JP2008525129A - モジュール式の椎間インプラント - Google Patents

Abstract

モジュール式の椎間インプラント（１）であって、特に、中心軸（２）を有し、ボールジョイント方式により相互に結合可能な第一及び第二構成部（３，４）から成る人工椎間板であって、これにより、 Ａ）第一構成部（３）に、第一隣接椎体の端板に隣接する接合領域（５）を設け、前記第一構成部（３）はさらに半径Ｒを有する凹状の球状関節表面（９）を設け、 Ｂ）第二構成部（４）は第二隣接椎体の端板に隣接する接合領域（６）を設け、前記第二構成部（４）は、凹状の球状関節表面（９）と同じ寸法の半径Ｒを有する凸状の球状関節表面（１０）を設け、 Ｃ）第一構成部（３）は最大高さＨ_１を有し、第二構成部（４）は最大高さＨ_２を有し、これにより、最大全高Ｈ＜（Ｈ_１＋Ｈ_２）となって組立椎間インプラント（１）が形成され、 Ｄ）前記椎間インプラント（１）は、第二接合領域（６）に対する最短距離Ａを有する回転の中心ＲＺを有し、前記最短距離Ａは（Ｈ_２−Ｒ）の絶対値と等しく、これにより、 Ｅ）第一構成部（３）は、少なくともＭ≧２の第一構成部（３）であって最大高さＨ_１が異なる第一キットから選択され、 Ｆ）第二構成部（４）は、少なくともＮ≧２の第二構成部（４）であって最大高さＨ_２が異なる第二キットから選択され、これにより、 Ｇ）このように構成された椎間インプラント（１）の回転の中心ＲＺの距離Ａの選択を可能とする。

Description

発明の詳細な説明

本発明は、椎間インプラント、特に人工の椎間板に関する。

現在、インプラントや人工器官は、患部の自然のままの椎間板や椎間板の髄核を取り除いた後、二つの隣接する椎体の椎間腔に挿入されている。そのようなインプラントの移植の目的は、可能な限り自然のままの質を回復するため、すなわち、特に椎間板の高さを原始の高さにし、その結果、隣接する二つの椎体の間を原始の幅にするためである。さらに、相互に関連し隣接する椎体の動作は、妨げられることなく自然のままの質が可能となるためである。従って、自然の限界内での椎体の側面屈曲の場合のみならず、前方または後方への屈曲、すなわち、椎体の湾曲及び拡張の場合も、動作可能性の維持が基本的要素となる。さらに、脊椎骨に沿った自然のままの靭帯及び筋肉は、基本的に損なわれないまま残っており、そのため、それらがさらに椎間板の機構に関する代用品の動作を安定させている。

前記椎間インプラントは、マーネイの米国特許第５，３１４，４７７号明細書で公知となっている。当該椎間インプラントは、ボールジョイント方式により結合されている二つのプレートで構成されているインプラントとして知られている。インプラントの回転の中心からもたらされる関節表面の半径の値が一つのみであることだけでなく、インプラントの大きさも一つのみであるので、インプラントの運動学だけでなく、インプラントの回転の中心は、外科医がニーズ、個々には患者の人体に対し、それらの性質に不適合であるかもしれないことが事前に定義される。さらに当該インプラントは、個々の身体的構造の要素に対して球状の蓋の回転の中心が適合するように構成されていない。

従って、本発明の主な目的は、治療が行なわれる患者の個々の生理機能を考慮するだけでなく、隣接した椎体の最適な可動性を可能にする椎間インプラントの提供にある。

前記本発明の目的を達成することは、モジュール式の椎間インプラント及び特にボールジョイント方式により相互に結合する二つの構成部からなる人工椎間インプラントに関連する。第一及び第二構成部は、各々の接合領域を設け、前記接合領域は隣接する椎体の端板に隣接する。さらに、前記第一及び第二構成部はそれぞれ、同じ寸法の半径を有する凹状、凸状の球状関節表面を設ける。第一及び第二構成部は、それぞれ、最大全高Ｈ＜（Ｈ_１＋Ｈ_２）になるような最大高さＨ_１とＨ_２を有し、椎間インプラントを組立てる。隣接する椎体の動作の適切な質を考慮に入れると、椎間インプラントは回転の中心ＲＺを設け、当該回転の中心ＲＺは、第二接合領域までの最短距離Ａを有し、当該最短距離Ａは、（Ｈ_２−Ｒ）の絶対値となり、そして前記第一及び第二構成部は、異なった高さＨ_１を有する少なくともＭ≧２の第一構成部の第一キットから選択され、また、異なった高さＨ_２を有する少なくともＮ≧２の第二構成部（４）の第二キットから選択され、半径Ｒと第二構成部の最大高さＨ_２の選択を通して、回転の中心ＲＺの距離Ａの選択が可能となる。

本発明における椎間インプラントは、公知のデバイスと比べて次のような利点がある。
− 本発明は、任意の一対の椎体に対する関節インプラントの個人適応が可能である。本適合を用いて自然の動作要素の個々の分析は、適合する第一及び第二構成部を選択することを考慮でき、
− 個別部分の動作の連続は、外科医が術前に熟考及び決定することができ、
− 外科手術の利便性が高くなる可能性があり、
− 椎間インプラントの回転の中心の位置、傾き、並進運動は比較的広い範囲内で任意に選択されることができ、
− 二つの構成部はモジュール構成されているので、回転の中心の位置は、第二接合領域までの距離内で調節可能であり、そして
− モジュールとして使用されている構成部は、球状部分の半径によって変化することが可能である。

本発明における椎間インプラントは、一つか二つの後方からの進入路を用いて椎間腔に移植可能である。当該インプラントの二つの構成部は、相互に独立して後方進入路から椎間腔に移植可能であるような二片から構成されているからである。類似する移植手段は、前方に適応でき、特に、胸腰部の区域だけでなく、高位腰部にも適応できる。解剖の条件としては、挿入を妨げる大静脈と大動脈が存在するため、前方からの挿入は不可能である。この場合、前縦靭帯のみならず、腹部の線維輪の構造は、同様に損傷なく維持できている。

好ましい実施例は、椎間インプラントの第一および第二構成部の二つのキットは、全高Ｈが第一構成部と第二構成部の任意の結合で一定となるように構成されている。当該実施例の利点は、基本的に次のような点で見られる。すなわち、予め定められた一定の全高の場合、椎間インプラントの回転の中心は、ある限度内で位置を変えることができ、これにより関連する椎体は異なる範囲の動作が可能となる。

さらに別の実施例においては、二つのキットの全ての構成部は同じ寸法の半径Ｒを備える。当該実施例の利点は、球状の蓋の半径Ｒが一致することが、支持面を第一および第二構成部の各々任意の結合のために摺動可能な平面支持面の機能を果たすことを可能にすることにあり、寸法の異なる半径Ｒの場合の線接触支持面と比較して表面圧力が減少することによって少ない磨耗をもたらすことにある。

さらに別の実施例においては、第一キットの第一構成部は同じ寸法の半径Ｒを備える。
当該実施例の利点は、中心軸上の回転の中心の位置が二つの構成部の高さのみで調節可能となることである。

さらに別の実施例においては、第一キットの第一構成部は寸法の異なる半径Ｒを備える。当該実施例の利点は、中心軸上の回転の中心の位置が二つの構成部の高さとは独立して、半径Ｒの変化のみで調節可能であることにある。

さらに別の実施例においては、第二接合領域に対する回転の中心までの距離Ａが、最大全高の約３０％にある。当該実施例の利点は、基本的に並進運動動作、個々には軌跡における中心軸に対して直角の二つの構成部の間での関連動作が変位の場合に備えてそれぞれ患者の特異的な生理機能に関連して小さくなるときに見られる。この特殊な場合、面関節は脊髄に対して比較的急角度に調整される。

さらに別の実施例においては、第二接合領域に対する回転の中心ＲＺまでの距離Ａが、最大全高Ｈの約６００％にある。当該実施例の利点は、基本的に、前記のような高い寸法を有する球状の蓋の半径の場合、相互に関連する第一、第二部の軌跡は、純然たる並進運動の限定的な型であるという事実に見ることができる。患者の特異的な生理機能に関して、二つの構成部の間での並進運動、個々には中心軸に対し直角の関連動作は変位の場合に備えて高くなる。このような場合、面関節は脊髄に対して比較的低傾斜に処置される。

またさらに別の実施例においては、回転の中心ＲＺが第二構成部の中に位置し、（Ｈ_２−Ｒ）が正数である。当該実施例の利点は、基本的に前記のような構造が球状の蓋の小さい半径をもたらすという事実に見ることができ、その結果、二つの構成部の間での並進運動動作の一部が比較的小さくなる。すなわち、回転の中心ＲＺの周辺での二つの構成部の相互回転において、中心軸に対して直角の相互変位が小さくなる。傾きのある面関節の場合（直立状態の患者の場合）、湾曲や伸長の際に圧縮が生じないため関節表面は保護される。好適には、第二構成部内の距離Ａはそれぞれ最小０．５ｍｍ最大５ｍｍである。

またさらに別の実施例においては、回転の中心ＲＺは第二構成部の外に位置し、（Ｈ_２−Ｒ）が負数である。当該実施例の利点は、基本的に球状の蓋が比較的大きい半径となり、その結果、二つの構成部の間で比較的高い並進運動動作、すなわち、中心軸に対し直角であって高い変位となる。傾きの小さい面関節の場合（直立状態の患者の場合）、湾曲や伸長の際に圧縮が生じないので関節表面は保護される。好適には、第二構成部の外の距離Ａはそれぞれ最小１ｍｍ、最大９５ｍｍである。

さらに他の実施例においては、第一構成部は凹状の球関節表面を有する土台のようなプレートで構成され、第二構成部は突き出ている球状部分を有する土台のようなプレートで構成される。

さらに別の実施例においては、第二構成部の球状部分の半径は、３ｍｍ乃至１００ｍｍ、好適には４ｍｍ乃至２０ｍｍである。

さらに別の実施例においては、第二構成部が金属とプラスチックの材料の組合せから構成される。

さらに別の実施例においては、凸状で球状の関節表面が炭化チタンもしくは非晶質炭素（ＡＤＬＣ）で覆われている。

さらに別の実施例においては、接合領域がチタンで覆われている。

さらに別の実施例においては、接合領域が凸成形されている。

さらにまた別の実施例においては、接合領域に突起を設け、当該突起は、インプラントの中心面に対し左右対称の裂け目のような少なくとも１つのくさびから構成され、そして当該突起は、それぞれの接合領域上にあり、中心面の直線に平行に存在する。当該突起は、中心面へ左右対称に調整されたギザギザのような鋸歯から構成されてもよい。突起の一つあたりの体積は、０．１２ｍｍ^３乃至１．４ｍｍ^３で構成されてもよい。

さらに、突起は少なくとも部分的にヒドロキシルリン灰石かヒドロキシルリン灰石とリン酸カルシウムの混合体で覆われていてもよい。

他の実施例においては、二つの構成部は相互に面した中間表面をそれぞれ有し、これにより、それらの中間表面は０°乃至１２°の範囲内で傾斜角が変化する。

さらに他の実施例においては、二つの構成部はそれぞれ重心を有し、そして、相互に関連する二つの構成部の回転の上に位置し、前記重心は中心軸に対して垂直に測定された相互に関連する並進運動Ｔを行い、そして半径Ｒによって決定されており、その結果、並進運動Ｔは０．５ｍｍ乃至１２．０ｍｍの範囲内で行なわれる。

本発明のさらなる目的及び利点は、本発明のいくつかの実施例を図解する添付図面を参照した以下の説明から明確となるであろう。

図１に示される実施例は基本的に中心軸２を有する椎間インプラント１からなり、前記椎間インプラント１は二つの構成部３、４を有し、これにより、第一構成部３は第一接合領域５と凹状の球状関節表面９を有した反対の位置に調整された中間表面７からなるひとつのプレートから構成される。第二構成部４は、基本的に第二接合領域６と反対側に位置する中間表面８からなるプレートから構成され、前記第二構成部４はまた当該中間表面８の上に球状の部材１１が存在する。球状部分１１は、支持面を有する凸状の球状関節表面１０を設け、当該支持面は凸状の球状関節表面１０に関連する横への動作を可能にするものである。

中心軸２上に位置している回転の中心ＲＺの周辺の二つの構成部３，４の相互の傾きは、次のような事実によって限定される。すなわち、相互の傾きが最大角度となった場合、相互に向き合った中間体表面７，８は相互の場所で停止状態となる。二つの接合領域５，６は、隣接している椎間板の端板に適合する方法で、凸状に湾曲する。相互の傾きの動作は別として、二つの構成部３，４の間の結合部は、中心軸２の周辺で二つの構成部３，４の自由な相互回転を可能にする。

球状部分１１は、二つの構成部３，４の間であって、関節結合を形成する凹状の球状関節表面９と共に位置し、これにより、凹状の球状関節表面９および凸上の球状関節表面１０の湾曲する半径Ｒは相互に等しくなる。

椎間インプラントは、最大全高Ｈを有し、これにより、第一構成部３は中心軸２に対し平行に測定した最大高さＨ_１と、第二構成部４もまた中心軸２と平行に測定した最大全高Ｈ_２を有する。最短距離Ａは、中心軸２へ同軸上に伸長し、中心軸２上に位置する回転の中心ＲＺと第二接合面６の間まで伸長する。

図２に示される椎間インプラント１の三つの断面図は、それぞれ最大高さＨ_１及びＨ_２が異なる第一及び第二構成部３，４の結合の三態様であり、これにより、球状部分１１の半径Ｒの寸法は、変化をしない。中心軸２へ同軸上に測定され回転の中心ＲＺと第二接合領域６の間にある最短距離Ａは、最大全高Ｈは一定のままであることから、二つの構成部３，４の最大高さＨ_１及びＨ_２の違いによって変化する。第一構成部３の最大高さＨ_１は、本図三連断面図の左から右へ向かうにあたり増加しており、同時に第二構成部４の最大高さＨ_２は減少し、全高Ｈが一定のまま保たれている。

図３に示す椎間インプラント１の３つの断面図は、半径Ｒ及び最短距離Ａの異なった寸法を有する第一および第二構成部３，４の結合の三態様を示す。第二構成部４の最大高さＨ_２は左から右へ減少し、これにより、半径Ｒの寸法は増大し、この結果、同時に回転の中心ＲＺは距離Ａを増大させるような方式で、中心軸２に沿って移動する。距離Ａが増大すること、回転の中心ＲＺの移動は、それぞれ、凸状の球状関節表面１０の上の凹状の球状関節表面９のスライドする動作、二つの隣接する椎体の動作に影響を及ぼす。

図４に示す椎間インプラント１の３つの断面図は、異なった寸法の半径Ｒ及び異なる範囲の並進運動Ｔを有する、第一及び第二構成部３，４の異なった結合の三態様を表し、これにより、並進運動Ｔは二つの構成部３，４の相互の回転に起因して中心軸２に対して垂直に測定された二つの構成部３，４の引力の中心の変位によって定義づけられている。第二構成部４の最大高さＨ_２は左から右へ減少していき、これにより半径Ｒの寸法は増大する。半径Ｒが増大すること、個々には回転の中心ＲＺの動作を経て、凸状の球状関節表面１０の上の凹状の球状関節表面９のスライド動作に影響を及ぼす。そして、二つの隣接する椎体の動作の性質は、回転の中心ＲＺの動作によって変わる。ここに示した実施例では、接合部分５，６は微視的構造で設けられ、微視的構造は突出部１３、例えば突起のようなピラミッド状のもので構成される。

図５は術前の研究の間に扱われた脊椎骨の一部のレントゲン写真の連続したものを図式化したものであり、これによりポイントＬは椎体上部の解剖上の目印を示す。解剖上の目印Ｌの異なる位置は、脊椎骨のニュートラルポジション１０、拡張３００、湾曲２００の場合、の三点に定義され、前記３点は、その後に回転の中心ＲＺと球状部分１１を決定するために使われる円によって定義される。

患者の椎間腔に挿入する椎間インプラントに適した第一及び第二構成部の選択は、次の計画及び術前の研究で行なわれる。球状部分１１の半径Ｒの回転の中心ＲＺの決定の根拠は、次のとおりである。円は三点によって定められ、前記円は、三角形ＡＢＣの外接円の幾何学的作図から定められている。必須の円の外接円は、回転の中心ＲＺに相当し、三角形の各辺ＡＢ、ＢＣ、ＡＣの三つの垂直二等分線の交点を通過するよう定められている。１つの解決方法が存在する。

回転の中心ＲＺと半径Ｒの決定を含む術前計画は以下のように行なわれる。
１．患者の三つの側面レントゲン写真の取得（ニュートラルポジション１００、湾曲２００、拡張３００）
２．脊椎の上部の解剖目印の決定
３．三つのレントゲン写真上の脊椎の目印の位置によって定められた三点の登録
４．中間写真上の外接円の外心の幾何学的作図とそれに続く半径Ｒの決定

二つの椎間の間に椎間インプラント挿入の場合、下の椎体の上端プレートは土台のような機能を果たし、椎体上部における解剖の目印Ｌは下の椎対に関する椎体上部の動作を再構成するために定められている。椎体上部の動作は三点で定められており、前記で述べたように椎間板の天然の球状の蓋に相当する球状の成分１１は決定されている。椎間インプラントの球状の成分１１の回転の中心ＲＺは天然の球状の蓋の中心と一致する。それをもって椎間インプラント１の高品質な支えを可能にする。椎間インプラント１の回転の中心ＲＺは、動作の研究を用いて定められた外心と一致する。

本発明の椎間インプラントの実施形態の断面図を示す。 図１に示した椎間インプラントの３つの断面を表し、前記椎間インプラントは同じ寸法の半径の球状部分を有し、全高Ｈは同じであるが、構成部のＨ_１とＨ_２の最大の高さが異なる。 図１に示した椎間インプラントの３つの断面を表し、前記椎間インプラントは同じ全高を有するが、一対の関節表面の半径が異なる。 図１に示した椎間インプラントの３つの断面を表し、前記椎間インプラントは同じ高さの全高を有するが、一対の関節表面の半径が異なり、それとともに二つの構成部間の並進を可能にしている。 術前におけるレントゲン写真の分析と研究の概略図を表す。

Claims (18)

1. モジュール式の椎間インプラント（１）であって、特に、
   中心軸（２）を有し、ボールジョイント方式により相互に結合可能な第一及び第二構成部（３，４）から成る人工椎間板であって、これにより、
   Ａ）第一構成部（３）に、第一隣接椎体の端板に隣接する接合領域（５）を設け、前記第一構成部（３）はさらに半径Ｒを有する凹状の球状関節表面（９）を設け、
   Ｂ）第二構成部（４）は第二隣接椎体の端板に隣接する接合領域（６）を設け、前記第二構成部（４）は、凹状の球状関節表面（９）と同じ寸法の半径Ｒを有する凸状の球状関節表面（１０）を設け、
   Ｃ）第一構成部（３）は最大高さＨ_１を有し、第二構成部（４）は最大高さＨ_２を有し、これにより、最大全高Ｈ＜（Ｈ_１＋Ｈ_２）となって組立椎間インプラント（１）が形成され、
   Ｄ）前記椎間インプラント（１）は、第二接合領域（６）に対する最短距離Ａを有する回転の中心ＲＺを有し、前記最短距離Ａは（Ｈ_２−Ｒ）の絶対値と等しく、これにより、
   Ｅ）第一構成部（３）は、少なくともＭ≧２の第一構成部（３）であって最大高さＨ_１が異なる第一キットから選択され、
   Ｆ）第二構成部（４）は、少なくともＮ≧２の第二構成部（４）であって最大高さＨ_２が異なる第二キットから選択され、これにより、
   Ｇ）このように構成された椎間インプラント（１）の回転の中心ＲＺの距離Ａの選択を可能とすることを特徴とする椎間インプラント（１）。
2. 第一および第二構成部（３，４）の二つのキットは、第一構成部（３）および第二構成部（４）の全高Ｈが任意の結合からなる方式によって構成されることを特徴とする請求項１に記載の椎間インプラント（１）。
3. 二つのキットの二つの構成部（３，４）は同じ寸法の半径Ｒを有することを特徴とする請求項１又は２に記載の椎間インプラント（１）。
4. 第一キットのＭ第一構成部（３）の凹状の球状関節表面（９）が、同じ寸法の半径Ｒを有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の椎間インプラント（１）。
5. 第一キットのＭ第一構成部（３）の凹状の球状関節表面（９）が、異なった寸法の半径Ｒを有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の椎間インプラント（１）。
6. 距離Ａが全高Ｈの３０％を越える絶対値を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の椎間インプラント（１）。
7. 距離Ａが全高Ｈの６００％未満の絶対値を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の椎間インプラント（１）。
8. 回転の中心ＲＺが第二構成部（４）内に位置し、これにより、（Ｈ_２−Ｒ）が正の数となることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の椎間インプラント（１）。
9. 回転の中心ＲＺが第二構成部（４）の外に位置し、これにより（Ｈ_２−Ｒ）が負の数となることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の椎間インプラント（１）。
10. 距離Ａが第二構成部（４）内で最大５ｍｍ、第二構成部（４）の外で最大９５ｍｍとなることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の椎間インプラント（１）。
11. 距離Ａが第二構成部（４）内で最小０．５ｍｍとなることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の椎間インプラント（１）。
12. 距離Ａが第二構成部（４）の外で最小１ｍｍとなることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の椎間インプラント（１）。
13. 第一構成部（３）が埋め込まれた凹状の球状関節表面（９）を有する土台のようなプレートから構成されており、また、第二構成部（４）は突き出ている球状部分（１１）を有する基板のようなプレートから構成されることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一項に記載の椎間インプラント（１）。
14. 第二構成部（４）の球状部分（１１）の半径が３ｍｍ乃至１００ｍｍからなることを特徴とする請求項１３に記載の椎間インプラント（１）。
15. 第二構成部（４）の球状部分（１１）の半径が４ｍｍ乃至２０ｍｍであることを特徴とする請求項１４に記載の椎間インプラント（１）。
16. 凸状の球状関節表面（１０）は、炭化チタンか非結晶炭素（ＡＤＬＣ）で覆われていることを特徴とする請求項１〜１５のいずれか一項に記載の椎間インプラント（１）。
17. 二つの構成部（３，４）が、相互に向き合った中間表面（７，８）を有し、当該中間表面（７，８）が０度から１２度の範囲でそれぞれ傾斜角を変えられることができることを特徴とする請求項１〜１６のいずれか一項に記載の椎間インプラント（１）。
18. 二つの構成部（３，４）が相互に重心を有し、また、相互に関連する前記二つの構成部の回転の上にあって、前記重心は相互に関連する並進運動Ｔをし、中心軸（２）に対し垂直に測定され、そして、半径Ｒによって定められ、並進運動Ｔが０．５ｍｍから１２．０ｍｍまでの範囲であることを特徴とする請求項１〜１７のいずれか一項に記載の椎間インプラント（１）。

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