JP4126071B2 - Spinal fixation implants and insertion and modification tools - Google Patents

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Description

本発明は、損傷した脊椎円板を除去した後に残された椎骨間の空間内へ設置される人工インプラントに関する。より詳細には、本発明は、特定の椎骨レベルにおける正常な脊椎解剖を維持または回復させる一方で、関節固定または隣接する椎骨の融合即ち固定(fusion)を容易にするインプラントに関する。   The present invention relates to a prosthetic implant that is placed in the space between vertebrae left after removal of a damaged spinal disc. More particularly, the invention relates to an implant that facilitates arthrodesis or fusion of adjacent vertebrae while maintaining or restoring normal spinal anatomy at a particular vertebral level.

背中の下部の痛みの原因を治療するためになされる脊椎外科手術の数は過去数年で着実に増加している。背中の下部の痛みの原因は、大抵、隣接する椎骨間の脊椎円板の損傷や欠陥である。脊椎円板はヘルニアを形成したり、または、様々な変性状態の影響を受けることがあり、いずれの場合においても、脊椎円板の解剖学上の機能が一時的に失われる。斯かる類いの状態に対する最も一般的な外科処置は、冒された円板を取り囲む2つの椎骨を固定することであった。大抵の場合、輪を除いた円板全体が椎間板切除法を用いて除去される。損傷を受けた円板材料が除去されてしまうため、円板内の空間に何かを配置しないと斯かる空間が潰れて、脊柱に沿って伸長する神経を損傷する可能性がある。   The number of spinal surgeries performed to treat the cause of lower back pain has steadily increased over the past few years. The cause of lower back pain is usually a spinal disc damage or defect between adjacent vertebrae. The spinal disc can form a hernia or be affected by various degenerative conditions, and in either case, the anatomical function of the spinal disc is temporarily lost. The most common surgical procedure for such a condition was to fix the two vertebrae surrounding the affected disc. In most cases, the entire disc, except the annulus, is removed using a discectomy. Because damaged disc material is removed, if nothing is placed in the space within the disc, the space may collapse and damage nerves that extend along the spinal column.

斯かる円盤空間の崩壊を防止すると共に、脊椎の安定化を図るために、円板内空間を骨または代用骨で満たして隣接すつ2つの椎骨を一体に融合即ち固定する。初期の技術では、骨の材料を単に隣接する椎骨の間の典型的には椎骨の後ろ側に配置して、脊柱を冒された椎骨に架けられたプレートまたはロッドにより安定するようにされていた。この技術では、一旦固定がなされると、当該部分の安定化を図るために使用されたハードウエアが不要なものとなる。更に、固定がなされる間、レベルを安定させるためのロッドまたはプレートの移植に必要な外科処置はしばしば長くなるが、必要とされた。   In order to prevent such a disc space from collapsing and to stabilize the spine, the intradisc space is filled with bone or a substitute bone, and two adjacent vertebrae are fused or fixed together. In earlier techniques, bone material was simply placed between adjacent vertebrae, typically behind the vertebrae, so that the spinal column was stabilized by a plate or rod that spanned the affected vertebrae. . With this technique, once fixed, the hardware used to stabilize the part becomes unnecessary. In addition, the surgical procedure required to implant the rod or plate to stabilize the level during fixation is often required but lengthy.

従って、椎骨をそれぞれの端部プレート間で、最適には前後のプレートを設けずに、固定することが切除された円板空間を安定させるより最適な解決法であるとされた。損傷を受けた円板を取り換えて、且つ、隣接する椎骨間の円板間空間を安定させるのに使用可能な許容可能な円板内インプラントを開発しようとする試みが、少なくとも完全な間接固定術が達成されるまで、数知れずなされてきた。これらの「椎体間固定装置」は様々な形態を取っている。例えば、より一般的なデザインの1つは円筒状インプラントの形態を取っている。これらのタイプのインプラントはバグビー(Bagby)の特許第4,501,269号、ブランティギャン(Brantigan)の特許第4,878,915号、レイ(Ray)の特許第4,961,740号及び第5,055,104号及びマイケルソン(Michelson)の特許第5,015,247号に代表される。前記のレイ、ブランティギャン、及びマイケルソンの特許に代表される如く、これらの円筒状インプラントでは、円筒の外側部にねじが切られて椎体間固定装置の挿入が容易にできるようにされている。代替の装置では、固定インプラントのいくつかが円板内空間及び椎骨端部プレート内へ打ち込まれる形態とされている。これらのタイプの装置はブランティギャンの特許第4,743,256号、4,834,757号及び5,192,327号に代表される。   Therefore, fixing the vertebra between each end plate, optimally without the front and back plates, was considered to be the more optimal solution to stabilize the excised disc space. Attempts to develop an acceptable intradiscal implant that can be used to replace damaged discs and stabilize the interdisc space between adjacent vertebrae is at least a complete indirect fixation procedure It has been done countlessly until is achieved. These “interbody fusion devices” take a variety of forms. For example, one of the more common designs takes the form of a cylindrical implant. These types of implants are described in Bagby Patent 4,501,269, Brantigan Patent 4,878,915, Ray Patent 4,961,740 and Represented in US Pat. No. 5,055,104 and Michelson Patent No. 5,015,247. As represented by the aforementioned Ray, Brantigan and Michelson patents, these cylindrical implants are threaded on the outside of the cylinder to facilitate the insertion of the interbody fusion device. ing. In an alternative device, some of the fixation implants are configured to be driven into the intradiscal space and the vertebral endplate. These types of devices are represented by Brantigan's patents 4,743,256, 4,834,757 and 5,192,327.

上記に挙げた特許の各々においては、インプラントの横断面が該インプラントの全長に亘って一定であり、典型的には直円柱の形態にされている。その他の椎体間固定用に開発されたインプラントの断面は一定にはされていない。例えば、マッケンナ(McKenna)の特許第4,714,469号には、椎骨端部プレート内へ突出した細長い隆起を備えた半球形のインプラントが開示されている。カンツ(Kuntz)の特許第4,714,469号には、弾丸の形状をした補てつが開示されており、この補てつは該補てつと隣
接すつ椎骨体との間の摩擦嵌めを最適にするような構造にされている。最後に、バグビーの特許第4,936,848号には開示されたインプラントは隣接する椎骨間の中心に位置きめされるのが好適となる球形の形態にされている。
In each of the above-listed patents, the cross-section of the implant is constant over the entire length of the implant and is typically in the form of a right circular cylinder. The cross sections of other implants developed for interbody fusion are not constant. For example, McKenna's Patent No. 4,714,469 discloses a hemispherical implant with an elongated ridge projecting into a vertebral endplate. Kuntz, U.S. Pat. No. 4,714,469, discloses a bullet-shaped prosthesis that provides a friction fit between the prosthesis and an adjacent vertebral body. The structure is optimized. Finally, the implant disclosed in Bagby US Pat. No. 4,936,848 is in the form of a sphere that is preferably centered between adjacent vertebrae.

椎体間固定装置は、全体として2つの基本的な分類に分けることが可能であり、即ち、中実状態のインプラントと、骨の内部成長を許容するようにデザインされたインプラントの2つである。この中実インプラントは、米国特許第4,878,915号、4,743,256号、4,349,921号及び4,714,469号に代表される。上記に述べたその他の特許は骨がインプラントを横断して成長するのを許容したある種の態様を含んでいる。自然な骨の内部成長を促進する装置の方がより迅速で安定した固定を達成できることが判明している。マイケルソンの特許に示された装置はこのタイプの中空インプラントの代表的なものであり、斯かる中空インプラントは円板内空間へ挿入される前に自系の骨で充填されるのが典型的である。このインプラントは、複数の円形開口部を含んでおり、該開口部はインプラントの中空な内部と連絡をして、椎骨端部プレートとインプラント内の骨または代用骨との間で組織が成長する通路を画成する。円板内空間を準備するに当たっては、隣接する端部プレートでは骨を出血させて上記の組織成長が容易にされるようにするのが好適である。固定をする間は、マイケルソンのインプラントにより提供された金属構造体が固定される運動部分の開通性及び安定性を維持するのに役立つ。更に、一旦固定がなされると、インプラント自体が中実な骨塊の一種の固定体または足場となる。   Interbody fusion devices can be divided into two basic categories as a whole: solid implants and implants designed to allow bone ingrowth. . This solid implant is represented by U.S. Pat. Nos. 4,878,915, 4,743,256, 4,349,921 and 4,714,469. The other patents mentioned above include certain aspects that allow bone to grow across the implant. It has been found that devices that promote natural bone ingrowth can achieve faster and more stable fixation. The device shown in the Michelson patent is representative of this type of hollow implant, which is typically filled with autologous bone before being inserted into the disc space. It is. The implant includes a plurality of circular openings that communicate with the hollow interior of the implant to allow tissue growth between the vertebral endplate and the bone or substitute bone in the implant. Is defined. In preparing the disc space, it is preferred that the adjacent end plates bleed the bone to facilitate the tissue growth described above. During fixation, it helps maintain the patency and stability of the moving part to which the metal structure provided by the Michelson implant is fixed. Furthermore, once fixed, the implant itself becomes a kind of fixed body or scaffold of solid bone mass.

現在利用可能な椎体間固定装置にはまだまだ数多くの問題点がある。骨がインプラント内の骨または代用骨内へ内部成長するのを許容する中空インプラントが固定を達成する上での最適な技術であると認識されてはいるが、従来技術の装置の殆どが、少なくともロッドまたはプレート等のある種の安定装置を追加して固定の補助をすることなく、斯かる固定を達成するが困難な状況にある。更に、これらの装置のあるものは、固定された椎骨レベル、即ち、下部腰椎の固定された椎骨に非常に頻繁に加えられる大きな荷重や曲げモーメントを支持する程の構造的強度を有していない。   There are still a number of problems with currently available interbody fusion devices. While it is recognized that hollow implants that allow bone to ingrow into bones in or in bone substitutes are the best technique for achieving fixation, most prior art devices are at least It is difficult to achieve such fixation without the addition of certain stabilizers such as rods or plates to assist in the fixation. In addition, some of these devices do not have the structural strength to support the fixed vertebral level, i.e. the large loads and bending moments that are applied very frequently to the fixed vertebrae of the lower lumbar vertebrae. .

骨の内部成長能力を最適化するが、固定がなされるまで脊椎部分を支持する十分な強度を備えた中空の椎体間固定装置を提供する必要があった。骨の内部成長用の開口部がインプラント内に嵌入された自系骨の応力シールドを排除する上で重要な役割を果たしていることが本発明の発明者等には分かっていた。即ち、内部成長用開口部のサイズ及び形状が不適切であれば、自系骨が迅速且つ完全な固定を確実に成すために典型的に必要とされる荷重に耐えることができなくなる。この例では、インプラント内に嵌入された骨が、骨状の固定塊に止まらず、単に線維組織内へ吸収または成長して行き、これにより全体として構造が不安定となる。一方、骨内部成長用開口部は、隣接する椎骨内への陥没を避けるために、ケージの支持領域が不十分となってしまうほど広範なものであってはならない。   There was a need to provide a hollow interbody fusion device that optimizes bone ingrowth capability but has sufficient strength to support the spinal portion until fixation is achieved. The inventors of the present invention have found that the opening for bone ingrowth plays an important role in eliminating the stress shield of autologous bone inserted in the implant. That is, if the size and shape of the ingrowth opening is inadequate, the autologous bone will not be able to withstand the loads typically required to ensure rapid and complete fixation. In this example, the bone inserted in the implant does not stop in the bone-like fixed mass, but simply absorbs or grows into the fibrous tissue, which makes the structure unstable as a whole. On the other hand, the bone ingrowth opening should not be so wide that the support area of the cage is insufficient to avoid sinking into the adjacent vertebra.

従来の金属ケージ固定装置に使用される骨移植片材料によりもたらされる不利な点が幾つか挙げられている。既存の構造体が十分な量の移植片材料をもたらすことができないことから、自家移植片は望ましくない。また、自家移植片を抜き取るための追加の外科処置により感染の危険性が高まると共に、供与体部位における構造的な一体性が低減される可能性がある。更に、供与体外科手術の幾年か後に著しい痛みを訴える患者が多い。同種移植片材料の供給の制限がそれ程厳しいものではないにしても、同種移植片にもまた疾病の伝染や免疫反応の危険性から不利な点がある。更に、同種異系の骨は自原性の骨を形成する潜在能力を有しておらず、従って、同一化がより緩やかであり且つ著しいものではない。   Several disadvantages are provided by the bone graft material used in conventional metal cage fixation devices. Autografts are undesirable because existing structures cannot provide a sufficient amount of graft material. In addition, additional surgical procedures for extracting autografts may increase the risk of infection and reduce structural integrity at the donor site. In addition, many patients complain of significant pain some years after donor surgery. Allografts also have disadvantages due to the risk of disease transmission and immune response, although the restrictions on the supply of allograft material are not so severe. Furthermore, allogeneic bone does not have the potential to form autogenous bone, and therefore identification is less gradual and not significant.

上記の不利な点により、骨修復の細胞事象の複雑な一連の連続的相互作用を規制する生物活性物質の調査がなされてきた。斯かる物質は代替または付属移植片材料として使用さ
れる骨形態発生タンパク質を含んでいる。一種の骨基質からの骨誘導因子である骨形態発生タンパク質(BMPs)は、骨の破損部位または外科手術を施した骨の部位へ移植されると、骨形成を誘導する能力を有している。遺伝子の組み替えにより生じる人体の骨の形態発生タンパク質−2(rhBMP−2)が幾つかの動物モデルで骨格欠陥での骨の再生に有効であることが例証されている。斯かるタンパク質を使用するには適切な担体及び固定装置のデザインが必要となる。
Due to the above disadvantages, investigations have been made of bioactive substances that regulate a complex series of sequential interactions of bone repair cellular events. Such materials include bone morphogenetic proteins that are used as alternative or accessory graft materials. Bone morphogenetic proteins (BMPs), which are osteoinductive factors from a type of bone matrix, have the ability to induce osteogenesis when implanted into bone fracture sites or surgical bone sites. . Human bone morphogenetic protein-2 (rhBMP-2) resulting from genetic recombination has been demonstrated to be effective in bone regeneration in skeletal defects in several animal models. The use of such proteins requires the design of appropriate carriers and immobilization devices.

従来の装置では解決できない上記の必要性に答えるために、本発明では、隣接する椎骨間での正常な角度関係を回復するような構造にされた中空のねじの切られた椎体間固定装置が提供される。より詳細には、斯かる固定装置は細長い本体を含んでおり、該細長い本体はほぼ全長に亘ってテーパが施されており、中空の内部を画成すると共に、隣接する椎骨間の空間のサイズより大きな外径を有している。該本体は、対向するテーパの施された円筒状部と、該円筒状部間の一対の対向する平らなテーパの施された側面とを備えた外側面を含んでいる。従って、端面図で見れば、固定装置の外観は円筒状体を呈しており、該円筒状体の側部は該本体の外径の弦に沿って切頭されている。円筒状部にはねじが切られて隣接する椎骨の端部プレート内へ挿入及び係合が制御されるようにされている。   To answer the above needs that cannot be solved by conventional devices, the present invention provides a hollow threaded interbody fusion device structured to restore normal angular relationship between adjacent vertebrae. Is provided. More particularly, such a fixation device includes an elongate body, the elongate body being tapered over substantially its entire length, defining a hollow interior and the size of the space between adjacent vertebrae. Has a larger outer diameter. The body includes an outer surface with opposed tapered cylindrical portions and a pair of opposed flat tapered side surfaces between the cylindrical portions. Accordingly, when viewed from the end view, the external appearance of the fixing device is a cylindrical body, and the side portion of the cylindrical body is truncated along the outer diameter string of the main body. The cylindrical portion is threaded to control insertion and engagement into the end plate of the adjacent vertebra.

本発明の別の態様では、外側面には全長に沿って一定の角度でテーパが付けられており、一実施例では、下部腰椎の正常な前弯曲率に対応する角度でテーパが付けられている。外側面には、また、血管新生開口部及び一対の細長い対向する骨内部成長用スロットが設けられ、該血管新生開口部は前記平らな側面内に画成されると共に、該一対の骨内部成長用スロットは前記円筒状部内に画成される。骨内部成長用スロットの横幅は、該スロットが画成される円筒状部の有効幅の約半分であるのが好適である。   In another aspect of the invention, the outer surface is tapered at an angle along its entire length, and in one embodiment, is tapered at an angle corresponding to the normal anterior curvature of the lower lumbar vertebra. Yes. The outer surface is also provided with an angiogenic opening and a pair of elongated opposing bone ingrowth slots, the angiogenic opening being defined in the flat side and the pair of bone ingrowths. A slot is defined in the cylindrical portion. The lateral width of the bone ingrowth slot is preferably about half the effective width of the cylindrical portion in which the slot is defined.

別の実施例では、椎体間固定装置が上記の実施例と同一のテーパの付いた形状及び切頭形の側壁や不連続の外部ねじを保持する。しかしながら、本実施例では、インプラントが中空でなく中実にされている。骨の内部成長は、多孔性の高強度材料で該中実でテーパを付けられたインプラントを形成することで達成され、骨の内部成長は相互連結された孔内へ向かってなされる一方で十分な材料が保持されて、元の位置における構造的安定性が確保される。好適な一実施例では、材料は多孔性のタンタル複合材料である。   In another embodiment, the interbody fusion device retains the same tapered and truncated sidewalls and discontinuous external screws as in the previous embodiment. However, in this example, the implant is solid rather than hollow. Bone ingrowth is achieved by forming the solid, tapered implant with a porous high-strength material, while bone ingrowth is made into interconnected pores while sufficient New material is retained to ensure structural stability in the original position. In one preferred embodiment, the material is a porous tantalum composite.

本発明の別の態様では、中空の椎体間固定装置に固定を最適化する骨形成材料が設けられる。斯かる骨形成材料は適切な担体内に骨誘導タンパク質を備えている。
更に、別の実施例では、椎体間固定装置は中空ではなく中実であって、相互連結された孔内への骨の内部成長を可能にする多孔性の高強度材料から構成される。好適な一実施例では、斯かる材料は骨誘導材料で塗布される。
In another aspect of the present invention, a hollow interbody fusion device is provided with an osteogenic material that optimizes the fixation. Such osteogenic materials comprise osteoinductive proteins in a suitable carrier.
In yet another embodiment, the interbody fusion device is solid rather than hollow and is constructed of a porous high strength material that allows bone ingrowth into the interconnected holes. In a preferred embodiment, such material is applied with an osteoinductive material.

別の態様では、キャップが設けられて、固定装置内の開口部を閉塞して該装置内から骨形成材料が排除されるのを防止する。該キャップは開口部を閉塞する閉塞体と、該閉塞体を開口部内に固着する細長い固着体即ちアンカーとを含む。幾つかの実施例では、該アンカーはリップを含んでおり、該アンカーは前記閉塞体の壁の開口部に係合可能にされている。   In another aspect, a cap is provided to close the opening in the fixation device and prevent the osteogenic material from being removed from within the device. The cap includes an obturator that closes the opening and an elongated anchor or anchor that secures the obturator within the opening. In some embodiments, the anchor includes a lip that is engageable with an opening in the wall of the closure.

更に別の実施例では、椎体間固定装置用のキャップを操作する工具が提供される。一実施例では、斯かる工具は、各々固定装置に係合する対向する係合面を有する一対の叉即ちプロングと、該プロング間に摺動可能に配置されたシャフトとを含む。該シャフトはキャップの工具用穴に係合するキャップ係合先端を有する。前記プロングは対向する係合面の各々に一対の解放部材を含む。該解放部材は、固定装置の本体壁内の開口部へ挿入されて該開口部からキャップの細長いアンカーを解放するのを可能にする高さ及び幅を有する。   In yet another embodiment, a tool for operating a cap for an interbody fusion device is provided. In one embodiment, such a tool includes a pair of forks or prongs each having an opposing engagement surface that engages a locking device and a shaft slidably disposed between the prongs. The shaft has a cap engaging tip that engages a tool hole in the cap. The prong includes a pair of release members on each of the opposing engagement surfaces. The release member has a height and width that allows it to be inserted into an opening in the body wall of the fixation device to release the elongate anchor of the cap from the opening.

本発明の原理の理解を促進するために、図面に例示された実施例を参照すると共に、特定の用語を使用して斯かる実施例を説明する。しかしながら、本発明の範囲は斯かる用語を使用して説明される例示の実施例に制限されるものではなく、例示の装置を更に変更及び修正したり、また、本発明の原理を例示した実施例以外に応用することが通常可能なことは当業者には自明のことである。   For the purposes of promoting an understanding of the principles of the invention, reference will now be made to the embodiments illustrated in the drawings and specific language will be used to describe such embodiments. However, the scope of the present invention is not limited to the exemplary embodiments described using such terms, and the exemplary apparatus may be further modified and modified, and implementations illustrating the principles of the present invention may be illustrated. It will be apparent to those skilled in the art that applications other than examples are usually possible.

本発明の一態様による椎体間固定装置10を図2乃至図5に図示する。該装置は、円錐形で堅牢な耐荷重性を有した本体11により形成され、該本体は生物学的適合性を有した材料または不活性材料から形成されるのが好適である。例えば、本体11は医療等級のステンレス鋼またはチタン、または、本書に記載する十分な強度特性を有したその他の適切な材料から構成することが可能である。固定装置は、また、インプレックス社(Implex Corp.)により提供される多孔性タンタル複合材料等の生物学的適合性を備えた多孔性材料から構成することも可能である。参照の目的上、装置10は前端12と後端13とを有し、該前端及び後端は、固定装置10が円板内空間に移植された時に該装置10の解剖学的位置に対応する。円錐形の本体11は本体壁16により境界を画定され且つ端部壁17により後端13で閉鎖された室または中空内部15を画成している(図3参照)。固定装置10の中空内部15は隣接する椎骨間及び円板内空間を横断した堅牢な固定を促進するようにされた自家移植骨または代用骨材料を収容できるような構造にされている。   An interbody fusion device 10 according to one aspect of the present invention is illustrated in FIGS. The device is formed by a conical and robust load-bearing body 11, which is preferably formed from a biocompatible or inert material. For example, the body 11 can be constructed from medical grade stainless steel or titanium, or other suitable material having sufficient strength characteristics as described herein. The fixation device can also be composed of a biocompatible porous material, such as a porous tantalum composite material provided by Implex Corp. For reference purposes, the device 10 has an anterior end 12 and a posterior end 13, which corresponds to the anatomical position of the device 10 when the fixation device 10 is implanted in the intradiscal space. . The conical body 11 defines a chamber or hollow interior 15 delimited by a body wall 16 and closed at the rear end 13 by an end wall 17 (see FIG. 3). The hollow interior 15 of the fixation device 10 is structured to receive autograft bone or substitute bone material adapted to facilitate robust fixation between adjacent vertebrae and across the intradiscal space.

本発明によれば、椎体間固定装置10は隣接する椎骨の端部プレート内へねじを介して螺入される。本発明の一実施例では、円錐形本体11が一連の不連続の外側ねじ18及びインプラントの先端の完全なねじ19を画成する。完全なねじ19は円板内空間において椎骨内へインプラントを螺入させる「スタータ」ねじとしての役割を果たす。ねじ18及び19は当該技術分野で公知である幾つかの形態を取って椎骨に係合することが可能となる。例えば、ねじの断面を三角形または切頭三角形とすることができる。好適には、ねじの高さを1.0ミリメートル(0.039インチ)として、椎骨内でしっかりと握持されて、脊椎に加わる高荷重により固定装置10が円板内空間から押し出されないようにされる。ある特定の実施例のねじピッチは、固定装置10が移植される椎骨のレベル及びインプラントを所定の位置に保持するのに必要とされるねじ係合量に応じて、2.3ミリメートル(0.118インチ)または3ミリメートル(0.091インチ)とすることができる。   According to the present invention, the interbody fusion device 10 is screwed into the end plate of the adjacent vertebra via a screw. In one embodiment of the invention, the conical body 11 defines a series of discrete outer threads 18 and a complete thread 19 at the tip of the implant. The complete screw 19 serves as a “starter” screw that screws the implant into the vertebra in the intradiscal space. Screws 18 and 19 can engage the vertebrae in a number of forms known in the art. For example, the cross section of the screw can be a triangle or a truncated triangle. Preferably, the height of the screw is 1.0 millimeter (0.039 inch) and is held firmly in the vertebra so that the high load on the spine does not push the fixation device 10 out of the disc space. To be. The thread pitch of a particular embodiment may be 2.3 millimeters (0. 2 mm) depending on the level of vertebrae to which the fixation device 10 is implanted and the amount of thread engagement required to hold the implant in place. 118 inches) or 3 millimeters (0.091 inches).

本発明の一態様では、円筒形本体11及び特に本体壁16は図4に最もはっきりと図示された平行な切頭形側壁22を含んでいる。該側壁は平らで、隣接する椎骨の端部プレート間に固定装置を挿入するのを容易にすると共に、該端部プレートとの間で骨状固定のための領域を提供するのが好適である。切頭形側壁は固定装置の前端12から後端13の完全なねじ19まで伸長する。従って、切頭形側壁22により、固定装置10の端面図における外観は該装置の側部が円の弦を横断して切断された不完全な円形をしている。一特定の実施例では、椎体間固定装置10の前端の径は16.0ミリメートル(0.630インチ)である。この特定の例では、切頭形側壁22が12.0ミリメートル(0.472インチ)に隔置された平行な弦線に沿って形成されており、円の除去された円弧部は固定装置の各側部で大まかに90°に対している。固定装置10の切頭形側壁22によりもたらされるその他の利点及び効果をより詳細に説明する。   In one aspect of the present invention, the cylindrical body 11, and in particular the body wall 16, includes parallel truncated sidewalls 22 that are most clearly illustrated in FIG. Preferably, the side walls are flat to facilitate insertion of a fixation device between the end plates of adjacent vertebrae and provide an area for bony fixation between the end plates. . The truncated side wall extends from the front end 12 of the anchoring device to a full screw 19 at the rear end 13. Thus, due to the truncated side wall 22, the appearance of the fixation device 10 in an end view is an incomplete circle with the sides of the device cut across a circular chord. In one particular embodiment, the anterior end diameter of the interbody fusion device 10 is 16.0 millimeters (0.630 inches). In this particular example, the truncated side walls 22 are formed along parallel chords spaced 12.0 millimeters (0.472 inches), and the removed arc of the circle is the fixing device's Each side is roughly at 90 °. Other advantages and effects provided by the truncated side wall 22 of the fixation device 10 will be described in more detail.

固定を促進するために、本発明の固定装置には本体壁16を貫通して画成される開口部を設けることが可能である。図2乃至図5に図示した固定装置10は2つのタイプの本体壁開口部、即ち、下記に説明する如き血管新生用開口部24、25及び骨内部成長用スロ
ット27を含む。
To facilitate fixation, the fixation device of the present invention can be provided with an opening defined through the body wall 16. The fixation device 10 illustrated in FIGS. 2-5 includes two types of body wall openings, namely, angiogenic openings 24, 25 and a bone ingrowth slot 27 as described below.

固定装置10の円錐形本体11は、切頭形側壁22の各々を貫通して画成された血管新生用開口部24、25を含んでいる。これらの開口部24及び25は、固定装置が円板内空間に移植された時に、横方向即ち側面に配向されるようにされている。前記開口部は、中空内部15内の骨移植材料とそれを囲繞する組織との間に生じる血管新生用の通路を提供することを目的としている。更に、これらの開口部を介してある種の骨の内部成長が生じる可能性もある。開口部24及び25は、円錐形本体11の大部分の構造体を保持して隣接する椎骨間の円板内空間を横断して伝達される軸線方向の高荷重を支持する一方で、発生する血管新生用の最適な通路を提供するようなサイズにされている。   The conical body 11 of the fixation device 10 includes angiogenesis openings 24, 25 defined through each of the truncated side walls 22. These openings 24 and 25 are adapted to be oriented laterally or laterally when the fixation device is implanted in the disc space. The opening is intended to provide a path for angiogenesis that occurs between the bone graft material in the hollow interior 15 and the tissue surrounding it. In addition, some bone ingrowth may occur through these openings. Openings 24 and 25 hold most of the structure of the conical body 11 and generate high axial loads that are transmitted across the intradisc space between adjacent vertebrae. It is sized to provide an optimal path for angiogenesis.

円錐形本体11は、また、対向する骨の内部成長用スロット27を画成し、該スロットの各々は切頭形側壁22に対して90°に配向されている。これらのスロット27は、固定装置10が移植された時に、椎骨端部プレートに直接隣接するのが好適である。より詳細には、固定装置のねじ18及び19が椎骨端部プレート内へ螺入されるに連れて、椎骨が平行にスロット27内へ伸長して固定装置10の中空内部15内に収容された骨インプラント材料に接触する。図5により明白に図示されている如く、骨の内部成長用スロット27は、骨の内部成長のために最大開口部を提供して、完全な関節固定及び堅牢な固定を確実になすような形状にされている。スロットの横幅は円錐形本体のねじの切られた部分の有効幅に近似しているのが好適である。   The conical body 11 also defines opposing bone ingrowth slots 27, each of which is oriented at 90 ° to the truncated side wall 22. These slots 27 are preferably immediately adjacent to the vertebral endplate when the fixation device 10 is implanted. More particularly, as the fixation device screws 18 and 19 are screwed into the vertebral endplate, the vertebrae extend parallel into the slot 27 and are received within the hollow interior 15 of the fixation device 10. Contact bone implant material. As clearly shown in FIG. 5, the bone ingrowth slot 27 is shaped to provide maximum opening for bone ingrowth to ensure complete articulation and robust fixation. Has been. Preferably, the lateral width of the slot approximates the effective width of the threaded portion of the conical body.

開口部が小さくなると偽関節になったり、線維組織を生成することになる可能性がある。本発明の骨の内部成長用スロット27は直に椎骨に対向することから、固定装置の高荷重を受ける部分に配置されない。代わって、切頭形側壁22が不連続のねじ18を介して且つ円板内空間を横断して椎骨端部プレート間に伝えられる荷重の殆どを支持することになる。   If the opening becomes small, there is a possibility of forming a pseudo-joint or generating fibrous tissue. Since the bone ingrowth slot 27 of the present invention directly faces the vertebra, it is not disposed in the portion of the fixation device that receives a high load. Instead, the truncated side wall 22 will support most of the load transmitted between the endplates via the discontinuous screw 18 and across the intradiscal space.

更に別の特徴では、本体壁16の前端12が一対の直径方向に配置された切欠き29を画成し、該切欠きが本書において説明をするインプラントドライバ工具に係合するような形状にされている。更に、インプラントの後端13の端壁17に工具係合特徴(図示なし)が設けられる。例えば、六角形の凹所を設けて六角形ドライバ工具を収容するようにすることが可能であり、これに就いては更に詳細に後述する。   In yet another feature, the front end 12 of the body wall 16 defines a pair of diametrically disposed notches 29 that are shaped to engage the implant driver tool described herein. ing. Furthermore, a tool engagement feature (not shown) is provided on the end wall 17 of the rear end 13 of the implant. For example, a hexagonal recess may be provided to accommodate the hexagonal driver tool, as will be described in more detail below.

本発明の椎体間固定装置の1つの重要な特徴では、本体11にテーパが付けられている、または、本体が円錐形の形状にされていることである。即ち、本体の前端12の外径が後端13の外径より大きくされている。図3に図示した如く、本体壁16に固定装置10の中心線CLを中心に一定の角度Aでテーパが付けられている。本体壁16のテーパは隣接する椎骨間で正常な相対角度を回復するようにされている。例えば、腰椎領域では、角度Aは当該領域における脊椎の正常の前弯角度及び曲率を回復するようにされている。1つの特定の実施例では、角度Aが8.794°である。本体のテーパを付けた部分の機能に干渉しなければ、インプラントにテーパを付けない部分を設けることも可能である。   One important feature of the interbody fusion device of the present invention is that the body 11 is tapered or the body is conically shaped. That is, the outer diameter of the front end 12 of the main body is made larger than the outer diameter of the rear end 13. As shown in FIG. 3, the main body wall 16 is tapered at a constant angle A around the center line CL of the fixing device 10. The taper of the body wall 16 is adapted to restore a normal relative angle between adjacent vertebrae. For example, in the lumbar region, angle A is adapted to restore the normal lordosis angle and curvature of the spine in that region. In one particular example, the angle A is 8.794 °. It is also possible to provide the implant with a non-tapered portion if it does not interfere with the function of the tapered portion of the body.

インプラントのテーパ角は、固定装置10の前端及び後端の外径と共に、インプラントが所定の位置へ配置されるまたは所定の位置へ螺入される時に隣接する椎骨が角度を成すように広がる量を画定する。この特徴は図6及び図7により明確に図示されており、一対の固定装置10を使用した好適な構成体が図示されている。図示された構成体では、固定装置10が下部腰椎L4及びL5の間に配置されており、ねじ18及び19は2つの椎骨の端部プレートE内へ螺入している。図7に図示する如く、固定装置10が端部プレートE内へ螺入すると、椎骨レベルの枢動軸線Pに向かって矢印Iの方向へ前進する。枢動軸線Pは運動部分の隣接する椎骨間の相対回転の公称上の中心である。テーパの付いた固定
装置10が枢動軸線Pに向かって矢印Iの方向へ更に押し入れられると、隣接する椎骨L4及びL5が角度を成して矢印Sの方向へ広がる。固定装置10の挿入深さが2つの椎骨間で達成される最大前弯角Lを決定する。
The taper angle of the implant, along with the outer diameters of the anterior and posterior ends of the fixation device 10, is the amount that the adjacent vertebra expands at an angle when the implant is placed in place or screwed into place. Define. This feature is illustrated more clearly in FIGS. 6 and 7 and a preferred construction using a pair of fixation devices 10 is shown. In the illustrated construction, the fixation device 10 is positioned between the lower lumbar vertebrae L4 and L5, and the screws 18 and 19 are screwed into the end plates E of the two vertebrae. As shown in FIG. 7, when the fixation device 10 is screwed into the end plate E, it advances in the direction of arrow I toward the pivot axis P at the vertebral level. The pivot axis P is the nominal center of relative rotation between adjacent vertebrae of the moving part. As the tapered fixation device 10 is pushed further in the direction of arrow I toward the pivot axis P, the adjacent vertebrae L4 and L5 expand at an angle in the direction of arrow S. The maximum insertion angle L at which the insertion depth of the fixation device 10 is achieved between the two vertebrae is determined.

インプラント10の特定の実施例では、前端12の外径またはねじ山の頂径が16、18または20ミリメートルであり、装置の全長は26ミリメートルとすることができる。装置のサイズは、装置が移植される椎骨のレベル及び装置が展開される角度の大きさにより決定される。   In particular embodiments of the implant 10, the outer diameter of the front end 12 or the apex diameter of the thread may be 16, 18 or 20 millimeters and the overall length of the device may be 26 millimeters. The size of the device is determined by the level of vertebrae in which the device is implanted and the amount of angle at which the device is deployed.

本発明の別の態様では、固定装置10が、2つの斯かる円筒状の本体11が、図6に図示した如く、1つの円板空間内に移植可能なサイズにされている。これにより、元の位置にある装置10間及び周りに骨移植片材料を追加することが可能になる。この態様により、更に、円板内空間を横断した固定を促進すると共に、隣接する椎骨間に装置をよりしっかりと固定して、特定の椎骨レベルに加わる軸線方向の高荷重による装置の排除が防止される。   In another aspect of the present invention, the fixation device 10 is sized so that two such cylindrical bodies 11 can be implanted in one disc space, as shown in FIG. This allows bone graft material to be added between and around the device 10 in its original position. This aspect further facilitates fixation across the intradiscal space and more securely fixes the device between adjacent vertebrae to prevent removal of the device due to high axial loads on specific vertebral levels. Is done.

椎体間固定装置の1つの特定の実施例では、血管新生用開口部24が全体として6.0ミリメートル(0.236インチ)×7.0ミリメートル(0.276インチ)の面積を有した矩形である。同様に、血管新生用開口部25は4.0ミリメートル(0.157インチ)×5.0ミリメートル(0.197インチ)の面積を有した矩形である。当然、こちらの開口部の方が固定装置10の狭い後端13に設けられることから小さくなる。骨の内部成長用スロット27も、また、長さ方向の寸法が20.0ミリメートル(0.787インチ)で、幅が6.0ミリメートル(0.236インチ)の矩形である。血管新生用開口部24、25及び骨の内部成長用スロット27のこれらの寸法が最適な骨の内部成長及び血管新生をもたらすことが判明している。更に、これらの開口部はそれ程大きくないので、固定装置の構造的な一体性を損なったり、または、中空内部15内に収容された骨移植片材料が移植中に簡単に排除されるようなこともない。   In one particular embodiment of the interbody fusion device, the angiogenic opening 24 has a rectangular area having an overall area of 6.0 millimeters (0.236 inches) by 7.0 millimeters (0.276 inches). It is. Similarly, the angiogenic opening 25 is rectangular with an area of 4.0 millimeters (0.157 inches) by 5.0 millimeters (0.197 inches). Naturally, this opening is smaller because it is provided at the narrow rear end 13 of the fixing device 10. The bone ingrowth slot 27 is also rectangular with a lengthwise dimension of 20.0 millimeters (0.787 inches) and a width of 6.0 millimeters (0.236 inches). It has been found that these dimensions of the angiogenic openings 24, 25 and bone ingrowth slots 27 provide optimal bone ingrowth and angiogenesis. In addition, these openings are not so large that the structural integrity of the fixation device is compromised or that the bone graft material contained within the hollow interior 15 is easily eliminated during implantation. Nor.

図7において分かる如く、固定装置が椎骨L4及びL5の間に位置決めされると、血管新生用開口部24及び25が側面に向いて、椎骨を囲繞する高度に血管化された組織に接触する。更に、図6において分かる如く、骨の内部成長用スロット27が軸線方向に指向されて、椎骨端部プレートEに接触する。   As can be seen in FIG. 7, when the fixation device is positioned between the vertebrae L4 and L5, the angiogenic openings 24 and 25 face to the side and contact the highly vascularized tissue surrounding the vertebrae. Further, as can be seen in FIG. 6, the bone ingrowth slot 27 is axially oriented to contact the vertebral end plate E.

図8に図示する如く、本発明の代替実施例では、椎体間固定装置30は円錐形の荷重支持本体31から形成されている。本体壁34は前記の実施例の固定装置10と同様に室または中空内部33を画成している。しかしながら、本実施例では、切頭形側壁38は血管新生用開口部を一切含まない。更に、固定装置30の対向する側部の骨の内部成長用スロット39は前記の固定装置10より小さくされている。これは、固定装置30の外部の不連続のねじ36のインプラントの周りに伸長する長さが長いことを意味している。多孔性材料(例えば、多孔性のタンタル複合材料)を使用して表面積を追加して組織を内部成長させて、隣接する骨に定着させる場合、または、骨成長を促進するタンパク質を使用して固定率を向上させる場合には斯かるデザインを使用することが可能である。また、図8に図示した本実施例の椎体間固定装置30は、固定装置が排除される危険性が最大となる一定の椎骨レベルに使用することができる。従って、ねじ接触の量を増大させて斯かる排除を防止することができる。挿入する前に固定装置10の中空内部15を骨または代用品で完全に充填して、斯かる事前の装填を容易にする。   As shown in FIG. 8, in an alternative embodiment of the present invention, the interbody fusion device 30 is formed from a conical load bearing body 31. The body wall 34 defines a chamber or hollow interior 33 similar to the fixing device 10 of the previous embodiment. However, in this embodiment, the truncated sidewall 38 does not include any angiogenic openings. Further, the bone ingrowth slots 39 on the opposite sides of the fixation device 30 are made smaller than the fixation device 10 described above. This means that the length of extension of the discontinuous screw 36 outside the fixation device 30 around the implant is long. Use a porous material (eg, a porous tantalum composite) to add surface area to allow tissue to ingrow and settle in adjacent bone, or fix using a protein that promotes bone growth Such a design can be used to increase the rate. Also, the interbody fusion device 30 of this embodiment shown in FIG. 8 can be used at a certain vertebral level where the risk of the fixation device being eliminated is greatest. Therefore, the amount of screw contact can be increased to prevent such exclusion. Prior to insertion, the hollow interior 15 of the fixation device 10 is completely filled with bone or substitutes to facilitate such preloading.

多孔性材料を使用する別の実施例では、図8Aの椎体間固定装置110は前記の実施例のテーパの付いた形状を保持するが、中空ではなく中実にされる。該固定装置110はテーパの付いた荷重支持本体111を備えており、該荷重支持本体111の前端112の外
径は後端113の外径より大きくされている。本体111全体が中実であり、インプラントの両端の面は面115等の閉鎖面となる。固定装置は前記の実施例の不連続のねじ118、スタータねじ119及び切頭形側壁122を含んでいる。駆動工具用スロット129も端面115に画成することが可能である。あるいは、スタータねじ119を排除して、インプラントの後端をねじの切られていない円筒部とすることができる。同様に、駆動工具用スロット129は、固定装置110を円板内空間に挿入するのに使用する工具のデザインによって様々な形態にすることが可能である。
In another embodiment using a porous material, the interbody fusion device 110 of FIG. 8A retains the tapered shape of the previous embodiment, but is solid rather than hollow. The fixing device 110 includes a load supporting body 111 having a taper. The outer diameter of the front end 112 of the load supporting body 111 is larger than the outer diameter of the rear end 113. The entire body 111 is solid, and the surfaces at both ends of the implant are closed surfaces such as surfaces 115. The securing device includes the discontinuous screw 118, starter screw 119 and truncated sidewall 122 of the previous embodiment. A drive tool slot 129 can also be defined in the end face 115. Alternatively, the starter screw 119 can be eliminated and the back end of the implant can be an unthreaded cylinder. Similarly, the drive tool slot 129 can take various forms depending on the design of the tool used to insert the fixation device 110 into the disc space.

図8Aに図示した固定装置の実施例の利点は、多孔性の高強度材料を使用して中実本体111を形成することにより特に理解することができる。好適な実施例では、この材料は多孔性のタンタル−カーボン複合材料であり、該複合材料は、インプレックス社からヘドロセル(HEDROCEL)(登録商標)の商品名で市販されており、また、カプラン(Kaplan)の米国特許第5,282,861号に記載されており、斯かる米国特許になされた説明は参考のために本書に組み入れられている。ヘドロセル材料の性質により、中実本体111の外側面全体が該本体全体を介して相互に連結された孔130を含んでいる。ヘドロセルカーボン−タンタル複合材料の支持体はガラス質カーボンの骨格または網状の連続気泡カーボン気泡体であり、相互に連結する孔のネットワークを画成する。斯かる支持体は蒸着された金属薄膜で浸透されている。斯かる金属薄膜の材料は、タンタル、ニオブまたはそれらの合金等の第5族の遷移金属である。   The advantages of the embodiment of the fixation device illustrated in FIG. 8A can be particularly appreciated by forming the solid body 111 using a porous high strength material. In a preferred embodiment, this material is a porous tantalum-carbon composite material, which is commercially available from Implex under the trade name HEDROCEL®, and Kaplan ( Kaplan), U.S. Pat. No. 5,282,861, the description of which is incorporated herein by reference. Due to the nature of the sludge cell material, the entire outer surface of the solid body 111 includes holes 130 interconnected through the entire body. The support of the sludge cell-tantalum composite is a glassy carbon skeleton or a reticulated open-cell carbon foam that defines a network of interconnecting pores. Such a support is infiltrated with a deposited metal film. Such metal thin film materials are Group 5 transition metals such as tantalum, niobium, or alloys thereof.

ヘドロセルは、金属製のインプラント及びセラミック製のインプラント双方の不利な点をなくして双方の有利な点を提供することから好適である。ヘドロセルは、骨の構造をまねると共に、人体の骨の弾性率に近い弾性率を有していることから、本発明の椎体間固定装置には良く適している。相互に連結された多孔性が骨の内部成長を促進すると共に、骨の血管新生を制限する行き詰まりを排除する。浸透された金属薄膜が重量を著しく増大することなく強度及び剛性をもたらす。ヘドロセルインプラントは椎骨間空間及び器具を装備した運動部分における脊椎の正常な曲率を維持する十分な強度を有している。同時に、応力シールドを行わずに済ますことができる。この複合材料は、また、同種移植片や自家移植片を必要としないことからも有利である。   The sledrocell is preferred because it eliminates the disadvantages of both metal and ceramic implants and provides the advantages of both. The sledrocell mimics the structure of the bone and has an elastic modulus close to that of the human bone, so it is well suited for the interbody fusion device of the present invention. The interconnected porosity promotes bone ingrowth and eliminates the deadlock that limits bone angiogenesis. The infiltrated metal film provides strength and rigidity without significantly increasing weight. The sledrocell implant has sufficient strength to maintain the normal curvature of the spine in the intervertebral space and in the moving part equipped with the instrument. At the same time, it is possible to dispense with stress shielding. This composite material is also advantageous because it does not require allografts or autografts.

本材料の更なる利点は再吸収されないことである。これにより初期の分解が防止されて、骨の再生が抑制される。再吸収不可能なインプラントは、また、完全な骨の内部成長が達成されない場合に有利である。しかしながら、恒久的な再吸収不可能なインプラントの不利な点は複合材料の優れた生物学的適合性及び骨伝導性により回避される。   A further advantage of this material is that it is not reabsorbed. This prevents initial degradation and suppresses bone regeneration. Non-resorbable implants are also advantageous when complete bone ingrowth is not achieved. However, the disadvantages of permanent non-resorbable implants are avoided by the excellent biocompatibility and osteoconductivity of the composite material.

ヘドロセルは好適であるが、任意の適切な高強度多孔性材料を使用することも考えられる。例えば、アルミナ、ジルコニア、窒化珪素、カーボン、ガラス、珊瑚、ハイドロキシアパタイト、硫酸カルシウム、カルシウム燐酸化第二鉄、カルシウム燐酸化亜鉛、燐酸エステルカルシウム及びカルシウムアルミネートセラミック等のセラミックを使用することが可能である。ハイドロキシアパタイト、トリカルシウム燐酸エステル及びそれらの二相性セラミック等のカルシウム燐酸エステルが高脊椎荷重に耐えられるように製造することができれば、斯かるカルシウム燐酸エステルを使用することが可能である。   Although sledrocell is preferred, it is conceivable to use any suitable high strength porous material. For example, ceramics such as alumina, zirconia, silicon nitride, carbon, glass, bran, hydroxyapatite, calcium sulfate, calcium ferric phosphate, calcium zinc phosphate, calcium phosphate phosphate, and calcium aluminate ceramic can be used. It is. If calcium phosphate esters such as hydroxyapatite, tricalcium phosphate esters and their biphasic ceramics can be produced to withstand high spinal loads, such calcium phosphate esters can be used.

その他の金属製連続気泡支持体複合材料もまた考慮することができる。例えば、支持体は黒鉛等のその他の炭質材料、または、トリカルシウム燐酸エステルまたはカルシウムアルミネート等のセラミックであっても良い。任意の適切な材料が考えられるが、タンタル、ニオブ及びそれらの合金等の第5族の元素が好適である。タンタルは機械特性及び生物学的適合性が優れていることから特に好適である。   Other metal open cell support composites can also be considered. For example, the support may be another carbonaceous material such as graphite, or a ceramic such as tricalcium phosphate or calcium aluminate. Any suitable material is contemplated, but Group 5 elements such as tantalum, niobium and their alloys are preferred. Tantalum is particularly preferred because of its excellent mechanical properties and biological compatibility.

本発明の椎体間固定装置は、本発明の一態様による図9に図示するインプラントドライ
バ50を使用して移植することができる。このインプラントドライバ50は、シャフト51及び該シャフトの周りに同心状に配置されたスリーブ52から構成される。シャフトの一方の端には椎体間固定装置10を把持して移植する挟持具即ちトング54が形成されている。該トングはテーパの付いた外側面55及び椎体間固定装置の切頭形側壁22に係合するようにされた対向する平らな内側面56を含んでいる。テーパの付いた外側面55は不連続ねじ18の谷径に対応して、該トング54が本質的に本体壁16の完全な円筒形状を完成するようにされている。トングのテーパの付いた外側面55が椎骨の端部プレートの雌ねじの切られた孔内に載ることから、トングのテーパの付いた外側面55の適合により椎体間固定装置10の螺入が容易に行われるようにされている。
The interbody fusion device of the present invention can be implanted using the implant driver 50 illustrated in FIG. 9 according to one aspect of the present invention. The implant driver 50 includes a shaft 51 and a sleeve 52 arranged concentrically around the shaft 51. At one end of the shaft, a clamp or tong 54 for grasping and implanting the interbody fusion device 10 is formed. The tongue includes a tapered outer surface 55 and an opposing flat inner surface 56 adapted to engage the truncated side wall 22 of the interbody fusion device. The tapered outer surface 55 corresponds to the root diameter of the discontinuous screw 18 so that the tongue 54 essentially completes the complete cylindrical shape of the body wall 16. Since the tong tapered outer surface 55 rests in the internally threaded hole of the vertebra end plate, the fitting of the tong tapered outer surface 55 causes the interbody fusion device 10 to thread. It is made easy to do.

トングの各々には連動フィンガ及び内側面56から伸長した駆動突起59が設けられている。これらの構成部品の機能はより明確に図11に図示されている。図9を参照すると、シャフト51が前記一対のトング54の各々を支持するヒンジスロット62を画成する。該ヒンジスロット62は、トングが該トングの間にテーパの付いた椎体間固定装置10を受け入れられるように十分に広げられて離間した自然に付勢された位置を取れるような形状にされている。シャフト51はヒンジスロット62とトング54の各々との間で円錐形のテーパを画成している。この円錐形のテーパはスリーブ53の内側壁上に画成された円錐形面67とかみ合う。従って、スリーブ52がトング54に向かって前進すると、円錐形面67に載接してヒンジスロット62を閉鎖または圧縮する。このように、トング54が互いに向かって押されると共に、トング間に位置決めされた椎体間固定装置に押圧されて該固定装置と把持係合する。   Each of the tongues is provided with a driving protrusion 59 extending from the interlocking finger and the inner surface 56. The function of these components is more clearly illustrated in FIG. Referring to FIG. 9, the shaft 51 defines a hinge slot 62 that supports each of the pair of tongs 54. The hinge slot 62 is shaped to allow the tongue to be in a naturally biased position that is sufficiently widened and spaced apart to receive a tapered interbody fusion device 10 between the tongs. Yes. The shaft 51 defines a conical taper between the hinge slot 62 and each of the tongues 54. This conical taper mates with a conical surface 67 defined on the inner wall of the sleeve 53. Thus, as the sleeve 52 advances toward the tongue 54, it rests against the conical surface 67 and closes or compresses the hinge slot 62. In this manner, the tongues 54 are pushed toward each other, and are pressed by the interbody fusion device positioned between the tongues to be gripped and engaged with the fixation device.

シャフト51及びスリーブ52にはねじの切られたインタフェース65が設けられ、該インタフェース65によりスリーブ52がシャフト51の長さ方向に螺走して上下動するのが可能となる。特に、ねじの切られたインタフェース65はシャフト51上の外側ねじとスリーブ52上の内側ねじとを含み、該外側ねじと内側ねじは同一のピッチを有しており、スリーブがインプラントドライバ50上を容易に上下移動できるようにされている。シャフト51には、また、一対のストップ69が設けられており、該ストップがスリーブ52の後方への移動を、トング54を十分な距離に亘って分離させて、椎体間固定装置10を受け入れるのに必要な範囲のみに制限する。   The shaft 51 and the sleeve 52 are provided with a threaded interface 65, which allows the sleeve 52 to screw up and down in the length direction of the shaft 51. In particular, the threaded interface 65 includes an outer thread on the shaft 51 and an inner thread on the sleeve 52, the outer thread and the inner thread having the same pitch, and the sleeve passes over the implant driver 50. It can be moved up and down easily. The shaft 51 is also provided with a pair of stops 69 that receive the interbody fusion device 10 by separating the tongs 54 over a sufficient distance from the rearward movement of the sleeve 52. Limit to the range necessary for

インプラントドライバ50の使用を図10及び図11を参照して説明する。図10において分かる如く、トング54の外側面55が不連続ねじ18の谷径と概ね平らになる。図11において分かる如く、連動フィンガ58が切頭形側壁22の各々の血管新生用開口部24内へ嵌合するように配列される。同様に、駆動突起59が円錐形本体11の前端の駆動工具スロット29に係合する。連動フィンガ58及び駆動突起59との組合せにより椎体間固定装置10をしっかりと係合して、該固定装置が椎骨内のテーパの付いたまたはテーパの付いていない開口部内へ螺入するのが可能となる。   The use of the implant driver 50 will be described with reference to FIGS. As can be seen in FIG. 10, the outer surface 55 of the tongue 54 is generally flat with the root diameter of the discontinuous screw 18. As can be seen in FIG. 11, interlocking fingers 58 are arranged to fit into each angiogenesis opening 24 of the truncated side wall 22. Similarly, the drive protrusion 59 engages the drive tool slot 29 at the front end of the conical body 11. The combination of interlocking fingers 58 and drive projections 59 firmly engages the interbody fusion device 10 so that it can be screwed into a tapered or non-tapered opening in the vertebra. It becomes possible.

インプラントドライバの代替実施例を図12に図示する。インプラントドライバ90はシャフト91を含み、該シャフトは患者の外側から円板内空間内へ届くのに十分な長さを有している。シャフト91の端部にはヘッドが連結されており、該ヘッドが一対の対向するトング93を画成し、該トングの各々が固定装置10の平らな切頭形側壁22と平らに接触するような形状にされている。前記のインプラントドライバ50のトング54のように、トングの外側面は円筒形をしており、固定装置の円筒形のねじの切られた部分に対応するようにされている。   An alternative embodiment of an implant driver is illustrated in FIG. The implant driver 90 includes a shaft 91 that is long enough to reach from within the patient into the disc space. A head is coupled to the end of the shaft 91, which defines a pair of opposing tongues 93 such that each of the tongues is in flat contact with the flat truncated side wall 22 of the fixation device 10. It has a nice shape. Like the tongue 54 of the implant driver 50, the outer surface of the tongue is cylindrical and is adapted to correspond to the cylindrical threaded portion of the fixation device.

インプラントドライバ50とは異なり、図12の実施例のインプラントドライバ90は展開コレット集成体を使用して固定装置10をしっかりと把持して体内へ挿入するようにされている。コレット94は環状フランジ96で終端しており、該環状フランジは少なく
とも最初は固定装置10の端部12の内径より若干小さくされている。伸展軸即ちエキスパンダシャフト97は摺動自在にコレット孔を貫通して伸長すると共に、フレアの付いた先端98を含んでおり、該フレアの付いた先端は環状フランジ96に隣接して配置されると共に、該環状フランジを僅かに超えて伸長している。エキスパンダシャフト97のフレアの付いた先端98はコレット孔内で摺動するようなサイズにされた径で始まり、漸次朝顔状に広がってコレット孔より大きな径となる。
Unlike the implant driver 50, the implant driver 90 of the embodiment of FIG. 12 is adapted to securely grasp the fixation device 10 and insert it into the body using a deployment collet assembly. The collet 94 terminates in an annular flange 96 that is at least initially made slightly smaller than the inner diameter of the end 12 of the fixation device 10. An extension shaft or expander shaft 97 extends slidably through the collet hole and includes a flared tip 98 that is disposed adjacent to the annular flange 96. And extends slightly beyond the annular flange. The flared tip 98 of the expander shaft 97 begins with a diameter sized to slide within the collet hole, and gradually expands in a morning glory shape to a diameter larger than the collet hole.

インプラントドライバ90はシャフト91内に画成された孔100内に摺動自在に配置された引軸即ちプラーシャフト99を含んでいる。プラーシャフト99は端部に係止室101を有しており、該係止室101がエキスパンダシャフト97の端部に形成された係止垣ハブ102に係合する。プラーシャフト99はシャフト91の端部を超えて突出して外科医がアクセスできるようにされている。プラーシャフト99が引っ張られると、エキスパンダシャフト97がコレット94の環状フランジ96から引き離されて、フレアの付いた先端98がコレット孔95内に段階的に係合する。先端98が更に孔95内へ前進して行くと、環状フランジ96が初期の径から第2の拡径された径へ伸展して、固定装置10の内部にしっかりと把持接触する。固定装置が前記の如く係合されると、インプラントドライバを使用して該固定装置10を外科手術を施す部位へ挿入することが可能となり、その後でエキスパンダシャフトをコレット孔を超えて前進させてフレアの付いた先端を解放すると、その結果、固定装置が解放される。   The implant driver 90 includes a pulling shaft or puller shaft 99 slidably disposed within a bore 100 defined in the shaft 91. The puller shaft 99 has a locking chamber 101 at its end, and the locking chamber 101 engages with a locking fence hub 102 formed at the end of the expander shaft 97. The puller shaft 99 projects beyond the end of the shaft 91 for access by the surgeon. When the puller shaft 99 is pulled, the expander shaft 97 is pulled away from the annular flange 96 of the collet 94 and the flared tip 98 engages in the collet hole 95 in stages. As the tip 98 is further advanced into the hole 95, the annular flange 96 extends from the initial diameter to the second expanded diameter and is in firm gripping contact with the interior of the fixation device 10. Once the fixation device is engaged as described above, it is possible to insert the fixation device 10 into the surgical site using an implant driver and then advance the expander shaft past the collet hole. Release of the flared tip results in release of the fixation device.

本発明によれば、椎体間固定装置10を移植する方法が2つ考えられる。第1は、図13(a)乃至図13(d)を参照すると、前方からの接近法が図示されている。予備の段階として、適切なスタート点を位置決めして、固定装置を好適には左右相称に移植する。前からの接近法の第1段階では、拡張器75が椎骨の端部プレートE間に配置されて、椎骨L4及びL5の間の円板空間を拡張する。(勿論、この方法はその他の椎骨レベルで応用することが可能である。)図13(b)に図示する第2段階では、外側スリーブ76が円板空間の周りに配置される。該外側スリーブ76は公知のデザインを用いて、椎骨体の前側に確実に係合してしっかりとしかし一時的に外側スリーブ76を所定の位置に定着させる。本質的には、この外側スリーブ76はこの腹腔鏡検査法的な接近方法において作動チャネルとして作用する。図13(b)のこの段階では、公知のデザインのドリルが外側スリーブを貫通して伸長して、隣接する椎骨体に円形の開口部を掘穿するのに使用される。該開口部にテーパを付けて、固定装置の螺入を容易にすることが可能であるが、この段階は必要ではない。   In accordance with the present invention, there are two possible methods for implanting the interbody fusion device 10. First, referring to FIGS. 13 (a) to 13 (d), an approach from the front is illustrated. As a preliminary step, the appropriate starting point is positioned and the fixation device is preferably implanted bilaterally. In the first stage of the approach from the front, a dilator 75 is placed between the end plates E of the vertebrae to expand the disc space between the vertebrae L4 and L5. (Of course, this method can be applied at other vertebral levels.) In the second stage illustrated in FIG. 13 (b), an outer sleeve 76 is placed around the disc space. The outer sleeve 76 uses known designs to securely engage the anterior side of the vertebral body to firmly but temporarily fix the outer sleeve 76 in place. In essence, the outer sleeve 76 acts as an actuation channel in this laparoscopic approach. At this stage in FIG. 13 (b), a known design drill is used to extend through the outer sleeve to drill a circular opening in the adjacent vertebral body. The opening may be tapered to facilitate screwing of the fixation device, but this step is not necessary.

図13(c)に図示する次の段階では、固定装置10にインプラントドライバ50を係合して、該固定装置10をスタータねじ19が骨の開口部に接触するまで外側スリーブ76を貫通して伸長する。次いで、インプラントドライバ50を使用して固定装置を椎骨端部プレートE内に形成された雌ねじの切られたまたは雌ねじの切られていない開口部内へ螺入する。この段階では、その他の適当な駆動工具を使用することが可能であり、例えば、ねじ廻しタイプの装置を使用して駆動工具スロット29を固定装置10の前端12に係合させることも可能であることを理解しておきたい。前述した如く、固定装置10の挿入度合いにより椎骨レベルに加えられるまたは回復される前弯の量が決定される。最終段階では、インプラントドライバを除去して、固定装置10を所定位置に残す。一旦移植がなされると、閉鎖端壁17を椎骨の後ろ側へ向かって指向する。中空内部15は前端で開放されているが、必要であればプラスチックまたは金属材料により閉鎖することができる。   In the next step, illustrated in FIG. 13 (c), the implant driver 50 is engaged with the fixation device 10 and the fixation device 10 is passed through the outer sleeve 76 until the starter screw 19 contacts the bone opening. Elongate. The implant driver 50 is then used to screw the fixation device into the internally threaded or unthreaded opening formed in the vertebral end plate E. At this stage, other suitable drive tools can be used, for example, a screwdriver type device can be used to engage the drive tool slot 29 with the front end 12 of the fixation device 10. I want to understand that. As described above, the amount of prone applied to or recovered from the vertebral level is determined by the degree of insertion of the fixation device 10. In the final stage, the implant driver is removed, leaving the fixation device 10 in place. Once implanted, the closed end wall 17 is directed toward the posterior side of the vertebra. The hollow interior 15 is open at the front end, but can be closed with plastic or metal material if desired.

図14(a)乃至図14(d)に図示する第2の創意のある方法では、後方からの接近法が実施される。この後方からの接近法の最初の2段階は前述の前方からの接近法に類似しているが、拡張器75、外側スリーブ76及びドリル77が続いて器具の取り付けられた領域内へ導入される点で異なっている。この接近法では外側スリーブ76を受け入れる
ために椎骨の剥離または除去が必要となる。本方法の第3段階では、固定装置10を拡張された円板空間内へ外側スリーブ76を貫通して挿入する。円板空間は椎骨端部プレートEに直接対面する切頭形側壁22でインプラントを収容するのに必要な程度にのみ拡張されることを理解しておきたい。従って、図14(c)に図示する如く、骨の内部成長用スロット27が、その最終移植位置から考えられる如く、冠状よりはむしろ横方向に向く。適当な駆動工具80を設けて固定装置10を外側スリーブ76を貫通させて円板内空間へ突出させることができる。1実施例では、駆動工具80は固定装置10の後端13の端壁17に形成されたスロット開口部に係合するような形状にされた特記81を含んでいる。内部ねじ(図示なし)を使用して固定装置10をドライバ80へ固定することができる。
In the second inventive method illustrated in FIGS. 14 (a) to 14 (d), an approach from the rear is performed. The first two steps of this approach from the rear are similar to the approach from the front described above, but the dilator 75, outer sleeve 76 and drill 77 are subsequently introduced into the instrumented area. It is different in point. This approach requires detachment or removal of the vertebra to receive the outer sleeve 76. In the third stage of the method, the fixation device 10 is inserted through the outer sleeve 76 into the expanded disc space. It should be understood that the disc space is expanded only to the extent necessary to accommodate the implant with a truncated side wall 22 that directly faces the vertebral end plate E. Accordingly, as illustrated in FIG. 14 (c), the bone ingrowth slot 27 is oriented laterally rather than coronally, as can be considered from its final implantation position. A suitable drive tool 80 can be provided to allow the fixing device 10 to penetrate the outer sleeve 76 and protrude into the disc space. In one embodiment, the drive tool 80 includes a note 81 shaped to engage a slot opening formed in the end wall 17 of the rear end 13 of the fixation device 10. An internal screw (not shown) can be used to secure the fixation device 10 to the driver 80.

一旦固定装置10が椎骨の枢動軸線Pに対して適切な深さまで円板空間内へ前進すると、駆動工具80を使用してインプラントが図14(c)に図示する回転矢印Rの方向へ回転される。駆動工具80が回転されると、固定装置自体が回転して、不連続ねじ18が端部プレートEにおいて椎骨内へ切断して食い込んで行く。この方法により、インプラントが図14(c)に図示する進展方向矢印Sの方向へ隣接する椎骨を分離するカムとして作用する。このカム接近法により、一回転すればインプラントを椎骨内に係止できると言った点で幾分簡単な挿入法が提供される。反対に、前記の螺入技術では固定装置を所定の位置へ着けるには連続してねじを廻すことが必要となる。   Once the fixation device 10 has been advanced into the disc space to an appropriate depth relative to the vertebral pivot axis P, the implant is rotated in the direction of the rotation arrow R shown in FIG. Is done. As the drive tool 80 is rotated, the fixation device itself rotates and the discontinuous screw 18 cuts and bites into the vertebra at the end plate E. In this way, the implant acts as a cam that separates adjacent vertebrae in the direction of the advancement arrow S shown in FIG. This cam approach provides a somewhat simpler insertion method in that the implant can be locked into the vertebra after one revolution. On the other hand, in the above-mentioned screwing technique, it is necessary to continuously turn the screw in order to put the fixing device in a predetermined position.

いずれの技術でも、固定装置10の隣接する椎骨に対する位置を放射線透過写真またはその他の適当な技術により確認をして、椎骨間の角度関係を確立できる。或いは、インプラントの好適な挿入深さを事前に決定しておき、インプラントが椎骨間に位置決めされると患者の外側から測定することができる。   With either technique, the position of the fixation device 10 relative to adjacent vertebrae can be ascertained by radiographic photography or other suitable technique to establish the angular relationship between the vertebrae. Alternatively, a suitable insertion depth of the implant can be determined in advance and measured from outside the patient once the implant is positioned between the vertebrae.

本発明の椎体間固定装置10、インプラントドライバ50及び技術により従来の技術より著しく有利な点が提供されることが分かる。特に、固定装置10は中空のねじの切られたインプラントを提供し、該インプラントが隣接する椎骨間での骨状固定の潜在能力を最大限にする一方で、インプラント自体の一体性が維持される。脊椎がその軸線に沿った著しく大きな荷重に耐え、少なくとも堅牢な固定が達成されるまで固定装置が該荷重を支持する点を理解しておきたい。固定装置10は、また、血管新生及び組織の内部成長を起こす手段を提供し、該血管新生や組織の内部成長により固定速度を速め且つ固定された骨状塊の強度を増大される。別の重要な点は、インプラントのテーパの付いた形状によって外科医が椎骨体間での適切な曲率や相対角度を回復維持するのが可能となることである。これにより、製品の変形や脊椎のバランス喪失と言った従来の装置に関係した大変な問題が排除できる。本発明の装置及びインプラントドライバにより達成される更に別の利点は腹腔鏡法を使用して前側または後ろ側からの挿入が可能となることである。椎骨レベルによっていずれかの好適と考えられる方法を取ることが可能であり、故に、インプラントがいずれの方向からも挿入できるようにされていることが重要となる。前側からの挿入で使用した螺入技術(打入に対して)及び後ろ側からの挿入技術に使用された摺入及びカム方法によって固定装置の挿入を制御することが可能となる。   It can be seen that the interbody fusion device 10, the implant driver 50 and the technique of the present invention provide significant advantages over the prior art. In particular, the fixation device 10 provides a hollow threaded implant that maximizes the potential for bony fixation between adjacent vertebrae while maintaining the integrity of the implant itself. . It should be understood that the spine can withstand significantly higher loads along its axis and that the fixation device supports the load until at least a robust fixation is achieved. The fixation device 10 also provides a means for causing angiogenesis and tissue ingrowth, increasing the fixation speed and increasing the strength of the fixed bony mass by the angiogenesis and tissue ingrowth. Another important point is that the tapered shape of the implant allows the surgeon to recover and maintain the proper curvature and relative angle between the vertebral bodies. This eliminates serious problems associated with conventional devices such as product deformation and spinal balance loss. Yet another advantage achieved with the device and implant driver of the present invention is that it allows insertion from the anterior or posterior side using laparoscopic techniques. Depending on the vertebral level, any suitable method can be taken, so it is important that the implant be able to be inserted from either direction. The insertion of the fixing device can be controlled by the screw-in technique used for insertion from the front side (as opposed to driving) and the sliding-in and cam method used for the insertion technique from the rear side.

外科的移植処置中に、外科医は骨形成材料を中空内部15内に充填することで固定装置10または30に骨形成材料を付与することが可能となる。或いは、装置30または110の如き固定装置の場合には、骨内部成長材料の孔に骨形成複合材料を導入することで骨形成材料を付与することができる。任意の適当な骨形成材料または複合材料が考えられる。骨形成複合材料は、好適には、治療上有効な量の薬学上許容し得る担体における骨形態発生タンパク質等の骨誘導要素を備えている。   During the surgical implantation procedure, the surgeon can apply the osteogenic material to the fixation device 10 or 30 by filling the hollow interior 15 with the osteogenic material. Alternatively, in the case of a fixation device such as device 30 or 110, the osteogenic material can be applied by introducing an osteogenic composite material into the pores of the bone ingrowth material. Any suitable osteogenic or composite material is contemplated. The osteogenic composite material preferably comprises an osteoinductive element such as a bone morphogenetic protein in a therapeutically effective amount of a pharmaceutically acceptable carrier.

骨形成複合材料には、骨の内部成長材料の孔または装置の中空内部へ骨形成材料を導入する運搬媒体を提供する任意の適当な担体が考えられる。斯かる担体は公知であり市販さ
れている。担体材料は生物学的適合性、生物学的分解性、機械的特性及びインタフェース特性に基づいて選択される。本発明の複合材料はその応用に応じて適切な配合がなされる。骨形態発生タンパク質をインプラントへ搬送する能力があれば任意の適当な担体を使用することが可能である。担体が体内へ再吸収されるのが最も好適である。1つの好適な担体はインテグラ・ライフサイエンス社(Integra LifeSciences Corporation)によりヘリスタット(Helistat)(登録商標)の商品名で市販されている吸収可能なコラーゲンスポンジである。別の好適な担体は連続気泡のポリ乳酸ポリマーである。前記複合材料用のその他の潜在的に使用可能な基質は、生物学的に分解可能で化学的に定義される硫酸カルシウム、トリカルシウム燐酸塩(TCP)、ヒドロキシアパタイト(HA)、二相TCP/HAセラミック、ポリ乳酸及びポリ無水物である。その他の潜在的に使用可能な材料は、生物学的に分解可能で化学的に十分に定義された骨または皮膚コラーゲンである。別の基質は、純タンパク質または細胞外成分である。骨誘導材料も骨誘導サイトカインと高分子アクリル酸エステル担体との添加物とすることが可能である。高分子アクリル酸エステルはポリメチルメタクリルとすることができる。
The osteogenic composite material can be any suitable carrier that provides a carrier medium for introducing the osteogenic material into the pores of the bone ingrowth material or the hollow interior of the device. Such carriers are known and commercially available. The carrier material is selected based on biocompatibility, biodegradability, mechanical properties and interface properties. The composite material of the present invention is appropriately formulated depending on its application. Any suitable carrier can be used provided it has the ability to deliver the bone morphogenic protein to the implant. Most preferably, the carrier is reabsorbed into the body. One suitable carrier is an absorbable collagen sponge marketed by Integra LifeSciences Corporation under the trade name Helistat®. Another suitable carrier is an open cell polylactic acid polymer. Other potentially usable substrates for the composite materials are biologically degradable and chemically defined calcium sulfate, tricalcium phosphate (TCP), hydroxyapatite (HA), biphasic TCP / HA ceramics, polylactic acid and polyanhydrides. Another potentially usable material is biologically degradable and chemically well defined bone or skin collagen. Another substrate is a pure protein or an extracellular component. The osteoinductive material can also be an additive of an osteoinductive cytokine and a polymeric acrylate carrier. The polymeric acrylic ester can be polymethylmethacrylate.

装置101等の中空固定装置には、担体をストリップ状またはシート状に設けて、図15及び図16に図示する如く、折り畳んで中空内部15に合致させるようにすることができる。担体は血管新生用開口部24、25等の装置の開口部から外へ伸長するようにして、骨形成材料が椎骨を囲繞する高度に血管化された組織に接触するのを容易にするのが好適である。1つの実施例では、骨形成材料100はBMP−2等の骨形態発生タンパク質の担体として機能するポリ乳酸ポリマーを含んでいる。この特定の実施例では、骨形成材料100はシート101の形態を取っており、該シートは固定装置10の中空内部15内の折り目102で重ね合わされている。該シート101の長さは十分に長くされて、装置10内で折り畳まれるとほぼ完全に中空内部を満たし、少なくとも部分的に血管新生用開口部24及び25内へ伸長するのが好適である。   In the hollow fixing device such as the device 101, the carrier can be provided in a strip shape or a sheet shape, and can be folded and matched with the hollow interior 15 as shown in FIGS. The carrier may extend out of the opening of the device, such as the angiogenic openings 24, 25, to facilitate contact of the bone forming material with the highly vascularized tissue surrounding the vertebra. Is preferred. In one embodiment, the osteogenic material 100 includes a polylactic acid polymer that functions as a carrier for bone morphogenetic proteins such as BMP-2. In this particular embodiment, the bone forming material 100 takes the form of a sheet 101, which is overlaid at a fold 102 in the hollow interior 15 of the fixation device 10. The length of the sheet 101 is preferably long enough to fill the hollow interior almost completely when folded within the device 10 and extend at least partially into the angiogenic openings 24 and 25.

図15及び図16に図示する如く、シート101は切頭形側壁22と全体として平行に折り畳まれて、該シート101の折り目102が装置のねじの切られた部分にあるスロット27に隣接して配置されるようにされている。或いは、シート101を折り畳んで、折り目間の層が全体として側壁22に垂直となるようにれている。   As shown in FIGS. 15 and 16, the sheet 101 is folded generally parallel to the truncated sidewall 22 so that the crease 102 of the sheet 101 is adjacent to a slot 27 in the threaded portion of the apparatus. It is supposed to be arranged. Alternatively, the sheet 101 is folded so that the layer between the folds is perpendicular to the side wall 22 as a whole.

骨形成材料100も固定装置10の中空内部15内へ嵌合するようなサイズの何本かのストリップとして設けることができる。ストリップ(図示なし)は中空内部を満たすように互いに向き合って配置することができる。折り畳まれたシート101と同様に、ストリップは装置10内で血管新生用開口部24、25またはスロット27に向くようにいくつかの配向に構成することができる。骨形成材料100は、1折りにされたシートの形態で設けられようとも、または、幾つかに折られて重ね合わされたシートの形態で設けられようとも、装置10の中空内部15の長さに対応する長さと、装置の長手軸線を横断する該装置の幅に対応する幅とを有するのが好適である。   The bone forming material 100 can also be provided as several strips sized to fit into the hollow interior 15 of the fixation device 10. The strips (not shown) can be placed facing each other to fill the hollow interior. Similar to the folded sheet 101, the strip can be configured in several orientations in the device 10 to face the angiogenic openings 24, 25 or slots 27. The osteogenic material 100 may be provided in the form of a folded sheet, or in the form of a sheet that is folded in several layers and the length of the hollow interior 15 of the device 10. It is preferred to have a corresponding length and a width corresponding to the width of the device transverse to the longitudinal axis of the device.

カプランの特許において述べた如く、連続気泡タンタル材料は高度に相互連結された3次元多孔性を提供して骨の内部成長を促進する。カプランタイプの材料は装置全体に亘って骨の内部成長を容易にして固定を完全なものにすると共に、応力シールドや不完全融合即ち固定と言った金属の有する不利な点を持たずに金属の強度を有している。これらの多孔性材料のもう1つの利点は、骨成長を誘導する組成物を孔の内部へ導入できることである。例えば、1実施例では、組成物が孔内へ導入されて固定を促進する骨形態発生タンパク質を液体担体内に含んでいる。BMPsは器具を取り付けた円板空間を横断した関節固定または融合を達成する時間を著しく低減することが判明している。骨形態発生タンパク質は、人間の組替え型BMP−2等のBMP−2であるのが最も好適である。しかしながら、BMP−1乃至BMP−13と称する骨形態発生タンパク質を含んだ任意の骨形態発生タンパク質が考えられる。BMPsはマサチューセッツ州ケンブリッジ市(Cambridge, Massachusetts)のジェネティックス・インスティテュート社(Genetics Institute Inc.)から市販されており、また、ウズニー(Wozney)その他の米国特許第5,187,076号、ウズニーの米国特許第5,366,875号、ウォング(Wang)その他の米国特許第4,877,864号、ウォングその他の米国特許第5,108,922号、ウォングその他の米国特許第5,116,738号、ウズニーその他の米国特許第5,106,748号、ウズニーその他のPCT特許第WO93/00432号、セルステ(Celeste)その他のPCT特許第WO94/26893号及びセルステその他のPCT特許第WO94/26892号に記載されている如く、当業者により作製することも可能である。   As stated in the Kaplan patent, open-cell tantalum material provides a highly interconnected three-dimensional porosity to promote bone ingrowth. The Kaplan type material facilitates bone ingrowth throughout the device and completes the fixation, while also eliminating the disadvantages of the metal such as stress shielding and incomplete fusion. Has strength. Another advantage of these porous materials is that a composition that induces bone growth can be introduced inside the pores. For example, in one embodiment, the composition includes a bone morphogenetic protein in a liquid carrier that is introduced into the pores to facilitate fixation. BMPs have been found to significantly reduce the time to achieve arthrodesis or fusion across the disc space to which the instrument is attached. Most preferably, the bone morphogenetic protein is BMP-2, such as human recombinant BMP-2. However, any bone morphogenetic protein containing bone morphogenetic proteins designated BMP-1 through BMP-13 is contemplated. BMPs are commercially available from Genetics Institute Inc. of Cambridge, Massachusetts, and U.S. Pat. No. 5,187,076 to Uzney et al. Patent 5,366,875, Wang et al. US Pat. No. 4,877,864, Wong et al. US Pat. No. 5,108,922, Wong et al. US Pat. No. 5,116,738 Uzny et al. US Pat. No. 5,106,748, Uzny et al. PCT Patent No. WO 93/00432, Celeste et al. PCT Patent No. WO 94/26893, and Celste et al. As described in No. WO94 / 26892, it can be made by those skilled in the art.

BMPを凍結乾燥した形態で設けて、無菌水または別の適当な媒体または担体内で再構成することも可能である。担体は、タンパク質をインプラントへ搬送できるものであれば、任意の適当な媒体とすることが可能である。斯かる媒体は、当技術分野で公知の緩衝液で補足されるのが好適である。骨成長を誘導する組成物を任意の適当な方法で孔内へ導入することができる。例えば、組成物をインプラントの孔内へ注入することが可能である。その他の実施例では、組成物を生物学的適合性を有する材料の上に滴下するか、または、生物学的適合性を有する材料を組成物内へ浸す。本発明の1つの特定の実施例では、rhBMP−2が水または液体コラーゲン等の液体担体内に懸濁または添加される。斯かる液体を装置内へ滴下するか、または、該装置を適当な量の該液体内へ浸漬するが、いずれの場合であっても、固定装置の孔材料全体にある相互に連結された孔の全てに液体が侵入するのに十分な時間をかけて行う必要がある。   BMP can be provided in lyophilized form and reconstituted in sterile water or another suitable medium or carrier. The carrier can be any suitable medium that can transport the protein to the implant. Such a medium is preferably supplemented with buffers known in the art. The composition that induces bone growth can be introduced into the pores by any suitable method. For example, the composition can be injected into the pores of the implant. In other examples, the composition is dropped onto the biocompatible material, or the biocompatible material is dipped into the composition. In one particular embodiment of the present invention, rhBMP-2 is suspended or added in a liquid carrier such as water or liquid collagen. The liquid is dropped into the device or the device is immersed in a suitable amount of the liquid, but in any case, interconnected holes in the entire pore material of the fixing device It is necessary to allow sufficient time for the liquid to enter all of the above.

ある場合においては、BMPを導入する前にBMP−定着剤をインプラントの多孔性の生物学的適合性を有する材料に付与して、定着剤が装置の孔を被膜できるようにする。定着剤はカルシウム燐酸エステル組成物であるのが好適である。固定部位への骨形態発生タンパク質を搬送する速度が斯かる定着剤を使用することで制御できることが発見されている。カルシウム燐酸エステル組成物は骨形態発生タンパク質に結合して、BMPが結合が起きる前に装置から時期尚早に分散するのを防止すると考えられている。更に、定着剤によりBMPを保持することでBMPが、伝導されて完全且つ迅速な骨形成及び最後に円板の空間を横断した固定を達成する速度で装置から浸出するのが可能になる。任意の適当な生物学的適合性を有するカルシウム燐酸エステル組成物が考えられる。好適な実施例では、数ミクロン厚のハイドロキシアパタイトの層がカプランの材料の上へ塗布される。ハイドロキシアパタイトはタンタル薄膜で覆われた靭帯を覆う一方で、孔を開放の状態にしておく。また、トリカルシウム燐酸エステルセラミック及びハイドロキシアパタイト/トリカルシウム燐酸エステルセラミックもまた考えられる。   In some cases, a BMP-fixer is applied to the porous biocompatible material of the implant prior to introducing BMP so that the fixer can coat the pores of the device. The fixing agent is preferably a calcium phosphate ester composition. It has been discovered that the rate at which bone morphogenetic proteins are delivered to the fixation site can be controlled using such fixatives. The calcium phosphate composition is believed to bind to bone morphogenetic proteins and prevent premature dispersion of BMP from the device before binding occurs. Further, holding the BMP by the fixative allows the BMP to be leached from the device at a rate that is conducted to achieve complete and rapid bone formation and finally fixation across the disc space. Any suitable biocompatible calcium phosphate ester composition is contemplated. In the preferred embodiment, a layer of hydroxyapatite several microns thick is applied over the Kaplan material. Hydroxyapatite covers the ligament covered with the tantalum thin film while leaving the holes open. Also contemplated are tricalcium phosphate ceramics and hydroxyapatite / tricalcium phosphate ceramics.

カルシウム燐酸エステル組成物をインプラントの多孔性の生物学的適合性を有する材料へ、プラズマ溶射または多孔性材料をカルシウム燐酸エステル組成物のスラリー内へ浸す化学的浸漬等の任意の適当な方法で付与することが可能である。カルシウム燐酸エステル組成物をの被膜を付与する方法は下記の米国特許に記載されている。即ち、コンスタンツ(Constantz)その他の米国特許第5,164,187号、サイタ(Saita)その他の米国特許第5,030,474号、テイラー(Taylor)その他の米国特許第5,330,826号、サイタその他の米国特許第5,128,169号、イノウエその他のRe.第34,037号、コクボ(Kokubo)その他の米国特許第5,068,122号、コンスタンツの米国特許第5,188,670号及び第5,279,831号であり、これらの特許は参考として本書に組み込まれている。   Apply the calcium phosphate composition to the implant's porous biocompatible material, by plasma spraying or any suitable method such as chemical immersion in which the porous material is immersed in a slurry of the calcium phosphate composition. Is possible. Methods for applying a coating of a calcium phosphate ester composition are described in the following US patents: Constanz et al., US Pat. No. 5,164,187, Saita et al., US Pat. No. 5,030,474, Taylor et al., US Pat. No. 5,330,826, Cyta et al., US Pat. No. 5,128,169, Inoue et al., Re. 34,037, Kokubo et al. US Pat. No. 5,068,122, Konstanz US Pat. Nos. 5,188,670 and 5,279,831, which are incorporated by reference. Embedded in this book.

図2に図示した如き中空のスペーサには、本発明では、開口部15aを閉塞して室15
内の移植片材料が排除されるのを防止するキャップ300(図17)が設けられる。(図18参照)好適な実施例では、該キャップ300は開口部15aに接触して閉鎖するようなサイズ及び形状にされた閉塞体301と、該閉塞体301から突出する細長いプロングまたはアンカー310を含んでいる。
According to the present invention, the hollow spacer as shown in FIG.
A cap 300 (FIG. 17) is provided that prevents the inner graft material from being eliminated. (See FIG. 18) In a preferred embodiment, the cap 300 includes a closure 301 sized and shaped to contact and close the opening 15a and an elongated prong or anchor 310 protruding from the closure 301. Contains.

図17に図示した実施例では、閉塞体301は外側壁304と、対向する内側面306と、外側壁304と連絡し且つ該外側壁に連結されたフランジ307とを含んでいる。該フランジ307は荷重支持本体11′の本体壁16の内側面に接触する係合面308を画成する。フランジ307は、また、キャップ300が固定装置の内部へ移入するのを防止する。   In the embodiment illustrated in FIG. 17, the closure 301 includes an outer wall 304, an opposing inner surface 306, and a flange 307 that communicates with and is coupled to the outer wall 304. The flange 307 defines an engagement surface 308 that contacts the inner surface of the body wall 16 of the load bearing body 11 '. The flange 307 also prevents the cap 300 from entering the interior of the fixation device.

アンカー310は、閉塞体301へ取り付けられた第1の端部311と、対向する荷重支持本体11′に係合して閉塞体301を開口部15a内に保持する係合手段を有した第2の端部312を含んでいる。好適な実施例では、係合手段はリップ315であり、該リップは荷重支持体11′の内側面に接触する第2の端部312から突出している。アンカー310は、キャップ300が開口部15a内へ挿入された時に、閉塞体301から本体壁開口部まで到達する長さlを有しているのが好適である。図18では、リップ315が血管新生用開口部24′へ係合されている。幾つかの実施例では、キャップ300の外側壁304は、図18に図示する如く、開口部15aと面一またはほぼ面一にされて垂直の断面形が低くなるようにされるのが好適である。   The anchor 310 has a first end 311 attached to the closing body 301 and a second engaging means for engaging the opposing load support main body 11 ′ and holding the closing body 301 in the opening 15 a. End 312. In the preferred embodiment, the engagement means is a lip 315 that protrudes from a second end 312 that contacts the inner surface of the load support 11 '. The anchor 310 preferably has a length l that reaches from the closing body 301 to the opening of the main body wall when the cap 300 is inserted into the opening 15a. In FIG. 18, the lip 315 is engaged with the angiogenesis opening 24 '. In some embodiments, the outer wall 304 of the cap 300 is preferably flush or substantially flush with the opening 15a so as to have a low vertical cross-sectional shape, as shown in FIG. is there.

図17に図示されたキャップ300も閉塞体301から突出する第2の対向する細長いアンカー325を含んでいる。勿論、設けられるアンカーの数は任意であって良い。アンカーは、特に、2つ以上のアンカーが設けられる場合には、弾性材料から成るのが好適である。弾性材料であれば、アンカー310、325が挿入のための内側方向の力Fにより若干変位するのが可能となる。キャップ300が一旦開口部15a内へ挿入されると、アンカー310、325に加わる力が解放されてアンカー310、325が、アンカー310が荷重支持体11′に係合するアンカーそれぞれの正常な相対的配置に戻ることが可能となる。   The cap 300 illustrated in FIG. 17 also includes a second opposing elongated anchor 325 that projects from the closure 301. Of course, the number of anchors provided may be arbitrary. The anchor is preferably made of an elastic material, particularly when two or more anchors are provided. If it is an elastic material, the anchors 310 and 325 can be slightly displaced by the force F in the inward direction for insertion. Once the cap 300 has been inserted into the opening 15a, the forces applied to the anchors 310, 325 are released so that the anchors 310, 325 are normal relative to each of the anchors where the anchor 310 engages the load support 11 '. It becomes possible to return to the arrangement.

本発明のキャップの材料には生物学的適合性を有する金属やポリマー等の任意の適当な材料を使用出来る。1つの好適な実施例では、キャップはチタンから構成される。別の好適な実施例では、キャップは、例えば、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリメチルメタクリレート、ぽりすちれん、及びそれらのコポリマー、ポリエステル、ポリアミド、フルオロカーボンポリマー、ゴム、ポリウレタン、ポリアセタール、ポリスルホン及びポリカーボネート等のポリマーである。例えば、グリロライド、ラクチド及びポリカーボネートを基材としたポリマー等を含んだ生物学的に分解可能なポリマーもまたキャップの材料として考えられる。斯かるポリマーは、予定どおりに移植片材料または代用移植片に混入/分解された後で分解するように製造される。ポリエチレンは、不活性であり且つ面が円滑で刺激をもたらさないことから特に好適である。別の利点は、ポリエチレンは放射線半透過性であり且つ放射線性血管新生に干渉しない。その他の適当な材料としてはステンレス鋼やヘドロセル(登録商標)がある。   The cap material of the present invention can be any suitable material such as a biocompatible metal or polymer. In one preferred embodiment, the cap is composed of titanium. In another preferred embodiment, the cap is made of, for example, polyethylene, polyvinyl chloride, polypropylene, polymethylmethacrylate, polycholin, and copolymers thereof, polyester, polyamide, fluorocarbon polymer, rubber, polyurethane, polyacetal, polysulfone and A polymer such as polycarbonate. Biologically degradable polymers including, for example, polymers based on glyloride, lactide and polycarbonate are also contemplated as cap materials. Such polymers are manufactured to degrade after incorporation / degradation into the graft material or substitute graft as scheduled. Polyethylene is particularly preferred because it is inert and has a smooth surface and no irritation. Another advantage is that polyethylene is radiolucent and does not interfere with radioangiogenesis. Other suitable materials include stainless steel and Hedrocell (registered trademark).

キャップは、また、外側壁304を貫通して画成された、骨の内部成長及びタンパク質の退出を可能にするサイズにされた骨成形開口部305を含むのが好適である。骨形成開口部305は、ポリエチレン等の材料がキャップ用に選択された場合には特に好適である。かかる生物学的適合性を有したポリマーはチタン等のその他の材料と同様に骨状結合が可能であることは知られていない。従って、中実なプラスチックキャップはキャップ領域での骨形成を妨げる。骨形成開口部は、また、室内に移植された骨成長タンパク質の拡散の制御を容易にして、骨状の架橋及び固定装置の回りでの固定を容易にすることから利点があると言える。この結果生じる固定装置の回りの固定は装置内の装置内部成長固定塊を補足して、全体的な固定をより堅牢なものにする。装置の周りの骨状架橋は、また、斯かる方法の成功をより良く表すことから好ましい。装置内の骨内部成長は普通のフィルムを使用して放射線透過写真を評価するのは難しいが、装置の外部での骨状架橋は容易に見ることが可能である。キャップのサイズは任意に考えられる。キャップの寸法は固定装置の開口部を効果的に閉塞する必要性に応じて変化する。図17を参照すると、キャップ(フランジを含めた閉塞体)の長さLは13.7ミリメートル(0.548インチ)、フランジを除いた閉塞体の長さL′は12ミリメートル(0.488インチ)、幅Wは8.25ミリメートル(0.330インチ)、及び高さHは9.4ミリメートル(0.377インチ)である。   The cap also preferably includes an osteogenic opening 305 sized through the outer wall 304 that is sized to allow bone ingrowth and protein withdrawal. The osteogenic opening 305 is particularly suitable when a material such as polyethylene is selected for the cap. Such biocompatible polymers are not known to be able to form bone bonds like other materials such as titanium. Thus, a solid plastic cap prevents bone formation in the cap area. The osteogenic opening may also be advantageous because it facilitates the control of the diffusion of bone growth proteins implanted in the chamber, facilitating fixation around the bone-like bridge and fixation device. The resulting fixation around the fixation device complements the device ingrowth fixation mass within the device, making the overall fixation more robust. Bone bridging around the device is also preferred because it better represents the success of such a method. While bone ingrowth within the device is difficult to evaluate radiographic using normal film, bone cross-linking outside the device can be easily seen. The size of the cap is arbitrary. The cap dimensions vary depending on the need to effectively close the opening of the fixation device. Referring to FIG. 17, the length L of the cap (the closure including the flange) is 13.7 millimeters (0.548 inches), and the length L 'of the closure without the flange is 12 millimeters (0.488 inches). ), Width W is 8.25 millimeters (0.330 inches), and height H is 9.4 millimeters (0.377 inches).

本発明は、また、椎体間固定装置のキャップを操作する工具を提供する。斯かる工具はキャップに係合する手段と、固定装置に係合してキャップの挿入及び取り外しを行う手段とを含む。外科手術中に、固定装置10′が移植され、且つ、室が骨形成材料で充填された後で、キャップ300が開口部15a内へ挿入される。場合によっては、外科手術中または後でキャップを取り外して室内の骨形成材料の入れ替えまたは除去、または、固定装置に接近して修正することが必要となることがある。図17に図示するキャップ300は、挿入または取り外し工具を収容する工具穴320を含んでいる。該穴320はねじを切られているのが好適であるが、穴の内側を六角形にする等の任意の係合面が考えられる。   The present invention also provides a tool for manipulating the cap of the interbody fusion device. Such tools include means for engaging the cap and means for engaging and securing the cap to insert and remove the cap. During the surgical procedure, the cap 300 is inserted into the opening 15a after the fixation device 10 'has been implanted and the chamber has been filled with osteogenic material. In some cases, it may be necessary to remove the cap during or after surgery to replace or remove the bone forming material in the chamber, or to access and fix the fixation device. The cap 300 illustrated in FIG. 17 includes a tool hole 320 for receiving an insertion or removal tool. The hole 320 is preferably threaded, but any engagement surface is conceivable, such as hexagonal inside the hole.

本発明の工具400の1実施例を図19及び図20に図示する。工具400は、一対の叉即ちプロング401及びシャフト410を含んでおり、前記プロング401の各々は固定装置に係合する第1の係合手段を画成する基端部402を有し、前記シャフト410はキャップに係合する第2の係合手段を画成する第1の端部を有している。工具は、また、プロング401に間にシャフト410を摺動自在に支持する手段を含んでいる。1実施例では、本発明は、本体またはハウジング420を含み、該ハウジング420がそれ自体を貫通する通路を画成している。本実施例では、プロング401の末端部403はハウジングに結合されている。図20に図示する如く、プロング401をねじ404でハウジング420に取り付けることができる。勿論、任意の適当な固定手段が考えられる。   One embodiment of the tool 400 of the present invention is illustrated in FIGS. The tool 400 includes a pair of forks or prongs 401 and a shaft 410, each of the prongs 401 having a proximal end 402 defining first engagement means for engaging a locking device, the shaft 410 has a first end defining a second engagement means for engaging the cap. The tool also includes means for slidably supporting the shaft 410 between the prongs 401. In one embodiment, the present invention includes a body or housing 420 that defines a passage therethrough. In this embodiment, the end 403 of the prong 401 is coupled to the housing. As shown in FIG. 20, the prong 401 can be attached to the housing 420 with a screw 404. Of course, any suitable fixing means is conceivable.

プロング401を使用して固定装置を固定してキャップを挿入出来、又は、該プロング401を使用して固定装置及び/またはキャップに係合してキャップの取り外しを行うことができる。図19に図示した実施例では、プロング401の基端部402が向かい合った固定装置に係合する係合面404を含んでいる。最も好適な実施例では、一対の解放部材405が向かい合った係合面404の各々に配置される。特に図21を参照すると、解放部材405の高さはh、幅はwにされて、固定装置10′の開口部24′内へ挿入可能なようにされている。図19乃至図21に図示した工具を使用して、本発明のキャップ300を取り外すことが可能であり、該キャップ300は図18に図示した固定装置10′の開口部15a内へ挿入される。解放部材405は開口部24′内へ挿入されて、圧力Fをキャップ300の細長い腕またはアンカー310に加えて、該アンカー310内側へ撓ませて、椎体間固定装置10′からキャップ300を解放する。アンカー310がリップ315またはその他の係合手段を含んでいる実施例では、解放部材405を開口部24′内へ挿入して開口部からリップ315を取り外す。   The prong 401 can be used to fix the fixation device and the cap can be inserted, or the prong 401 can be used to engage the fixation device and / or cap to remove the cap. In the embodiment illustrated in FIG. 19, the proximal end 402 of the prong 401 includes an engagement surface 404 that engages an opposing fixation device. In the most preferred embodiment, a pair of release members 405 are disposed on each of the opposing engagement surfaces 404. Referring specifically to FIG. 21, the release member 405 has a height h and a width w so that it can be inserted into the opening 24 'of the fixation device 10'. It is possible to remove the cap 300 of the present invention using the tool shown in FIGS. 19 to 21, and the cap 300 is inserted into the opening 15a of the fixing device 10 ′ shown in FIG. Release member 405 is inserted into opening 24 'to apply pressure F to elongate arm or anchor 310 of cap 300 and deflect inwardly to anchor 310 to release cap 300 from interbody fusion device 10'. To do. In embodiments where the anchor 310 includes a lip 315 or other engagement means, a release member 405 is inserted into the opening 24 'to remove the lip 315 from the opening.

プロング401の基端部402間の距離dは調節自在となって、固定装置及び/またはキャップの一部へ係合するのを容易にするのが好適である。好適な実施例では、これはステンレス鋼等の弾性のある金属でプロング401を構成することにより達成される。調節可能となる特徴は、プロング401の末端部403にヒンジを取り付ける当のその他の手段により売ることが可能である。距離dを調節するその他の任意の適当な手段が考えられる。   The distance d between the proximal ends 402 of the prongs 401 is preferably adjustable to facilitate engagement with the securing device and / or part of the cap. In the preferred embodiment, this is accomplished by constructing the prong 401 with a resilient metal such as stainless steel. The adjustable feature can be sold by other means of attaching a hinge to the end 403 of the prong 401. Any other suitable means for adjusting the distance d is conceivable.

再度図19を参照すると、シャフト410の第1の端部411はキャップの工具穴にかみ合うように構成されたキャップ−係合先端415を画成している。図19の実施例では、キャップ係合先端415が図22に図示したキャップ300内のねじの切られた工具穴に係合するねじを画定している。例えば、キャップの内側の六角に係合する六角形等の任意の適切な工具係合手段が考えられる。   Referring again to FIG. 19, the first end 411 of the shaft 410 defines a cap-engaging tip 415 that is configured to engage the tool hole of the cap. In the embodiment of FIG. 19, the cap engagement tip 415 defines a screw that engages a threaded tool hole in the cap 300 illustrated in FIG. Any suitable tool engagement means is contemplated, such as a hexagon that engages the hexagon inside the cap.

図19乃至図22に図示した実施例では、シャフト410がハウジング420の通路421内に摺動自在に配置される。シャフト410は引っ込められた位置(図23)と、第1の端部411がプロング401の基端部402に隣接し且つ該基端部の間に位置する伸展した位置(図24)との間を摺動自在となる。キャップを固定装置内へ挿入するには、プロング401を使用して固定装置に係合して該固定装置を保持する。係合端部415がキャップの工具穴に係合して、シャフト410を伸展された位置(図24)まで摺動させてキャップを固定装置まで運ぶ。係合端部405にねじが切られている場合には、キャップを固定装置内へ挿入した後で、ハウジング420内でシャフト410を回転させることで、該シャフト410を廻してキャップから取り外す。キャップを取り外すには、先ず、プロング401を固定装置に係合させる。プロング401を固定装置の本体壁へ係合させることも可能である。図17及び図18に図示した如きキャップ300と一緒に使用される場合には、解放部材405を開口部24′内へ挿入してリップ315を解放し、且つ、アンカー310、325を内側へ撓ませる。次いでシャフト410が引っ込められた位置(図23)から伸展された位置(図24)へ移動されて、次いで回転させられてキャップの工具係合穴320へ係合する。次いでシャフトが引っ込められた位置(図23)へ戻されて、キャップ300が係合端部415へ係合される。   In the embodiment shown in FIGS. 19 to 22, the shaft 410 is slidably disposed in the passage 421 of the housing 420. The shaft 410 is between the retracted position (FIG. 23) and the extended position (FIG. 24) where the first end 411 is adjacent to and between the proximal end 402 of the prong 401. Can be slid freely. To insert the cap into the fixation device, the prong 401 is used to engage the fixation device and hold the fixation device. The engagement end 415 engages the tool hole of the cap and slides the shaft 410 to the extended position (FIG. 24) to carry the cap to the locking device. If the engagement end 405 is threaded, after inserting the cap into the securing device, the shaft 410 is rotated within the housing 420 to rotate the shaft 410 and remove it from the cap. To remove the cap, first, the prong 401 is engaged with the fixing device. It is also possible to engage the prong 401 with the body wall of the fixing device. When used with a cap 300 as shown in FIGS. 17 and 18, a release member 405 is inserted into the opening 24 'to release the lip 315 and flex the anchors 310, 325 inward. I will. The shaft 410 is then moved from the retracted position (FIG. 23) to the extended position (FIG. 24) and then rotated to engage the tool engagement hole 320 of the cap. The shaft is then returned to the retracted position (FIG. 23) and the cap 300 is engaged with the engagement end 415.

図19に図示した実施例では、シャフト410の第1の端部411は、オートクレーブ処理可能なプラスチック製の中心ロッド413に取り付けられた金属製ロッド412である。オートクレーブ処理可能なプラスチックが軽量且つ再使用可能な装置用に選択される。1実施例では、金属製ロッド412がプラスチック製の中心ロッド内へプレス嵌めされると共に、更にピン414に係合される。   In the embodiment illustrated in FIG. 19, the first end 411 of the shaft 410 is a metal rod 412 attached to a plastic center rod 413 that can be autoclaved. Autoclavable plastics are selected for lightweight and reusable equipment. In one embodiment, a metal rod 412 is press fitted into a plastic center rod and further engaged with a pin 414.

1実施例では、シャフト410の中心ロッド413がハウジング420の通路421内へ滑り嵌めされる。基端及び末端ストップ部材が設けられて、シャフト410がハウジング420が滑り出してしまうのを防止するのが好適である。基端のストップ部材は第1の端部411に隣接して中心ロッド413上に配置されて、第1の端部411が通路421内へ進入するのを防止するのが好適である。図19図示する如く、基端のストップ部材はシャフト410の中心ロッド413に係合したOリング430である。1実施例では、中心ロッド413がOリング430が着座する溝431(図25)を画成する。該溝431は、Oリング430が該溝内に着座すると、シャフト410が図23に図示した引っ込められた位置を超えて移動できないようにして、第1の端部411が通路421へ進入するのを防止するようにされている。   In one embodiment, the central rod 413 of the shaft 410 is slip fit into the passage 421 of the housing 420. Proximal and distal stop members are preferably provided to prevent the shaft 410 from sliding out of the housing 420. A proximal stop member is preferably disposed on the central rod 413 adjacent the first end 411 to prevent the first end 411 from entering the passage 421. As shown in FIG. 19, the stop member at the proximal end is an O-ring 430 engaged with the central rod 413 of the shaft 410. In one embodiment, the central rod 413 defines a groove 431 (FIG. 25) in which the O-ring 430 is seated. The groove 431 prevents the shaft 410 from moving beyond the retracted position illustrated in FIG. 23 when the O-ring 430 is seated in the groove, so that the first end 411 enters the passage 421. Has been to prevent.

末端のストップ部材440はシャフト410の第2の端部416に取付けることが可能であり、該ストップ部材の周囲は通路421の周囲より大きくされており、第2の端部416が通路421へ進入するのを防止することが可能である。図25に示す如く、ストップ部材440及び通路421が円形である場合には、末端のストップ部材440の径Dは通路421の径Dより大きくされる。 The distal stop member 440 can be attached to the second end 416 of the shaft 410, the perimeter of the stop member being larger than the perimeter of the passage 421, so that the second end 416 enters the passage 421. It is possible to prevent this. As shown in FIG. 25, when the stop member 440 and the passage 421 are circular, the diameter D 1 of the end stop member 440 is made larger than the diameter D 2 of the passage 421.

本発明の工具では、また、シャフト410の第2の端部416に末端のシャフト操作部材を取り付けて通路421内でシャフト410摺動且つ回動するようにするのが好適である。図19に図示した実施例では、該操作部材はサムホイール441である。該サムホイ
ール441の寸法または径Dは径Dより大きく、従って、末端のストップ部材440でもある。
In the tool of the present invention, it is also preferable that a distal shaft operating member is attached to the second end 416 of the shaft 410 so that the shaft 410 slides and rotates in the passage 421. In the embodiment shown in FIG. 19, the operating member is a thumb wheel 441. Dimension or diameter D 1 of the said thumb wheel 441 is larger than the diameter D 2, thus, is also end stop member 440.

本発明を更に十分に理解するために、下記の特定の例を挙げる。これらの例は本発明を例示するのを目的としたものであって、現実に本発明を制限するものではない。   In order to more fully understand the present invention, the following specific examples are given. These examples are intended to illustrate the present invention and are not intended to limit the present invention in practice.

例1
外科技術: 本研究には21頭の成長した雌のアルペン山羊を使用した。山羊の体重は42乃至62キログラムであった。全ての山羊に導入用に静脈バリウム及びケタミンを使用して一般的な麻酔をかけ、吸入ハロタンを使用して麻酔の維持を図りつつ外科処置を施した。前部頸を無菌状態に消毒して外科処置の準備を行い、長手方向に皮膚を切開して右前外側から頚椎へ接近した。十分に発達したロンゴス・コリ(longus coli)筋肉を中央で切開して、C2−C3、C3−C4及びC4−C5の円板空間を露出した。最初に軟質円板を切除して、各レベルの前部頸椎間板を切開した。次いで、ポストの中央に位置決めされた8mmの伸延プラグを円板空間内へ軽く打入して、円板空間を伸延する。作業用管がポスト及び円板空間の上下の椎骨体内へ打入された管の端部のプロング上を通過させた。これらのプロングが中心ポスト及び伸延プラグが除去されると円板空間の伸延を維持した。円板空間及び椎骨体/端部プレートが次いで作業用管を介して10mmのリーマを使用してが拡張即ちリーミングがなされた。拡張した時に生じた骨屑を蓄えておき、移植片材料として使用した。次いで、拡張されたチャネルに雌ねじを切った後で、直径10mmのチタンBAK装置(ミネソタ州、ミネアポリス市のスパインテック社(SpineTech, Minneapolis, Minnesota))を挿入した。前部の長手方向の靭帯の切除または脊柱管の露出の試みはなされなかった。
Example 1
Surgical Technique : Twenty-one grown female alpine goats were used in this study. The goat weighed between 42 and 62 kilograms. All goats were subjected to general anesthesia using intravenous barium and ketamine for introduction and surgical procedures were performed using inhaled halothane to maintain anesthesia. The anterior neck was sterilized to prepare for the surgical procedure, and the skin was incised longitudinally to access the cervical vertebra from the right anterior exterior. Fully developed longus coli muscle was dissected in the middle to expose the C2-C3, C3-C4 and C4-C5 disc spaces. The soft disc was first excised and each level of the anterior cervical disc was incised. Next, the 8 mm distraction plug positioned at the center of the post is lightly driven into the disc space to extend the disc space. A working tube was passed over the prongs at the end of the tube that was driven into the vertebral bodies above and below the post and disc space. These prongs maintained the disc space distraction when the center post and distraction plug were removed. The disc space and vertebral body / end plate were then expanded or reamed using a 10 mm reamer through the working tube. The bone waste generated when expanded was stored and used as graft material. The expanded channel was then threaded and a 10 mm diameter titanium BAK device (SpineTech, Minneapolis, Minnesota) was inserted. No attempt was made to remove the anterior longitudinal ligament or expose the spinal canal.

山羊は各グループ7頭から成る3つの処置グループに分割された。グループIは各レベルに前記リーミング時に収穫した自原性骨移植片で満たされた装置を備えていた。グループIIはヒドロキシアパタイトで被膜され且つリーミング時の自原性骨屑を移植片として充填した装置を使用した。グループIIIは組替え型BMP−2(マサチューセッツ州、ケンブリッジ市のジェネティックス・インスティテュート社(Genetics Institute,Cambridge, Massachusetts))200μgを注入したコラーゲンスポンジで充填された装置を使用した。装置の設置の前に通常の食塩水、バシトラシン(50U/cc)、ポリミキシンB(0.05mg/cc)及びネオマイシン(0.5%)の溶液で傷を洗浄した。次いでロンゴス・コリ筋肉を連続縫合で閉じた。皮下組織は断続縫合で再近置し、皮膚は連続縫合で再近置した。   The goats were divided into 3 treatment groups, each with 7 heads. Group I was equipped with devices filled with autogenous bone grafts harvested during the reaming at each level. Group II used a device coated with hydroxyapatite and filled with remnant autogenous bone waste as a graft. Group III used a device filled with 200 μg of recombinant BMP-2 (Genetics Institute, Cambridge, Massachusetts) with a collagen sponge injected. Prior to instrument installation, wounds were cleaned with a solution of normal saline, bacitracin (50 U / cc), polymyxin B (0.05 mg / cc) and neomycin (0.5%). The Longos coli muscle was then closed with a continuous suture. The subcutaneous tissue was reapplied with interrupted sutures, and the skin was reapplied with continuous sutures.

術後、山羊が完全に麻酔から回復するまで監視した。山羊はナクセル(Naxcell)(セフチオフル)を2投与量、即ち、手術前に静脈内に500mgを、手術後に筋肉内に500mgを投与された。柔らかい包帯を山羊の頸に巻き、何日間か畜舎において日々観察をしつつ、山羊には自由な活動を許した。   After the operation, the goat was monitored until it completely recovered from anesthesia. Goats received 2 doses of Naxcell (ceftiofur), 500 mg intravenously before surgery and 500 mg intramuscularly after surgery. A soft bandage was wrapped around the goat's neck and the goat allowed free activities while observing it daily for several days in the barn.

3週毎に臨床上の評価を行なった。手術の直後、3週目、6週目及び9週目に側部頚椎の放射線透過写真を取った。蛍光色素ラベルを3週目、6週目及び9週目に付けた。3週目のラベルはオキシテトラサイクリン(30mg/kg IV)、6週目のラベルはアリザリン複合オキシテトラサイクリン(30mg/kg IV)、9週目のラベルはDCAF(20mg/kg IV)から成っていた。山羊は12週目にビューサネージア(Beuthanasia)を静脈に注射して安楽死をさせた。次いで、頚椎を切除して、全ての周りの組織を切除した頚椎から取り除いた。次いで、標本のAP及び横平面における放射線透過写真を取った。   Clinical evaluation was performed every 3 weeks. Radiographic photographs of the lateral cervical vertebrae were taken immediately after surgery at the 3rd, 6th and 9th weeks. Fluorescent dye labels were applied at the 3rd, 6th and 9th weeks. The label at 3 weeks consisted of oxytetracycline (30 mg / kg IV), the label at 6 weeks consisted of alizarin complex oxytetracycline (30 mg / kg IV), and the label at 9 weeks consisted of DCAF (20 mg / kg IV). The goats were euthanized at 12 weeks by injecting Bethanasia intravenously. The cervical vertebra was then excised and all surrounding tissue was removed from the excised cervical vertebra. The specimens were then radiographed in the AP and lateral planes.

生体力学的試験: 脊椎標本を得たばかりの状態で生体研究所に持ち込んで生体力学的試験を行った。脊椎をポリエステル樹脂(オハイオ州、シンシナチ市のライトウェート3
ファイバーグラス−エバーコート社(Lite Weight 3 Fiberglass−Evercoat,Cincinnati,Ohio))を用いてC2及びC7のフレーム内に載せた。生体力学的試験を改造型のMTSバイオニクス858サーボ−油圧材料テスタ(MTS Bionix 858 Servo−Hydraulic Material Tester)(ミネソタ州、ミネアポリス市のMTS社(MTS Corporation,Minneapois,Minnesota))で行った。MTS試験機は軸線方向の圧縮荷重及び捩れ荷重を脊椎の長手方向軸線の周りにかけることができる。このシステムでは一定の曲げモーメントを脊椎の全長に亘ってかけることができ、これにより軸線方向の荷重及び捩れをゼロに維持したままで純然たる矢状屈曲及び伸展荷重を発生することが可能となる。
Biomechanical test was performed a biomechanical test brought to the biological Institute in the state of just give the spine specimen. Polyester resin for spine (Lightweight 3 in Cincinnati, Ohio)
Fiberglass-Evercoat (Lite Weight 3 Fiberglass-Evercoat, Cincinnati, Ohio) was used for mounting in C2 and C7 frames. Biomechanical testing was performed at a modified MTS Bionics 858 Servo-Hydraulic Material Tester (MTS Corporation, Minneapolis, Minnesota, Minnesota, Minnesota). The MTS machine can apply axial compressive and torsional loads around the longitudinal axis of the spine. This system allows a constant bending moment to be applied over the entire length of the spine, which allows pure sagittal bending and extension loads to be generated while maintaining axial loading and twisting to zero. .

軸線方向圧縮、捩れ、屈曲−伸展及び横方向曲げに就いて別個の試験がなされた。軸線方向の圧縮荷重が0から100Nまで循環してかけられた。回転または矢状曲げの連結運動が許容された。捩れは正から負の5N−mまで循環させ、50Nの圧縮予備荷重がかけられた。再度、軸線方向荷重及び矢状曲げを荷重制御したままにすることで連結運動を許容した。5Nの引張予備荷重をかけ、均一な2N−mの曲げモーメントで矢状曲げが屈曲から伸展まで循環された。5Nの引張予備荷重をかけ、均一な2N−mの曲げモーメントで左から右へ横方向の曲げが行われた。各試験とも0.1Hzの正弦荷重(sinusoidal load)サイクルを5サイクル行った。標本は最初の4サイクルを分析に使用された5回目のサイクルからのデータで事前に条件を調整した。データは試験毎に連続して取られて、コンピュータデータファイルに記憶させた。   Separate tests were conducted for axial compression, twisting, flexion-extension, and lateral bending. An axial compressive load was circulated from 0 to 100N. Rotating or sagittal bending movements were allowed. The torsion was circulated from positive to negative 5 Nm and a 50 N compression preload was applied. Again, the connecting motion was allowed by leaving the axial load and sagittal bending under load control. A sagittal bend was circulated from flexion to extension with a uniform 2N-m bending moment under a 5N tensile preload. A 5N tensile preload was applied and the lateral bending was performed from left to right with a uniform 2N-m bending moment. In each test, 5 cycles of a sinusoidal load cycle of 0.1 Hz were performed. The specimens were conditioned in advance with data from the fifth cycle that was used for analysis during the first 4 cycles. Data was taken continuously for each test and stored in a computer data file.

軸線方向の圧縮データは軸線方向荷重(N)及び軸線方向の変位(mm)を含んでいた。屈曲−伸展、捩れ及び横方向の曲げのデータは軸線方向荷重(N)、トルク(N−m)及び回転変位(度)を含んでいた。軸線方向、屈曲−伸展、横方向の曲げ及び捩れ変位の測定は、手術を受けた円板レベルの各々を横断して付けられた伸縮計を使用して同時になされた。軸線方向荷重、屈曲−伸展、捩れ及び横方向曲げに就いて各円板空間を横断した剛性を計算してデータの分析を行った。   Axial compression data included axial load (N) and axial displacement (mm). Bend-extension, torsion, and lateral bending data included axial load (N), torque (Nm), and rotational displacement (degrees). Measurements of axial, flexion-extension, lateral bending, and torsional displacement were made simultaneously using extensometers attached across each of the operated disk levels. Data were analyzed by calculating the stiffness across each disk space for axial loading, flexion-extension, torsion and lateral bending.

放射線透過写真分析: 3週、6週、9週及び12週目の放射線透過写真の全てが分析された。放射線透過写真はケージ移動(migration)及び各ケージを囲む光る線の有無について分析された。APまたは横方向の放射線透過写真のいずれかに光る線が確認された場合には、ケージが輝き即ちルーセンシ(lucency)を持っていると認められた。 Radiographic Analysis: 3 weeks, 6 weeks, all radiographic 9 weeks and 12 weeks were analyzed. Radiographs were analyzed for cage migration and the presence of glowing lines surrounding each cage. If a glowing line was observed in either the AP or the transverse radiograph, the cage was found to have a shine or lucency.

組織学的分析: 生体力学的試験に続いて、標本は取付グリップ及びフレームから取り外された。脊椎はC3−、C4及びC6の椎骨体の中間軸線を通して切断されて、骨−円板空間−骨のブロックにインプラントを含んだ3つの個々の標本にされた。次いで、標本はアイソメットプラス(Isomet Plus)精密鋸(イリノイ州、レイクブラフ市のブエフラー・インスツルメンツ社(Buehler Instruments,Lake Bluff,Illinois))を使用して右横側から始まる矢状部分に切断された。矢状の一片にケージの最初の兆候が現れた時に、2つの追加の2.5mm片が除去された。これらの2つの片は次いで70パーセントのアルコール内で保管されてマイクロ放射線透過写真分析を待った。次いで第3の矢状片が除去されて別にされて蛍光色素分析にかけられた。残りの標本は70パーセントのアルコール内で保管されている。 Histological analysis : Following the biomechanical test, the specimen was removed from the mounting grip and frame. The spine was cut through the middle axes of the C3-, C4 and C6 vertebral bodies into three individual specimens containing implants in the bone-disk space-bone block. The specimens were then cut into sagittal sections starting from the right side using an Isomet Plus precision saw (Buehler Instruments, Lake Bluff, Illinois), Lake Bluff, Illinois. . When the first sign of the cage appeared in the sagittal strip, two additional 2.5 mm strips were removed. These two pieces were then stored in 70 percent alcohol and awaited microradiographic analysis. The third sagittal piece was then removed and separated for fluorochrome analysis. The remaining specimens are stored in 70 percent alcohol.

ケージを含んだ最初の2つの片が次いでマイクロ放射線透過写真のために処理された。矢状放射線透過写真がヒューレット・パッカードファキシトロン装置(Hewlett Packard Faxitron)(オレゴン州、マクミンビル市のヒューレット・パッード社(Hewlett Packard,McMinnville,Oregon)で得られた。各矢状マイクロ放射線透過写真は2つのケージ−椎骨体インタフェースを含んでいた。これらのインタフェースの各々は別個に且つケージを囲む骨または線維組織の有無について等級分けされた。次いで各インタフェースがそれぞれのインタフェースからケージ内へ骨が内部成長しているか否かについて下位分類された。従って、各円板間空−ケージ−端部プレート接合を(1)骨の内部成長があり、ケージが完全に骨に囲まれている(B−B)、(2)線維の内部成長がありまたは内部成長がないがケージが完全に骨に囲まれている(B−F/E)、(3)線維の内部成長がありケージが線維により囲まれている(F−F)または(4)ケージの中は空っぽで線維組織に取り囲まれている(F−E)のいずれかに分類することができた。   The first two pieces containing the cage were then processed for microradiography. Sagittal radiographs were obtained with a Hewlett Packard Faxtron device (Hewlett Packard, McMinnville, Oregon, Oregon), each sagittal micro radiograph. Two cage-vertebral body interfaces were included, each of which was graded separately and for the presence or absence of bone or fibrous tissue surrounding the cage, and then each interface was boned into the cage from the respective interface. Therefore, each inter-disc space-cage-end plate junction (1) has bone ingrowth and the cage is completely surrounded by bone (B- B), (2) Of the fibers There is growth or no ingrowth but the cage is completely surrounded by bone (BF / E), (3) there is fiber ingrowth and the cage is surrounded by fibers (FF) or (4) The cage was empty and could be classified as either (FE) surrounded by fibrous tissue.

成功した関節固定の有無が矢状マイクロ放射線透過写真から決定された。双方の円板間空−ケージ−端部プレートインタフェースが完全に骨に囲まれており、且つ、間空内の骨が完全に硬化していた場合には、レベルが堅牢に関節固定なされたと見なした。双方のインタフェースが線維組織により囲まれていて、ケージが空っぽであった場合には、レベルの関節固定は失敗したと見なされた。一方のインタフェースが骨に囲まれ、他方が線維組織に囲まれていた場合、または、双方のインタフェースが線維組織に囲まれており且つケージが線維組織で満たされていた場合には、レベルの状態は中間の結果を得たと見なされた。   Successful joint fixation was determined from sagittal microradiography. If both disc space-cage-end plate interfaces are completely surrounded by bone, and the bone in the space is completely hardened, the level is considered to be firmly articulated. I did it. If both interfaces were surrounded by fibrous tissue and the cage was empty, the level of arthrodesis was considered to have failed. Level status if one interface is surrounded by bone and the other is surrounded by fibrous tissue, or if both interfaces are surrounded by fibrous tissue and the cage is filled with fibrous tissue Was considered to have obtained intermediate results.

第3の矢状片をポリメチルメタクリレート内へ載置して蛍光色素分析を行った。アイソメットプラス精密鋸を使用して200乃至360μm厚の片を得た。次いでこれらの片をマルトML−512Dスピートラッピング機械(Maruto ML−512D Speed Lapping Machine)(日本国、東京都のマルトインスツルメンツ社(Maruto Instruments,Tokyo,Japan))を使用して100μmの厚さまで研削した。厚さ100μmの標本の矢状マイクロ放射線透過写真を得て蛍光色素分析との相関関係を証明した。このマイクロ放射線透過写真を得た後で、片を厚さ40μmまで研削して、スライドに載せて色素分析をした。ケージの周り及びケージ内に各標識が存在しているか否かによりケージの周り及びケージ内の骨の再血管新生の相対的な時間フレームを決定することができた。   The third sagittal piece was placed in polymethylmethacrylate for fluorescent dye analysis. A 200 to 360 μm thick piece was obtained using an Isomet Plus precision saw. These pieces were then ground to 100 μm thickness using a Maruto ML-512D Speed Lapping Machine (Maruto Instruments, Tokyo, Japan, Tokyo). . Sagittal microradiographic photographs of specimens with a thickness of 100 μm were obtained to correlate with fluorochrome analysis. After obtaining this micro radiographic photograph, the piece was ground to a thickness of 40 μm and placed on a slide for dye analysis. The relative time frame of bone revascularization around and within the cage could be determined by the presence or absence of each marker around and within the cage.

結果: 21頭全ての山羊の外科手術は成功し、実験期間中は問題なく生存した。頚椎の傷の感染は一切発生しなかった。神経学的な合併症は一切発生しなかった。 Results : All 21 goats were successfully operated and survived without problems during the experiment. No infection of cervical spine wounds occurred. There were no neurological complications.

放射線透過写真結果: どのグループのケージも正常位置からの移動はなかった。グループIではルーセンシを備えたケージは3つあった。グループIIではルーセンシを備えたケージは4つあった。グループIIではルーセンシを示したのは21のケージ中1つもなかった。 Radiographic results : No cages moved from normal position in any group. In Group I, there were three cages with lucency. In Group II there were four cages with lucency. In Group II, none of the 21 cages showed lucency.

マイクロラジオグラフ結果: 各々のケージーエンドプレートーインタフェース(cage−endplate−interface)接合を等級付している結果は表Iへ要約されている。BMPを充填したケージは、骨によって取り囲まれた非常に多数のインタフェースと、他の2つのグループのいずれよりも非常に大量の骨成長と、を有している。 Microradiographic results : The results of grading each cage-endplate-interface junction are summarized in Table I. BMP filled cages have a very large number of interfaces surrounded by bone and a much greater amount of bone growth than either of the other two groups.

関節固定の成功率はBMPが充填されたケージが最高で95%であり、HA被膜したもの(62%)、そして標準の装置(48%)と続いた。この差は統計学的には著しかった(p=0.002)。関節固定の不成功率はHA被膜したグループ及び標準のグループ双方が14%で、BMPを充填したケージではゼロであった。中間の結果は標準のケージで38%、ヒドロキシアパタイトケージで14%及びBMPを充填したケージでは5%であった。   The success rate of joint fixation was up to 95% in cages filled with BMP, followed by HA-coated (62%), and standard devices (48%). This difference was statistically significant (p = 0.002). The unsuccessful rate of joint fixation was 14% in both the HA-coated group and the standard group, and zero in the BMP-filled cage. The intermediate results were 38% for the standard cage, 14% for the hydroxyapatite cage and 5% for the cage filled with BMP.

生体力学的データ: 軸線方向圧縮、捩れ、屈曲、進展及び横方向の曲げにおける平均
生体力学的剛性のデータをグループ毎に表IIにまとめてある。荷重モード試験ではいずれの試験においてもグループによる統計学的差はなかった。関節固定結果によるいずれの荷重モードにおける剛性の統計学的な著しい差はなかったが、関節固定が成功したケージが関節固定に失敗したケージよりも軸線方向圧縮、捩れ、屈曲、進展及び横方向の曲げにおいて剛性が高い傾向があった。
Biomechanical data : Average biomechanical stiffness data for axial compression, twisting, bending, evolution and lateral bending are summarized in Table II for each group. There were no statistical differences between groups in any of the load mode tests. There was no statistically significant difference in stiffness in any load mode due to joint fixation results, but a cage with successful joint fixation was more axially compressed, twisted, bent, extended and lateral than a cage with failed joint fixation. There was a tendency for rigidity to be high in bending.

蛍光色素分析: グループIでは、ケージの全周における骨の形成を示したケージは10あった。これらのケージ中7つ(70%)が3週目の注射の後で骨の再血管新生を示し、3つ(30%)が6週目の注射の後で骨の再血管新生を示した。グループIIでは、ケージの全周における骨の形成を示したケージは13あった。これらの中8つ(62%)が3週目の注射の後で再血管新生を示し、3つ(23%)が6週目の注射の後で再血管新生を示し、2つ(15%)が9週目の注射の後で再血管新生を示した。グループIIIでは、ケージの全周における骨の形成を示したケージは20あった。これらのケージ中19(95%)が3週目の注射の後で骨の再血管新生を示し、1つ(5%)が6週目の注射の後で骨の再血管新生を示した。 Fluorochrome analysis : In Group I, 10 cages showed bone formation all around the cage. Seven (70%) of these cages showed bone revascularization after the 3rd week injection and 3 (30%) showed bone revascularization after the 6th week injection. . In Group II, 13 cages showed bone formation all around the cage. Eight of these (62%) showed revascularization after 3 weeks of injection and 3 (23%) showed revascularization after 6 weeks of injection, 2 (15%) ) Showed revascularization after 9 weeks of injection. In Group III, there were 20 cages that showed bone formation all around the cage. Of these cages, 19 (95%) showed bone revascularization after the 3 week injection, and 1 (5%) showed bone revascularization after the 6 week injection.

3つのグループの63のケージ中21がケージ内での骨の成長を示した。グループIでは、6つの中1つのケージ(17%)が6週目の注射の後で骨の血管新生を示し、5つのケージ(83%)が9週目の注射の後で骨の血管新生を示した。グループIIでは、5つのケージ全てが9週目の注射の後で骨の血管新生を示した。グループIIIでは、11のケージ中3つ(27%)が3週目の注射の後で再血管新生を示し、6つ(55%)が6週目の注射の後で再血管新生を示し、2つ(18%)が9週目の注射の後で再血管新生を示した。従って、一般的には、BMPで充填されたケージがその他の2つのグループのものに比較してケージの周り及びケージ内の双方における血管新生を早く示した。   Of the 63 cages in the three groups, 21 showed bone growth in the cage. In Group I, one of six cages (17%) showed bone angiogenesis after the 6th week injection, and 5 cages (83%) showed bone angiogenesis after the 9th week injection. showed that. In Group II, all five cages showed bone angiogenesis after the 9th week injection. In Group III, 3 out of 11 cages (27%) showed revascularization after the 3rd week injection, 6 (55%) showed revascularization after the 6th week injection, Two (18%) showed revascularization after the 9th week injection. Thus, in general, cages filled with BMP showed early angiogenesis both around and within the cage compared to those of the other two groups.

結論: BMPで充填された椎骨間固定ケージが著しく高い関節固定率を示す結果となり、自原性骨で充填された装置またはプレートの安定化がなされたまたはなされていない自原性の椎体間骨移植片に比較して骨の血管新生の速度が速かった。 CONCLUSION : BMP-filled intervertebral fusion cages result in significantly higher joint fixation rates, and autogenous interbody fusions with or without stabilization of devices or plates filled with autogenous bone Bone angiogenesis was faster compared to bone grafts.

例2
設計: 12頭の成長した雌の羊にシングルレベルの中間腰椎椎体間固定を行った。全ての外科的解剖を同一の無菌状態にて実施した。前部固定部位の準備に続いて、インプラントを挿入した。単一ケージで横方向の配向をした、タイプIの原線維コラーゲン(ヘリスタット)(n=6)上に担持されたrhBMP−2を含んだねじの切られた椎体間固定装置(TIBFD)を用いて腹膜の後ろから接近する方法で処置された。研究(全てn=6)の前の四肢は自原性骨プラグ、自原性骨プラグのみ、または、模擬(空)の固定部位を備えたTIBFDを含んでいた。羊は術後直ぐに草を食むことを許され、外部から動けなくすることは一切しなかった。全ての羊は外科手術後6カ月で屠殺された。死んだ羊から取った14の脊椎を追加して基本線の椎骨間の機械的剛性測定値を決定した。
Example 2
Design : A single level of intermediate lumbar interbody fusion was performed on 12 grown female sheep. All surgical dissections were performed under the same aseptic conditions. Following preparation of the anterior fixation site, the implant was inserted. A threaded interbody fusion device (TIBFD) comprising rhBMP-2 carried on a type I fibrillar collagen (Helistat) (n = 6) in a lateral orientation in a single cage. And treated in an approach approaching from behind the peritoneum. The extremities before the study (all n = 6) included TIBFD with autogenous bone plugs, autogenous bone plugs only, or simulated (empty) fixation sites. Sheep were allowed to eat grass immediately after the operation and did not get stuck outside. All sheep were slaughtered 6 months after surgery. Fourteen vertebrae taken from dead sheep were added to determine mechanical stiffness measurements between baseline vertebrae.

材料: テネシー州メンフィス(Memphis,Tennessee)市のソファモダネク社(Sofamor Danek,Inc.)が開発製造する椎体間固定ケージはTi−6Al−4V合金で構成され、閉鎖円筒としてデザインされた。装置の径は14mmで、移植片材料の配置を可能にするねじ込み式のエンドキャップを含んでいた。製造業者により記載されてある如く装置の多孔度は金属に対する穴全体の比率で35%であり、椎骨間体と接触する所の多孔度は増大されていた。降伏機械的荷重は80,000ニュートン(Newtons)(人間の生理学的最大荷重−10,000ニュートン)と報告された。15Hzで800から9,680ニュートンの5,000,000サイクル以上の循環圧縮荷重の結果、観察可能な微細な損傷または変形はなかった。 Materials : The interbody fusion cage developed and manufactured by Sofamor Danek, Inc., Memphis, Tennessee, was constructed of a Ti-6Al-4V alloy and designed as a closed cylinder. The device was 14 mm in diameter and included a screwed end cap that allowed placement of the graft material. As described by the manufacturer, the porosity of the device was 35% of the total hole to metal ratio and the porosity at the point of contact with the intervertebral body was increased. The yield mechanical load was reported as 80,000 Newtons (maximum human physiological load-10,000 Newtons). As a result of more than 5,000,000 cycles of cyclic compression loading from 800 to 9,680 Newton at 15 Hz, there was no observable minute damage or deformation.

rhBMP−2の投与量は043mg/mlであった。緩衝液中のタンパク質は市販等級のタイプIのコラーゲン(ヘリスタット)に滴下して付与した。次いで、複合材料をケージ室内へ挿入し、その後、ケージキャップを着けた。次いで、装置を好適な固定部位へ挿入した。   The dose of rhBMP-2 was 043 mg / ml. Proteins in the buffer were applied dropwise to commercial grade type I collagen (helistat). The composite material was then inserted into the cage chamber, after which the cage cap was attached. The device was then inserted into a suitable fixation site.

外科処置: 無菌状態において吻部から尾部の左側腹部に至る10cmの切開を行った。外部腹部筋系の側部筋膜の切開に続いて、腹膜の後ろの平面を識別した。この平面を介して進んで、椎骨体L4とL5との間の椎骨間円板の軟質組織を取り払った。露出が更に必要でない場合には、分節血管は縛らなかった。降下する大動脈を引っ込めて前部の長手方向靭帯及び前部輪を露出した。2mmのガイドワイヤを矢状平面で円板を二分する椎骨間円板を横断するように配置した。カニューレの付いた穿孔パンチをワイヤ上で使用して左側部にアニュロトミ(annulotomy)を形成した。 Surgical procedure : A 10 cm incision was made from the rostral part to the left abdomen of the tail part under aseptic conditions. Following the incision of the lateral fascia of the external abdominal musculature, the plane behind the peritoneum was identified. Proceeding through this plane, the soft tissue of the intervertebral disc between vertebral bodies L4 and L5 was removed. If no further exposure was needed, the segmental vessels were not tied up. The descending aorta was retracted to expose the anterior longitudinal ligament and anterior ring. A 2 mm guidewire was placed across the intervertebral disc that bisects the disc in the sagittal plane. A cannula punch with a cannula was used on the wire to create an annulotomy on the left side.

先端の丸まった「弾丸」の形状をした径7mmの拡張器を同一のワイヤ上で使用して円板空間を拡張すると共に、張力かけた輪を配置した。4つのプロングを備えた外側スリーブを伸延器上に配置し、押し込んで隣接する椎骨体を動かした。円板空間内の側部プロングが伸延を維持する一助となった。骨切断用のリーマを外側スリーブを貫通するように配置し且つ使用して、円板空間を貫通する横断方向の穴を明けた。隣接する椎骨の少なくとも3mmの端部プレート及び肋軟骨下の骨は処置中は取り除いた。この時点で、装置を準備して移植した。外部腹部筋筋膜、皮下組織及び皮膚は通常通り閉鎖された。   A 7 mm diameter dilator with a rounded “bullet” shape was used on the same wire to expand the disc space and place a tensioned ring. An outer sleeve with four prongs was placed on the distractor and pushed to move the adjacent vertebral body. Side prongs in the disc space helped maintain the distraction. A bone cutting reamer was placed and used through the outer sleeve to drill a transverse hole through the disc space. Adjacent vertebral at least 3 mm end plates and subchondral bone were removed during the procedure. At this point, the device was prepared and implanted. External abdominal fascia, subcutaneous tissue and skin were closed normally.

機械的試験: 外科手術を施した全ての羊を屠殺後に機械的に試験をして固定剛性を調べた。更に、未処置の14頭の羊の死体から取った脊椎も同様に試験して、L4−L5運動部分の基本線パラメータを確立した。L4−L5椎骨間部分(固定部位)を試験して、18頭全ての羊の矢状及び冠状平面の曲げモーメント(屈曲、伸展、右曲げ、左曲げ)に対する剛性を調べた。基本線測定には、未処置の14頭の羊の死体から取った脊椎も同様に試験して、同一平面の運動におけるL4−L5の体節間の剛性を調べた。 Mechanical testing : All slaughtered sheep were mechanically tested after slaughter to determine fixation stiffness. In addition, spines taken from 14 untreated sheep corpses were similarly tested to establish baseline parameters for the L4-L5 motion segment. The L4-L5 intervertebral part (fixation site) was tested to determine the stiffness of all 18 sheep against the sagittal and coronal plane bending moments (flexion, extension, right bend, left bend). For baseline measurements, spines taken from 14 untreated sheep carcasses were also tested to determine the stiffness between L4-L5 segments in coplanar motion.

屠殺した後でL3からL6までの脊柱を外植した。体節間靭帯組織は保持した。横方向の処理を削除して、L3及びL6の椎骨のポリメチルメタクリレート(PMMA)注封を容易にした。PMMA注封にはL3−L4またはL5−L6の円板は含まなかった。   After sacrifice, the spinal column from L3 to L6 was explanted. The intersegmental ligament tissue was retained. Lateral processing was eliminated to facilitate polymethylmethacrylate (PMMA) potting of L3 and L6 vertebrae. The PMMA potting did not include L3-L4 or L5-L6 discs.

非破壊機械的試験をMTS812サーボ油圧試験機を使用して行った。標本は起動の軸線に垂直に配向するように装置に載せられた。標本の一方の端を固定すると共に、他方を移動自由にすると共に、アクチュエータの真上に配置した。ケーブル及びプーリから成る装置を使用して純曲げモーメントを加えた。回転可変示差変圧器(RVDT)をほねねじを介して椎骨体へ取り付けて、L4−L5運動部分の回転を測定し、また、前記の自由端に取り付けて、水平に対する各度を測定した。荷重変位データを記録した。   Non-destructive mechanical testing was performed using an MTS812 servo hydraulic tester. The specimen was mounted on the device so that it was oriented perpendicular to the axis of activation. One end of the specimen was fixed, the other was free to move, and placed directly above the actuator. A pure bending moment was applied using a device consisting of a cable and a pulley. A variable rotation differential transformer (RVDT) was attached to the vertebral body via a helical screw to measure the rotation of the L4-L5 moving part, and attached to the free end to measure each degree relative to the horizontal. Load displacement data was recorded.

各試験とも、最大付与モーメントが約10N−mで、サイクル毎の第2ランプが5から成るサイクルを3回循環して荷重をかけた。試験は屈曲、伸展、右曲げ、左曲げの順で行った。全てのグループとも剛性は8N−mにおける力対角変位曲線の勾配として計算された。   In each test, the maximum applied moment was about 10 Nm, and the load was applied by circulating 3 cycles of the second ramp of 5 per cycle. The test was performed in the order of bending, extension, right bending, and left bending. For all groups, the stiffness was calculated as the slope of the force diagonal displacement curve at 8 N-m.

放射線透過写真評価: 手術直後、2カ月後、4カ月後、及び6カ月後に通常の麻酔がかかった状態で、前後及び側方の放射線透過写真を取った。椎骨体高さ及び頚椎に沿った円板高さの測定がフォトイメージ分析器(超微細ピッチモニタ、イメージ−1/アトソフトウエア(Image−1/Atsoftware)1991)を使用して中間矢状線においてなされた。全ての測定は真の側方放射線透過写真で行われた。固定部位の椎体間円板高さの測定は移植材料により不明瞭となることから、「椎体間高さ指標」(IB指標)を計算して椎体間伸延を反映させた。この指標は下記の如く計算された:L4の頭方向の端部プレートからL5の尾部方向の端部プレートまでの固定部分の中間矢状スパンを「固定高さ」として測定した。椎骨の高さは比較的均一であることから、L3及びL6の椎骨の中間矢状高さの合計を使用し、邪魔になる椎体間円板を除外したL4及びL5の椎骨の高さの合計を推定した。次いでL3及びL6の椎骨の合計を固定高さから差し引いて「算出した椎体間高さ」を確認した。倍率の差を修正するために、この値を平均椎骨高さに対する比として表して、この値をIB指標と定義した。 Radiographic evaluation: immediately after the surgery, after two months, after four months, and in a state that took general anesthesia after 6 months, took the radiographic of the front and rear and side. Measurement of vertebral body height and disc height along the cervical vertebrae is performed at the intermediate sagittal line using a photo image analyzer (Ultra Fine Pitch Monitor, Image-1 / Atsoftware 1991) Was made. All measurements were made with true lateral radiographs. Since the measurement of the intervertebral disc height at the fixation site is obscured by the transplant material, an intervertebral body height index (IB index) was calculated to reflect the intervertebral distraction. This index was calculated as follows: The intermediate sagittal span from the L4 head end plate to the L5 tail end plate was measured as the “fixed height”. Since the vertebrae height is relatively uniform, the sum of the intermediate sagittal heights of the L3 and L6 vertebrae is used to determine the height of the L4 and L5 vertebrae excluding the intervertebral disc The total was estimated. Next, the sum of the L3 and L6 vertebrae was subtracted from the fixed height to confirm the “calculated interbody height”. In order to correct for the magnification difference, this value was expressed as a ratio to the average vertebra height and this value was defined as the IB index.

結果: TIBFD+rhBMP−2で移植した1標本からの機械的試験結果は装置エラーのために除外した。 Results : Mechanical test results from one specimen transplanted with TIBFD + rhBMP-2 were excluded due to device error.

機械的試験データの結果: グループを関数とした平均標準変位を表IIIに表す。全体及び対の統計的比較からの結果を表IVに表す。平均剛性は各モードの試験(p=0.005、p=0.0001、p=0.0001、p=0.0001)共グループ(2つの処置及び手術なしでの制御)間で著しく差があった。 Mechanical test data results : The average standard displacement as a function of group is presented in Table III. Results from global and pairwise statistical comparisons are presented in Table IV. The average stiffness is significantly different between each mode of testing (p = 0.005, p = 0.0001, p = 0.0001, p = 0.0001) cogroup (control with 2 treatments and no surgery). there were.

全ての外科処置を受けた体節は未処置の体節より著しく剛性が高かった。即ち、TIBEF+rhBMP−2またはTIBFD+自家移植片で移植した部位は未処置の部位に比較して、屈曲(p=0.0001、p=0.055)、伸展(p=0.0001、p=0.0001)、右曲げモーメント(p=0.0001、p=0.0001)及び左曲げモーメント(p=0.0001、p=0.0001)について著しく高い剛性を示した。TIBEF+rhBMP−2で処理した体節とTIBFD+自家移植片で処理した部位との剛性差はなかった(全てのモードの試験の比較はp=0.05であった)。   The body segments that received all the surgical procedures were significantly more rigid than the untreated body segments. That is, the site transplanted with TIBEF + rhBMP-2 or TIBFD + autograft is bent (p = 0.0001, p = 0.055), stretched (p = 0.0001, p = 0) compared to the untreated site. .0001), right bending moment (p = 0.0001, p = 0.0001) and left bending moment (p = 0.0001, p = 0.0001) showed extremely high rigidity. There was no stiffness difference between somites treated with TIBEF + rhBMP-2 and sites treated with TIBFD + autografts (comparison of tests in all modes was p = 0.05).

椎体間高さ測定椎体間高さ指標の結果: 平均標準変位及び全体及び対の統計的比較からの結果を表Vに表す。各時間測定(F(4.40)=0.20 P=94))のおけるTIBEF+rhBMP−2及びTIBFD+自家移植片間の椎体間高さ指標の差はない。双方のグループとも主に手術後最初の2カ月後に沈下が生じた(大まかに初期の椎体間円板高さの20%)が、椎体間高さの低下は著しいものではなかった(F(2.20)=0.19 P=0.83))。 Interbody Height Measurement Interbody Height Index Results : Table V shows the results from mean standard displacement and global and pairwise statistical comparisons. There is no difference in interbody height index between TIBEF + rhBMP-2 and TIBFD + autografts at each time measurement (F (4.40) = 0.20 P = 94). In both groups, subsidence occurred mainly after the first 2 months after surgery (roughly 20% of the initial interbody disc height), but the interbody height reduction was not significant (F (2.20) = 0.19 P = 0.83)).

結論: TIBEF+rhBMP−2で生じた固定とTIBFD+自家移植片で生じた固定との差は機械的または形態学的にも認められなかった。屈曲の剛性はTIBEF+rhBMP−2の方が高い傾向を示したが著しいものではなかった。沈下は双方のグループとも最初の2カ月後に起きる傾向があった。自原性骨移植片を収穫したが、本モデルのタイプIの原線維コラーゲンと一緒にrhBMP−2を使用したものと比較して利点はない。 CONCLUSION : There was no mechanical or morphological difference between fixation caused by TIBEF + rhBMP-2 and fixation caused by TIBFD + autograft. The bending stiffness tended to be higher in TIBEF + rhBMP-2, but was not remarkable. Settlement tended to occur after the first two months in both groups. Although autogenous bone grafts were harvested, there is no advantage compared to using rhBMP-2 with Type I fibrillar collagen in this model.

例3
開放多孔性ポリ乳酸ポリマー(OPLA)を無菌の12.0mm×6.5mm×30mmのストリップパッケージを作る(各パッケージに2本のストリップ)。純OPLAをガンマ照射で無菌とする。rhBMP−2を凍結乾燥して粉末状にすると共に、無菌水で手術中に再構成をし、緩衝ビークル(vehicle)溶液で補足する。rhBMP−2を担体材料中へ導入すると共に、該担体を金属固定ケージ装置の中空内部へ設置する。次いで、該装置を固定部位へ移植する。
Example 3
Open porous polylactic acid polymer (OPLA) is made into a sterile 12.0 mm x 6.5 mm x 30 mm strip package (2 strips in each package). Pure OPLA is sterilized by gamma irradiation. rhBMP-2 is lyophilized to a powder and reconstituted during surgery with sterile water and supplemented with buffered vehicle solution. rhBMP-2 is introduced into the carrier material and the carrier is placed in the hollow interior of the metal fixed cage device. The device is then implanted into the fixation site.

例4
rhBMP−2コラーゲンインプラントをヘリスタットを吸収可能なコラーゲンヘモスタティック剤(Helistat Absorbaly Collagen Hemostatic Agent)(インテグラ・ライフサイエンス社(Integra LifeScience Corporation)及びrhBMP−2から作製する。コラーゲン担体を金属固定ケージ装置の中空内部へ設置する。該装置を固定部位へ移植する。
Example 4
A rhBMP-2 collagen implant is made from a Helicostat Absorbable Collagen Hemostatic Agent (Integra Life Science Corporation) and a rhBMP-2 hollow metal anchorage cage device. Place the device inside and implant the device into the fixation site.

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試験理由
rhBMP−2を湿潤したコラーゲンスポンジによる排除に対するエンドキャップの抵抗を測定して、測定した抵抗を公知のウレタン製のエンドキャップと比較するために試験を行った。
By measuring the resistance of the end cap test reason rhBMP-2 for elimination by wet collagen sponge were tested were measured resistance for comparison with known urethane end caps.

試験A
プレス嵌めエンドキャップの押出試験
本試験は、ポリエチレン製のプレス嵌めされたエンドキャップをBAK(登録商標)(ミネソタ州、ミネアポリス市のスパインテック社(Spine Tech,Minneapolis,Minnesota)装置から外すのに必要な静的力を決定するためになされた。エンドキャップはBAK装置にスナップ嵌めされ、軸線方向の荷重がBAK装置のキャビティを介してエンドキャップに加えられた。5つの試料の押出(push−out)荷重は約5.4432乃至16.7832kgf(12乃至37ポンドf)の範囲であった。
Test A
Press-fit end cap extrusion test This test is required to remove a polyethylene press-fit end cap from the BAK® (Spine Tech, Minneapolis, Minnesota, Minnesota) equipment. The end cap was snapped into the BAK device and an axial load was applied to the end cap through the cavity of the BAK device. ) The load ranged from about 5.4432 to 16.7832 kgf (12 to 37 lbf).

試験B
試験のセットアップ及び方法
チタン製の12mmのエンドキャップ(894−120、米国ソファモデネク)(894−XXX、米国、テネシー州、メンフィス市ソファモデネク)の試料を5つを、図18及び図19に図示した如き12mmのチタン製ノバス(NOVUS)(登録商標)LT(米国、サファモデネク)インプラント内へそれぞれ設置した。12mmのインプラントを閉ループサーボ油圧試験機の台に堅牢に固定した。試験機のアクチュエータをエンドキャップ内に螺入されたアダプタを介してエンドキャップへ取り付けた。軸線方向の荷重をかけて25mm/分の速度でエンドキャップが12mmのインプラントから完全に外れるまでエンドキャップを引き出した。最大荷重及び変位を含んだデータを記録してスーパスコープII(Superscope II)データ収集ソフトを使用して作図した。
Test B
Test Setup and Methods Five samples of a 12 mm end cap made of titanium (894-120, US Sofa Modeneck) (894-XXX, Sofa Modene, Memphis, Tennessee, USA), as illustrated in FIGS. 18 and 19 Each was placed in a 12 mm titanium Novos® LT (Safamodenek, USA) implant. A 12 mm implant was firmly secured to the base of a closed loop servo hydraulic tester. The actuator of the testing machine was attached to the end cap through an adapter screwed into the end cap. The end cap was withdrawn at a rate of 25 mm / min with an axial load until the end cap was completely removed from the 12 mm implant. Data including maximum load and displacement were recorded and plotted using Superscope II data acquisition software.

2つのアンカープロングの弾性変形により全てのエンドキャップが引き出された。平均引き出し荷重は187N(41.99ポンドf)であった。表Iに引き出し試験の生データを示す。   All end caps were pulled out by elastic deformation of the two anchor prongs. The average draw load was 187 N (41.99 lbf). Table I shows the raw data of the withdrawal test.

試験C
試験Bの方法を9つの試料について繰り返し行ったが、使用した荷重は引き出し速度で12.5mm/分であった。平均引き出し荷重は平均で約13.87kgf(30.57lbf)であった。
Test C
The method of Test B was repeated for nine samples, but the load used was 12.5 mm / min at the withdrawal speed. The average draw load was about 13.87 kgf (30.57 lbf) on average.

30.57の値は試験Bの値である41,99に十分に匹敵するものである。本試験の試料サイズは9であったが、試験Bの試料サイズは5であった。   The value of 30.57 is sufficiently comparable to the value of test B, 41,99. The sample size for this test was 9, while the sample size for test B was 5.

検討及び結論
試験結果は本発明のエンドキャップが2つの理由で生体内排除に抗することを示している。第1は、椎骨間円板は複雑で複合された荷重を受けることは公知のことである。しかしながら、円板空間に作用する荷重のいずれもインプラントのエンドキャップに直接作用してエンドキャップを排除することはない。第2の理由は、rhBMP−2を湿潤したコラーゲンスポンジが177N(41.99ポンドf)の力を作用させてエンドキャップを排除することはあり得ない。
Discussion and conclusions Test results show that the end caps of the present invention resist in vivo exclusion for two reasons. First, it is known that intervertebral discs are subjected to complex and complex loads. However, any load acting on the disc space does not act directly on the end cap of the implant and eliminate the end cap. The second reason is that a collagen sponge moistened with rhBMP-2 cannot exert a force of 177 N (41.999 pounds f) to eliminate the end cap.

本発明のアンカープロングエンドキャップは手で容易に装置内へ挿入された。1つの例では、エンドキャップはサーボ油圧試験機を介して挿入された。挿入荷重を測定して、約1.45kgf(3.2lbf)であることが分かった。これにより堅牢なエンドキャップ係合が更に支持されるとになる。平均排除力は挿入荷重の13倍である。   The anchor prong end cap of the present invention was easily inserted into the device by hand. In one example, the end cap was inserted via a servo hydraulic tester. The insertion load was measured and found to be about 1.45 kgf (3.2 lbf). This further supports a robust end cap engagement. The average rejection force is 13 times the insertion load.

本発明のアンカープロングエンドキャップは公知のポリエチレン製のプレス嵌めエンドキャップに十分に匹敵するものであった。プレス嵌めエンドキャップの引き出し荷重は約5.44乃至16.78kgf(12乃至37lbf)の範囲にあり、その平均は25ポンドfであった。本発明のアンカープロングキャップは前記値を凌ぐものであり、9つの試料の平均は約13.86kgf(30.57lbf)であり、範囲は約5.67乃至21.15kgf(12.5乃至46.62lbf)であった。   The anchor prong end cap of the present invention was sufficiently comparable to known polyethylene press-fit end caps. The pull-out load of the press-fit end cap was in the range of about 5.44 to 16.78 kgf (12 to 37 lbf), with an average of 25 pounds f. The anchor prong cap of the present invention exceeds the above value, the average of nine samples is about 13.86 kgf (30.57 lbf), and the range is about 5.67 to 21.15 kgf (12.5 to 46.f). 62 lbf).

本発明を上記の如く詳細に説明してきたが、斯かる説明は例示を目的としたものであって、本発明は、その特徴において斯かる説明により制限されるものではなく、好適な実施例のみを図示及び説明したのであって、本発明の趣旨内のものであれば全ての変更及び修正を施すことが可能であるのは自明のことである。   Although the present invention has been described in detail as above, such description is intended to be illustrative and the invention is not limited in its character by such description, but only in preferred embodiments. It is obvious that all changes and modifications can be made within the scope of the present invention.

図1は、従来の技術の固定装置の側面図である。FIG. 1 is a side view of a conventional fixing device. 図2は、本発明の一実施例による椎体間固定装置の拡大斜視図である。FIG. 2 is an enlarged perspective view of an interbody fusion device according to an embodiment of the present invention. 図3は、図2の線3−3に沿った椎体間固定装置の側面断面矢視図である。FIG. 3 is a side sectional view of the interbody fusion device taken along line 3-3 in FIG. 図4は、図2に図示した椎体間固定装置の前端から見た端面図である。FIG. 4 is an end view of the interbody fusion device shown in FIG. 2 as viewed from the front end. 図5は、図2に図示した椎体間固定装置の平面図である。FIG. 5 is a plan view of the interbody fusion device shown in FIG. 図6は、図2による椎体間固定装置が2つL4とL5との間の椎体間空間内に嵌入されているのを図示した脊椎の前側から見たA−P側面図である。FIG. 6 is a side view of AP as seen from the front side of the spine illustrating that the interbody fusion device according to FIG. 2 is inserted in the interbody space between two L4 and L5. 図7は、図6のL4及びL5の間に嵌入された椎体間固定装置の側面図である。FIG. 7 is a side view of the interbody fusion device inserted between L4 and L5 of FIG. 図8は、本発明による椎体間固定装置の代替実施例の斜視図である。FIG. 8 is a perspective view of an alternative embodiment of an interbody fusion device according to the present invention. 図8Aは、本発明のテーパを付けられた椎体間固定装置の別の実施例の斜視図である。FIG. 8A is a perspective view of another embodiment of the tapered interbody fusion device of the present invention. 図9は、本発明の別の態様によるインプラントドライバの平面図である。FIG. 9 is a plan view of an implant driver according to another aspect of the present invention. 図10は、図2に図示した如き椎体間固定装置の回りに係合したインプラントドライバの端部の拡大斜視図である。FIG. 10 is an enlarged perspective view of the end of the implant driver engaged around the interbody fusion device as shown in FIG. 図11は、図10に図示した如き椎体間固定装置に係合したインプラントドライバを図示した拡大部分側面断面図である。FIG. 11 is an enlarged partial side cross-sectional view illustrating an implant driver engaged with an interbody fusion device as illustrated in FIG. 図12は、椎体間固定装置10に係合するようにされた代替実施例のインプラントドライバを図示した拡大部分側面断面図である。FIG. 12 is an enlarged partial side cross-sectional view illustrating an alternative embodiment implant driver adapted to engage the interbody fusion device 10. 図13(a)は、本発明の一態様による図2に図示した装置等の椎体間固定装置を移植する方法の4つの段階を図示した図である。FIG. 13 (a) is a diagram illustrating four stages of a method for implanting an interbody fusion device, such as the device illustrated in FIG. 2, according to one aspect of the present invention. 図13(b)は、本発明の一態様による図2に図示した装置等の椎体間固定装置を移植する方法の4つの段階を図示した図である。FIG. 13 (b) illustrates four stages of a method for implanting an interbody fusion device, such as the device illustrated in FIG. 2, according to one aspect of the present invention. 図13(c)は、本発明の一態様による図2に図示した装置等の椎体間固定装置を移植する方法の4つの段階を図示した図である。FIG. 13 (c) illustrates four stages of a method for implanting an interbody fusion device such as the device illustrated in FIG. 2 according to one aspect of the present invention. 図13(d)は、本発明の一態様による図2に図示した装置等の椎体間固定装置を移植する方法の4つの段階を図示した図である。FIG. 13 (d) illustrates four stages of a method for implanting an interbody fusion device, such as the device illustrated in FIG. 2, according to one aspect of the present invention. 図14(a)は、図2に図示した装置等の椎体間固定装置を移植する方法の段階を図示した図である。14 (a) is a diagram illustrating the steps of a method for implanting an interbody fusion device such as the device illustrated in FIG. 図14(b)は、図2に図示した装置等の椎体間固定装置を移植する方法の段階を図示した図である。FIG. 14 (b) is a diagram illustrating the steps of a method for implanting an interbody fusion device such as the device illustrated in FIG. 図14(c)は、図2に図示した装置等の椎体間固定装置を移植する方法の段階を図示した図である。FIG. 14 (c) illustrates the steps of a method for implanting an interbody fusion device such as the device illustrated in FIG. 図14(d)は、図2に図示した装置等の椎体間固定装置を移植する方法の段階を図示した図である。FIG. 14 (d) illustrates the steps of a method for implanting an interbody fusion device such as the device illustrated in FIG. 図15は、本発明の一実施例による内部中空内に骨形成材料を有した椎体間固定装置の拡大斜視図である。FIG. 15 is an enlarged perspective view of an interbody fusion device having an osteogenic material in an internal hollow according to an embodiment of the present invention. 図16は、図15に図示した椎体間固定装置の端面図である。FIG. 16 is an end view of the interbody fusion device shown in FIG. 図17は、本発明によるキャップの斜視図である。FIG. 17 is a perspective view of a cap according to the present invention. 図18は、図17に図示したキャップを備えた本発明の固定装置の側面斜視図である。FIG. 18 is a side perspective view of the fixing device of the present invention including the cap illustrated in FIG. 17. 図19は、本発明のキャップ操作工具の立面図である。FIG. 19 is an elevational view of the cap operating tool of the present invention. 図20は、図19に図示した工具の側面図である。FIG. 20 is a side view of the tool illustrated in FIG. 図21は、図19の工具の一部拡大図である。FIG. 21 is a partially enlarged view of the tool of FIG. 図22は、キャップに係合した図19の工具の立面図である。22 is an elevational view of the tool of FIG. 19 engaged with a cap. 図23は、引っ込められた位置にある図19の工具の立面図である。FIG. 23 is an elevation view of the tool of FIG. 19 in a retracted position. 図24は、伸展された位置にある図19の工具の立面図である。FIG. 24 is an elevational view of the tool of FIG. 19 in the extended position. 図25は、図19の工具の部分端面図である。FIG. 25 is a partial end view of the tool of FIG.

Claims (10)

隣接する椎骨間の椎間板空間内で関節固定を容易にするための固定装置において、
相互連結された連続孔を有する多孔性の生物学的適合性を備えた骨内部成長材料から成る本体を備え、
前記本体は、該本体のほぼ全長に沿って伸長する一対の対向する円筒形部を含み、該円筒形部の各々は、隣接する椎骨に係合する外側ねじを画成する外面を有し、かつ、前記本体の全長のかなりの部分に沿ってテーパを付けられ、
前記本体上に施された定着剤を有し、該定着剤が前記連続孔内に施され、
前記多孔性の骨内部成長材料の前記連続孔の中に、骨形態発生タンパク質を含んだ骨形成材料を備えていることを特徴とする固定装置。
In a fixation device for facilitating joint fixation within the disc space between adjacent vertebrae,
Comprising a body of bone ingrowth material with porous biocompatible material having interconnected continuous pores;
The body includes a pair of opposing cylindrical portions extending along substantially the entire length of the body, each cylindrical portion having an outer surface defining an outer screw that engages an adjacent vertebra; And is tapered along a substantial portion of the overall length of the body,
Having a fixing agent applied on the main body, the fixing agent being applied in the continuous holes,
An anchoring device comprising a bone-forming material containing a bone morphogenic protein in the continuous pores of the porous bone ingrowth material.
前記骨形態発生タンパク質がrhBMP−2、rhBMP−7またはそれらの混合物であることを特徴とする請求項1に記載の固定装置。   The fixation device according to claim 1, wherein the bone morphogenetic protein is rhBMP-2, rhBMP-7, or a mixture thereof. 前記多孔性の骨内部成長材料が、相互連結された連続孔を画成する炭質材料の相互連結されたネットワークにより形成される非金属剛性気泡支持体および前記ネットワークを覆う金属薄膜から成る複合材料であることを特徴とする請求項1に記載の固定装置。   The porous bone ingrowth material is a composite material comprising a non-metallic rigid cell support formed by an interconnected network of carbonaceous materials defining interconnected continuous pores and a metal film covering the network The fixing device according to claim 1, wherein the fixing device is provided. 前記炭質材料がカーボン気泡体であることを特徴とする請求項3に記載の固定装置。   The fixing device according to claim 3, wherein the carbonaceous material is a carbon foam. 前記金属薄膜が第5族金属または該第5族金属の合金から成ることを特徴とする請求項3に記載の固定装置。   The fixing device according to claim 3, wherein the metal thin film is made of a Group 5 metal or an alloy of the Group 5 metal. 前記金属薄膜がタンタルまたはその合金から成ることを特徴とする請求項5に記載の固定装置。   The fixing device according to claim 5, wherein the metal thin film is made of tantalum or an alloy thereof. 前記定着剤がカルシウム燐酸エステル組成物を含んでいることを特徴とする請求項に記載の装置。 The apparatus according to claim 1 , wherein the fixing agent comprises a calcium phosphate ester composition. 前記カルシウム燐酸エステル組成物がヒドロキシアパタイトを含むことを特徴とする請求項に記載の装置。 The apparatus of claim 7 , wherein the calcium phosphate ester composition comprises hydroxyapatite. 前記カルシウム燐酸エステル組成物が、更に、トリカルシウム燐酸エステルを含み、前記カルシウム燐酸エステル組成物が二相セラミックであること特徴とする請求項に記載の装置。 The apparatus of claim 8 , wherein the calcium phosphate composition further comprises a tricalcium phosphate ester, wherein the calcium phosphate composition is a two-phase ceramic. 前記本体は細長く、一定の長さと、第1の端部の第1の径と、該第1の端部に対向した第2の端部のより大きな第2の径とを有しており、前記第1及び第2の径が前記隣接する椎骨間の前記空間より大きなサイズにされており、
前記本体の前記外面は前記第1の端部から前記第2の端部までほぼ連続してテーパを付けられ、前記外側ねじが前記本体のほぼ全長に沿って前記外面上に伸長していることを特徴とする請求項1に記載の装置。
The body is elongated, has a constant length, a first diameter of the first end, and a larger second diameter of the second end opposite the first end; The first and second diameters are sized larger than the space between the adjacent vertebrae;
The outer surface of the body is tapered substantially continuously from the first end to the second end, and the outer thread extends on the outer surface along substantially the entire length of the body. The apparatus of claim 1.
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