JP2011500279A - 多軸スクリューアセンブリ - Google Patents

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Abstract

多軸スクリューアセンブリは、椎弓根スクリューと、連結部と、インサートと、ハウジングとを含む。椎弓根スクリューは、螺旋状のねじ山が上に形成されたシャンクと、一端に頭部とを含む。連結部は、椎弓根スクリュー上に配置されており、頭部の一部に取り外し可能に係合する。連結部および椎弓根スクリューはハウジングの遠位部分内に配置される。椎弓根スクリューは、インサートの開口部内を摺動し、インサートは、ハウジング内に連結部および椎弓根スクリューを保持するためにハウジングの遠位部分に螺入される。椎弓根スクリューは、ハウジングに対して回転および枢動可能である。連結部をハウジング内に圧縮することによって、椎弓根スクリューを所望の向きにロックする。
【選択図】図1B

Description

関連出願の相互参照
本願は、2007年10月23日に出願された米国仮特許出願第61/000,072号の優先権および利益を主張するものであり、その全ての内容は参照により本明細書に組み込まれる。
本開示は、椎弓根スクリューに関し、より詳細には、多軸スクリューアセンブリに関する。
大人のヒトの脊柱は、前方の円板と2つの後方の椎間関節からなる3つの関節で構成された複合体(tri-joint complex)によって互いに連続的に結合した20個を超える分離した骨を有する。隣接する骨の前方の円板は、椎間板と呼ばれる軟骨スペーサによって緩衝されている。脊柱の骨は、4つの分類のうちの1つの部位、すなわち、頸椎、胸椎、腰椎または仙椎として解剖学上分類されている。脊椎の頸部は、脊椎の最上部であり、頭蓋骨の基部から最初の7個の椎骨を含む。次の12個の骨が胸椎である。それに続いて、次の5個の骨が腰椎を形成する。腰椎に続いて、仙椎骨が脊椎の基部にあり、尾骨を含む。
脊椎は、ほぼ全ての方向への高度な屈曲および回旋が可能な高度に柔軟な構造体である。しかし、遺伝的または発達上の異常、外傷、慢性ストレス、腫瘍または疾患によって、脊椎の病変が生じる可能性がある。脊椎の病変によって、脊椎の可動域が制限されたり、脊柱内に収容されている神経系の重要な要素が脅かされたりする。脊柱内または脊柱上に人工のアセンブリを埋め込むことによって、脊椎を固定する多くのシステムがある。埋め込み可能なアセンブリは、前方、後方または側方インプラントとして分類される。その分類名が示唆するように、側方および前方のインプラントは、脊椎の前方部分に結合される。後方のインプラントは一般に、1)薄膜または横突起に結合されたフック、あるいは、2)椎弓根を介して挿入されたスクリューのいずれかによって脊柱に取り付けられたロッドアセンブリを含む。
スクリューは、薄膜の後方側面を通して、次いで椎弓根を通して、それらの各椎体内に埋め込まれる。スクリューは、細長いロッドを受け入れかつ固定する連結要素である上部を有する。細長いロッドは、脊椎の軸に沿って延在し、連結要素を介してスクリューに結合される。細長いロッドの剛性によって、脊椎をより望ましい形状に配列する。
連結要素を正確に位置決めしながら、脊椎の変形した湾曲に沿ってスクリューを挿入することは難しい。連結要素は、スクリューに損傷を与えずにロッドをその中に貫通させることができるように配置しなければならない。そのため、外科医は、固定されるスクリューの適切な位置合わせを試みている際に注意を払わなければならず、それにより、手術時間が延び、合併症の可能性が高まる結果となる。
当該技術は、連結要素の角形成に対して限られた量の自由を許容するスクリューを含む。しかし、これらのアセンブリは、一般に複雑であり、信頼性がなく、耐久性に欠けている。
多軸スクリューアセンブリについて現在開示している。多軸スクリューアセンブリは、椎弓根スクリューと、連結部と、ハウジングと、インサートとを含む。椎弓根スクリューは、凹部および複数の切れ目を有する頭部を有する。連結部は、複数の切れ目と嵌合する複数の突起部を有し、連結部下面は、椎弓根スクリューの頭部内の凹部と嵌合する。ハウジングは、ハウジング内に長手軸を形成する通路を有する。通路は、遠位開口部と近位開口部との間の位置で狭くなっている。通路の遠位部分は部分的にねじ山を有する。インサートは、椎弓根スクリューのシャンク上を摺動し、かつハウジングの遠位開口部内に螺入するように構成されている。インサートは、ハウジングのねじ山を有する遠位部分と嵌合するねじ山を有する外径と、その中に延在する開口部とを有する。インサートの開口部の直径は、頭部の外径よりも小さく、かつ椎弓根スクリューのシャンクよりも大きく寸法決めされている。それにより、インサートは、ハウジング内に椎弓根スクリューおよび連結部を挟み込む。
インサートをハウジングの底に螺入させることにより、椎弓根スクリューと連結部との組み合わせ(arrangement)をハウジングに結合させ、それにより、多軸スクリューアセンブリを形成する。組み立てのとおり、椎弓根スクリューは、ハウジング内で回転および枢動可能である。
ハウジングの近位部分は、U字型のサドルを形成するような形状を有する。ハウジングのサドル内にロッド部材を配置すると、椎弓根スクリューの頭部がハウジングの内面に対して圧縮され、それにより椎弓根スクリューを所望の向きに固定する。次に、ハウジングに対する位置にロッド部材を固定するために、ロッキング部材すなわち止めねじをハウジングの先端部に螺入する。多軸スクリューアセンブリの各部は生体適合性材料で製造されている。
現在開示している多軸スクリューアセンブリの実施形態について、添付の図面を参照しながらここに説明する。
本開示に係る多軸スクリューアセンブリの斜視図である。 部品が分離された状態の図1Aの多軸スクリューアセンブリの分解正面図である。 ハウジングの正面図である。 切断線A−Aに沿った図2Aのハウジングの側断面図である。 インサートの底面斜視図である。 連結部の斜視図である。 椎弓根スクリューの斜視図である。 部品が分離された状態の本開示の別の実施形態に係る多軸スクリューアセンブリの分解正面図である。 部品が分離された状態の本開示のさらに別の実施形態に係る多軸スクリューアセンブリの分解正面図である。 図7の実施形態に係る連結部、椎弓根スクリューおよび3つのコネクタの斜視図である。
本開示の他の特徴および利点は、本開示の原理を例として図示する添付の図面と共になされる以下の詳細な説明から明らかになるであろう。
以下、現在開示している多軸スクリューアセンブリの実施形態について、図面を参照しながら説明する。図面では、同様の参照符号が類似または同一の要素を特定する。図面および以下の記載では、従来どおり、「近位の」という用語は、操作者に最も近い多軸スクリューアセンブの端部を指し、「遠位の」という用語は、操作者から最も遠い多軸スクリューアセンブリの端部を指す。
最初に図1Aおよび図1Bを参照すると、これらの図では同様の参照符号が類似または同一の要素を特定しており、多軸スクリューアセンブリは一般に100で表わされている。多軸スクリューアセンブリ100は、椎弓根スクリュー10と、連結部30と、インサート50と、ハウジング70とを含む。多軸スクリューアセンブリ100を組み立てるステップは、連結部30を椎弓根スクリュー10上に配置することを含み、次に、ハウジング70を連結部30および椎弓根スクリュー上に配置する。次に、インサート50を、椎弓根スクリュー10の遠位端上においてシャフトに沿ってハウジング70の底に向かって移動させる。次に、インサート50をハウジング70内に螺入して多軸スクリューアセンブリ100を一緒に保持する。様々な構成要素の具体的な配置および相互接続については、以下にさらに詳細に説明する。
次に、図2Aおよび図2Bを参照して、ハウジング70についてさらに詳細に説明する。ハウジング70は、一対の直立フィンガー74を有し、開口部を内部に有する環状の本体部分72を含む。U字型のサドル76がフィンガー74間に画定されており、ロッド部材(図示せず)を受け入れるように構成されている。以下にさらに詳細に説明するように、本体部分は、本体部分72の下部に配置されたほぼ螺旋状のねじ山73を含み、インサート50の対応するねじ山56と螺合するように構成されている。フィンガー74はそれぞれ、ハウジングの内面に形成されたほぼ螺旋状のねじ山75の一部を含む。ねじ山75は、ロッキング要素(図示せず)上の対応するねじ山と螺合するように構成されている。ロッキング要素は、当業界で知られているように、止めねじまたは別のねじ山を有する構成要素であってもよい。ハウジング70の底にある開口部は、完全には貫通不可能に連結部30および椎弓根スクリュー10を受け入れることができる。
図4に示すように、連結部30は、複数の外側に延在する突起部36を有するほぼ環状の本体32を有する。図示の実施形態では、4つの突起部36が示されており、各突起部36は、隣接する突起部36から90°ずつオフセットされている。突起部がスクリューの頭部から延在し、連結部の環状の本体が突起部を受け入れるための切れ目を有することも想定される。環状のフランジ34が連結部30の一端に配置されている。フランジ34は、本体32の外径よりも大きい外径を有する。さらに、凹部38が、連結部30の本体32内に形成されている。凹部38は、当業界で知られているように、駆動ツール(図示せず)に取り外し可能に係合するように構成および適合されている。凹部38は、六角星形の模様で図示されているが、他の好適な構成も想定される。テーパー外面33が、連結部30の遠位端の周囲に配置されている。
次に図5を参照して、椎弓根スクリュー10について詳細に説明する。椎弓根スクリュー10は、螺旋状のねじ山14が上に形成されたシャンク16を含む。椎弓根スクリュー10の遠位端には切断部分12が形成されている。頭部18は、椎弓根スクリュー10の近位端に配置されており、複数のセグメント18aを含む。セグメント18aは、頭部18の周りに円状に配置されている。各セグメント18a間には切れ目17が存在し、切れ目17は、連結部30(図4)の複数の突起部36を取り外し可能に受け入れるように構成されている。凹部20は、頭部18の中心であってセグメント18a間に画定されている。凹部20は、連結部30(図4)の本体32を受け入れるためのテーパー内面を有する。連結部30が凹部20内に配置されている場合には、各突起部36は、対応する切れ目17の一つ内に配置されている。従って、連結部30および椎弓根スクリュー10は、連結部30の回転によって椎弓根スクリュー10の対応する回転を引き起こすように回転可能に結合されている。
図3に示すように、インサート50は、開口部54が内部に延在する環状リング52である。開口部54は、椎弓根スクリュー10のシャンク16よりも大きく、かつ椎弓根スクリュー10の頭部18よりも小さい直径を有する。ほぼ螺旋状のねじ山56が、環状リング52の外面に配置されている。ねじ山56は、ハウジング70のねじ山75(図2Bを参照)と嵌合する。
次に、図1A〜図5を参照して、アセンブリおよび多軸スクリューアセンブリ100の使用について詳細に説明する。最初に、各突起部36が対応する切れ目17と噛み合い、かつ連結部本体32の外径が椎弓根スクリューの凹部20の内径と枢動可能に嵌合するように、連結部30を椎弓根スクリュー10の上部内に配置する。それにより、連結部30は凹部20内に摺動可能に受け入れられる。テーパー外面33は、凹部20のテーパー内面と嵌合し、連結部30を凹部20内に配置させることができる。
上述のように、連結部30が椎弓根スクリュー10の凹部20内に配置されると、連結部30の回転により、椎弓根スクリュー10の対応する回転が生じ、それにより、椎弓根スクリュー10を目標の位置に挿入しかつ目標の位置から取り外すことができる。連結部30とスクリュー10の凹部20との相互作用によって、スクリューが連結部に対して角度をなして配置されている場合にでさえ、スクリューを、連結部に係合する駆動ツールに応答して駆動させることができる。従って、スクリューの骨への挿入時に、スクリューのシャフトと駆動ツールは、整列していなくてもよい。
連結部30および椎弓根スクリュー10は、ハウジング70に挿入される。ハウジング70内の遠位開口部は、頭部18または連結部30のいずれか一方の外径よりも大きい直径を有する。インサート50を、椎弓根スクリュー10のシャンク16上を摺動させ、ハウジング70の底に螺入する。インサート50の開口部54は、椎弓根スクリュー10の頭部18よりも小さい直径を有し、それにより椎弓根スクリュー10がインサート50の開口部54を貫通することを防止する。インサート50をハウジング70の底に螺入することにより、椎弓根スクリュー10および連結部30をハウジング内に保持し、組み立てられた多軸スクリューアセンブリ100を形成する。椎弓根スクリュー10は、ハウジング70に対して回転および枢動可能である。
多軸スクリューアセンブリ100を患者の所望の部位に配置した後、ロッド部材(図示せず)をサドル76内に配置し、ロッキングスクリュー(図示せず)を用いてハウジング70内に保持させる。ロッキングスクリューがロッド部材に締め付けられるにつれて、ロッド部材が連結部30に押しつけられ、それにより椎弓根スクリュー10の頭部18がインサート50の内面に押しつけられ、椎弓根スクリュー10を適所に固定する(すなわち、スクリューを適所にロックする)。
多軸スクリューアセンブリ100は、チタン、チタン合金、ステンレス鋼、コバルトクロムおよびコバルトクロム合金、超高分子量ポリエチレン、PEEK(ポリエーテルエーテルケトン)、およびポリカーボネートウレタンなどの他のポリマー(これらに限定されない)を含む様々な生体適合性材料で構成されていてもよい。様々な製造技術を用いて多軸スクリューアセンブリ100を製造してもよい。
図6に示す別の実施形態では、多軸スクリューアセンブリ200は、椎弓根スクリュー110と、連結部130と、インサート50と、ハウジング70とを含む。インサート50およびハウジング70は、多軸スクリューアセンブリ100のインサートおよびハウジングに類似している。椎弓根スクリュー110は、椎弓根スクリュー110が凹部120の周りに等しい距離で配置された6つの切れ目117を有すること以外は、椎弓根スクリュー10に類似している。連結部130は、連結部130がテーパー外面133の周りに等しい距離で配置された6つの突起部136を有すること以外は、連結部30に類似している。連結部130の6つの突起部136は、椎弓根スクリュー110の6つのスロット117と整列する。テーパー外面133と凹部120は摺動可能に連結する。他の数の突起部およびスロットも使用し得ることが想定される。
図7および図8に示すさらに別の実施形態では、多軸スクリューアセンブリ300は、椎弓根スクリュー210と、連結部230と、インサート50と、ハウジング70と、3つのコネクタ280とを含む。インサート50およびハウジング70は、多軸スクリューアセンブリ100のインサートおよびハウジングに類似している。椎弓根スクリュー210は、椎弓根スクリュー210が切れ目17を有しないこと以外は、椎弓根スクリュー10に類似している。椎弓根スクリュー210は、凹部220の周りに等しい距離で配置された3つのスロット217を有する。連結部230は、連結部230が突起部36を有しないこと以外は、連結部30に類似している。連結部230は、テーパー外面233の周りに等しい距離で配置された3つのスロット236を有する。連結部230のスロット236は、椎弓根スクリューのスロット217に合致する。図8に示すように、3つのほぼ球状の負荷移動コネクタ280は、スロット217およびスロット236に適合する大きさを有する。テーパー外面233および凹部220は、摺動可能に連結させることができる。
当然のことながら、現在開示している多軸スクリューアセンブリの実施形態に対して様々な修正が可能である。単なる一例であるが、螺合によってハウジングを係合させる代わりに、あるいはそれに加えて、インサートをハウジングに溶接することができる。従って、上記説明は、限定としてではなく、単に実施形態の例示として解釈されるべきである。当業者であれば、本開示の範囲および精神に含まれる他の修正も想定するであろう。

Claims (14)

  1. 多軸スクリューアセンブリであって、
    シャンクおよび頭部を有するスクリューと、
    前記スクリューの前記頭部に取り外し可能に取り付けられる連結部と、
    外面のねじ山と、内部に延在するように構成された開口部とを有するインサートと、
    前記スクリューを受け入れるように内部を貫通する通路を有するハウジングと、
    を含み、
    前記通路が前記インサート上の前記ねじ山と係合するように部分的にねじ山を有する多軸スクリューアセンブリ。
  2. 前記ハウジングが矯正ロッドを取り外し可能に受け入れるように構成されている、請求項1に記載の多軸スクリューアセンブリ。
  3. 前記ハウジングが前記近位部分の周りにU字型のサドルを形成している、前記請求項のいずれか1項に記載の多軸スクリューアセンブリ。
  4. 前記インサート、前記スクリュー、前記連結部および前記ハウジングが生体適合性材料から形成されている、前記請求項のいずれか1項に記載の多軸スクリューアセンブリ。
  5. 前記インサートの前記開口部が前記スクリューの前記シャンクよりも大きく、かつ前記スクリューの前記頭部よりも小さい直径を有する、前記請求項のいずれか1項に記載の多軸スクリューアセンブリ。
  6. 前記スクリューが切断部分を含む、前記請求項のいずれか1項に記載の多軸スクリューアセンブリ。
  7. 前記ハウジングが前記通路の近位端の周りに形成されたねじ山を有する、前記請求項のいずれか1項に記載の多軸スクリューアセンブリ。
  8. 前記スクリューの前記シャンクが前記ハウジングの長手軸に対して移動可能である、前記請求項のいずれか1項に記載の多軸スクリューアセンブリ。
  9. 前記連結部が、前記スクリューが所定の角度で前記長手軸に対して枢動可能であるように前記スクリューの前記頭部と係合する、請求項8に記載の多軸スクリューアセンブリ。
  10. 前記連結部が一連の放射状の突起部を有し、前記スクリューの頭部が前記一連の放射状の突起部を受け入れるように構成された一連の放射状に配置された切れ目を有する、前記請求項のいずれか1項に記載の多軸スクリューアセンブリ。
  11. 前記スクリューの頭部が凹部を有し、前記連結部が、前記スクリューの前記連結部に対する枢動運動を可能にするように構成された相補的な下面を有する、前記請求項のいずれか1項に記載の多軸スクリューアセンブリ。
  12. 前記連結部の前記相補的な下面は一連の放射状に配置された溝を有する、請求項11に記載の多軸スクリューアセンブリ。
  13. 一連の負荷移動コネクタをさらに含み、前記一連の負荷移動コネクタの少なくとも1つが前記連結部の前記一連の放射状に配置された各溝内に配置されている、請求項12に記載の多軸スクリューアセンブリ。
  14. 前記連結部に与えられる回転力が、前記一連の放射状突起部内を移動しかつ前記一連の放射状に配置された切れ目に圧接されるため、前記連結部に作用している前記回転力によって前記スクリューの回転運動が引き起こされる、請求項10に記載の多軸スクリューアセンブリ。
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