JP4551929B2 - 頸椎のプロテーゼ - Google Patents

Description

隣接する椎体に接触する上部コネクションプレート及び下部コネクションプレートと、一方のコネクションプレートと共にヒンジを形成するヒンジコア部と、からなる頸椎プロテーゼが知られている（ＵＳ６３６８３５０）。当該ヒンジは、上部コネクションプレートの下面の凸状ヒンジ表面と、ヒンジコアの上面の凹状ヒンジ表面とにより形成される。ヒンジコアは、スライド表面を介して他方のコネクションプレート上に載置される。当該スライド表面は、コネクションプレートの拡がる方向に対して平行に延び、下部コネクションプレートに対して、ヒンジコアを上記の方向に相対的に直進運動させることができる。この相対的な移動は、垂直エッジにより制限されるスライド表面により禁止される。この既知のプロテーゼにおいては、ヒンジコアのヒンジ表面が、非常に薄い皿状の構造を備える。このような方法で、特定の表面負荷を低下させることが可能であるため、上記構造が慣例となっている。しかしながら、これは、関係する椎体を互いに接続する靱帯が、あまりにも弱い若しくは伸びている場合、プロテーゼのパーツが互いにルーズになる可能性があるという危険性を伴う。ヒンジ表面を中央で貫通するスクリューにより、プロテーゼのパーツを互いに接続することが知られているけれども（ＵＳ−Ａ−５８９５４２８）、コネクションプレートの拡がり方向に対して平行にヒンジコアが移動する際の直進自由度に関連して、上記のことが行われているのではない。とにかく、頸部のプロテーゼでは、スペースが制限されているため、上記のことは不可能である。

そのため、本発明は、靱帯が弱くなっている場合でさえも充分安定性を保証することができるような、導入部において言及したタイプのプロテーゼを提供することを目的とする。

解決手段は、メインクレームの特徴部、好ましくは独立クレームの特徴部にある。

すなわち、凹状ヒンジ表面が、立体角少なくとも９０°で凸状ヒンジ表面を包囲することが規定されている。これにより、側方から斜めに作用する力により、凸状ヒンジ表面が凹状ヒンジ表面から抜けることがないことを確実なものとすることができる。規定の角度は、凹状ヒンジ表面が凸状ヒンジ表面を包囲する際の領域を示しているため、以下では包囲角と称する。これは、少なくとも１１０°であることが好ましく、より好ましくは１３５°である。本発明の別の形態によれば、もしこれが１８０°以上であるならば、凸状ヒンジ表面は、凹状ヒンジ表面に完全に固定される。当該包囲角若しくは立体角は、凹状ヒンジ表面のエッジの対向する点に由来する半径の間に形成された円錐の中心角として測定される。

もしヒンジコアの他方のコネクションプレートへの付着が安定しない場合、ヒンジ表面領域におけるプロテーゼの安定性が効果のないものとなるので、本発明では、少なくとも９０°の立体角で配置された凹状ヒンジ表面部分が、周端部により囲まれた凹部の内側に存在することがさらに規定される。すなわち、ヒンジ表面のこの部分は、当該周端部の上面に架橋された表面の下側に存在する。その結果、ヒンジコアが、偶発的な横方向の力により、コネクションプレートの凹部から押し出されることは高い確率で起こらないであろう。もし、最初に好ましいと述べたように、９０°以上の包囲角を選択した場合、凸状ヒンジ表面の、９０°を超える部分は当該凹部には存在しないはずである。しかしながら、もし当該部分が上記凹部に存在する場合でも好ましい。

凹部内に凸状ヒンジ表面を位置させることにより、ヒンジコアを、これを保持するコネクションプレートに固定するだけでなく、プロテーゼの全高を減少させるのに役に立つ。凸状ヒンジ表面の半径は、ヒンジコアの断面に関連して非常に小さいので、凸状ヒンジ表面は、大抵、下部コネクションプレートの凹部により囲まれたヒンジコアの内側にある。ヒンジコアは、凹部の専ら内側に存在するように配置してもよい。しかしながら、ヒンジコアにつば部を設け、これを凹部の端部の上面に載置してもよい。これにより、関節の屈曲時に、上部及び下部のコネクションプレートの金属部分間の直接の接触を排除することができる。

この凹部は、ヒンジ表面の半径の少なくとも３分の１、好ましくは約半分の高さまで、ヒンジコアを収容すべきである。凹部が、ヒンジ表面のセンターポイントの高さと実質的に同じ高さでヒンジコアを収容する配置が特に好ましい。当該凹部を囲む端部の、スライド表面からの最小高さは、凹部のＡＰ大きさの少なくとも４分の１、好ましくは少なくとも３分の１であるべきである。略記ＡＰは、前後方向を意味する。

ヒンジコアと凹部の端部との相互作用により、所望の方法で、ヒンジコアの移動の自由度を決定することができる。好ましい形態では、凹部は矩形、好ましくは四角形で、その境界は、ＡＰ方向に対して平行な方向、及びＡＰ方向を横切る方向に形成されている。これにより、可能性として考えられる最も大きな大きさの凹部を下部コネクションプレートに収容することができるという利点を得ることができる。この形態の第１の変形例においては、ある方向に凹部より短い幅長を有し、一方その他方のサイドの長さが実質的に凹部のサイド長さに対応するような、矩形に規定されたヒンジコアを用いることができる。これにより、凹部におけるヒンジコアの方向に依存して、ヒンジコアの移動の自由度は、ＡＰ方向（最も一般的なシナリオである）に、若しくはＡＰ方向の垂直な方向に制限することができる。別の変形例では、ヒンジコアの直進運動が、全く排除されるべき場合、四角形であって、凹部と同じ大きさを有するヒンジコアを使用する。対照的に、もしあらゆる方向に移動の自由度が望まれる場合は、ヒンジコアのあらゆる方向における大きさが、凹部の大きさより小さくなるよう選択される。

以下に、図面を参照しながら、本発明を詳細に説明する。

第１のコネクションプレート１は、第１の椎体のカバープレートと接触することが意図された表面２を備える。表面２は、骨組織との密接な接触を可能とする歯状部若しくは他の手段を備えていてもよい。腹側フランジ３は、ボーンスクリューのためのスクリュー穴４を備える。当該プロテーゼの構造のディテールを、別のように構成することができることは理解されよう。第２のコネクションプレート５は、第２の椎体に接触させるための表面６を備え、そして、スクリュー穴８を具備する腹側フランジ７を備える。第１のコネクションプレート１は、上方に図示され、大抵上方において使用される。そのため、以下では、それを上部コネクションプレートと称し、もう一方のものを下部コネクションプレートと称する。しかしながら、この配置を逆にしてもよい。

上部コネクションプレートの下面は、ヒンジヘッド１０を備える。このヒンジヘッド１０は、センターポイント１２を有し凸状ヒンジ表面１１を形成する。下部コネクションプレート５は、周端部１５を備える。この周端部１５は、平面状スライド表面１７の上にて四角形の凹部１６を取り囲んでいる。この周端部１５の内表面は、凹部１６の底面を形成するスライド表面１７に関して垂直、すなわちＡＰ方向に対して平行若しくはそれに対して垂直に延びる。各コーナー１８は丸みを帯びている。ＡＰ方向の大きさ２６、ＡＰ方向に対して横方向の大きさ２７は、それぞれ同程度である。コネクションプレート１、５は、金属などの耐久性のある材料からなることが好ましい。

好ましくはスライドを補助するポリエチレン、セラミック若しくは他の材料からなるヒンジコア２０が、凹部１６の中に配置される。ヒンジコア２０は、平坦な底面を有し、当該底面は、可能な限り最も大きな領域に亘ってスライド表面１７上に載置され、これと共に直進運動のための滑り面を形成する。ＡＰ方向に延びるヒンジコア２０のスライド表面２１及びＡＰ方向に対して横方向に延びるスライド表面２２は、周端部１５の内表面による凹部１６の境界線と同様の若しくは相補的な矩形の境界を形成する。
ヒンジコア２０は、その上端部において、つば部２５を備える。このつば部２５は、周端部１５の上面に載置される。屈曲運動の際、つば部２５は、上部コネクションプレート１の下面が、下部コネクションプレート５の一部と直接接触することを防止する。コネクションプレート１と５との間の側方領域２４において、相対的な屈曲運動のため充分なスペースが残されている。

ヒンジコア２０は、球状の凹部を備える。当該球状の凹部は、凸状ヒンジ表面１１と相補的であり、対応する凹状ヒンジ表面を形成する。球状の凹部のセンターポイント１２は、凸状ヒンジ表面１１のものと一致する。球状凹部は、１８０度以上の包囲角２８で凸状ヒンジ表面１１を包囲する。ヒンジヘッド１０は、センターポイント１２の上側で、わずかに狭くなっており、それにより、弾性変形の際のみヒンジコア２０から取り外され、通常の力の条件下ではヒンジコア２０にしっかりと保持される。

ヒンジヘッド１０が、ヒンジコア２０の凹状ヒンジ表面１１により実質的に包囲されているため、屈曲可能な関節は、側方から作用する力の影響下でさえも高度の安定性を有する。同様に、ヒンジコア２０は、周端部１５により凹部１６内において、高度の安定性をもって保持される。これは、ヒンジコア２０が、かなりの高さで殆ど完全に周端部１５により囲まれているためである。その上端部及び当該上端部に架けられた表面２３は、凹状ヒンジ表面１１のセンターポイント１２より高い。周端部１５の、スライド表面１７からの高さ２９は、凹部１６のＡＰ長さ２６の５分の２よりわずかに大きい。ヒンジコアが、予期せぬ力により僅かに持ち上げられたとしても、周端部１５は常に図示された元のポジションにヒンジコアを戻す。

コネクションプレート１、５は、様々な幅長のヒンジコアと組み合わせてもよい。これは図３に例示されている。ヒンジコア"ａ"のサイド表面の長さは、周端部１５の内表面の長さと（適度なのりしろを残して）同じである。ヒンジコアが、下部コネクションプレートの凹部１６にフィットされると、これは、下部コネクションプレート５に関して直進移動しない。そのため、プロテーゼにより椎間関節を確実に安定させなければならない場合において、大幅に靱帯が弱くなった場合に使用される。

ヒンジコア"ｃ"は、ＡＰ方向、及びこれを横切る方向の両方において、凹部１６より小さく形成されている。そのため、全ての方向に、限られた移動が起こりうる。このヒンジコアは、当該関節により、ある距離だけなら直進運動が許されるが、この距離以上では安定性が望まれる場合において使用される。

ヒンジコア"ｂ"は、スライド表面２１の幅長が、凹部１６の幅長２６、２７と同じであり、一方でＡＰ方向を横切る一対のサイド表面２２がより短いため、上述の可能性の中間を表す。これは、ヒンジコア"ｂ"が、サイド表面２１の方向に関して、対応する下部コネクションプレート５に対して移動することができず、サイド表面２２の方向には、限られた範囲で移動することができることを意味する。このヒンジコアは、安定性に関する必要性が、異なる方向毎に相違する場合に使用される。大抵の場合、ＡＰ方向について移動の自由度が与えられ、一方横方向については固定される。しかしながら、反対のオプションを実現してもよい。

図２は、ヒンジ表面１１’がより薄く設計され、さらにヒンジコア２０’が低く形成されている点で、図１の実施の形態と異なる、例示的な実施の形態を示している。包囲角２８’は、僅か約１１０度ばかりである。包囲角２８’により規定されるヒンジ表面１１’の領域は、完全に凹部１６’の内側にあり、上部境界表面２３’より低い。その部分３１について、ヒンジ表面の半径３０は、凹部１６’の内側であって、境界表面２３’の下３分の１のところに位置している。凹部１６’の高さ２９’は、当該凹部のＡＰ長さの約３分の１と等しい。プロテーゼの全高は、第１の例示的な実施の形態のものより僅かに小さい。それにも拘わらず、高いレベルの横方向安定性を得ることができる。

第１の実施の形態に係る矢状断面を示している。 第２の実施の形態に係る矢状断面を示している。 ２つのコネクションプレートと、これらの間に見られる、異なるタイプのヒンジコアとの分解斜視図を示している。

Claims (10)

1. 隣接する椎体のそれぞれに接続される２つのコネクションプレート（１、５）と、ヒンジコア（２０、２０’）と、を備え、
   上記ヒンジコア（２０、２０’）は、一方のコネクションプレート（１）と共に、ヒンジコア（２０、２０’）の凹状ヒンジ表面（１１、１１’）と、上記コネクションプレート（１）の相補的凸状ヒンジ表面と、によりヒンジを形成し、
   上記ヒンジコア（２０、２０’）は、スライド表面（１７）を介して、他方のコネクションプレート（５）上に載置され、上記スライド表面（１７）が、コネクションプレート（５）の方向に実質的に平行に拡がり、上記方向への相対的移動を可能とし、さらに当該相対的移動を制限する周端部（１５）により囲まれ、
   上記凹状ヒンジ表面（１１、１１’）が、少なくとも９０°の立体角（２８、２８’）で、上記凸状ヒンジ表面を包囲し、
   上記立体角の範囲に相当する部分が、上記周端部（１５）により囲まれた凹部（１６、１６’）の内側にあり、
   上記ヒンジコアは、屈曲運動時、上記コネクションプレート（１、５）が直接接触することを防止するつば部（２５）を有することを特徴とする頸椎プロテーゼ。
2. 上記凹状ヒンジ表面（１１）が、少なくとも１８０°の立体角（２８）で上記凸状ヒンジ表面を包囲することを特徴とする請求項１記載の頸椎プロテーゼ。
3. 上記凹部（１６、１６’）が、ヒンジ表面半径（３０）の少なくとも３分の１の高さまで、上記ヒンジコア（２０、２０’）を収容することを特徴とする請求項１又は２記載の頸椎プロテーゼ。
4. 上記凹部（１６）が、実質的に、ヒンジ表面（１１）のセンターポイント（１２）の高さまで上記ヒンジコア（２０）を収容することを特徴とする請求項３記載の頸椎プロテーゼ。
5. 上記凹部を囲む周端部（１５）の高さ（２９）が、前後方向の大きさ（２６）の少なくとも４分の１であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の頸椎プロテーゼ。
6. 上記ヒンジコア（２０）は、実質的に完全に上記凹部（１６）内にあることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の頸椎プロテーゼ。
7. 上記凹部（１６）は、矩形であり、その側面は、前後方向に対して平行又は垂直に延びることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の頸椎プロテーゼ。
8. 上記凹部（１６）は、正方形であり、一対の側面（２１）が上記凹部（１６）の幅長（２６、２７）に実質的に対応する幅長を有し他方の一対の側面（２２）がより短い幅長を有する矩形として規定されたヒンジコア（ｂ）を用いることを特徴とする請求項７記載の頸椎プロテーゼ。
9. 上記凹部（１６）と実質的に同じ大きさを有するヒンジコア（ａ）を用いることを特徴とする請求項７記載の頸椎プロテーゼ。
10. 上記凹部（１６）が正方形であり、両辺について、上記凹部（１６）より短い幅長を有する矩形として規定されたヒンジコア（ｂ）を用いることを特徴とする請求項７記載の頸椎プロテーゼ。

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