JP5572551B2 - 術後調節可能な寸法を有する脊椎インプラント - Google Patents

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Description

（関連出願の相互参照）
本出願は、２００７年１１月８日に提出され、その全体が参照により本明細書に組み込まれる米国特許出願第１１／９３７，０１９号の優先権を主張するものである。
本発明は、一般的に脊椎インプラント及びプロテーゼに関し、特に術後調節可能な寸法を有する脊椎インプラントに関する。
脊柱管狭窄症並びに脊椎症、脊椎すべり症、変形性関節症、脊柱側弯症及び他の変性現象は背部痛の原因であり得、脊髄及び／又は神経根に作用する応力をもたらす脊柱管又は椎孔の狭窄によって生じ得る。
背部痛を消散する方法の１つは除圧、疼痛を生じさせる骨要素の除去及び２つ以上の隣接椎骨の固定を含む。残念なことに、固定は著しい欠点を有する傾向にあり、問題点を隣接椎骨構成要素に移動させる可能性がある。非固定解決法の中には椎間板置換、動的安定化システム及び棘突起間インプラントがある。
高さ調節能を有する脊椎インプラントは公知である。例えば、Ｈｏｃｈｓｈｕｌｅｒらに付与された米国特許第６０４５５７９号、同第６０８０１９３号及び同第６５７６０１６号（それぞれ２０００年４月４日、２０００年６月２７日、２００３年６月１０日に発行）は、隣接椎骨間の脊椎固定を促進するための調節可能な高さ固定デバイスについて説明している。デバイスは椎間板腔内にあり、椎骨に接触するための一対の係合プレートを含む。係合プレート間の垂直距離を変更し、所与の患者に適合するように装置をカスタマイズするためにアラインメントデバイスが用いられる。一実施形態では、アラインメントデバイスは、所定の高さを有し、且つ装置の前端から後端へ係合プレート間に延びる一対のストラットを含む。別の実施形態では、アラインメントデバイスは係合プレート間の距離を調節するための回転コネクタ及びカムピンを含む。前端に近接する装置の高さが後端に近接する装置の高さより大きくなるように、好ましくは、アラインメントデバイスは係合プレート間の距離を変化させるように適合され、これによって装置の取付け後に自然な脊柱前弯が維持される。
しかし、これらの従来技術のデバイスは取付け前又は取付け時に調節されなければならず、術後調節ができない。
米国特許第６０４５５７９号 米国特許第６０８０１９３号 米国特許第６５７６０１６号
本発明は、以下により詳細に述べられるように、棘突起間脊椎インプラントのような埋め込み後調節可能な可変寸法を有する改良された脊椎インプラント（又はプロテーゼ、用語は互換的に用いられる）を提供しようとするものである。
一実施形態では、脊椎インプラントの少なくとも１つのその寸法が、例えば、軟組織における小穿刺部を介してインプラントの調節可能部分に連結され得る遠隔操作又は機械的特徴によって埋め込み後に変更され得る。一実施例では、調節可能部分（可変寸法機構とも称される）は小圧力チューブによって油圧又は空気圧駆動されるピストン様形状を有し得る。例えば、限定されないが、シャフト、ケーブル又は他の機械的特徴によって他の機械的デバイスが用いられ、配置され得る。別の実施例では、調節可能部分は電気モータ（電気コード、バッテリー又は遠隔誘導によって電力供給される）によって電動され、遠隔操作によって制御され得る。
プロテーゼは２つの椎骨、最も好ましくは、限定されないが、隣接椎骨間に架橋するように構成される。プロテーゼは、複数の骨取付けポイント、例えば、限定されないが、棘突起、椎体終板又は椎弓根（椎弓根スクリューを介して）に取り付けられるように構成された複数の取付け部材（端部特徴部）を含む。
従って、本発明の非限定的な実施形態に従って、第一の脊椎部分に取り付けるための第一の脊椎取付け部材と、第二の脊椎部分に取り付けるための第二の脊椎取付け部材と、脊椎インプラントが患者に取り付けられた手術を完了した後に作動可能であって、第一及び第二の脊椎取付け部材間に相対運動を生じさせる、第一及び第二の脊椎取付け部材間に配置された埋め込み後可変寸法デバイスとを含む脊椎インプラントが提供される。
本発明の一実施形態に従って、第一及び第二の脊椎取付け部材は椎弓根スクリューを含む。
本発明の一実施形態に従って、埋め込み後可変寸法デバイスは第一及び第二の脊椎取付け部材間の距離を変化させる。
本発明の一実施形態に従って、埋め込み後可変寸法デバイスは、垂直面及び矢状面における第一及び第二の脊椎取付け部材の位置を変化させる。
本発明の一実施形態に従って、第一及び第二の脊椎取付け部材は、歯車列によって回転されるネジ軸を取り付けられた第一及び第二の支持プレートを含み、歯車列の回転が第一及び第二の支持プレート間の距離を変化させる。
本発明の一実施形態に従って、第一及び第二の脊椎取付け部材は、互いに対して傾斜した第一及び第二の支持プレートを含む。
本発明の一実施形態に従って、埋め込み後可変寸法デバイスは油圧又は空気圧作動式である。
本発明の一実施形態に従って、埋め込み後可変寸法デバイスは、ネジ機構に枢着され、且つこれによって作動されるヒンジアームを含む。
本発明の一実施形態に従って、埋め込み後可変寸法デバイスは電動式である。
本発明の一実施形態に従って、埋め込み後可変寸法デバイスは内部埋め込み部分を含む。内部部分は電気ピストン、電気モータ、マイクロプロセッサ、ＲＦエミッタ／トランスミッタ、ＬＶＤＴ、歪みセンサ、電気コイル、バッテリー及びコンデンサの少なくとも１つを含んでもよい。
本発明の一実施形態に従って、埋め込み後可変寸法デバイスは外部制御部分を含む。外部制御部分は制御パネル、プロセッサ、ＲＦトランスミッタ／エミッタ、磁力源、電気コイル及びセルラ通信デバイスの少なくとも１つを含んでもよい。外部制御部分と埋め込み部分との通信は、内部デバイスの望ましくない作動から保護するためにコード又はパスワードによって制御され得る。
本発明の一実施形態に従って、埋め込み後可変寸法デバイスは膨張式である。
本発明は、図面と併せて以下の詳細な説明からより十分に理解、認識される。
２つの隣接棘突起間に埋め込まれ、本発明の一実施形態に従って構成され作動する、埋め込み後可変寸法デバイスを含む脊椎インプラントを示す簡略図である。 可変寸法機構の作動が椎弓根スクリュー間の距離を変化させ得るように椎弓根スクリューに連結され、本発明の別の実施形態に従って構成され作動する、埋め込み後可変寸法デバイスを含む脊椎インプラントを示す簡略図である。 ２つの隣接椎骨間に挿入され、本発明の更に別の実施形態に従って構成され作動する、埋め込み後可変寸法デバイスを含む脊椎インプラントを示す簡略図である。 ２つの隣接棘突起間に最適な伸延（ｄｉｓｔｒａｃｔｉｏｎ）を生じさせるために用いられ、本発明の更に別の実施形態に従って構成され作動する、埋め込み後可変寸法デバイスを含む脊椎インプラントを示す簡略図である。 隣接椎骨の位置を変化させるために用いられ、本発明の更に別の実施形態に従って構成され作動する、埋め込み後可変寸法デバイスを含む脊椎インプラントを示す簡略図である。 本発明の一実施形態に従って構成され作動する油圧又は空気圧作動式埋め込み後可変寸法デバイスを示す簡略図である。 本発明の一実施形態に従って構成され作動する機械作動式埋め込み後可変寸法デバイスを示す簡略図である。 本発明の一実施形態に従って構成され作動する電動式埋め込み後可変寸法デバイスを示す簡略図である。 本発明の一実施形態に従って構成され作動する膨張式埋め込み後可変寸法デバイスを示す簡略図である。 ２つの両側の同様にネジ切りされた引上げネジを用いて２つの隣接棘突起間に最適な伸延を生じさせるために用いられ、本発明の更に別の実施形態に従って構成され作動する、埋め込み後可変寸法デバイスを含む脊椎インプラントを示す簡略図である。 ２つの両側の右及び左引上げネジを用いて２つの隣接棘突起間に最適な伸延を生じさせるために用いられ、本発明の更に別の実施形態に従って構成され作動する、埋め込み後可変寸法デバイスを含む脊椎インプラントを示す簡略図である。 複数の同心引上げネジを用いて２つの隣接棘突起間に最適な伸延を生じさせるために用いられ、本発明の更に別の実施形態に従って構成され作動する、埋め込み後可変寸法デバイスを含む脊椎インプラントを示す簡略図である。 電気モータ及び歯車列とともに２つの両側の同様にネジ切りされた引上げネジを用いて２つの隣接棘突起間に最適な伸延を生じさせるために用いられ、本発明の更に別の実施形態に従って構成され作動する、埋め込み後可変寸法デバイスを含む脊椎インプラントを示す簡略図である。 本発明の別の実施形態に従って構成され作動する、埋め込み後可変寸法デバイスを含む脊椎インプラントを示す簡略図である。
これより図１を参照する。図１は本発明の一実施形態に従って構成され作動する脊椎インプラント１０を示す。
脊椎インプラント１０は腰椎の２つの隣接棘突起間に埋め込まれて示されている（この例では脊椎インプラント１０は棘突起間デバイスである）。脊椎インプラント１０は、第一の（上部）支持エンドプレート（脊椎取付け部材）１４と第二（下部）支持エンドプレート（脊椎取付け部材）１６との間に配置された埋め込み後可変寸法デバイス１２を含む。埋め込み後可変寸法デバイス１２は、例えば、遠隔操作される小型リニアアクチュエータによる直線運動（図面の感覚では垂直からわずかに傾斜）のために配置されたポストを含み得る。概して、埋め込み後可変寸法デバイス１２は図６から図９を参照して以下に記載される任意の実施形態に従って構成され得る。
これより図２を参照する。図２は本発明の別の実施形態に従って構成され作動する脊椎インプラント２０を示す。脊椎インプラント２０は埋め込み後可変寸法デバイス２２を含み、椎弓根スクリュー２４（脊椎取付け部材２４）に連結している。可変寸法デバイス２２の作動はスクリュー２４の間の距離を変化させる。この場合も埋め込み後可変寸法デバイス２２は、例えば、遠隔操作される小型リニアアクチュエータによる直線運動のために配置されたポストを含み得る。概して、埋め込み後可変寸法デバイス２２は図６から図９を参照して以下に記載される任意の実施形態に従って構成され得る。
これより図３を参照する。図３は、２つの隣接椎骨（例えば、Ｌ４とＬ５）間に挿入される、本発明の更に別の実施形態に従って構成され作動する、埋め込み後可変寸法デバイス３２を含む脊椎インプラント３０を示す。脊椎インプラント３０は、上部椎骨に連結され、これを支持する第一の（上部）支持プレート３４と、下部椎骨に連結され、これを支持する第二の（下部）支持プレート３６とを含む。可変寸法デバイス３２は第一及び第二の支持プレート（脊椎取付け部材）３４及び３６間に取り付けられる。可変寸法デバイス３２の作動は、第一及び第二の支持プレート３４及び３６間の距離を変化させ、垂直面及び矢状面における２つの隣接椎骨間の位置を変化させることができる。埋め込み後可変寸法デバイス３２は、図５を参照して以下に記載される実施形態に従って構成され得る。
これより図４を参照する。図４は、本発明の更に別の実施形態に従って構成され作動する、埋め込み後可変寸法デバイス４２を含む脊椎インプラント４０を示す。インプラント４０は上棘突起４１及び下棘突起４３のような隣接棘突起の間に最適な伸延を生じさせるために用いられ得る。
脊椎インプラント４０は、上棘突起４１及び下棘突起４３をそれぞれ支持する第一及び第二の支持プレート（脊椎取付け部材）４４及び４６を含む。第一及び第二の支持プレート４４及び４６は各々、それぞれネジ軸４５Ｌ及び４５Ｒと４７Ｌ及び４７Ｒを受容するようにネジ穴を切られている。ネジ軸４５Ｌ及び４７Ｌは左ネジを有し、一方、ネジ軸４５Ｒ及び４７Ｒは右ネジを有する。
ギアプーリー４８Ａ及び４８Ｂはネジ軸４５Ｌ、４５Ｒ、４７Ｌ及び４７Ｒに連結され、ウォームギア４９によって駆動される。ウォームギア４９の回転は、第一及び第二の支持プレート４４及び４６と支持された棘突起間の距離を変化させる。
これより図５を参照する。図５は、本発明の更に別の実施形態に従って構成され作動する、埋め込み後可変寸法デバイス５２を含む脊椎インプラント５０を示す。
脊椎インプラント５０は隣接椎骨５１及び５３の位置を変化させるために用いられ得る。脊椎インプラント５０は、ネジ切りされたネジ５５が螺入されるネジスロットを有する第一の（上部）支持プレート５４を含む。脊椎インプラント５０は、電気モータ（又はアクチュエータ）５７が取り付けられる凹部を含む第二の（下部）支持プレート５６を含む。電気モータ５７（遠隔操作され得る）はネジ５５を回転させ、これは第一の支持プレート５４を第二の支持プレート５６に対して摺動させる。第一及び第二の支持プレート（脊椎取付け部材）５４及び５６の傾斜した噛み合いは、垂直面及び矢状面における２つの隣接椎骨間の隣接位置の変化を生じさせる。
これより図６を参照する。図６は、本発明の一実施形態に従って構成され作動する油圧又は空気圧作動式埋め込み後可変寸法デバイス６０を示す。可変寸法デバイス６０はともにピストン６３に取り付けられた２つのエンドプレート（脊椎取付け部材）６１及び６２を含む。ピストン６３は、例えば、圧縮液（例えば、水）又はガス（例えば、空気）によって流体作動される（即ち、油圧又は空気圧によって）。圧縮液は流体入口６５に連結したチューブ６４によってピストン６３に導入される。
これより図７を参照する。図７は、本発明の一実施形態に従って構成され作動する機械作動式埋め込み後可変寸法デバイス７０を示す。可変寸法デバイス７０は、回転ハンドル７６によって操作される雄／雌ネジ機構７４に枢着され、且つこれによって作動されるヒンジアーム７２を含む。
これより図８を参照する。図８は、本発明の一実施形態に従って構成され作動する電動式埋め込み後可変寸法デバイス８０を示す。可変寸法デバイス８０は、インダクタンスコイル８６によって外部から操作され得る電気ピストン（電動アクチュエータ又はソレノイド）８４に枢着され、且つこれによって作動されるヒンジアーム８２を含む。
電動式埋め込み後可変寸法デバイス８０は内部埋め込み部分及び／又は外部制御部分を有し得る。内部部分は限定されずに電気ピストン８４、電気モータ、マイクロプロセッサ、ＲＦエミッタ／トランスミッタ、ＬＶＤＴ（線形可変差動変換器）、歪みセンサ、外部コイルからモータへの直接エネルギー伝達のための電気コイル、バッテリー、エネルギーを蓄積するコンデンサ又はその任意の組合せを含み得る。
外部部分は限定されずに制御パネル、プロセッサ、ＲＦトランスミッタ／エミッタ、磁力源、エネルギーを内部ユニットに伝達する電気コイル又はその任意の組合せを含み得る。外部部分は医師による遠隔操作を可能にするためにセルラ通信デバイスも含み得る。不要な操作を防止するためにコード又はパスワードが制御システムに組み込まれ得る。
これより図９を参照する。図９は、本発明の一実施形態に従って構成され作動する膨張式埋め込み後可変寸法デバイス９０を示す。可変寸法デバイス９０は小チューブ９４によって膨張可能な膨張式ピロー又はクッション９２を含む。
これより図１０を参照する。図１０は、本発明の一実施形態に従って構成され作動する、２つの隣接棘突起間に配置され得る埋め込み後可変寸法デバイスを示す。埋め込み後可変寸法デバイスは、第一の支持要素９５及び第二の支持要素９６を含む。２つの両側の同様にネジ切りされた（同じ回転方向）ネジ９７及び９８は支持要素９５及び９６間の距離を調節するために用いられる。
これより図１１を参照する。図１１は、本発明の別の実施形態に従って構成され作動する、２つの隣接棘突起間に配置され得る埋め込み後可変寸法デバイスを示す。この可変寸法デバイスは、第一の支持要素９９及び第二の支持要素１００を含む。２つの両側の異なってネジ切りされた（例えば、右及び左ネジ山）ネジ１０１及び１０２は支持要素９９及び１００間の距離を調節するために用いられる。ネジはウォームギア１０３によって駆動される。異なるネジ山は所与のポイントにおいて機構をより良好に固定するために用いられ得る。
これより図１２を参照する。図１２は、本発明の別の実施形態に従って構成され作動する、２つの隣接棘突起間に配置され得る埋め込み後可変寸法デバイスを示す。この可変寸法デバイスは、第一の支持要素１０４及び第二の支持要素１０５を含む。２つの同心ネジ１０６は、支持要素１０４及び１０５間の距離を調節するために用いられる。複数の同心ネジを用いることにより、機構は単一の中心ネジを用いた場合より大きい距離を回転され得る。
これより図１３を参照する。図１３は、本発明の別の実施形態に従って構成され作動する、２つの隣接棘突起間に配置され得る埋め込み後可変寸法デバイスを示す。この可変寸法デバイスは、第一の支持要素１０７及び第二の支持要素１０８を含む。２つの両側の同様にネジ切りされたネジ１１０は、支持要素１０７及び１０８間の距離を調節するために用いられる。引上げネジは、電気モータ１０９によって作動される歯車列１１１によって駆動される。
従って、図１０から図１３の実施形態では、下棘突起がインプラントの第一の要素によって支持され、上突起がインプラントの第二の要素によって支持されるように、脊椎インプラントは２つの隣接棘突起間に位置され得る。２つの支持要素は概して水平な面に沿って互いに分離され、機械的又は電気機械的機構が２つの支持要素間の距離を調節することができる。
本発明の別の実施形態の別の選択肢が図１３に示されている。脊椎インプラントは加えられる荷重あるいは第一及び第二の脊椎取付け部材間の距離に応じて埋め込み後可変寸法デバイスを制御するプロセッサ１２０及びセンサ１２２を含み得る。埋め込み後可変寸法デバイスは、任意所望の荷重及び移動限界に対して任意所望の時間間隔にて作動されるようにプログラム可能である。節電するため、埋め込み後可変寸法デバイスはスリープモードにて作動するための回路１２４を含み得る。埋め込み後可変寸法デバイスは、遠隔エネルギー伝達を用いて充電可能な再充電可能バッテリー１２６によって作動され得る。
本発明は、繰り返される外科的介入又は固定の必要なしに進行中の調節を含む脊柱側湾矯正のためにも用いられ得る。
例えば、これより図１４を参照する。図１４は、本発明の別の実施形態に従って構成され作動する、埋め込み後可変寸法デバイスを含む脊椎インプラントを示す。
デバイスはハウジング２１１の一部として湾曲し、又はこれに固着され得る骨ネジ２１０を含む。ケーブル又はワイヤ２１８はハウジング２１１から突出している。ケーブル２１８はローラ２１６上に取り付けられている。ローラ２１６は、ネジ２１５と噛み合うギア２１４を回転させることによって、直線的に移動し得るネジ２１５に連結している。電気モータ２１２は、ギア２１４の回転、従って、更にネジ２１５の直線運動及びケーブル２１８を制御する歯車列２１３に動力を供給する。
その設計は、埋め込み後の任意所与の時間に電気モータ２１２を異なる方向に操作することによってケーブル２１８の引張り又は解放を可能にする。
図１４の実施形態は、脊椎骨の椎弓根あるいは椎骨の側面に挿入され得る。インプラントの側面から突出しているケーブル又はワイヤ２１８は、種々の異なる方法を用いて他の椎骨に挿入された隣接インプラント又は別のアンカに連結され得る。ケーブル又はワイヤ２１８が上述の機構によって引っ張られると、２つの椎骨は互いに押し付けられる。
本発明は、上記に詳細に図示され、述べられたことに限定されないことが当業者には理解される。むしろ、本発明の範囲は、上述の特徴の組合せ及びサブコンビネーション並びに前述の説明を読んで当業者が想到し得る、且つ従来技術にないその改変例及び変形例を含む。

Claims (7)

  1. 第一の脊椎部分に取り付けるための第一の脊椎取付け部材と；
    第二の脊椎部分に取り付けるための第二の脊椎取付け部材と；
    脊椎インプラントが患者に取り付けられた手術を完了した後に作動可能であって、前記第一及び第二の脊椎取付け部材間に相対運動を生じさせる、前記第一及び第二の脊椎取付け部材間に配置された埋め込み後可変寸法デバイスとを備え、
    前記埋め込み後可変寸法デバイスは、同様にネジが切られた左右相称の２つの引上げネジと；
    前記引き上げネジと連結された複数の歯車からなる歯車列と；
    前記歯車列を駆動する遠隔制御モータとを有し、
    前記遠隔制御モータの動作により、前記歯車列を介した前記引き上げネジの移動により前記第一及び第二の脊椎取付け部材の間隔を調整することを特徴とする脊椎インプラント。
  2. 任意所望の荷重及び移動限界に対して任意所望の時間間隔にて作動されるようにプログラム可能であるプロセッサを更に含むことを特徴とする請求項１に記載の脊椎インプラント。
  3. 前記埋め込み後可変寸法デバイスが、スリープモードにて作動するための回路を含むことを特徴とする請求項１に記載の脊椎インプラント。
  4. 前記埋め込み後可変寸法デバイスが、前記脊椎インプラントに配置されたバッテリーによって作動されることを特徴とする請求項１に記載の脊椎インプラント。
  5. 前記バッテリーが、遠隔エネルギー伝達を用いて充電可能であることを特徴とする請求項４に記載の脊椎インプラント。
  6. 体内の上棘突起と下棘突起との間に伸延（distraction）を生じさせるための脊椎インプラントであって、
    上棘突起に対して下方に配置された第一の支持プレートと；
    下棘突起に対して上方に配置された第二の支持プレートと；
    前記脊椎インプラントを患者に埋め込んだ後に作動可能な、前記第一及び第二の支持プレート間に配置された埋め込み後可変寸法デバイスと；を含み、
    前記埋め込み後可変寸法デバイスが、同様にネジが切られた左右相称の２つの引上げネジを含み、
    前記引上げネジは、遠隔制御モータによって駆動される歯車列によって駆動され、
    当該脊椎インプラントは２つの隣合う前記棘突起の間に配置可能であり、これによって、前記下棘突起が前記第二の支持プレートによって支持され、前記上棘突起が前記第一の支持プレートによって支持され、これら２つの支持プレートが水平方向に沿って互いに離間することを特徴とする脊椎インプラント。
  7. 前記埋め込み後可変寸法デバイスを制御するプロセッサとセンサーとを更に備え、前記第一及び第二の脊椎取付け部材に加わる荷重又はこれらの間隔を調整可能としたことを特徴とする請求項１に記載の脊椎インプラント。
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