JP2013540485A - 柔軟なインプラント - Google Patents

Abstract

インプラントは、中心軸に沿って延在し、中心軸に沿って間隔が空けられている第１部材および第２部材を備えている。インプラントは柔軟な接合部を備えることができる。柔軟な接合部は複数のばね部材を含み、複数のばね部材は、中心軸に沿って第１部材を第２部材から間隔を空けて配置するように構成されている。

Description

関連出願の相互参照
本出願は、２０１０年９月２０日に出願された米国特許出願第６１／３８４，３９９号明細書の利益を主張し、その出願の開示内容は本明細書に完全に記載されているものとして参照により本明細書に組み込まれる。

技術分野
本開示は、概して整形外科用インプラントに関し、特に、柔軟な（ｃｏｍｐｌｉａｎｔ）整形外科用インプラントに関する。

背景技術
健康な関節の動きパターンは複雑であり、回転および並進を、時には単独で時には組み合わせて含んでいる。したがって、瞬間的な回転中心または回転軸は、その関節とともに移動する。典型的な従来の関節形成（ａｒｔｈｏｐｌａｓｔｙ）インプラントは、通常、完全な（ｉｎｔａｃｔ）解剖学的構造の生理学的な動きをよりよく再現する複雑な動きを具現化することに機能が限定され、したがって、解剖学的荷重に対して正確に反応しない。

たとえば、従来のボールソケット関節は、回転に限定されており、横方向の並進は限られた量しか可能でなく、軸方向の制動はまったく可能ではない。さらに、こうしたインプラントは摩耗粒子を発生する傾向があり、それは、隣接する骨組織に骨溶解をもたらすか、毒性物質の場合は免疫反応を誘発する可能性がある。２つの剛性プレートの間の軟質のコアに基づくいわゆる人工椎間板はより多くの動きを可能にするが、含まれているポリマーの長期安定性は依然として十分に理解されていない。さらに他のインプラントは、たとえば圧迫下に置かれた場合に、回転するか、並進するか、または他の望ましくない動きをすることが分かった。したがって、従来の関節形成インプラント、いくつかの従来のインプラント。

概要
一実施形態によれば、整形外科用インプラントは中心軸に沿って圧縮可能である。整形外科用インプラントは、第１部材と、第２部材と、第１部材と第２部材との間に接続された柔軟な接合部とを備えている。柔軟な接合部は、筋かい状に接続される少なくとも一対のばね部材を備えている。ばね部材は、中心軸に沿って第１部材を第２部材から間隔を空けて配置する。

上記概要は、本出願のさまざまな実施形態の以下の詳細な説明とともに、添付図面とともに読む場合によりよく理解されるであろう。本開示のさまざまな実施形態を例示する目的で、図面を参照する。しかしながら、本出願は、図面に描かれている厳密な構成および手段に限定されないことが理解されるべきである。

一実施形態によって構成された整形外科用インプラントの側断面図であり、図１の断面は図３の線１−１に沿って取り出されている。 図１に示す整形外科用インプラントの概略上面図である。 図１に示す整形外科用インプラントに類似するが、交差する一対の角度をなしているばね部材３４を含む、整形外科用インプラントの概略上面図である。 図１に示す整形外科用インプラントに類似するが、交差する２つの対の垂直に向けられたばね部材を含む、整形外科用インプラントの概略上面図である。 図１に示す整形外科用インプラントに類似するが、等間隔の角度で配置されかつ交差する３つばね部材を含む、整形外科用インプラントの概略上面図である。 図１に示す整形外科用インプラントに類似するが、等間隔の角度で配置されかつ交差する複数のばね部材を含む、整形外科用インプラントの概略上面図である。 図３に示すが、代替実施形態によって構成され、２つの対の対向するばね部材および対応する圧縮止め部材を含む、整形外科用インプラントの第１側立面図である。 図７Ａに示す側立面図に対して直交して取り出された、図７Ａに示す整形外科用インプラントの第２側立面図である。 複数の剛性要素の間に交互に配置された複数の成形外科用インプラントを含む可撓性ロッドの形態のインプラントアセンブリの側立面図である。 椎弓根スクリューおよび整形外科用インプラントを含む、代替実施形態によって構成されたインプラントアセンブリの側立面図である。

詳細な説明
図１および図２を参照すると、柔軟な整形外科用インプラント２０を、脊柱の腰椎または頸部において、または要求に応じて脊柱のいずれかの別の位置において生体椎間板に置き換わることができる、椎間板インプラントとして構成することができ、または、指関節、股関節、肘関節、肩関節、手首関節、膝関節等、要求に応じてあらゆる人工関節として構成することができる。インプラント２０は、中心軸２２に沿って垂直に延在し、第１の隣接する骨に当接するように構成された第１端部部材２４等の第１部材と、中心軸２２に沿って第１端部部材２４から垂直方向に間隔が空けられて配置され、第２の隣接する骨に当接するように構成された第２端部部材２６等の第２部材と、第１端部部材２４および第２端部部材２６の間に結合されるとともにそれらに接続され得る、柔軟な中間接合部３２とを備え、第１端部部材２４および第２端部部材２６を、中心軸２２を中心に回転するように構成することができ、それにより、中心軸２２は、第１端部部材２４および第２端部部材２６に対する回転の軸を画定することができる。たとえば、第１端部部材２４および第２端部部材２６の一方または両方は、整形外科用インプラント２０の中心軸２２を中心に他方の端部部材に対して回転することができる。

第１端部部材２４は、要求に応じて寸法を決め成形することができる端板等の剛性板であり得る。第１端部部材２４は骨係合面２８を画定することができ、それは、隣接する第１骨組織、たとえば第１椎体と接触するように、平坦であるかまたは他の形状に成形することが可能である。第２端部部材２６は、要求に応じて寸法を決め成形することができる端板等の剛性板であり得る。第２端部部材２６は骨係合面３０を画定することができ、それは、隣接する第１骨組織、たとえば第１椎体と接触するように、平坦であるかまたは他の形状に成形することが可能である。第２端部部材２６を下位端部部材として示し、第１端部部材２４を上位端部部材として示すが、インプラント２０を、使用中は要求に応じて方向付けることができる。柔軟な中間接合部３２は、整形外科用インプラント２０の中心軸２２と同一であるかまたはそれに対して平行である中心軸に沿って延在することができる。一実施形態では、柔軟な中間接合部３２は、その中心軸を中心に対称である。柔軟な中間接合部３２は、中心軸２２に沿った圧縮および伸張に抵抗する所望のレベルの剛性をインプラント２０に提供すると同時に、垂直圧縮、および中心軸２２と交差し中心軸２２に対して実質的に垂直であり得る軸を中心とする枢動等、接合部３２の剛性に対するインプラント２０の所望の量の変形を可能にする。柔軟な中間接合部３２はまた、中心軸２２を中心とする一方または両方の端部部材２４および２６の回転に抵抗するばね力を提供すると同時に、第１端部部材２４および第２端部部材２６が中間接合部３２のばね力に抗して中心軸２２を中心に回転することができるようにする、剛性も有している。

インプラント２０は、一体型構造として示されているが、インプラント２０のさまざまな構成要素を、要求に応じて互いに慎重に接続することができることが理解されるべきである。柔軟な中間接合部３２は、第１端部部材２４と第２端部部材２６との間に配置されており、第１端部部材２４および第２端部部材２６の間隔を空けるように配置されている、少なくとも１つのばね部材３４、たとえば少なくとも一対のばね部材を備えている。ばね部材３４を、要求に応じてＣ字型板ばね等、一実施形態によって凹状とすることができる。ばね部材３４の各々は、第１端部部材２４に接続される第１端部または基部３６と、第２端部部材２６に接続される反対側の第２端部または基部３８とを画定することができる。ばね部材３４の各々は、その長さに沿って曲率半径Ｒによって画定される実質的にＣ字型の凹状弧を画定し、インプラント２０の中心軸２２に向かって向けられた頂点４０をさらに有している。曲率半径Ｒを、その長さに沿って変更することができ、およそ１ｍｍを超える、たとえば２ｍｍを超えおよそ２０ｍｍ未満である範囲内とすることができるが、曲率半径Ｒは、要求に応じてあらゆる好適な別の距離を画定することができる。ばね３４は、曲率半径Ｒが頂点４０において最小であるように構成されているが、要求に応じてばね部材３４の長さに沿ったいずれの場所に最小の曲率半径Ｒを配置することも可能であることが理解されるべきである。さらに、ばね部材３４は、互いに間隔が空けられており、それぞれの垂直面に沿って延在し、その面のうちの少なくともいくつかは、図２に示すように、他のばね部材３４のうちの１つまたは複数、最大すべての面と実質的に同一平面上であり得る。さらに、面のうちの少なくともいくつか、最大すべての面は、図３に示すように、中心軸２２と一致する共通軸において交差している。

たとえば腰椎における椎間板置換インプラントには、動作中、大きい力、たとえば最大２０００ニュートンの（たとえば、中心軸に平行な、たとえば一致する方向に沿った）軸方向圧迫力がかかることが理解される。柔軟な接合部３２は、ばね部材３４のうちの１つまたは複数、最大すべての間に接続されたハブ３３をさらに備えている。ハブ３３、したがって柔軟な接合部３２は、少なくとも一対のばね部材３４の間に接続された、かつそれらに接続され得る支持材（ｂｒａｃｉｎｇ）４２の形態の少なくとも１つの補強部材を備えることができる。図示するように、支持材４２は、中心軸２２に対して横切る方向成分を有する方向に沿って延在している。一実施形態によれば、支持材４２は、中心軸２２に対して実質的に横切る方向に延在しているが、中心軸２２に対して角度をなしているあらゆる方向に延在することができる。横切る支持材４２は、図示するように互いに対して平行に延在することができ、それにより、３つの横切る支持材４２のうちの中間の支持材が、２つのばね部材３４の頂点４０を接続する。横切る支持材４２を、中心軸２２に対して横切る断面においてリング状とすることができ、棒状とすることができ、要求に応じて円柱状、角柱状、またはあらゆる好適な別の断面形状を有することができる。支持材４２は、およそ４ｍｍ^２とおよそ６ｍｍ^２との範囲内であり得る断面積を有することができる。１つまたは複数の支持材４２のリング状構成は、柔軟な接合部が３つ以上のばね部材３４を有する場合に特に適している。

第１端部部材２４および第２端部部材２６は、中心軸２２に対して平行な視点から取り出された矩形、円形または楕円形の占有領域を画定することができ、または別法として要求に応じてあらゆる好適な形状の占有領域を画定することができる。端部部材２４および２６を、中心軸２２に対して実質的に横切る面に沿って細長くすることができる。上位骨係合面２８および下位骨係合面３０を、骨結合を促進するように、コーティングするかまたは要求に応じて他の方法で処理することができる。好ましいコーティングは、純チタンまたはリン酸カルシウムである。さらに、第１端部部材２４および第２端部部材２６は、初期固定を強化するようにそれぞれの骨係合面２８および３０から延在するさまざまな３次元構造（たとえば、歯、スパイクまたはキール等のような構造）を含むことができる。

柔軟な接合部３２は、複数のばね部材３４等の少なくとも１つのばね部材３４を備えることができる。図２に示す実施形態によれば、柔軟な接合部３２は一対のばね部材３４を備え、その各々が、互いに対して周方向に等間隔に配置されているが、ばね部材３４をさまざまな間隔で配置することができることが理解されるべきである。さらに、後により詳細に説明するように、柔軟な接合部３２は、要求に応じてあらゆる方法で配置されかつ方向付けられた、要求に応じていかなる数のばね部材を備えることも可能である。図示する実施形態によれば、ばね部材３４の各々を、垂直方向に実質的に平面とすることができ、ばね部材３４の各々は、第１端部部材２４と第２端部部材２６との間の面に沿って延在することができる。たとえば、ばね部材の各々を、インプラント２０の中心軸２２を含む垂直面に沿って細長くすることができる。したがって、ばね部材３４によって画定される対応する面の各々は中心軸２２を含むことができる。ばね部材３４を、要求に応じて互いから間隔を空けて配置することができる。ばね部材３４は、図示する実施形態により等間隔に配置されているため、ばね部材３４の面は、等しく角度をなしているか、またはおよそ１８０度の角度を中心とする。したがって、柔軟な接合部３２は、およそ１８０度の角度で対向する一対の同一平面上のばね部材３４を備えることができることが理解されるべきである。

図示する実施形態によれば、柔軟な接合部３２は複数の支持材４２を備え、それらは、ばね部材３４の間に延在し、したがって中心軸３２を横切って、たとえば中心軸２２を実質的に横切る方向に沿って広がることができる。一実施形態によれば、１つまたは複数の第１の支持材４２を、ばね部材３４の頂点の間に接続することができ、１つまたは複数の第２の支持材４２を、頂点からずれている位置においてばね部材３４に接続することができる。たとえば、第１または内側支持材４２ａは、ばね部材３４の頂点４０の間に接続され、一対の第２または外側支持材４２ｂは、頂点４０に対してずれている位置においてばね部材３４の間に接続されている。したがって、柔軟な接合部３２は、中心軸２２に沿って第１部材２４を第２端部部材２７から間隔を空ける少なくとも一対の筋かい状に接続されたばね部材を備えることができる、と言うことができる。たとえば、第１外側支持材４２ｂとして構成することができる第２支持材は、頂点４０の上方の位置においてばね部材３４の間に接続され、第２外側支持材４２ｂとして構成することができる第３支持材は、頂点４０の下方の位置においてばね部材３４の間に接続される。

したがって、第１端部部材２４および第２端部部材２６が互いに対して、たとえば中心軸２２に沿って圧縮されると、頂点は、（たとえば、ばね部材３４が１８０°対向して配置される場合）互いに向かって並進するように付勢され、それにより、第１支持材４２ａが圧縮状態になる。さらに、端部部材２４および２６が互いに対して圧縮されると、頂点からずれている対向するばね部材３４の位置は、互いから離れる方向に並進するように付勢され、それにより、第２支持材４２ｂおよび第３支持材４２ｃが引張状態になる。したがって、ばね部材３４が凹状形状であるため、柔軟な中間接合部３２の種々の部分を、中心軸２２に対して実質的に横切る方向に圧縮しかつ撓曲させることができ、それにより柔軟な中間部材３２の剛性が著しく増大するが、整形外科用インプラント２０は依然として柔軟である。

図２〜図６を参照すると、ばね部材３４および支持材４２を、要求に応じてあらゆる好適な代替実施形態により構成し、成形し、方向付けることができることが理解されるべきである。たとえば、図２は、図１に示すインプラント２０の概略上面図である。図４に示すような構成では、柔軟な接合部３２は、各々垂直面に沿って延在する２つのばね部材３４を備えている。しかしながら、図１に示す実施形態とは異なり、図４に示す面は、実質的に同一平面上ではなく、したがって、１８０°未満、たとえば９０°と１８０°との間の角度を画定するが、その角度は、望ましい場合は９０°未満であり得る。ばね部材３４によって画定される面は、中心軸２２と一致することができる共通の軸において交差するか、または中心軸２２に対して角度をなすことができる。さらに、対向するばね部材３４によって画定される面を同一平面上とすることができ、角度をなしているばね部材３４によって画定される面は、整形外科用インプラントの中心軸において交差することができる。さらに、支持材４２は、２つのばね部材３４の面によって画定される角度の中央線に対して直交して配置されている。

図３を参照すると、各ばね部材３４は、インプラント２０の中心軸２２を含む面に沿って細長い。したがって、ばね部材３４によって画定される対応する４つの面の各々は、中心軸２２と一致する共通軸において交差している。４つのばね部材３４が等間隔で配置されているため、４つの面は、等しく角度をなしており、またはおよそ９０°の角度を中心とする。したがって、ばね部材３４および対応する面は、およそ１８０°の角度で対向している２つの対の同一平面上のばね部材３４を含むことが理解されるべきである。

図示する実施形態によれば、支持材４２の第１群および第２群は、ばね部材３４の第１および第２の対向する対の間に延在している。したがって、第１群の支持材４２は、第２群の支持材４２に対して角度をなしている（たとえば、図示するように実質的に垂直である）。各群の支持材４２のうちの１つまたは複数、最大すべては、他の群の支持材４２と交差することができ、または別法として、他方の群の支持材４２に対して垂直に角度をなすことができる。互いに交差する支持材４２を、互いに一体的とすることも可能であり、ばね部材３４と一体的とすることができ、それにより、第１端部部材２４および／または第２端部部材２６と一体的とすることができ、それによって、端部部材２６および２６、支持材４２ならびにばね部材３４を、単一の一体構造として構成することができる。別法として、整形外科用インプラント２０の構成要素のうちの１つまたは複数を、互いに別個に接続することができる。

一実施形態によれば、柔軟な中間接合部３２を、弾性係数が１０ＧＰａ〜１２０ＧＰａの範囲である材料から作製することができる。たとえば、接合部を、弾性係数がおよそ１１０ＧＰａであるチタンと、弾性係数がおよそ３０ＧＰａであるチタン合金と、弾性係数がおよそ２０ＧＰａであるガラス繊維強化複合材料とから作製することができる。別法として、柔軟な中間接合部３２を、要求に応じてあらゆる好適な別の弾性係数を有する材料から作製することができることが理解されるべきである。たとえば、熱可塑性物は、弾性係数がおよそ１０ＧＰａ未満であり、ポリエーテルエーテルケトンは、弾性係数がおよそ４ＧＰａである。

整形外科用インプラント２０を、金属または金属合金、たとえば以下の合金のうちの１つから作製することができる。すなわち、ステンレス鋼３１６Ｌ、Ｔｉ６Ａｌ７Ｎｂ、Ｔｉ６Ａ１４Ｖ、Ｔｉｌ５Ｍｏ、Ｔｉ２３Ｎｂ２Ｔａ０．７ＺｒまたはＺｒ２２Ｃｕ８Ｆｅｌ２Ａｌである。別法として、インプラントを、好ましくはＰＥＥＫまたは炭素強化ＰＥＥＫを含む、ポリマーまたは強化ポリマーから作製することができる。整形外科用インプラント２０がポリマーから作製される場合、第１部材および第２部材のポリマーを、間に柔軟な接合部が埋め込まれたポリマーマトリクスとして形成することができる。ポリマーマトリクスは、柔軟な接合部内への骨成長を低減する特性を有することができる。一実施形態によれば、整形外科用インプラント２０は、中心軸２２に対して垂直な第１方向に沿った長さ、第１方向および中心軸２２の両方に対して垂直な第２方向に沿った幅、または中心軸２２に沿ったインプラントの高さによって画定される最大サイズを画定することができる。最大サイズは、１０ｍｍを超える等、８ｍｍを超えることができ、１０ｃｍ未満等、１２ｃｍ未満であり得る。

図５に示す構成では、柔軟な接合部３２は、互いに対して１２０°で等間隔の角度でずらされている３つのばね部材３４を備えている。したがって、ばね部材３４の各々は、それぞれの垂直面に沿って細長く、それにより、面のすべてが中心軸２２と同一の共通軸において交差している。さらに、ハブ３３は、等辺であり得る三角形を画定し、その各辺は、横断する支持材４２群によって画定されている。したがって、等辺三角形の頂点または角を、各々、ばね部材３４のうちの１つに接続することができる。ハブ３３によって画定される等辺三角形の中心は、中心軸２２上に位置することができる。

柔軟な接合部３２は、等間隔または可変の間隔のいずれかで、要求に応じていかなる数のばね部材３４を備えることも可能であることが理解されるべきである。たとえば、図６を参照すると、柔軟な接合部３４は、等間隔の角度でずらされている面に沿ってそれぞれ延在する１２のばね部材３４を備えており、その１２の面は、互いに対して３０°の角度で配置されている。したがって、１２のばね部材３４は、６つの対のばね部材３４として編成されており、それにより、少なくとも１つの支持材４２の対応する６つの群を、６つの対のばね部材３４の間にそれぞれ接続することができる。支持材４２は、支持材４２が取り付けられているそれぞれのばね部材３４に対して平行にかつそれらの間に延在しており、中心軸２２において一体的にまたは別個に交差することができる。したがって、ハブ３３は、柔軟な接合部３２にあるばね部材３４の数が増大するに従い、円形の形状により近似するいかなる規則的なまたは不規則な多角形状を呈することができる。ハブ３３は、中心軸２２と交差することができる支持材４２によって画定されるスポークを備えることができる。

柔軟な接合部３２を、支持材４２の群の数がばね部材３４の対より少ないように構成することができ、それにより、ばね部材３４の少なくとも１つ、ばね部材３４の最大すべてを、少なくとも１つの支持材４２の群によって接続することができ、ばね部材３４の少なくとも１つ、ばね部材３４の最大すべてに、何らかの支持材を介する他のいずれかのばね部材３４への取付けをなくすことができる。したがって、柔軟な接合部３２は、あらゆる所望の方法で配置されるいかなる数のばね要素３４と、ばね要素３４の間に接続されたいかなる対応する数の支持材４２とを備えることができる。

ここで図７Ａおよび図７Ｂを参照すると、インプラント２０は、図３に関して上述したような４つのばね部材３４を備えることができる。さらに、柔軟な接合部３２は少なくとも１つの止め部材４４を含むことができ、それは、第１端部部材２４および第２端部部材２６の、中心軸に沿った互いに対する圧縮、および／または中心軸２２と一致するかまたはずれていることが可能である軸を中心とする端部部材２４および２６の枢動の量を制限するように構成されている。図示する実施形態によれば、１つまたは複数、最大すべてのばね部材３４は、各々、止め部材４４を備えることができる。各止め部材４４は、ばね部材３４の下位基部３６から、中心軸２２に対して実質的に平行な垂直方向に沿って、上位基部３６および端部部材２４に向かって延在することができ、または、ばね部材３４の基部３６から間隔が空けられた位置において端部部材２６から延在することができる。したがって、止め部材４４は端部部材２６によって支持されていると言うことができる。各止め部材４４は、上位端部部材２４から下位端部部材２６に向かう方向に沿って延在することができることがさらに理解されるはずである。

止め部材４４はポストとして示されており、それは、それらの基端部において対応する端部部材２６およびばね部材３４の一方と一体的であることが可能であり、かつ通常の動作中に対向する端部部材２４から間隔が空けられているそれらの先端部において、止め面４６の形態でそれぞれの接触面を画定することができる。図示する実施形態によれば、止め部材４４は、第２端部部材２６に接続され、第１端部部材２４に向かって延在している。止め部材４４は、ばね部材３４がそれらのそれぞれの自然な位置にある時に柔軟な接合部３２の高さＨ１より低い高さＨ２を画定する。したがって、止め面４６は、上位端部部材２４から間隔が空けられている。さらに、止め部材４４を、ばね部材３４の横方向に外側の端部かまたは周辺に隣接して、またはばね部材３４の凹面によって画定される開放部分の口において配置することができる。別法として、止め面４６は、ばね部材３４から間隔が空けられている位置において端部部材２６から延在することができる。止め部材４４を、単独で、または接触部材に接続するばね部材３４の基部においてばね部材３４と組み合わせて提供することができることが理解されるべきである。止め部材４４のうちの１つまたは複数を、ばね部材３４のうちの１つまたは複数によって提供することも可能である。たとえば、ばね部材３４の１つまたは複数、最大すべては、端部部材のうちの一方から他方の端部部材に向かう方向に延在する止め部材４４を備えることができる。１つまたは複数の止め部材４４は、したがって、整形外科用インプラント２０の中心軸２２に対して実質的に平行な方向に沿って延在することができる。

整形外科用インプラント２０は、対応するばね部材３４が、その中立位置から中心軸２２に沿った最大量の可能な圧縮まで圧縮された時に止め面４６を受け入れかつそれに当接するように構成されている座部４８をさらに画定することができる。ばね部材３４は、圧縮力に応じて、または中心軸２２に対して角度をなしている（垂直等の）枢動軸を中心とする端部部材２２および２４の枢動に応じて、それらの中立位置から縮むことができることが理解されるべきである。図示する実施形態によれば、座部４８を、止め部材４４の基端部を支持する基部３６または端部部材２６と反対側のばね部材３４の基部３６によって画定される湾曲した接触面５０等、接触部材として提供することができる。接触面５０を凹状とすることができ、対応する止め面４６を凸状とし、したがって、接触面５０において接触し入れ子状になるように成形することができる。

止め面４６および接触面５０を、中心軸２２に対して平行な方向に沿って、たとえば湾曲して先細りとすることができ、それにより、接触面５０は、中心軸２２に対して角度をなす方向に沿って止め面４６上で摺動することができる。したがって、止め部材４４、すなわち止め面４６の高さＨ２の範囲まで柔軟な接合部３２の一方の側が圧縮されると、端部部材２４および２６は、互いに対して横方向に並進し、かつ／またはインプラント２０の同軸状圧縮時に中心軸２２に対して角度をなす枢動軸を中心に枢動することができる。さらに、ばね部材３４の構成および剛性に応じて、その端部部材２４および２６は、中心軸２２を中心に回転することができる。インプラント２０全体が完全に圧縮される場合、インプラント２０を中心とする接触面４６および５０の係合により、さらなる圧縮、横方向並進および枢動が防止される。

標準的な生理学的力学的荷重下で、止め面４６および対応する接触面５０は、互いに当接するように構成されておらず、それにより、通常動作中に互いに接触しかつ互いに対して移動する面を含む従来のインプラントに比較して、摩耗面が大幅に低減するかまたは排除される。したがって、整形外科用インプラント２０を一体型構造とすることができ、それにより、関節形成インプラントの一体構造（ｍｏｎｏｌｉｔｈ）版が、整形外科用インプラントの移動面が通常動作中に互いに接触しないため、いくつかの従来のインプラントに比較して摩耗源を低減するかまたは排除する。さらに、整形外科用インプラント２０の圧縮剛性を、整形外科用インプラント２０の枢動剛性および整形外科用インプラント２０の回転剛性に対して分離することができる。整形外科用インプラント２０の剛性を、たとえば、ばね部材３４の１つまたは複数、最大すべて、および／または支持材４２の１つまたは複数、最大すべての剛性を変化させることにより、要求に応じて調節することができることが理解されるべきである。

止め面４６および接触面５０が互いに当接する場合であっても、各部材２４および２６は、整形外科用インプラント２０の中心軸２２を中心に互いに対して回転することができる可能性がある。さらに、対応する止め面４６および接触面５０のうちの１つまたは複数、すべてに満たないものが、（たとえば整形外科用インプラント２０の一方の側において）当接するように、整形外科用インプラント２０が枢動する場合、整形外科用インプラント２０の他方の側をさらに圧縮することができ、それにより、対応する接触面が当接するまでインプラントが枢動する。さらに、端部部材２４および２６は、整形外科用インプラント２０の他方の側の対応する止め面４６および接触面５０が当接するまで、互いに対して横方向に並進することができる。

図１、図３ならびに図７Ａおよび図７Ｂに示すインプラント２０によれば、支持材４２を、剛性とともに、中心軸２２に対して実質的に平行であるかまたはそれに一致する方向に沿って対称的に荷重（たとえば圧縮軸方向荷重）がかけられた時の柔軟な中間接合部３２の強度を、選択的に増大させ、同時に、中心軸２２に対して角度をなしている枢動軸を中心とする端部部材２４および２６の枢動（たとえば屈曲または横方向の動き）、または中心軸２２を中心とする端部部材２４および２６の軸方向回転に対して、柔軟な接合部３２の剛性を大幅に増大させないように構成することができる。たとえば、整形外科用インプラント２０が、たとえば圧縮下で対称的に荷重がかけられた場合、ばね部材３４の頂点４０は、互いに向かって付勢され、それにより、中間支持材４２が圧縮状態になる。同時に、頂点からずれている位置におけるばね部材３４の位置は、互いにから離れる方向に付勢され、それにより外側支持材が引張状態になる。したがって、支持材４２は、支持材４２との接続位置においてばね部材３４を実質的に堅固に拘束する剛性を提供し、それにより、圧縮荷重に対する柔軟な接合部３２の剛性および強度が増大する。

非対称圧縮荷重および／または軸方向回転荷重がインプラント２０に加えられる時、支持材４２は、動作的にばね部材３４を接合し、それにより、ばね部材３４は、加えられた荷重に応じて一斉に撓曲する。特に、ばね部材３４の間の支持材４２の接続は、（一方のばね部材３４が、他方のばね部材３４が撓曲している間に圧縮されるように）枢動および軸方向回転運動に対する抵抗をまったく提供しないかまたはわずかにしか提供せず、それにより、支持材１２によって接続される両ばね部材３４は、共通の半径方向に沿って撓曲する。したがって、柔軟な接合部３２は、非対称荷重に対して異なるように対称荷重に反応し、それにより、圧縮、枢動および回転運動が実質的に分離される。

荷重が柔軟な接合部において偏心的に加えられる場合、整形外科用インプラントの第１端部部材３４および第２端部部材３６は、インプラントの中心軸を横切る方向に沿って移動可能な枢動軸を中心に枢動することができる。したがって、整形外科用インプラント２０は、要求に応じてその中心軸２２に沿って高い圧縮剛性を提供することができ、同時に、（たとえば、横方向の屈曲および撓曲／伸張に適応する）垂直な横方向軸に沿った枢動と、（たとえば整形外科用インプラントの中心軸を中心とする回転に適応する）中心軸２２と角度をなす、たとえば垂直な第３軸を中心とする回転とを可能にする。整形外科用インプラント２０は、枢動、圧縮および回転に抵抗する独立した剛性をさらに提供することができる。剛性を分離するかまたはその結合を弱くすることができ、結合を、要求に応じて設計によって変更することができる。したがって、整形外科用インプラント２０を、異なる軸方向剛性、枢動剛性、回転剛性および並進剛性を提供するように構成することができる。整形外科用インプラント２０を、従来のインプラントより小さくかつより薄壁に構成することができる。整形外科用インプラント２０を、同様に器具に使用することができ、大規模製造に好適な単純な一体構造の設計が提供される。従来のインプラントに比較して摩耗の場合が低減する、整形外科用インプラント２０を提供することができる。

第１端部部材２４および第２端部部材２６の一方または両方は、整形外科用インプラント２０の中心軸２２に対して横切るか、または整形外科用インプラント２０の中心軸２２を横切る方向成分を含む、枢動軸を中心として、他方の端部部材に対して枢動することができることが理解されるべきである。したがって、一実施形態によって構成された整形外科用インプラント２０は、枢動軸をシフトさせることができ、同時の並進および枢動を可能にする。柔軟な接合部３２により、端部部材２４および２６が互いに対して枢動する際に瞬間的な（ｉｎｓｔａｎｅｏｕｓ）枢動軸が変位することができ、それにより、端部部材２４または端部部材２６が枢動する際に端部部材２４および２６の一方または両方の並進移動が可能になる。整形外科用インプラント２０の中心軸２２は、直立している患者において垂直に延在することができ、それにより、枢動軸は中心軸２２に対して横切り、したがって直立している患者に対して水平である。したがって、枢動軸は、直立している患者において水平に移動することができる。たとえば、枢動軸は、水平面において角度的に移動することができる。したがって、柔軟な接合部３２により、枢動軸は、整形外科用インプラント２０の中心軸２２に対して実質的に横切る方向成分を有する方向に沿って変位することができるようにすることができる。

同時に、端部部材２４および２６の一方または両方、したがって関連する端板を枢動および／または回転させる間に、整形外科用インプラント２０の一方の側を、中心軸２２に対して実質的に平行な方向に沿って圧縮することができ、一方で整形外科用インプラント２０の別の側を、中心軸２２に対して実質的に平行な方向に沿って撓曲／伸張させることができることが理解されるべきである。整形外科用インプラント２０は、動きの３つのモード、すなわち、圧縮、枢動および回転を達成することができることが理解されるべきである。動きのモードのうちの１つまたは複数、最大すべてを、動きの他のモードのうちの１つまたは両方からさらに分離することができる。たとえば、整形外科用インプラント２０を、整形外科用インプラント２０を圧縮させる力がまた、整形外科用インプラント２０を枢動または回転させないように構成することができる。しかしながら、整形外科用インプラント２０は、同時に圧縮ならびに枢動および／または回転を行うことができることが理解される。

ここで図８を参照すると、インプラントアセンブリ３０を可撓性ロッド５２として提供することができ、それは、複数等、少なくとも一対の実質的剛性体５４と、剛性体５４のうちの隣接するものの間に接続された整形外科用インプラント２０のうちの少なくとも１つを備えている。整形外科用インプラント２０を、本明細書に記載する実施形態のいずれかに従って構成することができ、剛性体５４に対して、整形外科用インプラント２０のうちの１つが一対の隣接する剛性体５４の間に配置され、剛性体５４が一対の整形外科用インプラント２０の間に配置されるように、整形外科用インプラント２０は交互に配置されている。剛性体５４を、インプラントアセンブリ３０を介して動作的に結合される椎体または骨の形態とすることができ、または上述したように人体のいずれかの場所に植え込まれる人工剛性体とすることができる。

ここで図９を参照すると、インプラントアセンブリ３０を、椎弓根スクリュー５６として提供することができ、それは、シャフト５８と横方向溝６２を備えたＵ字型頭部６０とを有し、横方向溝６２は、少なくとも一対の椎弓根スクリューに接続される脊椎固定ロッド６４等の支持ロッドを受け入れ、かつ支持ロッドを椎弓根スクリュー５６に固定することができる。インプラントアセンブリ３０は、本明細書に記載する実施形態のいずれかによって構成されたインプラント２０をさらに備えている。インプラント２０は、頭部６０においてシャフト５８と横方向溝６２との間の位置に配置されている。支持ロッド６４を、固定要素６６と固定要素６６を支持ロッド６４に押圧するナット６８とによって、横方向溝６２内に固定することができる。

さまざまな実施形態について説明したが、たとえば添付の特許請求の範囲によって定義される、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、本明細書において変更、置換および改変を行うことができることが理解されるべきである。さらに、本出願の範囲は、本明細書に記載されているプロセス、機械、製造、組成物、方法およびステップの特定の実施形態に限定されるようには意図されていない。当業者が、本発明の開示から容易に理解するように、既存のまたは後に開発される、本明細書に記載する対応する実施形態と同じ機能を実質的に行うかまたは同じ結果に実質的に達成する、プロセス、機械、製造、組成物、方法またはステップを、本発明に従って利用することができる。

Claims (27)

1. 中心軸に沿って圧縮可能な柔軟な整形外科用インプラントであって、
   第１部材と、
   第２部材と、
   前記第１部材と前記第２部材との間に接続された柔軟な接合部であって、筋かい状に接続される少なくとも一対のばね部材を備え、前記ばね部材が前記中心軸に沿って前記第１部材を前記第２部材から間隔を空けて配置する柔軟な接合部と、
   を具備する柔軟な整形外科用インプラント。
2. 少なくとも１つの支持材が、前記ばね部材の対を合わせて筋かい状に接続するように構成されている、請求項１に記載の柔軟な整形外科用インプラント。
3. 前記支持材が、前記ばね部材の対の各々の間に接続されている、請求項２に記載の柔軟な整形外科用インプラント。
4. 前記支持材が、断面積がおよそ４ｍｍ^２およびおよそ６ｍｍ^２の範囲内である、請求項２または３に記載の柔軟な整形外科用インプラント。
5. 前記第１端部部材、前記第２端部部材および前記柔軟な接合部が、単一の一体構造を画定している、請求項１〜４のいずれか一項に記載の柔軟な整形外科用インプラント。
6. 前記ばね部材の各々が、曲率半径が変化する弧を画定する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の柔軟な整形外科用インプラント。
7. 前記ばね部材の各々が、前記中心軸に向けられた頂点を備え、前記曲率半径が前記頂点において最小である、請求項６に記載の柔軟な整形外科用インプラント。
8. 前記曲率半径が、およそ１ｍｍおよびおよそ２ｍｍの範囲内である、請求項７に記載の柔軟な整形外科用インプラント。
9. 各ばね部材が面に沿って延在し、前記面が中心軸を含む、請求項１〜８のいずれか一項に記載の柔軟な整形外科用インプラント。
10. 前記柔軟な接合部が、各々が面を画定する３つ以上のばね部材を含み、前記３つ以上の面が等間隔の角度で配置されている、請求項１〜９のいずれか一項に記載の柔軟な整形外科用インプラント。
11. 前記横断する支持材が、前記ばね部材の前記頂点の間に接続されている、請求項２〜４のいずれか一項に記載の柔軟な整形外科用インプラント。
12. 前記第１部材と前記第２部材との間を前記中心軸に対して実質的に平行に延在する１つまたは複数の止め具をさらに具備する、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の柔軟な整形外科用インプラント。
13. 前記止め具が、非圧縮状態で前記柔軟な接合部の高さより低い高さである、請求項１２に記載の柔軟な整形外科用インプラント。
14. 前記柔軟な接合部が、１つまたは複数の第１接触面を有し、前記１つまたは複数の止め具が、前記柔軟な接合部が前記止め具のうちの１つの高さまで圧縮された時に前記柔軟な接合部の前記第１接触面と接触するのに好適な１つまたは複数の第２接触面を有している、請求項１２または１３に記載の柔軟な整形外科用インプラント。
15. 前記第１接触面および前記第２接触面が前記中心軸に対して平行な方向に沿って先細りになっており、それにより、前記第１接触面が、横方向並進、前記中心軸に対して角度をなしている枢動軸を中心とする枢動、および互いに対する前記第１部材および前記第２部材の前記中心軸を中心とする回転のうちの少なくとも１つを可能にするように、前記柔軟な整形外科用インプラントの非対称圧縮時に、前記中心軸に対して斜めに前記第２接触面の上を摺動することができる、請求項１４に記載の柔軟な整形外科用インプラント。
16. 前記第１接触面および前記第２接触面が、前記中心軸に沿って相補的に先細りになっている、請求項１５に記載の柔軟な整形外科用インプラント。
17. 前記止め具が、前記第１部材および前記第２部材のうちの１つと一体化している、請求項１２〜１６のいずれか一項に記載の柔軟な整形外科用インプラント。
18. 前記柔軟な接合部が、弾性係数が１０ＧＰａ〜１２０ＧＰａの範囲である材料から作製されている、請求項１〜１７のいずれか一項に記載の柔軟な整形外科用インプラント。
19. 最大サイズが８ｍｍを超える、請求項１〜１８のいずれか一項に記載の柔軟な整形外科用インプラント。
20. 前記最大サイズが１２ｃｍ未満である、請求項１９に記載の柔軟な整形外科用インプラント。
21. 前記最大サイズが、前記柔軟な整形外科用インプラントの長さ、幅および高さのうちの１つまたは複数である、請求項１９または２０に記載の柔軟な整形外科用インプラント。
22. 人工関節として構成されている、請求項１〜２１のいずれか一項に記載の柔軟な整形外科用インプラント。
23. 生体椎間板に置き換わるように構成された人工椎間板を含む、請求項１〜２２のいずれか一項に記載の柔軟な整形外科用インプラント。
24. 第１骨係合面を画定する第１端部部材と、
    第２骨係合面を画定する第２部材と、
    前記第１端部部材と前記第２端部部材との間に接続された少なくとも一対のばね部材を含む柔軟な接合部であって、前記第１端部部材および前記第２端部部材が中心軸に沿って間隔を空けて配置されており、前記ばね部材の対の各々の間に接続された少なくとも１つの補強部材をさらに備える柔軟な接合部と、
    を具備する柔軟な整形外科用インプラント。
25. 前記補強部材が、前記ばね部材の対と一体化している、請求項２４に記載の柔軟な整形外科用インプラント。
26. 請求項１〜２４のいずれか一項に記載の少なくとも１つの柔軟な整形外科用インプラントと少なくとも一対の剛性要素とを具備し、前記柔軟な整形外科用インプラントが前記剛性要素の対の各々の間に接続されている、可撓性ロッド。
27. シャフト、および長手方向ロッドを受け入れるように構成された横方向溝を備えるＵ字型頭部と、請求項１〜２５のいずれか一項に記載の柔軟な整形外科用インプラントとを具備し、前記柔軟な整形外科用インプラントが前記シャフトと前記横方向溝との間に配置されている、椎弓根スクリュー。

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