JP2008546487A - 動的固定器具及びその使用方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】動的固定器具が開示され、この動的固定器具は、これが取り付けられた椎骨を動作の通常の生理学的限度の範囲内で屈曲運動させることができ、しかも通常の生理学的限度を超える並進運動の量を制限する構造的支持となる。本発明は、可撓性部分及び椎弓根ねじに連結されるようになった2つの端部を有する。
【選択図】図13a
Description
また、患者によっては、脊柱が人体の体重を受けて自然に落ち着くことができるようにする脊椎インプラントシステムを用いることが望ましい。人の骨は、或る程度の圧力を受けた状態で一層容易に治癒する。剛性脊椎インプラントシステムでは、患者の脊柱は、インプラントの構造により不自然に互いに離されて保持される場合がある。互いに関する椎骨のこの伸展の結果として、骨の治癒が遅れ又は不完全になる可能性がある。
米国特許第6,440,169号明細書(以下、「第169号特許明細書」という。)は、2つの椎骨の棘突起に取り付けられる器具を開示しており、この器具は、この器具が縮み、次に、応力が無くなった後は自発的に回復することができるようにする板ばねを有する。しかしながら、第169号特許明細書は、脊椎が屈曲を行ったときに椎骨が関節運動することができるようにする前方に突き出されたピボット箇所を含む構造体に取り組んではいない。
現時点において、椎弓根固定は、脊椎への受け入れられた固定方法である。腰椎固定の状況では、比較的剛性の構造体が、脊椎を安定化し、骨構造体の治癒を可能にするのに妥当である。腰椎構造体に保護をもたらす状況では、可撓性システムが、腰椎要素の運動を制限するがこれを止めない上で妥当である。かかるシステムの可撓性要素は、幾つかの目的を達成する上で必要である。主要な目的は、脊椎の生理学的運動を可能にし、しかも、過剰の又は非生理学的な運動に対する保護を行うことである。二次的な観点は、椎弓根固定をその骨とのインターフェイスのところの固定具合を緩める場合のある過度の応力から保護することにある。
後側器具に適用された場合、セグメントの亜脱臼を抑制し、通常の回転ゾーン又は回転軸線内の又はその近くの回転を維持する一群の幾何学的形状が存在する。使用の適応は、応力及び動きを、体の通常の治癒反応が運動セグメントにおいて適当な適応能力を維持して不安定性又は神経の悪化の発生を回避すると共に疼痛又は関節炎を最小限に抑える範囲内に抑えることにある。かかる重要な特徴は、変性中の椎間円板と関連していて、変性の進行の要因となる異常な亜脱臼又は並進を生じないで、生理学的運動の維持を可能にする。かくして、過剰な亜脱臼又は並進を制限する構造体を提供することが、本発明の別の特徴である。
したがって、或る程度の制限された運動を可能にし、それによりインプラントの種々のコンポーネント及び患部としての椎骨に加わる応力を減少させる器具を提供することが本発明の特徴である。運動が脊椎の曲げ運動をモデル化するよう設計された器具を提供することが、本発明の別の特徴である。本発明の幾つかの別々の実施形態は、かかる課題を解決する。
ヒトの脊椎の解剖学的構造に幾何学的に順応する一方で前方に突き出された回転ゾーンを提供する構造部材を提供する構造体を提供することが、本発明の別の特徴である。
本発明の更に別の実施形態では、動的固定器具は、内部中空領域、好ましくは傾斜した内部側壁を備える幾何学的形状部を有する。この特徴により、器具は、幾何学的形状部の平面に対して横方向に曲がることができる。内部側壁の角度は、器具の仮想回転軸線として働くピボット箇所の所望の突出量に応じて様々であって良い。
本明細書において説明した動的固定器具は、装置内の回転軸線又は回転領域を自然に制御するよう働くが、構造体の一部として椎間円板を考察することも有利である。椎間円板は、並進荷重とは対照的に軸方向荷重に関して適応能力があると仮定した場合、この適応能力を利用して椎間円板の高さを制御することができ、それに付随して、インプラント及び椎骨構造体の前側部分を制御することができる。かくして、更に別の実施形態では、これにより、回転可能な前後方向セグメントを有する後方構造体が、セグメント状構造体の指定された運動範囲内で並進を効果的に制御することができる。許容される僅かな並進があっても、これは、自然な回転領域の範囲内に十分に収まる。この実施形態は、好ましくは、ピンを備えたヒンジ式部分を有する。前後方向セグメント又はヒンジ式アームが、エラストマーセグメントであると見なされる場合、その機能は、このセグメントの座屈を生じさせるのに必要な並進力よりも小さな並進力で決まる。このセグメントの断面形状を調節することにより、脊椎の前方曲げを可能にし、圧縮時の適応能力を植え込み状況において遭遇する力の範囲内に維持することができる。
使用にあたり、問題のある椎間円板を外科医が最初に突き止める。手術の際、脊椎のインプラント配設場所の上の皮膚及び筋肉に切開部を作る。第1の椎弓根ねじを第1の椎骨中に挿入し、第2の椎弓根ねじを第2の椎骨中に挿入する。次に、外科医は、調節可能なコネクタか動的固定器具の一部分として一体形成されている端コネクタかのいずれかを用いて動的固定器具を椎弓根ねじに取り付ける。
本発明の追加の利点は、特に添付の図面を参照して行われる以下の説明から容易に明らかになろう。
本発明を特定の実施例及び具体化方法が示された添付の図面を参照して以下に詳細に説明するが、最初に、当業者であれば本明細書に記載した本発明を改造することができる一方で、本発明の機能及び結果を達成することができることは理解されるべきである。したがって、以下の説明は、本発明の広い範囲に属する特定の構造、観点及び特徴の例示であると理解されるべきであり、かかる広い範囲を限定するものと理解されてはならない。
上述したように、各椎骨間軟骨結合又は椎間円板Dのところでは、屈曲は、前方矢状回転と僅かな大きさの前方並進の組合せを含む。本発明の種々の実施形態は、制御された回転を可能にする一方で、並進を許容可能な通常の生理学的範囲内に制限することができる。
依然として図8aに示すこの実施形態の例を参照すると、動的固定器具62も又、コネクタ18a,18bの中心によって定められる長手方向軸線L−Lを有している。ロッドアーム65は、全体として、長手方向軸線L−Lの前方に位置し、中間ロッドセグメント70は、全体として、長手方向軸線L−Lの後方に位置し、前後方向セグメント64は、長手方向軸線L−Lの前側と後方側の両方に位置する部分を有している。
次に図9a〜図9cを参照すると、更に別の実施形態としての動的固定器具が示されている。動的固定器具78は、3つの実質的に真っ直ぐなアームセグメントを有している。これらは、下方アーム80aと、第1の中間アーム80bと上方アーム80cとから成っている。下側アーム80a及び上側アーム80dは、それぞれ、コネクタ18a,18bに連結され、これらコネクタが、この場合、椎弓根ねじ20に連結されている。中間アーム80bの反対側の端部は、上方アーム80cにヒンジ式に連結されている(例えばピン46によって)。屈曲中、上側アーム80cは、上方且つ前方に動き、それにより中間アーム80bを下方に回転させる。かくして、上側アーム80cへの中間アーム80bのヒンジ式連結により、上側アーム80cは、前方回転を伴って上方に動くことができ、これに対し、中間アーム80bと下側アーム80aの連結により、過剰の並進又は過剰の回転が阻止されるようになっている。器具62の前後方向セグメント64の機能と同様に、この実施形態における中間アーム80bは、所与の範囲の屈曲運動を可能にするが、椎骨が過剰の並進を行うのを阻止する前後方向セグメントとして働く。かくして、動的固定器具78は、上側椎骨が上方に且つ僅かに前方に動くのを許容するが、動的固定器具78が取り付けられている椎骨の過剰の並進に抵抗する。
動的固定器具82は、脊椎の部分的に適用される運動制御の提供に利用される。というのは、インプラントを受け入れるよう設計された各運動セグメントは、その寸法及びばね定数を介してカスタマイズされた動的固定器具インプラントを有することができ、それにより患者に所望される通常の生理学的範囲内の制御された動きを与えることができるからである。
動的固定器具は、複数個の椎骨を屈曲可能に固定するために使用されるのが良い。変形例として、動的固定器具を脊椎の曲げが望ましい特定の箇所に配置することができる一方で、剛性ロッドを外科医の望む他の場所で使用することができる。使用時に剛性ロッド部分を湾曲させるのが良く、それにより幾何学的形状部のヒンジ式構造体の植え込み場所及びかくして事実上のピボット箇所に影響が及ぼされる。
人体と適合性のあるものとして選択された材料は、有機及び無機化学物質に対して耐性があり、所望の強度及び剛性を備え、広い温度範囲にわたり衝撃に対して耐性があり、しかも加水分解及び腐食に対して耐性があるべきである。
本発明の実施形態によれば、骨の中に植え込まれる動的固定器具の各種要素は、骨グラフト材料で作られるのが良い。かかる材料は、同じ種の有機体から成長したものであることを意味する同種移植性であっても良く、或いは別の種の有機体から成長したものであることを意味する異種移植性であっても良い。
さらに、本発明は、医療分野以外の分野で利用できることは言うまでもない。本発明の動的固定器具は、医用インプラントには限定されない。動的固定器具は、地震用防振用途に使用できる。変形例として、本発明は、例えば結合機構体において2つの任意の物品を互いに固定するために利用でき、又、可動連結部を備えた任意形式の機械的装置に利用できる。他の用途としては、任意の関節式器具の連結、例えばトラクタへの工具の連結が挙げられるが、これに限られるわけではない。また、本発明は、これまでの静的形式の連結用途、例えばベース構造体へのアンテナの取り付けに使用できる。種々の技術分野における当業者であれば、本明細書において提供した指針(外科用途に関する)を考慮すると共に本明細書に添付された図を考慮すると、本発明をどのように構成して利用すべきかは、理解されよう。
Claims (32)
- 2つのコネクタ及び2つの椎弓根ねじを用いて患者の脊椎の少なくとも2つの腰椎を屈曲可能に結合するインプラント器具であって、
ピボット箇所を前方に突き出す手段を有し、
前記ピボット箇所を前方に突き出す前記手段により、前記少なくとも2つの腰椎のうちの第1の腰椎は、前記少なくとも2つの腰椎のうちの第2の腰椎に対して回転することができる、インプラント器具。 - 前記前方突き出し手段は、輪郭形状部を備える前後方向に差し向けられたセグメントから成る、請求項1記載のインプラント器具。
- 前記前方突き出し手段は、継手が隣り合うロッド部分に設けられた状態で1つ又は2つ以上のゾーンによって境界付けられた前後方向セグメントから成る、請求項1記載のインプラント器具。
- 前記前方突き出し手段は、可撓性うちわ状セグメントから成る、請求項1記載のインプラント器具。
- 前記前方突き出し手段は、複数個のヒンジ部分から成り、前記複数個のヒンジ部分の少なくとも第1のヒンジ部分は、前記脊椎に関し前後方向軸線に対して横方向に差し向けられている、請求項1記載のインプラント器具。
- 2つのコネクタ及び2つの椎弓根ねじを用いて患者の脊椎の少なくとも2つの椎骨を屈曲可能に結合するインプラント器具であって、
第1の端部及び第2の端部を備えたロッドを有し、前記第1の端部は、前記2つのコネクタのうち第1のコネクタを用いて前記椎弓根ねじのうち第1の椎弓根ねじに連結され、前記第2の端部は、前記2つのコネクタのうちの第2のコネクタを用いて前記椎弓根ねじのうちの第2の椎弓根ねじに連結され、
前記ロッドの第1のロッドアームによって前記第1のロッド端部に連結された前後方向ロッドセグメントを有し、前記前後方向ロッドセグメントは、前記ロッドの第2のロッドアームにより前記第2のロッド端部に連結され、
前記前後方向ロッドセグメントは、前記少なくとも2つの椎骨のうちの第1の椎骨が前記少なくとも2つの椎骨のうちの第2の椎骨に対して回転することができるようにするピボット箇所を前方に突き出す、インプラント器具。 - 前記前後方向セグメントに設けられた複数個の凹状ディンプルを更に有し、前記ディンプルは、これらの凹部に向かう方向への曲げに対する抵抗が低く、これらの凹部から離れる方向における曲げに対する抵抗が高い、請求項6記載のインプラント器具。
- 前記複数個の凹状ディンプルは、前記第1のディンプルの凹部が下方向に向くように差し向けられた第1のディンプルと、前記第2のディンプルの凹部が上方向に向くように差し向けられた第2のディンプルとから成り、前記第1のディンプルは、前記第2のディンプルの後方に配置されている、請求項7記載のインプラント器具。
- 前記第1のロッドアームと一体であり、前記第1のアームが曲がることができるようにする第1の継手と、前記第2のアームと一体であり、前記第2のアームが曲がることができるようにする第2の継手とを更に有する、請求項6記載のインプラント器具。
- 前記少なくとも2つのロッド部材のうちの少なくとも1つは、
チタン、
ポリエーテルエーテルケトン、
ポリエーテルケトンケトン、
超高分子量ポリエチレン、及び
ポリメチルメタクリレート(PMMA)
から成る群から選択された材料で構成されている、請求項6記載のインプラント器具。 - 2つのコネクタ及び2つの椎弓根ねじを用いて患者の脊椎の少なくとも2つの椎骨を屈曲可能に結合するインプラント器具であって、
第1の端部及び第2の端部を備えたロッドを有し、前記第1の端部は、前記2つのコネクタのうち第1のコネクタを用いて前記椎弓根ねじのうち第1の椎弓根ねじに連結され、前記第2の端部は、前記2つのコネクタのうちの第2のコネクタを用いて前記椎弓根ねじのうちの第2の椎弓根ねじに連結され、
前記第1の端部と前記第2の端部との間に位置決めされている部分的に折り畳まれた部分を有し、前記部分的に折り畳まれた部分は、前記脊椎の屈曲の際に伸長する、インプラント器具。 - 前記部分的折り畳み部分は、撓み継手によって互いに連結された複数個の平らなセグメントから成り、前記平らなセグメントは、前記部分的折り畳みセグメントの前方の1点に収斂する複数本の軸線上で差し向けられ、前記平らなセグメントの前記向きは、前記少なくとも2つの椎骨のうちの第1の椎骨が前記少なくとも2つの椎骨のうちの第2の椎骨に対して回転することができるようにするピボット箇所を前方に突き出すような向きである、請求項11記載のインプラント器具。
- 前記部分的折り畳み部分は、撓み継手によって互いに連結された複数個の平らなセグメントから成り、前記互いに連結された平らなセグメントは、前記インプラント器具が前方に突き出されたピボット箇所回りに回転することができるようにするのに十分な強度及び可撓性を備えた材料で作られ、前記インプラント器具の前記回転により、前記少なくとも2つの椎骨のうちの第1の椎骨は、前記少なくとも2つの椎骨のうちの第2の椎骨に対して回転することができる、請求項11記載のインプラント器具。
- 前記少なくとも2つのロッド部材のうちの少なくとも1つは、
チタン、
ポリエーテルエーテルケトン、
ポリエーテルケトンケトン、
超高分子量ポリエチレン、及び
ポリメチルメタクリレート(PMMA)
から成る群から選択された材料で構成されている、請求項11記載のインプラント器具。 - 2つのコネクタ及び2つの椎弓根ねじを用いて患者の脊椎の少なくとも2つの椎骨を屈曲可能に結合するインプラント器具であって、
第1の端部及び第2の端部を備えたロッドを有し、前記第1の端部は、前記2つのコネクタのうち第1のコネクタを用いて前記椎弓根ねじのうち第1の椎弓根ねじに連結され、前記第2の端部は、前記2つのコネクタのうちの第2のコネクタを用いて前記椎弓根ねじのうちの第2の椎弓根ねじに連結され、
前記ロッドは、複数個のヒンジ式部分を更に有し、前記複数個のヒンジ式部分のうちの少なくとも第1のヒンジ式部分は、前記脊椎に対して横方向に差し向けられ、前記複数個のヒンジ式部分は、前記少なくとも2つの椎骨のうちの第1の椎骨が前記少なくとも2つの椎骨のうちの第2の椎骨に対して回転することができるようにするピボット箇所を前方に突き出す、インプラント器具。 - 前記少なくとも2つのロッド部材のうちの少なくとも1つは、
チタン、
ポリエーテルエーテルケトン、
ポリエーテルケトンケトン、
超高分子量ポリエチレン、及び
ポリメチルメタクリレート(PMMA)
から成る群から選択された材料で構成されている、請求項15記載のインプラント器具。 - 少なくとも2つの椎骨を屈曲可能に結合するインプラント器具であって、
2つ以上の断面領域を備えたプラスチックロッドを有し、前記ロッドは、前記ロッドが前記2つの椎骨の動きにつれて曲がることができるようにするエラストマーヒンジを有する、インプラント器具。 - 前記少なくとも2つのロッド部材のうちの少なくとも1つは、
チタン、
ポリエーテルエーテルケトン、
ポリエーテルケトンケトン、
超高分子量ポリエチレン、及び
ポリメチルメタクリレート(PMMA)
から成る群から選択された材料で構成されている、請求項17記載のインプラント器具。 - 少なくとも第1の椎骨を第2の椎骨に可動的に連結する器具であって、
第1のロッド部分及び第2のロッド部分と、
前記第1のロッド部分及び前記第2のロッド部分と作動的に関連した少なくとも1つの実質的に前後方向に整列する部材とを有し、
前記第1のロッド部分は、前記第2の椎骨に対する前記第1の椎骨の屈曲時に、前記第2のロッド部分に対して回転可能である、器具。 - 前記少なくとも2つのロッド部材のうちの少なくとも1つは、
チタン、
ポリエーテルエーテルケトン、
ポリエーテルケトンケトン、
超高分子量ポリエチレン、及び
ポリメチルメタクリレート(PMMA)
から成る群から選択された材料で構成されている、請求項19記載のインプラント器具。 - 少なくとも2つの椎骨を屈曲可能に互いに結合する動的固定器具であって、
プラスチックから成るロッドを有し、前記ロッドの少なくとも一部分は、実質的に前後方向整列手段を含み、前記ロッドは、前記ロッドが前記2つの椎骨の屈曲運動にともなって曲がることができるように構成されている、動的固定器具。 - 前記少なくとも2つのロッド部材のうちの少なくとも1つは、
チタン、
ポリエーテルエーテルケトン、
ポリエーテルケトンケトン、
超高分子量ポリエチレン、及び
ポリメチルメタクリレート(PMMA)
から成る群から選択された材料で構成されている、請求項21記載の動的固定器具。 - 少なくとも2つの椎骨を屈曲可能に互いに連結するインプラント器具であって、
少なくとも1つの湾曲部分を備えたプラスチックロッドを有し、前記ロッドは、2つ以上の断面領域を有し、前記ロッドは、ピボット箇所を前方に突き出し、前記ロッドは、前記2つの椎骨の屈曲運動につれて曲がるようになっている、インプラント器具。 - 前記少なくとも2つのロッド部材のうちの少なくとも1つは、
チタン、
ポリエーテルエーテルケトン、
ポリエーテルケトンケトン、
超高分子量ポリエチレン、及び
ポリメチルメタクリレート(PMMA)
から成る群から選択された材料で構成されている、請求項24記載のインプラント器具。 - 患者の体内に植え込まれ、前記患者の少なくとも第1の椎骨を第2の椎骨に可動的に連結するようになった器具であって、
ロッドを有し、前記ロッドの少なくとも一部分は、プラスチックから成り、前記ロッドは、前記患者の体内にいったん植え込まれると、前記患者が自然な屈曲運動の少なくとも一部分について前記第1の椎骨及び前記第2の椎骨を曲げることができるような可撓性を有し、前記ロッドの前記少なくとも1つのプラスチック部分を曲げた際、前記プラスチック部分は、かかる自然な屈曲運動に対応した少なくとも1つの平面内で屈曲し、かかる部分は、かかる曲げ運動の主要面に実質的に垂直な平面内において屈曲しないよう実質的に拘束され、前記実質的な拘束は、前記ロッドの特定の幾何学的構成に起因して生じる、器具。 - 前記少なくとも2つのロッド部材のうちの少なくとも1つは、
チタン、
ポリエーテルエーテルケトン、
ポリエーテルケトンケトン、
超高分子量ポリエチレン、及び
ポリメチルメタクリレート(PMMA)
から成る群から選択された材料で構成されている、請求項25記載の器具。 - ヒトの脊椎の動的固定に用いられるロッド軸線を備えたロッド状要素であって、
第1の骨固定要素に連結される第1の区分と、
第2の骨固定要素に連結される第2の区分と、
第1の可撓性要素とを有し、前記第1の可撓性要素は、前記ロッド軸線に対して横断方向に前記可撓性要素に対して力が加わると、弾性変形を行うことができ、前記第1の区分と前記第2の区分は、前記ロッド軸線の方向に互いに対して常時動くことができる、ロッド状要素。 - 前記少なくとも2つのロッド部材のうちの少なくとも1つは、
チタン、
ポリエーテルエーテルケトン、
ポリエーテルケトンケトン、
超高分子量ポリエチレン、及び
ポリメチルメタクリレート(PMMA)
から成る群から選択された材料で構成されている、請求項27記載のロッド状要素。 - 動的固定器具であって、
(a)少なくとも2つの椎骨取り付け箇所と、
(b)前記取り付け箇所と作動的に関連し、更に、2つの隣り合う椎骨が屈曲を行っているとき、前記2つの隣り合う椎骨の自然な生理学的運動に順応するような仕方で互いに作動的に関連した少なくとも2つのロッド部材とを有する、動的固定器具。 - 前記取り付け箇所は、椎弓根ねじから成る、請求項29記載の動的固定器具。
- 前記ロッド部材は、互いにヒンジ式に連結されている、請求項29記載の動的固定器具。
- 前記少なくとも2つのロッド部材のうちの少なくとも1つは、
チタン、
ポリエーテルエーテルケトン、
ポリエーテルケトンケトン、
超高分子量ポリエチレン、及び
ポリメチルメタクリレート(PMMA)
から成る群から選択された材料で構成されている、請求項29記載の動的固定器具。
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