JP4568330B2 - 椎体の部分置換のためのプロテーゼ - Google Patents

Description

発明の詳細な説明

椎体が病気若しくは怪我により著しくダメージを受けてもはや２つの近接する椎体間の支持機能を満足することができない場合、この椎体は、近接する上部椎体に接触する上部コンタクトプレートと、近接する下部椎体に接触する下部コンタクトプレートと、それらの間にあって、部分置換される椎体を橋渡しするブリッジングパートと、を備える既知のプロテーゼ（ＤＥ−Ａ−４１０９９４１、図８）により部分的に置き換えられる。部分置換される椎体が、椎体のアーチ状側部のみ完全に残っている場合、骨空洞が椎体の前面に形成され、上記骨空洞にブリッジングパートが挿入される。部分置換される椎体を強固に接続するため、上記ブリッジングパートは、側面に沿って突出した網状部（webs）を備え、該網状部は固定用スクリューを受けるための長孔を有する。椎間関節（facet articulation）に加え、部分置換される椎体に当該プロテーゼを固定支持することにより、近接する椎体に対する上記椎体のポジションを決定する。固定用網状部の配置が予定されたプロテーゼの前面が、脊椎が上記網状部へ接続された後上記椎間関節により規定される自然のポジションを維持することができるように加工されるときのみ、上記椎間関節が自然に正確に適応し移動による痛みが発生しない程プロテーゼが正確にフィットすることが見込まれる。制限された作業部位においてこのように正確に加工することは困難である。特に、これは、プロテーゼのポジションが、骨空洞の表面だけではなく、前面及びスクリューホールによっても影響を受けるからである。これらの表面の作製における不正確さにより、プロテーゼのポジションの正確性を低下させ、そのため移動による痛みが引き起こされる。

したがって、本発明は、移動による痛みの可能性を低減させるタイプのプロテーゼを提供することを目的とする。

本発明に係る解決手段は、請求項１の特徴部及び好ましくは従属クレームの特徴部にある。骨空洞に挿入されるプロテーゼのブリッジングパートは横方向に突出する固定突出部を備え、該固定突出部は、収容された挿入ポジションと、突出した固定ポジションとを移動可能である。これは、適切であればＸ線制御装置の下プロテーゼを最初正確に配置し、その後固定用突出部を簡単に引き出すことにより即座にプロテーゼを定位置に固定することができる。骨空洞を成形する必要はなく、そのため正確なポジショニングに悪影響を及ぼす加工工程が必要でない。

ブリッジングパートが、部分置換される椎体に近接する２つの椎体のみに固定され、このために当該プロテーゼを挿入した後、近接する椎体に対して上下方向に移動する突出部を備える、椎体の部分置換可能なプロテーゼが知られている（ＵＳ−Ａ−４８９２５４５）。これらは、橋渡しされる椎体に対して固定されることが予定されており、ヒンジは存在しない。近接する椎体間で移動しないので、プロテーゼの不正確なポジショニングによる移動からくる痛みの虞はない。当該既知のプロテーゼは、当業者に、他の場所に配置された収容及び突出可能な固定用突出部を使用することにより、移動により発生する痛みがヒンジを備えるプロテーゼにおいて避けられるということは教示していない。

空洞の形状におよそ対応する形状をブリッジングパートは有するべきであり、それにより骨空洞部にブリッジングパートを深く挿入することができ、そして固体による固定（solid anchoring）のための周辺骨物質が十分存在する場所において当該固定用突出部は効果的となる。それは、骨空洞が、形状の一致が可能性として考えられる中で最も大きくなるよう形成されるよう、挿入方向にテイパー状とされ、切り欠き部（undercuts）を備えない形状を有することが好ましい。骨の中でできるだけ容易にまた正確に形成される形状であることが好ましい。この具体例として、平坦な表面により区切られ、骨ののこぎりにより生み出される形状、より好ましくは上記骨のこぎりをガイドするゲージにより生み出される形状である。

ブリッジングパートが挿入方向に対して反対方向に関して固定されていない場合、骨空洞の形状と、それに対応する、挿入されるブリッジングパートの形状とが、挿入部分が逃げる方向を決定する。この突出部は、この方向への移動を禁止するように意図されているため、これらの突出部は、この方向に対して垂直方向に骨物質に係合される。このため、概して突出部はブリッジングパートにその側面に沿って配置されることが想定される。

挿入の間、固定用突出部は収容されているので、これらの固定用突出部は挿入を妨害することはない。その後、この固定用突出部は、突出した固定用ポジションに移動する。

固定用突出部は、同じ機構により駆動されることが好ましい。これにより、オペレーションを容易にすることができる。これは、唯一の移動ステップにより、必然的に全ての連動可能な固定突出部を固定ポジションに持って行くことができるからである。このため、全ての関連する固定突出部に作用する駆動手段を設けてもよい。特に、この駆動手段により、固定突出部を異なる方向に移動させること、例えば２つの固定用突出部を反対方向に移動させることが好ましい。

固定用突出部を移動させるための機構が知られており、様々な出願の主題となっている（ＥＰ−Ａ−９５１８７９、ＥＰ−Ａ−１１０４６６５、ＵＳ−Ａ−４６３６２１７、ＵＳ−Ａ−５６５８３３５、ＵＳ−Ａ−２００２／０１６５６１３、ＵＳ−Ａ−２００４／００８８０５４、ＷＯ２００４／０８０３５６）。この駆動装置は、回転により、固定用突出部を移動させることができるように配置してもよい。例えば、当該駆動手段は偏心カム若しくはロータリーカムとして構成しても良く、これらは、突出部の挿入ポジションに対応する回転ポジションにおいては、固定ポジションに対応する回転ポジションにおけるより、突出部に対して突出していない。当該駆動手段の特に好ましい実施の形態は、固定突出部に接続される鋸歯状ラックにかみ合う小歯車である。これは、挿入ポジションと固定ポジションとの間の突出部によりカバーされる移動が、駆動手段のカム高さに制限されないという利点を有する。

固定突出部及びこれらを移動させるために使用される駆動手段は、所定のインプラント面から作動されることが好ましい。インプラントは、上記インプラント面から骨空洞に挿入される。

単に固定突出部だけによることなく骨内にインプラントを固定するため、骨空洞に挿入される部分は、骨組織が、当該部分の表面と緊密に接続されるように構成されることが好ましい。これは、骨組織を受けるための開口部若しくはポアを有することが好ましい。中空状スペースが設けられ、当該中空状スペースは、上記開口部若しくはポアを介してアクセス可能であり、骨材料（骨置換材料を含む）の充填物が与えられるか、若しくは与えられる可能性がある。

椎体を部分置換するために、骨空洞を椎体に前方向から形成してもよい。この骨空洞は、ブリッジングパートの形状に適合し、そして殆ど完全にブリッジングパートを受け取る。これを確実に可能とするため、ブリッジングパートは椎体より狭く形成される。ブリッジングパート及び椎体は、ぴったりフィットさせて互いに支持されることが好ましい。当該ブリッジングパートは、骨空洞においてそのブリッジングパートを強固に保持する横方向固定突出部を備える。

当該突出部が収容された挿入ポジションにある間、容易にブリッジングパートを骨空洞に挿入することができる。その後この突出部を押し出し、両側面において骨組織に突出させ、これにより固定ポジションに達する。ブリッジングパートの前面からそれらの固定突出部を作動させることが好ましい。

本発明は、特に頸部の脊椎に適用される場合に利点を有する。

以下の図面に図示された例示的な実施の形態を参照しながら本発明をより詳細に説明する。

この例示的実施の形態は、椎体の部分的置換のためのプロテーゼに関する。図２は、上部椎体１と下部椎体２と、それらの間にあって部分的に置換される椎体３とを示している。上記上部椎体と下部椎体との間にプロテーゼが挿入される。このプロテーゼは、上部椎体１に接触する上部コンタクトプレート５と、下部椎体２に接触する下部コンタクトプレート６と、上記コンタクトプレート５及び６を接続するブリッジングパート（bridging part）７とを備える。ヒンジ表面８を備えるヒンジが、上記コンタクトプレート５及び６とブリッジングパート７との間にそれぞれ配置されている（例えば、ＥＰ−Ａ−５６０１４０）。ヒンジ表面８は、上部ヒンジにおいて、一方で上記コンタクトプレート５の底面により形成され、他方で不図示の方法でブリッジングパート７に接続されたヒンジ部４により形成される。また、ヒンジ表面８は、下部ヒンジにおいては、一方でブリッジングパート７の底面により形成され、他方で不図示の方法で下部コンタクトプレート６に接続されたヒンジ部４により形成される。球状のヒンジ表面を備えるヒンジの代わりに、例えば、柔軟なクッションを備えるもの（ＤＥ−Ｕ−２０１１５２８１）若しくは螺旋状のバネを備えるもの（ＤＥ−Ａ−４１０９９４１）等の他のタイプのヒンジを用いてもよい。最後に、上記上部コンタクトプレート５及びブリッジングパート７間、若しくは下部コンタクトプレート６及びブリッジングパート７間で唯１つだけヒンジを使用することも可能である。

コンタクトプレート５及び６は、このコンタクトプレートと、これに対応する椎体との間の圧力が小さくなるような大きさに形成された慣習的なサイズを備える一方、ブリッジングパート７は、部分的に置換される椎体３の幅よりかなり小さい幅を有する。これにより、椎体３に加工形成される骨空洞に前面にてブリッジングパートを挿入することができる。クレームの意味する範囲では、ブリッジングパートは、骨空洞に挿入される部分を表している。骨空洞は、ブリッジングパート７の形状にできる限り正確に対応する形状を有する。これにより、インプラント表面を、できる限り広い領域に亘って、かつ遊び無く、骨の人工的に形成された表面に配置することが可能となる。これは、実質的に遊びが無い相互サポートを与え、他方で、骨とインプラントとの間で安定に接続するための骨成長を可能とする。最後に、上述のことから、インプラントに設けられた固定突出部９が、実質的にその全長方向に沿って骨組織とかみ合い、固定力を伝えることができる。

骨空洞という表現は、形状という観点から如何なる制限を意図するものではない。このことは、特に、骨空洞の深さ及び横境界面についても当てはまる。この骨空洞は、挿入されたパーツの他に、固定突出部により固定するに十分な量の骨材料を収容する横スペースを有する程深いことが必要である。ここで、議論されている具体例において、当該骨空洞は上面及び底面において開放されている。固定突出部に加えて、開口部１２若しくはポアを設けて、この中に骨物質を成長させこの骨物質自身を固定してもよい。このプロセスを促進するため、最初から当該開口部を骨の小片（chips）により充填してもよい。インプラントを骨伝導（osteoconductive）物質若しくは骨誘導（osteoinductive）物質により被覆してもよい。

図３及び４は、挿入の間においてはブリッジングパートに引き込まれ、その後は固定ポジションに移動する突出部１５を備える例示的な実施の形態を示している。このブリッジングパート７は横方向スリットを備える。この横方向スリットは、図４のクロスハッチングされていない領域に示されている。ボルト１４がシャフト１３に配置され、このボルト１４は、破線により示された回転した第１ポジションにおいて、インプラント内に完全に収容され、そして、実線により示される回転ポジションにおいては、ボルト１４の端部が延びて、突出部１５がインプラントの側面１０を超えている。シャフト１３に回転自在に固定されたボルト１４は、ブリッジングパートが、意図された挿入ポジションに到達したときだけ、シャフト１３の前端部にあるレンチ取り付け表面１６の助けを借りて、この固定ポジションに回転移動される。この移動の間、ボルト１４の端部１５は、部分的に置換される椎体の骨物質に切り込み、そしてこの処置を容易にするため、先端１７においてセルフカッティング構造をボルト１４に設ける。示された具体例において、ボルトの端部１５は開口部１８を備え、当該開口部１８内に骨物質が成長することによりボルト１４が元の場所に戻ることを防止することができる。

ブリッジングパートを挿入後外側に向かって移動する突出部の大きな利点としては、これらの突出部により、その後ブリッジングパートのポジションを正確にすることができることである。骨空洞の加工形成が所望の正確さで行われない場合、この突出部により、遊びを持たせてブリッジングパートを挿入することができ、当該突出部は一旦ブリッジングパートがその解剖学的に正しい位置に達すると外側に移動するため、当該突出部に正確なポジショニングを与えることができる。

インプラントは、平行に、ある一定の距離を置いて縦方向にきちんと整列された複数のスリットを備える。このインプラントにおいて、ボルト１４がシャフト１３に配置され、ボルト１４が、シャフト１３の動きにより、連動してロッキング状態まで移動し、その後軸に関して互いに一定距離離れたところで骨物質に係合する。

さらに別の例示的な実施の形態である摺動可能な固定突出部を図５〜７に示している。横方向スリット２０がブリッジングパート７に設けられ、この横方向スリット２０は２つのボルト２１のガイドとしての役割を果たす。この２つのボルト２１は、上記スリット２０において、図５及び６に示された端部ポジションの役割を担う。ボルトの端部は固定突出部１５を形成する。このボルト２１は長孔２２を備え、長孔２２は移動方向に沿って延在し、そしてブリッジングパートに固定されたピン２３が長孔２２を横切る。このピン２３により、このボルト２１はインプラントから図６に示された固定ポジションより遠くへ移動することができないことが保証される。

図５に係る挿入ポジションから図６に係る固定ポジションにボルト２１を移動させるため拡張部材（spreading member）を使用してもよい。この例示的実施の形態においては、当該拡張部材はシャフト２５の端部に固定配置されたロータリーカム２４として設計されている。ボルト２１の間の狭い配置にロータリーカム２４がある図５に係るポジションから、図６におけるポジションまでロータリーカム２４が９０°回転すると、固定突出部である端部がインプラントから突出しインプラントが骨に支持されるまで、ロータリーカム２４が互いに離れるようにボルト２１を拡げる。ブリッジングパートの前方からアクセス可能なシャフト端部において、回転工具のためのレンチ装着表面１６がシャフト２５に設けられている。ブリッジングパート７にシャフト２５を強固に保持し、図６に係る固定ポジションにシャフト２５を固定する手段（不図示）を設けてもよい。

図１０は、第４の例示的実施の形態であるブリッジングパート７の構造を示している。このブリッジングパート７は、狭いコア部２９と、当該狭いコア部２９を一定距離のところで包囲するケージ３０とから構成されている。コンタクトプレート５（不図示）と共に、上部ヒンジを形成するヒンジ部４（図１参照）が、コア部２９の上面に固定されている。ヒンジ部４（不図示）及び下部コンタクトプレート６と共に下部ヒンジ（不図示）を形成するヒンジ表面８がコア部２９の底面に設けられている。このケージは、骨物質を成長させるための無数のホール３１を備える。もし望まれるならば、コア部２９とケージ３０との間のスペースを、中間の（neutral）若しくは同族の骨物質、又は骨置換物質により充填することにより骨成長を促進してもよい。この充填は事前に行ってもよい。

図９から分かるように、椎体３に前方が開放するように形成された骨空洞にケージ３０が挿入されるように、ケージ３０は、部分的に置換されるべき椎体３より小さい。ケージ３０の断面形状は平坦な表面により規定される。これにより、ケージの形状に適合する骨空洞を形成することを容易にし、ケージを正確に挿入することを補助する。

端部において鋭く形成された突出部３２はブリッジングパート７の側面から突出する。図８及び９に示された固定ポジションに加えて、突出部３２がブリッジングパート７に収容された挿入ポジション（不図示）をとることができる。突出部３２が一方のポジションから他方のポジションへ移動することは、図１１に示された機構の補助を受けて成される。この機構は、拡張部材である小歯車（pinion）３６を含んでいる。その歯部は、のこぎり歯状に形成されたラック３３の歯とかみ合う。ラック３３は、小歯車の両側に配置され、そして固定突出部３２に強固に接続されている。鋸歯状ラック３３及び／又は突出部３２は、コア部２９のガイド表面３４、及び／又はケージ３０のガイド表面３５において、鋸歯状ラック３３及び／又は突出部３２の長手方向に取り外し可能なように配置されている。回転工具がインプラントの前面からアクセス可能な作動表面（actuating surfaces）３８に小歯車３６若しくはシャフト３７を設けてもよい。小歯車が、図１１に示すように時計方向に回転するとき、突出部３２を備える鋸歯状ラック３３は、挿入ポジションから固定ポジションへ外方向に押し出される。インプラントが挿入され、その意図されたポジションに達すると、上述のように押し出される。その後、骨空洞の側方に配置された骨領域に突出部が突出し、その際ブリッジングパート７が骨空洞中に固定される。

プロテーゼを使用している間、突出部が固定ポジションから故意に引き込まれないように保証するため固定装置を設けてもよい。この固定装置は、固定用スクリュー３８として設計してもよく、突出部が固定ポジションに達するとすぐコア部２９の固定ポジションに当該固定用スクリュー３８が螺入され鋸歯状ラックの移動を防止する。例えば、鋸歯状ラック若しくは小歯車が移動することを摩擦により防止するため、固定用スクリュー３８は、鋸歯状ラック若しくは小歯車に対して押圧してもよいし、若しくは小歯車３６と突出部３２との間のスペース、若しくは小歯車３６のかみ合う歯部と鋸歯状ラック３３との間のスペースで係合し、これにより固定ポジションにおいてこれらを正の方向にロックしてもよい。

図１２では、傾斜した表面２７を固定突出部１５若しくは３２の外端部に設ける。当該表面２７は、固定突出部がインプラントから固定ポジションまで押し出される方向２６に対して傾斜しており、それゆえ表面２７は傾斜表面として設計されている。押し出し移動の間、この傾斜した表面は、周辺の骨物質に、固定突出部が押し出される方向２６を横切る矢印４０の方向の力成分を与える。この力成分はインプラントにより用いられ、これにより、インプラントはこの力の方向に押圧される。最も強固なフィットを可能とするため、骨空洞により受け取られるパーツが、骨空洞においてさらに遠くへ移動するように、この構成を用いてもよい。

傾斜表面がこのような動きをする条件としては、固定突出部の反対側に反対方向に作用する同一形状の傾斜表面が存在しないことである。固定突出部に、反対方向に作用する２つの同様なカッティング面が形成された図９の具体例においては、これらの傾斜面により発生する力が互いにつり合っている。これと対照的に、本発明に係る傾斜面は、一方のサイドに配置されているという特徴により区別される。これは、反対側に傾斜面が全く存在しない場合だけでなく、例えば反対側の傾斜面が小さすぎる、若しくはその角度がそれ程好ましくないため反対側の傾斜面がより小さい力成分しか発生しない場合にも当てはまる。

図１２に係る具体例において、傾斜面２７はカッティング面を形成する。しかしながら、これは当該動作にとっての前提条件ではない。例えば、全体として、ブレード型に成形された固定突出部を、ブレード表面の方向に関して傾斜してガイドしてもよい。

図１は、最初の例示的実施の形態の正中面における長手方向断面を示している。 図２は、同じインプラントの正面図を示している。 図３は、前面斜め方向から眺めた、第２の例示的実施の形態の斜視図を示している。 図４は、図３の例示的実施の形態の断面図を示している。 図５は、第３の例示的実施の形態の断面を示している。 図６は、他の機能ポジションにおける、図５に対応した断面を示している。 図７は、図６の断面ラインＶに沿った断面を示している。 図８は、第４の例示的実施の形態の正面図である。 図９は、前額断を示している。 図１０は、平面図を示している。 図１１は、構造の詳細を示している。 図１２は、固定突出部の外端部を示している。

Claims (9)

1. 上部椎体（１）に接触する上部コンタクトプレート（５）と、下部椎体（２）に接触する下部コンタクトプレート（６）と、上記上部コンタクトプレート及び下部コンタクトプレート（５、６）を接続するブリッジングパート（７）と、を備え、
   該ブリッジングパート（７）は、上部椎体及び下部椎体（１、２）間に配置されかつ部分的に置換される少なくとも１つの椎体（３）を橋渡しするよう設計され、
   さらに上記ブリッジングパート（７）は上記椎体（３）の骨空洞内に固定される、椎体の部分置換用プロテーゼにおいて、
   上記ブリッジングパート（７）は、部分置換される椎体（３）の骨空洞内に配置される部分において、横方向に突出する固定突出部（９、１５、３２）を備え、該固定突出部（９、１５、３２）は、収容された挿入ポジションと、突出した固定ポジションと、の間を移動可能であることを特徴とするプロテーゼ。
2. 上記ブリッジングパート（７）の前面側から上記固定突出部（１５、３２）を駆動可能であることを特徴とする請求項１記載のプロテーゼ。
3. 上記固定突出部（９、１５、３２）が、背面側の端部に傾斜面（２７）を備え、該傾斜面（２７）は、上記固定突出部が突出する方向（２６）に対してある角度（２８）で傾斜され、
   上記角度（２８）は、上記固定突出部が突出するとき、上記ブリッジングパートが上記骨空洞に固定されるような角度であることを特徴とする請求項１又は２記載のプロテーゼ。
4. 同一機構により駆動する複数の固定突出部を備えることを特徴とする請求項１記載のプロテーゼ。
5. 上記固定突出部（１５、３２）がブリッジングパートのある面から駆動され、当該面から上記固定突出部（１５、３２）が骨空洞に挿入されることを特徴とする請求項１記載のプロテーゼ。
6. 上記ブリッジングパート（７）が、骨組織を受けるための開口部（１２）又はポアを有することを特徴とする請求項１記載のプロテーゼ。
7. 上記ブリッジングパート（７）に骨物質が充填されることを特徴とする請求項６記載のプロテーゼ。
8. 上記ブリッジングパート（７）が、その側面に沿って平坦な表面（１０）により規定されていることを特徴とする請求項１記載のプロテーゼ。
9. 上記ブリッジングパートをその側面に沿って規定する上記平坦な表面（１０）が、背面方向に向かうに従って互いに近づき、さらに切り欠き部が無いことを特徴とする請求項８記載のプロテーゼ。

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