JP2011504377A - 後方全関節置換 - Google Patents

Abstract

上側椎骨と下側椎骨との間での移植用の補綴システムは、上側関節構成要素を備える。上側関節構成要素は、上側接触面及び上側関節接合面を備える。システムは更に、下側関節構成要素を含む。下側関節構成要素は、下側接触面、及び上側関節接合面に移動可能に係合して関節運動型接合部を形成するように構成された下側関節接合面を備える。関節運動型接合部は、上側椎骨と下側椎骨との間の円板空間内での移植に適合され、上側椎骨及び下側椎骨が互いに対して移動できるようにする。システムは更に、上側節構成要素または下側関節構成要素の一方及び円板空間から後方に延びるブリッジ構成要素を含む。ブリッジ構成要素は、上側関節構成要素または下側関節構成要素の一方の反対側に遠位端を有する。ブリッジ構成要素の遠位端は、締結具を受け入れるように適合された接続構成要素を備える。
【選択図】図３

Description

時々、患者の背痛の原因がはっきり分からないことがある。考えられる痛みの原因には、脊椎円板若しくは関連する椎間関節の疾病、劣化、または損傷がある。脊椎円板関節形成術は、痛みを軽減すると同時に関節内の運動を維持する脊椎関節の治療法の１つである。別の治療法は椎間関節に的を絞り、椎間関節が除去され、補綴装置に置き換えられるものである。現在のところ、脊椎円板及び関連する椎間関節を含めた脊椎関節全体を治療するための選択肢はほとんど存在しない。その大きさのために、既存の円板関節形成装置は前方外科的進入法を必要とすることがしばしばである。きわめて侵襲的であることに加えて、前方外科的進入法では、外科医が、病的な状態にある椎間関節に容易に接近し、修復または置換を行うことができない。

米国特許出願第１１／０３１６０２号明細書 米国特許出願第１１／０３１６０３号明細書 米国特許出願第１１／０３１７８０号明細書 米国特許出願第１１／０３１９０４号明細書 米国特許出願第１１／０３１７００号明細書 米国特許出願第１１／０３１７８３号明細書 米国特許出願第１１／０３１７８１号明細書 米国特許出願第１１／０３１９０３号明細書 米国特許出願第１１／３４２９６１号明細書 米国特許出願第１１／３４３１５９号明細書 米国特許出願第１１／４９４３１１号明細書

したがって、より低侵襲の処置を用いて、脊椎円板と関連する椎間関節との両方の機能のすべてまたは一部を置換することによって脊椎関節全体の治療を行う、運動を維持する関節置換システムが求められている。

一実施形態では、上側椎骨と下側椎骨との間での移植用の補綴システムは、上側関節構成要素を備える。上側関節構成要素は、上側接触面及び上側関節接合面を備える。システムは更に、下側関節構成要素を含む。下側関節構成要素は、下側接触面、及び上側関節接合面に移動可能に係合して関節運動型接合部を形成するように構成された下側関節接合面を備える。関節運動型接合部は、上側椎骨と下側椎骨との間の円板空間内での移植に適合され、上側椎骨及び下側椎骨が互いに対して移動できるようにする。システムは更に、上側関節構成要素または下側関節構成要素の一方及び円板空間から後方に延びるブリッジ構成要素を含む。ブリッジ構成要素は、上側関節構成要素または下側関節構成要素の一方の反対側に遠位端を有する。ブリッジ構成要素の遠位端は、締結具を受け入れるように適合された接続構成要素を備える。

他の実施形態では、上側椎骨と下側椎骨との間での移植用の補綴システムは、上側接触面及び上側関節接合面を有する上側関節構成要素を備える。システムは更に、下側接触面、及び上側関節接合面に移動可能に係合して関節運動型接合部を形成するように構成された下側関節接合面を備える下側関節構成要素を有する。関節運動型接合部は、上側椎骨と下側椎骨との間の円板空間内での移植用に構成され、上側椎骨及び下側椎骨が互いに対して移動できるようにする。下側関節構成要素は更に、下側関節接合面から間隔をおいてその前方に配設され、かつ上側関節構成要素に接触して関節運動型接合部の位置ずれを防止するように適合された第１の緩衝器を含む。

他の実施形態では、上側椎骨と下側椎骨との間での移植用の補綴システムは、上側椎骨に係合するように適合された上側面、及び上側関節接合面を有する上側前方関節構成要素を備える。システムは更に、下側椎骨に係合するように適合された下側面、及び上側関節接合面に移動可能に係合して関節運動型接合部を形成し、上側椎骨及び下側椎骨を互いに対して移動可能にするように構成された下側関節接合面を備える下側前方関節構成要素を含む。関節運動型接合部は、上側椎骨と下側椎骨との間の円板空間内に配設される。システムは更に、上側前方関節構成要素から後方に、かつ円板空間から後方に延びる上側ブリッジ構成要素、及び下側前方関節構成要素から後方に、かつ円板空間から後方に延びる下側ブリッジ構成要素を含む。システムはまた、締結具を受け入れ、締結具をそれぞれの上側椎骨または下側椎骨の中に方向付けるように適合された、上側ブリッジまたは下側ブリッジの一方における接続構成要素を含む。

さらに他の実施形態では、外科的方法は、上側椎骨と下側椎骨との間から本来の椎間円板の少なくとも一部を除去して円板空間を形成する工程と、上側椎骨または下側椎骨から少なくとも１つの関節突起の一部を除去する工程とを含む。当該方法はまた、第１の脊椎関節形成装置の接合部を、第１の脊椎関節形成装置の上部構成要素を第１の脊椎関節形成装置の下部構成要素と関節運動するように係合した状態にすることによって組み立てる工程と、第１の脊椎関節形成装置の接合部を円板空間に挿入する工程とを含む。外科的方法は更に、下部構成要素の後方拡張部を円板空間の外側に位置決めする工程と、骨締結具を用いて下部構成要素の後方拡張部を下側椎骨に取り付ける工程とを含む。下部構成要素の前方端にある第１の緩衝器構成要素は、第１の脊椎関節形成装置の接合部の位置ずれを制限する。

付加的な及び別の特徴、利点、使用ならびに実施形態は、以下の記述、図面及び特許請求の範囲において示されるか、またはそれらから明らかになるであろう。

いくつかの例示的な態様では、本明細書で開示される運動を維持する補綴装置は、以下の特許出願に開示される１つまたは複数の特徴を含むことが可能であり、それらの全体が参照によって本明細書に援用される：
２００５年１月７日出願の「脊椎関節形成装置及び方法（Spinal Arthroplasty Device and Method）」という名称の米国特許出願第１１／０３１６０２号、
２００５年１月７日出願の「二重関節運動脊椎装置及び方法（Dual Articulating Spinal Device and Method）」という名称の米国特許出願第１１／０３１６０３号、
２００５年１月７日出願の「スプリット脊椎デバイス及び方法（Split Spinal Device and Method）」という名称の米国特許出願第１１／０３１７８０号、
２００５年１月７日出願の「相互連結される脊椎デバイス及び方法（Interconnected Spinal Device and Method）」という名称の米国特許出願第１１／０３１９０４号、
２００５年１月７日出願の「支持構造装置及び方法（Support Structure Device and Method）」という名称の米国特許出願第１１／０３１７００号、
２００５年１月７日出願の「可動支承式脊椎装置及び方法（Mobile Bearing Spinal Device and Method）」という名称の米国特許出願第１１／０３１７８３号、
２００５年１月７日出願の「中央関節運動型脊椎装置及び方法（Centrally Articulating Spinal Device and Method）」という名称の米国特許出願第１１／０３１７８１号、
２００５年１月７日出願の「後方脊椎装置及び方法（Posterior Spinal Device and Method）」という名称の米国特許出願第１１／０３１９０３号、
２００６年１月３０日出願の「脊椎関節再建のための補綴装置（Prosthetic Device for Spinal Joint Reconstruction）」という名称の米国特許出願第１１／３４２９６１号、
２００６年１月３０日出願の「後方関節置換装置（Posterior Joint Replacement Device）」という名称の米国特許出願第１１／３４３１５９号、及び
２００６年７月２７日出願の「脊椎関節再建のための補綴装置（Prosthetic Device for Spinal Joint Reconstruction）」という名称の米国特許出願第１１／４９４３１１号。

健康なヒト脊柱の腰椎領域の矢状方向図である。 単一の脊椎関節の矢状方向図である。 本開示の一実施形態による運動を維持する補綴装置の側面図である。 図３の運動を維持する補綴装置の斜視図である。 図３の運動を維持する補綴装置の上面図である。 図３の運動を維持する補綴装置の前面図である。 図３の運動を維持する補綴装置の後面図である。 屈曲運動における図３の装置の側面図である。 伸張運動における図３の装置の側面図である。 本開示の他の実施形態による運動を維持する補綴装置の斜視図である。 図１０の運動を維持する補綴装置の側面図である。 本開示の他の実施形態による運動を維持する補綴装置の側面図である。 脊椎関節に移植された図１０の運動を維持する補綴装置の側面図である。 本開示の他の実施形態による運動を維持する補綴装置の斜視図である。 本開示の他の実施形態による運動を維持する補綴装置の斜視図である。 本開示の他の実施形態による運動を維持する補綴装置の斜視図である。 本開示の他の実施形態による運動を維持する補綴装置の斜視図である。 本開示の他の実施形態による運動を維持する補綴装置の分解図である。 本開示の他の実施形態による運動を維持する補綴装置の分解図である。 本開示の他の実施形態による運動を維持する補綴装置の分解図である。 本開示の他の実施形態による運動を維持する補綴装置の分解図である。 図２２Ａは、本開示の他の実施形態による運動を維持する補綴装置の斜視図である。 図２２Ｂは、図２２Ａの運動を維持する補綴装置の一態様の底面斜視図である。 本開示の他の実施形態による運動を維持する補綴装置の斜視図である。 本開示の他の実施形態による運動を維持する補綴装置の斜視図である。 本開示の他の実施形態による運動を維持する補綴装置の斜視図である。 図２６Ａは、本開示の他の実施形態による運動を維持する補綴装置の一部を示す図である。 図２６Ｂは、図２６Ａの運動を維持する補綴装置の断面図である。 図２７Ａは、本開示の他の実施形態による運動を維持する補綴装置の一部を示す図である。 図２７Ｂは、図２７Ａの運動を維持する補綴装置の断面図である。 図２８Ａは、本開示の他の実施形態による運動を維持する補綴装置の一部を示す図である。 図２８Ｂは、図２７Ａの運動を維持する補綴装置の断面図である。

本開示は一般に、脊椎手術のためのシステム及び方法に関し、より詳細には、いくつかの実施形態における後方移植のための脊椎関節形成システム及び方法に関する。本発明の原理について理解を促すために、次に図面に示した実施形態または実施例が参照され、それを記述するために特定の専門用語が用いられる。しかしながら、それによって本発明の範囲が限定されるものではないことは理解されるであろう。本開示に関連する当業者には一般的に想起されるように、記載される実施形態の任意の変更及び他の修正、ならびに本明細書に記載される本発明の原理の他の適用が企図される。

まず図１を参照すると、脊柱１０の矢状方向図が示され、それぞれ本来の椎間円板Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３によって分離された一連の椎骨Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４を図示している。図は脊柱の腰椎部分を全体的に示しているが、本開示の装置、システム及び方法は、胸部領域及び頚部領域を含む脊柱のすべての領域に対しても同様に適用可能であることを理解されたい。

次に図２を参照すると、脊柱１０の脊椎関節１２は、隣接する椎骨Ｖ１、Ｖ２を含み、それらの間に椎間円板Ｄ１が延びている。椎骨Ｖ１は、全体的に円筒形の椎骨本体部分１４、下関節突起１６及び下終板１８を含む。椎骨Ｖ２は、全体的に円筒形の椎骨本体部分２０、上関節突起２２及び上終板２４を含む。参照のために、長手方向の軸１９が、円筒形の椎骨本体部分１４、２０の中心を通って延びている。椎骨本体部分２０と上関節突起２２との間には、椎弓根２５が延びている。下関節突起１６及び上関節突起２２は、椎間関節または関節突起関節２６を形成する。椎間関節２６は被膜及び軟骨で満たされた液体を有し、関節突起１６、２２に対する関節運動面を形成する。円板Ｄ１と椎間関節２６との両方によって隣接する骨の表面間での運動が可能になり、脊椎関節１２全体が、正常範囲の屈曲／伸張、横方向の曲げ及び回転運動を行えるようになる。老化、負傷、疾病または他の要因によって円板Ｄ１及び／または椎間関節２６が悪化したときには、円板、椎間関節及び／または関節突起１６、２２のすべてまたは一部を除去し、脊椎関節１２における運動を維持することが可能な補綴装置によって置換することができる。詳しく記載しないが、相対する側にある第２の補綴装置を用いて、円板Ｄ１の機能及び椎間関節２６の反対側の第２の椎間関節の機能の一部を置換することもできる。

次に図３乃至図７を参照すると、一実施形態では、補綴装置３０は脊椎関節１２の動きを維持することができる。補綴装置３０は、上側関節構成要素３２及び下側関節構成要素３４を含む。上側関節構成要素３２は関節接合面３６を含み、関節接合面３６の形は滑らかな凹形であり、全体的に球形とすることができる。下側関節構成要素３４は関節接合面３８を含み、関節接合面３８の形は滑らかな凸形であり、全体的に球形とすることができる。組み立てられると、関節接合面３６は関節接合面３８に係合して、ボールソケット型の前方接合部を形成することができる。

「球」の形をした面とは、均一な曲率半径を有する任意の曲面を含むものと理解され、また球形のキャップもしくは球の一部分を指すこともある。別の実施形態では、非球形の曲面が関節接合面として機能し、補綴装置の運動範囲に特定の制限を与えることができる。さらに他の実施形態では、接合部を反転させ、上側関節接合面が凸形を有し、下側関節接合面が凹形関節接合面を有するようにしてもよい。

上側関節構成要素３２は更に、この実施形態では窪んだ肩部である緩衝器または運動制限器４０、４２を含むことができる。下側関節構成要素３４は、この実施形態では関節接合面３８から間隔をおいて配置された、上方に突出する拡張部である緩衝器または運動制限器４４、４６を含む。以下にさらに詳しく記載されるように、対の運動制限器４０、４４及び対の運動制限器４２、４６は、屈曲／伸張運動を望ましい範囲に抑える働きをして、関節接合面３６、３８によって形成される接合部の位置ずれを防止または制限することができる。運動制限器は、屈曲／伸張運動の範囲をより大きくまたはより小さくするように成形することができる。例えば、関節接合面３８から離れるように傾斜させた運動制限器４４上の面は、軸１９に平行な動作制限器の面より大きい屈曲運動を許容することができる。

上側関節構成要素３２は更に、椎骨終板１８と相互作用するための外側接触面４８を含むことができ、下側関節構成要素３４は、椎骨終板２４と相互作用するための外側接触面５０を含むことができる。

上側関節構成要素３２は更に、外側接触面４８から延び、細長い部分５３及び細長い部分５４を備えた上側キール５２を含むことができる。細長い部分５４を細長い部分５３より高くして、椎骨本体１４の外側壁の硬い皮質骨における補綴装置３０の安定性を高めることができる。この実施形態では、一段高いキール部分５４は、尖らせ下部を切り取った前縁部５６を有し、椎骨本体１４及び終板１８内にチャンネルを積極的に切削することを促し、装置３０が椎骨本体１４を削り取るのを防止することを助ける。この実施形態では、一段高いキール部分５４は、上側キール５２の長さの約３分の１であり、さらに安定化するために上側関節構成要素の後方縁部に向かって延びている。別の実施形態では、所望の安定性を得るために、上側キールはより長くてもより短くてもよい。下側関節構成要素３４は、外側接触面５０から延びる下側キール５８を含むことができる。

別の実施形態では、キールの幅は様々でよい。例えば、キールの下側部分は、キールのさらに高い部分より狭くすることができる。他の実施形態では、キールがテーパを有するまたは起伏のある波状形を有することができる。さらに他の代替形態では、骨の内部成長を促すために、キールは穿孔されるか、また多孔質のものとすることができる。

上側関節構成要素３２は更に、外側接触面４８の後方縁部から上方へ延びる後方タブ６０を含むことができる。この実施形態においてタブ６０は、接触面４８に対して全体的に垂直にする、またはわずかに鋭角をなすようにすることができる。タブ６０は、上側キール５２の後方端部と一体成形される、あるいは接することが可能である。以下にさらに詳しく記載されるように、後方タブ６０は、装置３０が椎間円板空間内で極端に前方に挿入されるのを防止する停止部として働くことができる。手術中に移植の進捗を判断し、装置３０が完全に移植され、後方タブ６０が椎骨本体１４の後方壁と接触するときを確認するために、タブ６０の位置を蛍光透視法または他の可視化法によって監視することができる。後方タブ６０の位置は、関節接合面３６、３８によって形成された接合部の回転中心に対して固定することができるため、後方タブ６０の位置は、回転中心の位置を示すものとして役立つことができる。外科医が回転中心に対する所望の位置を決めた後、上側関節構成要素３２は、後方タブ６０が椎骨本体１４の後方壁に接して位置決めされると、回転中心があらかじめ決められた所望の位置に移動されるように選択することができる。

補綴装置３０は更に、下側関節構成要素３４から後方に延びるブリッジ構成要素６２を含むことができる。取り付けられると、ブリッジ構成要素６２は更に、椎骨本体１４、２０の間の椎間円板空間から後方に、椎弓根２５の少なくとも一部に沿って遠位端６４まで延びることができる。別の実施形態では、椎弓根２５のすべてまたは一部を除去し、ブリッジを本来の構造からの支持がほとんどまたはまったくない状態にすることができる。

ブリッジ６２の遠位端６４は、この実施形態では締結具６８を受け入れるための通路である、接続構成要素６６を含むことができる。この実施形態では、締結具６８は骨ねじであるが、別の実施形態では、釘、ステープルなどの締結具、または他の機械的もしくは化学的な締結具が適している場合もある。接続構成要素６６の向きによって、締結具６８を椎弓根外（extrapendicularly）に挿入することが可能になり、その結果、ねじが椎弓根を通って画定される中心軸から離れる傾斜角度付きのまたは斜めの経路を移動するようになる。締結具６８は、椎弓根２５の一部を横切り、椎骨本体２０の中にねじ込むことができる。椎弓根外の固定は、全体的に後方−前方に椎弓根を通って画定される中心軸に沿った経路をたどらない、椎弓根内への任意の固定とすることができる。この実施形態では、ねじは椎弓根の上側壁を貫通し、強力な皮質固定を実現することができる。すべての実施形態において、締結具は少なくとも部分的に窪ませ、関節接合、軟組織及び神経構造に干渉しないようにすることができる。

取り付けられると、ブリッジ６２及び締結具６８は、特に屈曲／伸張運動中の装置３０の過度の運動を制限することができる。さらにブリッジ６２は、負荷を下側椎骨Ｖ２に分配して、下側関節構成要素３４が椎骨本体２０の中に沈下する可能性を低減することができる。

接続構成要素６６は更に、この実施形態では、締結具６８を適所に保持する弾性変形可能なＣ形構造体である固定クリップ７０を含み、特に接合部１２が動いているときの締結具６８の後方への脱離に抵抗する。別の実施形態では、固定クリップは、キャップ、クランプ、接着剤、または締結具６８の動きを制限するための他の適切な機械的もしくは化学的なシステムとすることが可能であることが理解される。

関節構成要素３２、３４及びブリッジ構成要素６２の大きさならびに形は、後方外科的進入法の制約によって制限されることがある。例えば、前方関節構成要素３２、３４は、最大の椎骨終板領域を覆い、負荷を散逸させて沈下を低減しながら、依然として後方の外科的露出部、Ｋａｍｂｉｎの三角形及び他の神経要素を通して装着された状態にあるように構成することができる。最大の表面被覆率を得るために、前方関節構成要素３２、３４の材料が、それぞれ関節接合面３６、３８から前方に延びてもよい。またブリッジ構成要素６２の幅は、Ｋａｍｂｉｎの三角形を通過し、神経要素と共存するように最小限に抑えられる。

別の実施形態では、上側関節構成要素及び下側関節構成要素は、様々な高さに形成することができる。例えば厚くした接触面を有する構成要素を製造することによって、上側構成要素の高さを増すことができる。同様に、材料を追加して下側構成要素の全体的な高さを増すことができる。様々な選択可能な高さの構成要素を提供することにより、上側構成要素及び下側構成要素内への骨の成長を促進し、所望の範囲の運動を得るために、外科医が接合部内に適切な張力を生じさせることが可能になる。さらに別の実施形態では、所望の脊柱前湾または脊柱後湾を作り出すために、上側関節構成要素及び下側関節構成要素の高さが構成要素の長さに沿って増減してもよい。結果として得られる上側接触面と下側接触面との間の角度を変更することができるので、外科医は患者の解剖学的形態の間、または腰仙関節（Ｌ５−Ｓ１）などの脊柱レベルの間の変化に対処することが可能になる。外科医が脊柱レベルまたは患者の解剖学的形態に基づいて補綴装置の高さ、角形成及び性能を変えることができるため、より優れた適合性及び患者にとってより良好な予後を保証することができる。

補綴装置３０は、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／またはステンレス鋼合金などの金属を含む、任意の適切な生体適合材料で形成することができる。アルミニウム酸化物すなわちアルミナ、ジルコニウム酸化物すなわちジルコニアなどのセラミック材料、粒子状ダイヤモンドの成形体、及び／またはパイロライトカーボンが適している場合もある。ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、炭素繊維強化ＰＥＥＫもしくはポリエーテルケトンケトン（ＰＥＫＫ）などのポリアリールエーテルケトン（ＰＡＥＫ）族、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／また架橋ＵＨＭＷＰＥのうちの任意の要素を含むポリマー材料を用いることもできる。補綴装置３０を構成する様々な構成要素は異なる材料で形成されてもよく、したがって、メタル・オン・メタル、メタル・オン・セラミック、メタル・オン・ポリマー、セラミック・オン・セラミック、セラミック・オン・ポリマーまたはポリマー・オン・ポリマーの構成が可能である。

接触面４８、５０、キール５２、５８及びブリッジ６２を含む補綴装置３０の骨接触面は、移植された補綴物の固定状態を向上させる機能またはコーティングを含むことができる。例えば表面は、化学的エッチング、ビードブラスト、研磨、研削、セレーション加工（ｓｅｒｒａｔｉｎｇ）及び／またはダイヤモンド切削などによって粗面化することができる。骨の内部成長及び固定を促すために、補綴装置３０の骨接触面のすべてまたは一部は、ヒドロキシアパタイト（ＨＡ）、リン酸三カルシウム（ＴＣＰ）及び／または炭酸カルシウムなどの生体適合性及び骨伝導性を有する材料で被覆することもできる。あるいは、トランスフォーミング増殖因子（ＴＧＦ）ベータスーパーファミリー由来のタンパク質、またはＢＭＰ２もしくはＢＭＰ７などの骨形成タンパク質など、骨誘導性のコーティングを用いることができる。他の適切な特徴は、鋭く尖った部分、隆起及び／または他の表面構造を含むことができる。

以下に記載されるように、補綴装置３０は椎骨Ｖ１、Ｖ２の間に取り付けることができる。補綴装置３０は、周知のＴＬＩＦ（経椎間孔腰椎椎体間固定術）またはＰＬＩＦ（後方腰椎椎体間固定術）処置と類似の後方経椎間孔進入法を用いて患者に移植することができる。ＰＬＩＦ式進入法は、一般により中心に近く、また椎骨円板空間に近接するために、横切っている根（root）及び硬膜をより多く引き込むことに依存する。これらの構造体の間の空間は、Ｋａｍｂｉｎの三角形として知られている。ＴＬＩＦの進入路は一般により傾斜しており、出て行く根の引き込みが少なくて済み、また横切っている構造体の引き込みが少ないことに伴って硬膜外出血も少なくて済む。出て行く神経根の位置より上かつＫａｍｂｉｎの三角形の外側で遠位側面（far lateral）進入法を用いて、脊椎骨間の空間に接近することも可能である。いくつかの例では、面を切除せずに遠位側面を介して脊椎骨間の空間に接近することが可能である。更に、腰筋を通る直接側面（direct lateral）進入法も知られている。この進入法は後方の神経要素を完全に回避する。本開示の実施形態は、こうした一般的な進入法の任意のもの、またはそれらの組合せを採用することができる。

こうした進入法の少なくとも１つに従って、患者の背中に正中切開などの切開を行い、罹患した円板Ｄ１及びまわりの組織の一部またはすべてを、孔を介して除去することができる。椎骨Ｖ２の上終板２４は、下側関節構成要素３４の外側接触面５０の輪郭と一致させて終板２４に対する圧力分布を正常にする、かつ／または骨の内部成長の前に初期固定を可能にするために、粉砕、研削または他の方法で切除することができる。椎骨Ｖ２の終板２４を処理することによって、平坦な表面、またはポケット、溝などの表面外形、または対応する外側接触面５０上の形に一致する他の外形を得ることができる。椎骨Ｖ１の下終板１８も、上側関節構成要素３２を受け入れるように、出て行く神経根及び後根神経節によって許容される程度まで同様に処理することができる。椎間関節２６が置換されるかどうかに応じて、本来の椎間関節及び対応する関節突起１６、２２を切り取り、ブリッジ構成要素６２のための空間を作ることができる。

次いで、補綴装置３０は、外科的に生成された開口部を通して区分的に挿入することができる。すなわち、上側関節構成要素及び下側関節構成要素３２、３４を含む補綴装置３０の構成要素を、孔を通して嵌め込み、椎骨本体１４、２０の間の椎間円板空間内に配置することができる。補綴装置３０の各部分は完全に分離するか、あるいは孔を通して挿入する前に、それらの２つ以上を当分野において周知の布または他の材料によって互いに結び付けるもしくはパッケージ化することができる。本来の円板の外側環状部の少なくとも一部を保持することが可能である場合には、下側関節構成要素は、それが環状部の対応する部分に接するように挿入することできる。

終板１８、２４は、それぞれキール５２、５８を受け入れるために、粉砕する、削る、切り込みを付ける、または他の方法で処理することができる。あるいは、キール自体のすべてまたは各部分が、終板内にチャンネルを切削することもできる。例えば、上側関節構成要素３２が移植されると、先頭の細長い部分５２はあらかじめ切削されたチャンネルをたどることができ、あるいは上側関節構成要素３２が終板１８の中に押し込まれると、それ自体がチャンネルを形成することができる。前縁５６は更に、椎骨本体１４の周縁部のより硬い皮質骨を切削することができる。蛍光透視法または他の可視化法を指標に用いて、後方タブ６０が椎骨１４の後方壁と接触するまで上側関節構成要素３２を押し込み、それ以上の挿入を制限することができる。キール５８を有する下側関節構成要素３４は、同様の方法で終板２４及び椎骨本体２０の中に押し込むことができる。この実施形態では、上側関節構成要素３２は、少なくとも最初は摩擦嵌合によって適所に保持される。別の実施形態では、骨ねじ、ステープルなどの締結具、接着剤、または他の機械的もしくは化学的な締結具を用いて、上側関節構成要素を適所に保持することができる。

上側関節構成要素及び下側関節構成要素３２、３４が移植された状態では、関節接合面３６は、関節接合面３８と関節運動するように係合させることができる。関節接合面３６、３８によって形成される接合部の回転中心は、椎骨Ｖ１、Ｖ２の間の椎間円板空間を通って長手方向に延びる中心軸１９の後方に配置することができる。後方タブ６０が上側関節構成要素３２が過度に挿入されるのを防止する停止部として働くため、回転中心の最終的な位置は、上側関節接合構成要素の選択によってあらかじめ決めることができる。

ブリッジ６２は、下側関節構成要素３４から後方に、かつ椎骨本体１４、２０の間の椎間円板空間から後方に延びることができる。締結具６８は、接続構成要素６６を通り、椎弓根２５の一部を通って椎骨本体２０に挿入することができる。この実施形態では、締結具６８は、椎弓根２５の中に椎弓根の軸に対して傾斜した角度で突き通され、したがって、軸１９に対して傾斜した角度で椎骨本体２０の中に押し込まれる。締結具６８の角度は、その後の接合部１２の運動中に締結具が後退して骨から外れるのを制限するのに役立つことができる。後退は更に、締結具６８をブリッジ６２の遠位端にクランプする固定クリップ７０によって制限することができる。

示されないが、補綴装置３０と同一または類似の第２の補綴装置を、前述した方法と実質的に同じ方法で、相対する側で対向するＴＬＩＦまたはＰＬＩＦ式進入法によって挿入することができる。挿入後、第２の補綴装置は補綴装置３０と協働し、実質的に同じ方法で動作して、以下に記載される運動範囲を与えることができる。

取り付けられると、関節接合面３６、３８によって形成されたボールソケット型の前方接合部は、比較的安定した状態になり、自動的に中心に戻ることができる。関節接合面の球形の面は、屈曲／伸張、横方向の曲げ及び回転運動を含むすべての範囲の運動を可能にする。関節接合面３６、３８及び締結具６８によって形成される前方接合部により、補綴装置３０は剪断力、特に前方−後方の力に抵抗することが可能になる。上側関節構成要素３２の下側関節構成要素３４に対する動きは、関節接合面３６内の関節接合面３８の変位によって制限することができる。長手方向の軸１９のまわりの回転運動は、相対する側にある対の補綴装置によって与えられる組み合わされた拘束により制限することができる。キール５２、５８は更に、個々の構成要素３２、３４の剪断及び回転運動に抵抗するように働くことができる。

脊椎関節１２内の屈曲／伸張運動を制限する椎間関節２６の機能は、運動制限器４０、４２、４４、４６によって少なくとも部分的に復元することができる。例えば図８に示すように、脊椎関節１２が屈曲した状態では、運動制限器４０、４４が接触して、それ以上の屈曲運動を防ぐこと、及び／または関節接合面３６、３８の位置ずれを防ぐことができる。図９に示すように、脊椎関節１２が伸張した状態では、運動制限器４２、４６が接触して、それ以上の伸張運動を防ぐこと、及び／または関節接合面３６、３８の位置ずれを防ぐことができる。屈曲／伸張運動は更に、締結具６８によって椎弓根２５及び／または椎骨本体２０と接触した状態に保たれたブリッジ６２によって制限することができる。

一般に、前方に配置された単純なボールソケット型の接合部は、同一または類似の曲率半径を有するそれぞれの構成要素によってしっかりと拘束され、屈曲−伸張、横方向の曲げ及び捻り運動を可能にすると同時に、剪断力に抵抗し、並進運動を制限することができる。ボールソケット型の構成要素の形またはそれらの間のクリアランスを変更することによって、運動度を増すことも可能になる。

次に図１０及び図１１を参照すると、この実施形態では、補綴装置８０は脊椎関節１２内の運動を維持することができる。補綴装置８０は、上側関節構成要素８２及び下側関節構成要素８４を含む。上側関節構成要素８２は関節接合面８６を含み、関節接合面８６の形は滑らかな凹形であり、全体的に球形とすることができる。下側関節構成要素８４は関節接合面８８を含み、関節接合面８８の形は滑らかな凸形であり、全体的に球形とすることができる。組み立てられると、関節接合面８６は関節接合面８８に係合して、ボールソケット型の前方接合部を形成することができる。

前述のように、「球」の形をした面とは、均一な曲率半径を有する任意の曲面を含むものと理解され、また球形のキャップもしくは球の一部分を指すこともある。別の実施形態では、非球形の曲面が関節接合面として機能し、補綴装置の運動範囲に特定の制限を与えることができる。さらに他の実施形態では、接合部を反転させ、上側関節接合面が凸形を有し、下側関節接合面が凹形関節接合面を有するようにしてもよい。

上側関節構成要素８２は更に、椎骨終板１８と相互作用するための外側接触面９０を含むことができ、下側関節構成要素３４は、椎骨終板２４と相互作用するための外側接触面９２を含むことができる。

上側関節構成要素８２は更に、外側接触面９０から延び、細長い部分９６及び細長い部分９８を備えた上側キール９４を含むことができる。細長い部分９８を細長い部分９６より高くして、椎骨本体１４の外側壁の硬い皮質骨における補綴装置８０の安定性を高めることができる。この実施形態では、一段高いキール部分９８は尖らせた前縁部１００を有し、椎骨本体１４及び終板１８内にチャンネルを切削し、装置８０が椎骨本体１４を削り取るのを防止することを助ける。この実施形態では、一段高いキール部分９８は、上側キール９４の長さの約３分の１であり、さらに安定化するために上側関節構成要素８２の後方縁部に向かって延びている。別の実施形態では、上側キールはより長くてもより短くてもよい。下側関節構成要素８４は、外側接触面９２から延びる下側キール１０２を含むことができる。

上側関節構成要素８２は更に、外側接触面９０の後方縁部から上方へ延びる後方タブ１０４を含むことができる。この実施形態では、タブ１０４は接触面９０に対して全体的に垂直にする、またはわずかに鋭角をなすようにすることができる。タブ１０４は、上側キール９４の後方端部と一体成形される、あるいは接することが可能である。以下にさらに詳しく記載されるように、後方タブ１０４は、装置８０が椎間円板空間内で極端に前方に挿入されるのを防止する停止部として働くことができる。手術中に移植の進捗を判断し、装置８０が完全に移植されて、後方タブ１０４が椎骨本体１４の後方壁と接触するときを確認するために、タブ１０４の位置を、蛍光透視法または他の可視化法によって監視することができる。後方タブ１０４の位置は、関節接合面８６、８８によって形成された接合部の回転中心に対して固定することができるため、後方タブ１０４の位置は、回転中心の位置を示すものとして役立つことができる。外科医が回転中心に対する所望の位置を決めた後、上側関節構成要素８２は、後方タブ１０４が椎骨本体１４の後方壁に接して位置決めされると、回転中心があらかじめ決められた所望の位置に移動されるように選択することができる。

補綴装置８０は更に、下側関節構成要素８４から後方に延びる下側ブリッジ構成要素１０６を含むことができる。取り付けられると、下側ブリッジ構成要素１０６は、椎骨本体１４、２０の間の椎間円板空間から後方に、椎弓根２５の少なくとも一部に沿って延びることができる。

この実施形態では、下側ブリッジ１０６から下側後方関節構成要素１０８が延びることができる。後方関節構成要素１０８は、ブリッジ端部１１２及び尾端部１１４を有する支柱１１０を含むことができる。支柱１１０は、全体的に脊柱に沿った方向に延びるように構成することができる。

支柱１１０のブリッジ端部１１２は、下側ブリッジ１０６に接続することができる。支柱１１０は上方に延びることが可能であり、したがって、支柱６０の尾端部１１４は下側ブリッジ１０６より高い位置に配設することができる。尾端部１１４は、上側関節構成要素８２と下側関節構成要素８４との間の関節接合の範囲を制限するように構成された、運動停止部１１６を含むことができる。この実施形態では、支柱１１０は、ブリッジ端部１１２と尾端部１１４との間に延びる直線部分を含むことができる。例示的な一実施形態では、支柱１１０は関節接合面８８の湾曲と同心の曲線を含むことができる。

補綴装置８０は更に、上側関節構成要素８２から後方に延びる上側ブリッジ構成要素１１８を含むことができる。取り付けられると、上側ブリッジ構成要素１１８は更に、椎骨本体１４、２０の間の椎間円板空間から後方に延びることができる。ブリッジ構成要素１０６、１１８のどちらも、ただし特に下側ブリッジ１０６は、本来の椎弓根を補助または置換することができる「優れた（super）」または人工椎弓根となり得る。

上側ブリッジ１１８からは、上側後方関節構成要素１２０が延びている。上側後方関節構成要素１２０は、Ｃ形を形成するように構成された１対のアーム１２２を含み、Ｃ形部分は、下側後方関節構成要素１０８の支柱１１０を受け入れるように適合される。アーム１２２の一部は、支柱１１０上の運動停止部１１６と協働するように構成された運動停止部１２４を形成する。したがって、上側後方関節構成要素及び後方関節構成要素１０８、１２０が、図１０及び図１１に示されるように組み立てられると、運動停止部１２４及び運動停止部１１６が協働して、補綴装置８０の関節接合の範囲を制限する。上側ブリッジ構成要素１１８は更に、この実施形態では支柱１１０の前方運動を制限する三角形の拡張部である、運動制限器１２５を含むことができる。

接続構成要素１２６は、この実施形態では締結具１２８を受け入れるための一体成形された管であり、支柱１１０内の開口部１３０の間、下側ブリッジ構成要素１０６を通って延びることができる。この実施形態では、締結具１２８は骨ねじであるが、別の実施形態では、釘、ステープルなどの締結具、または他の機械的もしくは化学的な締結具が適している場合もある。締結具１２８は、傾斜した角度で椎弓根２５の一部を横切り、椎骨本体２０の中にねじ込むことができる。取り付けられると、下側ブリッジ１０６及び締結具１２８は、特に屈曲／伸張運動中の装置８０の過度の運動を制限することができる。さらに下側ブリッジ１０６は、負荷を下側椎骨Ｖ２に分配して、下側関節構成要素８４が椎骨本体２０の中に沈下する可能性を低減することができる。

補綴装置８０の各構成要素は、装置３０に関して先に列挙した材料の任意のもので形成することができる。補綴装置８０は、装置３０に関して前述した方法と同様の方法で移植することが可能であるが、この実施形態では、各構成要素は移植前に、支柱１１０がアーム１２２を通して挿入され、移動を許容されるようにあらかじめ組み立てることができる。装置３０と同様に、補綴装置８０は類似または同一の相対する側にある装置と対にすることができる。

取り付けられると（図１３）、関節接合面８６、８８によって形成されたボールソケット型の前方接合部は、比較的安定した状態になり、自動的に中心に戻ることができる。関節接合面の球形の面は、屈曲／伸張、横方向の曲げ及び回転運動を含むすべての範囲の運動を可能にする。関節接合面８６、８８によって形成される前方接合部、上側後方関節構成要素及び下側後方関節構成要素１０８、１２０によって形成される後方接合部、ならびに締結具６８は共に、補綴装置が剪断力、特に前方−後方の力に抵抗できるようにする。上側関節構成要素３２の下側関節構成要素３４に対する動きは、関節接合面３６内の関節接合面３８の変位によって、さらには後方関節構成要素１０８、１２０によって制限することができる。長手方向の軸１９のまわりの回転運動は、後方関節構成要素１０８、１２０、及び相対する側にある対の補綴装置によって与えられる組み合わされた拘束により制限することができる。キール９４、１０２は更に、個々の構成要素８２、８４の剪断及び回転運動に抵抗するように働くことができる。

脊椎関節１２内の屈曲／伸張運動を制限する椎間関節２６の機能は、後方関節構成要素１０８、１２０によって少なくとも部分的に復元することができる。例えば、装置８０が完全に屈曲した状態にあるときには、運動停止部１２４と運動停止部１１６が協働することによって、それ以上の屈曲及び前方接合部の位置ずれを制限することができる。装置８０が完全に伸張した状態にあるときには、運動停止部１２５が支柱１１０と協働し、かつ上側ブリッジ構成要素１１８が接続構成要素１２６と協働することによって、それ以上の伸張及び前方接合部の位置ずれを制限することができる。屈曲／伸張運動は更に、締結具１２８によって椎弓根２５及び／または椎骨本体２０と接触した状態に保たれた下側ブリッジ１０６により制限することができる。

次に図１２を参照すると、この実施形態では、補綴装置１４０は実質的に補綴装置８０と同様とすることができるが、この実施形態では、キール１４２は拡張部分１４６及び拡張部分１４８を含むことができる。拡張部分１４８は拡張部分１４６より高くすることができ、また移植中に椎骨本体１４の積極的な切削を可能にするように、下部を切り取った部分１５０を含むことができる。

次に図１４を参照すると、この実施形態では、補綴装置１６０は脊椎関節１２内の運動を維持することができる。補綴装置１６０は、上側関節構成要素１６２及び下側関節構成要素１６４を含む。上側関節構成要素１６２は関節接合面１６６を含み、関節接合面１６６の形は滑らかな凹形であり、全体的に球形とすることができる。下側関節構成要素１６４は、関節接合面１６８を含み、関節接合面１６８の形は滑らかな凸形であり、全体的に球形とすることができる。組み立てられると、関節接合面１６６は関節接合面１６８に係合して、ボールソケット型の前方接合部を形成することができる。この実施形態に示されるように、ボールソケット型の前方接合部の回転中心は、幾何学的な中線１６９の後方に位置決めされる。取り付けられると、この後方を向いた回転中心は、脊椎関節１２内により自然な原動力を発生させることができる。

前述のように、「球」の形をした面とは、均一な曲率半径を有する任意の曲面を含むものと理解され、また球形のキャップもしくは球の一部分を指すこともある。別の実施形態では、非球形の曲面が関節接合面として機能し、補綴装置の運動範囲に特定の制限を与えることができる。さらに他の実施形態では、接合部を反転させ、上側関節接合面が凸形を有し、下側関節接合面が凹形関節接合面を有するようにしてもよい。

上側関節構成要素１６２は更に、外椎骨終板１８と相互作用するための外側接触面１７０を含むことができ、下側関節構成要素３４は、椎骨終板２４と相互作用するための外側接触面１７２を含むことができる。

上側関節構成要素１６２は更に、外側接触面１７０から延びる上側キール１７４を含むことができる。この実施形態では、キール１７４のより多くの部分が、中線１６９の後方に延びる以上に前方に延びることができる。このキール１７４の前方への配置は、関節１２における運動中の上側関節構成要素のてこ作用を高めることができ、またボールソケット型接合部の回転中心の後方への配置によって装置１６０の前方に生成される、他の点で望ましくない過度の運動に抵抗するように働くことができる。別の実施形態では、上側キールはより長くてもより短くてもよい。下側関節構成要素１６４は、外側接触面１７２から延びる下側キール１７６を含むことができる。

補綴装置１６０の各構成要素は、装置３０に関して先に列挙した材料の任意のもので形成することができる。補綴装置１６０は装置３０に関して前述した方法と同様の方法で移植することが可能であるが、この実施形態では、装置１６０全体を椎骨本体１４、２０の間の椎間円板空間内に位置決めすることができる。装置３０と同様に、補綴装置８０は類似または同一の相対する側にある装置と対にすることができる。

取り付けられると、関節接合面１６６、１６８によって形成されたボールソケット型の前方接合部は、比較的安定した状態になり、自動的に中心に戻ることができる。関節接合面の球形の面は、屈曲／伸張、横方向の曲げ及び回転運動を含むすべての範囲の運動を可能にする。この実施形態には、実質的に椎間円板空間から延びる後方の構成要素がないため、本来の椎間関節２６を保持すること、または当分野で周知の他のシステムによって置換もしくは強化することができる。長手方向の軸１９のまわりの回転運動は、相対する側にある対の補綴装置によって与えられる組み合わされた拘束により制限することができる。キール１７４、１７は更に、個々の構成要素１６２、１６４の剪断及び回転運動に抵抗するように働くことができる。

次に図１５を参照すると、この実施形態では、補綴装置１８０は脊椎関節１２内の運動を維持することができる。補綴装置１８０は、上側関節構成要素１８２及び下側関節構成要素１８４を含む。装置１８０は、上側関節構成要素１８２が椎骨終板１８の中に固定するための一連の鋸歯状の突起部を含んだキールシステム１８６を含むこと除いて、実質的に装置１６０と同様とすることができる。下側関節構成要素１８４からは、同様のキールシステム１８８が延びている。鋸歯状の突起部の頂点及び幅は、キールシステムの全長にわたって均一でも異なってもよい。

次に図１６を参照すると、この実施形態では、補綴装置１９０は脊椎関節１２内の運動を維持することができる。補綴装置１９０は、上側関節構成要素１９２及び下側関節構成要素１９４を含む。装置１９０は、実質的に装置１６０と同様とすることができるが、以下に記載される相違点を有する。この実施形態では、補綴装置１９０は更に、下側関節構成要素１９４から後方に延びるブリッジ構成要素１９６を含むことができる。取り付けられると、ブリッジ構成要素１９６はさらに後方へ、椎骨本体１４、２０の間の椎間円板空間から、椎弓根２５の少なくとも一部に沿って遠位端１９８まで延びることができる。別の実施形態では、椎弓根２５のすべてまたは一部を除去し、ブリッジを本来の構造からの支持がほとんどまたはまったくない状態にすることができる。

ブリッジ１９６の遠位端１９８は、この実施形態では締結具２０２を受け入れるための通路である、接続構成要素２００を含むことができる。この実施形態では、締結具２０２は骨ねじであるが、別の実施形態では、釘、ステープルなどの締結具、または他の機械的もしくは化学的な締結具が適している場合もある。接続構成要素２００の向きによって、締結具２０２を椎弓根外に挿入することが可能になり、その結果、ねじが椎弓根を通って画定される中心軸から離れる傾斜角度付きのまたは斜めの経路を移動するようになる。締結具２０２は、椎弓根２５の一部を横切り、椎骨本体２０の中にねじ込むことができる。椎弓根外の固定は、全体的に後方−前方に椎弓根を通って画定される中心軸に沿った経路をたどらない、椎弓根内への任意の固定とすることができる。この実施形態では、ねじは椎弓根の上側壁を貫通し、強力な皮質固定を実現することができる。すべての実施形態において、締結具は少なくとも部分的に窪ませ、関節接合、軟組織及び神経構造に干渉しないようにすることができる。

取り付けられると、ブリッジ１９６及び締結具２０２は、特に屈曲／伸張運動中の装置１９０の過度の運動を制限することができる。さらにブリッジ１９６は、負荷を下側椎骨Ｖ２に分配して、下側関節構成要素１９４が椎骨本体２０の中に沈下する可能性を低減することができる。前述のように、接続構成要素は、締結具２０２の動き及び脱離を制限するための固定クリップ、または他の適切な機械的もしくは化学的なシステムを含むことができる。

上側関節構成要素１９２は、装置３０の後方タブ６０と同様に、上側関節構成要素１９２の上側面から全体的に上方に延びる接続構成要素を含むこともできる。接続構成要素１９２は、締結具２０８を受け入れるような大きさに作成された貫通通路２０６を含む。接続構成要素１９２は、上側関節構成要素１９２が椎間円板空間に挿入されるときの挿入停止部としても、締結具２０８を椎骨本体１４内に方向付けるための入口点としても働くことができる。

取り付けられると、締結具２０８は、上側関節構成要素１９２の後方移動及び／または位置ずれを制限することが可能であり、また特に屈曲／伸張運動中の装置１９０の過度の運動を制限することもできる。固定クリップまたは他の阻止装置を用いて、締結具２０８が脱離するのを防止することができる。別の実施形態では、接続構成要素の大きさ及び形は様々でよい。例えば接続構成要素は、依然として締結具を受け入れるような大きさに作成されたＵ形の陥凹部とすること、あるいはステープルまたは複数の締結具を受け入れる複数の通路を含むことが可能である。

次に図１７を参照すると、この実施形態では、補綴装置２１０は脊椎関節１２内の運動を維持することができる。補綴装置２１０は、上側関節構成要素２１２及び下側関節構成要素２１４を含む。装置２１０は、この実施形態では、上側関節構成要素の締結具を省いてもよいことを除いて、実質的に装置１９０と同様とすることができる。上側関節構成要素１９２と同様に、上側関節構成要素２１２は貫通通路２１８を有する接続構成要素２１６を含むことができる。この実施形態では、上側の締結具を省くことは、上側関節構成要素及び下側関節構成要素によって形成される前方接合部における余計な拘束を除くのに役立つことができる。更に、締結具に占有されない通路２１８によって骨の内部成長が可能になり、上側関節構成要素２１２が徐々に椎骨Ｖ１に固定されるようになる。

次に図１８を参照すると、この実施形態では、補綴装置２２０脊椎関節１２内の運動を維持することができる。補綴装置２２０は、上側関節構成要素２２２及び下側関節構成要素２２４を含む。装置２２０は、実質的に装置１９０と同様とすることができるが、装置１９０では詳細に示されていない機能をさらに含むことができる。

上側関節構成要素２２２は関節接合面２２６を含み、関節接合面２２６の形は滑らかな凹形であり、全体的に球形とすることができる。下側関節構成要素２２４は関節接合面２２８を含み、関節接合面２２８の形は滑らかな凸形であり、全体的に球形とすることができる。組み立てられると、関節接合面２２６は関節接合面２２８に係合して、ボールソケット型の前方接合部を形成することができる。関節接合面２２６からは、突起部２３０が延びることができる。この実施形態では、突起部２３０はアーチ形、または横方向の幅が前方／後方の長さより狭い「ロッカ」状の形である。関節接合面２２８の中に、陥凹部または溝穴２３２が延びることができる。溝穴２３２の長さは全体的に前方／後方に延びることができ、溝穴の長さは溝穴の幅より大きい。この実施形態では、溝穴２３２の基部は、突起部２３０の形に全体的に一致するように湾曲している。別の実施形態では、溝穴の基部は平坦でもよい。突起部２３０は、溝穴２３２と協働して前方接合部における屈曲／伸張運動を可能にすると同時に、前方接合部での剪断力及び捻り運動に抵抗するような大きさに作成される。

別の実施形態では、突起部及び溝穴は、前方接合部における他のタイプの運動を可能にするように成形することができる。例えば、溝穴を突起部より幅広くすることによって、関節接合面間の捻れまたは並進運動をある程度許容することができる。突起部をより円筒タイプの形にすることによって（図２１参照）、前方／後方の並進運動及び接合部の位置ずれを制限すると共に、捻り運動を許容することができる。

この実施形態に詳しく示すように、下側関節構成要素２２４は更に、図３に関して前述した固定クリップ（図示せず）を受け入れるための拘束用の溝穴２３４を含み、骨締結具が後退して骨から外れるのを防止することができる。

次に図１９を参照すると、この実施形態では、補綴装置２４０は脊椎関節１２内の運動を維持することができる。補綴装置２４０は、上側関節構成要素２４２及び下側関節構成要素２４４を含む。装置２２０は、実質的に装置１９０と同様とすることができるが、以下に記載される相違点を有する。

上側関節構成要素２２２は陥凹部２４６を含み、陥凹部２４６はアーチ形とし、主要な球形の関節接合部の後方に配置することができる。下側関節構成要素２２４は、やはり主要な球形の関節接合部の後方に配置され、陥凹部２４６の中に嵌合するような大きさに作成されたアーチ形の突起部２４８を含む。装置２４０が組み立てられた状態では、突起部２４８は陥凹部２４６の内部に挿入され、位置ずれ及び望ましくない運動に抵抗する。この構成は、前方／後方の力と横方向の剪断力との両方に抵抗し、かつ捻れに抵抗すると同時に、屈曲／伸張運動の自由を許容する役目を果たす。また突起部と陥凹部との間の嵌合をきつくするほど、横方向の曲げが制限されるようになる。

図２０は、実質的に装置２４０と同様とすることができる装置２５０を示すが、この実施形態では、突起部２５４が陥凹部２５２に挿入され、突起部と陥凹部との両方が主要な球形の関節接合部の前方に配置される。この構成は、前方／後方の力と横方向の剪断力との両方に抵抗し、かつ捻れに抵抗すると同時に、屈曲／伸張運動の自由を許容する役目を果たす。また突起部と陥凹部との間の嵌合をきつくするほど、横方向の曲げが制限されるようになる。

次に図２１を参照すると、補綴装置２６０は脊椎関節１２内の運動を維持することができる。補綴装置２６０は、上側関節構成要素２６２及び下側関節構成要素２６４を含む。装置２６０は、実質的に装置２２０と同様とすることができるが、上側関節構成要素２６２の関節接合面から延びる突起部２６６は円筒形とし、噛み合う下側関節構成要素２６４の下側関節接合面内の円筒形の開口部に受け入れられるような大きさにすることができる。この実施形態は、剪断力及び位置ずれに抵抗すると同時に、捻れ運動を許容することができる。

次に図２２Ａ及び図２２Ｂを参照すると、補綴装置２７０は脊椎関節１２内の運動を維持することができる。補綴装置２７０は、上側関節構成要素２７２及び下側関節構成要素２７４を含む。装置は、実質的に装置２４０と同様とすることができるが、記載される相違点を有する。この実施形態では、１対の緩衝器２７６が下側関節構成要素２７４から、一方は関節接合部の前方側に、他方は関節接合部の後方側に延びている。緩衝器２７６は全体的に円筒形であるが、別の実施形態では、球形、ドーム形、または減衰を与える他の任意の適切な形とすることができる。上側関節構成要素２７２の中には、１対の陥凹部２７８が延びている。示されるように、陥凹部を緩衝器２７６より幅広くして、より大きい捻りの運動範囲及びより大きい横方向の曲げを許容することができる。

組み立てられると、緩衝器２７６はそれぞれの陥凹部２７８の中に延び、上側関節構成要素２７２と下側関節構成要素２７４との間の運動を減衰または緩和するように働くことができる。緩衝器は、突起部２４８、２５４のように剛性材料で形成することができるが、この実施形態では、緩衝器はエラストマー材料、または特に屈曲／伸張運動中の関節構成要素間で減衰を与えることが可能な他の任意の弾性材料で形成される。別の実施形態では、上側関節構成要素と下側関節構成要素との間に、機械的なばねまたは他の機械的な緩衝装置を設けることができる。

次に図２３乃至図２４を参照すると、補綴装置２８０は脊椎関節１２内の運動を維持することができる。補綴装置２８０は、上側関節構成要素２８２及び下側関節構成要素２８４を含む。装置２８０は、実質的に装置１６０と同様とすることができるが、この実施形態では、上側関節構成要素２８２から接続アーム２８６が延びている。接続アーム２８６は、金属などの剛性材料またはポリマーで形成することができる。別の実施形態では、接続アームの可撓性を許容することができる。接続アーム２８６は、チタンなどの剛性材料、またはＰＥＥＫなどより可撓性のある材料から形成可能な細長いロッド２９０に接続するための襟部２８８を含む。図２３の実施形態では、ロッド２９０は１対の多軸骨ねじ２９２、２９４の間に延びている。したがって、補綴装置２８０を当分野において周知の任意のロッド及びねじのシステムと共に用いて、脊椎関節にさらに拘束を与えることが可能であることが理解される。図２４に示されるように、接続アーム２８６の襟部２８８の間にスペーサ２９６が延びてもよい。スペーサ２９６は、接続アーム２８６と多軸ねじ２９２との間の所望の距離を維持するように働くことができる。スペーサ２９６を変形可能で弾力のあるのものとし、襟部２８８が屈曲／伸張などある特定のタイプの運動のもとでスペーサを圧縮するようにしてもよい。あるいは、スペーサを比較的剛性のものとし、襟部と多軸ねじとの間に固定された空間を形成してもよい。

次に図２５を参照すると、この実施形態では、補綴装置３００は脊椎関節１２内の運動を維持することができる。補綴装置３００は、上側関節構成要素３０２及び下側関節構成要素３０４を含む。装置３００は、実質的に装置２８０と同様とすることができるが、この実施形態では、下側関節構成要素３０４から接続アーム３０６が延びている。この実施形態では、接続アーム３０６と多軸ねじ３１０との間に、スペーサ３０８が延びている。

次に図２６Ａ及び図２６Ｂを参照すると、この実施形態では、補綴装置３１０は、上側関節構成要素（図示せず）及び下側関節構成要素３１２を含む。装置３００は、実質的に装置１９０と同様とすることができるが、説明される相違点を有する。この実施形態では、凸形の下側関節接合面構成要素３１４が下側関節構成要素３１２から分離されている。下側関節接合面構成要素３１４と下側関節構成要素３１２との間にワッシャ３１６が延び、下側関節接合面に緩衝効果を与える。この実施形態では、下側関節接合面構成要素は、関節接合面構成要素とワッシャを接続するために、ワッシャ３１６内の陥凹部３２０の中に嵌合するような大きさに作成された突出部３１８を備えている。ワッシャ３１６は更に、下側関節構成要素３１２内の陥凹部３２２の中に嵌合するような大きさに作成される。ワッシャは、屈曲／伸張、横方向の曲げ及び回転の間に緩衝効果を与えるように、エラストマーなど弾力のある変形可能な材料で形成することができる。あるいは、ワッシャを形成する材料は比較的剛性のものでもよく、その耐荷特性及び耐摩耗特性によって選択することができる。一実施形態では、ポリウレタンが適した材料となり得る。関節接合面構成要素は、ワッシャに対して回転可能であっても固定されてもよい。同様にワッシャは、下側関節構成要素に対して回転可能であっても固定されてもよい。ワッシャ３１６によって、関節接合面構成要素３１４が下側関節構成要素３１２に対して移動すると同時に、関節接合面構成要素の運動にある程度の拘束を与えることが可能になる。ワッシャの材料の弾性が高まると、関節接合面構成要素の運動に対する拘束が低減する可能性がある。

次に図２７Ａ及び図２７Ｂを参照すると、この実施形態では、補綴装置は下側関節構成要素３３０を備えることができる。この実施形態では、関節接合面構成要素３３２が、ワッシャ３３４を通り、下側関節構成要素３３０に接触するように延びている。ワッシャ３３４は、関節接合面構成要素３３２の突出部３３８を受け入れ、保持するための開口部３３６を備えている。関節接合面構成要素３３２はワッシャ内で旋回可能であり、また外側周縁部に沿ってワッシャによる緩衝作用を受けることができる。前述のように、このワッシャは、やはり関節接合面構成要素に緩衝効果を与えると同時に、屈曲／伸張、横方向の曲げ及び回転運動の間に関節接合面構成要素の一部の運動を拘束する。

次に図２８Ａ及び図２８Ｂを参照すると、この実施形態では、関節接合面構成要素３４２と下側関節構成要素３４４との間にワッシャ３４０が延びている。この実施形態では、関節接合面構成要素３４２は下側関節構成要素３４４に接触するのではなく、ワッシャ３４０によって完全な緩衝作用を受ける。ワッシャ３４０は、関節接合面構成要素３４２の外側周縁部に沿って延び、下側関節構成要素３４４と上側関節構成要素３４８との間の緩衝器として働くことができる側壁３４６を有する。

「上側」及び「下側」という用語は、いくつかの実施形態では実施形態の各構成要素の位置を記述するために用いられる。上側は通常、頭部に向かう位置を記述するのに用いられ、下側は尾部または脚部に向かう位置を記述するのに用いられるが、本明細書で用いられるとき、上側及び下側は、単に図示された実施形態の構成要素の相対位置に対する修飾語として用いられる。図示された実施形態を記述するために上側または下側と称される構成要素は、患者の解剖学的形態に対する装置の向きまたは方法の適用を限定するものでも、特許請求の範囲を任意の装置または方法に限定するものでもない。

記載された実施形態は、一般に前方関節構成要素、ブリッジ及び後方関節構成要素の一体成形を必要とするが、別の実施形態では、構成要素は様々な患者の解剖学的形態に適合し、最小限に侵襲的な移植を容易にするモジュール式のものでもよい。

これまでほんの数例の例示的な実施形態を詳しく記載してきたが、当業者には、本開示の新規な教示及び利点から実質的に逸脱することなく、例示的な実施形態に多くの修正が可能であることが容易に理解されるであろう。したがって、そうした修正及び変更はすべて、以下の特許請求の範囲に定められる本発明の範囲内に含まれるものである。また当業者は、そうした修正及び同等の構成または方法が本開示の趣旨及び範囲から逸脱しないこと、ならびに本開示の趣旨及び範囲から逸脱することなく、本明細書における様々な交換、置換及び変更が可能であることも理解すべきである。「水平」、「垂直」、「上部」、「上側」、「下側」「底部」、「左」及び「右」などの空間についての言及は、すべて例示のためにすぎず、本開示の範囲内で変更可能であることが理解される。特許請求の範囲において、ミーンズプラスファンクション節は、列挙された機能を実施するものとして本明細書に記載された構造、及び構造上の同等物だけではなく等価な構造も包含するものである。

３０：補綴装置、３２：上側関節構成要素、３４：下側関節構成要素、３６，３８：関節接合面、４０，４２，４４，４６：緩衝器または運動制限器、４８，５０：外側接触面、５２：上側キール、５３：細長い部分、５４：キール部分（細長い部分）、５６：前縁部、５８：下側キール、６０：後方タブ、６２：ブリッジ構成要素、６４：遠位端、６８：締結具、７０：固定クリップ

Claims (20)

1. 上側椎骨と下側椎骨との間での移植用の補綴システムであって、
   上側接触面及び上側関節接合面を備える上側関節構成要素と、
   下側接触面、及び前記上側関節接合面と移動可能に係合して関節運動型接合部を形成するように構成された下側関節接合面を備える下側関節構成要素であって、当該関節運動型接合部が前記上側椎骨と前記下側椎骨との間の円板空間内での移植に適合されて当該上側椎骨及び当該下側椎骨が互いに対して移動できるようにする、下側関節構成要素と、
   前記上側関節構成要素または前記下側関節構成要素の一方及び前記円板空間から後方に延び、当該上側関節構成要素または当該下側関節構成要素の当該一方の反対側に遠位端を有するブリッジ構成要素であって、当該ブリッジ構成要素の当該遠位端が締結具を受け入れるように適合された接続構成要素を備えるブリッジ構成要素と
   を備える、補綴システム。
2. 請求項１記載の補綴システムにおいて、
   前記下側関節接合面の前方に配設され、かつ前記上側関節構成要素と接触して、前記関節運動型接合部の屈曲運動中の当該関節運動型接合部の位置ずれを防止するように適合された第１の緩衝器をさらに備える、補綴システム。
3. 請求項２記載の補綴システムにおいて、
   前記下側関節接合面の後方に配設され、かつ前記上側関節構成要素と接触して、前記関節運動型接合部の伸張運動中の当該関節運動型接合部の位置ずれを防止するように適合された第２の緩衝器をさらに備える、補綴システム。
4. 請求項１記載の補綴システムにおいて、
   前記上側接触面から延びるキールをさらに備え、
   前記キールが、第１の高さを有する第１の細長い断面、及び第２の高さを有する第２の細長い断面を備え、
   前記第２の高さが前記第１の高さより大きい、補綴システム。
5. 請求項４記載の補綴システムにおいて、
   前記キールが、前記上側面または前記下側面のいずれかの後方縁部まで延びる、補綴システム。
6. 上側椎骨と下側椎骨との間での移植用の補綴システムであって、
   前記上側椎骨に係合するように適合された上側面、及び上側関節接合面を備える上側前方関節構成要素と、
   前記下側椎骨に係合するように適合された下側面、及び前記上側関節接合面に移動可能に係合して関節運動型接合部を形成し、前記上側椎骨及び当該下側椎骨を互いに対して移動可能にするように構成された下側関節接合面を備える下側前方関節構成要素であって、当該関節運動型接合部が当該上側椎骨と当該下側椎骨との間の円板空間内に配設される、下側前方関節構成要素と、
   前記上側前方関節構成要素から後方に、かつ前記円板空間から後方に延びる上側ブリッジ構成要素と、
   前記下側前方関節構成要素から後方に、かつ前記円板空間から後方に延びる下側ブリッジ構成要素と、
   締結具を受け入れ、当該締結具をそれぞれの前記上側椎骨または前記下側椎骨の中に方向付けるように適合された、前記上側ブリッジまたは前記下側ブリッジの一方における接続構成要素と
   を備える、補綴システム。
7. 請求項６記載の補綴システムにおいて、
   前記接続構成要素が前記下側ブリッジ内にある、補綴システム。
8. 請求項６記載の補綴システムにおいて、
   前記上側ブリッジ構成要素の遠位端から延びる上側後方関節構成要素と、
   前記下側ブリッジ構成要素の遠位端から延びる下側後方関節構成要素と
   をさらに備え、
   前記下側後方関節部が前記上側後方関節構成要素を通って延び、後方接合部を形成する、補綴システム。
9. 請求項８記載の補綴システムにおいて、
   前記上側後方関節構成要素が、前記下側後方関節構成要素を受け入れるための開口部を形成する１対のアームを備える、補綴システム。
10. 請求項６記載の補綴システムにおいて、
    前記上側面から延びるキールをさらに備え、
    前記キールが、第１の高さを有する第１の細長い断面、及び第２の高さを有する第２の細長い断面を備え、
    前記第２の高さが前記第１の高さより大きい、補綴システム。
11. 上側椎骨と下側椎骨との間の椎間円板空間内に並んで配置するように適合された、相対する側にある１対の補綴装置を備える脊椎補綴システムであって、
    前記相対する側にある１対の補綴装置のそれぞれが、
    凹形の上側関節接合面、及び骨固定装置を受け入れるように適合された開口部を備える上側関節構成要素と、
    内側面、当該内側面から突出し前記凹形の上側関節接合面に移動可能に係合して関節運動型接合部を形成するように構成された凸形の下側関節接合面、及び骨固定装置を受け入れるように適合された開口部を備える下側関節構成要素と
    を含む、脊椎補綴システム。
12. 請求項１１記載の脊椎補綴システムにおいて、
    前記凹形の上側関節接合面から延び、前記凸形の下側関節接合面内の陥凹部に移動可能に係合するような大きさに作成された突出部をさらに備える、脊椎補綴システム。
13. 請求項１２記載の脊椎補綴システムにおいて、
    前記突出部が円筒形である、脊椎補綴システム。
14. 請求項１２記載の脊椎補綴システムにおいて、
    前記突出部がアーチ形を有する、脊椎補綴システム。
15. 請求項１１記載の脊椎補綴システムにおいて、
    前記下側関節構成要素の前記内側面から延び、前記上側関節構成要素内の陥凹部に移動可能に係合するような大きさに作成された突出部をさらに備える、脊椎補綴システム。
16. 請求項１５記載の脊椎補綴システムにおいて、
    前記突出部が前記関節運動型接合部の前方に配置される、脊椎補綴システム。
17. 請求項１５記載の脊椎補綴システムにおいて、
    前記突出部が前記関節運動型接合部の後方に配置される、脊椎補綴システム。
18. 請求項１５記載の脊椎補綴システムにおいて、
    前記突出部がエラストマー材料から形成される、脊椎補綴システム。
19. 請求項１１記載の脊椎補綴システムにおいて、
    前記凸形の下側関節接合面が、前記下側関節構成要素の前記内側面と一体成形される、脊椎補綴システム。
20. 請求項１１記載の脊椎補綴システムにおいて、
    ワッシャが、前記凸形の下側関節接合面と前記下側関節構成要素の前記内側面との間に少なくとも部分的に延びる、脊椎補綴システム。

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