JP4927816B2 - ラチェット式固定プレート - Google Patents

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Description

様々な外科処置、特に脊椎融合処置後に脊椎の様々な部分を安定化するために、脊椎プレートが開発されてきた。従来型の脊椎固定プレートは通常、両端に1対の骨ねじの開口部を備えた単一の板の形をとる。内部に隣接する椎骨に融合させる骨移植片が配置される、脊柱内の穴を掘られた骨移植片の受け入れ部位の上にプレートが配置され、骨ねじを用いて適所に固定される。こうした従来技術の脊椎固定プレートは、互いに対して所定の距離をおいた骨移植片の受け入れ部位の両側で隣接する椎骨を固定する。
状況によっては先に論じられた固定プレートが適しているが、それらには特定の患者の要求に対する調整機能がないため、実際にはいくつかの困難も生じさせる。特に、そうした固定プレートはねじ穴同士の間隔があらかじめ決められているため、あらかじめ決められた長さを有している。したがって、特定の患者に対して異なる間隔を有する固定プレートが必要とされるときには、他の固定プレートを利用できるようにしなければならない。手術前に患者の特定の要求を知ることはできないため、これは必然的に、複数の大きさのプレートがすぐに使用できる在庫品として保有されなければならないことを意味する。これに応えていくつかの形の可変長の固定プレートが提案され、様々な程度の成果をもたらしている。可変長の装置は、外科医が手術中に装置の長さを調節し、次いでその長さを適切な係止機構によって固定することを可能にする。しかし可変長の装置を用いても、装置の全長は手術中に固定され、手術後は変化しない。
移植片が椎骨に融合するとき、ある期間にわたって骨移植片に圧縮をかけると有利になる可能性があることが認められている。先に論じられた従来型の固定長または可変長の脊椎プレートを使用すると、一般に外科処置中に得られた最初の圧縮を上回る骨移植片の圧縮は起こらない。したがって、脊椎固定に対する他の手法、有利には、骨移植片がある期間にわたって隣接する椎骨の間で徐々に圧縮を受けることを可能にする手法が依然として求められている。
本発明は、通常は脊椎固定に用いる骨固定装置および方法の様々な実施形態を対象としている。ある特定の実施形態は少なくとも、隣接する椎骨などの骨部分に固定されるように適合された第1および第2の骨プレート部材を使用する。骨プレート部材は、プレート部材が互いに向かって徐々に摺動前進することを可能にし、取り付け後はプレート部材が互いから離れる動きを制限するように構成される。例えば、一方の骨プレート部材に関連付けられたばね部材が、他方の骨プレート部材上の(1つまたは複数の)歯付き部分と係合するようにしてもよい。ばね部材は、第1および第2のプレート部材に接し、それらとは別個のものである、全体としてU字形のばね部材とすることができる。骨プレート部材はそれぞれ、互いに間隔をおいて配置され、他方の骨プレート部材上の対応する腕部によって係合される腕部を有することができる。腕部は雄/雌の関係で係合可能であり、雄の腕部の遠位部が対応する雌の腕部によって実質的に囲まれるようにすることができる。結合されると、腕部の中心線が実質的に一直線に並べられるようにしてもよい。
複数の制限された移動領域を有する、3つ以上の骨プレート部材が存在することもできる。適宜、これらの態様の様々な組み合わせが使用されてもよい。
本発明の一実施形態は、患者の脊柱の椎骨を固定するための骨プレート装置を対象としている。図1において全体として30と示される装置の一実施形態は、雄の骨プレート40、雌の骨プレート80およびばね係止部材100を含んでいる。図1では下部に配置された雄の骨プレート40は、2つの腕部60a、60bおよびそれらの間の基部42を備えた、全体としてU字形の本体を含んでいる。基部42は固定用の骨ねじ5を受け入れるための2つの穴44を含み、有利にはそれは座ぐりされてもよい。さらに基部42は、骨ねじ5が完全に取り付けられた後、それらを適所に保持するように働く係止リングまたは他の装置(図示せず)を固定するための第3の穴46を含むことができる。基部42は上面40T、および平らであるか、あるいは有利には、所望されるとおりに取り付け部位のオーソディックな(orthodic)曲線と一致するようにわずかに湾曲させることができる底面40Bを有している。
腕部60a、60bは基部42から延び、有利には骨プレート40の中線のまわりに対称に配置されてもよく、中線は骨プレート装置30全体の長手方向の軸線32と一致していると有利である。さらに腕部60a、60bは、概念上の中心線68a、68bを有しており、これらの中心線は、互いに距離DMCをおいて配置され、一般に長手方向の軸線32に平行に延びると有利である。長手方向の軸線32に対して、腕部60a、60bはそれぞれ、内側の面66および外側の面67を有している。内側の面66はそれぞれ、内部に複数の歯72を有し、本明細書では歯付き部分70a、70bと呼ばれることがある部分70a、70bを含んでいる。歯付き部分70a、70bの歯72は、一般に長手方向の軸線32に対して垂直に配置された、全体として平らな近位面74、および外側へ傾斜した遠位面75を備えた非対称な外形を有していると有利である。理解されるように、こうした歯付き部分70a、70bは、腕部60a、60bの遠位端部から近位側に配置されてもよい。腕部60a、60bは、基部42に近接する部分62ではより厚く、基部42から遠位の部分64ではより薄いなど厚さが一定でなくてもよく、厚さの変化するところには任意選択の肩部63が形成される。腕部60a、60bの歯付き部分70a、70bに近接するところから遠位側へその先端まで延びる部分は、均一な厚さを有していると有利である。腕部の内側の面66は、U字形全体の内側中央部に相当する基部42の湾曲部43によって結合されると有利である。
図1では上部に配置された雌の骨プレート80は、2つの腕部90a、90bおよびそれらの間の基部82を備えた、全体としてU字形の本体を含んでいる。基部82は骨ねじ5を受け入れるための2つの穴84を含み、有利にはそれは座ぐりされてもよい。さらに基部82は、骨ねじ5が完全に取り付けられた後、それらを適所に保持するように働く係止リングまたは他の装置(図示せず)を固定するための第3の穴86を含むことができる。基部82は平坦な上面80T、および平らであるか、あるいは有利には、所望されるとおりに取り付け部位のオーソディックな曲線と一致するようにわずかに湾曲させることができる底面80Bを有している。腕部90a、90bは基部82から延び、有利には上部の骨プレート80の中線のまわりに対称に配置されてもよく、中線は骨プレート装置30全体の長手方向の軸線32と一致していると有利である。さらに腕部90a、90bは、概念上の中心線98a、98bを有しており、これらの中心線は、互いに距離DFCをおいて配置され、一般に長手方向の軸線32に平行に延びると有利である。腕部90a、90bはそれぞれ、雄の骨プレート40の対応する腕部60a、60bの遠位部64を受け入れるためのものであり、したがって一般に断面の形がそれと一致する区画(ベイ、格間、湾状部)92を含んでいる。長手方向の軸線32に対して、腕部90a、90bはそれぞれ、内側の面90SIおよび外側の面90SOを有している。さらに腕部90a、90bはそれぞれ、上面90Tおよび底面90Bを有し、それらは基部82の上面および底面80T、80Bの形を継続していると有利である。内側の面90SIに、一方の腕部90aに沿って基部82の遠位の曲面83を横切り、さらに他方の腕部90bに沿って延びる溝94が形成されてもよい。溝94の各端部の近くでは、小さい通路93が溝94を対応する区画92に接続する。必要であれば、上面90Tは、溝94の末端に近接し、長手方向の軸線32から外側へ短い距離だけ延びる切欠部96を含むことができる。以下にさらに詳しく論じられるように、溝94はばね係止部材100を受け入れるためのものである。有利には、腕部90a、90bは、厚さが上部の骨プレート80の基部82の厚さに一致するなど、比較的均一な厚さを有することができる。さらに、腕部90a、90bの内側の面90SIが、下部の骨プレート40の歯付き部分70a、70bを隔てる距離Dより小さい、距離DSIだけ離れて配置されると有利であることに留意すべきである。
ばね係止部材100、または単にばね部材は、全体としてU字形であり、U字形の各端部でそれぞれの歯止めのかかり部(バーブ)102a、102bが長手方向の軸線32から外側へ延びていると有利である。必要であれば柔軟性を付加するために、ばね部材100の材料がU字形の遠位部に向かって次第に細くなるようにしてもよい。歯止めのかかり部102a、102b、または単に歯止めはそれぞれ、長手方向の軸線32に対して垂直に延びる、全体として平らな近位面104、およびばね部材100の近位側に対して外側後方へ傾けられた傾斜遠位面105を備えた非対称の外形を有していると有利である。
ばね部材100は、ばね部材100を溝94に挿入することによって雌の骨プレート80に合わせられ、かかり部102a、102bは外側を向くようになる。溝94の末端部に近接する任意選択の切欠部(ノッチ)96は、かかり部102a、102bを適切に設置することを助ける。かかり部102a、102bの先端は、通路93を通って対応する区画92内へ延びるように企図されていることに留意すべきである。ばね部材100の固有のばね力が、かかり部102a、102bが適所に入ることを促す。したがって、本来の拘束を受けていない状態のときに、ばね部材100がわずかに平らなU字形を有していると有利になる可能性があるが、上部の骨プレート80との相互作用によって(すなわち溝94に抑制されることによって)、より狭いU字形をとることが必要とされる可能性もある。
ばね部材100が適所にある場合、雄の骨プレート40の腕部60a、60bは、雌の骨プレート80の腕部90a、90bの区画92に挿入される。2つの骨プレート40、80は、相互に進退運動させることができるように、この点である程度緩く連結されると有利である。そうした条件は、例えばばね部材100の歯止め102a、102bが歯付き部分70a、70bから遠位側に腕部60a、60bの内側の面66に接することによって得られる。参照しやすいように、この構成は事前取り付け構成と呼ばれることがある。骨プレート装置30は、製造業者からこの事前取り付け構成で出荷されてもよく、あるいは骨プレート装置30は、出荷後、手術前または手術中にこの構成に組み立てられてもよい。
使用時には、周知の任意の形で手術部位が開かれ、準備が行われる。骨移植インプラントが適所に配置された直後など処置中の適時に、骨ねじ5および穴44、84を用いて骨プレート40、80をそのそれぞれの椎骨V1、V2に固定することによって、骨プレート装置30が取り付けられる。取り付け中、骨プレート40、80を相互に摺動させることによって、骨プレート装置30の長さを調整することができる。取り付け中、ばね部材100の歯止め102a、102bが、最遠位の歯72など歯付き部分70a、70bの一部の歯72と係合するように、骨プレート40、80が互いに向かって移動されると有利である。参照しやすいように、この構成は部分的係合構成と呼ばれることがある。
この部分的係合構成では、骨プレート40、80は、歯止め102a、102bと歯付き部分70a、70bの係合によって、離れるように移動する能力を制限される。しかし骨プレート40、80は、歯止め102a、102bおよび歯72の傾斜した面75、105の相互作用によって、徐々に歯止めする形で互いに近づくように移動させることができる。この前方への移動または接近する移動の間、歯止め102a、102bに近接するばね部材100の端部は、次の歯72を通過するまで長手方向の軸線32に向かって内側に偏向され、通過した時点で増加分の移動を「閉じ込める」ように、ばね部材100の固有のばね力が歯止め102a、102bを外側へ押しやる。したがって外科医は、手術部位を閉じる前に骨プレート装置30を所望の初期長さに調整することができる。
手術後、前述の骨プレート装置30は増分的に縮み続けることができる(すなわち、骨プレート40、80の近位部44、88は互いに向かって移動することができる)が、その延びる能力は限られており、それによって骨移植片の適切な圧縮を確保することを助ける。もちろん、骨プレート装置30が縮み続けると、骨プレート40、80はある時点で、互いに向かう移動が最大になる点に達する。例えば、腕部90a、90bの先端が、腕部60a、60b上に形成され、そこで腕部60a、60bの厚さが変化する肩部63に接することを可能にし、それによって骨プレート装置30がそれ以上縮むことを防ぐようにする。参照しやすいように、この構成は完全係合構成と呼ばれることがある。
図3において理解されるように、腕部60a、60bが腕部90a、90bと係合する場合、「雌の」腕部90a、90bが、「雄の」腕部60a、60bよりも長手方向の軸線32に向かってさらに内側へ延びていると有利であり、またその対応する腕部60a、60bの中央線68a、68bよりも長手方向の軸線32からさらに外側へ離れるように延びていると有利である。一部の実施形態では、有利には腕部90a、90bはその対応する腕部60a、60bと少なくとも同程度に外側へ、また任意選択でさらに外側へ延びることができる。実際には一部の実施形態において、雌の腕部90a、90bは、実質的に雄の腕部60a、60bの遠位部64の周囲を囲むことができる。さらに、一部の実施形態では、腕部90a、90bの中心線98a、98bの間の距離DFCが、腕部60a、60bの中心線68a、68bに関連付けられた距離DMCとほぼ等しいと有利であることに留意すべきである。すべての実施形態に必要とされるわけではないが、先に論じられた腕部60a、60b、90a、90bの有利な間隔および/または全体的な並びは、骨プレート40、80の湾曲部43、83が、骨プレート装置30を貫通する、全体として楕円形の可視化口34を画定することを助けることを可能にし、それによって、外科医が椎骨V1、V2の間の骨移植片を容易に見ることができるようになる。事前取り付け構成、部分的係合構成および完全係合構成では、可視化口34が存在すると有利である。長手方向の軸線32に沿ったものなど、一般に2つの曲面43、83を接続する理論上の線を横切る方向の可視化口34の幅Wは、同じ方向の歯付き部分70a、70bの間の距離Dにほぼ等しいと有利である。
一部の実施形態では、ばね部材100は、骨ねじ5が完全に取り付けられた後、それらを保持するように働く追加の近位部を有することができる。必要であれば、この追加部分は、分割された円に近い2つの湾曲した指状突起108の形をとることができる。指状突起108は、骨プレート80の近位部82の適切な凹部内にとどまることができ、骨ねじ5が取り付けられるときには内側へ曲がるが、骨プレート80と共に骨ねじ5を保持するように外へ跳ね返り、骨ねじ5が完全に取り付けられた後にはそれらの緩みを防止することを助ける。したがって、骨ねじ5がその頭部に小さい円周方向の肩部を含むと有利になる可能性がある。緩みとは、患者に取り付けられる間に骨ねじ5が偶然に外れること、またはかなり緩むことを指し、例えば外科医によって骨ねじ5を意図的に緩めること、および/または取り外すことは緩みとはみなされない。他の実施形態では、歯止め102a、102bに近接するばね部材100の端部は、任意選択で小さい穴112を含むことが可能な内側に延びる小さいタブ110を含むことができる。骨プレート40、80を意図的に離れるように伸ばすことが必要とされる場合には、穴112を通って延びる適切な保持リングの曲げ具(ペンチ、プライヤ)を用いるなど、そうしたタブ110で内側に引くことによって歯止め102a、102bを解放する。あるいは、一部の実施形態は、切欠部96および/または通路93に適切な工具を挿入することによって、歯止め102a、102bを解放することができる。さらに他の実施形態では、ばね部材100の脚部は、歯止め102a、102bよりもUの基部の近くに配置された、外側へ突出した小さな隆起114を含むことができ、それは腕部90a、90bの対応する窪み(図示せず)の中にとどまることによって、骨プレート80と共にばね部材100を保持することを助ける。
一部の実施形態では、骨プレート40、80の間の相互接続はさらに、骨プレート40、80の摺動移動を案内することを助ける相互係合用のレール65および長細穴(スロット)95を含むことができる。この場合には、骨プレート40の腕部60a、60bの遠位部64は、一般に軸線32に平行に延び、有利には中心線68a、68bに沿って配置されるレール65を含むことができる。このレール65は、骨プレート80の腕部90a、90b内の対応する長細穴95と噛み合う。あるいは、レール65および長細穴95の位置を反対にすることができる。
先に論じられた歯付き部分70a、70bの歯72は、1つの歯72の基部76が隣接する歯72の基部76に接した状態で、規則正しい間隔をおいて本質的に接触して配置されると想定されてきた。しかし、そうした配置がすべての実施形態に必要とされるわけではない。一部の実施形態では、隣接する歯72の基部76の間に有意なスペース78が存在するように、歯72がある程度の間隔をおいて配置されてもよい。図11を参照されたい。ばね部材100の歯止め102a、102bがこのスペース78の中に配置されると、骨プレート40、80は相互に、前方にも後方にもある限られたわずかな量だけ移動することができるようになる。そうした配置の場合、別の方法では骨プレート装置30を次のより短い増分に対して歯止めをすることになるであろう患者によるわずかな動きが、そうした歯止めをすることなく許容される。そうしたスペース78は、歯72の基部76の大きさより大きくならないように制限されてもよく、したがって実際には、歯付き部分70a、70bは、歯72が1つおきに除かれた外観を有している。異なる歯付き部分70a、70bの上に互い違いに配置した歯72、歯72に対して湾曲した外形など、他の歯の外形および/または(1つまたは複数の)歯の構成も可能である。これまでの記述は隣接する2つの椎骨V1、V2を固定するための2つの骨プレート40、80を有する骨プレート装置30に関するものであった。しかし、骨プレート装置30の一部の実施形態は、3つ以上の椎骨を一緒に固定するためにより多くの骨プレートを有することができる。
例えば図12〜14の多段式骨プレート装置30’は、隣接する3つの椎骨V1、V2、V3を固定するために3つの骨プレートを有している。2つの骨プレート、すなわち上部および下部の骨プレート80’、80’’は、骨プレート80について前述したようなものとすることができる。他の骨プレート、すなわち中央の骨プレート120は、前述の骨プレート40とある程度類似したものとすることができるが、各端部に2つずつ、4つの腕部60’を備えている。したがって、そうした実施形態の中央の骨プレート120は、4つの対応する歯付き部分70’を備えた4つの腕部60’、および2つの湾曲部43’を有している。そうした骨プレート120では、「近位」および「遠位」という用語は骨プレート装置30’全体の長手方向の軸線32’に垂直なその中線に対するものである。さらにそうした装置30’は、先に論じられたばね部材100と類似した2つのばね部材100’を有することができる。そうした構成では、上部および下部の骨プレート80’、80’’は、骨プレート装置30’の長手方向の軸線32’に沿って、一般に相対する方向から中央の骨プレート120へ向かって移動する。そうした多段式装置を用いるには、上部の骨プレート80’が上部の椎骨V1に固定され、中央の骨プレート120が中間の椎骨V3に固定され、下部の骨プレート80’’が下部の椎骨V2に固定される。そうした装置30’の取り付け、および動作を制限する動きは、実質的に前述のとおりである。
本発明の範囲から逸脱することなく、先に論じられた実施形態の雄/雌の関係を反対にすることが可能であることを理解すべきである。例えば、多段式骨プレート装置の他の実施形態が図16に示されている。この多段式骨プレート装置30’’の実施形態は、直前に述べられたものと類似しているが、中央の骨プレート120’と下部の骨プレート40’の間の接続について、雄/雌の関係が反対になっている。したがって、中央の骨プレート120’は、上部の骨プレート80’に向かって延びる(腕部60a、60bに似た)2つの雄の腕部、および下部の骨プレート40’に向かって延びる(腕部90a、90bに似た)2つの雌の腕部を有している。
骨プレート40、40’、80、80’、80’’、およびばね部材100、100’は、かなりの期間にわたる動物の身体内での使用に適合した任意の材料、すなわちチタン、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)などの材料から製造されてもよい。あるいは、生体吸収性かつ/または再吸収性の材料が用いられてもよい。
骨プレート装置30、30’、30’’の様々な実施形態は、制限なしに脊柱の頚部、胸部および腰部の前方または側方の位置を含めた、動物の身体内の様々な位置で使用され得る。
本発明の範囲および本質的な特徴から逸脱することなく、本明細書において述べられた実施形態以外の他の特定の方法で、本発明の他の実施形態が実施されてもよい。「上部」、「下部」、「内部」、「外部」などの用語は、様々な要素の相対的な位置付けを記述するための用語であり、一般的な意味で用いられる。したがって本発明の実施形態は、すべての点で例示的かつ非限定的であると考えられるべきであり、添付の特許請求の範囲の趣旨および同等な範囲内にある変更はすべて、その中に包含されるものである。
脊柱の頚部に取り付けられた本発明の一実施形態を示す図である。 脊柱の胸部および/または腰部に取り付けられた本発明の一実施形態を示す図である。 本発明の一実施形態による骨プレート装置の分解図である。 図3の骨プレート装置を部分的係合構成として示す図である。 「雌の」骨プレート部分の一実施形態を示す図である。 「雄の」骨プレート部分の一実施形態を示す図である。 ばね部材の一実施形態を示す図である。 ばね部材の他の実施形態を示す図である。 ばね部材のさらに他の実施形態を示す図である。 案内レールおよび長細穴を有する、本発明の他の実施形態による他の骨プレート装置を示す図である。 本発明の一実施形態による歯付き部分の拡大図である。 多段式骨プレート装置の一実施形態の分解図である。 多段式骨プレート装置の他の実施形態の分解図である。 組み立てられた状態の図13の装置を示す図である。 図13の骨プレート装置の実施形態における使用に適した、「雌の」骨プレート部分の一実施形態を示す図である。 図12の実施形態に対して雄/雌の関係を反対にする一手法を示す、多段式骨プレート装置のさらに他の実施形態の分解図である。

Claims (3)

  1. 骨プレート装置において、
    骨に固定されるように適合された第1のプレート部材と、
    骨に固定されるように適合され、かつ前記第1のプレート部材に結合される第2のプレート部材と、
    前記骨プレート装置を貫通する可視化口と、を備えており、
    前記第1のプレート部材が、当該第1のプレート部材の上に第1および第2の歯付き部分を有し、前記第1および第2の歯付き部分が、前記骨プレート装置の長手方向の軸線の両側に配置され、前記歯付き部分のそれぞれが複数の歯を備え、
    ばね部材が、前記第2のプレート部材と係合し、かつ前記第1および第2の歯付き部分と変位可能に係合しており、
    前記ばね部材と前記両歯付き部分との係合が、前記プレート部材が互いに向かって徐々に摺動前進することを可能にし、かつ前記プレート部材が互いから離れる動きを制限し、
    前記第2のプレート部材は、前記ばね部材を収容するために前記可視化口内にある溝を備える、骨プレート装置。
  2. 前記ばね部材が、全体としてU字形のばね部材を含み、前記U字形のばね部材は、前記第1および第2のプレート部材に接し、前記第1および第2のプレート部材とは別個のものである、請求項1に記載の装置。
  3. 骨プレート装置において、
    骨に固定されるように適合される第1のプレート部材であって、当該第1のプレート部材が第1および第2の腕部を有し、当該第1および第2の腕部が、互いに間隔がおかれて、前記骨プレート装置の長手方向の軸線の両側に配置され、前記第1および第2の腕部のそれぞれが関連付けられた中心線を有し、前記第1および第2の腕部のそれぞれが、前記軸線に対して内側の面を有し、当該内側の面が、第1および第2の歯付き部分を前記内側の面上にそれぞれ有し、前記歯付き部分のそれぞれが複数の歯を備える、第1のプレート部材と、
    骨に固定されるように適合され、かつ前記第1のプレート部材に結合される第2のプレート部材であって、当該第2のプレート部材が、前記第1のプレート部材に向かって延びる第3および第4の腕部を有し、前記第3の腕部が前記第1の腕部と係合し、前記第4の腕部が前記第2の腕部と係合する、第2のプレート部材と、
    前記第2のプレート部材と係合し、かつ前記第1および第2の歯付き部分と変位可能に係合するばね部材と、
    前記骨プレート装置を貫通する可視化口と、を備えており、
    前記第3の腕部が、前記第1の腕部よりも前記軸線に対してさらに内側へ延び、かつ前記第3の腕部が、前記第1の腕部の前記中心線よりも前記軸線からさらに外側へ離れるように延び、
    前記歯付き部分が係止機構の一部を形成し、当該係止機構が、前記プレート部材が互いに向かって徐々に摺動前進することを可能にし、かつ前記係止機構が、前記プレート部材の互いから離れる動きを制限し、
    前記第2のプレート部材は、前記ばね部材を収容するために前記可視化口内にある溝を備える、骨プレート装置。
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