JP5190111B2 - 直接的に椎骨を回旋させるための装置および方法 - Google Patents

Description

［関連出願の相互参照］
本出願は、２００７年５月１８日に出願された「直接的に椎骨を回旋させるための装置および方法」という表題の米国特許出願第６０／９３０，７７０号の利得を主張するものであり、その開示内容は、参照することによって、ここに含まれるものとする。

［発明の分野］
本発明は、一般的に後方脊椎の固定手術中に椎骨の水平回旋を生じさせ、拘束し、および／または維持するための直接椎骨回旋具のような整列用リンク機構に関するものである。また、本発明は、後方脊椎の固定手術中に、椎骨の水平回旋を生じさせ、拘束し、および／または維持するための方法に関するものである。

側湾症のような疾患の脊椎手術中に、外科医は、椎体を所望の整列状態にて最終的に固定すべく、椎骨を再整列させ、かつ椎骨に器具を取り付けることによって、脊柱形状の三次元的な矯正を達成しようと努めている。典型的には、患者の椎体のずれは、肉眼またはＸ線撮影のいずれかによって、矢状面および冠状面から容易に明らかになる。観察かつ矯正することがより困難であるものは、脊椎の長さに沿って画成された軸を中心とする椎骨の回旋ずれである。この回旋は、側湾症患者の場合、背中の肋骨の突起によって特徴付けられることが多い。具体的には、胸椎およびそれに付随する肋骨の回旋によって、背中の片側に、いわゆる「肋骨隆起（rib hump）」が生じることになる。回旋の軸は、実際には、脊椎の自然の湾曲によって脊椎の長さに沿って変化しているが、検討し易いように垂直線であるかの如く説明している。

このような回旋ずれを矯正するために、外科医は、椎骨が脊椎の長軸を中心として正確に配向するように、椎骨を反対方向に軸回旋させなければならない。この種の矯正回旋は、多くの場合、「減捻（derotation）」と呼ばれている。

以後「ＤＶＲ」と呼ぶ直接椎骨回旋（Direct Vertebral Rotation）は、椎体を水平に回旋させ、再整列させる一つの方法である。ＤＶＲを用いるために、スクリューが椎骨の椎弓根に移植され、次いで、水平トルクが、スクリューヘッドに取り付けられたレバーアームまたは延長チューブによって、加えられるように構成されている。上述したように、側湾症の例が多く示されているが、変形が問題となる他の疾患が、ＤＶＲによって対処されてもよい。次いで、管状レバーアームがスクリューにスクリューの軸と一直線に並んで配置される。この後、椎骨を回旋させるために、レバーアームに力が加えられることになる。これによって、これらの椎骨は、一直線上に並んで所望の位置に引き寄せられることになる。従って、外科医および外科助手は、手動によって種々のレバーアームを回旋かつ整列させ、最終的に椎弓根スクリュー・アセンブリをロッドに固定し、これによって、椎骨を所望の整列状態に保持する構造体を形成するという困難な作業に取り組むことになる。

多軸椎弓根スクリュー・アセンブリは、例えば、ケージを有している。このケージは、骨スクリュー、ロッド、およびスクリューのネジ山と係合する閉塞材（blocker）または止めネジを受け入れるように形作られている。一般的に、ケージは、スクリューから離れる方向に延在して長孔を画成する２つのアームを有している。ケージのこの長孔を通して、ロッドがケージの軸と直角に延在することができる。多くの場合、このようなケージは、チューリップ状ケージと呼ばれている。ケージは、アセンブリが適所に固定されるまで、骨スクリューのヘッドを中心として多軸に移動可能となっている。いったんロッドが適所に配置されると、閉塞材が、ケージの内側または外側に螺入されることになる。閉塞材は、直接的または間接的にロッドと係合し、次いで、このロッドが、ケージに着座した骨スクリューのヘッドまたはケージ自体に係合することになる。従って、閉塞材は、アセンブリを係止する、すなわち動けなくする。

単軸椎弓根スクリュー・アセンブリは、一般的に、ロッドおよび閉塞物またはナットを受け入れるための一体のケージまたはヘッドを有する骨スクリューを備えている。

ＤＶＲのために、レバーアームは、骨スクリューにトルクを加え、次いで、骨スクリューが、椎骨にトルクを加えることになる。多軸スクリュー・アセンブリまたは単軸スクリュー・アセンブリのいずれが用いられてもよい。レバーは、トルクを加えるために、スクリューヘッドに密嵌合し、該スクリューヘッドを把持しなければならない。もし多軸スクリュー・アセンブリが用いられるなら、ヘッドは、トルクの伝達を可能にするために、軸回旋の方向にて固定されるべきである。また、多軸スクリューは、自由な運動の制限範囲を有しているので、いったんヘッドのこの運動範囲を超えると、椎骨にトルクを加えることができる。

本発明は、後方脊椎の固定を行うために、椎骨セグメントを回旋させるシステムおよび方法を提供することによって、上述の必要性を満たすものである。

本発明は、器具および関連する方法であって、ＤＶＲレバーアームを互いに整列させ、かつ保持することによって、椎骨セグメントの初期の軸方向整列を達成し、次いで、器具およびレバーアームを一緒に回旋することによって、ＤＶＲ回旋を可能にする器具および関連する方法を対象としている。

レバーアームまたは延長チューブをこのようなクランプ締結具に連結することによって、外科医は、より均一かつより容易に、これらのチューブを一緒に回旋させることができると共に、椎骨セグメントの相対的な配向を段階的に達成することができる。また、整列対象となる椎骨セグメントを、隣接する椎骨セグメントに対して、一括して整列させることができる。

一態様として、本発明は直接椎骨回旋のための方法を示唆している。この方法は、整列対象となる少なくとも２つの椎骨に椎弓根スクリューを取り付けるステップと、椎弓根スクリューの各々にレバーを取り付けるステップとを含んでいる。レバーは、直接椎骨回旋具の顎部（joe）間に位置決めされ、顎部は閉位置に保持されることになる。これらの顎部は、整列対象となる椎骨を回旋させるために、互いに引き寄せられ、次いで、これらの整列の対象となる椎骨は、直接椎骨回旋具を回旋させることによって、隣接する椎骨セグメントに対して、一括して回旋されることになる。

他の態様では、本発明は、第１の顎部と、第２の顎部と、第１の顎部および第２の顎部を互いに接続するヒンジと、第１の顎部を第２の顎部に係止するロックとを備えている直接椎骨回旋具を示唆している。

さらに他の態様では、本発明は、少なくとも２つの椎弓根スクリューを有する、直接椎骨回旋のためのシステムを示唆している。このシステムは、これらの椎弓根スクリューに取付け可能な少なくとも２つのレバーと、これらのレバーをクランプ締結するように構成されたクランプ締結具とも備えている。

本発明の一態様では、この締結具は、レバーアームを操作可能に相対的に整列させて係合またはクランプ締結するための実質的に平行な顎部を有している。

本発明の他の態様では、この締結具の顎部は、柔軟材料を有している。この柔軟材料は、レバーアームを把持し、これによって、レバーアームの長手方向位置の効果的な調整を容易にすることを助長するために、レバーアームと連係して機能するものである。

本発明のさらに他の態様は、第１の椎弓根スクリューを第１の椎骨に移植し、第２の椎弓根スクリューを第２の椎骨に移植し、第１のモーメントアームおよび第２のモーメントアームを、それぞれ第１のスクリューおよび第２のスクリューに取り付け、締結具の互いに向き合った顎部を用いて圧力を加え、第１のモーメントアームおよび第２のモーメントアームを脊椎軸に対して予備的な角度配置に係止し、これによって、前記モーメントアームを整列させ、かつ拘束し、次いで、締結具、アーム、および椎骨を脊椎軸に対して回旋させることによって、患者の体内に位置する椎骨を、脊椎軸を中心として回旋させる方法を含んでいる。

本発明は、細長の顎部を備えるクランプ締結具によって、具体化されるようになっているとよい。これらの顎部は、互いに向き合った内面を有し、一端または一端の内方にて互いにヒンジ結合または回動可能に結合されているとよい。また、これらの顎部は、開位置および閉位置を有している。顎部が開位置にあると、椎骨に関連する複数の椎弓根延長チューブまたは他のレバーアームの周囲に、締結具を配置させるのが容易になる。閉位置にある締結具は、レバーアームを顎部の内面に保持し、初期整列させることになる。

本発明の他の態様では、上述の締結具は、少なくとも顎部の締結を容易にするハンドルを備えている。ハンドルは、顎部の中心領域に位置して、顎部の長軸と直角に延在しているとよいが、顎部の一端側にずれていてもよいし、または顎部の一端に配置されていてもよい。あるいは、ハンドルは、顎部の長軸と略一直線に延びる延長部として設けられていてもよいし、または顎部の一部が、ハンドルの一部として機能するように構成されていてもよい。

本発明の他の態様では、これらの顎部は、一端にて互いにヒンジ結合されるか、または一端の内方に配置されており、顎部を常開位置に保持するバネ機構を備えている。この常開位置によって、顎部内にクランプ締結されるべき延長チューブまたはレバーアームの周囲に、顎部を配置することが容易となる。ヒンジは、片方の顎部または両方の顎部と一体であってもよいし、顎部に接続された別の要素であってもよい。

本発明の他の態様では、顎部を閉位置に保持する締結機構が設けられている。この締結機構によって、外科医または外科助手は、締結具を閉位置に保持するために、両ハンドルを一緒に保持する必要がない。一実施形態では、締結機構は、顎部に沿った任意の箇所またはハンドル自体に設けられたラッチ止め機構であるとよい。好ましい実施形態では、ラッチ止め機構は、ヒンジ機構と反対側の顎部の端部に設けられており、顎部が締結したときに顎部を自動的にラッチ止めする爪／ラチェット装置を備えている。ラッチ止め機構は、フィンガーグリップ付きの延長部を有しているとよい。フィンガーグリップは、単純に、人の指によって容易に掴まれるように設計された表面（ギザギザ、隆起したグリップリブ、など）であるとよい。フィンガーグリップ部は、顎部の１つの外に横方向に延在しているとよい。従って、このフィンガーグリップ部を押し込むと、爪／ラチェット機構が離脱することになる。

本発明の他の態様では、顎部の内面は、延長チューブまたはレバーアームの把持を容易にする表面を有している。好ましい実施形態では、この表面は、ゴムのような柔軟材料であるとよい。このような材料の摩擦係数は、レバーアームの把持を容易するような値であるべきである。この材料は、クランプ締結力が加えられたとき、把持の目的で、レバーアームが材料内に押し込まれるような追従性も備えているとよい。また、この追従性によって、顎部の長さに沿った種々の角度および種々の位置に、レバーアームを把持することが可能になる。

本発明の他の態様による方法は、ここまで大まかに述べてきた締結具の使用に関するものであり、複数のレバーアームを常開状態にある締結具によって取り巻くステップと、締結具をレバーアームの周囲に位置決めするステップと、顎部がレバーアームをクランプ締結するように締結具を締結するステップと、レバーアーム、従って、レバーアームが接続された椎骨を直接的または間接的に操作するために、手動によって締結具にトルクを加え、または別の手段によって締結具を操作するステップとを含んでいる。この顎部のクランプ締結によって、レバーアームおよび椎骨の望ましい初期の整列が達成されることになる。次いで、レバーアームおよび椎骨の集合体の全体が、最終的な位置にさらに回動されるとよい。また、この方法は脊椎ロッドまたは配置された他の固着装置を椎骨に対して固定し、椎骨を整列位置に保持するステップと、続いてクランプ締結具を離脱させ、該クランプ締結具をレバーアームから取り外すステップとを含んでいてもよい。

椎弓根スクリューおよびレバーアームをＤＶＲとして用いた脊椎における４つの互いに隣接する椎骨を示す略右側面図である。 レバーアームを示すと共に、人体に対する座標系を規定する、図１に対応する平面図である。 本発明における椎弓根スクリュー、レバーアーム、および締結具と共に、脊椎の４つの互いに隣接する椎骨を示す略右側面図である。 本発明におけるレバーアームおよび締結具を示す、図３に対応する平面図である。 本発明における４つのレバーアームおよび締結具を示す右側面斜視図である。 本発明における２つのレバーアームおよび締結具を示す右側面透視図である。 本発明における開位置の締結具を示す斜視図である。

図１を参照すると、図示されている脊椎の部分は、患者のＴ１０（第１０胸椎）であるとよい第１の椎骨１ａと、患者のＴ９（第９胸椎）であるとよい第２の椎骨１ｂと、患者のＴ８（第８胸椎）であるとよい第３の椎骨１ｃと、患者のＴ７（第７胸椎）であるとよい第４の椎骨１ｄとを備えている。後述するシステムおよび方法は、脊椎におけるあらゆる１つまたは複数の椎骨および／または仙骨（図示せず）にも適用可能である。この出願では、「椎骨」という用語は、仙骨を含むように広義に解釈されるとよい。ただし、回旋は、仙骨に対して相対的にのみ試みられ、仙骨自体が回旋されることはない。

椎弓根スクリュー・アセンブリ１１ａ〜１１ｄ（総称的に、スクリュー１１）が椎骨１ａ〜１ｄの関連する椎弓根内に移植されている。多くの椎弓根スクリュー装置の一形式として、椎弓根スクリュー・アセンブリ１１ａ〜１１ｄは、各々、ケージ１３を有し、ケージ１３は、ロッドとケージの開口内を通る止めネジとを受け入れるように形作られている。各スクリュー１１は、椎弓根スクリュー・アセンブリを移植するために椎骨１内に螺入されるネジ付シャフト１５も有している。

各スクリュー１１のヘッド１３に接続されているのは、モーメントアーム２１ａ〜２１ｄ（総称的に、モーメントアーム２１）である。この実施形態では、モーメントアーム２１は、先端側開端２３を有するカニューレ状チューブである。このチューブのカニューレを通して、上述の止めネジおよび適切な止めネジドライバのような対象物の配置が可能になっている。これらのモーメントアーム２１は、ここでは椎骨回旋システムと関連してレバーアームとして機能している。各モーメントアーム２１の基端部２５は、椎骨１にトルクを加えるために、それぞれの椎弓根スクリュー・アセンブリ１１のヘッド１３に着脱可能に係合している。

図２は、モーメントアーム２１ａ〜２１ｄの先端部を示す、図１に関連する上面図である。この図には、脊椎軸Ａ−Ａに沿った上下方向および脊椎軸Ａ−Ａによって決められた面内の左右方向を画成する座標系も示されている。従って、モーメントアーム２１によって加えられるトルクは、左方向または右方向に向かうことになる。患者の脊椎の初期形状および外科医によって決定される椎弓根スクリューの配置に依存して、モーメントアーム２１の先端部２３が種々の左右方向および上下方向に位置ずれしていることが分かるだろう。

図３は、本発明によるクランプ締結具３１の実施形態を概略的に示している。この締結具３１は、患者の体の外側において、アーム２１の先端領域をクランプ締結することによって、モーメントアーム２１と係合し、該アーム２１を整列させ、かつ該アーム２１の位置を拘束するものである。

図４は、モーメントアーム２１ａ〜２１ｄの先端部、およびクランプ締結具３１を示す、図３に関連する略上面図である。締結具３１は、長手方向顎部３３を有している。これらの顎部３３は、横方向（左右方向）において互いに向かって、および互いから離れるように動かすことによって、モーメントアーム２１をクランプ締結し、その結果として、モーメントアーム２１を整列させ、かつ拘束することができるようになっている。各顎部３３は、ポリマーまたはゴムのような柔軟材料３５を有している。柔軟材料３５は、各モーメントアーム２１に適合し、該アームを顎部３５の長さに沿った種々の前後角度で受け入れるためのものである。この柔軟材料は、モーメントアーム２１を把持することに役立つことになる。

クランプ締結具３１の端部分３７が顎部３３に接続され、これによって、モーメントアーム２１用の中心開口を有する略矩形構造が完全なものになる。第１の端部分３７は、顎部を一体にすることを可能にするヒンジまたは他の機構を含んでおり、第２の端部分３７は、好ましい実施形態では、顎部３３を閉位置に拘束するラッチ止め機構または他の締結機構を含んでいる。クランプ締結具３１は、いったんモーメントアーム２１に対して締結されると、横方向（左右方向）において互いに向かって、および互いから離れるように動かすことによって、モーメントアーム２１を整列させ、かつ拘束することができる。

クランプ締結具３１は、椎骨の整列に関して、２つの異なる機能を有している。第１の整列は、図２〜図４に示されている個々のモーメントアーム２１の相対的な回旋によって示されているような、顎部３３の締結およびラッチ止めによって達成されるものである。例えば、モーメントアーム２１ｂは、アーム２１ａに対して左方に回旋し、モーメントアーム２１ｃは、アーム２１ｂに対して右方に回旋している。その結果として、各椎骨は、隣接する椎骨に対して回旋され、これによって、締結具が取り付けられている椎骨セグメント内において、初期回旋が達成されることになる。もし直線状のモーメントアーム２１が用いられるなら、各椎骨１の初期回旋の程度は、主に各椎弓根スクリュー・アセンブリ１１の位置決めおよび方向付けに依存することになる。必要に応じて、位置ずれした先端部を有する特別のモーメントアーム２１を用いることによって、所定の椎骨１の予備回旋を増減することができる。

第２の整列は、クランプ締結具３１およびクランプ締結されたモーメントアーム２１を手動によって一緒に回動し、締結具を取り付けた椎骨セグメントを整列させることによって、達成されるものである。従って、クランプ締結具３１は、椎骨対椎骨に基づく回旋を達成すると共に、脊椎の残りに対する椎骨セグメントの全体の回旋を達成することができる。

図５は、クランプ締結具３１が４つのモーメントアーム２１を拘束し、モーメントアーム２１の各々がその基端部に脊椎ロッドを収容する通路２７を有している、本発明の好ましい実施形態の透視図である。長手方向顎部３３に取り付けられているのは、ハンドル４５である。ハンドル４５は、初期回旋をもたらすために顎部を締結することを助長し、次いで、最終回旋をもたらすために締結具の全体を操作する二つの目的を果たすものである。ハンドル４５は、クランプ締結具３１のどのような適切な位置に配置されていてもよい。図示されている実施形態では、ハンドル４５は、中心位置に示されているが、他の実施形態では、これらのハンドルは、ヒンジ端と反対側のラッチ端の近くまたはラッチ端に配置されていてもよい。

図６にも示されているように、ヒンジ４１は、クランプ締結具３１の一端部に配置されており、ラッチ４３は他端部に配置されている。一実施形態では、外科医または外科助手によって掴まれているハンドルが締結具を閉位置に保持することができる場合、ラッチは必要ではない。他の実施形態では、このラッチ止め装置は、クランプ締結具の顎部とは全く離れて、ハンドルに設けられていてもよいし、またはハンドルと関連して設けられていてもよい。

図６に最もよく示されているように、締結具３１は、モーメントアーム２１を前後面における種々の角度で収容することができる。柔軟材料３５は、これに関して、種々の角度のアーム２１に適合し、かつ把持することを助長するものである。図示されているように、締結具３１は、左右方向の配向に用いられてもよく、モーメントアーム２１ａ，２１ｄは、同一の椎骨の棘突起の両側の椎弓根スクリューに取り付けられていてもよい。この配置によって、椎弓根スクリューへの曲げモーメントを減少させながら、椎骨に大きなトルクを加えることができる三角構造をもたらすことができる。この手法を上下方向に配向された第２の締結具３１と併用し、まず第１の締結具３１を用いて初期整列を生じさせ、次いで、第２の締結具３１を用いて椎骨を他の椎骨に対して拘束することができる。

図７は、開位置にあるクランプ締結具２１を示す共に、その構造、特にヒンジ構造およびラッチ止め構造のそれぞれの部分をより明瞭に示している。好ましい実施形態では、開位置に向かって付勢されたバネ装填ヒンジが用いられている。また、好ましい実施形態では、バネ装填ラチェット／爪式のラッチ４３が用いられている。従って、片手操作が容易である。クランプ締結具３１は、モーメントアーム２１、すなわち延長チューブの周囲に配置、締結、およびラッチ止めされるが、これらの操作の全てを片手で行うことができる。ラッチ４３の離脱は、一方の顎部の外側に位置するラッチの延長部およびフィンガーグリップによって容易になされる。すなわち、この延長したフィンガーグリップの単純な押込みによって、ラッチ／爪装置が離脱することになる。

本発明をここでは特定の実施形態を参照して述べてきたが、これらの実施形態は、本発明の原理および用途の単なる例示にすぎないことを理解されたい。従って、例示的な実施形態に対して多くの修正がなされてもよいこと、および他の構成が本発明の精神および範囲から逸脱することなく考慮されてもよいことを理解されたい。

Claims (11)

1. 第１の顎部と、
   第２の顎部と、
   前記第１の顎部および前記第２の顎部を互いに接続し、かつ前記第１の顎部および前記第２の顎部を一体として閉位置を形成可能とするように構成されたヒンジと、
   前記閉位置にて前記第１の顎部を前記第２の顎部に留めるためのロックと
   を備え、
   前記第１の顎部および前記第２の顎部の各々が、前記第１の顎部および前記第２の顎部のもう一方に向き合った内側部を有し、
   前記内側部は、前記両顎部が閉位置にあるときに、前記第１の顎部および前記第２の顎部間に位置することになるレバーの少なくとも一部に適合するように構成された柔軟材料を有し、
   前記レバーは、椎骨に位置決めされて取付けられた椎弓根スクリューに取付可能に構成されていることを特徴とする直接椎骨回旋具。
2. 前記第１の顎部および前記第２の顎部の各々に取り付けられ、かつ前記第１の顎部および前記第２の顎部を互いに向かって、または互いに離れるように回旋させる構成となっているハンドルをさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載の直接椎骨回旋具。
3. 前記第１の顎部および前記第２の顎部の柔軟材料が、それぞれ第１の層および第２の層を形成していることを特徴とする請求項２に記載の直接椎骨回旋具。
4. 前記第１の層がポリマーおよびゴムから成る群から選択された材料から作製されていることを特徴とする請求項３に記載の直接椎骨回旋具。
5. 前記第１の顎部および前記第２の顎部の各々における内側部の柔軟材料が、前記第１の顎部および前記第２の顎部のもう一方に向き合った実質的に平坦な表面を画成していることを特徴とする請求項１に記載の直接椎骨回旋具。
6. 前記両顎部が閉位置にあるときに、前記実質的に平坦な表面が、互いに実質的に平行になるように構成されていることを特徴とする請求項５に記載の直接椎骨回旋具。
7. 前記両顎部が閉位置にあるときに、前記両顎部の一方の柔軟材料が、前記両顎部のもう一方の柔軟材料に対して実質的に平行になるように延びていることを特徴とする請求項１に記載の直接椎骨回旋具。
8. 前記両顎部が閉位置にあるときに、前記両顎部の間に、前記直接椎骨回旋具に沿って延びる細長孔が画成され、前記両顎部の各々における内側部の柔軟材料が、実質的に前記細長孔の全長に沿って長手方向に延びていることを特徴とする請求項１に記載の直接椎骨回旋具。
9. 前記両顎部が閉位置にあるときに、前記両顎部の一方の柔軟材料と前記両顎部のもう一方の柔軟材料との間に中央孔を画成するように、前記両顎部の一方の柔軟材料が、前記両顎部のもう一方の柔軟材料に対して間隔を空けて配置され、前記中央孔が、複数の前記レバーを受け止めることに適合するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の直接椎骨回旋具。
10. 直接的に椎骨を回旋させるためのシステムにおいて、
    少なくとも２つの椎弓根スクリューと、
    前記椎弓根スクリューに取付け可能な少なくとも２つのレバーと、
    請求項１に記載の直接椎骨回旋具と
    を備え、
    前記直接椎骨回旋具が前記レバーをクランプ締結するように構成されていることを特徴とするシステム。
11. 位置ずれした先端部を有する第３のレバーをさらに備えていることを特徴とする請求項１０に記載のシステム。

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