JP2009544429A - 脊椎関節再建のための人工器官装置 - Google Patents
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- A61F2002/30576—Special structural features of bone or joint prostheses not otherwise provided for with extending fixation tabs
- A61F2002/30578—Special structural features of bone or joint prostheses not otherwise provided for with extending fixation tabs having apertures, e.g. for receiving fixation screws
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- A61F2310/00011—Metals or alloys
- A61F2310/00035—Other metals or alloys
- A61F2310/00047—Aluminium or Al-based alloys
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- A61F2310/00185—Ceramics or ceramic-like structures based on metal oxides
- A61F2310/00239—Ceramics or ceramic-like structures based on metal oxides containing zirconia or zirconium oxide ZrO2
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- A61F2310/00592—Coating or prosthesis-covering structure made of ceramics or of ceramic-like compounds
- A61F2310/00796—Coating or prosthesis-covering structure made of a phosphorus-containing compound, e.g. hydroxy(l)apatite
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- A61F2310/00389—The prosthesis being coated or covered with a particular material
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Abstract
【解決手段】第1椎骨と第2椎骨の間に画定されている椎間空間に設置するための運動機能温存式人工器官装置(120)構成要素が開示されており、同装置構成要素は、少なくとも部分的には椎間空間に配置するように構成されている椎間部分(126、132)と、少なくとも部分的には椎間空間の外側に配置するように構成されている後部部分(128、134)と、を備えていて、椎間部分と後部部分は、それぞれ別々に運動機能を支援し、後部部分は、可撓性を有する運動制御機構(140)を含んでいる。
【選択図】図9
【選択図】図9
Description
本発明は、概括的には、椎骨再建装置に、より具体的には、移植用の人工椎間装置に関する。
円板関節形成術は、傷害を被った、劣化した、又は病変のある、脊椎関節を治療する1つの方法である。円板関節形成術治療の中には、関節の障害のある円板を、脊椎関節が或る程度の関節動作又は運動を行えるようにした運動機能温存式脊椎円板と置換することを含んでいる治療もある。多くの場合、それら運動機能温存式脊椎円板は、隣接する椎骨に、スクリューを締結具として使用して取り付けられる。これら締結具自体が、様々な理由から望ましくないこともある。
脊椎円板の運動機能を温存することに加え、隣り合う椎骨の間の空間の別の部分の運動機能を温存することが望まれる場合もしばしばある。例えば、2つの椎骨の間の面関節は、しばしば置換が必要になる。面関節の置換では、十分な摩耗耐性と衝撃吸収性を提供する必要がある。
必要とされているのは、椎間空間の中に挿入する人工器官装置において、先行技術に勝る利点を提供することができる人工器官装置である。ここに開示している後部関節置換装置は、先行技術における1つ又はそれ以上の課題を解決する。
1つの代表的な態様では、本開示は、上側及び下側椎骨に関節運動機能を提供するため、上側椎骨と下側椎骨の間に画定されている椎間空間に設置される人工器官装置に着眼している。人工器官装置は、少なくとも部分的には第1椎骨に隣接して椎間空間に配置するように構成されている第1関節部と、少なくとも部分的には第2椎骨に隣接して椎間空間に配置するように構成されている第2関節部、を含んでいる。半球形部材も含まれていて、前記第1及び第2関節部はこの半球形部材を中心に関節動作を行うことができる。可撓性を有する部材が、半球形部材を第1関節部に固定している。
幾つかの実施形態では、第1関節部は、第1後部部分と第1椎間板部分を含んでいる。第1後部部分は、第1椎骨の前弓に接続することができ、また、第1後部部分は、第1椎骨の後弓に接続することができる。
幾つかの実施形態では、第2関節部は、第2後部部分と第2椎間板部分を含んでいる。第2後部部分は、第2椎骨の前弓に接続することができ、また、第2後部部分は、第2椎骨の後弓に接続することができる。
別の代表的な態様では、本開示は、第1椎骨と第2椎骨の間に画定されている椎間空間に設置される運動機能温存式人工器官装置の構成要素に着眼している。運動機能温存式人工器官装置は、少なくとも部分的には椎間空間に配置するように構成されている椎間部分と、少なくとも部分的には椎間空間の外部に配置するように構成されている後部部分を含んでいる。椎間部分と後部部分は、それぞれ別々に運動機能を支援していて、後部部分は、可撓性を有する運動制御機構を含んでいる。
別の代表的な態様では、本発明は、人工器官装置を植え込む方法に着眼している。人工器官装置は、椎体間構成要素、後部構成要素、及び、合体型椎体間/後部構成要素を含んでいる。本方法は、合体型椎体間/後部構成要素を、第1椎骨と第2椎骨の間の椎間空間に設置する段階を含んでおり、この時、合体型椎体間/後部構成要素は、第1椎骨の前弓及び後弓に係合するように設置される。本方法は、更に、椎体間構成要素を椎間空間に設置する段階を含んでおり、この時、椎体間構成要素は、第2椎骨の前弓と係合するように設置される。本方法は、更に、後部構成要素を椎間空間に設置する段階を含んでおり、この時、後部構成要素は、第2椎骨の後弓と係合するように設置される。
幾つかの実施形態では、本方法は、更に、後部構成要素の孔に締結具を挿入することにより、後部構成要素を第2椎骨の後弓に取り付ける段階を含んでいる。
一部の代表的な態様では、ここに開示されている関節置換装置と方法は、以下の先行特許出願に開示されている1つ又はそれ以上の特性を含むことができ、それら各出願の全内容を参考文献としてここに援用する。
・米国実用特許出願第11/343,159号、2006年1月30日出願、「脊椎関節再建のための人工器官装置」
・米国実用特許出願第11/342,961号、2006年1月30日、2006年1月30日出願、「脊椎関節再建のための人工器官装置」
・米国実用特許出願第11/031,602号、2005年1月7日出願、「脊椎関節形成術の装置と方法」
・米国実用特許出願第11/031,603号、2005年1月7日出願、「二連関節動作式脊椎装置と方法」
・米国実用特許出願第11/031,780号、2005年1月7日出願、「分割型脊椎装置と方法」
・米国実用特許出願第11/031,904号、2005年1月7日出願、「相互接続型脊椎装置と方法」
・米国実用特許出願第11/031,700号、2005年1月7日出願、「支持構造装置と方法」
・米国実用特許出願第11/031,783号、2005年1月7日出願、「可動支承式脊椎装置と方法」
・米国実用特許出願第11/031,781号、2005年1月7日出願、「中央関節動作式脊椎装置と方法」
・米国実用特許出願第11/031,903号、2005年1月7日出願、「後部脊椎装置と方法」
一部の代表的な態様では、ここに開示されている関節置換装置と方法は、以下の先行特許出願に開示されている1つ又はそれ以上の特性を含むことができ、それら各出願の全内容を参考文献としてここに援用する。
・米国実用特許出願第11/343,159号、2006年1月30日出願、「脊椎関節再建のための人工器官装置」
・米国実用特許出願第11/342,961号、2006年1月30日、2006年1月30日出願、「脊椎関節再建のための人工器官装置」
・米国実用特許出願第11/031,602号、2005年1月7日出願、「脊椎関節形成術の装置と方法」
・米国実用特許出願第11/031,603号、2005年1月7日出願、「二連関節動作式脊椎装置と方法」
・米国実用特許出願第11/031,780号、2005年1月7日出願、「分割型脊椎装置と方法」
・米国実用特許出願第11/031,904号、2005年1月7日出願、「相互接続型脊椎装置と方法」
・米国実用特許出願第11/031,700号、2005年1月7日出願、「支持構造装置と方法」
・米国実用特許出願第11/031,783号、2005年1月7日出願、「可動支承式脊椎装置と方法」
・米国実用特許出願第11/031,781号、2005年1月7日出願、「中央関節動作式脊椎装置と方法」
・米国実用特許出願第11/031,903号、2005年1月7日出願、「後部脊椎装置と方法」
本発明は、概括的には、椎骨再建装置に、より具体的には、移植用の工椎間装置に関する。本発明の原理の理解を促すために、これより図に示している実施形態又は実施例を参照してゆくが、説明に際して特定の言語を使用する。しかしながら、これによって本発明の範囲を限定する意図はないものと理解頂きたい。記載されている実施形態に対する多様な変更や更なる修正、及びここに記載されている本発明の原理の更なる応用は、本発明が関係する分野の当業者であれば普通に想起されるものと考えている。参照番号は各実施形態を通して繰り返し使用されているが、それだけで、同じ参照番号で識別されている品目又は特徴が各実施形態で同じものであることを必要とするものではないが、それによって必要になる場合もある。また、以下の説明に記載されている、第2の造形の上方に、次に、又は上に、第1の造形を形成することには、第1及び第2の造形が直接接触している実施形態が含まれ、更に、第1の造形と第2の造形の間に、両者が直接接触しないように、追加の造形が差し挟まれる実施形態も含まれる。
図1は、脊柱10の一部の側面図を示しており、天然の椎間円板D1、D2、D3によって隔てられている、隣接する上側及び下側の各椎骨V1、V2、V3、V4の一群を示している。4つの椎骨が描かれているが、これは、単に一例のつもりである。別の例として、仙骨と1つの椎骨であってもよい。
更に詳しく例示するために、図2を参照しながら、上記椎骨の内の2つについて論じてゆく。2つの椎骨は、上側椎骨14と下側椎骨16を含む脊椎分節12を形成している。円板関節形成術の幾つかの術式では、椎骨14と16の間に位置しているべき天然の円板の一部又は全部を、椎間板切除術又は同種の外科手術により、取り除くことを必要としている。病気に掛かっているか又は変性している円板を取り除くと、上側椎骨14と下側椎骨16の両前弓の間に、椎間空間Sが形成される。更に、人工器官が植え込まれる椎間空間Sを広くする場合には、上側及び下側の椎骨14、16の両後弓の何れかの部分の切除が行われる場合もある。
図2の例示では、脊椎分節12を腰椎関節として概略的に描いているが、本開示の装置、システム、及び、方法は、頚部領域及び胸部領域を含め、脊柱の全ての領域に用いることができるものと理解頂きたい。本発明は、椎間空間Sを直接形成しているわけではないが、椎間空間Sを直接形成しているそれら椎骨の上方及び下方それぞれの場所に存在している各椎骨を含め、様々な椎骨に容易に用いることができる。
従来の人工脊椎装置の中には、前方方式を使用して装着されるものがあるが、この方式では、医師は、苦難の多い、そして場合によっては外傷を生じさせる方式を使用して、脊柱にアクセスする必要がある。前方方式を使って人工器官を一旦装着させると、傷つきやすい脈管に瘢痕組織が盛り上がってくる可能性がある。第2の処置が必要な場合、医師は、以前に設置された人工器官にアクセスするため、瘢痕組織を取り除く必要がある。この慎重を期する処置は、患者を更に苦しめる状況を引き起こしかねない。ここに開示されている人工椎間装置は、後方方式を使用して装着させることができるため、先行技術の装置よりも有利である。それ故、医師は、脊柱の前側に在る重要な脈管にアクセスする必要も乱す必要もない。また、第2の処置が必要になった場合、医師は、傷つきやすい脈管から瘢痕組織を取り除くこと無しに、以前に設置された人工器官に簡単にアクセスすることができる。従って、処置は簡単になり、患者に生じる苦痛は軽減される。
以下に提示している各実施形態は、多くの便益をもたらし、その内の幾つかには、インプラントの全体設計におけるモジュールの縮小化、摩耗耐性の向上、後部応力分布の改善、及び/又は、複雑な外科的要件の軽減、が含まれる。下に説明している実施形態それぞれにおける更なる及び/又は異なる利点も、容易に明らかとなるであろう。
概略的に述べると、図3から図7は、人工器官装置20として特定されている、第1群の実施形態を示している。図8と図9は、人工器官装置120として特定されている、第2群の実施形態を示している。図10から図13は、人工器官装置220として特定されている、第3群の実施形態を示している。図14から図16は、人工器官装置320として特定されている、第4群の実施形態を示している。図17と図18は、人工器官装置420として特定されている、第5群の実施形態を示している。図19と図20は、人工器官装置520として特定されている、第6群の実施形態を示している。図21から図24は、人工器官装置620として特定されている、第7群の実施形態を示している。人工器官装置20、120、220、320、420、520、及び620は、それぞれ、椎骨14が椎骨16に対して関節動作をして、脊椎関節に運動を提供できるようにしている。開示している各人工器官装置は、円板D1からD4の何れかの様な天然の椎間円板に類似したやり方で、椎間空間高に装着できる大きさを有している。幾つかの実施形態では、人工器官装置は対で提供されているが、他の実施形態は、異なる数の装置を有している。
図3から図5を参照すると、1つの実施形態において、人工器官装置20は、上側関節部22と下側関節部24を含んでいる。上側関節部22は、椎間板部分26と、後部部分28と、椎間板部分26と後部部分28の間を延びているブリッジ30と、で形成されている上側本体を含んでいる。同様に、下側関節部24は、椎間板部分32と、後部部分34と、椎間板部分32と後部部分34の間を延びているブリッジ36と、で形成されている下側本体を含んでいる。
上側及び下側関節部22、24は、金属類、例えば、コバルト−クロム合金、チタン合金、ニッケルチタン合金、及び/又は、ステンレス鋼合金などを含め、何れの適した生体適合性材料で形成されていてもよい。アルミニウム酸化物であるアルミナ、ジルコニウムの酸化物であるジルコニア、微粒ダイヤモンドの成形体、及び/又は、熱分解炭素、の様なセラミック材料も適しているかもしれない。ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、炭素強化PEEK、又は、ポリエーテルケトンケトン(PEKK)、の様なポリアリルエーテルケトン(PAEK)系の何れかの物質;ポリスルホン;ポリエーテルイミド;ポリイミド;超高分子量ポリエチレン(UHMWPE);及び/又は、架橋結合UHMWPE、を含めたポリマー材料も使用できる。上側関節部22と下側関節部24を構成している様々な部分は、異なる材料で形成してもよく、而して、金属対金属、金属対セラミック、金属対ポリマー、セラミック対セラミック、セラミック対ポリマー、又は、ポリマー対ポリマー、の各構成とすることができる。
図示している代表的な実施形態では、上側及び下側関節部22、24は、それぞれ、一つの材料片から一体に形成又は成形してもよい。他の実施形態では、上側又は下側関節部22、24の何れかの、椎間板部分、後部部分、及び、ブリッジ部分の、1つ又はそれ以上は、別々に形成し、1つ又はそれ以上の他の部分に取り付けてもよい。それら実施形態での取り付けは、例えば、ねじ式接続、ボルト式接続、又は、ラッチ式接続、その他を含め、当技術で既知の何れの締結機構を使用して行ってもよい。それら実施形態では、椎間板部分、後部部分、及び、ブリッジ部分も、異なる材料で形成することができる。
上側関節部22の椎間板部分26は、骨接触面38と、骨接触面38と反対側の内側面44を含んでいる。第1関節面は、内側面44の一部を形成している。図示の実施形態では、第1関節面は陥凹である。同様に、下側関節部24の椎間板部分32は、内側面48と反対側の骨接触面40を含んでおり、第2関節面は、内側面の一部を形成していて、第1関節面と噛み合うことができるように構成されている。図示されている実施形態では、第2関節面は突起である。
第1関節面と第2関節面は、共同で、上側及び下側関節面22、24が互いに対して関節動作を行うことができるようにする関節動作関節を形成する。この関節動作によって、上側椎骨14が下側椎骨16に対して関節運動を行えるようになり、幾つかの実施形態では、天然の脊椎円板により提供される運動と同様な運動ができるようになる。図示の実施形態では、第2関節面は、第1関節面内で回転又は並進運動することができる部分球体であり、緩く拘束されたボール・ソケット式の関節を形成している。ボール・ソケット関節として図示しているが、第1及び第2関節面は、上側及び下側関節部22、24の一方が他方に対して動くことができるようにした、どの様な形状又は設計であってもよい。例えば、第1及び第2関節面は、樋と陥凹、球と受け皿、又は、他の形状の造形、を含んでいてもよい。幾つかの実施形態では、第1及び第2関節面は、適切な関節動作を提供するため、椎間板部分26、32の残りの部分とは異なる材料で形成されていてもよい。
上側及び下側関節部22、24の骨接触面38、40は、植え込まれた人工器官装置20の固定を増強する造形又は被覆を含んでいてもよい。例えば、表面38、40は、化学的エッチング、ビーズブラスト、研磨、研削、セレーション加工、及び/又は、ダイヤモンド切削などにより、粗されていてもよい。上側及び下側関節部22、24の骨接触面38、40の全部又は一部は、骨の成長と固着を促進するため、ヒドロキシアパタイト(HA)、リン酸三カルシウム(TCP)、及び/又は、炭酸カルシウム、の様な生体適合性又は骨誘導性材料で被覆されていてもよい。或いは、形質転換成長因子(TGF)ベータ上科のタンパク質類又は骨形態形成タンパク質類、例えば、BMP2又はBMP7など、の様な骨誘導被覆を使用してもよい。他の適した特性には、スパイク、リッジ、及び/又は、他の肌理及び面造形が含まれる。
図示の代表的な実施形態では、骨接触面38、40には、随意的な上側及び下側骨コネクタ50、52がそれぞれ形成されている。それら骨コネクタ50、52は、上側及び下側関節部22、24を正しい位置に固定するのを支援できるやり方で、上側及び下側椎骨14、16に向けて延びている。図示の実施例では、各骨コネクタ50、52は、椎骨終板の中に向けて形成された切り込み又は溝の中に延びるように構成されているキールである。骨コネクタは、一連の、リッジ、突起、又は人工器官装置20を正しい位置に固定するのを支援することができる他の面造形であってもよい。
ブリッジ部分30、36は、それぞれ椎間板部分26、32から後方に向けて延びている。図示の実施形態では、ブリッジ部分30、36は、実質的に人工器官装置20の長手方向中心線58(図4)に沿って延びている。他の実施形態では、ブリッジ部分は、椎間板部分の長手方向中心線と整列しておらず、長手方向中心線から逸れるように湾曲するか傾斜している。
後部部分28、34は、ブリッジ部分30、36の端部に配置されており、幾つかの実施形態では、各椎骨14、16の突起(例えば、面関節の関節棘突起)に隣接して装着するように構成されている。下側関節部24の後部部分34は、概ね脊柱に沿う方向に、上側関節部22の後部部分28を通り越して延びている尾部60を含んでいる。
尾部60は、ブリッジ部分36に繋がっていて、図示の実施形態では、ブリッジ部分36の曲げ部によって形成されている。上方向に延びているため、尾部は少なくとも部分的には、ブリッジ部分36よりも高い場所に位置する。尾部の部分は、上側関節部22と下側関節部24の間の関節動作の範囲を制限するように構成された運動停止装置66を形成している。図示の実施形態では、運動停止装置66は、上側関節部22と協働して上側及び下側関節部22、24の関節回転の有効範囲を制限することができるように構成された長さを有する尾部60の曲げ部である。なお、尾部60は、実質的に真っすぐであってもよいし、湾曲していているか傾斜しているか又は他の形状を有していてもよいと理解頂きたい。1つの代表的な実施形態では、尾部60は、突き出ている関節面46の湾曲と同心の曲線を含んでいる。
上側関節部22の後部部分28は、下側関節部24の尾部60を受け入れるように構成されているアパーチャ70を含んでいる。図示の実施形態では、後部部分28の一部は、尾部60側の運動停止装置66と協働するように構成されている運動停止装置を形成している。従って、上側及び下側関節部22、24が、図5に示すように組み立てられた時、運動停止装置66と上記運動停止装置は、協働して、人工器官装置20の関節動作の範囲を制限する。更に、アパーチャ70は、各関節面42、46が噛み合った時、関節動作が当該範囲内でなお自由に起こるやり方で、尾部60がアパーチャ70を貫いて延びるように構成されている。
図示の実施形態では、上側関節部22は、上側関節部22の上側本体から上向きに延びている、ねじ穴72の様な取り付け要素と、締結具74を含んでいる。ねじ穴72は、締結具74を上側本体に接合して、上側関節部22を上椎骨14に固定することができるように構成されている。同様に、ねじ穴(下で更に詳しく説明する)と締結具76は、上側関節部22を上椎骨14に固定する。
締結具74、76は、ねじが切られた骨挿入部分と、対応するねじ穴に固定する働きをする頭部と、を有する骨スクリューであってもよい。締結具74、76は、実質的に、長手方向軸を通って形成された平面内で、骨に挿入され、図示の実施形態では、締結具は長手方向軸に実質的に平行になっている。図示の実施形態では、頭部自体は、直径がねじ穴の直径より大きくなっている。上側及び下側部分22、24を骨に固定するのに、ワッシャ又は他の金物を締結具74、76と共に使用してもよい。
一対の人工的な椎間関節20は、ここに参考文献として援用している、上で一覧に掲げた各特許出願からの1つ又はそれ以上のそれら技法を含め、様々な技法を使用して椎骨14と16の間に装着することができる。一般に、人工的な人工椎間装置20は、既知の経椎間孔進入による腰部椎体固定術(TLIF)又は腰椎後方椎体間固定術(PLIF)の方式に似た後方経椎間孔進入法を使用して椎体の中へ埋め込むことができる。PLIF進入法は、一般に、より正中寄りで、椎骨内部空間にアクセスするのに、横切っている神経根や硬膜をより多く牽引することに依存している。TLIF進入法は、通常、より斜走的であって、その場に存在している神経根の牽引も少なく、横切っている各構造の牽引が少なくて済むことに伴い、硬膜外出血も少量に抑えることができる。更に側方寄りの進入法を介して内部空間にアクセスすることも可能である。幾つかの事例では、面関節の切除無しに、大きく側方寄りの進入法を介して、内部空間にアクセスすることが可能である。また、直接側方進入法も知られている。この進入法では、後部神経要素を完全に回避することができる。人工器官装置20の各実施形態は、それらよく用いられている進入法の何れを利用することもできると予測される。
次に図6を参照すると、1つの実施形態では、下側関節部24の関節面は、ボール関節80上に形成されている。ボール関節80は、椎間板部分32と同じ材料で作られていてもよいし、異なる材料で作られていてもよい。しかしながら、この実施形態では、ボール関節80は、椎間板部分32に堅く固定されているわけではない。そうではなくて、ボール関節80は、可撓性を有する緩衝具82によって椎間板部分32に可撓的に接続されている。可撓性を有する緩衝具82は、ボール関節80と椎間板部分82の両方に、化学的及び/又は機械的手段を介するなどして、取り付けられているが、可撓性を有する緩衝具82は、両者の間の相対運動、特に、内側面48と平行な面に沿った運動が行えるようにしている。可撓性を有する緩衝具は、生体適合性を有するポリウレタン及びシリコンを含め、様々な材料で作ることができる。図6では、可撓性を有する緩衝具は、下側関節部24の椎間板部分32に形成されたクレバス又は凹み84内に配置されているように図示しているが、他の実施形態では、その様なクレバスは存在しない。また、幾つかの実施形態では、クレバス84及び/又はボール関節80は、それぞれ蟻継ぎに似た先細の側壁86、88を含んでいて、可撓性を有する緩衝具82を固定し易くなっている。幾つかの実施形態では、側壁86、88は、側壁86は先細で側壁88は「C」形状、の様な異なる形状を有していてもよい。
ボール関節80と椎間板部分32の間で相対運動を行えるようにしていることに加え、可撓性を有する緩衝具82は、この運動によって生じる可能性のある摩耗屑の減少及び/又は収納に役立っている。更に、可撓性を有する緩衝具82は、緩衝具の可撓的な性質、並びに、緩衝具が(2つの関節部22と24の間の)回転の中心を空間S(図2)のより自然な部分に位置決めすることができる能力の両方によって、運動が滑らかに行われるようにしている。
幾つかの実施形態では、椎間板部分32、クレバス84、可撓性を有する緩衝具82、及び、ボール関節80、を貫いてケーブル89が延びている。ケーブル89は、金属、又は、可撓性を有する材料を含めた他の材料で作ることができる。ケーブル89は、クレバス84の互いに反対側で、椎間板部分32に固定されている。ケーブル89は、可撓性を有する緩衝具82の製造時、ボール関節80を位置決めする役目を果たし、及び/又は、ボール関節80の運動が所定の最大値を超えることないように、ボール関節80に余分の強度/安全性を提供するのに使用されている。
次に図7を参照すると、別の実施形態では、ボール関節80は、ばね90によって椎間板部分32に可撓的に接続されている。この実施形態では、ばね90は、ボール関節の上側リップ92の下側に配置することによってボール関節80に取り付けられている。他の実施形態では、ばね90は、ボール関節80の周りに化学的又は機械的に締結するか又は固定することもでき、ボール関節に追加の下側リップ又は他の突起物を設けることもできる。ばね90は、クレバス84内部に配置され、ボール関節80と椎間板部分32の間の相対運動、特に、内側面48と平行な面に沿った運動を行えるようにしている。
ばね90は、更に、1つ又はそれ以上の機構を介して椎間板部分32に接続されている。この実施形態では、可撓性を有する材料から成る2つの部分94a、94bが、ばね90を椎間板部分32の各側壁86に固定するために設けられている。可撓性を有する材料94a、94bは、生体適合性を有するポリウレタン及びシリコンを含め、様々な材料で作ることができる。材料94a、94bは、図6の可撓性を有する緩衝具82に関連して上で論じたものに類似する便益をもたらす。他の実施形態では、ばね90は、ばねの伸延性向によって提供される他の摩擦嵌めを介して、椎間板部分に接続されている。必要に応じて、ばね90の一部又は全部を覆うのにスリーブを設けてもよい。
次に図8と図9を参照すると、上で論じた人工的な椎間関節20の別の実施形態が、符号120で規定されている。人工的な椎間関節120は、1つ又はそれ以上の上で説明した実施形態の人工的な椎間関節20に似ており、相違点を下で更に詳しく説明する。
1つの実施形態では、人工器官装置120は、上側関節部122と下側関節部124を含んでいる。上側関節部122は、椎間板部分126、後部部分128、及び、椎間板部分126と後部部分128の間を延びているブリッジ130、から形成されている上側本体を含んでいる。同様に、下側関節部124は、椎間板部分132、後部部分134、及び、椎間板部分132と後部部分134の間を延びているブリッジ136、から形成されている下側本体を含んでいる。
上側及び下側関節部122、124は、関節部22、24に関連して上で論じた様な、何れの適した生体適合性を有する材料で形成されていてもよく、ねじ穴、骨接触面、及び骨コネクタの様な追加の同様な造形を含んでいてもよい。
第1関節面と第2関節面は、共同で、上側及び下側関節面122、124が互いに対して関節動作を行うことができるようにする関節動作関節を形成している。この関節動作によって、上側椎骨14は下側椎骨16に対して関節運動を行えるようになり、幾つかの実施形態では、天然の脊椎円板によって提供される運動と同様な運動を行えるようになる。図示の実施形態では、第2関節面は、第1関節面内で回転又は並進運動することができる部分球体180であり、緩く拘束されたボール・ソケット式の関節を形成している。この実施形態では、球体180は、図3から図7に関連して上で論じたボール関節80(及び周辺機構)の1つに似ている。他の実施形態では、球体180は、固定された球、弾性を有する円板、又は他の適した関節動作部材であってもよい。
後部部分128、134は、ブリッジ部分130、136の端部に配置されており、幾つかの実施形態では、椎骨の突起に隣接して装着するように構成されている。下側関節部124の後部部分134と上側関節部122の後部部分128の間には衝撃吸収システム140が配置されている。この実施形態では、下側関節部124は、概ね脊柱に沿う方向に延びている尾部142を含んでおり、衝撃吸収システム140は、尾部上に構成されている。上方向に延びているため、尾部142は、少なくとも部分的にはブリッジ部分136よりも高い場所に位置する。衝撃吸収システム140は、下で詳しく論じるように、尾部142の周りに取り付けるか又は配置されている。
衝撃吸収システム140は、後部部分134と後部部分128の間の異なる方向への相対運動に反応する1つ又はそれ以上の装置を含んでいる。この実施形態では、衝撃吸収システム140は、コイルばね144、圧縮ばね146、リング150、及び内側支承部152、を含んでいる。
コイルばね144は、尾部142を包み込み、後部部分128の上に載っている。衝撃吸収システム140の他の装置の幾つかと比べると、コイルばねは、尾部142から上に延びている距離が相対的に短くなっている。コイルばね144は、端から端への又は横方向の力、例えば、椎間板部分124の内側面に平行な面に対して平行な力、を吸収するために設けられている。これらの力は、2つの椎骨12、14(図2)の間の脊椎の変形及び/又は並進運動に応じて生じる。コイルばね144は、金属で作ってもよく、脊椎環境に追加の保護を提供する外側の被覆を含んでいてもよい。
圧縮ばね146も、尾部142を包み込み、後部部分128の上に載っている。この実施形態では、圧縮ばね146は、コイルばね144の内部に配置されているが、他の実施形態では、異なっている。コイルばね144と比べると、圧縮ばね146は、尾部142から上に延びている距離が長くなっている。圧縮ばね146は、圧縮力及び/又は復元力、例えば、椎間板部分124の内側表面に平行な面に垂直な力、を吸収するために設けられている。それらの力は、2つの椎骨12と14(図2)の間の背骨の屈曲及び/又は延びに応じて生じる。圧縮ばね146は、金属で作ってもよく、脊椎環境に追加の保護を提供する外側の被覆を含んでいてもよい。
リング150も、尾部142を包み込み、この実施形態では、コイルばね144と圧縮ばね146の間に配置されていて、圧縮ばねと同程度の高さである。リング150は、コイルばね144と圧縮ばね146を隔離するために設けられている。追加的又は代替的に、リング150は、上で説明している各方向の何れかの方向への様々な力を支持し、且つ減衰させるために設けられている。幾つかの実施形態では、リング150が、圧縮ばね146及び/又はコイルばね144の代わりに使用される場合もある。リング150は、アルミニウムの様な金属で作ってもよく、DuPont社の製品を特定している商標であるテフロンの様な外側被覆を含んでいてもよい。
内側支承部152も、尾部142を包む込み、後部部分128の上に載っている。この実施形態では、内側支承部152は、コイルばね144、圧縮ばね146、及び、リング150、の運動を支持している。内側支承部152は、アルミニウムの様な金属で作ってもよく、テフロンの様な外側被覆を含んでいてもよい。
作動時、衝撃吸収システム144も、上側関節部122の後部部部分128に形成されたハウジング160内部に嵌り込む。この実施形態では、ハウジング160は、圧縮ばね146及び/又はリング150の最上部分に接触する。幾つかの実施形態では、ハウジング160は、更に、コイルばね144の側面部にも接触する。組合せると、2つの後部部分128と134は、互いに対して様々な方向に動くことができるが、その様な運動は、少なくとも部分的には衝撃吸収システム140の1つ又はそれ以上の構成要素によって、影響を受け、及び/又は制限される。
次に図10から図13を参照すると、上で論じた人工的な椎間関節20及び120の別の実施形態が、符号220で規定されている。人工的な椎間関節220は、上で説明した人工的な椎間関節20と120の実施形態の内の1つ又はそれ以上に似ており、その相違点を下で更に詳しく説明する。
1つの実施形態では、人工器官装置220は、上側関節部222と下側関節部224を含んでいる。上側関節部222は、椎間板部分226、後部部分228、及び、椎間板部分226と後部部分228の間を延びているブリッジ230、から形成されている上側本体を含んでいる。同様に、下側関節部224は、椎間板部分232、後部運動部分234、及び、椎間板部分232と後部部分234の間を延びているブリッジ236、から形成されている下側本体を含んでいる。
上側及び下側関節部222、224は、関節部22、24に関連して上で論じた様な、何れの適した生体適合性を有する材料で形成されていてもよく、ねじ穴、骨接触面、及び骨コネクタの様な追加の同様の造形を含んでいてもよい。
第1関節面と第2関節面は、共同で、上側及び下側関節面222、224が互いに対して関節動作を行うことができるようにする関節動作関節を形成する。この関節動作によって、上側椎骨14が下側椎骨16に対して関節運動を行うことができるようになり、幾つかの実施形態では、天然の脊椎円板によって提供される運動と同様な運動を行うことができるようになる。図示の実施形態では、第2関節面は、第1関節面内で回転又は並進運動することができる部分球体280であり、緩く拘束されたボール・ソケット式の関節を形成している。この実施形態では、球体280は、図3から図7に関連して上で論じたボール関節80(及び周辺機構)の1つに似ている。他の実施形態では、球体280は、固定された球、弾性を有する円板、又は、他の適した関節動作部材であってもよい。
後部部分228、234は、ブリッジ部分230、236の端部にそれぞれ配置されており、幾つかの実施形態では、椎骨の突起に隣接して装着するように構成されている。後部運動部分234は、この実施形態では、2つの後部部分228と234の間の様々な方向への相対運動を行えるようにする、1つ又はそれ以上の可撓性を有する構成要素を含んでいる。1つの実施形態では、後部運動部分234は、可撓性を有する部材244の周りに配置された可撓性を有する緩衝具242と、支柱246と、可撓性を有する連結具248、を含んでいる。
可撓性を有する部材244は、様々な方向への運動を行えるようにするためブリッジ236に固定されている。図12と図13は、それぞれ、2つの椎骨12と14(図2)の間の屈曲と延びによって生じる2つの方向の運動を示している。可撓性を有する部材244は、単一の材料又は材料の組合せで作ることができる。例えば、可撓性を有する部材の、ブリッジ236に繋がっている部分は、可撓性がより優れた材料で形成し、一方、可撓性を有する部材の、ブリッジから離れる方向に延びる部分は、可撓性が低い材料で形成してもよい。
可撓性を有する緩衝具242は、可撓性を有する部材244を取り囲んでいて、動的な力を、その様な力によって発生した荷重を適宜分散させるやり方で吸収するために設けられている。可撓性を有する緩衝具242は、更に、可撓性を有する部材244を所望の又は「正常な」位置(例えば、屈曲でも伸延でもない位置)に付勢するように構成されている。可撓性を有する緩衝具242は、任意のゴム系又は弾性材料の様な材料で形成することができる。支柱246は、可撓性を有する緩衝具242及び/又は可撓性を有する部材244に接続されていて、ブリッジ236から離れる方向に延びている。接続は、剛接であってもよいし、或る程度の可撓性が許容されていてもよい。支柱は、金属又はPEEKの様な比較的堅い材料で作ることができる。この実施形態では、支柱246は、下で更に詳しく論じるように、上側関節部222の後部部分228の中に延びることができるような長さに構成されている。
可撓性を有する連結具248は、支柱246の周りに配置されている。この実施形態では、可撓性を有する連結具248は、変形可能部分249と基底部分250を含んでいる。基底部分250は、下で更に詳しく論じるように、上側関節部222の後部部分228に接触することができる形状を有している。変形可能部分249は、所与の屈曲量又は伸延量次第で、後部部分228にも接する場合がある。可撓性を有する連結具248は、更に、支柱246が、長手方向に可撓性を有する連結具の中心部分を貫いて延び、これによって、人工器官装置220の2つの後部部分同士の間の運動が可能になるように構成されている。可撓性を有する連結具は、金属で、基底部分250を比較的堅く、そして、変形可能部分249には変形を支持するコイル形状の切れ目を入れて、作ることができる。
作動時、後部運動部分234の少なくとも一部は、上側関節部222の後部部分228に形成されたハウジング260内部に嵌まる。この実施形態では、ハウジング260は、開口262を含んでおり、支柱246はこの開口を通り(屈曲/伸延の量に基づき)異なる量だけ延びる。図12及び図13に示しているように、ハウジング260は、可撓性を有する連結具248の基底部分250に接触する。この接触は、2つの椎骨12と14(図2)の間の屈曲/伸延、並進運動、又は他の運動、の量次第で、動き、及び/又は、変化する。その様な運動の間に、後部運動部分234の1つ又はそれ以上の構成要素は、互いに対して様々な方向に動き、曲がり、又は、変化し、その様な運動は、少なくとも部分的には、後部運動部分234の1つ又はそれ以上の構成要素によって、影響を被り、及び/又は制限される。
次に図14から図16を参照すると、上で論じた人工的な椎間関節20、120、及び220の別の実施形態が、符号320で規定されている。人工的な椎間関節320は、上で説明した人工的な椎間関節20、120、及び220の実施形態の内の1つ又はそれ以上に似ており、その相違点を下で更に詳しく説明する。
1つの実施形態では、人工器官装置320は、上側関節部322と下側関節部324を含んでいる。上側関節部322は、椎間板部分326、後部部分328、及び、椎間板部分326と後部部分328の間を延びているブリッジ330、から形成されている上側本体を含んでいる。同様に、下側関節部324は、椎間板部分332、後部部分334、及び、椎間板部分332と後部部分334の間を延びているブリッジ336、から形成されている下側本体を含んでいる。
上側及び下側関節部322、324は、関節部22、24(図3から図7)に関連して上で論じた様な、何れの適した生体適合性を有する材料で形成されていてもよく、また、ねじ穴、骨接触面、及び、骨コネクタ、の様な追加の同様の造形を含んでいてもよい。
第1関節面と第2関節面は、共同で、上側及び下側関節面322、324が互いに対して関節動作を行うことができるようにする関節動作関節を形成する。この関節動作によって、上側椎骨14は下側椎骨16に対して関節運動を行えるようになり、幾つかの実施形態では、天然の脊椎円板によって提供される運動と同様な運動を行えるようになる。図示の実施形態では、第2関節面は、第1関節面内で回転又は並進運動することのできる部分球体380であり、緩く拘束されたボール・ソケット式の関節を形成している。この実施形態では、球体380は、図3から図7に関連して上で論じたボール関節80(及び周辺機構)の1つに似ている。他の実施形態では、球体380は、固定された球、弾性を有する円板、又は、他の適した関節動作部材であってもよい。
後部部分328、334は、ブリッジ部分330、336の端部にそれぞれ配置されており、幾つかの実施形態では、椎骨14、16(図2)の突起に隣接して装着するように構成されている。後部部分328は、この実施形態では、2つの後部部分328と334の間の様々な方向への相対運動を行えるようにする1つ又はそれ以上の可撓性を有する構成要素を含んでいる。1つの実施形態では、後部部分328は、後部部分334と係合する可撓性を有する部材342を含んでいる。
可撓性を有する部材342は、上側後部部分328の開口344の内側に配置され固定されている。可撓性を有する部材342は、更に、後部部分328に固定されている。可撓性を有する部材342は、単一材料で作ってもよいし、幾つかの異なる材料で作ってもよい。可撓性を有する部材342は、1つの実施形態では、後部部分328、334の両方に機械的及び/又は化学的に取り付けることができる、弾性を有するゴム製の膜である。別の実施形態では、可撓性を有する部材342は、上側後部部分328にのみ取り付けられていて、下側後部部分334は、可撓性を有する部材の内側を動くことができるようになっている。また、幾つかの実施形態では、ブリッジ336と後部部分334は、椎間板部分332とは異なる材料で作られていてもよい。例えば、ブリッジ336と後部部分334は、PEEK、又は、後部部分と椎間板部分332の間の或る量の運動を支持する何らかの材料で作ることができる。
特に図14と図15に示すように、作動時、上側関節部322と下側関節部324の間の2つの方向350、352への相対運動(例えば、図2の2つの椎骨12と14の間の屈曲又は伸延運動)は、可撓性を有する部材342によって支持されている。可撓性を有する膜342は、後部部分334を取り囲んでいて、動的な力を、その様な力によって生じた荷重を適宜分散させるやり方で吸収するために設けられている。可撓性を有する膜342は、更に、下側関節部324を所望の又は「正常な」位置(例えば、屈曲でも伸延でもない位置)に付勢するように構成されている。
特に図16に示すように、更に、作動時、上側関節部322と下側関節部324の間の更に他の2つの方向354、356への相対運動(例えば、図2の2つの椎骨12と14の間の並進運動)も、可撓性を有する部材342によって支持することができる。可撓性を有する部材334は、この実施形態では、弾性を有しており、従って、上側及び下側関節部322、324を正常な(例えば、並進運動していない)位置に復帰させる力を提供することができる。他の実施形態では、ブリッジ336は、相対運動354、356を支持するため、可撓性を有する部材344を貫いて滑動することができる。
なお、様々な実施形態では、運動方向350、352、354、及び356の内の1つ又はそれ以上が支持されない場合もあるものと理解頂きたい。また、別の実施形態では、更に多い運動方向が支持されており、その場合、外科医が、人工器官装置320を第1位置に挿入し、次いで、下側関節部322、324を、関節動作にとってより自然な又は所定の位置に動かすことができるようになっている。次に図17と図18を参照すると、上で論じた人工的な椎間関節20、120、220、及び320の別の実施形態が、符号420で規定されている。人工的な椎間関節420は、人工的な椎間関節20、120、220、及び320に似ており、その相違点を下で更に詳しく説明する。
1つの実施形態では、人工器官装置420は、上側関節部422と下側関節部424を含んでいる。上側関節部422は、椎間板部分426、後部部分428、及び、椎間板部分426と後部部分428の間を延びているブリッジ430、から形成されている上側本体を含んでいる。同様に、下側関節部424は、椎間板部分432、後部運動部分434、及び、椎間板部分432と後部部分434の間を延びているブリッジ436、から形成されている下側本体を含んでいる。
上側及び下側関節部422、424は、関節部22、24(図3から図7)に関連して上で論じた様な、何れの適した生体適合性を有する材料で形成されていてもよく、また、ねじ穴、骨接触面、及び、骨コネクタ、の様な追加の同様の造形を含んでいてもよい。
第1関節面と第2関節面は、共同で、上側及び下側関節面422、424が互いに対して関節動作を行うことができるようにする関節動作関節を形成する。この関節動作によって、上側椎骨14は下側椎骨16に対して関節運動を行えるようになり、幾つかの実施形態では、天然の脊椎円板によって提供される運動と同様な運動を行えるようになる。図示の実施形態では、第2関節面は、第1関節面内で回転又は並進運動をすることができる部分球体480であり、緩く拘束されたボール・ソケット式の関節を形成している。この実施形態では、球体480は、図3から図7に関連して上で論じたボール関節80(及び周辺機構)の1つに似ている。他の実施形態では、球体480は、固定された球、弾性を有する円板、又は、他の適した関節動作部材であってもよい。
後部部分428、434は、ブリッジ部分430、436の端部にそれぞれ配置されており、幾つかの実施形態では、椎骨14、16(図2)の突起に隣接して装着するように構成されている。後部部分434は、この実施形態では、2つの後部部分428と434の間の様々な方向への相対運動を行えるようにする1つ又はそれ以上の可撓性を有する構成要素を含んでいる。1つの実施形態では、後部運動部分434は、上側の可撓性を有する緩衝具442と下側の可撓性を有する緩衝具444を含んでいる。
可撓性を有する緩衝具442、444は、開口を形成しており、この開口を通して、上側後部部分428は配置され固定されている。可撓性を有する緩衝器442、444は、それぞれ、単一の材料で作ってもよいし、幾つかの異なる材料で作ってもよい。1つの実施形態では、可撓性を有する緩衝具442、444は、下側後部部分434に機械的及び/又は化学的に取り付けることのできる、弾性を有するゴム材料で作られている。また、幾つかの実施形態では、ブリッジ430と後部部分428は、椎間板部分426とは異なる材料で作られていてもよい。例えば、ブリッジ436と後部部分434は、PEEK、又は、後部部分と椎間板部分432の間の或る量の運動を支持する何らかの材料で作ることができる。
特に図17に示すように、作動時、上側関節部422と下側関節部424の間の2つの方向450、452への相対運動(例えば、屈曲又は伸延運動)は、可撓性を有する緩衝具442、444によって支持されている。可撓性を有する緩衝具442、444は、後部部分434を取り囲んでいて、動的な力を、その様な力によって生じる荷重を適宜分散させるやり方で吸収するために設けられている。可撓性を有する緩衝具442は、更に、後部部分434を所望の又は「正常な」位置(例えば、屈曲でも伸延でもない位置)に付勢するように構成されている。可撓性を有する緩衝具442、444は、何らかのゴム又は弾性材料の様な材料で形成することができる。
特に図18に示すように、更に、作動時、上側関節部422と下側関節部424の間の更に他の2つの方向454、456への相対運動(例えば、並進運動)も、可撓性を有する緩衝具442、444によって支持することができる。幾つかの実施形態では、後部部分434には開口460が形成されていて、この開口を貫いて、後部部分428及び/又は各可撓性を有する緩衝具442、444の一部が延びている。可撓性を有する緩衝具442、444は、この実施形態では、弾性を有しており、従って、上側及び下側関節部422、424を正常な(例えば、並進運動していない)位置に復帰させる力を提供することができる。他の実施形態では、ブリッジ436は、相対運動454、456を支持するため、可撓性を有する緩衝具442、444を貫いて滑動することができるようになっている。なお、様々な実施形態では、運動方向450、452、454、及び456の内の1つ又はそれ以上は支持されない場合もあるものと理解頂きたい。
次に図19と図20を参照すると、上で論じた人工的な椎間関節20、120、220、320、及び420の別の実施形態が、符号520で規定されている。人工的な椎間関節520は、人工的な椎間関節20、120、220、320、及び420に似ており、その相違点を下で更に詳しく説明する。
1つの実施形態では、人工器官装置520は、上側関節部522と下側関節部524を含んでいる。上側関節部522は、椎間板部分526、後部部分528、及び、椎間板部分526と後部部分528の間を延びているブリッジ530、から形成されている上側本体を含んでいる。同様に、下側関節部524は、椎間板部分532、後部部分534、及び、椎間板部分532と後部部分534の間を延びているブリッジ536、から形成されている下側本体を含んでいる。
上側及び下側関節部522、524は、関節部22、24(図3から図7)に関連して上で論じた様な、何れの適した生体適合性を有する材料で形成されていてもよく、また、ねじ穴、骨接触面、及び、骨コネクタ、の様な追加の同様の造形を含んでいてもよい。
第1関節面と第2関節面は、共同で、上側及び下側関節面522、524が互いに対して関節動作を行うことができるようにする関節動作関節を形成する。この関節動作によって、上側椎骨14は下側椎骨16に対して関節運動を行うことができるようになり、幾つかの実施形態では、天然の脊椎円板によって提供される運動と同様な運動を行えるようになる。図示の実施形態では、第2関節面は、第1関節面内で回転又は並進運動をすることができる部分球体580であり、緩く拘束されたボール・ソケット式の関節を形成している。この実施形態では、球体580は、図6に関連して上で論じたボール関節80に似ていて、可撓性を有する緩衝具582に取り付けられ、この緩衝具が更に椎間板部分532に取り付けられていて、互いの間の運動を行えるようになっている。
後部部分528、534は、ブリッジ部分530、536の端部に、且つ、運動装置540内側に、配置されている。運動装置540は、ハウジング542、滑動部材544、及び、ヒンジ546を含んでいる。この実施形態では、滑動部材544とヒンジ546は、金属で作られていて、ハウジング542は、PEEKで作られている。他の実施形態では、運動装置540の構成要素の1つ又はそれ以上は、上側関節部522と下側関節部524の間の様々な種類の運動を支持する可撓性を有する材料で作られている。
この実施形態では、下側後部部分534は、下椎骨16(図2)の関節動作突起に隣接して装着するように構成されていて、ハウジング542は、上椎骨14の関節動作突起に隣接して装着するように構成されている。そこで、下側後部部分534とハウジング542の一方又は両方は、各棘突起との接続と相互作用を円滑化する各種構成要素(例えば、係留紐)及び/又は表面を含んでいてもよい。
上側後部部分528は、滑動部材544を挿通し動かすことのできる開口を含んでいる。下側人工器官部分534も、滑動部材544に固定されている開口を含んでいる。滑動部材544は、更に、ハウジング542の上部分に固定されている。
作動時、上側関節部522と下側関節部524の間の2方向550、552への相対運動(例えば、図2の2つの椎骨12と14の間の屈曲又は伸延運動)は、運動装置540によって支持される。図19と図20にすように、屈曲と伸延の量は、それぞれ、上側後部部分528が滑動部材544に沿って動くことにより生じる。なお、幾つかの実施形態では、滑動部材544は、2つの後部部分528と534の間の屈曲/伸延相対運動を支持するためアーチ状になっていてもよいものと理解頂きたい。また、幾つかの実施形態では、滑動部材544は、端部付近(屈曲又は伸延が起こる場所)が異なる形状又は輪郭を有していてもよい。更に、可撓性を有する部材を設けて、2つの後部部分528と534の間の衝撃吸収を助け、両部分がより自然な位置を取るのを支援してもよい。
次に図21から図24を参照すると、上で論じている人工的な椎間関節20、120、220、320、420、及び520の別の実施形態が、符号620で規定されている。人工的な椎間関節620は、人工的な椎間関節20、120、220、320、420、及び520に似ており、その相違点を下で更に詳しく説明する。
1つの実施形態では、人工器官装置620は、上側関節部622と下側関節部624を含んでいる。上側関節部622は、椎間板部分626と後部部分628を含んでいるが、両者の間にブリッジは延びていない。下側関節部624は、椎間板部分632、後部部分634、及び、椎間板部分632と後部部分634の間を延びているブリッジ636、から形成されている下側本体を含んでいる。
上側及び下側関節部622、624は、関節部22、24(図3から図7)に関連して上で論じた様な、何れの適した生体適合性を有する材料で形成されていてもよく、また、ねじ穴、骨接触面、及び、骨コネクタ、の様な追加の同様の造形を含んでいてもよい。
第1関節面と第2関節面は、共同で、上側及び下側関節面622、624が互いに対して関節動作を行うことができるようにする関節動作関節を形成する。この関節動作によって、上側椎骨14は下側椎骨16に対して関節運動を行えるようになり、幾つかの実施形態では、天然の脊椎円板によって提供される運動と同様な運動を行えるようになる。
図21から図23に示している実施形態では、下側関節部624は、支点680を含んでいて、これを中心に上側関節部622が動くようになっている。この実施形態では、支点680は、可撓性を有する緩衝具682に取り付けられ、この緩衝具が更に椎間板部分632に取り付けられていて、互いの間で運動を行えるようになっている。幾つかの実施形態では、支点680は、上側関節部622と下側関節部624を所定の位置にしっかり維持しながら、両関節部の間で関節動作を行えるようにするための、ピン又はシャフト684を更に含んでいる。これにより、人工器官装置620を挿入し易くなり、上側関節部622を追加的手段(骨スクリューなど)を使用すること無く固定することができるようになる。
図24に示している実施形態では、第2関節面は、第1関節面内で回転又は並進運動することができる部分球体681であり、緩く拘束されたボール・ソケット式の関節を形成している。この実施形態では、球体580は、図6に関連して上で論じたボール関節80に似ていて、可撓性を有する緩衝具682に取り付けられ、この緩衝具が更に椎間板部分632に取り付けられていて、互いの間で運動を行えるようになっている。
後部部分634は、ブリッジ部分636の端部に配置されていて、即ち、後部部分628は、関節部626に直接接続されているわけではない。両後部部分628、634は、更に、運動装置640の内側に配置されている。運動装置640は、ハウジング642、644(図21の実施形態では繋がっており、図22の実施形態では切り離されている)と、ヒンジ646、648を含んでいる。この実施形態では、ヒンジ646、648は金属で作られ、ハウジング642、644はPEEKで作られている。他の実施形態では、運動装置640の1つ又はそれ以上の構成要素は、上側関節部622と下側関節部624の間の様々な種類の運動を支持するため、可撓性を有する材料で作られている。この実施形態では、下側後部部分634は、下側の椎骨16(図2)の関節突起に隣接して装着するように構成されている。
ハウジング624、644は、ヒンジ646を介して下側後部部分634に回転可能に接続されている。ハウジング642、644は、更に、ヒンジ648を介して、上側後部部分628に回転可能に接続されている。上側後部部分628は、更に、骨スクリューの様な締結具74を受け入れて固定するための固定されたホルダ654を有する保持部材650を含んでいる。骨スクリュー74は、標準的な椎弓根スクリュー(例えば、図23と図24の各実施形態の場合)、多軸スクリュー(例えば、図21と図22の各実施形態の場合)、又は他の種類のスクリューでもよい。図21の実施形態では、ハウジング642、644は、ブリッジ部分659によって接続されており、一方、図22から図24の各実施形態では、ブリッジ部分は存在していない。
図22の実施形態では、保持部材650は、更に、保持部材の、ヒンジ648に接続されている部分に対して動くことができる、固定継手652とホルダ655を含んでいる。これにより、骨スクリュー74を、上椎骨14(図2)に様々な角度で挿入して固定することができるようになる。1つの実施形態では、固定継手652は、骨スクリュー74が椎骨に締め付けられると、固定される。この実施形態では、固定継手652は、骨スクリュー74が椎骨に締め付けられた後であっても、動く能力を保持している。
図23の実施形態では、ハウジング642と644には、ヒンジ648を滑動させることができるスロット656が設けられている。これにより、ホルダ654がハウジング内部を上下に動くことができるようになり、骨スクリュー74の位置決めがやり易くなり、向かい合う椎骨同士の間の運動を支持し易くなる。
図24の実施形態では、固定継手652は、骨スクリュー74とホルダ655の間に相対運動を提供している。また、ホルダ655は、骨スクリュー74を動かすことができるスロット658を含んでいる。これにより、骨スクリュー74を、上椎骨14(図2)に様々な角度で挿入して固定することができるようになる。1つの実施形態では、固定継手652は、骨スクリュー74が椎骨に締め付けられると、固定される。この実施形態では、固定継手652は、骨スクリュー74が椎骨に締め付けられた後であっても、動く能力を保持している。
作動時、上側後部部分628と下側後部部分634の間の相対運動は、ヒンジ646、648(及び、幾つかの実施形態では、固定継手652)により、複数の方向に行うことができる。並進運動は、部分的には、ヒンジ646と648によって支持されている。屈曲と伸延は、部分的には、ヒンジ648と固定継手652によって支持されている。
全ての実施形態は、先行技術に勝る多くの利点をもたらす。それら実施形態の多くは、異なる外科処置技法を使用して挿入することができる。例えば、図25に示すように、一対の人工椎間関節620は、図4に関連して上で論じた各進入法の代わりとして、直線的な後方進入法を含め、様々な進入法で挿入することができる。この実施形態では、後部部分628、634は、棘突起に取り付ける必要はなく、椎弓板を含め、後弓の他の部分に取り付けてもよい。また、椎間関節は、比較的安定性があり、自己調心性を有している。前方の関節部と後方の接続部は共に、人工器官装置が、剪断力、特に、前後方向の力に耐えることができるようにしている。
前方の関節部の頑強で寛容的な構造は、人工器官装置を設置する際の整列不良と僅かな精度不良を許容する。例えば、関節動作関節のボール・ソケット構造は、構成要素間の或る程度の整列不良を許容する。而して、本開示による、人工器官装置の特定の実施形態では、各椎間板部分は、別体の後部部分に直接接続すること無く単独で、異なる種類の後部インプラントと共に、又は後部インプラント無しに、使用することができる。
以上、数例の代表的な実施形態のみを説明してきたが、当業者には自明であるように、それら代表的な実施形態では、本開示の新奇な教示と利点から実質的に逸脱すること無く、多くの変更を加えることができる。従って、全てのその様な変更及び修正は、以下の特許請求の範囲に定義されている本発明の範囲内に含まれるものとする。これも当業者には認識頂けるように、その様な変更及び均等な構造又は方法は、本開示の精神及び範囲から逸脱しておらず、また、様々な変更、置換、及び、修正を、本開示の精神及び範囲から逸脱すること無く、施すことができる。なお、全ての空間的な用語、例えば、「水平」「垂直」「頂」「上側」「下側」「底」「左」「右」「上」「下」「上部」「下部」などは、説明のみを目的としており、本開示の範囲内で様々に変えることができる。特許請求の範囲では、手段プラス機能の条項は、ここに説明した各要素を、記載されている機能を行うものとして包含することを意図しており、構造的な均等物のみならず均等な要素も包含するものとする。
Claims (10)
- 第1椎骨と第2椎骨の間に画定されている椎間空間に設置するための運動機能温存式人工器官装置構成要素において、
少なくとも部分的には前記椎間空間に配置するように構成されている椎間部分と、
少なくとも部分的には前記椎間空間の外側に配置するように構成されている後部部分とを備えており、
前記椎間部分と前記後部部分は、それぞれ別々に運動を支援しており、後部部分は、可撓性を有する運動制御機構を有する、人工器官装置。 - 前記後部部分は、前記第1椎骨及び前記第2椎骨の後弓の相対運動を制御するためのばねを含んでいる、請求項1に記載の人工器官装置。
- 前記後部部分は、前記第1椎骨及び前記第2椎骨の後弓の相対運動を制御するように構成された可撓性を有する連結具を含んでいる、請求項1に記載の人工器官装置。
- 前記可撓性を有する連結具は、前記後部部分の相対する部分の間を延びている支柱の周りに取り付けられている、請求項3に記載の人工器官装置。
- 前記支柱は、前記後部部分の前記相対する部分の内の少なくとも一方に可撓的に取り付けられている、請求項4に記載の人工器官装置。
- 前記後部部分は、前記第1椎骨及び前記第2椎骨の後弓の相対運動を制御するための可撓性を有する緩衝具を含んでいる、請求項1に記載の人工器官装置。
- 前記後部部分は、前記第1椎骨及び前記第2椎骨の後弓の相対運動を制御するためのヒンジを含んでいる、請求項1に記載の人工器官装置。
- 前記後部部分はロッドを含んでおり、前記ロッドの周りに前記後部部分の一部分を滑動させることができるようになっている、請求項1に記載の人工器官装置。
- 前記後部部分は、ハウジングを含んでおり、前記ロッドは、前記ハウジング内部のスロットに配置されている、請求項8に記載の人工器官装置。
- 前記後部部分は、前記後部部分を前記2つの椎骨の内の一方に回転可能に固定するための固定継手を更に含んでいる、請求項7に記載の人工器官装置。
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