JP5651472B2 - テーパーロックを有する後方椎弓根スクリュー - Google Patents

Description

関連出願の相互参照
本願は、２００７年１０月２３日に出願された米国仮特許出願第６１／０００，０７１号の優先権を主張するものであり、その内容は参照により本明細書に組み込まれる。

本開示は、椎弓根スクリューに関し、より詳細には、テーパーロックを有する後方椎弓根スクリューに関する。

ヒトの脊椎は身体の支軸であり、人間の頭、腕および脚の全ての動きを可能にする。脊椎は、ほぼ全ての方向への高度な屈曲および回旋が可能な高度に柔軟な構造体である。大人の脊椎は一般に２４個の椎骨を有し、それらは３つの主要な部位に分類することができる。これらの分類には頸椎、胸椎および腰椎が含まれる。頸椎は上方の７個の椎骨からなり、胸椎は頸椎に隣接する１２個の椎骨からなり、腰椎は最後の５個の椎骨からなる。腰椎の下には仙骨と呼ばれる骨があり、この骨は骨盤の一部である。筋肉および靱帯は、棘突起として知られている椎骨の後部からの細長い突起部に付着している。脊椎の中心にある狭い腔内に収容されているのが脊髄である。身体の全ての神経が脊髄に繋がっている。

遺伝的または発達上の異常、外傷、慢性ストレス、腫瘍または疾患のいずれの結果であるかに関わらず、脊椎の病変によって、脊椎の可動域が制限されたり、脊椎内に収容されている神経系の重要な要素が脅かされたりする可能性がある。脊椎の中または上への人工のアセンブリの埋め込みを含む、脊椎の椎骨の配列を矯正するための様々なシステムが考案されている。

そのようなシステムが脊椎にどのように結合されるかにより、当該システムは、前方、後方または側方インプラントとして分類され得る。例えば、側方および前方システムは、脊椎の前方部分に結合される。後方システムは一般に、脊椎の一部に沿った棘突起の片側において椎弓根スクリューまたはフックによって隣接する椎骨に固定されている一対のロッドを含む。システムとシステムが結合される椎骨との最適な配列の達成は、システムによって達成可能な可動域によって制限される、すなわち、アセンブリによって達成可能な可動域が大きくなる程、アセンブリはより密接に椎骨と配列され得る。本システムによって達成可能な可動域が制限されるだけでなく、現在入手可能なシステムは多くの場合、複雑であり、信頼性がなく、操作が難しい。

椎弓根スクリュー構造体について現在開示している。椎弓根スクリュー構造体は、開口部が内部に延在する連結部と、連結部の開口部内に受け入れ可能なコレットと、コレットの開口部内に受け入れ可能な頭部を有する椎弓根スクリューとを含み、椎弓根スクリューは、シャンクと、上面および底面を有する頭部と、頭部の底とシャンクとの間の首部とを含み、上記頭部はコレットの開口部内に受け入れ可能であり、そのため、椎弓根スクリューは、首部とコレットとの間および首部と連結部との間における干渉を実質的に受けずに複数の位置にわたって移動可能である。椎弓根スクリューは、約７０°〜約９５°の可動域を有する円錐内で移動可能である。

コレットは、コレットの底の外縁から上方かつ内側に延在する環状の傾斜したリップを有する下端をさらに含んでいてもよく、連結部は、連結部の底の外縁から上方かつ内側に延在する環状の傾斜したリップを有する下端をさらに含んでいてもよい。

シャンクは、その上に形成された螺旋状のねじ山をさらに含んでいてもよい。首部は、頭部の底の直径またはシャンクの螺旋状のねじ山の直径よりも小さい直径を有していてもよい。

連結部は、連結部の対向領域に、ほぼＵ字型の形態を有するサドルを画定する複数のフィンガーをさらに含んでいてもよい。コレットは、複数のウィングをさらに含んでいてもよく、ウィングはそれぞれ、最下点を画定するほぼＵ字型の形態を有するサドルを画定するコレットの対向領域に長手軸を画定している。

スロットがコレットの最下点からコレットの底部分に向かって延在していてもよい。少なくとも１つの溝が少なくとも１つのウィングの長手軸に対して実質的に垂直に延在し、コレットの前方および後方部分を画定していてもよい。コレットは、コレットの底で開口し、かつ少なくとも１つのウィングの長手軸に対して実質的に垂直に延在する切欠きをさらに含んでいてもよい。

現在開示しているテーパーロックを有する後方椎弓根スクリューの実施形態について、添付の図面を参照しながらここに説明する。

現在開示しているテーパーロックを有する椎弓根スクリューの上面斜視図である。 図１Ａの椎弓根スクリューの正面図である。 椎弓根スクリュー、連結部、コレットおよびピンを図示する、部品が分離された状態の図１Ａの椎弓根スクリューの分解側面図である。 連結部の正面図である。 図２Ａの連結部の上面斜視図である。 コレットの正面図である。 図３Ａのコレットの上面斜視図である。 椎弓根スクリューの側面図である。 図４の椎弓根スクリューの上面図である。 ピンの正面斜視図である。 図１Ａの椎弓根スクリューの側面断面図である。 本開示の別の実施形態に係る椎弓根スクリューの正面図である。 図７の椎弓根スクリューの上面図である。 線Ａ−Ａに沿った図７の椎弓根スクリューの断面図である。 図７の椎弓根スクリューの分解図である。

以下、現在開示している後方テーパーロックを有する椎弓根スクリューの実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。図面では、同様の参照符号が類似または同一の要素を特定する。図面および以下の記載では、従来どおり、「近位の」という用語は、操作者に最も近い椎弓根スクリューの端部を指し、「遠位の」という用語は、操作者から最も遠い椎弓根スクリューの端部を指す。

最初に図１Ａ〜図１Ｃを参照すると、これらの図では同様の参照符号が類似または同一の要素を特定しており、椎弓根スクリュー構造体は一般に１００で表わされている。椎弓根スクリュー構造体１００は、椎弓根スクリュー１０と、ピン３０と、外側ハウジングすなわち連結部５０と、内側ハウジングすなわちコレット７０とを含む。

次に図２Ａおよび図２Ｂを参照すると、連結部５０は、軸方向に内部に延在する開口部５４を有する環状の本体部分５２を含む。さらに、連結部５０は、連結部５０の対向領域に配置された複数のフィンガー５６を含み、ほぼＵ字型の形態を有するサドル５８を画定している。Ｕ字型のサドル５８は、ロッド（図示せず）を受け入れるように構成および寸法決めされている。

図３Ａおよび図３Ｂに示すように、コレット７０は、軸方向に内部に延在する開口部７４を有するほぼ円筒状の本体部分７２を有する。一対の直立ウィング７６はほぼＵ字型の形態を有するサドル７８を画定している。サドル７８は、ロッド（図示せず）を受け入れるように構成および寸法決めされている。図３Ａに示すように、本体部分７２は、サドル７８の最下点から本体部分７２の底に向かって延在し、中心軸に沿って本体部分７２を本質的に二等分し、かつ本体部分の左側および右側部分を画定するスロット７３を含む。好ましくは、スロットは、本体部分全体には延在していない。あまり望ましくはないが、そのような完全なスロットを使用することもできる。この構成によってウィング７６をそれぞれ互いに向かってかつ互いから離れるように屈曲させることができる。サドル７８の寸法は、ウィング７６の屈曲に従って変化する。ウィング７６が互いに近付くにつれてサドル７８の大きさは減少し、ウィング７６が互いから離れるにつれてサドル７８の大きさは増加する。サドル７８の大きさを変化させることができることにより、コレット７０に異なる外径を有するロッド（図示せず）を収容させることができる。あるいは、ウィング７６を互いに向かって圧縮させると、サドル７８内に配置されたロッドの外面と次第に係合し、それにより所望の位置にロッドを摩擦固定する。

また、本体部分は、本体部分７２の底まで延在しかつ本体部分７２の底で開口する複数の溝７５を含む。溝７５は、各ウィング７６内に垂直に延在し、本体部分７２の前方および後方部分を画定する。構成のとおり、溝７５によって、本体部分７２の前方および後方部分は、スロット７３によって画定された軸に沿って溝７５に対して屈曲させることができる。本体部分７２は、本体部分７２の底面で開口しかつウィング７６に向かって垂直に延在する複数の切欠き７７も含む。切欠き７７は、スロット７３および溝７５との組み合わせによって、本体部分７２の弓状部分７２ａを、部分７２ａに加えられた圧縮力および張力に応答して元の位置から内側および外側に屈曲させることができる。

ここで図４Ａおよび図４Ｂを参照すると、椎弓根スクリュー１０は、螺旋状のねじ山１４が上に形成されたシャンク１６を含む。椎弓根スクリュー１０の遠位端には切断部分１２が形成されている。頭部１８は、椎弓根スクリュー１０の近位端に配置されている。頭部１８は、その上に形成された複数の溝３６を含み、シャンク１６よりも大きい外径を有する。頭部１８の上面には、凹部２０が形成されている。凹部２０は、好適な駆動ツールの作動端を受け入れるための六角星形の形態で示されているが、他の構成も使用し得ることが想定される。首部１６ａは、頭部１８の底面と螺旋状のねじ山１４の始まりとの間に延在している。構成のとおり、首部１６ａにはねじ山がない。図示のとおり、首部１６ａの直径の少なくとも一部は頭部１８の底の直径およびシャンク１６のねじ山部分の外径よりも小さい。

再び図１Ａ〜図１Ｃを参照して、次に、使用のために組み立てられた椎弓根スクリュー構造体１００について説明する。コレット７０は、椎弓根スクリュー１０の頭部１８上に配置されている。コレット７０の底にある開口部は、頭部１８を受け入れるように寸法決めおよび構成されている。従って、コレット７０および頭部１８は互いに回転および枢動可能であり、それにより、椎弓根スクリュー１０をコレット７０に対して複数の向きに再配置することができる。コレット７０と椎弓根スクリュー１０との組み合わせは連結部５０に挿入されている。ピン３０は、コレット７０と連結部５０との固定関係を維持するために、それらと整列している。組み立てのとおり、椎弓根スクリュー１０は、以下に詳細に説明するように、コレット７０および連結部５０に対して回転および枢動可能である。

図６を参照して、組み立てられた椎弓根スクリュー構造体１００のさらなる特徴について説明する。連結部５０は、傾斜した内側環状リップ５５を含む。リップ５５は、連結部５０の底の外縁から上方かつ内側に延在している。さらに、コレット７０は、同様にコレット７０の底の外縁から上方かつ内側に延在する環状の傾斜したリップ７９を含む。図６に示すように、角度αは、中心線Ｃから傾斜したリップ７９までの傾斜したリップ７９の角度である。角度αは、２５〜６５°であり得る。一実施形態では、角度αは、４５°にほぼ等しい。角度βは、中心線Ｃから傾斜したリップ５５までの傾斜したリップ５５の角度である。角度βは、３２〜７２°であり得る。一実施形態では、角度βは、５２°にほぼ等しい。連結部５０およびコレット７０に傾斜したリップ５５、７９を設けることによって、頭部１８と連結部５０および／またはコレット７０との間の相互作用を減少させる。また、椎弓根スクリュー１０は、それらの相互作用を減少させるために傾斜したリップ５５、７９と協働する長さおよび直径を有する首部１６ａを有する。すなわち、椎弓根スクリュー１０のねじ山のない首部部分１６ａの長さは、頭部１８の底からコレット７０の傾斜したリップ７９および連結部５０の傾斜したリップ５５を超える位置までの距離を延在し、その長さは、首部１６ａの選択された直径との組み合わせにより、コレット７０および連結部５０に対する椎弓根スクリュー１０の角運動を最大にすることができる。これにより、ねじ山のない首部１６ａとコレット７０と連結部５０との間に円滑な移行帯が創出される。首部１６ａと傾斜したリップ５５、７９との間の干渉が減少し、かつ頭部１８と傾斜したリップ５５、７９との間の相互作用が減少することにより、椎弓根スクリュー１０は、椎弓根スクリュー構造体（図６）の中心線「Ｃ」に対して少なくとも７０°の円錐を画定する。他の実施形態では、椎弓根スクリュー１０は、少なくとも９０°の円錐の可動域を有する。さらなる実施形態では、椎弓根スクリュー１０は、少なくとも９５°の円錐の可動域を有する。

具体的には、椎弓根スクリュー１０は、中心線「Ｃ」に対する複数の角度位置にわたって最初の位置（図６）から再配置することができる。中心線「Ｃ」に対する角変位は角度θで示されている。角度θは、少なくとも７０°である。他の実施形態では、角度θは、約８０°〜約９５°の範囲である。従って、椎弓根スクリュー１０は、中心線「Ｃ」に対して（すなわち、軸外に）約３５°〜約４７．５°の範囲で移動する。

椎弓根スクリュー構造体２００の別の実施形態が図７〜図９に示されている。本実施形態では、椎弓根スクリュー構造体２００は、椎弓根スクリュー構造体１００（図１Ｃ）に含まれていたピン３０を含んでいない。椎弓根スクリュー構造体２００について以下にさらに詳細に説明する。

図９に示すように、椎弓根スクリュー構造体２００は、外側ハウジングすなわち連結部１５０と、内側ハウジングすなわちコレット１７０と、椎弓根スクリュー１１０とを含む。組み立てのとおり、図７に示すように、椎弓根スクリュー１１０は、コレット１７０および連結部１５０に対して回転および枢動可能である。

連結部１５０は、連結部１５０の対向領域に配置された複数のフィンガー１５６を含み、ほぼＵ字型の形態を有するサドル１５８を画定する。Ｕ字型のサドル１５８は、ロッド（図示せず）を受け入れるように構成および寸法決めされている。

コレット１７０は、軸方向に内部に延在する開口部１７４を有するほぼ円筒状の本体部分１７２を有する。ロッド（図示せず）を受け入れるためのほぼＵ字型の形態を有するサドル１７８は、一対の直立ウィング１７６によって画定されている。本体部分１７２は、サドル１７８の最下点から本体部分１７２の底に向かって延在し、かつ中心軸に沿って本体部分１７２を本質的に二等分するスロット１７３を含む。好ましくは、必ずしもではないが、スロット１７３は本体部分全体には延在していない。この構成によって、ウィング１７６を互いから離れかつ互いに向かうように屈曲させることができ、それによりサドル１７８には様々な大きさを有するロッド（図示せず）を収容させることができる。切欠き１７７は、スロット１７３との組み合わせにより、本体部分１７２の弓状部分１７２ａを内側および外側に屈曲させることができる。

ここで図７および図９を参照すると、一実施形態では、椎弓根スクリュー１１０は、螺旋状のねじ山１１４が上に形成されたシャンク１１６を含む。一実施形態では、椎弓根スクリュー１１０の近位端に配置された頭部１１８は、複数の溝１３６を含み、好適な駆動ツールの作動端を受け入れるための凹部１２０が頭部１１８上に形成されている。椎弓根スクリュー１１０の遠位端には切断部分１１２が形成されている。首部１１６ａは、頭部１１８の底面と螺旋状のねじ山１１４の始まりとの間に延在している。構成のとおり、首部１１６ａにはねじ山がなく、首部１１６ａの直径の少なくとも一部は、頭部１１８の底の直径およびねじ山を有するシャンク１１６の外径よりも小さい。

図８Ａに示すように、連結部１５０は、傾斜した内側環状リップ１５５を有する。リップ１５５は、連結部１５０の下端から上方かつ内側に延在している。さらに、コレット１７０は、同様にコレット１７０の下端から上方かつ内側に延在している傾斜した環状のリップ１７９を含む。傾斜したリップ１５５、１７９は、頭部１１８と連結部１５０および／またはコレット１７０との相互作用を減少させる。椎弓根スクリュー１１０の首部１１６ａは、傾斜したリップ１５５、１７９と協働して、相互作用を減少させかつ含まれる円錐の角形成の範囲を増加させる。

現在開示している椎弓根スクリュー構造体１００、２００は、脊椎手術に適合可能である。特に、椎弓根スクリュー構造体１００、２００は、比較的短い椎弓根スクリュー１０を含むが、それは脊椎の頸部の手術に適する。というのは、頸部において椎弓根スクリュー１０に加えられる力および／または応力が腰部または胸部のいずれかにおける力および／または応力よりも小さいからである。胸部または腰部に使用される椎弓根スクリュー構造体内の連結部およびコレットの内面を傾斜させることによって可動角度範囲を増加させることが想定される。

上記説明は好ましい設計のテーパーロックスクリューの使用を想定しているが、それにより、特に脊椎を覆う軟組織の量が脊椎の他の領域よりも少ない頸椎などの脊椎の領域で使用される場合に利点が得られる。他の設計のスクリューを用いて、スクリューとロッド連結ハウジングとの角形成が増加したスクリューを達成し得ることも想定される。単なる一例であるが、適宜調整された首部径および首部長さを有する首部を有するスクリューと組み合わせて、米国特許第６，２８０，４４２号および第６，６６０，００４号に開示されている構造を有するハウジングの斜端を組み込むことによって、本明細書に記載されている構造の利点の一部または全てを達成し得ると思われる。また、本明細書に記載されている構造体の利点は、米国特許出願公開第２００６／０１６１１５３号および第２００６／０２７６７９２号に図示されているスクリュー構造体において達成可能であることも想定される。

現在開示している椎弓根スクリュー構造体の実施形態に対して様々な修正が可能であることが分かるであろう。従って、上記説明は、限定としてではなく実施形態の単なる例示として解釈されるべきである。当業者であれば、本開示の範囲および精神に含まれる他の修正を想定するであろう。

Claims (10)

1. 手術装置であって、前記装置は、
   開口部を画定する連結部であって、前記開口部が前記連結部を通じて延在する、連結部と、
   前記連結部の開口部内に受け入れ可能なコレットと、
   シャンク、前記コレットの開口部内に受け入れ可能でかつ上面および底面を有する頭部、および前記頭部の底面と前記シャンクとの間の首部を含む椎弓根スクリューと、を含み、
   前記頭部が前記コレットの開口部内に受け入れ可能であり、そのため、前記椎弓根スクリューが、複数の位置にわたって移動可能であり、かつ前記椎弓根スクリューの首部と前記コレットとの間および前記首部と前記連結部との間の干渉を受けず、
   前記コレットが、前記コレットの底から上方かつ内側に延在する環状の傾斜したリップを有する下端を有し、
   前記連結部が、前記連結部の底から上方かつ内側に延在する環状の傾斜したリップを有する下端を有し、
   前記連結部が、Ｕ字型の形態を有する第１のサドルを画定する前記連結部の対向領域に複数のフィンガーを有し、
   前記コレットが複数のウィングを有し、前記複数のウィングのそれぞれが長手軸を画定し、前記複数のウィングが、前記コレットの対向領域上に配置され、かつ最下点を有する第２のサドルを画定し、前記複数のウィングが、互いに向かってかつ互いから離れるように屈曲するように適合および構成されている、手術装置。
2. 前記椎弓根スクリューが少なくとも７０°の円錐の可動域を有する、請求項１に記載の手術装置。
3. 前記連結部の環状の傾斜したリップと前記椎弓根スクリューの中心線との間の角度が３２°および７２°の間の値を有し、
   前記コレットの環状の傾斜したリップと前記中心線との間の角度が２５°および６５°の間の値を有する、
   請求項１に記載の手術装置。
4. 前記シャンクが、前記シャンクの上に形成された螺旋状のねじ山を含み、
   前記首部が、前記頭部の底面の直径または前記シャンクの螺旋状のねじ山の直径よりも小さい直径を有する、
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の手術装置。
5. 少なくとも１つのスロットが、前記第２のサドルの最下点から前記コレットの底に向かって延在する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の手術装置。
6. 少なくとも１つの溝が、前記複数のウィングのうち少なくとも１つの長手軸に対して垂直に延在し、かつ前記コレットの前方部分および後方部分を画定する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の手術装置。
7. 少なくとも１つの切欠きが、前記コレットの底で開口し、かつ前記複数のウィングのうち少なくとも１つの長手軸に対して垂直に延在する、請求項１〜６のいずれか１項に記載の手術装置。
8. 前記少なくとも１つの溝が、前記第２のサドルから前記コレットの底に向かって延在する、請求項６に記載の手術装置。
9. 前記第２のサドルの大きさが、互いに向かってまたは互いから離れるように前記複数のウィングを屈曲させることによって調節可能である、請求項１〜８のいずれか１項に記載の手術装置。
10. 前記第２のサドルが、前記第２のサドル内にロッドを摩擦固定するように構成および適合されている、請求項１〜９のいずれか１項に記載の手術装置。
    

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