JP4489050B2 - 人工椎間板挿入治具 - Google Patents

Description

本発明は、三次元織物からなる繊維構造体をコア材とする自立型で生体模倣性の人工椎間板を、頸椎の椎体間に前方から挿入固定することができる人工椎間板挿入治具に関する。

従来より、椎間板の可動性を保持させるために種々の人工椎間板が開発されつつある。その一つに、チタン合金などの上下の金属製プレートの間に、ボールベアリングの機能を目的とする超高分子量ポリエチレンの球体を設けて椎間板としての可動性をもたせたサンドイッチ構造の人工椎間板がある。この人工椎間板は上下の椎体の動きを許容するものであるが、その動的挙動は本来の椎間板と大きく異なるものである。

また、もう一つ有力な椎間板損傷に対する治療として、上下の椎体（骨）を融合固定化する方法がある。つまり、ケージを用いる融合ケージ（Ｆｕｓｉｏｎ Ｃａｇｅ）法が種々の材料［同種骨、ステンレス、チタン、カーボン製、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）など］によって実用化されている。例えば、開口部を形成した略直方体形状の中空の融合ケージであって、その後壁部に棒状の位置決めツール（挿入治具）の先端をねじ込むネジ孔を設けたものが提案されている（特許文献１）。この融合ケージは、その後壁部のネジ孔に棒状のツールの先端をねじ込んで上下の椎体の間に挿入するものであるが、生体の椎間板と同様の可動性を回復させることを目的としたものではなく、挿入後に上下の椎体を固定用補助デバイス（ロッド、スクリューやプレート等）で動かないように患部の椎体の一つ上と下の椎体に固定することを目的とした手術法であるため、医師および患者が真に望んでいる椎間板の治療法であるとは言えない。

そこで、本出願人は、有機繊維を３軸以上の多軸三次元織組織もしくは編組織又はこれらの複合組織とした三次元繊維構造体をコア材として、その両面にバイオセラミックス粉体を含んだ骨伝導性を有する生体内分解吸収性ポリマーからなるプレートを積層し、この本体を貫通して表面からわずかに先端が突出したピンで上下の椎体に挿入固定する自立型（ｓｔａｎｄ−ａｌｏｎｅ型）の、人工椎間板などとして使用される人工軟骨用生体材料を提案した（特許文献２）。この生体材料からなる人工椎間板は、上記の繊維構造体よりなるコア材が正常な生体の椎間板と同程度の機械的柔軟性（可動性）を備え、その構造と変形特性が極めてバイオミメティックである上に、積層されたプレートが上下の椎体と直接結合し、経時的に骨組織と置換して繊維構造体表面と上下の椎体が直接固定されるに至るため、生体の椎間板の機能を真に有効に代替し得るものである。

けれども、特許文献２の人工椎間板はコア材が三次元繊維構造体であるため、特許文献１の融合ケージと同様にネジ孔を設けて棒状の挿入治具の先端をねじ込み、椎体間に挿入する方法はとれない。それゆえ、三次元繊維構造体をコア材とする人工椎間板を椎体間に挿入するのに適した治具を早急に開発する必要があった。

そこで、本出願人は、三次元繊維構造体をコア材とする人工椎間板を頸椎の椎体間に前方から挿入する人工椎間板挿入治具として、図７に示すような挿入治具を１１提案した（特許文献３）。この挿入治具は、人工椎間板を保持する上保持片１１ｉと下保持片１１ｊを前端に形成したブロック１１ａの後部にパイプ１１ｂを取付け、人工椎間板を後方から支持する支持片１１ｄを前端に取付けたシャフト１１ｃをパイプ１１ｂに挿通して、支持片１１ｄをブロック１１ａの凹空部１１ｍに収容すると共に、握り部本体１１ｆと中間のスペーサ部１１ｇと後端の抜止め部１１ｈに三分割された握り部１１ｅの該握り部本体１１ｆに上記パイプ１１ｂの後部を差込んで固定し、シャフト１１ｃの後端部をスペーサ部１１ｇに遊挿して抜止め部１１ｈにねじ込み固定したものである。

このような人工椎間板挿入治具１１を用いると、以下の要領で人工椎間板を頸椎の椎体間に前方から挿入することができる。まず、図８の（ａ）に示すように、頸椎用の人工椎間板３をブロック１１ａの上保持片１１ｉと下保持片１１ｊの間に挟んで保持させ、頸椎の上下の椎体２０，２０間に前方から挿入する。次いで、握り部１１ｅの後端の抜止め部１１ｈを回してシャフト１１ｃから取外し、中間のスペーサ部１１ｇを抜き取った後、図８の（ｂ）に示すように、抜止め部１１ｈを再び螺合して取付ける。そして、図８の（ｃ）に示すように、抜止め部１１ｈをその位置に固定したまま、握り部本体１１ｆを抜止め部１１ｈに当たるまで引き出し、先端のブロック１１ａを上下の椎体２０，２０の間から引き抜く。このとき、人工椎間板３はシャフト先端の支持片１１ｄによって後方から支持されているため、ブロック１１ａと一緒に引き抜かれることがなく、椎体２０，２０間に確実に設置される。
特開２００４−１９５２３２号公報 特開２００３−２３０５８３号公報 国際公開第２００６／０２５１２５号パンフレット

しかしながら、上記特許文献３の人工椎間板挿入治具１１には、まだ、次のような解決すべき問題点が含まれていた。
即ち、この人工椎間板挿入治具１１は、図８の（ｂ）（ｃ）に示すように、後端の抜止め部１１ｈをその位置で固定したまま、握り部本体１１ｆを抜止め部１１ｈに当たるまで引き出して、先端のブロック１１ａを上下の椎体２０，２０の間から引き抜くようにしているが、実際に抜止め部１１ｈをその位置で固定したまま握り部本体１１ｆを引き出すことは容易でなく、どうしても抜止め部１１ｈが動くため、この抜止め部１１ｈの動きに伴ってシャフト１１ｃの先端の支持片１１ｄも動いて人工椎間板３の位置ズレが生じるという問題があった。

本発明は上記事情の下になされたもので、三次元繊維構造体をコア材とする人工椎間板を頸椎の上下の椎体の間に前方から位置ズレを生じさせることなく適正な位置に挿入固定できる人工椎間板挿入治具を提供することを解決課題としている。

上記課題を解決するため、本発明に係る人工椎間板挿入治具は、人工椎間板を上下から挟んで保持する左右一対の上フォークと左右一対の下フォークを前端に備えた保持ブロックの後端にパイプを取付け、人工椎間板を後方から支持する支持部材を前端に取付けたシャフトを上記パイプに摺動可能に挿通して、上記支持部材を上記保持ブロックの前端の開口した内部空洞に出没可能に収容すると共に、上記支持部材に設けた上下一対の当止片を上記保持ブロックの上下両面に形成した割溝から上下に突出させ、上記パイプの後端に取付けた握り部に、上記シャフトを前方に摺動させるシャフト摺動手段を設けたことを特徴とするものである。

本発明の人工椎間板挿入治具においては、支持部材の前面を、人工椎間板の凸湾曲した後面に対応する凹湾曲面に形成することが好ましい。

本発明の人工椎間板挿入治具は、以下の要領で人工椎間板を頸椎の椎体間に挿入固定することができる。まず、保持ブロック前端の上フォークと下フォークの間に頸椎用の人工椎間板を保持させ、握り部を手で握りしめて、支持部材の当止片が頸椎の上下の椎体に当たるまで、保持ブロックの前端部を上下の椎体間に前方から挿入する。そして、支持部材の当止片を上下の椎体に押し当てたまま、シャフト摺動手段でシャフトを前方に摺動させることによって、その反作用で握り部とパイプと保持ブロックを反対方向へ相対的に移動させながら保持ブロックの前端部を上下の椎体間から抜き取り、人工椎間板が上下の椎体によって挟まれると、支持部材を椎体の間から抜き取る。このように、本発明の人工椎間板挿入治具は、支持部材の当止片を上下の椎体に押し当てて支持部材を固定したまま、保持ブロックの前端部を椎体間から引き抜くので、人工椎間板に位置ズレを生じることがなくなり、椎体間の適正な位置に人工椎間板を挿入固定することができる。

そして、支持部材の前面を、人工椎間板の凸湾曲した後面に対応する凹湾曲面に形成したものは、支持部材の凹湾曲面によって人工椎間板を後方から安定良く支持できるため、人工椎間板の位置ズレを一層確実に防止できるようになる。

以下、図面を参照して本発明の具体的な実施形態を詳述する。

図１の（ａ）は本発明の一実施形態に係る人工椎間板挿入治具の平面図、図１の（ｂ）は同人工椎間板挿入治具の左側面図、図２の（ａ）は図１のＡ−Ａ線断面図、図２の（ｂ）は図１のＢ−Ｂ線断面図、図３の（ａ）は同人工椎間板挿入治具の保持ブロックとこれに保持させる人工椎間板を示す斜視図、図３の（ｂ）は人工椎間板を保持ブロックに保持させたところを示す斜視図、図４は同人工椎間板挿入治具の保持ブロックに人工椎間板を保持させて頸椎の上下の椎体間に挿入したところを示す断面図、図５は同人工椎間板挿入治具のシャフトを前方へ摺動させる前の半筒状レバーを起こした状態を示す断面図、図６は同人工椎間板挿入治具のシャフトを前方へ摺動させた後の半筒状レバーを閉じた状態を示す断面図である。

この人工椎間板挿入治具１は、図１〜図３に示すように、保持ブロック１ａと、パイプ１ｂと、シャフト１ｃと、支持部材１ｄと、握り部１ｅと、シャフト摺動手段２を具備して成るものである。

保持ブロック１ｄは、人工椎間板３を上下から挟んで保持する左右一対の上フォーク１ｆと左右一対の下フォーク１ｇをブロック前端から突設したもので、この保持ブロック１ｄの後端にはパイプ１ｂが取付固定されている。このパイプ１ｂにはシャフト１ｃが手動可能に挿通されており、このシャフト１ｃの前端には、人工椎間板３を後方から支持する支持部材１ｄが取付けられている。

保持ブロック１ａには前端の開口した内部空洞１ｈが形成されており、この内部空洞１ｈに支持部材１ｄが出没可能に収容されて、支持部材１ｄの後端がパイプ１ｂの前端に当止されている。この支持部材１ｄには上下一対の当止片１ｉが設けられており、これらの当止片１ｉは、保持ブロック１ａの上下両面に形成された割溝１ｊから上下に突き出している。これらの当止片１ｉは、後述するように、人工椎間板３を保持ブロック１ａの上下のフォーク１ｆ，１ｇに保持させて頸椎の上下の椎体間に挿入する際に、上下の椎体に当止させて人工椎間板３を適正な挿入位置に位置決めする役目と、保持ブロック１ａを椎体間から抜き取るときに支持部材１ｄを固定して人工椎間板３の位置ズレを防止する役目を果たすものである。

この支持部材１ｄの前面１ｋは、人工椎間板３の凸湾曲した後面に対応する凹湾曲面に形成されている。従って、凹湾曲面に形成された支持部材１ｄの前面１ｋで人工椎間板３を後方から安定良く支持できるため、人工椎間板３の位置ズレをほぼ確実に防止することが可能である。特にこの実施形態では、保持ブロック１ａの前端面も人工椎間板３の後面に対応する凹湾曲面に形成して支持部材１ｄの前面１ｋと面一にしているため、人工椎間板３の後方からの支持安定性が更に良くなって、人工椎間板３の位置ズレを一層確実に防止することが可能である。

上記パイプ１ｂの後端には握り部１ｅが取付固定されており、この握り部１ｅにはシャフト１ｃを前方へ押して摺動させるシャフト摺動手段２が設けられている。このシャフト摺動手段２は、図２に示すように、握り部１ｅの前端部に起立可能に軸支されて握り部１ｅの上半部を覆う半筒状レバー２ａと、この半筒状レバー２ａの後部裏側の軸受部２ｂに後端の横軸が回動可能に軸受けされた押し棒２ｃとからなるもので、軸受部２ｂと押し棒２ｃは、握り部１ｅに形成された凹溝１ｍに収容されおり、押し棒２ｃの前端には略半球状の頭部２ｄが形成されている。そして、この押し棒２ｃの前端寄りの部分は、パイプ１ｂから後方へ突き出すシャフト１ｃの後端に形成された円形端板１ｎの上に載置されている。

上記の各部材の材質は、為害性がなく強度が大きいものであれば金属でも合成樹脂でもよいが、その中でも高強度で変形や折損の心配がないステンレスが特に好ましく使用される。また、摩擦係数が小さく生体液中での滑性に優れる超高分子量ポリエチレンも、保持ブロック１ａや支持部材１ｄの材料として好ましく使用される。

上記の人工椎間板挿入治具１によって頸椎の上下の椎体間に挿入固定される人工椎間板３は、図３に示すように、生体不活性な有機繊維（例えば超高分子量ポリエチレンの芯繊維を直鎖状低密度ポリエチレンの被膜で被覆した被覆繊維など）を三次元織組織もしくは編み組織又はこれらの複合組織とした組織構造体よりなるコア材３ａの上下両面に、生体活性なバイオセラミックス粉体（例えば未焼成ハイドロキシアパタイトなど）を２５〜６０質量％含んだ生体内分解吸収性ポリマー（例えばポリ乳酸など）よりなるプレート３ｂ，３ｂを積層し、同様の生体内分解吸収性ポリマーからなる複数本の固定用のピン３ｃを上下に貫通させて、その尖ったピンの端部３ｄを上下両面から突出させた、前方後円形（前半の長方形部分と後半の半円形部分を組み合わせた形状をいう）の人工椎間板であり、これを椎体間に挿入すると生体の椎間板に似たバイオミメティックな変形をするものである。そして、プレート３ｂが上下の椎体と直接結合し、経時的に骨組織と置換して繊維構造体のコア材３ａの表面と上下の椎体を固定するものである。

次に、図４〜図６を参照して、上記の人工椎間板挿入治具１の使用方法を説明する。

まず、図３の（ｂ）に示すように、人工椎間板３を保持ブロック１ａ前端の上下のフォーク１ｆ，１ｇの間に挟んで保持させ、人工椎間板３を後方から支持部材１ｄの凹湾曲した前面１ｋによって安定良く支持した状態で、図４に示すように保持ブロック１ａの前端部分を頸椎の上下の椎体２０，２０の間に前方から押し込み、上下に突き出す当止片１ｉが上下の椎体２０，２０に当たるまで挿入する。この挿入作業は、例えば、握り部１ｅの後端面をハンマーなどで軽くたたきながら押し込むことによって容易に行うことができる。このように当止片１ｉが上下の椎体２０，２０に当たるまで挿入すると、上下のフォーク１ｆ，１ｇに保持された人工椎間板３が椎体２０，２０の間の適正な位置まで到達することになる。

上記の挿入作業が完了すると、図５に示すように、シャフト摺動手段２の半筒状レバー２ａをＸ方向に回動させて斜めに起こすと共に、押し棒２ｃをＺ方向に回動させて先端の略半球状の頭部２ｄをシャフト１ｃ後端の円形端板１ｎの後面にあてがう。そして、当止片１ｉを上下の椎体２０，２０に押し当てたまま、半筒状レバー２ａと握り部１ｅを手で強く握りしめることにより、半筒状レバー２ａをＹ方向に回動させて図６に示すように半筒状レバー２ａを閉じると、円形端板１ｎが押し棒２ｃの頭部２ｄに押されてシャフト１ｃが前方へ摺動しようとし、その反作用で握り部１ｅとパイプ１ｂと保持ブロック１ａが反対方向（後方）へ相対的に移動するため、保持ブロック１ａの前端部分が椎体２０，２０の間から抜き取られる。このとき、支持部材１ｄは、当止片１ｉを上下の椎体２０，２０に押し当てることによって固定されているため、人工椎間板３に位置ズレを生じることがなくなり、椎体２０，２０間の適正な位置に人工椎間板３を挿入することができる。

上記のように保持ブロック１ａの前端部分を上下の椎体２０，２０間から抜き取ると、人工椎間板３の上下両面から突き出したピンの端部３ｄが上下の椎体２０，２０に突き刺さるので、人工椎間板３は完全に自立固定され、その後、支持部材１ｄを抜き取るときに位置ズレや脱転を生じる心配はない。なお、支持部材１ｄを抜き取るときには、シャフト１ｃ後端の円形端板１ｎがパイプ１ｂの後端に係合するため、シャフト１ｃがパイプ１ｂから抜け出すことはない。

以上のように、本発明の人工椎間板挿入治具は、三次元繊維構造体をコア材とする人工椎間板を頸椎の上下の椎体の間に前方から位置ズレを生じさせることなく適正な位置に挿入固定できるといった効果を奏し、実用性に優れたものである。

（ａ）は本発明の一実施形態に係る人工椎間板挿入治具の平面図、（ｂ）は同人工椎間板挿入治具の左側面図である。 （ａ）は図１のＡ−Ａ線断面図、図２の（ｂ）は図１のＢ−Ｂ線断面図である。 （ａ）は同人工椎間板挿入治具の保持ブロックとこれに保持させる人工椎間板を示す斜視図、（ｂ）は人工椎間板を保持ブロックに保持させたところを示す斜視図である。 同人工椎間板挿入治具の保持ブロックに人工椎間板を保持させて頸椎の上下の椎体間に挿入したところを示す断面図である。 同人工椎間板挿入治具のシャフトを前方へ摺動させる前の半筒状レバーを起こした状態を示す断面図である。 同人工椎間板挿入治具のシャフトを前方へ摺動させた後の半筒状レバーを閉じた状態を示す断面図である。 従来の人工椎間板挿入治具の断面図である。 従来の人工椎間板挿入治具の使用方法を説明するもので、（ａ）は人工椎間板を保持したブロックを頸椎の上下の椎体間に挿入したところを示す側面図、（ｂ）は握り部のスペーサ部を取り外したところを示す側面図、（ｃ）はブロックを椎体間から抜き取ったところを示す側面図である。

符号の説明

１ 人工椎間板挿入治具
１ａ 保持ブロック
１ｂ パイプ
１ｃ シャフト
１ｄ 支持部材
１ｅ 握り部
１ｆ 上フォーク
１ｇ 下フォーク
１ｈ 内部空洞
１ｉ 当止片
１ｊ 割溝
１ｋ 前面
２ シャフト摺動手段

Claims (2)

1. 人工椎間板を上下から挟んで保持する左右一対の上フォークと左右一対の下フォークを前端に備えた保持ブロックの後端にパイプを取付け、人工椎間板を後方から支持する支持部材を前端に取付けたシャフトを上記パイプに摺動可能に挿通して、上記支持部材を上記保持ブロックの前端の開口した内部空洞に出没可能に収容すると共に、上記支持部材に設けた上下一対の当止片を上記保持ブロックの上下両面に形成した割溝から上下に突出させ、上記パイプの後端に取付けた握り部に、上記シャフトを前方に摺動させるシャフト摺動手段を設けたことを特徴とする人工椎間板挿入治具。
2. 上記支持部材の前面を、人工椎間板の凸湾曲した後面に対応する凹湾曲面とした請求項１に記載の人工椎間板挿入治具。

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