JP2011527932A - 可撓緩衝式の椎骨間スペーサ装置 - Google Patents
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- A61F2002/30535—Special structural features of bone or joint prostheses not otherwise provided for
- A61F2002/30604—Special structural features of bone or joint prostheses not otherwise provided for modular
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- A61F2002/30316—The prosthesis having different structural features at different locations within the same prosthesis; Connections between prosthetic parts; Special structural features of bone or joint prostheses not otherwise provided for
- A61F2002/30535—Special structural features of bone or joint prostheses not otherwise provided for
- A61F2002/30604—Special structural features of bone or joint prostheses not otherwise provided for modular
- A61F2002/30616—Sets comprising a plurality of prosthetic parts of different sizes or orientations
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- A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
- A61F2/02—Prostheses implantable into the body
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- A61F2/30721—Accessories
- A61F2002/30733—Inserts placed into an endoprosthetic cavity, e.g. for modifying a material property
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- A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
- A61F2/02—Prostheses implantable into the body
- A61F2/30—Joints
- A61F2/30721—Accessories
- A61F2/30734—Modular inserts, sleeves or augments, e.g. placed on proximal part of stem for fixation purposes or wedges for bridging a bone defect
- A61F2002/30738—Sleeves
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- A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
- A61F2/02—Prostheses implantable into the body
- A61F2/30—Joints
- A61F2/30767—Special external or bone-contacting surface, e.g. coating for improving bone ingrowth
- A61F2/30771—Special external or bone-contacting surface, e.g. coating for improving bone ingrowth applied in original prostheses, e.g. holes or grooves
- A61F2002/30841—Sharp anchoring protrusions for impaction into the bone, e.g. sharp pins, spikes
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- A61F2/30—Joints
- A61F2/30767—Special external or bone-contacting surface, e.g. coating for improving bone ingrowth
- A61F2/30771—Special external or bone-contacting surface, e.g. coating for improving bone ingrowth applied in original prostheses, e.g. holes or grooves
- A61F2002/30878—Special external or bone-contacting surface, e.g. coating for improving bone ingrowth applied in original prostheses, e.g. holes or grooves with non-sharp protrusions, for instance contacting the bone for anchoring, e.g. keels, pegs, pins, posts, shanks, stems, struts
- A61F2002/30884—Fins or wings, e.g. longitudinal wings for preventing rotation within the bone cavity
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- A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
- A61F2/02—Prostheses implantable into the body
- A61F2/30—Joints
- A61F2/30767—Special external or bone-contacting surface, e.g. coating for improving bone ingrowth
- A61F2/30771—Special external or bone-contacting surface, e.g. coating for improving bone ingrowth applied in original prostheses, e.g. holes or grooves
- A61F2002/30878—Special external or bone-contacting surface, e.g. coating for improving bone ingrowth applied in original prostheses, e.g. holes or grooves with non-sharp protrusions, for instance contacting the bone for anchoring, e.g. keels, pegs, pins, posts, shanks, stems, struts
- A61F2002/30891—Plurality of protrusions
- A61F2002/30892—Plurality of protrusions parallel
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- A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
- A61F2/02—Prostheses implantable into the body
- A61F2/30—Joints
- A61F2/30767—Special external or bone-contacting surface, e.g. coating for improving bone ingrowth
- A61F2/30771—Special external or bone-contacting surface, e.g. coating for improving bone ingrowth applied in original prostheses, e.g. holes or grooves
- A61F2002/30904—Special external or bone-contacting surface, e.g. coating for improving bone ingrowth applied in original prostheses, e.g. holes or grooves serrated profile, i.e. saw-toothed
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- A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
- A61F2/02—Prostheses implantable into the body
- A61F2/30—Joints
- A61F2/30767—Special external or bone-contacting surface, e.g. coating for improving bone ingrowth
- A61F2/30907—Nets or sleeves applied to surface of prostheses or in cement
- A61F2002/30919—Sleeves
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- A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
- A61F2/02—Prostheses implantable into the body
- A61F2/30—Joints
- A61F2/3094—Designing or manufacturing processes
- A61F2002/30968—Sintering
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- A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
- A61F2/02—Prostheses implantable into the body
- A61F2/30—Joints
- A61F2/3094—Designing or manufacturing processes
- A61F2002/3097—Designing or manufacturing processes using laser
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- A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
- A61F2/02—Prostheses implantable into the body
- A61F2/30—Joints
- A61F2/44—Joints for the spine, e.g. vertebrae, spinal discs
- A61F2/442—Intervertebral or spinal discs, e.g. resilient
- A61F2/4425—Intervertebral or spinal discs, e.g. resilient made of articulated components
- A61F2002/443—Intervertebral or spinal discs, e.g. resilient made of articulated components having two transversal endplates and at least one intermediate component
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- A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
- A61F2220/00—Fixations or connections for prostheses classified in groups A61F2/00 - A61F2/26 or A61F2/82 or A61F9/00 or A61F11/00 or subgroups thereof
- A61F2220/0025—Connections or couplings between prosthetic parts, e.g. between modular parts; Connecting elements
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- A61F2220/00—Fixations or connections for prostheses classified in groups A61F2/00 - A61F2/26 or A61F2/82 or A61F9/00 or A61F11/00 or subgroups thereof
- A61F2220/0025—Connections or couplings between prosthetic parts, e.g. between modular parts; Connecting elements
- A61F2220/0033—Connections or couplings between prosthetic parts, e.g. between modular parts; Connecting elements made by longitudinally pushing a protrusion into a complementary-shaped recess, e.g. held by friction fit
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- A61F2220/00—Fixations or connections for prostheses classified in groups A61F2/00 - A61F2/26 or A61F2/82 or A61F9/00 or A61F11/00 or subgroups thereof
- A61F2220/0025—Connections or couplings between prosthetic parts, e.g. between modular parts; Connecting elements
- A61F2220/0058—Connections or couplings between prosthetic parts, e.g. between modular parts; Connecting elements soldered or brazed or welded
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- A61F2220/00—Fixations or connections for prostheses classified in groups A61F2/00 - A61F2/26 or A61F2/82 or A61F9/00 or A61F11/00 or subgroups thereof
- A61F2220/0025—Connections or couplings between prosthetic parts, e.g. between modular parts; Connecting elements
- A61F2220/0091—Connections or couplings between prosthetic parts, e.g. between modular parts; Connecting elements connected by a hinged linkage mechanism, e.g. of the single-bar or multi-bar linkage type
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- A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
- A61F2230/00—Geometry of prostheses classified in groups A61F2/00 - A61F2/26 or A61F2/82 or A61F9/00 or A61F11/00 or subgroups thereof
- A61F2230/0002—Two-dimensional shapes, e.g. cross-sections
- A61F2230/0004—Rounded shapes, e.g. with rounded corners
- A61F2230/0015—Kidney-shaped, e.g. bean-shaped
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- A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
- A61F2230/00—Geometry of prostheses classified in groups A61F2/00 - A61F2/26 or A61F2/82 or A61F9/00 or A61F11/00 or subgroups thereof
- A61F2230/0002—Two-dimensional shapes, e.g. cross-sections
- A61F2230/0028—Shapes in the form of latin or greek characters
- A61F2230/0034—D-shaped
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- A61F2230/00—Geometry of prostheses classified in groups A61F2/00 - A61F2/26 or A61F2/82 or A61F9/00 or A61F11/00 or subgroups thereof
- A61F2230/0063—Three-dimensional shapes
- A61F2230/0065—Three-dimensional shapes toroidal, e.g. ring-shaped, doughnut-shaped
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- A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
- A61F2250/00—Special features of prostheses classified in groups A61F2/00 - A61F2/26 or A61F2/82 or A61F9/00 or A61F11/00 or subgroups thereof
- A61F2250/0014—Special features of prostheses classified in groups A61F2/00 - A61F2/26 or A61F2/82 or A61F9/00 or A61F11/00 or subgroups thereof having different values of a given property or geometrical feature, e.g. mechanical property or material property, at different locations within the same prosthesis
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Abstract
【解決手段】 椎間板と交換するための可撓性緩衝椎骨間スペーサ(100)であって、上側及び下側の板(101,103)と、関節要素(102)と、任意的要素である中間部材(804,805)とを備えている。関節要素は、複数の介装された、同心的なリング形状のセグメント(202)を有し、1又は複数の空間(201)によって隔てられ、1又は複数の橋渡し要素203が介装セグメントを結合している。関節要素における第1の部分、好ましくは、最内側セグメントは、好ましくは、上側板にしっかりと結合され、一方、関節要素における第2の部分、好ましくは、最外側セグメントは、好ましくは、下側板に結合され、対向する表面が互いにこすられることなく、弾性的な偏向又は関節要素の屈曲によって端板の相対的運動を許容する。
【選択図】 図1
【選択図】 図1
Description
本願は、発明の名称を"FLEXIBLE DAMPENING INTERVERTEBRAL SPACER DEVICE"とする、米国仮特許出願第61/080,497号を基礎とする優先権を主張し、同出願の内容を参照によってここに完全に引用する。
本発明は、インプラントに関し、より詳しくは、関節補綴物に関し、より詳しくは、椎骨間インプラントに関し、さらにより詳しくは、椎間板と置換されるための関節補綴物に関する。
椎骨間の椎間板は、脊柱における隣接する椎骨の間にある。それぞれの椎間板は、軟骨質の関節を形成し、椎骨にわずかな動きを許容して、椎骨を一緒に保持するための靭帯として作用する。一般的な摩耗及び裂けに起因して、椎間板は、損傷し又は位置ずれして、“スリップドディスク”と一般的に称される問題点を生じさせる。過去においては、損傷した又は不健全な椎間板は、椎間板を除去し、骨チップで空間を満たし、隣接する椎骨の融合を促進することで治療されていた。しかしながら、この方法は、患者の背中に可動性の損失をもたらす。損傷した又は不健全な椎間板を治療する他の解決策は、損傷した椎間板を補綴椎間板インプラントにて置換することである。しかしながら、今日の補綴椎間板インプラントは一般に、健康な椎骨が受ける運動の範囲を模擬せず、及び/又は、摩耗及び可能な破片をもたらすような可動部分を含む。従って、健康な脊柱セグメントが代表的に経験する動きの範囲を許容して、より良く近似し、他の表面に沿って動く部分によって生じる摩耗及び摩擦が無い、補綴椎間板インプラントを開発することが望ましい。
本発明は、インプラントに関し、より詳しくは、関節補綴物に関し、より詳しくは、脊柱椎間板と交換するための、椎骨間インプラント又は関節補綴物に関する。第1の実施形態における椎骨間インプラントは、上側と下側の椎骨の間に配置されるためのスペーサであって、上側端板と下側端板とを備えている。それぞれの端板は、第1の又は第2の椎骨の1つに接触及び係合するように構成されて適合した外面を有している。スペーサは、好ましくは、さらに、少なくとも1つの関節要素を具備し、少なくとも1つの空間によって隔てられた複数のセグメントを有し、隣接するセグメントを結合している、少なくとも1つの橋渡し要素を有している。関節要素は、最外側セグメントの内側に介装された最内側セグメントを具備し、任意的には、1又は複数の中間セグメントを具備している。関節要素における第1の部分は、好ましくは、上側及び下側の端板のうちの1つと機能的に関連し、関節要素における第2の部分は、好ましくは、上側及び下側の端板の他の1つと機能的に関連し、対向する表面を互いにこすり合わせることなく、関節要素を屈曲させることで、端板の相対的な動きを許容する。スペーサ装置は、好ましくは、端板間に、無摩擦の、又はほぼ無摩擦の運動を提供する。
本発明の第2の実施形態は、椎骨間スペーサであって、上側及び下側の椎骨の間に配置され、上側端板と下側端板とを備え、それぞれの端板は、外面と内面とを有し、外面は、第1及び第2の椎骨の1つと、凹部を有する内面とに接触及び係合するように構成されて適合している。スペーサはさらに、第1の中間部材と第2の中間部材とを備え、第1の中間部材の少なくとも一部分が、上側及び下側の端板の1つの凹部に受け入れられ、第2の中間部材の少なくとも一部分が、上側及び下側の端板の他方の凹部に受け入れられる。スペーサはさらに、少なくとも1つの関節要素を備え、少なくとも1つの空間によって分離された複数のセグメントと、セグメントを結合する少なくとも1つの橋渡し要素とを有している。関節要素は、最内側セグメントを具備し、最外側セグメントの内側に介装されており、任意的には、1又は複数の中間セグメントを具備している。関節要素における第1の部分は、第1及び第2の中間部材の1つに対して機能的に関連し、関節要素における第2の異なる部分は、第1及び第2の中間部材の他の1つの端板に対して機能的に関連し、対向する表面を互いにこすり合わせることなく、関節要素を屈曲させることで、端板の相対的な動きを許容する。
スペーサはさらに、介装されたセグメントを備え、これは、同心的なO字形リングである。スペーサはさらに、可動な端板を備え、端板が互いに対して動くとき、セグメントは互いに対して弾性的に偏向し、及び/又は、端板が互いに対して動くとき、橋渡し要素は弾性的に偏向する。関節要素は、少なくとも6つの運動の自由度を提供し、それらには、屈曲、伸延、横曲げ、軸回転、水平シフト、及び軸線圧縮が含まれる。
それぞれのセグメントの高さは、約3mmから約10mmの範囲であり、それぞれのセグメントの幅は、約0.5mmから約2mmの範囲であり、それぞれの橋渡し要素の幅は、約1mmから約10mmの範囲である。関節要素、セグメント、及び橋渡し要素については他の寸法も想定される。橋渡し要素及び/又はセグメントは、関節要素を上側及び下側の端板の1つに、結合し、好ましくは、可撓的に結合する。最外側セグメントは、下側及び上側の端板の1つにしっかりと結合され、最内側セグメントは、下側及び上側の端板の他の1つにしっかりと結合される。セグメントは、溶接、グルー、圧入、及び接着からなるグループの少なくとも1つによって、それぞれの端板にしっかりと結合される。関節要素、端板、及び中間要素は、生物学的適合性の金属、チタン、チタン合金、コバルトクロム合金、生物学的適合性のポリマー、生物学的適合性のポリマーの混合物、ニチノール、形状記憶合金、セラミック、及び複合材料からなるグループの少なくとも1つから構築される。
スペーサ装置は、垂直軸線を有し、それぞれの隣接するセグメントの垂直軸線に沿った高さは、最外側セグメントから最内側セグメントへ向けて増加する。変形例としては、それぞれの隣接するセグメントの垂直軸線に沿った高さは、最外側セグメントから最内側セグメントへ向けて減少しても良い。変形例としては、スペーサは、垂直軸線を有し、隣接するセグメントの端部の位置決めは、ジグザグ構造を形成する垂直軸線に沿って、交互に上下しても良い。
椎骨間スペーサはさらに、関節要素と少なくとも1つの端板との間に隙間領域を有し、セグメントがこの隙間領域の中に入るのを許容する。スペーサの端板の1つは、関節要素を受け入れるための凹部部分と、関節要素を受け入れるための上昇唇部と、凹部部分を形成する内壁とを具備し、下側端板の外周に向けた外向き方向に、内壁を傾斜させている。関節要素における最外側セグメントは、角度を形成する外面を有し、関節要素の頂部から底部へ向けて内方へ突出している。外向きに傾斜した内壁又は凹部部分の上昇唇部は、最外側セグメントの内方に突出する外面を受入れ及び接触するように構成されている。
椎骨間スペーサはさらに、端板又は中間部材のうち少なくとも1つに対して機能的に関連する任意的要素であるピン要素を有し、関節要素の隣接するセグメントによって形成された空間の内部に受け入れられる。ピン要素は、最内側セグメントによって形成された中心空間の内部に受け入れられる。ピン要素は、端板又は中間部材のうちの1つにしっかりと結合され、端板又は中間部材のうち他方に向けて延び、中心空間の中に圧入される。変形例としては、ピン要素は、関節要素のセグメントを分離する少なくとも1つの空間の中に緩やかに受け入れられる。端板又は中間部材のうち少なくとも1つはさらに、製造段階の破片を除去するように構成された少なくとも1つの孔を備えている。
加えて、上側端板、下側端板、及び関節要素は、単一体の材料から一体的に形成されている。第1及び第2の中間部材と、関節要素とはまた、単一体の材料から一枚岩的に形成されている。スペーサはさらに、第2の関節要素を備え、複数のセグメントを有し、少なくとも1つの空間と、隣接するセグメントを結合する少なくとも1つの橋渡し要素とによってそれぞれ分離されている。スペーサはさらに、関節要素を一緒に垂直に結合する、中心軸要素を備えている。中心軸要素は、上側端板、下側端板、第1の中間部材、第2の中間部材、又は第1及び第2の関節要素と、同一体の材料から製造される。
加えて、エラストマー要素は、上側及び下側の端板の間の隙間及び空間を充填し、荷重剪断成分(load sharing component)として作用する。加えて、スペーサはさらに、少なくとも1つの椎骨取付手段を有し、上側及び下側の端板のうち少なくとも1つに対して機能的に関連し、キール、歯、隆起、スパイク、及びねじからなるグループの少なくとも1つから構成されている。加えて、スペーサはさらに、取付具部材を受け入れるために、上側及び下側の端板のうち1つに、少なくとも1つの孔を有している。
本発明の第1の実施形態はさらに、損傷した又は不健全な椎間板を治療する方法を具備し、この方法は、(a)損傷した又は不健全な椎間板に対するアクセスポータルを形成する段階と、(b)損傷した又は不健全な椎間板の少なくとも一部分を除去する段階と、(c)上側端板と下側端板と少なくとも1つの関節要素とを備えてなる関節スペーサを提供する段階であって、少なくとも1つの空間によって分離された複数のセグメントを有する関節要素と、セグメントを結合する少なくとも1つの橋渡し要素と、最外側セグメントの内側に介装された最内側セグメントを具備している関節要素と、を備え、関節要素における第1の部分は、上側及び下側の端板のうちの1つと機能的に関連し、関節要素における第2の異なる部分は、上側及び下側の端板のうちの他の1つと機能的に関連し、対向する表面を互いにこすり合わせることなく、関節要素を屈曲させることで、上側及び下側の端板の相対的な動きを許容する、上記段階と、(d)椎骨間にスペーサを移植する段階と、を備えている。
本発明の第2の実施形態はさらに、損傷した又は不健全な椎間板を治療する方法を具備し、この方法は、(a)損傷した又は不健全な椎間板に対するアクセスポータルを形成する段階と、(b)損傷した又は不健全な椎間板の少なくとも一部分を除去する段階と、(c)椎骨に取り付けるための少なくとも2つの端板を提供する段階であって、それぞれの端板は凹部を有している上記段階と、(d)それぞれの端板を隣接する椎骨に移植する段階と、(e)第1及び第2の中間部材と、少なくとも1つの空間によって分離された複数のセグメントを有する少なくとも1つの関節要素とを備えてなるコア組立体を提供する段階であって、セグメントを結合する少なくとも1つの橋渡し要素と、最外側セグメントの内側に介装された最内側セグメントを具備している関節要素と、を備え、関節要素における第1の部分は、第1及び第2の中間部材のうちの1つと機能的に関連し、関節要素における第2の異なる部分は、第1及び第2の中間部材のうちの他の1つと機能的に関連し、対向する表面を互いにこすり合わせることなく、関節要素を屈曲させることで、中間部材の相対的な動きを許容する、上記段階と、(f)コア要素を端板に挿入する段階と、を備えている。
損傷した又は不健全な椎間板を治療する方法はさらに、第1の中間部材を端板の1つの凹部の中へ摺動させてコア組立体を挿入する段階と、第2の中間部材を他の端板の凹部の中に挿入する段階とを具備している。方法はさらに、コア組立体を端板にしっかりと連結する段階を具備している。
上述した要旨並びに以下の本願の好ましい実施形態に係る詳細な説明は、添付図面と関連させることでより良く理解されるだろう。好ましい椎骨間インプラント及び/又は本願の脊柱補綴物を例示する目的のために、好ましい実施形態の図面が示される。しかしながら、本願は、正確な構成、構造、特徴、実施形態、観点、及び図示の手段に限られることはなく、図示された構成、構造、特徴、実施形態、観点、及び手段は、単独にて、又は他の構成、構造、特徴、実施形態、観点、及び手段と組み合わせられて、使用されることを理解されたい。
ある種の用語は、以下の説明において、便利さのためだけに使用されて、制限的ではない。用語“右側”、“左側”、“下側”、“上側”、“頂部”、及び“底部”は、図面において参照がされている方向を指示する。用語“内方”又は“遠位側”及び“外方”又は“近位側”は、椎骨間スペーサ装置及び関連する要素の幾何学的中心にそれぞれ向かう及び遠のく方向を参照し、制限を意味しない。用語“前方”、“後方”、“上位”、“下位”、“外側”、“内側”及びこれらの関連語及び/又はフレーズは、限定を意味せず、参照がなされている人体に対して好ましい配置又は向きを指示する。用語には、上に列挙した単語、その派生語、及び類義語が含まれる。
図1乃至図4は、関節式椎骨間スペーサ装置100の第1の好ましい実施形態を図示している。スペーサ100は、好ましくは、脊柱に使用され、頚部の、胸部の、及び/又は、腰部の領域の脊柱に使用される。スペーサ100は、脊柱において一般的に使用するものとして説明されるけれども、当業者が認識するように、スペーサ100は他の用途を有し、他の関節のための補綴物としても使用され、例えば、肩、肘、手首、尻、膝、足首、つま先、及び指に使用される。図14は、隣接する上位椎骨25と下位椎骨50との間において、脊柱に移植された、スペーサ装置500の好ましい使用を示している。図14は、スペーサ500を示しているけれども、任意のスペーサ100,500,700,800,900が、好ましくは、この方法で、隣接する椎骨間に使用される。さらに、一般的に本願全体にわたって、様々な実施形態のスペーサが、参照符号100,500,700,800,900によって参照される。
第1の好ましい実施形態によるスペーサ100は、好ましくは、少なくとも6つの運動の自由度を許し、可動部品の間は、最小限の又は無摩擦になっている。6つの運動の自由度には、屈曲、伸延、横曲げ、軸線回転、水平シフト、軸線緩衝、並びにそれらの組合せが含まれる。少ない又は無摩擦の相対的運動によって提供される1つの利点は、こすり合わせられる部分に摩耗がほとんど又は全く発生せず、従って、スペーサ100の動作中に破片又は異質の物質がほとんど又は全く発生しない。
脊柱においては、例えば、人がつま先を見るために前屈するときなど、脊柱が前方方向へ向かって屈曲する作用を受けるとき、屈曲が生じる。伸延は、例えば、人が空を見上げるように後ろに屈曲するなど、後方方向に曲げる作用を脊柱が受けるときに生じる。軸線回転は、例えば、人が脊柱の垂直軸線を中心として体を捩るときなど、垂直軸線を中心とする回転運動を脊柱が受けるときに生じる。横曲げは、脊柱が横から横に屈曲する作用を受けるとき、すなわち、内側又は外側方向に(前方又は後方方向に対して直交する方向に)生じる。水平シフトは、脊柱における椎骨の回転軸線が横方向に並進するときに生じる。水平シフトは、前方及び後方方向においても、内側及び外側方向と同様に、及びこれらの組合せとして生じる。
軸線圧縮が生じるのは、脊柱に垂直方向の荷重が加わり、脊柱の椎間板が圧縮されるときである。軸線圧縮は、人が地面と接し、例えば、歩いたり、走ったり、飛び跳ねたりするときに生じる。椎間板は、これらの軸線圧縮力を吸収し、これは、軸線緩衝と称される。
軟骨質の椎間板が損傷した場合、又は不健全な椎間板の場合、外科医は、部分的な又は完全な椎間板切除術を施してスペーサ100を移植し、好ましくは、自然の健康な椎間板の動きと緩衝能力のタイプと程度を模倣する。図1乃至図4に示すように、スペーサ100は、上側板101と、下側板103と、関節要素102とを具備し、関節要素102を上側板101と下側板103との間に配置させている。スペーサ100は、インシトゥーにおいて、上側板101は、好ましくは、ほとんど又は無摩擦にて、下側板103に対して移動するように設計される。好ましくは、スペーサ100は、こすり合わせられ又は互いに一緒に動く要素を有することがなく、従って、ほとんど又は無摩擦が部品の運動によって発生し、好ましくは、ほとんど又は全く、摩耗破片は生じない。上側板101と下側板103とは、関節要素102によって互いに対して機能的に関連し、好ましくは、2つの隣接する椎骨の間の椎間板と部分的に又は完全に置換される、関節補綴物を形成するように構成されている。上側板101は、好ましくは、下側板103の上に接触又は突き当たることがなく、代わりに、上側板101は、関節要素102の存在によって、下側板103から分離される。上側及び下側の板101,103は、それぞれの位置に対して動くけれども、それらは、関節要素102の部分に好ましくはしっかりと取り付けられて、機能的に関連し、関節式の概略無摩擦又はほぼ無摩擦の本体を作り出す。スペーサ100の上側及び下側の板101,103は、互いに対して動けるようになっており、というのは、可撓性と、関節要素102が弾性的に偏向できる能力とのためである。
スペーサ100における上側及び下側の板101,103は、好ましくは、端板として構成されており、好ましくは、外面101a,103aを有し、機能的に関連して、好ましくは、脊柱に配置された隣接する上位及び下位の椎骨に取り付けられる。外面101a,103aは、比較的滑らかである。代わりに又は加えて、外面101a,103aは、例えば、隆起101c,103cなど、テクスチャを付けられ又はテクスチャを付けられた部分を有し、椎骨への係合及び取付けを促進している。追加的に及び/又は代替的に、外面101a,103aは、椎骨取付要素、例えば、キール、歯、隆起部、骨の内部成長のための多孔質構造、又は現在公知の若しくは将来発見される他の取付手段を有する。
上側及び下側の板101,103が有する外面は、曲面状か、比較的平坦か、及び/又は、曲率の維持を補助するために傾斜し、及び/又は、脊柱における椎骨の整列、及び上側及び下側の板101,103の所望の形状、例えば、比較的平坦か、曲面状か、又は傾斜され、これは、脊柱におけるスペーサ100の位置と、脊柱の状態とに依存する。スペーサ100における上側及び下側の板101,103は、外周106,107を有し、これは、図示の通り、腎臓形又は略“D”字形であり、又は例えば、円形、矩形、八角形、三角形、卵形などの他の例示的な形状を呈する。外面101a,103aは、好ましくは、スペーサ100が移植形態の間に取り付けられた、椎骨の端板と等しく接触するように形成されている。
スペーサ100における上側及び下側の板101,103は、好ましくは、内面101b,103bを有し、これらは、好ましくは、比較的平坦及び/又は比較的平坦な部分101d,103dを有している。上側及び下側の板101,103は、任意の適当な厚みを有する。好ましくは、関節要素102は、上側及び下側の板101,103の両方の内面101b,103bに対して、好ましくは、内面101b,103bに対して機能的に関連し、より好ましくは、しっかりと取り付けられる。
スペーサ100は、好ましくは、適当な形状である外周104を有し、形状には、限定はしないが、円形、矩形、卵形、三角形、八角形、“D”字形、又は腎臓形が含まれる。スペーサ100の外周104は、上側及び下側の板101,103のそれぞれの外周106,107によって形成される。スペーサ100の寸法及びサイズは、特定の用途のために望ましい、最適なサイズ及び特性を提供する。
第1の好ましい実施形態においては、好ましくは、脊柱の腰部領域において使用され、スペーサ100は“D”字形か、又は腎臓形であり、その幅Wtは、およそ20mmからおよそ30mmであり、より好ましくは、約24mmから約26mmであり、さらに好ましくは、約25mmである。第1の好ましい実施形態によるスペーサ100は、好ましくは、その長さLtが、およそ17mmからおよそ24mmであり、より好ましくは、約19mmから約21mmであり、さらに好ましくは、約20mmである。スペーサ100は、好ましくは、その高さHtが、およそ3mmからおよそ7mmであり、より好ましくは、約5mmから約6mmである。その他の寸法、限定はしないが、それらには、上述したスペーサ100の長さ、幅、深さ、高さが、スペーサのために想定されて含まれる。
脊柱の頚部領域に使用するのに好ましい、好ましい実施形態においては、スペーサ100は、その幅Wtが、好ましくは、およそ15mmからおよそ19mmであり、長さLtが、およそ12mmからおよそ18mmである。その他の寸法、限定はしないが、それらには、上述したスペーサ100の長さ、幅、深さ、高さが、スペーサのために想定されて含まれる。
関節要素102は、好ましくは、1又は複数のセグメント202を具備し、好ましくは、介装されるセグメントであり、好ましくは、同心的なセグメントであり、空間又は隙間201によって分離され、1又は複数の橋渡し要素203によって結合される。好ましくは、セグメント202は、増加又は減少する内周及び外周を有し(例えば、外側セグメント205a,205bの内周及び外周)、セグメント202が互いの間に介装されるようにする。セグメント202は、好ましくは、セグメント202同士の間に配置された空間又は隙間201によって分離され、好ましくは、セグメント202の相対的運動を許容する。橋渡し要素203は、好ましくは、1又は複数のセグメント202を互いに結合し、好ましくは、隣接するセグメント202に結合している。また、橋渡し要素203は、上側又は下側の板101,103に結合される。空間201は、好ましくは、セグメント202と橋渡し要素203とによって、形成及び区画される。セグメント202は、好ましくは、橋渡し要素203によって可撓的に結合されるように配置及び構成されており、橋渡し要素は、好ましくは、可撓性で弾性的に偏向可能であり、セグメント202が互いに相対的に動くことを許容する。加えて、セグメント202それ自体は、可撓性で弾性的に偏向可能になっている。関節要素102は、好ましくは、可撓性のコア組立体を形成している。
第1の好ましい実施形態においては、関節要素102はコバルトクロム合金から作られ、上側及び下側の板101,103はチタン又は生物学的適合性のチタン合金から作られる。他の実施形態においては、関節要素102は、上側及び下側の板101,103と同一の材料から作られる。関節要素102、及び/又は上側及び下側の板101,103は、あらゆる生物学的適合性の金属、金属合金、ポリマー、ポリマーの混合物、ニチノール、形状記憶合金、セラミック、又は複合材料から作られる。セグメント202は、橋渡し要素203とは異なる材料から作ることができる。
第1の好ましい実施形態において、5つの同心的セグメント202a〜eは、4つの橋渡し要素203a〜dによって結合されている。セグメント202は連続的に閉じた形状、すなわち、セグメント202は閉じた空間を形成し、好ましくは、セグメント202は、閉じたリング又は“O”字形の形状のリングとして形成される。しかしながら、セグメント202は、任意の形状で良く、それらには、限定はしないが、円形、矩形、卵形、“C”字形、蹄鉄形、三角形、八角形、又は腎臓形が含まれる。図1乃至図4の実施形態における関節要素102は、外側セグメント202aと、中間セグメント202b〜dと、内側セグメント202eとを有している。中間的空間201a〜dは、中間セグメント202b〜dを取り囲み、内側又は中心の空間211は、内側セグメント202eの内側に配置される。セグメント202、空間201、及び橋渡し要素203の数は、変化でき、特定の数、値、又は範囲に限定されない。図2に示した実施形態は、閉じた同心的セグメント202を備えているけれども、セグメント202はまた、“開いて”形成されても良く、例えば、“C字形”セグメント、蹄鉄形、又は任意の他の適当な形状でも良い。
下側板103における内面103bは、好ましくは、凹部部分105を有し、関節要素102を受け入れて収容する。関節要素102は、下側板103の壁105bに対して機能的に関連し、好ましくは取り付けられ、及び好ましくはしっかりと取り付けられる。関節要素は、下側板103に対して、圧入され、溶接され、電子ビーム溶接され、接着され、又は固定され、任意の他の結合機構又は手段であって、現在公知の又は将来発見されるものが使用されて、関節要素が下側板103に結合される。より詳しくは、関節要素102の外側セグメント202aの外面102aの下側部分102bは、好ましくは、凹部部分105の壁105bと実質的に接触している。好ましくは、関節要素102の外側セグメント202aの外面102aの下側部分102bは、凹部部分105に取り付けられ、関節要素102の底面111と下側板103の底面110との間に空間又は隙間109を残し、関節要素102のセグメント202は、好ましくは、凹部部分105の底面110の上に浮上する。
また、関節要素102は、上側板101に対して機能的に関連し、好ましくは、これに取り付けられる。セグメント202a〜e又は橋渡し要素203a〜dのうち少なくとも1つの上部表面は、上側板101の内面101bに、好ましくは取り付けられ、好ましくはしっかりと取り付けられる。関節要素は、上側板101に、圧入され、溶接され、電子ビーム溶接され、接着され、又は固定され、関節要素102を上側板101に結合するためには、任意の他の結合機構又は手段であって現在公知の又は将来発見されるものが使用される。好ましくは、関節要素102における内側セグメント202eは、上側板101の内面101bに、好ましくは取り付けられ、好ましくはしっかりと取り付けられる。1つの実施形態においては、内側セグメント202eの上側面202fは、好ましくは、溶接によって、上側板101にしっかりと取り付けられる。他の実施形態においては、任意的要素であるピン要素108が、上側板101の内面101bから延出し、下側板103へ向かい、関節要素102の内側空間211の中へ入る。加えて及び/又は代わりに、ピン要素108は、隣接するセグメント202同士の間の空間201に配置しても良い。ピン要素108は、関節要素102に取り付けられ、好ましくは、その態様は、隣接する椎骨から上側及び下側の板101,103へ、及び関節要素102へ力が伝達されるのが好ましい。任意的要素であるピン要素108は、内側空間211の中に圧入されて、関節要素102を上側板101にしっかりと取り付ける。上述したように、他の取付及び結合手段も、ピン要素108を内側セグメント202cに結合するために使用できる。
加えて及び/又は代わりに、ピン要素108は、関節要素102に対して全く結合を有さなくて、内側空間211又は他の空間201内に緩やかに嵌合し、ピン要素108は、内側空間211又は他の空間201の内部にて動けるものでも良い。ピン要素108が内側空間201c内にて動き、内側セグメント202cと接触すると、ピンは上側板101から関節要素102へと力を伝達できる。
上側及び下側の板101,103へ力が加わるとき、関節要素102は、好ましくは、セグメント202の相対的運動に応答する。力が加わるとき、セグメント202、及び/又は、橋渡し要素203は、弾性的に偏向し、互いに対して移動する。例えば、上側及び下側の板101,103に横曲げが加わると、力が加えられた、関節要素102における側部のセグメント202の部分は、互いに近づくように動き、それらの間の空間201を狭め、反対側にあるセグメント202の部分は、互いにさらに離れ、それらの間の空間201を広げる。セグメント202は、好ましくは、互いに対して、及び上側及び下側の板101,103に対して無摩擦にて動く。
セグメント202は、好ましくは、少なくとも6つの自由度の運動を許容し、それらには、前述したように、屈曲、伸延、横曲げ、軸線回転、水平シフト、及び緩衝が含まれる。図4は、スペーサ100の横断面を示しており、上側及び下側の板101,103は、関節要素102に対して相対的に動き、屈曲及び伸延を許容する。上側及び下側の板101,103はまた、関節要素102に対して、外側/内側の方向(図示せず)に移動する。また、セグメント202及び橋渡し203は、垂直軸線305に沿って、圧縮力を緩衝する。従って、上側及び下側の板101,103に圧縮力が加わるとき、セグメント202は軸線方向に並進するか、又は加えられた力の方向に偏向する。関節要素102の下方の空間105は、セグメント202が並進するのを許容し、好ましくは、凹部部分105の底面110に接触することがない。加えて及び/又は代わりに、橋渡し要素203は、力の適用に際して偏向できる。セグメント202と橋渡し要素203との圧縮力に応じた偏向及び並進は、スペーサ100に緩衝効果を創り出す。
スペーサ100が脊柱の腰部領域に使用されるために設計されるとき、スペーサ100は、好ましくは、脊柱に以下の範囲の運動を経験させることができ、すなわち、(i)約±10度の屈曲及び伸延、(ii)約±7度の横曲げ、及び(iii)約±10度の軸線回転である。
第1の好ましい実施形態における橋渡し要素203は、セグメント202に結合され、セグメント202と上側及び下側の板101,103との相対的運動に抵抗力を提供する。セグメント202及び従って上側及び下側の板101,103の相対的な運動に対する抵抗力は、セグメント202の数や、高さ、材料、厚み(又は幅)、形状、又はその他の特性を変更することで変化し制御される。セグメント202及び従って上側及び下側の板101,103の相対的な運動に対する抵抗力は、橋渡し要素203の数や、幅、厚み、材料、形状、又はその他の特性を変更することで変化し制御される。セグメント202及び従って上側及び下側の板101,103の相対的な運動に対する抵抗力は、2つのセグメント202を結合する橋渡し要素203の数を増やすことでも変化し制御される。セグメント202同士の間の相対的運動に対する抵抗力を変化させるために、複数の橋渡し要素203が、隣接するセグメント202を結合するために使用される。スペーサ100の第1の好ましい実施形態は、橋渡し要素203を具備し、内側/外側の軸線302に沿って整列させており(すなわち、前方/後方の軸線301に対して直交している。)、橋渡し要素203は、関節要素102におけるセグメント202の間に任意の望ましい方法にて位置決めされている。図示の通り、整列された態様に配置されたとき、橋渡し要素203は一般的に好ましくは、加えられた力に応じて対称的に提供され、整列の方向において、堅い抵抗力を提供する。非対称の応答が望ましい用途ならば、橋渡し要素203の位置決めは、それに従って変更される。
関節要素102は、好ましくは、図2に示すように、円形の形状であり、総半径Rは、好ましくは、およそ7mmからおよそ19mmの範囲であり、より好ましくは、約11mmから約13mmであり、さらに好ましくは、約12mmである。セグメント202は、好ましくは、その幅Wsが、好ましくは、約0.5mmから約2mmであり、より好ましくは、約1mmである。橋渡し要素203は、好ましくは、その幅Wbが、約1mmから約10mmの範囲であり、より好ましくは、約2mmから約7mmであり、その厚みTが、約0.1mmから約1mmの範囲であり、より好ましくは、約0.4mmから約0.6mmであり、さらに好ましくは、0.5mmである。空間201は、好ましくは、その幅Wpが、約0.1mmから約1mmの範囲であり、より好ましくは、約0.4mmから約0.6mmであり、さらに好ましくは、0.5mmである。セグメント202は、好ましくは、その高さHsが、約3mmから約10mmであり、より好ましくは、約5mmから約7mmである。これらの寸法は、単なる例示であり、関節要素102、セグメント202、橋渡し要素203、及び空間201には、他の寸法も想定されることに留意されたい。
加えて、関節要素102の高さHsと、スペーサ100の高さとは、前方側と後方側とで(すなわち、前方/後方の軸線301に沿って)異なっている。関節要素102とスペーサ100との高さとは、同様に、(すなわち、内側/外側の軸線302に沿って)、外側及び内側において異なっている。好ましくは、これを成し遂げるために、他の部分に比べて高い又は低いセグメントのある種の部分をオフセットさせ、又はより大きな高さを備えた特定のセグメント202を製造する。これによりスペーサ100は、個々の脊柱前彎症及び個々の脊柱後彎症並びに治療される脊柱の症状を考慮して、特定の患者に適合される。
関節要素102は、任意の材料から構成され、好ましくは、いくらかの可撓性を許容する材料が好ましい。第1の好ましい実施形態においては、関節要素102は、コバルトクロム合金から構成される。変形例としては、関節要素102は、チタン、又は生物学的適合性のチタン合金、ニチノールなどの形状記憶合金、又は任意の生物学的適合性の金属、金属合金、ポリマー、ポリマーの混合物、セラミック、複合材料、又は材料の組合せから構成される。
また、スペーサ100は、好ましくは、任意的要素としての、シリコーン、ポリウレタンエラストマー、又はその他の適当な充填材を有し、これらは、スペーサの空間の中に注入され、荷重支持力及び剪断支持力を発生する。代わりに及び/又は加えて、クリップ(図示せず)は、好ましくは、スペーサ100に挿入でき、上側及び下側の板101,103、及び/又は関節要素102の動きを制限又は防止する。
制限された軸線回転306は、好ましくは、2方向に生じ、垂直中心軸線305を中心として、時計まわり及び反時計まわりに生じる。セグメント202の間に橋渡し要素203が存在して可撓性を有することで、完全に回転する能力を制限し及び抵抗する。また、関節要素102によれば、セグメント202の限られた水平シフト運動が許容され、結果的に、上側及び下側の板101,103の水平面内における水平シフトを制限し、すなわち、前方/後方の軸線301に沿った、及び内側/外側の軸線302に沿った水平シフト、又は両方の軸線に沿ったシフトが制限される。セグメント202同士の間にある橋渡し要素203の存在と共に、関節要素102を受け入れるための凹部部分105の壁105bの存在によって、並進力が加わったとき、セグメントの水平シフト運動が許容及び/又は制限される。加えて、セグメント202同士の間の橋渡し要素203は、抵抗力を提供し、同時に、軸線回転及び水平シフトを許容する。
第1の好ましい実施形態においては、スペーサ100は、好ましくは、開いた空間405aを有し、好ましくは、関節要素102の側面に対して横方向に配置され、上側及び下側の板101,103の間において、好ましくは、患者の脊柱に移植され働くとき、好ましくは、たとえ完全に関節動作し、ピボットし、回転し、又は完全に圧縮されたとき、上側及び下側の板101,103が互いに当接又は接触しない。好ましくは、開いた空間405aは、それぞれのセグメント202a〜eを垂直軸線305の方向の上向きにオフセットさせることで達成され、最外側セグメント202aが、最下位112にあり、最内側セグメント202eが最上位にあるようになっている。図4に示すように、隣接するセグメント202が垂直にオフセットすることは、好ましくは、関節要素102を中心とする上側板101のピボット及び関節動作を許容し、セグメント202と上側板101との間に他の開いた空間405bを提供する。加えて、セグメント202を垂直軸線方向305の上向きにオフセットさせることで、好ましくは、関節要素102と下側板103との間に隙間109を形成する。この隙間109は、セグメント202のために空間を提供し、上側及び下側の板101,103に圧縮力が加わるときに、軸線方向305に動かして、緩衝品質を提供する。
変形例としては、開いた空間405bは、それぞれのセグメント202a〜eを垂直方向の下向きにオフセットさせることで達成され、最外側セグメント202aが、最上位にあり、最内側セグメント202eが最下位にあるようになっている。他の代替的な構成においては、それぞれのセグメント202の端部は、隣接するセグメント202に対してオフセットしており、ジグザグ状の形態を形成するように、垂直軸線方向の(すなわち、垂直軸線305に沿って)上向き及び下向きに交互する。加えて、セグメント202をジグザグ状の形態にオフセットさせることは、好ましくは、関節要素102と下側板103との間において、隙間105を形成する。この隙間105は、セグメント202のために空間を提供し、上側及び下側の板101,103に圧縮力が加わるときに、軸線方向305に並進させて、緩衝品質を提供する。前述したように、任意の方向への動きに対する関節要素102の抵抗力及び可撓性は、様々なセグメント202と空間201と橋渡し要素203とについての、数、幅、高さ、厚み、材料、又は他の特性を変更することで、変化させることができる。
変形例としては、セグメント202a〜202cをオフセットするよりもむしろ、セグメント202は、その高さHsを増減し、上側及び下側の板101,103の関節動作のための同様な開いた空間405bを提供する。
図5及び図6を参照すると、第2の好ましい実施形態によるスペーサ500は、凹部部分507を有する下側板503と、上昇唇部506と、上側板501と、関節要素502とを具備している。下側板503は、内面504を具備し、好ましくは、関節要素502を受け入れるために、好ましくは、凹部部分507を備えている。凹部部分507は、好ましくは、関節要素502と同じ又は類似した形状である。凹部部分507は、内壁508を具備し、好ましくは、下側板503の外周520に向けて外側方向に傾斜している。第2の好ましい実施形態においては、関節要素502は、外面512を有し、好ましくは、内壁508の角度と合致するように構成された、好ましくは、上部520から底部530へ内方へ突出する角度を形成している。関節要素502の外面512、及び結果的に、外側セグメント502aの外面512は、好ましくは、凹部部分507の内壁508に、対向面512,508の実質的に全体に沿って接触する。関節要素502の基部515のサイズは、凹部部分507の基部517のサイズに比べて大きくて、好ましくは、関節要素502の基部515が凹部部分507の基部517に接触及び載置されるのを防ぎ、従って、関節要素502及び基部517の下方に隙間領域509を形成する。関節要素502の下方に隙間領域509が存在することで、スペーサ500は、軸線圧縮を緩衝させることができる。上側及び下側の板501,503に、軸線方向に圧縮力が加わると、この力は、関節要素502に伝達され、セグメント202と橋渡し要素503とに起因する軸線力に抵抗する。隙間領域509によれば、好ましくは、関節要素502における中間及び内側のセグメント502b〜gが下向きに動くのを許容し、好ましくは、下側端板503に接触せず、従って、板501,503に加わるあらゆる圧縮力を緩衝し、ショックアブソーバに似た性質を提供する。関節要素502が下側板503に組み立てられたとき、外側セグメント502aの高さHsは、好ましくは、唇部部分506の高さに対して面一である。
また、第2の好ましい実施形態によるスペーサ500は、ピン要素505を具備し、上側板501の内面501bの中心領域から延びている。組み立てられたとき、ピン要素505は、好ましくは、下側板503に向けて延び、関節要素502の内部空間510の中へ延びている。ピン要素505は、外面505bを有し、好ましくは、内側空間510にて関節要素502に対して、機能的に関連し、好ましくは取り付けられ、好ましくはしっかりと取り付けられる。内壁510bを有する内側空間510の直径は、ピン要素505の直径と同一又は均等であり、好ましくは、ピン要素505と内側空間510との対向する表面505b,510bの実質的な部分に沿って、接触を許容する。ピン要素505は、好ましくは、隙間領域509の中に延びることがなく、好ましくは、基部517にて下側端板503と接触することがない。加えて、スペーサ500が脊柱の中に配置され、脊柱の圧縮力を受けるとき、ピン要素505は、好ましくは、基部517に接触することがない。第2の好ましい実施形態における関節要素502は、円筒形の内側空間510及びピン要素505を具備しているけれども、内側空間510とピン要素505とはほとんどあらゆる形状に構成することができる。例えば、ピン要素505は、一体片から製造され、これは、上側板501を具備し、又は上側板501に取り付けられ、それには、圧入、溶接、接着、固定具の使用、又は他のあらゆる結合機構又は手段であって、現在公知の又は将来発見されるものが使用される。ピン要素505はまた、関節要素502の内側セグメント502gに取り付けられ、それには、圧入、溶接、接着、固定具の使用、又は他のあらゆる結合機構又は手段であって、現在公知の又は将来発見されるものが使用される。加えて、ピン要素505は取り付けられる必要がなく、内側セグメント502gの内側に緩く嵌合される。さらに、ピン要素505は、関節要素502にバヨネット式に係止され、様々な形状を呈し、例えば、“L”字形、六角形、矩形、及び関節要素502への係合を許容する。
好ましい実施形態における上側及び下側の板501,503はさらに、キール513を具備し、好ましくは、上側及び下側の板501,503の隣接する椎骨(図示せず)への取付けの安定性を向上させる。キール513は、一体片から製造され、これは、上側又は下側の板501,503を具備し、又は上側又は下側の板501,503に取り付けられ、それには、圧入、溶接、接着、固定具の使用、又は他のあらゆる結合機構又は手段であって、現在公知の又は将来発見されるものが使用される。加えて及び/又は代わりに、上側及び下側の板501,503は、他の垂直取付手段を具備し、それは例えば、歯、スパイク、ねじ、又は他のあらゆる取付機構又は手段であって、現在公知の又は将来発見されるものが使用される。加えて、板501,503を器具に係合させるための孔515は、一方の又は両方の板501,503に設けられ、並進、除去、又はその他の具合にスペーサ500を操作する。また、スペーサ500は、好ましくは、シリコーン、ポリウレタンエラストマー、又は他のあらゆる適当な充填材を有し、これらが、スペーサ500の空間及び隙間の中に注入されて、荷重支持力及び剪断支持力を発揮する。加えて、クリップ(図示せず)が、好ましくは、スペーサ500に挿入されて、上側及び下側の板501,503及び/又は関節要素502の運動を制限する。
図7及び図8を参照すると、第3の好ましい実施形態による椎骨間スペーサ700は、関節要素702を有する上側板701と、ピン要素705と、キール要素704と、下側板703とを具備している。ピン要素705は、最内側セグメント202eに取り付けられ、結合され、及びその一部分を形成し、他方、橋渡し要素203は、最外側セグメント202aを下側端板703に結合する。上側及び下側の板701,703は、好ましくは、材料の一体片から製造される。これは、例えば、選択的レーザ焼結(SLS)又は選択的レーザ溶融(SLM)によって、又は現在公知の又は将来発見される他のあらゆる製造技術によって、達成される。孔706は、上側及び下側の板701,703に設けられ、製造技術に固有である余剰材料を除去することを可能にする。第3の好ましい実施形態におけるスペーサ700はさらに、関節要素702を具備し、これが、板701,703の相対的運動を許容し、第1及び第2の好ましい実施形態における関節要素102,502と類似している。また、スペーサ700は、好ましくは、シリコーン、ポリウレタンエラストマー、ポリカーボネートウレタン(PCU)、又は任意の他の適当な充填材を有し、スペーサ700の空間及び隙間の中に注入され、荷重支持力及び剪断支持力の能力を提供する。加えて、クリップ(図示せず)は、好ましくは、スペーサ700に挿入され、上側及び下側の板701,703及び/又は関節要素702の動きを制限する。
図9及び図10を参照すると、第4の好ましい実施形態においては、スペーサ800は、上側及び下側の板801,803を具備し、上側及び下側の中間部材804,805として形成されている。関節要素802は、中間部材804,805に対して機能的に関連し、好ましくは取り付けられて、コア組立体820を形成する。関節要素802は、好ましくは、上側及び下側の中間部材804,805にしっかりと取り付けられ、第1の好ましい実施形態における関節要素102を上側及び下側の板101,103に取り付けるための任意の前述した方法が使用され、それらには、圧入、溶接、接着、固定具の使用、など図1乃至図6に開示及び構成されたもの、又は他のあらゆる結合機構又は手段であって、現在公知の又は将来発見されるもの、又は関節要素802及び中間部材804,805は一体片の材料から一枚岩的に製造される。スペーサ800はさらに、上側及び下側の端板801,803を具備し、さらに、追加的な椎骨取付け手段、例えば、キール810、スパイク808、隆起部(すなわち、101c,103c参照)、又は他のあらゆる取付手段であって、現在公知の又は将来発見されるものを具備している。第4の好ましい実施形態における上側及び下側の端板801,803はさらに、凹部部分806,807を具備し、中間部材804,805を受け入れて、処置中の組立中に凹部部分806,807の中に摺動して入る。上側及び下側の端板801,803はさらに、肩部811を具備し、中間部材804,805を凹部部分806,807の中にガイドする。中間部材804,805と、関節要素802とが、凹部部分806,807から後退又は摺動するのを回避して、中間部材804,805を上側及び下側の板801,803に垂直に固定するために、固定手段、例えば、締り嵌め、溶接、接着、固定具の使用、ボルト、ねじ、スナップロック、又は任意の結合機構又は手段であって、現在公知の又は将来発見されるものを、好ましくは、使用して、中間部材804,805を上側及び下側の端板801,803に固定する。第4の実施形態によって提供される1つの利点は、“キット”が作成され、様々なコア要素820を備え、異なる高さ、相対的剛性、及び/又は、制限された動きを提供し、特に患者のニーズに依存して、上側及び下側の端板の中に取り付けられる。加えて、上側及び下側の端板801,803は、最初に、椎骨V1,V2に取り付けられ、椎骨は伸延されて、中間部材804,805と関節要素802とは、インシトゥーにて、端板801,802の中へ摺動する。
第4の好ましい実施形態におけるスペーサ800の運動及び緩衝の能力は、堅固なインサートの挿入によって制限又は完全に阻止され、例えば、追加的なクリップ(図示せず)が、中間部材804,805と関節要素802との間の相対的な動きを阻止及び防止する。クリップ(図示せず)は、関節要素802又は関節要素802の一部分を中心として又はそのまわりに配置され、中間部材804,805が接離するのを阻止又は防止する。好ましいスペーサ800は、脊柱の劣化の状態が、椎骨V1,V2が融合しなければならない点になったとき、関節動作を阻止される。そのようなクリップの挿入は、比較的小規模の外科的介入によって実行される。変形例としては、中間部材804,805を備えた関節要素802が使用された場合には、コア組立体820は、堅固なインサート(図示せず)によって、除去及び置換され、一方、上側及び下側の端板801,803は椎骨V1,V2に取り付けられたままになる。
椎骨間スペーサ800の中に骨質が成長するリスクを最小化するため、保護シート(図示せず)を椎骨間スペーサ800のまわりに巻き付ける。そのような保護シートは、生物学的適合性のエラストマーか、又は織物状の構造物、又は他のあらゆる適当な材料であって、現在公知の又は将来発見されるものである。また、スペーサ800は、好ましくは、シリコーン、ポリウレタンエラストマー、ポリカーボネートウレタン(PCU)、又は他のあらゆる適当な充填材を、スペーサ800の空間及び隙間815の中に注入され、荷重支持力及び剪断支持力の能力を提供する。
図11乃至図13を参照すると、第4の好ましい実施形態において、スペーサ900は、上側及び下側の板901,903と、軸要素905と、二重の関節要素902a,902bとを具備している。スペーサ900は、任意的要素として、さらに、板インサート910a,910bと、弾性要素920とを備えている。上側及び下側の板901,903と、二重の関節要素902a,902bと、軸要素905とは、好ましくは、一体片の材料から製造される。それぞれの関節要素902a,902bにおける最外側セグメント950は、好ましくは、参照符号906a,906bに示すように、上側及び下側の板901,903に機能的に関連し、又は結合するように製造されている。結合要素906a,906bは、橋渡し要素である。軸要素905は、好ましくは、上側の関節要素902aを下側の関節要素902bに結合する。上側及び下側の板901,903は、好ましくは、外面901a,903aを具備し、板インサート910a,910bを受け入れるために凹部部分907を有している。板インサート910a,910bは、好ましくは、上側及び下側の板901,903に対して機能的に関連し、これに結合される。
二重の関節要素902a,902bのそれぞれは、好ましくは、セグメント202と、橋渡し要素203と、セグメント202間の空間201とを具備している。二重の関節要素902a,902bは、好ましくは、二重の関節要素902a,902bが接触することなく、又は上側及び下側の板901,903が接触することがないように、関節要素902a,902bが動くことができる空間904により、分離されている。制御軸905は、好ましくは、関節要素902a,902bに垂直に結合される。スペーサ900は、好ましくは、少なくとも6つの運動の自由度を提供し、それらには、屈曲、伸延、横曲げ、軸線回転、水平シフト、及び軸線緩衝であり、前述したように、一般的にほとんど又は全く摩擦を伴わない。
好ましくは、スペーサ900は、生物学的適合性の金属から構成され、好ましくは、上側及び下側の板901,903、二重の関節要素902a,902b、及び軸905は、単一ブロックの金属材料から一枚岩的に形成される。スペーサ900を形成する1つの好ましい方法は、ブロックの上側及び下側の部分に、凹部部分907を形成することである。その後に、同心的な“C”字形リングの形状である空間201を、ブロックに形成し、それには、機械加工によってセグメント202及び橋渡し要素203及び軸905を形成する。その後に、開いた空間904がブロックの外周の中間及び周囲に配置するように機械加工によってむ形成され、スペーサ900を得る。単一ブロックの材料からスペーサ900を形成する段階は変化して、例えば、“C”字形の空間201の前に空間904を形成することによる。空間201は、ブロックの片側から形成され、上側関節要素902aは下側関節要素902bと同様に形成される。変形例としては、上側関節要素902aは、下側関節要素902bと異なるように形成され、1つの実施形態においては、基板ブロックの異なる側から且つ異なるパターンにて、空間201を作ることにより形成される。
エラストマー要素920は、上側及び下側の板901,903の間に、機能的に関連し、好ましくは、取り付けられる。エラストマー要素920は、例えば、シリコーン、ポリウレタンエラストマー、ポリカーボネートウレタン、又は他のあらゆる適当な生物学的適合性の材料であって、好ましくは、スペーサ900のコアのまわりに及び/又は空間904の中に、注入される。エラストマー要素920は、好ましくは、上側及び下側の板901,903の間、二重の関節要素902a,902b、及びあらゆるその他の望ましい領域のいくらか又はすべての隙間を充填する。エラストマー要素920は、好ましくは、無脊椎のスペーサ900の剪断支持成分であり、屈曲、伸延、横曲げ、軸線回転、水平シフト、及び軸線圧縮力に対するいくらかの吸収を提供する。エラストマー要素920は、シリコーンベースの材料、ポリカーボネートウレタン、又は任意の適当な生物学的適合性の材料から作られる。第5の好ましい実施形態におけるスペーサ900は、好ましくは、第1、第2、第3、及び第4の好ましい実施形態において述べた要素と同じ、運動及び抵抗の特性を備えている。
当業者は認識するだろうが、本願に開示した任意の又はすべての要素は、セット又はキットとして提供され、外科医は要素の様々な組合せを選択して、インプラントを形成し、椎間板交換システムを創り出し、患者の特定のニーズ/解剖学のために特に構成される。1又は複数のそれぞれの要素は、キット又はセット内に提供されることに留意されたい。いくつかのキット又はセットにおいては、同一の要素又は部品が、異なる形状及び/又はサイズにて提供される。外科医又はスタッフは、手順の前に又は最中に、部品を混合及び合致させて、スペーサ100,500,700,800,900を形成する。
スペーサ100,500,700,800,900又は他のスペーサを移植するための好ましい外科技術は、以下の段階を備え、すなわち、(1)椎骨間椎間板と隣接する椎骨V1,V2の隣接した椎体とを露出させ、(2)椎骨間空間を手入れして、椎間板組織と軟骨破片を椎体の間からを除去し、(3)任意的に、椎骨間空間を拡張器にて広げて、椎骨間空間の高さを回復させ、(4)任意的に、試験用のインプラントを挿入し、最終的なサイズ、高さ、及び前彎症又は後彎症の角度、並びに、挿入されるべきスペーサの位置を決定し、(5)スペーサを受け入れるために、椎骨の端板に必要又は準備するならば、任意的に、彫刻又はミーリングして、キールのベッド、溝、又はスペーサの通路を形成し、(6)椎骨V1,V2の間の準備された領域の中にスペーサを挿入し、及び(7)切開を閉止する。
他の好ましい外科技術は、一般的に以下の段階を備え、すなわち、(1)椎骨間椎間板と隣接する椎骨V1,V2の隣接した椎体とを露出させ、(2)椎骨間空間を手入れして、椎間板組織と軟骨破片を椎体の間からを除去し、(3)任意的に、椎骨間空間を拡張器にて広げて、椎骨間空間の高さを回復させ、(4)任意的に、試験用のインプラントを挿入し、最終的なサイズ、高さ、又は前彎症又は後彎症の角度、並びに、挿入されるべきスペーサの位置を決定し、(5)スペーサを受け入れるために、椎骨の端板に必要又は準備するならば、任意的に、彫刻又はミーリングして、キールのベッド、溝、又はスペーサの通路を形成し、(6)端板を挿入し、(7)上側及び下側の板の凹部の中に摺動させて関節要素を挿入し、及び(8)切開を閉じる。
本願における好ましいスペーサ100,500,700,800,900は、一般的に、図14に示すように、椎間板又は椎間板の一部分を除去した後に、2つの隣接する椎骨V1,V2の間に取り付けられる。しかしながら、スペーサ100,500,700,800,900は、隣接する椎骨V1,V2の間に取り付けられることに限定されず、介在椎骨又は椎体が除去された、2つの椎骨V1,V2の間に取り付けられるように設計及び構成される。加えて、スペーサ100,500,700,800,900は、脊柱において一般的に使用するものとして説明されるけれども、当業者が認識するように、スペーサ100,500,700,800,900は他の用途を有し、他の関節のための補綴物としても使用され、例えば、肩、肘、手首、尻、膝、足首、つま先、及び指に使用される。また、スペーサは、医療以外の用途にも使用できる。
上述した説明と図面とは、本発明の好ましい実施形態を表現しているけれども、特許請求の範囲に定義された本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、様々な追加例、変形例、組合せ、及び/又は、置換を作れることを理解されたい。特に、当業者には明らかなように、本発明は、他の特定の形態、構造、構成、比率、及び他の要素、材料、及び要素と共に、本発明の精神又は本質的な特性から逸脱せずに実現される。当業者は認識するように、本発明は、構造、構成、比率、材料、及び本発明の実施に使用される要素の多くの変形と共に使用され、これらは特に、本発明の原理から逸脱することなく、特定の実施形態及び動作条件に適合する。加えて、本願に開示された特徴は、単独で、又は他の特徴と組み合わせて使用される。従って、本願に開示された実施形態は、あらゆる観点から例示的であるとみなされ、制限的ではなく、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、上述した説明によっては制限されない。
Claims (28)
- 上側椎骨と下側椎骨との間に配置される椎骨間スペーサであって、この椎骨間スペーサが、
上側及び下側の椎骨の1つと接触するための外面を有している上側端板と、
上側及び下側の椎骨の他方と接触するための外面を有している下側端板と、
少なくとも1つの関節要素であって、少なくとも1つの空間によって隔てられた複数のセグメントと、隣接するセグメントを結合する少なくとも1つの橋渡し要素とを有し、関節要素は、最外側セグメントの内側に介装された最内側セグメント有している、上記関節要素と、を備え、
関節要素における第1の部分は、上側及び下側の端板のうちの1つと機能的に関連し、関節要素における第2の異なる部分は、上側及び下側の端板のうちの他の1つと機能的に関連し、対向する表面を互いにこすり合わせることなく、関節要素を屈曲させることで、端板の相対的な動きを許容することを特徴とするスペーサ。 - 介装されたセグメントは同心的なO字形リングである請求項1に記載のスペーサ。
- 端板が互いに対して動くとき、介装されたセグメントは、互いに弾性的に偏向する請求項1に記載のスペーサ。
- 端板が互いに対して動くとき、橋渡し要素は、弾性的に偏向する請求項1に記載のスペーサ。
- 関節要素がさらに、少なくとも1つの中間セグメントを最内側セグメントと最外側セグメントとの間に介装されて備えている請求項1に記載のスペーサ。
- それぞれのセグメントの高さは、約3mmから約10mmの範囲である請求項1に記載のスペーサ。
- それぞれのセグメントの幅は、約0.5mmから約2mmの範囲である請求項1に記載のスペーサ。
- それぞれの橋渡し要素の幅は、約1mmから約10mmの範囲である請求項1に記載のスペーサ。
- 橋渡し要素の1つは、関節要素を、上側及び下側の端板の1つに結合する請求項1に記載のスペーサ。
- 最外側セグメントは、上側及び下側の端板のうちの1つにしっかりと結合され、最内側セグメントは、上側及び下側の端板のうちの他方にしっかりと結合されている請求項1に記載のスペーサ。
- セグメントは、溶接、グルー、圧入、及び接着からなるグループの少なくとも1つによって、それぞれの端板にしっかりと結合されている請求項10に記載のスペーサ。
- 関節要素は、生物学的適合性の材料、チタン、チタン合金、コバルトクロム合金、生物学的適合性のポリマー、生物学的適合性のポリマーの混合物、ニチノール、形状記憶合金、セラミック、及び複合材料からなるグループの少なくとも1つから構成されている請求項1に記載のスペーサ。
- スペーサは垂直軸線を有し、垂直軸線に沿ったそれぞれの隣接するセグメントの高さは、最外側セグメントから最内側セグメントへ向けて増加している請求項1に記載のスペーサ。
- スペーサは垂直軸線を有し、垂直軸線に沿ったそれぞれの隣接するセグメントの高さは、最外側セグメントから最内側セグメントへ向けて減少している請求項1に記載のスペーサ。
- スペーサは垂直軸線を有し、隣接するセグメントの端部の位置決めは、垂直軸線に沿って上下に交互し、ジグザグの構造を形成している請求項1に記載のスペーサ。
- 前記スペーサがさらに、上側及び下側の端板のうちの1つに、関節要素を受け入れるために、凹部部分を備えている請求項1に記載のスペーサ。
- 内壁が凹部部分を形成し、内壁は、内壁が形成されている端板の外周へ向いた、外向き方向に傾斜している請求項16に記載のスペーサ。
- 関節要素の最外側セグメントは、外面を有していて、関節要素の頂部から底部へ内方に突出する角度を形成しており、凹部部分における外方へ角度の付いた内壁は、最外側セグメントにおける内方に突出する外面を受けて接触するように構成されている請求項17に記載のスペーサ。
- 前記スペーサがさらに、関節要素と端板の1つとの間に隙間領域を備え、セグメントがこの隙間領域の中に移動するのを許容している請求項1に記載のスペーサ。
- 前記スペーサがさらに、少なくとも1つの端板に対して機能的に関連したピン要素を備え、スペーサが組み立てられた状態にあるとき、関節要素の隣接したセグメントを分離する、少なくとも1つの空間の内部に受け入れられる請求項1に記載のスペーサ。
- ピン要素は、関節要素における介装セグメントを分離する、少なくとも1つの空間内に緩く受け入れられている請求項20に記載のスペーサ。
- ピン要素は、端板の1つにしっかりと結合され、他方の端板に向けて延び、関節要素のセグメントを分離する少なくとも1つの空間に圧入されている請求項20に記載のスペーサ。
- 前記スペーサがさらに、上側及び下側の端板の少なくとも1つに形成された、少なくとも1つの孔を備えている請求項1に記載のスペーサ。
- 上側端板、下側端板、及び関節要素は、単一体の材料から一体的に形成されている請求項1に記載のスペーサ。
- 前記スペーサがさらに、第2の関節要素を備え、複数のセグメントを有し、少なくとも1つの空間によってそれぞれ分離され、少なくとも1つの橋渡し要素は隣接するセグメントを結合している請求項1に記載のスペーサ。
- 前記スペーサがさらに、中心軸要素を備え、関節要素を互いに垂直に結合している請求項25に記載のスペーサ。
- 中心軸要素は、上側端板、下側端板、及び第1及び第2の関節要素と同一体の材料から作られる請求項26に記載のスペーサ。
- 前記スペーサがさらに、エラストマー要素を備え、上側及び下側の端板の間の隙間及び空間を満たしている請求項1に記載のスペーサ。
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