JP2005508688A - 骨除去装置及びその使用方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
【解決手段】骨除去装置を位置決めし且つ、その動きを制御し、従って、装置によって除去された材料のプロフィールを制御する装置及び方法である。装置を大幅に分解せずに、メンテナンス又は交換のため駆動軸が容易に除去可能であるようにした、骨除去装置用の改良された駆動機構でもある。

Description

背景

本発明は、骨除去装置を位置決めし且つ、その動きを制御し、従って、装置によって除去された材料のプロフィールを制御する装置及び方法に関する。本発明は、また、装置を大幅に分解せずに、メンテナンス又は交換のため駆動軸が容易に除去可能であるようにした、骨除去装置用の改良された駆動機構にも関する。

概要

本発明の装置は、骨除去工具を受け入れ得るようにされた支持構造体又はケージを有している。支持構造体に対して回転することのできる１つ以上の部分を含み且つ、骨除去装置に取り外し可能に接続し得るようにされた１つ以上の案内機構が支持構造の内部に又は支持構造体上に配置されている。骨除去装置が支持構造体内に配置され且つ、案内機構に接続されたとき、支持構造体に対する骨除去装置の動きは、案内機構がその動き範囲内で動くことにより、規制され且つ、案内される。

本発明は、支持構造体、支持構造体と１つ以上の案内機構及び（又は）骨除去装置との結合体に関し、及び（又は）その移動範囲が支持構造体に対する案内機構の回転動作によって修正すべき骨に対して規制される該骨除去装置と支持構造体との結合体に関する。

本発明は、また、装置を顕著に分解せずに、メンテナンスのため軸を除去し又は交換し且つ再度取り付けることを許容する歯車装置を有する取り外し可能な駆動軸を備える骨除去装置にも関する。

特定の実施の形態の詳細な説明

本発明は、関節補綴具を受け入れ得るように骨の端部を準備する独創的な骨除去装置に関する。特に、該装置は、支持構造体又はケージに可動に取り付けられた骨除去工具を有している。骨除去工具は、基端及び末端を有するハウジングを備えている。駆動機構がハウジング内に保持されている。本発明の骨除去工具の内部設計は、その内容の全体を参考として引用し本明細書に含めた、「機械加工装置（Ｍａｃｈｉｎｉｎｇ Ａｐｐａｒａｔｕｓ）」という名称にて２００１年８月２２日付けで出願された、出願係属中の米国特許出願第０９／９３４，５０７号に記載された設計と同一のものとすることができる。

骨除去要素は、ハウジングの末端に取り付けられる。ハウジングの基端は、駆動機構を駆動し得るように駆動源に取り付け得るようにされている。骨除去工具及び支持構造体を相互に接続する案内機構がハウジングの基端と末端との間に位置決めされている。該案内機構は、ユーザが装置の動きを案内し、特に、骨除去要素の動きを案内して骨の端部内に又は骨の端部に特定の形状すなわちプロフィールを形成することを許容するような設計とされている。

１つの実施の形態によれば、該案内機構は、１つ以上の変位軸から成っている。軸の各々は、第一の案内ピンと、該第一の案内ピンと関係した第二の案内ピンとを有している。第一の案内ピンは、支持構造体に回転可能に取り付けられる。第二の案内ピンは、骨除去工具に回転可能に取り付けられる。使用時、ユーザは、第一の案内ピン及び第二の案内ピンが互いの周りを回転し、これにより骨除去要素の動きを所定の経路に沿って案内するように骨除去工具を操作する。

次に、図面を参照すると、本発明の色々な実施の形態が図示されている。図１及び図２を参照すると、骨除去装置２が示されている。該装置２は、骨除去工具２９と、ケージ３０とを有している。骨除去工具２９は、基端（図示せず）及び末端８を有するハウジング４を備えている。骨除去要素１０は、ハウジング４の末端８に配置されている。骨除去要素１０は、骨を除去する多岐に亙る機構を内蔵することができる。例えば、骨除去要素１０は、切刃、摩耗面、又はその結合体のような、骨を除去するための機械的機構を有することができる。これと代替的に、骨除去要素は、電子又はＲＦビーム、超音波、又は流体ジェット切断のような組織の除去機構を有するものとしてもよい。

ケージ３０は、少なくとも１組みの枢着ピン３２を有している。該枢着ピン３２は、その内容の全体を参考として引用し本明細書に含めた、「立体空間的植込み方法及び装置（Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ Ｓｔｅｒｅｏｔａｃｔｉｃ Ｉｍｐｌａｎｔａｔｉｏｎ）」という名称にて２００１年８月７日付けで出願された、出願係属中の米国特許出願第０９／９２３，８９１号に記載された骨格の設計と同様の機械加工治具又は骨格（図示せず）と相互に接触し得るようにされている。

ケージ３０は、案内機構３４を介して骨除去工具２９に可動に取り付けられる。１つの実施の形態によれば、案内機構３４は変位軸を有している。図３に最も良く示すように、変位軸３４は、本体１６により相互に接続された第一の案内ピン１２及び第二の案内ピン１４を有している。該第一及び第二の案内ピン１２、１４の軸線は実質的に平行であるが、互いに一致しない。図２に最も良く示すように、第一の案内ピン１２は、ケージ３０に回転可能に取り付けられている。第二の案内ピン１４は、ハウジング４に回転可能に取り付けられる。これと代替的に、案内ピン１２、１４は、本体１６に回転可能に取り付け且つ、ケージ３０及び（又は）ハウジング４に移動不能に取り付けてもよい。使用時、ハウジング４は、案内ピン１４によって本体１６がその軸線Ａの周りで回転するように移動する（図３参照）。本体１６が回転すると、骨除去要素が矢印２０に沿って回転し、第一の面内に第一の骨除去プロフィール１８を形成する（図１参照）。

図４及び図５には、案内機構３４の１つの代替的な実施の形態が図示されている。この実施の形態によれば、案内機構３４は、ケージ３０の開口部内に回転可能に配置された本体１６と、ハウジング４に回転可能に取り付けられたピン１４とから成っている。それ以前の実施の形態の場合と同様に、本体１６が回転すると、骨除去要素は矢印２０に沿って回転し、第一の面内に第一の骨除去プロフィール１８を形成する。

図６及び図７には、案内機構３４の更に別の実施の形態が図示されている。この実施の形態によれば、案内機構は、ケージ３０の側部内の軌道６６から成っている。案内ピン１４は、軌道６６内に配置されている。ハウジング４は、ピン１４が軌道６６の周りを回転し、これにより骨除去要素が矢印２０に沿って回転し、第一の面内に第一の骨除去プロフィール１８を形成するように動くことができる。

図１から図７に示した実施の形態において、案内機構３４は、円形の骨除去プロフィール１８を形成するような形状とされている。当該技術分野の当業者は、案内機構３４の形状は多岐に亙る形状の任意の１つを有する骨除去プロフィール１８を形成するように改変することが可能であることが理解されよう。円形の骨除去プロフィール１８の場合、プロフィールの半径は、骨除去要素１０の半径及び骨除去要素の中心の経路２０の半径によって決定される。経路２０の半径は、図１、図４及び図６に示すように、案内機構３４の臨界的な半径寸法９０によって決定される。更に、図面に示した実施の形態の各々は、装置２の両側部に２つの案内機構を有している。これと代替的に、装置は、装置２の一側部に１つの案内機構のみを有し、装置２の両側部に１つの案内機構、装置２の一側部に２つの案内機構、又は装置２の１つ以上の側部に複数の案内機構を有するようにしてもよい。図９から図１１に示すように、装置２の一側部に１つの案内機構３４のみが設けられる実施の形態の場合、プロフィール１８に沿って骨除去要素１０を案内することを容易にすべく安定化構造体９２を設けることができる。安定化構造体９２は、支持構造体３０のスロット９６内に配置されたハウジング４に取り付けたピン９４を有することができる。

図８Ａは、図１に示した装置２の基端の側方概略図であり、骨除去プロフィール１８が位置する第一の面に対し実質的に垂直な第二の面内の第二の骨除去プロフィール２２を示す。骨除去装置は、案内機構３４の本体１６がその軸線の周りで回転するとき、第二の骨除去プロフィール２２を形成する。図８Ｂには、関節補綴具７０の外部プロフィール６８が示してある。本発明によれば、関節補綴具７０の外部プロフィール６８は、第二の骨除去プロフィール２２と実質的に適合する。同様に、図面には図示しないが、第一の面に沿った補綴具のプロフィールは、第一の骨除去プロフィール１８に実質的に適合する。

図９Ａから図１３Ｃには、本発明の代替的な実施の形態が示されている。これら図面の各々において、図９Ａ、図１０Ａ、図１１Ａ、図１２Ａ、図１３Ａは、本発明による骨除去装置２の概略図を表わす。図９Ｂ、図１０Ｂ、図１１Ｂ、図１２Ｂ、図１３Ｂは、相応した図面Ａに示した骨除去要素１０の側方プロフィールを表わす。図９Ｃ、図１０Ｃ、図１１Ｃ、図１２Ｃ、図１３Ｃは、相応した図Ｂの骨除去装置２と共に使用されたとき、相応した図面Ａに示した装置によって形成された第二の骨除去プロフィール２２を表わす。図面の目的上、支持構造体すなわちケージは、全ての実施の形態にて図示されているわけではない。当該技術分野の当業者は、本発明の装置は骨の表面に多岐に亙るプロフィールを形成することが可能であることが理解されよう。正確なプロフィールは、１）案内機構の寸法及び形状、第一及び第二の面の双方の内部の骨除去要素の寸法及び形状によって決定されよう。上述したように、案内機構は実質的に円形であるとして示してあるが、該案内機構（第一及び第二の面に沿った骨除去要素の形状も）は、楕円形、四角形、六角形、又は任意のその他の多角形の形状とし又は部分的にのみ円弧状であり又は異なる曲率半径を有する複数の円弧にて形成された形状を含むようにしてもよい。好ましくは、骨除去要素は、互いに鏡像である２つの混合したプロフィールから成る第二の面に沿ったプロフィールを有するようにする。かかるプロフィールの一例が図１３Ｂに示してある。この実施の形態において、骨除去要素は、２つの混交した鏡像の円弧から成り、これにより円弧の各々が同一の曲率半径の非円形のプロフィールを有する。骨除去要素のプロフィールはまた、図８Ａに図示した装置にて示した肩部８８を有するようにすることもできる。当該技術分野の当業者は、骨除去装置２によって形成されたプロフィールと実質的に適応し又は相補的な外面を有する補綴具を提供することも可能であることが更に理解されよう。

図１４Ａ及び図１４Ｂには、１つの可能な補綴具の設計及びその相補的な骨除去プロフィールの外面が示されている。図１４Ａに示すように、骨除去要素１０（その位置は破線で図示）は、上述したように、回転して骨７２内に骨除去プロフィール１８を形成する。この実施の形態によれば、骨除去要素１０によって中央の突出する骨部分３６が形成される。該突出部分３６は、骨除去プロフィール１８の２つの頂点の間を伸び、また、幅ｂ及び高さａを有する。図１４Ｂに示すように、相補的な補綴具の表面プロフィールは、外側半径部分４０と、骨突出部３６を受け入れ得る設計とされた中央の凹状部分４４とを有している。特に、凹状部分４４は、ｂよりも広い幅及びａよりも高い高さを有する。外側半径部分４０は、骨除去要素１０の一部分と実質的に同一の曲率半径と、及び該骨除去要素によって形成された骨除去プロフィール１８とを有する。

図１５は、本発明に従って植込むことのできる椎間板補綴具７４の断面図である。補綴具７４は、その内容を参考として引用し本明細書に含めた、「植込み型関節補綴具（Ｉｍｐｌａｎｔａｂｌｅ Ｊｏｉｎｔ Ｐｒｏｓｔｈｅｓｉｓ）」という名称にて２００１年８月８日付けで出願された出願係属中の米国特許出願第０９／９２４，２９８号に記載された装置と同様の設計のものである。補綴具７４は、上側殻体７６と、下側殻体７８と、該２つの殻体の間に配置された中央構成要素８０とを有している。補綴具７４は、上側殻体７６及び下側殻体７８に取り付けられ且つ、中央構成要素８０を取り巻く環状シース８２を更に有している。シース８２は中央構成要素を外部環境から封止する。殻体７６、７８の外面の一部分は骨内部成長面８４を有している。好ましくは、骨内部成長面８４は多孔質の被覆とする。図１５に図示するように、補綴具７４の殻体７６、７８の各々は、多孔質の被覆が存在しないことで画成された中央の凹状部分８６を有する。本発明によれば、図１４Ａに示したプロフィールと同様の骨除去要素のプロフィールを有する骨除去装置が提供されて、補綴具７４を受け入れ得るように椎骨端板を準備する。本発明のこの実施の形態によれば、骨除去要素のプロフィールは、突出部３６が補綴具７４の凹状部分８６の高さ及び幅よりも低い高さ及び狭い幅を有するような寸法及び形状とされている。

図１６は本発明による骨除去装置の概略断面図であり、独創的な駆動機構を示す。該駆動機構は、骨除去要素１０の下面に配置された歯車６４と相互に接触し得るようにされた歯車４８をその末端に有する駆動軸４６を備えている。駆動軸４６の基端（図示せず）は、例えば、周知の任意の機械的相互係止継手等により標準的な電源に取り付け得るようにされている。装置のハウジング４は駆動軸４６が伸びるときに通る基端の支持部材５０を有している。駆動軸４６は、膨張部分５４と、支持部材の相互接触部分５６とを有する回転促進部分５２を備えている。本発明の１つの好ましい実施の形態によれば、駆動軸４６は、例えば、生体適合性金属又は生体適合性ポリマーのような生体適合性材料で出来ている。好ましくは、駆動軸４６はステンレス鋼で出来たものとする。回転促進部分５２は、テフロン（登録商標）含浸デルリン（Ｔｅｆｌｏｎ ｉｍｐｒｅｇｎａｔｅｄ Ｄｅｌｒｉｎ）のような耐磨耗性セラミック又はポリマーで出来たものであることが好ましい。更に、支持部材５０は、ステンレス鋼から出来たものであることが望ましい。軸４６の回転を更に容易にするため、セラミック又はその他の適宜なブッシュ材料で出来たものとすることができるブッシュ５８がハウジング４内で軸に沿って取り付けられる。更に、骨除去要素６０は、その動きを容易にし得るよう同様のブッシュ６０に取り付けられる。使用時、この設計は、歯車４８が摩耗したとき、迅速に且つ容易に除去し且つ交換することのできる使い捨て型駆動軸４６を提供する。駆動軸４６は、その基端を矢印６２の方向に引っ張ることでハウジング４から除去される。新たな軸４６が挿入されたとき、膨張した部分５４は、支持部材５０に対するストッパ機構を提供し、軸４６を装置の長手方向軸線に沿って適正に位置決めする。モータ又は駆動機構が装置の基端に結合されたとき、該機構は軸４６を所要位置に係止する。歯車装置は、軸４６における平歯車型ピニオン及び骨除去要素１０の１つの面における表面歯車として図示されているが、軸４６における歯車がハウジング４の開口を通じて除去可能であり、また、挿入し且つ装置内のその他の歯車と容易に結合される限り、その他の歯車装置とすることも可能である。可能な例として、傘歯車又は骨除去要素１０の縁部の周りで歯車と結合する軸４６の端部における表面歯車を含む。

特定の実施の形態の上記の説明は、特許請求の範囲に記載した本発明を説明するためのものであり、その理解及び実施を制限せずに、開示された着想を利用する本明細書に記載した特定の実施の形態の代替例を、特許請求の範囲の全体に包含することを意図するものである。

本発明による骨除去装置の部分断面概略平面図である。 線２―２に沿った図１の骨除去装置の頂面図である。 図１に示した骨除去装置にて利用される案内機構の斜視図である。 本発明による骨除去装置の１つの代替的な実施の形態を示す部分断面概略平面図である。 線５―５に沿った図４の骨除去装置の頂面図である。 本発明による骨除去装置の更に別の代替的な実施の形態を示す部分断面概略平面図である。 線７―７に沿った図６の骨除去装置の頂面図である。 ８Ａは、図１に示した骨除去装置の末端の側面図である。８Ｂは、図８Ａの骨除去装置を使用して準備した開口部内に植え込むことのできる補綴具の側面図である。 ９Ａは、本発明の骨除去装置の１つの代替的な実施の形態を示す概略図である。９Ｂは、図９Ａの骨除去装置と共に使用される骨除去要素のプロフィールの図である。９Ｃは、図９Ａの骨除去装置と共に利用される図９Ｂの骨除去要素により形成された骨除去プロフィールの図である。 １０Ａは、本発明の骨除去装置の１つの代替的な実施の形態を示す概略図である。１０Ｂは、図１０Ａの骨除去装置と共に使用される骨除去要素のプロフィールの図である。１０Ｃは、図１０Ａの骨除去装置と共に利用される図１０Ｂの骨除去要素により形成された骨除去プロフィールの図である。 １１Ａは、本発明の骨除去装置の１つの代替的な実施の形態を示す概略図である。１１Ｂは、図１１Ａの骨除去装置と共に使用される骨除去要素のプロフィールの図である。１１Ｃは、図１１Ａの骨除去装置と共に利用される図１１Ｂの骨除去要素により形成された骨除去プロフィールの図である。 １２Ａは、本発明の骨除去装置の１つの代替的な実施の形態を示す概略図である。１２Ｂは、図１２Ａの骨除去装置と共に使用される骨除去要素のプロフィールの図である。１２Ｃは、図１２Ａの骨除去装置と共に利用される図１２Ｂの骨除去要素により形成された骨除去プロフィールの図である。 １３Ａは、本発明の骨除去装置の１つの代替的な実施の形態を示す概略図である。１３Ｂは、図１３Ａの骨除去装置と共に使用される骨除去要素のプロフィールの図である。１３Ｃは、図１３Ａの骨除去装置と共に利用される図１３Ｂの骨除去要素により形成された骨除去プロフィールの図である。 １４Ａは、本発明の１つの実施の形態により形成された骨除去プロフィールの概略図である。１４Ｂは、本発明の方法に従って骨除去プロフィール内に植え込まれた補綴具の一部分の相補的なプロフィールを示す概略図図である。 本発明の骨除去装置を使用して準備した開口部内に植え込むことのできる補綴具の断面図である。゛ 特に、独創的な駆動機構を示す、本発明による骨除去装置の断面概略図である。

Claims (19)

1. 骨を準備する装置において、
   案内本体と、
   基端と末端との間を伸びる長手方向軸線を有する骨除去装置と、
   前記案内本体と前記骨除去装置との間で可動に係合した案内部材とを備え、前記骨除去装置が、前記案内部材により所定のパターンを通じて前記案内本体に対して可動に案内し得るようにした、骨を準備する装置。
2. 前記案内部材が、前記骨除去装置に回転可能に接続される、請求項１の装置。
3. 前記案内部材が、前記骨除去装置に枢動可能に接続される、請求項２の装置。
4. 前記所定のパターンが円形である、請求項１の装置。
5. 前記骨除去装置が骨内にて全体として円環状の形状を形成する、請求項４の装置。
6. 前記案内部材が、前記長手方向軸線に対し実質的に平行な主要側面を有し、前記案内部材が該主要側面に接続される、請求項１の装置。
7. 前記所定のパターンが、前記長手方向軸線に対し実質的に平行な面内に画成される、請求項６の装置。
8. 前記案内部材が、前記案内本体に回転可能に接続され且つ、前記骨除去装置に回転可能に接続される、請求項１の装置。
9. 前記案内本体が、前記骨除去装置を少なくとも部分的に取り巻くケージである、請求項１の装置。
10. 前記本体が内面を有し、該内面が軌道を有し、前記案内部材が、該軌道に従って、前記骨除去装置を制御し前記所定のパターンを形成する、請求項９の装置。
11. 前記案内部材が、前記骨除去装置に枢動可能に接続される、請求項１０の装置。
12. 前記案内部材が、前記骨除去装置と枢動可能に係合した第一の突出部を有する、請求項１の装置。
13. 前記案内部材が、前記第一の突出部に実質的に対向した第二の突出部を有し、該第二の突出部が、前記案内本体と枢動可能に係合した、請求項１２の装置。
14. 前記骨除去装置が、前記末端に隣接して配置された骨除去要素を有し、該骨除去要素が、前記長手方向軸線に対して変位した回転軸線を有する、請求項１の装置。
15. 前記回転軸線が、前記長手方向軸線に対し実質的に直交するようにした、請求項１４の装置。
16. 前記骨除去装置が、前記基端に隣接して電源に結合される、請求項１の装置。
17. 前記案内部材が、前記案内本体に対する前記骨除去装置の軸方向への変位及び前記長手方向軸線に直交する動きを同時に制御して、実質的に非直線状の所定のパターンを形成するような形態とされる、請求項１の装置。
18. キットにおいて、
    骨の表面と実質的に係合する外面を有し、該外面が凹所を有するインプラントと、
    案内本体と、
    基端及び末端の間を伸びる長手方向軸線を有する骨除去装置と、
    前記案内本体と前記骨除去装置との間で可動に係合した案内部材とを備え、前記骨除去装置が、所定のパターンを通じて前記案内本体に対して前記案内部材により可動に案内され、前記凹所に実質的に相応した突起を骨面に画成することができるようにしたキット。
19. 前記インプラントが、人工円板であり、前記突起が、椎骨体の少なくとも１つの端板に画成される、請求項１８の装置。
    
    

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