JP2005516669A - 前脊椎インプラント - Google Patents
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Abstract
【課題】
【解決手段】前脊椎インプラントは、上端面、下端面および上端面と下端面との間に延びた側壁を有している。これら上端面および下端面は凸形である。1つの用途において、上端面および下端面は凸形である。側壁は、凸形に湾曲した先導部、凸形に湾曲した後縁部および実質的に平坦な側部の対を含む。上端面および下端面は矢状面において、第1の曲率半径から第2の曲率半径に移行する。第1の曲率半径は、第2の曲率半径よりも小さい。上端面および下端面の頂点は、インプラントの中心から外れている。
【解決手段】前脊椎インプラントは、上端面、下端面および上端面と下端面との間に延びた側壁を有している。これら上端面および下端面は凸形である。1つの用途において、上端面および下端面は凸形である。側壁は、凸形に湾曲した先導部、凸形に湾曲した後縁部および実質的に平坦な側部の対を含む。上端面および下端面は矢状面において、第1の曲率半径から第2の曲率半径に移行する。第1の曲率半径は、第2の曲率半径よりも小さい。上端面および下端面の頂点は、インプラントの中心から外れている。
Description
本発明は一般に、整形外科の外科的処置に関する。特に、本発明は、前脊椎インプラントに関する。
関連出願の相互参照
本出願は、2002年2月7日に提出された、譲渡された米国特許出願60/335,418号の仮特許出願の優先権を請求する。
本出願は、2002年2月7日に提出された、譲渡された米国特許出願60/335,418号の仮特許出願の優先権を請求する。
ヒト脊柱は、20個を超える個々の骨を含んでいる。これらの骨は、一般に形状が類似している。しかしながら、これらは同じような形状にもかかわらず、脊柱に沿ったその個々の位置にしたがって、それらはサイズが実質的に変化している。これら骨は、解剖学的に3つの分類:頚椎、胸椎、または腰椎の1つの構成要素として類別されている。脊椎上部から頭骸骨底部から成る脊柱の頚椎部は、最初の7個の椎骨を含んでいる。中間の12個の骨は、胸椎骨である。残りの5個の骨は、腰椎骨である。
脊椎の前部は、椎体と呼ばれる、一方の骨の上に他方の骨が積重ねられた一般に円筒形状の1対の骨を含んでいる。これら椎体は、椎間板と呼ばれる軟骨スペーサによって、相互に隔てられている。椎間板は、通常、隣接する椎体間の円盤高を維持している。
脊柱は、神経系の重要要素を収容および保護する高度に複雑な構造である。これらの複雑さにもかかわらず、脊柱は、柔軟性の高い構造であり、広範囲の運動による高度の湾曲およびねじりが可能である。しかしながら、遺伝的または発生的不規則性、外傷、慢性ストレス、腫瘍、および疾患は、この運動範囲を制限するか、または脊柱内に収容された神経系の重要要素を脅かす、脊椎病状を引き起こすことがある。
各種の整形外科の外科的処置において、脊柱の部分を相互に安定させることが必要である。この必要性は、通例、疾患、損傷または先天性変形の結果である。たとえば脊椎の1以上の椎間板が外傷または疾患によって変性する場合、脊髄または新生神経が圧縮されるようになる。この条件は慢性の、および場合により衰弱性の頚部、背部、または末梢痛を生じる。
椎間板変性治療の1つの方法は、神経の外科的減圧、隣接椎体間の正常間隔の回復、および脊柱に固定されたインプラントによる正常間隔の維持を含む。たとえば後方インプラントは、一般に椎弓根ねじで連結することによって、または板の下に取付けられたフックによって脊柱の背部に取付けられる。インプラントは、複数の連続椎骨を固定するために、たとえば隣接椎体が骨移植片と融着するよう、それらを安定に維持するために、一般にねじまたはフックに連結された細長い支持棒要素を有している。
椎間板変性治療の別の方法では、隣接椎体間の正常間隔は、外科的に確立され、椎体間に挿入された硬質スペーサによって維持される。そして、この硬質スペーサは、2つの椎体の骨融着を促進するために、骨移植片材料によって充填される。正常な融着は、脊椎を安定させ、脊髄および神経根への圧力を低下させ、背痛を減少または除去する。
椎間板変性治療のなお別の方法は、椎間板切除術および2個の隣接椎体間へのインプラントの導入を含んでいる。このような椎間インプラントは、隣接椎体の間の正常間隔を再確立する。ある既知の出願では、椎間インプラントの使用は、隣接椎体間で許容される自然運動度を維持する。
椎間板変性治療の1つの方法は、神経の外科的減圧、隣接椎体間の正常間隔の回復、および脊柱に固定されたインプラントによる正常間隔の維持を含んでいる。例えば、後方インプラントは、一般に椎弓根ねじで連結することによって、または板の下に取付けられたフックによって脊柱の背部に取付けられる。インプラントは、複数の連続椎骨を固定するために、たとえば隣接椎体が骨移植片と融着するよう、それらを安定に維持するために、一般にねじまたはフックに連結された細長い支持棒要素を含んでいる。
脊椎安定化用の既知の器具、は各種の出願で有効であることが証明されてきたが、それにもかかわらずそれらは、ある改良の主題でありうる。この点に関して、多くの既知の脊椎安定化用の器具は、隣接する脊椎終板に対する局部応力の区域および/または脊柱内の適正なポジショニングからの移動および後方突進に関連している。既知の器具に関連するこれらおよび他の制限を克服するための適切な技術の必要性が残されている。
本発明の一般的な目的は、脊柱内の適正なポジショニングからの移動および後方突進を阻止する前脊椎インプラントを提供することである。
本発明の別の目的は、隣接する脊椎終板との接触区域の拡大をもたらす前脊椎インプラントを提供することである。
本発明の関連する目的は、隣接脊椎終板のより広い区域にわたって応力を分散させる前脊椎インプラントを提供することである。
本発明の別の目的は、椎間板高を再確立し、隣接する椎体の終板に対する関節結合を可能にする前脊椎インプラントを提供することである。
本発明のさらなる目的は、より少ない陥没、軟骨残存の改良、結合した脊椎分節における運動の改良および脊椎安定性の改良を与える前脊椎インプラント用の設備を有している。
本発明の追加の目的および特徴は、添付図面と併せて、以下の説明および添付請求項より明らかになるであろう。
ある特定の形式において、本発明は、上端面、下端面およびほぼ円筒状の側壁を有する前脊椎インプラントを提供する。このほぼ円筒状の側壁は、上端面と下端面との間に延びている。これら上端面および下端面は凸形である。
別の形態において、本発明は、凸形形状の上端面および凸形形状の下端面を持つ前脊椎インプラントを提供する。この前脊椎インプラントは、加えて、上端面と下端面との間に延在する側壁を有している。この側壁は、凸形に湾曲した先導部、凸形に湾曲した後縁部および1対のほぼ平坦な側部を有する。
本発明の適用のさらなる分野は、以下に与える詳細な説明より明らかになるであろう。詳細な説明および具体的な実施例は、本発明の好ましい実施形態を示しているが、例示目的のみであり、本発明の範囲を制限しないことが理解されるべきである。
好ましい実施形態の以下の説明は、本質的に単なる例示であり、本発明、その用途または用法を決して制限するものではない。
図1の簡易環境図を最初に参照すると、本発明の第1の好ましい実施形態の教示に従って構成された前脊椎インプラントが示され、これは、全体に渡って参照符号100で示されている。ヒト脊椎12の腰椎部の互いに隣接した椎体10間に移植された前脊椎インプラント100は、図1の環境図に示されている。当業者は、図1に示した用途が単なる例示であることをただちに認識するであろう。この点について、本発明の技術は、脊柱の他の分節を安定させるために等しく利用できることが理解されるであろう。
前記前脊椎インプラントは、隣接した椎体10の終板14に当接するように意図されている。本発明の残りの実施形態は、ヒト脊椎12内に同様に位置するように意図されている。実装の1つの特別な方法が以下に説明されてい。
図1を引き続き参照し、さらに図2ないし4を参照すると、前脊椎インプラント100がより詳細に説明されている。前脊椎インプラント100は、上面102および下面104を持つほぼ円筒形をしている。これら上面102および下面104は、好ましくは平滑であり、隣接した椎体10の終板14に当接している。また、上面102と下面104とは、丸みのある角108により、ほぼ円筒状の側壁106によって連結されている。
インプラント100は、直径Dおよび一定高さHを有している。ヒト脊椎の腰椎部のための所定の好ましい用途において、直径Dは、約16.5mmないし約25mmの範囲である。また、このような用途において、高さHは、約8mmないし20mmの範囲である。これらの好ましい用途および本発明の他の実施形態に関連して以下で述べる好ましい用途の寸法および相対寸法は単なる例示であることが、理解されるであろう。この点で、本発明の技術は、解剖学上の考慮事項および外科医の好みによって、より幅広い範囲に適用される。
最も詳細に図3に示されるように、前記上面102および下面104は、好ましくは形状が凸形である。図示された例示の実施形態において、上面102および下面104は、特に、形状が部分球形である。この点で、上面102は、球状頭側半径を有し、下面104は、球状尾側半径を有する。示された実施形態では、頭側半径は、尾側半径にほぼ等しい。好ましくは、頭側曲率半径および尾側曲率半径は、約20mmないし約25mmの範囲である。
図5および6を参照すると、本発明の第2の好ましい実施形態の教示に従って構成された前脊椎インプラントが示されており、これは、全体に渡って参照符号200で示されている。第1の好ましい実施形態の脊椎インプラント100と同様に、この脊椎インプラント200は、上面202および下面204を有するほぼ円筒形状である。第2の好ましい実施形態の脊椎インプラント200の上面202および下面204は、平滑であり、終板14に当接している。これら上面と下面とは、丸みのある角208により、ほぼ円筒状の側壁206によって連結されている。
図示された実施形態において、上端面202および下端面204の頭側半径および尾側半径は、部分的に球状である(図6に最も明瞭に示されている)。第1の好ましい実施形態のインプラント100とは異なり、頭側半径と尾側半径とは異なっている。示した例示の実施形態において、尾側半径は頭側半径よりも大きい。好ましくは、尾側半径は、頭側半径の約2倍である。1つの特定の用途において、頭側半径は、25mmであり、尾側半径は、50mmである。別の特定の用途において、頭側半径は、20mmであり、尾側半径は、40mmである。インプラント200の残りの寸法は、インプラント100の対応する寸法と同様である。
図7ないし9を参照すると、本発明の第3の好ましい実施形態の教示に従って構成された前脊椎インプラントは、全体に渡って参照符号300で示されている。第1の好ましい実施形態の脊椎インプラント100と同様に、この脊椎インプラント300は、上面302および下面304を持つほぼ円筒形状である。第3の好ましい実施形態の脊椎インプラント300の上面302および下面304は、平滑であり、終板14に当接している。これら上面302と下面304とは、丸みのある角308により、ほぼ円筒状の側壁306によって連結されている。
図示された実施形態において、前記上面302および下面304は、凸形である。第1および第2の実施形態とは異なり、このインプラント300の上端面302と下端面304とは、異なる矢状半径と冠状半径とを有している。1つの例示的な用途において、上端面302および下端面304の矢状曲率半径(図8で最も明瞭に示されている)は、約20mmないし約25mmの範囲である。この詳細な実施形態において、冠状曲率半径は、約25mmないし約40mmの範囲である(図9で最も明瞭に示されている)。
この前脊椎インプラント300は、さらに、側壁306が可変高を持つという点で前脊椎インプラント100および200とは異なる。図8に示されるように、この脊椎インプラント300は、異なる、前方端302に隣接した第1の高さH1および後方端304に隣接した第2の高さH2を有している。これら前方高さH1と後方高さH2との差は、頂点を後方に移動させるように機能する。頂点のこのような移動により、インプラント300の頂点を終板14の中心陥凹内に密封することができる。所定の好ましい実施形態において、前方高さH1は、約8mmないし約20mmの範囲であり、円筒状直径Dは、約16.5mmないし約25mmの範囲である。このインプラント300の残りの寸法は、インプラント100の対応する寸法と同様である。
図10ないし12を参照すると、本発明の好ましい実施形態の第4の教示に従って構成された前脊椎インプラントが示されており、これは、全体に渡って参照符号400で示されている。第1の好ましい実施形態の脊椎インプラント100と同様に、この脊椎インプラント400は、上面402および下面404を持つほぼ円筒形状である。第4の好ましい実施形態の脊椎インプラント400の上面402および下面404は、平滑であり、終板14に接触している。上面402および下面404は、丸みのある角408により、一般に円筒状側壁406によって連結されている。
第4の好ましい実施形態の前脊椎インプラント400は、インプラント400の上面402および下面404が識別可能であるという点で、第3の好ましい実施形態のインプラント300と同様である。前脊椎このインプラント400は、上端面402および下端面404の矢状半径の頂点がインプラント400の後方端に向かって偏位しているという点で、前記インプラント300とは異なる。この偏位は、図11で最も明瞭に示されている。図示された実施形態では、矢状半径の頂点は、好ましくは前脊椎インプラントの後方端410から約7mmないし約10mmのところにある。
この前脊椎インプラント400は、上端面402の矢状半径の頂点から下端面404の矢状半径の頂点までの最大高さHmaxを有する。この最大高さHmaxは、約8mmないし約20mmの範囲である。最大高さHmaxが、約8mmの場合、上面102および下面104の矢状半径は、約90mmである。また、最大高さHmaxが、約20mmの場合、上面402および下面404の矢状半径は、約25mmである。このインプラント400の残りの寸法は、前述した実施形態の対応する寸法と同様である。
図13ないし15を参照すると、本発明の第5の好ましい実施形態によって構成された前脊椎インプラントが示されており、これは、全体に渡って参照符号500で示されている。前の実施形態のインプラントと同様に、この脊椎インプラント500は、一般に、丸みのある角508を介して側壁506によって接続された、上面502および下面504を有している。これら上面502および下面504は、再び平滑であり、終板14に当接した凸形である。図示された実施形態では、この上端面502と下端面504との矢状曲率は、同一である。さらに、これら上端面502および下端面504は両方とも、インプラント500の前方端510に隣接する第1の、即ち、前方曲率半径から、インプラント500の後方端512に隣接する第2の、即ち、後方曲率半径に移行する。
好ましい用途では、前方端510に隣接する上面502の矢状曲率半径は、30mmであり、後方端512に隣接する上面502の曲率半径は、約10mmないし約14mmである。これらの特別な用途において、前方端510に隣接する下面504の曲率半径は約30mmであり、後方端512に隣接する下面504の曲率の半径は、約11mmないし約13mmである。
前記上面502と下面504との矢状半径の頂点は、好ましくは偏位している。図14に最も明瞭に示されるように、これら頂点は、脊椎インプラント500の後方端512に向かって偏位している。示した実施形態では、頂点はインプラントの高さによって、後方端512から約7mmないし約10mm偏位している。
冠状方向の上面502と下面504との両方の曲率半径は、インプラントの前方端510から後方端512まで可変性である。図示された実施形態では、任意の断面での上面502と下面504との冠状半径は、実質的に同一である。ある好ましい用途において、上面502および下面504の頂点を通る冠状曲率半径は、約17mmないし約11.5mmの範囲である。そして、最大高さHmaxが、約8mmである場合、冠状曲率半径は、約17mmである。また、最大高さが約16mmである場合、冠状曲率半径は、約11.5mmである。
上述の実施形態とは異なり、このインプラント500の側壁506は、連続的に湾曲していない。図13の上面図でおそらく最も明瞭に示されているように、側壁は、凸形の後方側面514および凸形前方側面516を有している。この側壁は、さらに、1対のほぼ平坦な側面部518を有しているように示されている。この側面部518は、さらに、脊椎12の側面湾曲部に適合する。この点で、縮小された外形は、椎体10間にインプラント500が潜在的に挟まれるのを防止する。
インプラント500は、好ましくは、側面518間に約17mmの幅Wを有している。さらに、インプラント500は、後方側面514と前方側面516との間に、約18mmないし22mmの範囲である長さLを有する。この前脊椎インプラント500は、上端面502の頂点から下端面504の頂点までの最大高さHmaxを有している。この最大高さHmaxは、約8mmないし約16mmの範囲である。
本発明の第5の好ましい実施形態のインプラント500は、さらに、側壁506が外周に完全に沿って延びている溝520を有するように形成されている点で、上述の実施形態とは異なる。この溝は、以下に述べる方法でインプラントツール600と係合するように意図されている。本発明の他の実施形態が、インプラントツールと協働するための溝を有するように、同様に形成され得ることが理解されるであろう。
図16を詳細に参照すると、本発明の脊椎インプラントをインプラントするための1個の適切なツール600が示されている。この挿入ツール600は、本発明の第5の好ましい実施形態の脊椎インプラント500と動作的に関連付けられて示されている。この挿入ツールは、一般的に、ハンドル602、ハンドルから延びているスリーブ614、および脊椎インプラント500を着脱自在に係合するための係合部材606を有するように示されている。前記スリーブ604は、中空円筒である。前記係合部材は、インプラントとシャフト610とを直接係合するジョー608を有している。このシャフトは、スリーブ604を貫通して延び、挿通されてキャップ612と係合する。好ましい実施形態において、係合部材606は、プラスチック製で、使い捨てである。
係合部材の前記ジョー608は、脊椎インプラント500を収容するための開口を規定する、互いに離れた1対の突起614を有している。これら突起により規定された開口は、好ましくは、脊椎インプラント500の幅よりもやや小さい。このようにして、脊椎インプラント500の開口への挿入は、突起600を弾力的に変形するよう機能する。プラスチックの弾性的な特性は、脊椎インプラント500を開口内に保持する。好ましい実施形態において、ジョー608は、脊椎インプラント500の3つの側面と係合するレール618を有するように形成されている。詳述すると、このレール618は、ジョー608に対する脊椎インプラントの向きを維持するように、脊椎インプラント500の溝に係合する。
外科医の好みに応じて、本発明の前脊椎インプラントは、前方アプローチまたは後方アプローチから挿入され得る。このインプラント500が前方から外科的にインプラントされる場合、インプラント500は、後方端512が先導端となるようにジョー608内に位置する。反対に、インプラント500が後方から外科的にインプラントされる場合には、脊椎インプラント500の前方端510が先導端となるであろう。前記上面端502および下端面504の頂点の後方偏位によって、インプラントを終板14の中心陥凹に着座させることができる。このようにして、中心陥凹の支点が復元され、脊椎の自然な機能が実質的に回復される。終板14は、インプラント500の平滑面502および504に対して自然な方法で関節連結できる。
インプラント500を適正に位置付けると、脊椎12の後退が解放される。この解放は、脊椎12の終板14が、脊椎インプラント500に少なくとも部分的に負荷をかける。インプラント500へのこの負荷は、挿入ツール600の後退が、突起614を弾性的に拡張させて、脊椎インプラント500が椎体10間に残るために十分な程度である。
インプラント時には、本発明の各種の実施形態は、脊柱内での適正な位置付けからの移動および後方突進を阻止する。各種の実施形態はまた、隣接終板との接触区域を増大させ、終板上のより広い区域に応力を分散させる。加えてインプラントは、より少ない陥没を与え、軟骨残存を改良し、結合した脊椎分節における運動を改良し、脊椎安定性を改良する。
本発明の好ましい実施形態の前脊椎インプラント100、200、300、400、および500は、適切な生態適合性および強度特性を持つどの材料で構成されていてもよい。適切な材料は、これに限定されるわけではないが、コバルトクロム合金および熱分解炭素を含む。本発明の各種の実施形態は、同種移植骨からも構成できる。
本発明の説明は本質的に単なる例示であり、それゆえ本発明の要旨から逸脱しない変形は、本発明の範囲内であるものとする。そのような変形は、本発明の精神および範囲からの逸脱と見なされないものとする。
Claims (20)
- 上端面と、下端面と、これら上端面と下端面との間に延在した側壁とを具備し、前脊椎前記上端面および下端面が凸形である、前脊椎インプラント。
- 前記上端面は、球状であり、球状頭側半径によって規定され、さらに、前記下端面は、球状であり、球状尾側半径によって規定されている、請求項1に記載の前脊椎インプラント。
- 前記頭側半径は、尾側半径と実質的に同一である、請求項2に記載の前脊椎インプラント。
- 前記頭側半径は、約20mmないし約25mmの範囲である、請求項3に記載の前脊椎インプラント。
- 前記頭側半径は、約20mmないし約25mmの範囲である、請求項2に記載の前脊椎インプラント。
- 前記頭側半径と尾側半径とは、識別可能である、請求項2に記載の前脊椎インプラント。
- 前記尾側半径は、頭側半径より大きい、請求項6に記載の前脊椎インプラント。
- 前記尾側半径は、頭側半径の約2倍である、請求項6に記載の前脊椎インプラント。
- 前記頭側半径は、約20mmないし約25mmの範囲である、請求項8に記載の前脊椎インプラント。
- 前方高さおよび後方高さをさらに有し、この後方高さは、前方高さよりも大きい、請求項1に記載の前脊椎インプラント。
- 前記上端面と下端面との少なくとも1つの頂点は、後方に偏位している、請求項1に記載の前脊椎インプラント。
- 前記上端面の頂点および下端面の頂点が後方に偏位している、請求項11に記載の前脊椎インプラント。
- 前記上端面と下端面との各々は、がそれぞれ矢状半径および冠状半径を有し、矢状半径および冠状半径が識別可能である、請求項1に記載の前脊椎インプラント。
- 上端面および下端面がそれぞれ頂点のある矢状半径を有し、頂点がインプラントの前方端よりもインプラントの後方端に実質的に近い、請求項1に記載の前脊椎インプラント。
- 頂点が後方端から約7mmないし10mmのところにある、請求項1に記載の前脊椎インプラント。
- 側壁がほぼ円筒状である、請求項1に記載の前脊椎インプラント。
- 凸形形状の上端面と、
凸形形状の下端面と、
これら上端面と下端面との間に延びた側壁とを具備し、この側壁は、凸形に湾曲した先導部と、凸形に湾曲した後縁部と、1対のほぼ平坦な側部とを有する、前脊椎インプラント。 - 前記上端面と下端面との両方は、先導部から後縁部へ第1の曲率半径から第2の曲率半径に移行している、請求項17に記載の前脊椎インプラント。
- 前記第2の曲率半径は、第1の曲率半径よりも実質的に大きい、請求項18に記載の前脊椎インプラント。
- 前記上端面と下端面との少なくとも1つの頂点が、後方に偏位している、請求項17に記載の前脊椎インプラント。
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