JP2007530164A - 人工関節器官 - Google Patents

Abstract

【解決手段】人工関節器官（２０）は、第１骨部分と係合する第１部材（２６）と、第２骨部分と係合する第２部材（２４）を備えている。第１部材は、第１湾曲部を有する第１面（３４）を備えており、第２部材は、第２湾曲部を有する第２面（３０）を備えている。第１部材は、第２部材に対して並進運動を行うことができ、前記第２湾曲部は、前記第１湾曲部の中に配置されており、第１及び第２湾曲部を、第１及び第２骨部分を通る第１軸（４４）に沿って整列する方向に付勢する。
【選択図】図７

Description

本発明の開示内容は、概括的には整形外科処置の分野に関し、より厳密には、機能的な人工椎間器官を使用する椎骨再建用の装置と方法に関する。

最近の３０年間に、大関節再建装置の設計における技術的進歩は変性関節疾患の治療に変革をもたらし、医療の標準は、関節固定術から関節形成術へと変化している。損傷のある関節を機能的な人工関節器官を用いて再建し、運動を可能にすると共に隣接する骨及び隣接する関節の劣化を少なくすることは、多くの患者にとって望ましい治療法の選択肢である。

しかしながら、現在の人工器官設計は、求められる成果を実現するのに必要な安定性を提供していない。

或る実施形態では、人工関節器官は、第１骨部分と係合する第１部材と、第２骨部分と係合する第２部材を備えている。第１部材は第１湾曲部を有する第１面を備えており、第２部材は第２湾曲部を有する第２面を備えている。第１部材は、第２部材に対して並進運動を行うことができ、第２湾曲部は第１湾曲部内に配置され、第１及び第２湾曲部を、第１及び第２骨部分を通る第１軸に沿って整列させる方向に付勢する。

本発明の開示内容は、概括的には整形外科処置の分野に関し、より厳密には、機能的な人工椎間器官を使用する椎骨再建用の装置と方法に関する。本発明の原理の理解を深めるために、これより図面に示した実施形態又は実施例について特別な用語を使いながら説明する。しかしながら、これによって本発明の範囲を限定するものではないことを理解されたい。本発明が関係する技術分野における当業者であれば、説明された実施形態に対する様々な変更及び修正、並びにここで説明している発明原理の別の使用例が、当然のこととして想起されるであろう。

先ず図１において、符号１０は、傷害又は病気による損傷を被った１つ又はそれ以上の関節箇所１２を有する人体構造である。図２に示すように、典型的な関節形成術の処置では、関節１２の内の１つの全部又は一部を取り除いて、２つの健全な骨１４、１６の管に空隙を作り出す。次いで、移植片１８を骨１４と１６の間に挿入して空隙を少なくとも部分的に充填する。

次に図３は、本発明が役に立つ関節の一例として脊椎関節１２ａを示しており、本図では、健全な骨１４、１６にそれぞれ対応する椎骨１４ａ、１６ａの間に移植片１８が挿入されている。典型的な外科処置的椎間板切除術では、２つの健全な椎骨１４ａと１６ａの間に空隙を作り出す。この処置は、前方、前側方、側方進入法、又は当業者には既知の他の進入法を用いて行う。次いで、本発明の或る実施形態による移植片１８を用いて、２つの健全な椎骨１４ａと１６ａの間の空隙を充填する。

本発明が役に立つ関節の他の例としては、肩関節、膝関節、又は股関節形成術での整形外科的用途がある。当業者にはよく理解されているように、他の関節には、それら特定の関節要件を満たす異なる寸法、材料、及び／又は形状が必要となる。寸法決め及び材料選択において、例えば、股関節や膝関節では、過酷な荷重支承条件が課せられることを考慮する必要がある。頚椎関節のような他の関節では、当関節に要求される広い運動範囲を反映する材料と寸法決めが必要になる。

開示されている椎骨の実施形態は、頚部、胸部、又は腰部脊椎又は、脊柱の他の部位に使用される。ここで説明する実施形態は、概ね１つの円板を切除する場合を前提としているが、例えば２つ又はそれ以上の椎間円板の置換などの様な複数レベルに亘る円板置換では、開示した装置が２つ以上使用されるものと理解されたい。本開示の方法と装置は、椎体切除術で少なくとも１つの椎体が切除された後で、２つの椎骨の間に椎体置換装置を挿入する場合にも適用される。更に、本方法と装置は、運動性の維持が必要又は望まれているあらゆる場合に使用することができる。

次に図４に示すように、人工関節器官２０は、この実施形態では人工椎間円板器官であるが、中央部材２２が２つの終板アッセンブリ２４、２６の間に挟まれた構成である。終板アッセンブリ２４は、外面２８と内面３０を含んでいる。突起部３２の様な関節運動機構が内面３０から伸張している。この実施形態では突起部は半球形であるが、突起部は他の形状でもよく、その内の数例を他の実施形態で説明する。面２８と３０は、平坦でも、傾斜していても、湾曲していてもよい。この実施形態では、外面２８は、比較的平坦であるか、又は隣接する椎骨終板の面に沿う輪郭に成形されている。内面３０は、突起部３２から離れる方向に又は突起部に向けて傾斜が付いている。

終板アッセンブリ２６は、内面３４と外面３６を含んでいる。面３４と３６は、平坦でも、傾斜していても、湾曲していてもよい。この実施形態では、外面３６は、概ね平坦であるか、又は隣接する椎骨終板の面に沿う輪郭に成形されている。この面は、外面３６を骨に固定するため、フィンやキールの様な他の造形（図示せず）を有していてもよい。内面３４は、概ね凹状で、関節運動機構として働く。

中央部材２２は、移植予定の特定の関節、又は人工器官２０を使って矯正を行おうとする特定の変形部次第で、形状、寸法、組成、及び物理特性が幾らか変わる。中央部材２２の形状は、終板アッセンブリ２４、２６の内面３０、３４の形状と補完関係にあり、置換対象の特定の関節に適切な或る範囲の並進、屈曲、伸展、回転、及び側方屈曲運動を許容する。この実施形態では、中央部材２２は、突起部３２の形状に概ね一致する空洞４０を備えた面３８を有している。中央部材２２は、この実施形態では内面３４の形状に概ね一致する面４２も有している。

終板アッセンブリ２４、２６と中央部材２２は、コバルトクロム合金、ステンレス鋼、チタン合金、アルミナ、ジルコニア、多結晶ダイヤモンド、熱分解炭素、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）、架橋ＵＨＭＷＰＥ、及び／又は他の適した材料を含め、適していればどの様な生体適合性材料で形成してもよい。面２８、３６は、移植される人工器官のパーチェスを高める造形又は被覆を含んでいてもよい。例えば、ヒドロキシアパタイト（ＨＡ）の様な生体適合性骨伝導性材料で、面２８の全体又は一部を被覆してもよい。他の適した被覆又は処理としては、多孔質ビード被覆、多孔質メッシュ被覆、骨形成ペプチド被覆、成長因子被覆、ｒｈ−ＢＭＰ被覆、及び／又はグリットブラストなどがある。他の適した造形としては、セレーション、スパイク、リッジ、フィン、及び／又は他の面構造が挙げられる。

実施形態の中には、中央部材２２が、上に挙げた比較的剛性のある材料で形成されているものもあれば、中央部材がある程度の弾性又は減衰性を許容し、従ってエラストマー材料を中央部材に使用しているものもある。中央部材２２は、或る程度の可撓性を有していてもよいが、終板アッセンブリと効果的に協働して、許容可能範囲を超える動作を制限することができる程度の剛性も有している。中央部材２２の表面は、許容可能な磨耗特性が得られるように十分な耐久性も有している。或る実施形態では、特性のこのような組み合わせは、中央体のその芯部に近い材料よりも硬い表面領域を有する中央部材２２で実現される。部分２２は、従って、硬化した表面を有する生体適合性複合材又はエラストマー材料で構成されている。

次に図５に示すように、人工椎間器官２０の構成要素は、突起部３２を空洞４０に係合させ、中央部材の面４２を終板アッセンブリ２６の面３４上に配置することにより組み立てられる。構成要素２６、２２、２４は、縦軸４４に沿って中心が整列している。

次に図６では、人工椎間円板器官２０が、移植片１８として使用され、椎間板切除術により作られた脊柱１２ａ（図３）の空隙に挿入されている。或る実施形態では、表面３６は、椎骨１４ａの終板に接し、面２８は椎骨１６ａの終板に接している。他の実施形態では、人工器官は逆に配置されている。

図７の断面図に示すように、人工椎間円板器官２０は、各構成要素２６、２２、２４の中心が縦軸４４に沿って整列しているときは、中立位置にある。突起部３２は、湾曲部５０を有し、この湾曲部は、図示の実施形態では比較的一定の半径５２と中心点５４を有する円弧である。面３４は湾曲部５６を有し、この湾曲は、図示の実施形態では比較的一定の半径５８と中心点６０を有する円弧である。距離５５は、中心点５４、６０の間の距離である。本例では、半径５２は半径５８よりも小さく、従って、円弧５０は円弧５６よりもきつい。中立位置では、中心点５４、６０は縦軸４４に沿って整列し、小さな湾曲部５０は湾曲部５６の中にあり、湾曲部５６は、図示の実施形態では半径５８で描いた円の領域５７である。

図８は、人工椎間円板器官２０が、例えば前後軸６２に沿って並進運動した状態を示している。並進運動は、例えば、屈伸運動で起こる。終板アッセンブリ２４、２６が、軸４４に対する整列状態から外れるので、中央部材２２は、終板アッセンブリの内面３０と３４の間で関節運動する。患者の体重により縦方向４４に荷重が掛けられた状態で小さな湾曲部５０が大きな湾曲部５６の中に位置しているので、人工器官２０は、両湾曲部５０、５６が縦軸４４に沿って整列する更に安定した中立位置に戻るように付勢される。図示の実施形態では、中心点５４、６０が縦軸４４に沿って整列したときに整列が起こる。図示の実施形態では、中心点５４、６０が縦軸４４に沿って整列したときに整列が起こる。この実施形態は、湾曲部が円弧である実施形態として述べられているが、代わりの実施形態では、湾曲部は、例えば楕円形など他の湾曲部の一部である。これら代わりの実施形態では、例えば楕円形の焦点が整列したとき又は湾曲部を二等分する中心線同士が整列したときに整列が起こる。

この人工器官２０が脊椎辷り症又は他の変位を自己矯正する傾向は、より自由且つ自然な関節運動を可能にしながら、人工器官２０が不安定になる過度の並進運動を防止する。不安定になると、結果的に隣接する関節に対して支えきれない荷重が掛かるか、人工器官２０が分解してしまう恐れがある。人工器官２０が整列する方向に付勢されるので、終板アッセンブリ２４、２６の慢性的な過度の変位により隣接する関節に発生する虞のある過度の荷重が逃がされることになる。この実施形態の配列では、緩い円弧をきつい円弧よりも上に配置しているが、別の実施形態では、この配列を逆にしてきつい円弧を緩い円弧よりも上に配置し、但しその場合もきつい円弧は緩い円弧の湾曲部の中にあるように配置されている。

なお、整列方向への付勢の量、従って安定度は、中心点５４、６０の間の距離５５に関係すると理解されたい。距離５５が長くなるほど（例えば、平坦面上に置いた球）、安定度即ち人工器官２０内の拘束量及び自己整列傾向は低下する。距離５５が短くなるほど（例えば、きついソケット内の球）、安定度即ち人工器官２０内の拘束及び自己整列傾向は上がる。この実施形態は、前後方向６２の変位を検討対象として説明しているが、他方向又は複合方向への並進運動、屈曲、及び／又は回転による変位は、本発明の他の実施形態を使って矯正される。例えば、終板２４に対する終板アッセンブリ２６の横方向２６の変位も、中心点５４、６０を整列状態に戻す拘束力を作り出す。構成要素２２−２６は、患者にとって適切な拘束及び付勢の量を有する患者特定の人工器官を外科医が設計できるようにしたキットから選択される。

複数レベルに跨る円板切除を伴う実施形態では、靭帯又は他の支持軟組織構造を外科的に除去又は処置する。この種の実施形態では、円板を人工器官２０の様なアッセンブリで置換することにより、軟組織の除去によって失われた安定性の少なくとも幾らかが回復される。この復元された安定性は、隣接する関節の過剰な荷重と磨耗を防止し、運動学的により精度の高い動作を促進する。

次に図９に示す実施形態では、人工椎間円板器官７０は、２つの終板アッセンブリ７４と７６の間に挟まれた中央部材７２を含んでいる。終板アッセンブリ７４は、湾曲部８０を有する突起部７８を含んでいる。この実施形態では、湾曲部８０は、中心点８１と一定の半径を有する円弧である。終板アッセンブリ７６は、湾曲部８４を有する内面８２を含んでいる。この実施形態では、湾曲部８４は、中心点８６と一定の半径を有する円弧である。

次に図１０に示す実施形態では、人工椎間円板器官９０は、２つの終板アッセンブリ９４と９６の間に挟まれた中央部材９２を含んでいる。終板アッセンブリ９４は、湾曲部１００を有する突起部９８を含んでいる。この実施形態では、湾曲部１００は、中心点１０１と一定の半径を有する円弧である。終板アッセンブリ９６は、湾曲部１０４を有する内面１０２を含んでいる。この実施形態では、湾曲部１０４は、中心点１０６と一定の半径を有する円弧である。

人工器官９０の材料、アッセンブリ、及び動作は、人工器官２０と同じなので、詳しくは説明しない。接触相手の内面の形状に対する突起部の形状は、人工器官内の拘束の量に対応する。例えば、円弧状の湾曲部８４が図９のきつい湾曲部１０４よりも緩い場合、人工器官７０は、円弧状湾曲部１０４が湾曲部１００により蜜に嵌合している図１０の実施形態の人工器官９０よりも拘束性が高い。拘束性が高くなると、人工器官を中心点が縦軸４４を中心にして整列する中立位置に復帰させる付勢力が大きくなる。

次に図１１に示す実施形態では、人工椎間円板器官１１０は、２つの終板アッセンブリ１１４と１１６の間に挟まれた中央部材１１２を含んでいる。終板アッセンブリ１１４は、湾曲部１２０を有する突起部１１８を含んでいる。この実施形態では、湾曲部１２０は、焦点１２１と可変半径を有する楕円形又は他の種類の湾曲部である。終板アッセンブリ１１６は、湾曲部１２４を有する内面１２２を含んでいる。この実施形態では、湾曲部１２４は、焦点１２６、可変半径、傾斜した平坦部、及び／又は平行な平坦部を有するＵ字型である。人工器官１１０の材料とアッセンブリは、人工器官２０と同じなので、詳しくは説明しない。作動時、人工器官１１０は、焦点１２１、１２６を縦軸４４の周りに整列させる方向に付勢される。

次に図１２に示す実施形態では、人工椎間円板器官１３０は、２つの終板アッセンブリ１３４と１３６の間に挟まれた中央部材１３２を含んでいる。終板アッセンブリ１３４は、湾曲部１４０を有する突起部１３８を含んでいる。この実施形態では、湾曲部１４０は、焦点１４１と可変半径を有する半楕円形である。終板アッセンブリ１３６は、湾曲部１４４を有する内面１４２を含んでいる。この実施形態では、湾曲部１４４は、焦点１４６、可変半径、傾斜した平坦部、及び／又は平行な平坦部を有するＵ字型である。

人工器官１１０、１３０の材料とアッセンブリは、人工器官２０と同じなので、詳しくは説明しない。作動時、人工器官１３０は、焦点１４１、１４６を縦軸４４の周りに整列させる方向に付勢される。図１１と図１２に示すように、実施形態によっては、湾曲部１２４、１４４の形状は、一定半径の円弧に対応しておらず、湾曲部は、例えばＵ字型、半楕円形、又は楕円形の湾曲部であるものもある。図１１は、Ｕ字型湾曲部１２４が図１２の比較的きつい湾曲部１４４よりも緩く、この場合、人工器官１１０は、Ｕ字型湾曲部１５４が比較的きつく、湾曲部１４０により密に嵌合している人工器官１３０よりも、拘束性が弱い。なお、人工器官１１０（図１１）は、Ｕ字型の壁が人工器官１１０を中立位置に復帰させる付勢力を高めるので、人工器官７０（図９）よりも拘束性が高い。

次に図１３に示す実施形態では、人工椎間円板器官１５０は、２つの終板アッセンブリ１５４と１５６の間に挟まれた中央部材１５２を含んでいる。終板アッセンブリ１５４は、湾曲部１６０を有する突起部１５８を含んでいる。この実施形態では、湾曲部１６０は、湾曲面と平坦面の組み合わせを有し、湾曲部１６０を二等分する中心線１６１を有している。終板アッセンブリ１５６は、湾曲部１６４を有する内面１６２を含んでいる。この実施形態では、湾曲部１６４は、湾曲面と平坦面の組み合わせを有し、湾曲部１６４を二等分する中心線１６６を有している。人工器官１５０の材料とアッセンブリは、人工器官２０と同じなので、詳しくは説明しない。作動時、人工器官１５０は、中心線１６１、１６６を縦軸４４に沿って整列させる方向に付勢される。

次に図１４に示す実施形態では、人工椎間円板器官１７０は、２つの終板アッセンブリ１７４と１７６の間に挟まれた中央部材１７２を含んでいる。終板アッセンブリ１７４は、湾曲部１８０を有する突起部１７８を含んでいる。この実施形態では、湾曲部１８０は、湾曲面と平坦面の組み合わせを有し、湾曲部１８０を二等分する中心線１８１を有している。終板アッセンブリ１７６は、湾曲部１８４を有する内面１８２を含んでいる。この実施形態では、湾曲部１８４は、湾曲面と平坦面の組み合わせを有し、湾曲部１８０を二等分する中心線１８６を有している。人工器官１７０の材料、アッセンブリ、及び動作は、人工器官２０と同じなので、詳しくは説明しない。

人工器官１５０、１７０の場合、湾曲部１６４、１８４は、湾曲部８０（図９）に比べて先が尖っている。図１３では、先が尖った湾曲部１６４は、図１２の比較的きつい湾曲部１８４に比べて緩く、人工器官１５０は、Ｕ字型湾曲部１８４が比較的きつくて湾曲部１８０により密に嵌合している人工器官１７０よりも、拘束性が低い。

次に図１５では、人工椎間円板器官１９０は、終板アッセンブリ２４、２６（図４）と同一又は実質的に同様の２つの終板アッセンブリ１９２、１９４を含んでおり、従って、人工器官２０の突起部３２に対応する突起部１９６及び面３４に対応する面１９８を定義することを除き、詳しくは説明しない。図１６に示すように、人工器官１９０は、突起部１９６を面１９８上に配置することにより組み立てられる。構成要素１９２、１９４は、縦軸６２に沿って整列する。この実施形態の人工器官１９０は、（例えば図１０に比較して）比較的拘束性の低い関節の例である。突起部１９６は、患者が動くと、面１９８上を拘束されずに移動できるようになっている。面１９８は、図示の幾つかの実施形態では、最小限の拘束量を提供するために周囲を取り巻いて僅かなリップ部１９８ａが設けられている。図１７は、人工椎間円板器官１９０が、例えば前後軸６２に沿って並進運動した状態を示している。この実施形態は、ブッシング、中央関節運動部、又は他の磨耗低減装置を省いており、例えば、接触面が点接触に耐えることができる極めて頑丈な材料で形成されている場合に適している。この実施形態は、隣接する椎骨終板に働く応力も最小限にする。

次に図１８に示すように、人工関節器官２００は、この実施形態では人工椎間円板器官であるが、２つの終板アッセンブリ２０４と２０６の間に挟まれた中央部材２０２を含んでいる。終板アッセンブリ２０４は、外面２０８と内面２１０を含んでいる。突起部２１２は、内面２１０から伸張している。この実施形態では、突起部２１２は、軸６６の方向に伸張する半円筒体であるが、先に説明したように、突起部は、脊柱内の特定の用途又は特定の位置に適した様々な形状とすることができる。面２０８と２１０は、平坦でも、傾斜していても、或いは湾曲していてもよい。この実施形態では、外面２０８は、比較的平坦であるか、又は隣接する脊椎終板の面に沿う輪郭に成形されている。内面２１０は、突起部２１２から離れる方向に傾斜している。

終板アッセンブリ２０６は、内面２１４と外面２１６を含んでいる。面２１４と２１６は、平坦でも、傾斜していても、又は湾曲していてもよい。この実施形態では、面２１６は概ね平坦であるか、又は隣接する椎骨終板の面に沿う輪郭に成形されている。内面２１４は、概ね凹状である。

中央部材２０２は、移植が予定される特定の関節次第で、形状、寸法、組成、及び物理特性が幾らか変わる。中央部材２０２の形状は、終板アッセンブリ２０４、２０６それぞれの内面２１０、２１４の内面と補完関係にあり、置換対象の特定の関節に適切な或る範囲内の並進、屈曲、伸展、回転、又は側方屈曲運動ができるようにしている。この実施形態では、中央部材２０２は、突起部２１２の形状に概ね一致する空洞２２０を有する面２１８を含んでいる。中央部材２０２は、この実施形態では内面２１４の形状に概ね一致する面２２２も有している。

構成要素２０２、２０４、２０６は、構成要素２２、２４、２６それぞれについて先に説明したものと同じ材料で形成することができる。次に図１９及び図２０に示すように、人工椎間円板器官２００の各構成要素は、突起部２１２を空洞２２０に係合させ、中央部材２０２の面２２２を面２１４上に配置することにより組み立てられる。構成要素２０２−２０６は、縦軸４４に沿って中心が整列している。人工椎間円板２００は、椎間板切除術によって作られた脊柱１２ａ（図１３）の空隙に挿入される。人工器官２００の位置決め及び機能は、人工器官２０と同じなので、詳しくは説明しない。人工器官２０について先に説明したように、人工器官２００も、軸４４に沿って中心が整列する中立位置に向けて復帰する付勢機能を有している。また、この実施形態では、突起部２１２が横方向６６へ伸張しているので、中央部材２０２が外れる危険性を低減しながら、更に安定し制御性の高い横方向への並進運動を許容している。

次に図２１に示すように、人工椎間円板器官２３０は、終板アッセンブリ２０４、２０６（図１８から図２０）と同一又は実質的に同様の２つの終板アッセンブリ２３２、２３４を含んでおり、従って、人工器官２００の突起部２１２と同様の突起部２３６及び面２１４と同様の面２３８を定義することを除き、詳しくは説明しない。図２２と図２３に示すように、人工器官２３０は、突起部２３６を面２３８上に配置することにより組み立てられる。構成要素２３２、２３４は、縦軸４４に沿って中心が整列している。湾曲面２３８と突起部２３６の湾曲部は、符号６２の方向には拘束を加えるが、符号６６の方向には殆ど拘束を加えない。図示のように、突起部は、軸６６に沿って比較的直線形であるが、他の例では、突起部は、軸６６に沿って湾曲しており、６２、６６の両方向に拘束を加える楕円形のドームを形成している。人工器官２３０は、ブッシング、中央関節運動部、又は他の磨耗低減装置を省いており、例えば、接触面が線接触に耐えることのできる極めて頑丈な材料で形成されている場合に適している。

次に図２４に示すように、人工関節器官２４０は、この実施形態では人工椎間円板器官であるが、２つの終板アッセンブリ２４４と２４６の間に挟まれた中央部材２４２を含んでいる。終板アッセンブリ２４４は、外面２４８と内面２５０を含んでいる。突起部２５２は、内面２５０から伸張している。この実施形態では、突起部２５２は、軸６６の方向に沿って伸張する半円筒体である。拘束部材２５３は、この例では、陥凹部であり、突起部２５２又は面２５０の上に形成されている。拘束部材２５３は、前後方向６２に突起部２５２を横断して伸張しており、横方向６６への制限された運動を許容するために外向きに広がっている。面２４８と２５０は、平坦でも、傾斜していても、又は湾曲していてもよい。この実施形態では、外面２４８は、比較的平坦であるか、又は隣接する椎骨終板の面に沿う輪郭に成形されている。内面２５０は、突起部２５２から離れる方向に傾斜している。

終板アッセンブリ２４６は、内面２５４と外面２５６を含んでいる。面２５４と２５６は、平坦でも、傾斜していても、湾曲していてもよい。この実施形態では、面２５６は、概ね平坦であるか、又は隣接する椎骨終板の面に沿う輪郭に成形されている。内面２５４は、概ね凹状である。

中央部材２４２は、移植が予定される特定の関節次第で、形状、寸法、組成、及び物理特性が幾らか変わる。中央部材２４２の形状は、終板アッセンブリ２４４、２４６それぞれの内面２５０、２５４の形状と補完関係にあり、置換対象の特定の関節に適切な或る範囲内の並進、屈曲、伸展、回転、又は側方屈曲運動ができるようになっている。この実施形態では、中央部材２４２は、突起部２５２の形状に概ね一致する空洞２６０を有する面２５８を含んでいる。空洞２６０は、拘束機構２６１を備えており、図示の例ではボスである。使用される拘束機構２６１は（２つ以上の拘束機構２５３に対応して）２つ以上であってもよいし、１つ又はそれ以上の拘束機構２６１を、中央部材２４２上の代わりの位置に設けてもよい。ボス２６１は、軸６６に沿う運動を拘束するため、前後方向６２に空洞２６０を横断して伸張しているが、他の例では、拘束機構は、軸６２に沿う運動を拘束するように配置されている。中央部材２４２は、面２６２を有しており、この実施形態では、面２６２は内面２５４の形状に概ね一致している。

構成要素２４２、２４４、２４６は、構成要素２２、２４、２６それぞれについて先に説明した材料と同じ材料で形成することができる。次に図２５に示すように、人工椎間円板器官２４０の構成要素は、突起部２５２を空洞２６０と係合させ、更に拘束機構２６１を拘束部材２５３と係合させることによって組み立てられる。中央部材２４２の面２６２は、面２５４上に配置される。構成要素２４２−２４６は、縦軸４４に沿って中心が整列している。

人工椎間円板器官２４０は、円板１２を切除して作った脊柱１２ａ（図３）の空隙に挿入される。人工器官２４０の位置決めと機能は、人工器官２００（図１８）と同様なので、詳しくは説明しない。先に人工器官２０と２００に関して詳しく説明したように、人工器官２４０は、軸４４に沿って整列した中立位置に向け復帰する付勢機能を有している。また、この実施形態では、突起部２５２が横方向６６へ伸張しているので、中央部材２４２が外れる恐れを低減すると共に、より安定した制御性の高い横方向への並進運動を行うことができる。拘束機構２６１と拘束部材２５３の係合は、特定の用途の必要性に準じて横方向の並進運動を制限する。拘束部材２５３の横方向へのフレアは、狭いフレアを有する実施形態の方が広いフレアを有する実施形態よりも横方向並進運動の許容度が低くなるように変化する。なお、横方向並進運動の量を制限するのに、様々な他の拘束機構２６１／拘束部材２５３の構成を採用することができる。例えば、拘束部材２５３を溝状の拘束機構２６１と係合するように突き出してもよい。

次に図２６から図３０に示す人工関節２７０は、この実施形態では人工椎間円板器官であるが、２つの終板アッセンブリ２７４と２７６の間に挟まれた中央部材２７２を含んでいる。終板アッセンブリ２７４は、外面２７８と内面２８０を含んでいる。内面２８０には、陥凹部２８２が形成されている。この実施形態では、陥凹部２８２は、軸６６の横方向に沿って伸張する凹状の窪みとして形成されている。陥凹部２８２は、軸６６に沿って湾曲している。面２７８と２８０は、平坦でも、傾斜していても、又は湾曲していてもよい。この実施形態では、外面２７８は、比較的平坦でもよいし、隣接する椎骨終板の面に沿う輪郭に成形してもよい。内面２８０は陥凹部２８２の周りが概ね平坦である。

終板アッセンブリ２７６は、内面２８４と外面２８６を含んでいる。面２８４と２８６は、平坦でも、傾斜していても、又は湾曲していてもよい。この実施形態では、面２８６は、概ね平坦でもよいし、隣接する椎骨終板の面に沿う輪郭に成形してもよい。内面２８４は、凹状の窪み２８８を含んでいる。

中央部材２７２は、移植を予定している特定の関節次第で、形状、寸法、組成、及び物理特性が幾らか変わる。中央部材２７２の形状は、終板アッセンブリ２７４、２７６それぞれの内面２８０、２８４と補完関係にあり、置換対象の特定の関節に適切な或る範囲内の並進、屈曲、伸展、回転、又は側方屈曲運動ができるようになっている。この実施形態では、中央部材２７２は、陥凹部２８２の形状に概ね一致する面２９０を含んでいる。中央部材２７２は、この実施形態では、凹状の窪み２８８の形状に概ね一致する面２９２も有している。

図２９に示すように、人工椎間円板器官２７０は、構成要素２７２−２７６の中心が縦軸４４に沿って整列しているとき、中立位置にある。面２９２は、半径２９６と中心点２９８を有する円弧２９４を有している。面２９０は、半径３０２と中心点３０４を有する円弧３００を有している。図２９の中立位置では、中心点２９８、３０４は、縦軸４４に沿って整列している。この例では、半径３０２は半径２９６よりも小さく、従って、円弧３００は円弧２９４よりもきつい。距離３０６は、中心点２９８、３０４の間を伸張している。

構成要素２７２、２７４、２７６は、構成要素２２、２４、２６それぞれについて上で説明したものと同じ材料で形成することができる。特に、図２８から図３０に示すように、人工椎間円板器官２７０の各構成要素は、面２９０を陥凹部２８２と係合させ、更に面２９２を面２８８と係合させることにより組み立てられる。構成要素２７２−２７６は、縦軸４４に沿って中心が整列する。人工椎間円板器官２７０は、円板１２の切除により作り出された脊柱１２ａ（図３）の空隙に挿入される。面２７８は、椎骨１６の終板に接し、面２８６は椎骨１４ａの終板に接する。

次に図３０に示すように、人工椎間円板器官２７０は、例えば、屈曲、伸展、及び／又は並進運動により関節運動する。この運動に応えて、中央部材２７２は、終板アッセンブリの内面２８４と２８０の間で関節運動する。きつい円弧３００が緩い円弧２９４の中に配置されているので、関節運動式人工器官２７０は、拘束されており、患者の体重の様な荷重が加わると、縦軸４４に沿って整列する、より安定した中立位置に復帰するように付勢される。人工器官２７０の自己整列する傾向は、人工器官２７０の分解の原因となる過剰な並進運動を防止しながら、より自然な関節運動ができるようにする。また、この整列付勢は、中心点２９８と３０４の間の慢性的な過剰変位により隣接する関節に生じかねない過剰な荷重を逃がすことにもなる。陥凹部２８２と凹状窪み２８８には、中央部材２７２の滑らかな関節運動を許容することに加え、軸６６に沿う横方向の運動を制限又は阻止する機能がある。面２８２と２９０及び２９２と２８８の曲率が一致しているので、荷重が分布し、構成要素２７２、２７４、２７６の耐磨耗性が高まる。構成要素２７２、２７４、２７６はモジュール部品であり、人工器官２７０を所望の高さに調整する厚みを有する中央部材２７２を選択できるようになっている。

以上、本発明の代表的な実施形態のほんの数例を詳細に説明してきたが、当業者には容易に理解頂けるように、これら代表的な実施形態には、本発明の新規な教示及び利点から実質的に逸脱すること無く、様々な修正を加えることができる。従って、そのような変更は、全て特許請求の範囲に定義する本発明の範囲に含まれるものとする。特許請求の範囲では、手段と機能を併記した項は、記載の機能を実施するものとしてここで説明した構造及び構造的等価物並びに等価的構造物を包含するものとする。

人体構造図である。 ヒトの関節の模式図である。 損傷のある円板を有する脊柱を矢状方向から見た図である。 本開示の第１実施形態による椎間アッセンブリの分解図である。 本開示の第１実施形態による椎間アッセンブリの組立図である。 本開示の第１実施形態による椎間アッセンブリを移植した脊柱を矢状方向から見た図である。 本開示の第１実施形態による椎間アッセンブリの組立状態の断面図である。 本開示の第１実施形態による椎間アッセンブリの並進運動した状態の断面図である。 本開示の第２実施形態による椎間アッセンブリの組立状態の断面図である。 本開示の第３実施形態による椎間アッセンブリの組立状態の断面図である。 本開示の第４実施形態による椎間アッセンブリの組立状態の断面図である。 本開示の第５実施形態による椎間アッセンブリの組立状態の断面図である。 本開示の第６実施形態による椎間アッセンブリの組立状態の断面図である。 本開示の第７実施形態による椎間アッセンブリの組立状態の断面図である。 本開示の第８実施形態による椎間アッセンブリの分解図である。 本開示の第８実施形態による椎間アッセンブリの組立状態の図である。 本開示の第８実施形態による組立状態の椎間アッセンブリの並進運動した状態を示す断面図である。 本開示の第９実施形態による椎間アッセンブリの分解図である。 本開示の第９実施形態による椎間アッセンブリの組立状態の図である。 本開示の第９実施形態による椎間アッセンブリの組立状態の断面図である。 本開示の第１０実施形態による椎間アッセンブリの分解図である。 本開示の第１０実施形態による椎間アッセンブリの組立状態の図である。 本開示の第１０実施形態による椎間アッセンブリの組立状態の断面図である。 本開示の第１１実施形態による椎間アッセンブリの分解図である。 本開示の第１１実施形態による椎間アッセンブリの組立状態の図である。 本開示の第１２実施形態による椎間アッセンブリの分解図である。 本開示の第１２実施形態による椎間アッセンブリの分解図である。 本開示の第１２実施形態による椎間アッセンブリの組立状態の図である。 本開示の第１２実施形態による椎間アッセンブリの断面図である。 本開示の第１２実施形態による椎間アッセンブリの関節接合状態を示す断面図である。

Claims (26)

1. 人工関節器官において、
   第１骨部分と係合する第１部材であって、第１湾曲部を有する第１面を備えている第１部材と、
   第２骨部分と係合する第２部材であって、第２湾曲部を有する第２面を備えている第２部材と、を備えており、
   前記第１部材は前記第２部材に対して並進運動を行うことができ、前記第２湾曲部は、前記第１湾曲部内に配置され、前記第１及び第２湾曲部を前記第１及び第２骨部分を通る第１軸に沿って整列させる方向に付勢する、人工関節器官。
2. 前記第１湾曲部は、第１の一定の半径と第１の中心点とを有しており、前記第２湾曲部は、第２の一定の半径と第２の中心点とを有している、請求項１に記載の人工関節器官。
3. 前記第１の一定の半径は、前記第２の一定の半径よりも大きい、請求項２に記載の人工関節器官。
4. 前記整列は、前記第１軸に沿って前記第１及び第２の中心点が整列することを含んでいる、請求項２に記載の人工関節器官。
5. 前記第１湾曲部は、前記第１の一定の半径で弧を描くことにより画定される第１内部領域を有し、前記第２湾曲部は前記内部領域内に配置されている、請求項２に記載の人工関節器官。
6. 前記第１湾曲部は可変半径を有している、請求項１に記載の人工関節器官。
7. 前記第１湾曲部は湾曲部分と平坦部分の組み合わせを有している、請求項１に記載の人工関節器官。
8. 前記第１及び第２部材の間に挟まれた中央部材を更に備えている、請求項１に記載の人工関節器官。
9. 前記中央部材は、前記第１部材が前記第２部材に対して並進運動を行うと、前記第１面と前記第２面の間で関節運動を行う、請求項８に記載の人工関節器官。
10. 前記第２面は、横軸に沿って伸張する半円筒形突起部を有している、請求項１に記載の人工関節器官。
11. 前記第２面は、半球形突起部を有している、請求項１に記載の人工関節器官。
12. 前記第１及び第２面は陥凹部を有している、請求項１に記載の人工関節器官。
13. 前記第１軸と直交する第２軸に沿う動作を制限する拘束機構を更に備えている、請求項１に記載の人工関節器官。
14. 前記第１部材は、前記第２軸に対して、前記第１及び第２軸と直交する第３軸に沿って並進運動を行うことができる、請求項１に記載の人工関節器官。
15. 中立位置と第１位置を更に備えており、前記第１位置では、前記移植片は、前記中立位置に向けて動くように付勢される、請求項１に記載の人工関節器官。
16. 前記第１位置では、前記第１湾曲部は、前記第２湾曲部と、より密に一致している、請求項１５に記載の人工関節器官。
17. 前記第１湾曲部は前記第２湾曲部よりも緩やかである、請求項１に記載の人工関節器官。
18. 前記第１湾曲部は、前記第１軸に沿って前記第２湾曲部の上側に在る、請求項１に記載の人工関節器官。
19. 前記第１面は凹状であり、前記第２面は凸状である、請求項１に記載の人工関節器官。
20. 前記第１及び第２面は凹状である、請求項１に記載の人工関節器官。
21. 前記第１及び第２骨部分は肩関節を含んでいる、請求項１に記載の人工関節器官。
22. 前記第１及び第２骨部分は膝関節を含んでいる、請求項１に記載の人工関節器官。
23. 前記第１及び第２骨部分は股関節を含んでいる、請求項１に記載の人工関節器官。
24. 第１骨部分と係合する第１部材であって、第１湾曲面を備えている第１部材と、
    第２骨部分と係合する第２部材であって、第２湾曲部を備えている第２部材と、を備えており、
    前記第１部材が前記第２部材に対して並進運動を行うと、前記第１湾曲面と前記第２湾曲面の一致度が増す、人工関節器官。
25. ２つの骨部分の間に人工関節器官を設置するための方法において、
    中央部材を第１部材の第１湾曲面と係合させる段階と、
    前記中央部材を第２部材の第２湾曲面と係合させる段階と、
    前記第２湾曲面を前記第１湾曲面の内部領域内に配置する段階と、
    前記第１部材を第１骨部分と係合させる段階と、
    前記第２部分を第２骨部分と係合させる段階と、から成り、
    前記第１部材は、並進運動を行うことができ、前記第１及び第２湾曲面は、前記第１及び第２骨部分を通る軸に沿って整列する方向に付勢される、方法。
26. 人工関節器官において、
    第１骨部分と係合する第１部材であって、第１の比較的平坦な面を備えており、前記比較的平坦な面は周辺リップ部を含んでいる、第１部材と、
    第２骨部分と係合する第２部材であって、第２湾曲面を備えている第２部材と、を備えており、
    前記第１部材は、前記第２部材に対して並進運動を行うことができ、前記第２湾曲部は、前記第１の比較的平坦な面上の前記周辺リップ部の中に配置され、前記第２部材が前記周辺リップの中で拘束されずに動けるようになっている、人工関節器官。

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