JP4481312B2 - 椎間板挿入のための人工椎間板 - Google Patents

Description

（関連出願の相互参照）
本願は、「Ｐｒｏｓｔｈｅｔｉｃ Ｄｉｓｃ ｆｏｒ Ｉｎｔｅｒｖｅｒｔｅｂｒａｌ
Ｉｎｓｅｒｔｉｏｎ」と題された米国仮特許出願第６０／４７３，８０２号および「Ｉｎｔｅｒｖｅｒｔｅｂｒａｌ Ｐｒｏｓｔｈｅｔｉｃ Ｄｉｓｃ」と題された同第６０／４７３，８０３号（共に２００３年５月２７日に出願）の優先権を主張し、これらの完全な開示は、本明細書中に参考として援用される。

（発明の背景）
（１．発明の分野）
本発明は、医療デバイスおよび方法に関する。より具体的には、本発明は、腰椎および頸椎などへの椎間挿入のための人工椎間板に関する。

腰部または頚部椎間板への損傷の場合に、可能な外科的処置の１つは、損傷を受けた椎間板を人工椎間板と交換することである。いくつかのタイプの人工椎間板が、現在利用可能である。例えば、１つのタイプの人工椎間板が、Ｗａｌｄｅｍａｒ Ｌｉｎｋ ＧｍｂＨ ＆ Ｃｏによって、ＬＩＮＫ（登録商標）ＳＢ Ｃｈａｒｉｔｅの商標の下で提供されている。このプロテーゼは、隣接した椎体に接して位置し、かつ隣接した椎体に係合する、上部および下部プロテーゼプレートまたはシェルを備え、かつ、これらのプレート間に低摩擦コアを備える。このコアは、上部凸状曲面および下部凸状曲面を有し、そしてプレートは、該コアの曲面に合った、対応する凹状の湾曲陥凹を有する。これによって、プレートはコアの上をスライド可能になり、必要な脊髄の動きを生じることが可能になる。プレートの湾曲陥凹は、環状の隆起線に囲まれ、これらの隆起線は、コア上のプレートのスライド移動の限界で、上向きおよび下向きに対向した、コアの曲面を囲む周縁チャネルを位置決めする。

このタイプの椎間板構造は、Ｗａｌｄｅｍａｒ Ｌｉｎｋ ＧｍｂＨ ＆ Ｃｏ．に付与された欧州特許第１１４２５４４Ａ１号および欧州特許第１２５０８９８Ａ１号に記載される。このような構造の欠点は、周縁リブおよびチャネルの提供により、これらのプレートおよびコアの間のベアリングおよび滑り接触に利用可能なエリアが制限され、従って、プロテーゼに伝達され得る負荷が制限されることである。支持面積が比較的小さいために、少なくともこのコアは急速な磨耗を受け、比較的短い寿命を有すると考えられる。また、このコアは、プレート間に事実上単に「固定」されているにすぎないので、この構造によって、コアは確実には保持できない。１つの代替的な議論において、このコアの曲面は、プレートの細長い溝の中に位置する、対立する細長い鍵を担持し、そして別の代替的な議論では、プレートは、コアの向かい合った曲面の細長い溝の中に位置する、対立する細長い鍵を有する。これらの鍵および溝の配置により、プレートは、溝の長さの範囲内で、一方向にのみコアの上をスライドすることが可能になる。溝中の鍵の多少の横動を差し引いても、コアの上のプレートの極めてわずかなスライド移動が直交垂直面で生じ得、これが、この設計の重大な欠点とみなされる。

他の現在利用可能な人工椎間板は、類似の欠点および／または他の欠点を有する。代表的には、欠点としては、磨耗および引裂に対する不十分な耐性、限られた範囲の動きおよび／またはプロテーゼの性能が不十分で椎骨に接着できないことが挙げられる。

従って、改良された人工椎間板が必要とされている。理想的には、このような改良されたプロテーゼは、磨耗および引裂に耐性があり、所望の程度の動きをもたらし、椎骨に十分に接着する。これらの目的の少なくとも一部は、本発明によって満たされる。

（２．背景技術の記載）
公開された米国特許出願第２００２／００３５４００Ａ１号および同第２００２／０１２８７１５Ａ１号は、対立するプレートとそれらのプレート間のコアを備え、このコアの上をプレートがスライド可能である、椎間板移植物を記載する。このコアは、１つ以上の中心支柱を収容し、これらの支柱はプレートによって担持され、コアの中の中心開口部の向かい合った端部に位置する。このような配置により、プレートとコアの間に利用可能な耐力面積が制限される。

人工椎間板に関する他の特許としては、米国特許第４，７５９，７６６号；同第４，８６３，４７７号；同第４，９９７，４３２号；同第５，０３５，７１６号；同第５，０７１，４３７号；同第５，３７０，６９７号；同第５，４０１，２６９号；同第５，５０７，８１６号；同第５，５３４，０３０号；同第５，５５６，４３１号；同第５，６７４，２９６号；同第５，６７６，７０２号；同第５，７０２，４５０号；同第５，８２４，０９４号；同第５，８６５，８４６号；同第５，９８９，２９１号；同第６，００１，１３０号；同第６，０２２，３７６号；同第６，０３９，７６３号；同第６，１３９，５７９号；同第６，１５６，０６７号；同第６，１６２，２５２号；同第６，３１５，７９７号；同第６，３４８，０７１号；同第６，３６８，３５０号；同第６，４１６，５５１号；同第６，５９２，６２４号；同第６，６０７，５５８および同第６，７０６，０６８号が挙げられる。人工椎間板に関する他の特許出願としては、米国特許出願公開第２００３／０００９２２４号；同第２００３／００７４０７６号；同第２００３／０１９１５３６号；同第２００３／０２０８２７１号；同第２００３／０１３５２７７号；同第２００３／０１９９９８２号；同第２００１／００１６７７３号および同第２００３／０１００９５１号が挙げられる。他の関連特許としては、国際特許出願番号ＷＯ０１／０１８９３Ａ１、欧州特許第１３４４５０７号、欧州特許第１３４４５０６号、欧州特許第１２５０８９８号、欧州特許第１３０６０６４号、欧州特許第１３４４５０８号、欧州特許第１３４４４９３号、欧州特許第１４１７９４０号、欧州特許第１１４２５４４号、および欧州特許第０３３３９９０号が挙げられる。

（発明の簡単な要旨）
本発明の１つの局面において、隣接した椎骨間に挿入するための人工椎間板は、それぞれの椎骨に係合し、かつそれぞれの椎骨に接して設置可能な外側表面、ならびに内側曲面を有する、上部プレートおよび下部プレートを備える。これらの曲面の間にコアが配置されることにより、プレートがコアの上をスライド可能になる。好ましくは、これらのプレートは、先行技術のように単一方向の移動に限定されることなく、あらゆる方向に自由にスライド可能である。本発明は、これらのプレートまたはコアの一方または両方の上に、周縁制限構造をさらに提供して、コア上でのプレートのスライド移動の間、少なくとも１つのプレートの曲面に対してコアを保持する。この周縁制限構造は、上部プレートおよび下部プレートのうちの少なくとも１つに対して、コアの移動の限界または境界を規定する。しかしながら、このような周縁境界内で、プレートに対するコアの移動は、好ましくは拘束を受けない。すなわち、プレートに対するコアの移動は、顕著な阻害または摩擦なしに、任意の方向に起こり得る。このコアは、好ましくは上部または下部プレートのいずれにも取り付けられず、従ってこれらのプレートはコアの上に互いに自由に関節でつながり得、低摩擦を生じる表面を提供する。

これまで記載されたこの構造の利点は、コアと上部プレートおよび下部プレートの各々との間の表面接触域が最大化され得ることである。周縁制限のみを提供することにより、コアおよびプレートの表面上の例えば溝および鍵とは対照的に、プレートのサイズに対してコアの幅または直径が最大化され得る。さらに、互いに接触するコアおよびプレートの表面は、滑らかに作製され、性能に悪影響を及ぼすであろう他の構造物がない場合がある。好ましい実施形態において、プレートの曲面および対応するコアの表面の両方とも、球状の断面である。球面の使用により、あらゆる方向に、自由な、拘束を受けない、プレートおよびコアの相対運動が促進される。

いくつかの実施形態において、この周縁制限構造は、コア上をプレートがスライド移動する間、通常は停止構造を規定することによって、プレートの相対的な傾斜を制限する。他の実施形態において、この周縁制限構造は、コア上をプレートがスライド移動する間、コアの片側をこのコアの反対側に対して持ち上げる。この周縁制限構造自体は、任意の多数の種々の形態をとり得る。１つの実施形態において、例えば、この制限構造は、上部プレートおよび下部プレートのうちの少なくとも１つ上にリング構造を備え、かつ、コアの周縁部の少なくとも一部に環状構造を備える。コア上に環状構造を係合および制限するように、このリング構造を適合させる。例えば、このリング構造は、プレートの１つの周縁部の少なくとも一部上に突出部を規定する、フランジを備え得る。このフランジの突出部は、コア上に環状構造を収容し、プレートの曲面に対してコアを保持する締り嵌めを提供するが、コアが、フランジによって規定される限界または境界内を、自由に、かつ拘束を受けない様式でスライドするのを可能にする。このコア上の環状構造は、コアの外周の周りに連続的にまたは不連続的に（好ましくは連続的に）伸長するリムであってもよい。ある箇所で、フランジの内側エッジの対応する幅よりもわずかに大きい幅（通常は直径）を有するリムを提供することによって、このコアが保持され、通常の使用ではリング構造によって規定される空洞から取り外されない。

通常、このフランジまたは他のリング構造ならびにリムまたは他の環状構造は、それぞれプレートおよびコアの周縁部付近に連続的に形成される。あるいは、しかしながら、環状構造およびリング構造のいずれかまたは両方は、不連続的に形成され得る。すなわち、人工椎間板の予想される全ての形状および使用の間、少なくとも一部のリング構造および環状構造が係合されたままである限り、プレートの曲面に対してコアを保持するという目的は満たされる。

これらの上部プレートおよび下部プレートは、任意の適切な材料または材料の組み合わせ（例えば、これらに限定されないが、コバルトクロムモリブデンおよびチタン）で製造され得る。いくつかの実施形態において、チタンプレートが用いられ、これらのプレートは、必要に応じて、窒化チタンの内側表面、および微小陥凹部を設けるために酸化アルミニウムブラスト処理された外側表面を備え得る。別の実施形態において、酸化アルミニウムでブラスト処理され、次いでチタンプラズマ溶射でコーティングされた外側表面を有する、コバルトクロムプレートが用いられる。いくつかの実施形態において、これらのプレートは、チタンのようなＭＲＩ適合性の材料を、コバルトクロムモリブデンのような硬化材料に連結させて含む。このような材料は、任意の適切な手段（例えば、積層、滑り嵌め、締り嵌め、接着、溶接、成形など）を用いて連結され得る。いくつかのプレートは、摩擦ならびに／または磨耗および引裂を低減させるために、内側表面上に、窒化チタン表面のようなコーティングまたは材料を含む。

必要に応じて、いくつかの実施形態において、上部プレートおよび下部プレートの外側表面は、椎骨へのこれらの外側表面の取付けを促進するために、少なくとも１つの表面特徴を有する。例えば、このような表面特徴としては、外側表面に沿って配置された複数の鋸歯状の縁が挙げられ得る。いくつかの実施形態は、椎骨へのプロテーゼの取付けを強化するために、外側表面上にさらなる特徴または代替の特徴（例えば、チタンプラズマ溶射のような、材料またはコーティング）を含む。取付けをさらに強化するために、例えば酸化アルミニウム溶射によって、複数の微小陥凹部が外側表面上に形成され得る。さらに、またはあるいは、これらの表面特徴には、各々の外側表面上に配置された少なくとも１つのフィンが含まれ得る。いくつかの実施形態において、このフィンは、椎骨への取付けをさらに促進するために、少なくとも１つの穴を備える。フィンは、直角をなしてそれらの対応する外側表面から垂直に伸張し得るか、あるいはこれらのフィンは、９０°以外の角度でそれらの対応する外側表面から伸長し得る。フィンはまた、このプロテーゼの前後軸に対して、任意の適切な配向性を有し得る。例えば、フィンは、折り曲げられることなく、前方から後方へ直線に伸長し得る。あるいは、このフィンは、０°と１８０°の間の任意の適切な角度で、前後軸から離れて回転させ得るかまたは折り曲げられ得る。１つの実施形態において、各フィンは、外側表面上の横方向に配置される。

このコアは、一般に、任意の適切な構造を有し、かつ、任意の適切な材料または材料の組み合わせ（例えば、ポリマー、セラミックなど）で製造され得る。いくつかの実施形態において、このコアは、上部プレートおよび下部プレートの内側曲面をスライド可能に係合するために、低摩擦材料を含み、かつ、２つの凸面を有する。

本発明の別の局面において、隣接した椎骨間に挿入するための人工椎間板は、上部プレートおよび下部プレートならびにこれらのプレート間に配置される浮動性のコアを備える。また、これらの上部プレートおよび下部プレートは、それぞれの椎骨に接して設置可能な外側表面、および内側曲面を有する。さらに、上部プレートおよび下部プレートのうちの少なくとも１つは、内側表面の１つから伸長するフランジを備える。このコアは、コア上をプレートがスライド移動する間、プレート間にコアを係留するように、フランジと係合するために、少なくとも１つの周縁溝を備える。上記の任意の特徴はまた、多様な実施形態に組み込まれ得る。

本発明の別の局面において、隣接した椎骨間に挿入するための人工椎間板は、それぞれの椎骨に接して設置可能な外側表面および内側曲面を有する、上部プレートおよび下部プレートを備え、少なくとも１つのこれらの上部プレートおよび下部プレートは、内側表面の１つから伸長するフランジを備える。浮動性のコアがこれらの曲面の間に配置されて、プレートがコアの上をスライドするのを可能にし、そしてこのコアは、コア上をプレートがスライド移動する間、プレート間にコアを係留するように、フランジと係合するために、少なくとも１つの周縁突出を備える。また、多様な実施形態が、上記の特徴のうちのいずれかを含み得る。

本発明のさらに別の局面において、隣接した椎骨間に挿入するための人工椎間板は、それぞれの椎骨に接して設置可能な外側表面および内側曲面を有する上部プレートおよび下部プレート、これらのプレート間のコア、ならびに対立する保持形成物を備える。このコアは、プレートの内側曲面に相補的な形状の上部曲面および下部曲面を備えることにより、コア上をプレートがスライドするのを可能にし、このコアの上部表面および下部表面は、コアを貫いて側方に伸長する赤道面上におよび赤道面下にそれぞれ位置する。対立する保持形成物は、コアの赤道面上の周縁および少なくとも１つのプレートの曲面のエッジに位置し、そしてコア上をプレートがスライド移動する間、プレート間にコアを係留するのに役立つ。

本発明のさらに別の局面において、隣接した椎骨間の間隔を制限する方法は、上部椎体の下部表面に接して上部プレートを移植する工程、下部椎体の上部表面に接して下部プレートを移植する工程、およびこれらの上部プレートと下部プレートの間にコアを配置する工程を包含する。このコアは、上部プレートおよび下部プレートのそれぞれの球状空洞の間に浮遊し、これらのプレートは、少なくとも１つの周縁制限部材を用いてコアの周縁移動を制限する。いくつかの実施形態において、各プレートを移植する工程は、それぞれの椎体中に形成された対応する溝の中に、各プレート上のフィンをスライドさせる工程を包含する。このフィンは、任意の適切な方向に（例えば、後方−前方、前方−後方、側方、または前方−後方配向と側方配向の間に任意の角をなす方向に）、溝の中にスライドし得る。必要に応じて、移植する工程は、上部プレートおよび下部プレートのテクスチャー加工した外側表面を、椎体の上部表面および下部表面と接触させる工程をさらに包含し得る。

本発明の別の局面において、隣接した椎骨間に挿入するための人工椎間板を組み立てる方法は、コアを第１エンドプレートと移動可能に連結させて、このコアと第１エンドプレートの間に締り嵌めを形成する工程、およびこのコアを第２エンドプレートと接触させる工程を包含する。いくつかの実施形態において、コアを第１エンドプレートと連結させる工程は、コアをエンドプレート中にスナップ嵌めする工程を包含する。あるいは、コアを第１エンドプレートと連結させる工程は、コアの周りにエンドプレートを形成する工程を包含し得る。いくつかの実施形態において、コアを第１エンドプレートと連結させる工程は、コアの周縁突出を第１エンドプレートの周縁制限構造と係合させる工程を包含する。

本発明の別の局面において、隣接した椎骨間に挿入するための人工椎間板は、以下を備える：それぞれの椎骨に接して設置可能な外側表面、および内側曲面を有する、上部ならびに下部プレート；該プレート間のコアであって、プレートの内側曲面に相補的な形状の上部曲面および下部曲面を有し、コア上をプレートがスライドするのを可能にする、コア；ならびに、該コアの上部曲面および下部曲面の少なくとも１つから、該プレートの内側表面の１つの少なくとも１つの陥凹の中へ伸長する、少なくとも１つの突出物であって、該陥凹が突出物に対して過大であることにより、コア上をプレートがスライド移動可能になり、一方、このようなスライド移動の間、プレート間にコアを保持する、突出物。

いくつかの実施形態は、コアの上部表面および下部表面から伸長する複数の突出物をさらに備える。例えば、これらの複数の突出物は、コアの上部表面および下部表面の各々の周縁部分から、上部プレートおよび下部プレート上のリング形の陥凹の中へ伸長する、２つの隆起リングを備え得る。他の実施形態において、これらの複数の突出物には、コアの上部表面および下部表面の各々の周縁部分から、上部プレートおよび下部プレート上の複数の陥凹の中へ伸長する、複数の表面特徴が含まれ得る。さらに他の実施形態において、これらの複数の突出物には、コアを貫通して軸方向に伸長する細長い直立した要素のそれぞれの端部が含まれ得、これらの端部は上部コア表面および下部コア表面を越えて突出している。例えば、この直立要素には、コアを貫通する軸方向通路を通って伸長するロッドが含まれ得る。いくつかの実施形態において、このようなロッドおよび通路は、係合のために互いに相補的にねじ込まれ得る。

本発明の別の局面において、隣接した椎骨間に挿入するための人工椎間板は、以下を備える：それぞれの椎骨に接して設置可能な外側表面、および内側曲面を有し、少なくとも１つの該内側表面が少なくとも１つの陥凹を有する、上部ならびに下部プレート；該プレート間のコアであって、コア上をプレートがスライドするのを可能にするために、プレートの内側曲面に相補的な形状の上部曲面および下部曲面を有し、かつ軸方向の通路がコアを貫通して伸長する、コア；ならびに、軸方向の通路を通ってプレートの内側表面の少なくとも１つの陥凹の中へ伸長するロッド。これらの陥凹は、突出物に対して過大であることにより、コア上をプレートがスライド移動可能になり、一方、このようなスライド移動の間、プレート間にコアを保持する。

必要に応じて、ロッドおよび通路は、係合のために互いに相補的にねじ込まれ得る。いくつかの実施形態において、このロッドは、上部プレート上の第１過大陥凹および下部プレート上の第２過大陥凹と、移動可能に係合される。種々の実施形態において、これらのプレートおよびコアは、上記の特徴または特性のうちのいずれかを有し得る。

本発明の別の局面において、隣接した椎骨間に挿入するための人工椎間板は、以下を備える：それぞれの椎骨に接して設置可能な外側表面、および内側曲面を有する、上部ならびに下部プレート；該プレート間のコアであって、コア上をプレートがスライドするのを可能にするために、該プレートの内側曲面に相補的な形状の上部曲面および下部曲面を有する、コア；ならびに、該コアを貫いて側方に伸長し、かつコアの外側に端部（プレートがコア上をスライドするときにプレート間にコアを保持するために、該プレートの一方または両方と係合される端部）を有する、可撓性の繋ぎ部材。この可撓性の繋ぎ部材は、例えば、コアを貫通する側方通路を通って伸長し得、かつ上部プレートおよび下部プレートのうちの少なくとも１つと係合される端部を備え得る。いくつかの実施形態において、この可撓性の繋ぎ部材には、可撓性のケーブルまたはコードが含まれる。

本発明のさらに別の例において、隣接した椎骨間に挿入するための人工椎間板は、以下を備える：それぞれの椎骨に接して設置可能なテクスチャー加工した外側表面であって、これらの外側表面の各々が、少なくとも１つの垂直フィンおよび他のプレートの対応するエッジと接触するように適合したエッジ部分を有する、外側表面、および内側曲面を有する、上部プレートならびに下部プレート；ならびにこれらのプレート間のコアであって、コア上をプレートがスライドするのを可能にするために、該プレートの内側曲面に相補的な形状の上部曲面および下部曲面を有する、コア。これらのプレートおよびコアの曲面は、プレートがコア上をスライドするときにプレート間にコアを保持するために、互いに協同する形成物を備える。これらの形成物には、陥凹および該陥凹に収容される突出物が含まれ、これらの陥凹および突出物は、関連する曲面の中心軸とその外周との間に設置される。

いくつかの実施形態において、例えば、これらの突出物は、コアの上部表面および下部表面の各々の周縁部分から、上部プレートおよび下部プレート上のリング形の陥凹の中へ突出する、２つの隆起リングを備え得る。他の実施形態において、これらの突出物は、コアの上部表面および下部表面の各々の周縁部分から、上部プレートおよび下部プレート上の複数の陥凹の中へ突出する、複数の表面特徴を含み得る。さらに、これらのプレートおよびコアは、上記の特徴のうちのいずれかを含み得る。

これらのおよび他の局面および実施形態は、図面を参照して以下により詳細に記載される。

（発明の詳細な説明）
図１〜４は、隣接した２つの脊髄椎骨（図示せず）の間に椎間挿入するための人工椎間板１０を図解する。この人工椎間板１０は、３つの構成要素、すなわち上部プレートまたはシェル１２、下部プレートまたはシェル１４およびこれらのプレート間に配置されたコア１６を備える。

上部プレート１２は、外側表面１８および内側表面２４を備え、任意の適切な材料または材料の組み合わせ、例えばコバルトクロムモリブデン、チタン（例えばグレード５チタン）および／またはその他同種のものから作製され得るが、これらに限定されない。１つの実施形態において、腰椎において代表的に用いられる人工椎間板は、上部プレート１２がコバルトクロムモリブデンで作製され、そして外側表面１８が酸化アルミニウムブラスト法で処理後にチタンプラズマ溶射される。別の実施形態において、頸椎において代表的に用いられる人工椎間板は、上部プレート１２がチタンで作製され、内側表面２４が窒化チタンでコーティングされ、そして外側表面１８が酸化アルミニウムブラスト法で処理される。代替の頸椎実施形態は、内側表面２４上にコーティングを含まない。いくつかの実施形態において、２種類の材料を連結させて内側表面２４および外側表面１８を形成することは有用であり得る。例えば、上部プレート１２は、ＭＲＩ適合性の材料（例えばチタン）で作製され得るが、内側表面２４には、より硬質の材料（例えばコバルトクロムモリブデン）を含み得る。任意の適切な技術、例えばスナップ嵌め、滑り嵌め、積層、締り嵌め、接着剤の使用、溶接および／またはその他同種の技術を用いて、材料を連結させ得る。任意の他の適切な組み合わせの材料およびコーティングが、本発明の種々の実施形態において用いられ得る。

いくつかの実施形態において、外側表面１８は平面である。この外側表面１８は、椎骨へのプロテーゼ１０の取付けを強化するために、しばしば１以上の表面特徴および／または材料を備える。例えば、外側表面１８を機械加工して、椎骨への上部プレート１２の取付けを促進するために鋸歯状の縁２０または他の表面特徴を有し得る。示した実施形態（図６）において、鋸歯状の縁２０は、交互に直交方向に伸長するが、他の形状もまた有用である。さらに、外側表面１８に、酸化アルミニウム微粒子などを用いたブラスト処理によって形成される粗い超仕上げを提供し得る。いくつかの実施形態において、この外側表面はまた、チタンプラズマ溶射して椎骨への外側表面１８の取付けをさらに強化し得る。

この外側表面１８はまた、前後方向に伸長する、直立した垂直フィン２２も担持し得る。このフィン２２は、横穴２３によって貫通される。代替の実施形態において、このフィン２２は、前後軸から離れて、例えば外側−外側配向、後外側−前外側配向などで回転し得る。いくつかの実施形態において、このフィン２２は、９０°以外の角度で表面１８から伸長し得る。さらに、種々の実施形態において、複数のフィン２２が表面１８に装着され得、そして／またはこのフィン２２は任意の他の適切な配置を有し得る。他の実施形態において、フィン２２ いくつかの実施形態（例えば、頚部挿入のための人工椎間板１０）において、フィン２２、４２は完全に省略され得る。

球状に湾曲した凹状の内側表面２４は、図示されるように、中心軸位置に円形陥凹２６を有して形成される。曲面２４の外縁で、上部プレート１２は、内向きに向いたリブまたはフランジ２８を備える一体化したリング構造２６を含む、周縁制限構造を担持する。このフランジ２８は、環状ウェブ３２によってプレートの主要部分に接合されたＵ形部材３０の一部を形成する。このフランジ２８は、内向きにテーパ状の形状を有し、上部プレート１２が図１に見られる配向である場合、この水平方向に対してわずかに傾いた上部表面３４および下部表面３６をそれぞれ規定する。Ｕ形部材３０の突出部３８は、図示されるように内向きにテーパ状の垂直面を有する。

下部プレート１４は、周縁制限構造２６が存在しないこと以外は、上部プレート１２と類似している。従って、下部プレート１４は、上部プレート１２の外側表面１８のように鋸歯状の縁のある超仕上げされた平面である、外側表面４０を有する。下部プレート１４は、必要に応じて、上部プレートのフィン２２と類似したフィン４２を担持する。下部プレート１４の内側表面４４は凹状であり、上部プレート１２の内側表面２４の曲率半径と一致する曲率半径で、球状に湾曲している。前と同じく、この表面には、窒化チタンまたは他の仕上げが提供され得る。

内側曲面４４の外縁で、下部プレート１４に傾斜したレッジ形成物４６が提供される。あるいは、下部プレート１４は、上部プレート１２上の周縁制限構造２６に類似した周縁制限構造を備え得る。

人工椎間板１０のコア１６は、例えばポリエチレン（Ｃｈｉｒｕｌｅｎ（商標））のような、低摩擦材料で作製される。代替の実施形態において、コア１６は、任意の他の適切な材料、例えば他のポリマー、セラミックなどを含み得る。コア１６は、同一の球状に湾曲した上部凸面４８および下部凸面５０を有する。これらの表面の曲率半径は、上部プレート１２の内側表面２４および下部プレート１４の内側表面４４の曲率半径と一致する。従って、これらの曲面は相補的である。耐磨耗性のために、コアの表面ゾーンは、適切な架橋手順によって硬化させ得る。

コア１６は、これを側方に二分する中心赤道面５２について対称である。（たとえ他の実施形態において、コア１６が非対称である場合があっても。）このコアの周縁部付近に広がる環状陥凹または溝５４が、この赤道面上に位置している。溝５４は、上部リブまたはリップ５６と下部リブまたはリップ５６との間に規定される。プレート１２、１４およびコア１６が組み立てられ、図１に見られる配向の状態にある場合、フランジ２８は赤道面上に位置し、溝５４と一直線に並ぶ。リップ５６の外径５８は、好ましくはフランジ２８の内側エッジによって規定される直径６０よりもごくわずかに大きい。コアおよび上部プレートの組立ては、フランジ２８によって規定される環状開口部を介してコアをプレスする工程を包含し得、コアの固有の弾性によって上部リブ５６のわずかな変形が可能になるか、またはコアがある傾斜で導入される。他のあまり好ましくない本発明の実施形態（図示せず）において、直径５８は、直径６０と同じであるかまたは直径６０よりもなおわずかに小さい場合がある。

いくつかの実施形態において、溝５４の内側表面には、耐磨耗性のために、純チタンまたはコバルトクロムを含浸したチタン、窒化チタン、他のチタン合金などの内張りが提供され得る。

人工椎間板１０の中心軸（曲面の曲率中心を通る軸）は参照番号６２で示される。図１に示すように、人工椎間板１０は、軸６２を備える中心前後平面について対称であり得る。図４を参照して、いくつかの実施形態において、軸６２は後方に配置される。すなわち、人工椎間板の前方限界よりも後方限界により近接して設置される。

使用にあたって、人工椎間板１０は、損傷した椎間板の代わりに、隣接した脊髄椎骨の間に外科的に移植される。隣接した椎骨は、強制的に互いに分離され、挿入に必要な空間を生じる。人工椎間板を、通常は後方に向かって、椎骨の間の所定の位置に挿入し、プレート１２、１４のフィン２２、４２は、これらを受容するために対立する椎骨の表面に切り込まれたスロットに入る。挿入後、椎骨、小関節面、隣接した靭帯および軟組織を一体として動かして、人工椎間板を所定の位置に保持可能にする。鋸歯状の縁のある超仕上げされた、プレート１２、１４の表面１８、４０を、対立する椎骨に接して設置する。鋸歯状の縁２０およびフィン２２、４２は、人工椎間板１０に初期安定性および固定をもたらす。時間が経つにつれて、チタン表面コーティングによって強化された、プレートと椎骨の間のしっかりした接続が、鋸歯状の縁のある表面上の骨組織の成長に伴い達成される。骨組織はまた、フィン２２、４０の周りおよびその中の横穴２３を通っても成長し、達成される接続をさらに強化する。

図５を参照して、コア１６は、チタンピン６４を収容する、狭い、角度をなして間隔を空けた、出口のない通路６１を備えて形成され得る。多数の実施形態において、コア１６自体は、Ｘ線放射を通し、従って手術後のＸ線検査において不可視である。ピン６４は、Ｘ線撮影マーカーとしての役割を果たし、このような検査中にコア１６の位置を確認することが可能になる。

組立人工椎間板１０において、プレートおよびコアの相補的かつ協同する球面により、中心軸６２の周りの回転を含む、かなり広い範囲の角度にわたって、あらゆる方向または自由度で、プレートがコアの上をスライドするかまたは関節でつながることが可能になる。図１および図４は、軸６２の上に互いに垂直に配列したプレート１２および１４ならびにコア１６を備える人工椎間板１０を示す。図２は、人工椎間板１０の最大限の前方屈曲が生じた状況を図示する。この位置で、取り囲まれたエリア６９に見られるように、上部リブ５６はＵ形部材３０の穴３８に入り、該リブ５６の下部表面は移動してフランジ２８の上部表面３４と接触し、該フランジは溝５４中に移動し、そして該フランジの下部表面３６は移動してレッジ形成物４６の上部表面と接触している。種々の表面間の隣接により、さらなる前方屈曲が阻止される。この設計によって、フランジ２８の内端が溝５４の基部に接することも可能になり、その結果、コアとプレートの間のさらなる相対運動を制限する。同様の配置が、コア上のプレート１２、１４の最大限の後方屈曲の場合に（例えば脊髄伸長の間）、および／または最大限の側方屈曲の場合に達成される。

図３は、人工椎間板１０が、コアに対するプレートの並進運動をも可能にし得るための方法を図示する。この図示した状況において、コアに対してプレートが側方並進している。番号７０で示されるように、フランジ２８の内端が溝５４の基部に接すると、側方並進の限界に達する。

フランジ２８およびリブ５６の間に規定された溝５４は、プレートからコアが分離するのを阻止する。言い換えれば、保持形成物の協同作用により、人工椎間板１０の屈曲の間、常にコアがプレート間に係留されることを確実にする。

代替の実施形態において、連続的な環状フランジ２８は、周囲に間隔をあけて離れた多数のフランジセグメントを備える保持形成物に置き換えられ得る。このような実施形態としては、例示的な実施形態におけるような、単一の連続的な溝５４が挙げられ得る。あるいは、コアの周縁部に間隔をあけて離れた、対応する数の溝様の陥凹が用いられ得、各フランジセグメントが陥凹の１つに対立している。別の実施形態において、連続的なフランジまたは複数のフランジセグメントは、上部プレート１２に担持される内向きに向いたペグまたはピンに置き換えられ得る。この実施形態としては、単一の連続的な溝５４、または、各ピンもしくはペグが陥凹に対立している、周囲に間隔をあけた一連の陥凹が挙げられ得る。

さらに別の実施形態において、保持形成物は、上部プレートの代わりに下部プレート１４に担持され得る。すなわち、これらのプレートが逆にされる。いくつかの実施形態において、上部（または下部）プレートは、その内側曲面のエッジに、内向きに向いた溝、または周囲に間隔をあけた溝セグメントを備えて形成され、コアの外周は、外向きに向いたフランジ、または周囲に間隔をあけたフランジセグメントを備えて形成される。

図７〜１０は、代替の実施形態に従って人工椎間板１１０を図示する。先の実施形態において見られるように、人工椎間板１１０は、３つの主要な構成要素――上部プレートまたはシェル１１２、下部プレートまたはシェル１１４およびこれらのプレート間に配置されたコア１１６を備える。上部プレート１１２は、鋸歯状の縁１２０を備える主要な外側表面１１８を有する。さらに、この表面１１８には、酸化アルミニウム微粒子などを用いたブラスト処理によって形成される粗い超仕上げが提供され得る。この表面１１８はまた、前後方向に伸長する、直立した垂直フィン１２２も担持する。このフィン１２２は、横穴１２３によって貫通される。上部プレート１１２は、コバルトクロムまたは窒化チタン仕上げをして形成された、球状に湾曲した凹状の内側表面１２４を有する。この湾曲表面１２４は、図示されるように、中心軸位置に円形陥凹２６を有して形成される。

人工椎間板１１０のコア１１６は、例えば前述のような任意の適切な低摩擦材料で作製され得、一般に、同一の球状に湾曲した上部凸面１４８および下部凸面１５０を備える。これらの表面の曲率半径は、上部プレート１１２の内側表面１２４および下部プレート１１４の内側表面１４４の曲率半径と一致する。従って、これらの曲面は相補的である。耐磨耗性のために、コアの表面ゾーンは、適切な架橋手順によって硬化させ得る。

通路１３２は、コアを通って軸方向に伸長する。この通路は、チタンまたは他の適切な材料のスリーブ１３３を内部に差し込んで提供される。円形断面の形態の細長い要素である、ねじ込みロッド１３４は、この通路を通って軸方向に伸長し、スリーブ１３３とねじ込み係合した状態にある。このロッドの長さは、コアの軸方向の寸法よりも大きく、そのために、ロッドの反対端１３６がコアの曲面１２８および１３０から突き出るという結果になる。組立人工椎間板１１０において、これらの端部３６は、陥凹１２６中に位置する。このロッドの直径は、陥凹１２６の直径よりも小さく、そのために、ロッド端部がこれらの陥凹中を側方移動するための実質的な空間が存在する。

使用にあたって、人工椎間板１１０は、損傷した椎間板の代わりに、隣接した脊髄椎骨の間に外科的に移植される。隣接した椎骨は、互いに分裂され、挿入に必要な空間を生じる。人工椎間板１１０を、通常は後方に向かって、椎骨の間の所定の位置に挿入し、プレート１１２、１１４のフィン１２２、１４２は、これらを受容するために対立する椎骨の表面に切り込まれたスロットに入る。挿入後、椎骨を一体として動かして、人工椎間板を所定の位置に保持可能にする。鋸歯状の縁があり、かつ／または超仕上げされた、プレート１１２、１１４の表面１１８、１４０を、対立する椎骨に接して設置する。時間が経つにつれて、プレートと椎骨の間のしっかりした接続が、鋸歯状仕上げの上の骨組織の成長に伴って達成される。骨組織はまた、フィン１２２、１４０の周りおよびその中の横穴１２３を通っても成長し、装着をさらに強化する。

組立人工椎間板１１０において、プレートおよびコアの相補的かつ協同する球面により、中心軸１４０の周りの回転を含む、かなり広い範囲の角度にわたって、あらゆる方向または自由度で、プレートがコアの上をスライドするかまたは関節でつながることが可能になる。図７および図１０は、軸１４０の上に互いに垂直に配列したプレート１１２および１１４ならびにコア１１６を備える人工椎間板１１０を示す。図８は、人工椎間板の最大限の前方屈曲が生じた状況を図示する。このような屈曲は、ロッドの端部１３６が陥凹１２６中をあらゆる方向にかなり大きな距離にわたって側方移動する能力によって可能になる。最大屈曲の位置で、ロッドの端部１３６は、図示されるように陥凹の側面と接触する。同時に、プレート１１２、１１４は、それらの曲面の周縁部で互いに接触する。同様の原理が、コア上のプレート１１２、１１４の最大限の後方屈曲、すなわち、脊髄伸長の間および／または最大限の側方屈曲の場合に当てはまる。

図９は、人工椎間板１１０がコアに対するプレートの並進運動をも可能にし得るための方法を図示する。この図示した状況において、コアに対してプレートが側方並進している。ロッドの端部１３６が陥凹１２６の側面に横から接すると、この場合も側方並進の限界（図示せず）に達する。

いずれの場合にも、協同保持形成物、すなわち、ロッドの端部１３６と陥凹１２６が、互いに協同してプレートからコアが分離するのを阻止する。言い換えれば、保持形成物の協同作用により、人工椎間板１１０の屈曲の間、常にコアがプレート間に係留されていることを確実にする。本発明のこのバージョンの他の実施形態において、ロッドは、図示した差し込み接続以外の手段によって、コアに固定して取り付けられ得る。他の実施形態において、ロッドは、コアの上部曲面および下部曲面からそれぞれ突き出た別個の要素によって置き換えられ得る。

図１１および図１２は、プロテーゼ１１０の別の実施形態を図示する。この実施形態において、コア１１６は、このコアを貫いて直径上に伸長する側方通路１５０を備えて形成される。この通路には、チタンまたは他の適切な耐磨耗性材料のスリーブ１５２が提供される。本実施形態において編み組みチタン構築物のケーブル１５４の形態をとっている、可撓性の結合手段は、ゆとりを持ってスリーブ１５２を通り抜ける。ケーブル１５４の端部は、上向きに曲げられ、上部プレート１１２中の通路１５６に入る。このケーブルの先端は、通路１５６の盲端に固定させた、波形の保持突起またはフェルール１５８を担持する。

ケーブル１５４は、コア上をプレート１１２、１１４がスライド移動する間、屈曲、伸長または並進のいずれであろうと、コア１１６を係留する。このケーブルは、広い範囲の角度にわたって屈曲し得、これによってコアに対するプレートのスライド移動または関節結合を生じることが可能になる。ケーブルの緩みによっても、コアに対するプレートのある程度の回転運動が可能になる。図１１に示すように、通路１５０およびスリーブ１５２の端部は、スライド移動の間、ケーブルの動きに適応するように釣鐘形に広げられる。また、スライドが生じた場合、ケーブルがプレートに直接作用しないように、プレート１１２、１１４の表面１６０を傾けてケーブルに適応させる。

図１３および１４は、プロテーゼ１１０の別の実施形態を図示する。この実施形態において、プレート１１２、１１４の曲面１２４は、中心軸とそれらの周縁部との間の位置に、連続的な内向きに向いた環状形状のリブ１６２を備えて、形成される。これらのリブは、かなりのゆとりを持って、コア１１６の上部曲面および下部曲面の対応する位置に提供される環状チャネル１６４の中に位置する。前と同じく、保持形成物（すなわち、リブおよびチャネル）の間の協同作用により、屈曲、伸長または並進の間にプレートがコアの上をスライドする場合、コアがプレート間に係留される。いずれの場合にもスライド移動の限界で、リブ１６２はチャネルの側面と接触する。このチャネルには、前述のように耐磨耗性の内張りが提供され得る。

図１５は、プロテーゼ１１０の別の実施形態を図示する。この場合において、コアは、コアの上部表面および下部表面上に連続的な環状リブ１７０を担持し、これらのリブは、プレート１１２、１１４のチャネル１７２の中に、ゆとりを持って位置する。リブ１７０は、前述のように耐磨耗性の材料で内張りされ得る。

図７〜１０および１３〜１５において、両方のプレートとコアとの間で互いに協同する保持形成物が提供される実施形態を図示する。他の実施形態において、コアの保持は、プレートの１つ（上部プレート１１２または下部プレート１１４のいずれか）とコアとの間にのみ作用する保持形成物間の協同によって、達成され得る。例えば、１つの実施形態において、コアの上部（または下部）曲面から伸長する単一の突起、およびこの上部（または下部）プレートの内側表面の対応する陥凹が存在し得る。

前記のものは、本発明の完全かつ正確な記載であるが、任意の多数の改変、追加などが、本発明の範囲を逸脱することなく種々の実施形態に対してなされ得る。従って、上記のいずれも、特許請求の範囲に記載される本発明の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。

図１は、本発明の１実施形態による、垂直に配列したプロテーゼプレートおよびコアを備える人工椎間板の断面前面図を示す。 図２は、コア上をプレートがスライド移動した後の、図１における人工椎間板の側面図を示す。 図３は、コアに対してプレートが並進運動した後の、図１における人工椎間板の側面図を示す。 図４は、垂直に配列したプロテーゼプレートおよびコアを備える、図１における人工椎間板の側面図を示す。 図５は、本発明の１実施形態による、人工椎間板のコアの平面図を示す。 図６は、本発明の１実施形態による、人工椎間板の上部プレートの平面図を示す。 図７は、垂直に配列したプロテーゼプレートおよびコアを備える、本発明の１実施形態による人工椎間板の断面前面図を示す。 図８は、コア上をプレートがスライド移動した後の、図７の人工椎間板の断面側面図を示す。 図９は、コアに対してプレートが並進運動した後の、図７の人工椎間板の断面側面図を示す。 図１０は、垂直に配列したプレートおよびコアを備える、図７の人工椎間板の断面側面図を示す。 図１１は、本発明の別の実施形態による人工椎間板の断面前面図を示す。 図１２は、図１１の人工椎間板の断面側面図を示す。 図１３は、本発明の別の実施形態による人工椎間板の断面前面図を示す。 図１４は、図１３の人工椎間板の断面側面図を示す。 図１５は、本発明の別の実施形態の断面側面図を示す。

Claims (10)

1. 隣接した椎骨間に挿入するための人工椎間板であって、該人工椎間板は、以下：
   上部支持面および下部支持面を有する移動可能なコア；
   上部プレートおよび下部プレートであって、各プレートが、椎骨に係合する外側表面および該コアの支持面上をスライドする内側曲面を有する、プレート；ならびに
   該上部プレート、該下部プレートの少なくとも１つ上の周縁制限構造であって、該コア上を該プレートがスライド移動する間、該プレートの少なくとも１つの支持面に対して該コアを保持する、周縁制限構造
   を備え、
   該周縁制限構造が該プレートの１つの上に位置され、そして該プレートが傾斜する間に他方のプレートと接触する停止構造を規定し、そして該プレート間における接触が該コア上を該プレートがスライド移動する間、該プレートの相対的傾斜を制限する、人工椎間板。
2. 前記支持面の少なくとも１つが湾曲球状である、請求項１に記載の人工椎間板。
3. 両方の支持面が球状である、請求項２に記載の人工椎間板。
4. 前記周縁制限構造内での前記コアの運動が拘束を受けていない、請求項１〜３のいずれか
   １項に記載の人工椎間板。
5. 前記周縁制限構造が前記コアの片側に係合して、該コア上を前記プレートがスライド移動する間、該コアの反対側を持ち上げる、請求項１〜４のいずれか１項に記載の人工椎間板。
6. 前記周縁制限構造が、以下：
   前記コアの周縁部の少なくとも一部に広がる、環状構造；ならびに
   前記上部プレートまたは下部プレートの１つの上のリング構造であって、ここで該リング構造および該環状構造が互いに係合し、かつ該コアを保持する、リング構造
   を備える、請求項１〜５のいずれか１項に記載の人工椎間板。
7. 前記リング構造が、突出部を規定するフランジを備え、ここで、前記コア上の前記環状構造の少なくとも一部が該突出部の中に伸長して、該コアと該フランジとの締り嵌めを提供する、請求項６に記載の人工椎間板。
8. 前記環状構造が、前記コアの外周の周りに連続的に伸長するリムを備え、該リムが、前記フランジの内側エッジの幅よりも大きな幅を少なくともいくつかの部位に有して前記締り嵌めを提供する、請求項７に記載の人工椎間板。
9. 前記上部プレートおよび下部プレートの外側表面が、前記椎骨への該外側表面の取付けを促進するために少なくとも１つの表面特徴を有する、請求項１に記載の人工椎間板。
10. 前記少なくとも１つの表面特徴が、前記外側表面に沿って配置された複数の鋸歯状の縁；表面コーティング；複数の陥凹部；または該外側表面の各々の上に配置された少なくとも１つのフィンを備える、請求項９に記載の人工椎間板。

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