み具の埋め込みの後、健康な脊柱の生理学的な可動性に強く近似した可動性が埋め込み領域に与えられるように構成する。
この課題は、導入部で述べた生体埋め込み具が以下のような特徴を有することにより解決される。接続部材がスパイラルにより形成され、スパイラルの複数の蛇行部が、一つのネジ切り線、すなわち螺旋（らせん）に沿って、軸方向に位置をずらすようにして配置される。
この形態は次のような利点に結びついている。接続部材が、同様に脊柱の安定化を行う。しかしながら、同時に、接続部材の形態による固有のバネ特性に基づき、安定化された領域にも、制限された可動性が備えられる。これにより、安定化された領域が、健康な隣接領域に対して、より良好に適合することができる。特には、安定化された領域に衝撃的な力が作用した場合にも、接続部材がスパイラルとして形成されていることから、スパイラルがたわむことにより応力を吸収し、結果的に、脊柱が延びる領域へと応力が分散した後には、安定化された領域がその平衡状態の位置・姿勢に戻る。
本発明の枠内における好ましい実施態様によると、スパイラルの内部には、その軸方向寸法の少なくとも一つの部分領域に、スパイラル芯部が配されるという特徴を有する。スパイラル芯部は、スパイラルのバネ定数及び曲げ剛性を変化させるのに用いられる。これにより、例えば次のようなことが可能となる。スパイラルは、複数の椎骨の領域にわたって延びるが、特定の部位のみについて、スパイラル芯部の挿入によってスパイラルの剛性を高めておくということが可能となる。
このスパイラル芯部が棒として形成されているなら好ましい。この棒は、金属、特には、チタン、または、手術用の鋼からなる。ここで、手術用の鋼とは、３１６Ｌステンレス鋼または、これと実質上同一レベルである高品質のステンレス鋼である。スパイラル芯部は、以下のようであっても良い。棒が、互いに別体の複数の部分、すなわち複数の棒断片からなり、これら棒断片については、材質の特性、特には曲げ剛性に差が設けられる。これにより、次のようなことが可能となる。軸方向に延びるスパイラルの領域中、金属または合成樹脂といった相異なる材料から製造された、相異なるスパイラル芯部が用いられる。したがって、スパイラルの形態及び材料に基づく特性、特には曲げ剛性について、局部的に、変更が加えられる。
本発明の特に好ましい実施態様によると、スパイラルが二重に備えられ、これらスパイラルのうちの一つは、他のスパイラルの内部に配置されるということを特徴とする。このような実施態様により、手術中における接続部材の操作が容易になる。また、第１のスパイラル単独の曲げ剛性を変化させることができる。
第１のスパイラル中に第２のスパイラルを容易に挿入するためには、２つのスパイラルにおける各蛇行部が、回転方向で逆向きに延びているならば、目的にかなっている。この実施態様によると、第１及び第２のスパイラルのバネ作用も保持され、これらスパイラルの蛇行部が、互いに嵌合して、擬似的な円筒を形成することもない。
第１のスパイラルのスパイラル内部に、第２のスパイラルが配置されるという実施態様において、スパイラル芯部が用いられても良い。このスパイラル芯部は、内側スパイラルのスパイラル内部に、少なくとも、該スパイラルが軸方向に延びる領域にわたって配置される。
スパイラルを取り付けネジに簡単に接続するためには次のことが想定されている。取り付けネジのネジ頭に、スパイラルを差し込む抜き部が割り当てられ、スパイラルを抜き部中に固定するための締め付け具が備えられる。本発明のスパイラル形状によると次のような実施形態が可能である。該抜き部において、締め付け具により摩擦による係止・固定を行うというだけでなく、締め付け具が締め付けネジからなり、締め付け具が、隣り合う２つのスパイラル蛇行部の間に嵌合して噛み合うということも可能である。
上述の生体埋め込み具のスパイラルが、平形金属線（リボンワイヤー）のスパイラルとして形成されているならば、好ましいことが知られた。スパイラルが同一の小さい径である場合に、丸い材料を用いる場合に比べ、スパイラルが軸方向に延びる範囲をより大きくすることができる。このことは、取り付けネジ間の接続部材としての機能にとって有利である。所望の使用目的の観点からは、スパイラルが、チタンまたは前述の手術用鋼からなる。
脊柱に対して充分な安定化と、同時に所定の可動性の付与とを行う観点から、スパイラルでもって、生体埋め込み具が複雑で多様な機能を実現するようにするためには、次のようであるのが好ましい。平形金属線の材料の厚みが０．４〜２．８ｍｍであり、好ましくは１．２ｍｍである。また、スパイラルの機能を向上させるためには、次のようであるのが好ましい。平形金属線の材料の幅が２ｍｍ〜８ｍｍであり、より好ましくは４ｍｍ〜６ｍｍである。内径の点では寸法が次のように選択される。すなわち、２．５ｍｍ〜７．５ｍｍ、好ましくは３．２ｍｍ〜４．６ｍｍである。スパイラルの軸方向に荷重が加わった際に、応力の分散・減衰を行うためには、スパイラルの蛇行部間に、０．５ｍｍ〜２．５ｍｍの間隔が備えられる。
外側スパイラルの内部にて用いられるスパイラルは、隣り合うスパイラル蛇行部同士の間隔が、外側スパイラルにおけるよりも、大きく設定することが想定されている。これにより、第２のスパイラルは、もっぱら、外側スパイラルを支持するものとするということが想定されている。
以下に、図面に描かれた実施例により、本発明をより詳細に説明する。
図１には、脊柱１が描かれている。脊柱１は、機能を発揮する際、２つの生体埋め込み具２によって支持されている。これら生体埋め込み具２は、脊柱１の矯正と安定化のための役割を果たす。したがって、脊柱１の各椎骨３が解剖学的構造における正しい位置・姿勢に保持されるのを助ける。各生体埋め込み具２は、数個の取り付けネジ４と、これら取り付けネジ４の各ネジ頭５に接続している一つの接続部材６とからなる。図１に示す例で取り付けネジ４は、背面側から椎弓根にねじ込まれている。また、図示の例では、４つの取り付けネジ４と、一つの接続部材６とからなる。接続部材６は、スパイラル７からなり、これ自身は、平形金属線（リボンワイヤー）スパイラルとして設けられる。スパイラルの各蛇行部は、一つのねじ切り線、すなわち、らせんに沿って延び、軸方向に互いに位置をずらして配置される。平形金属線スパイラルにおける、隣り合う蛇行部同士の間隔は、０．５ｍｍ〜２．５ｍｍである。図示の実施例では、平形金属線について、０．４〜２．８ｍｍの範囲から１．２ｍｍの素材の厚みが選択されている。また、２〜８ｍｍの範囲から６ｍｍの素材幅が選択されている。巻き取りの径、すなわちスパイラル７の内径は、２．５ｍｍ〜７．５ｍｍの範囲内にある。
図４〜９に描かれた実施例によると、スパイラル７の内側には、その軸方向寸法のうちの少なくとも一つの部分的な領域内に、スパイラル芯部８が配置されている。スパイラル芯部８は、棒からなり、複数の別体の部分から、すなわち数個の棒断片９からなる。これらは、材料特性、特には曲げ剛性において相違を有する。例えば、図９に描かれた、スパイラル芯部８としての棒は、中央の棒断片９が、チタンまたは手術用鋼（chirurgical steel；例えば３１６Ｌステンレス鋼）からなり、外側の２つの棒断片９が合成樹脂からなっていても良い。これにより次のようなことが可能となる。接続部材６及び生体埋め込み具２全体の特性について変化をもたせることができる。したがって、平形金属線の寸法構成による基本的な特性が、原理上固定されてしまっている場合にも、より大きい剛性を有する領域と、より大きな可動性を有する領域とを作り出すことが、適当なスパイラル芯部８の選択により実現できる。
図２及び３の実施例、及び図４〜９の実施例のいずれにおいても、スパイラル７が２重となっており、２つのスパイラル７のうちの内側のものが、他方のスパイラル７のらせん（螺旋）内部に配置されている。ここで、２つのスパイラル７の蛇行は、回転方向が逆向きとなっている。外側及び内側のスパイラル７が、基本的に同一の形状を有することに基づき、スパイラル芯部８は、内側スパイラル７のスパイラル内部に割り当てることができる。
図１にのみ模式的に描いた取り付けネジ４は、そのネジ頭５に割り当てられた抜き部を有している。これには、スパイラル７を該抜き部中に固定するための締め付け具が備えられている。すなわち、締め付けネジが備えられている。締め付けネジは、２つの隣り合うスパイラル蛇行部の間に嵌合もしくは引っ掛かりによる接続をなすように噛み合う。したがって、スパイラル７の固定をより良好に行うことができる。すなわち、２つの取り付けネジ４の間の軸方向の移動を防ぐための接続部材６の固定をより良好に行うことができる。
脊柱の長軸を基準にして対称に配されて脊柱に固定された２つの生体埋め込み具についての模式図である。 図１の生体埋め込み具の接続部材を、それだけ取り出した状態にて示す斜視図である。 図２のIIIの個所についての拡大図である。 接続部材と、スパイラルの内側に差し込まれたスパイラル芯部材とを備えた、図２に対応する斜視図である。 図４のVの個所の拡大図である。 図４の接続部材の側面図である。 平坦な金属線のスパイラルとして形成された外側スパイラルについての、図６に対応する側面図である。 平坦な金属線のスパイラルとして形成された内側スパイラルについての、図６に対応する側面図である。 複数個の別体の部分からなるスパイラル芯部についての側面図である。
符号の説明
１ 脊柱 ２ 生体埋め込み具
３ 椎骨 ４ 取り付けネジ
５ 取り付けネジ４のネジ頭 ６ 接続部材
７ スパイラル ８ スパイラル芯部
９ 棒断片

Claims (17)

  1. 脊柱(１)を矯正して安定させるための生体埋め込み具であって、椎骨(３)にねじ込み可能な取り付けネジ(４)と、少なくとも一つの取り付けネジ(４)のネジ頭(５)に接続される接続部材(６)とからなるものにおいて、
    接続部材(６)がスパイラル(７)からなり、スパイラルの蛇行部が、らせんに沿って軸方向に位置をずらすようにして配置されることを特徴とする生体埋め込み具。
  2. 請求項１に記載の生体埋め込み具において、スパイラル(７)の内側に、スパイラル(７)の軸方向寸法の少なくとも一部の領域に、スパイラル芯部(８)が配されることを特徴とする生体埋め込み具。
  3. 請求項２に記載の生体埋め込み具において、スパイラル芯部(８)が棒からなることを特徴とする生体埋め込み具。
  4. 請求項３に記載の生体埋め込み具において、前記棒が、チタンもしくは手術用鋼、またはその他の金属からなることを特徴とする生体埋め込み具。
  5. 請求項３または４に記載の生体埋め込み具において、前記棒が、複数の互いに別体の棒断片(９)からなり、曲げ剛性、またはその他の材料特性において、差を有することを特徴とする生体埋め込み具。
  6. 請求項２に記載の生体埋め込み具において、スパイラル(７)が２重に備えられ、一のスパイラル(７)が、他のスパイラル(７)の内部に配されたことを特徴とする生体埋め込み具。
  7. 請求項６に記載の生体埋め込み具において、２つのスパイラル(７)は、蛇行部が、回転方向について逆向きに延びていることを特徴とする生体埋め込み具。
  8. 請求項６または７に記載の生体埋め込み具において、スパイラル芯部(８)が、内側のスパイラル(７)の内部に、該スパイラル(７)の軸方向寸法の少なくとも一部の領域にわたって配されたことを特徴とする生体埋め込み具。
  9. 請求項１〜８のいずれかに記載の生体埋め込み具において、取り付けネジ(４)のネジ頭(５)には、スパイラル(７)を差し込むための抜き部が割り当てられ、、スパイラル(７)をこの抜き部中で固定するための締め付け具が備えられることを特徴とする生体埋め込み具。
  10. 請求項９に記載の生体埋め込み具において、前記締め付け具が、締め付けネジからなり、２つの隣り合うスパイラル蛇行部の間に噛み合わされて係止を行うことを特徴とする生体埋め込み具。
  11. 請求項１〜１０のいずれかに記載の生体埋め込み具用のスパイラルにおいて、スパイラル(７)が平形金属線からなることを特徴とするスパイラル。
  12. 請求項１１に記載のスパイラルにおいて、スパイラル(７)がチタンもしくは手術用鋼、またはその他の金属からなることを特徴とするスパイラル。
  13. 請求項１２に記載のスパイラルにおいて、前記平形金属線の材料の厚みが０．４ｍｍ〜２．８ｍｍ、または、より好ましい１．２ｍｍであることを特徴とするスパイラル。
  14. 請求項１２または１３に記載のスパイラルにおいて、前記平形金属線の材料の幅が２ｍｍ〜８ｍｍ、または、より好ましい４ｍｍ〜６ｍｍであることを特徴とするスパイラル。
  15. 請求項１２〜１４のいずれかに記載のスパイラルにおいて、内径が２．５ｍｍ〜７．５ｍｍ、または、より好ましい３．２ｍｍ〜４．６ｍｍであることを特徴とするスパイラル。
  16. 請求項１２〜１５のいずれかに記載のスパイラルにおいて、隣り合うスパイラル蛇行部間の間隔が０．５〜２．５ｍｍであることを特徴とするスパイラル。
  17. 請求項１６に記載のスパイラルであって、外側スパイラル(７)の内部で用いるものにおいて、隣り合うスパイラル蛇行部間の間隔が、外側のスパイラル(７)におけるよりも大きく設定されていることを特徴とするスパイラル。
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