JP6910397B2 - 外傷性骨折修復システム及びその方法 - Google Patents

Description

本発明は、概して、医療装置、より具体的にはインプラントに関する。

関連出願の説明
インプラントは、ヒト及び／または動物において１つ以上の骨を支持及び／または固定するために使用され得る。例えば、インプラントは脊椎において使用されて、脊椎の椎骨間の損傷した組織を支持及び／または置換し得る。インプラントが、２つの椎骨間に埋め込まれると、その２つの椎骨間に支持体を提供し得、骨成長が、長期の支持のために、これら２つの椎骨を少なくとも部分的に融着するためにインプラント周辺及びインプラントを通って生じ得る。インプラントは、剛性材料と共に、例えば、端板と相互作用する範囲の５０％を覆い得る比較的大きなリムを含み得る。リムは、インプラントと椎骨の端板との間の接触範囲を提供し得る。大きなリムは、いくつかの欠点を有し得る。例えば、大きなリムは、骨成長を妨げ得、上位椎体及び下位椎体を融着する骨柱のサイズを低減し得る。

脊椎インプラントは、支持リムの中心を上位／下位方向に通る開口チャネルを含み得る。開口チャネルの設計は、椎骨の端板の間の圧縮力を吸収するために、椎骨の端板と相互作用するリムを分離するインプラントの部材を必要とし得る。これは、椎骨の端板のより小さい範囲において圧を増加し得、椎骨の端板に応力集中部をもたらし得る。さらに、骨移植材料は、骨成長を促すために、インプラントと合わせてしばしば使用されるが、インプラントの開口柱型設計は、良好な融着を促進しない、生体力学的協同作用をもたらし得る骨移植材料自体のインプラントへの固定の可能性を低減し得る。

骨移植材料は、椎骨の端板の間に配置されながら骨移植材料がインプラントから出ることを防止するために高圧状態でインプラント中に詰められ得る。高圧状態は、インプラントと椎骨の端板との間の動き、またはインプラントの定着中に受ける圧縮力に因って骨移植材料が緩む可能性も低減する。加えて、高圧環境は、骨移植材料が再構築し、より高い強度で融着することを可能にし得る。しかし、高圧状態は、インプラント内の骨移植材料に関して、生成及び維持するのを困難にし得る。

インプラントシステム及び関連装置の種々の実施形態、ならびにそれらの操作の方法は、本明細書に記載される。種々の実施形態において、骨構造と接合するためのインプラントは、ヒト骨組織と接合するように構成される、立体トラスを含むウェブ構造を含む。立体トラスは、節点で連接された複数の支柱を有する２つ以上の平面トラスユニットを含む。

実施形態において、骨構造と接合するためのインプラントは、節点で連接された複数の支柱を有する２つ以上の平面トラスユニットから構成される立体トラスを含むウェブ構造であって、ヒト骨組織と接合するように構成される、ウェブ構造と、ウェブ構造内に形成される１つ以上のチャネルであって、ウェブ構造を通って延在し、ウェブ構造の少なくとも２つの側面においてチャネル出口を有する、１つ以上のチャネルと、を含む。１つ以上の締結具は、チャネル内に位置付けが可能であり、使用中に締結具は、ウェブ構造を骨に連結する。

別の実施形態において、インプラントは、遠位端及び近位端を含み、近位端が、節点で連接された複数の支柱を有する２つ以上の平面トラスユニットを備える立体トラスを備え、立体トラスが、ヒト骨組織と接合するように構成され、遠位端が、インプラントが骨構造中にねじ込まれることを可能にするねじ切り部を備える。代替実施形態において、インプラントは、節点で連接された複数の支柱を有する２つ以上の平面トラスユニットを有する立体トラスを含み、立体トラスが、ヒト骨組織と接合するように構成され、立体トラスの外側が、インプラントが骨構造中にねじ込まれることを可能にするねじ切り部を備える。

別の実施形態において、インプラントが節点で連接された複数の支柱を有する２つ以上の平面トラスユニットを有する立体トラスと、立体トラスによって少なくとも部分的に包囲されるロッドとを備える。

本発明のさらなる理解は、以下の詳細な説明が以下の図面と合わせて考慮されるとき、取得され得る。

ある実施形態による、脊柱前弯のインプラントを示す図である。 ある実施形態による、脊柱前弯のインプラントを示す図である。 ある実施形態による、脊柱前弯ではないインプラントを示す図である。 ある実施形態による、脊柱前弯ではないインプラントを示す図である。 ある実施形態による、脊柱前弯ではないインプラントを示す図である。 ある実施形態による、脊柱前弯ではないインプラントを示す図である。 ある実施形態による、三角形状の構造ブロックによって形成されたウェブ構造を示す図である。 ある実施形態による、三角形状の構造ブロックによって形成されたウェブ構造を示す図である。 ある実施形態による、インプラントの内部ウェブ構造の上部構造を示す図である。 ある実施形態による、インプラントの内部ウェブ構造の上部構造を示す図である。 ある実施形態による、インプラントの内部構造を示す、インプラントの異なる高さの断面図である。 ある実施形態による、インプラントの内部構造を示す、インプラントの異なる高さの断面図である。 ある実施形態による、インプラントの内部構造を示す、インプラントの異なる高さの断面図である。 ある実施形態による、インプラントの等軸測視図である。 ある実施形態による、ウェブ構造の別の構成を示す図である。 ある実施形態による、ウェブ構造の別の構成を示す図である。 ある実施形態による、ウェブ構造の別の構成を示す図である。 ある実施形態による、ウェブ構造の別の構成を示す図である。 ある実施形態による、無作為のウェブ構造を示す図である。 ある実施形態による、インプラントを作製するための方法のフローチャートである。 ある実施形態による、脊椎インプラントを埋め込むための方法のフローチャートである。 インプラントを通って延在する１つ以上のチャネルを有するインプラントを示す図である。 インプラントを通って延在する１つ以上のチャネルを有するインプラントを示す図である。 インプラントを通って延在する１つ以上のチャネルを有するインプラントを示す図である。 外部支持体に連結された図１０Ａ〜Ｃのインプラントを示す図である。 、外部ねじ切り部を有するインプラントを示す図である。 、外部ねじ切り部を有するインプラントを示す図である。 上腕骨近位端複雑骨折の治療のためのインプラントを示す図である。 不成功の人工足関節全置換術の修正手術のために使用されるインプラントを示す図である。 ３つのチャネルを有するインプラントの実施形態を示す図である。 ３つのチャネルを有するインプラントの代替実施形態を示す図である。 立体トラスに連接された骨ロッドの実施形態を示す図である。 平板に連接されたウェブ構造を含むインプラントの実施形態の上面図を示す図である。 軌跡ガイド装置を示す図である。 ねじ式の立体トラス近位端を含む骨ねじの実施形態を示す図である。 骨と係合するためのキャップを有する、ねじ式の立体トラス近位端を含む骨ねじの実施形態を示す図である。 ねじ式の立体トラス近位端及びねじ式の遠位端を含む骨ねじの実施形態を示す図である。 骨折した骨構造のための外側の支持体を形成するために使用されるトラス鋳造物の概略図である。

本発明は、種々の修正及び代替的な形態を受け入れる余地があるが、それらの具体的な実施形態が、実施例として図面に示され、本明細書で詳細に記載される。しかし、図面及びそれらの詳細な説明は、開示される特定の形態に本発明を限定することを意図するものではなく、反対に、添付の特許請求の範囲によって定義される本発明の趣旨及び範囲内に収まる全ての修正形態、均等形態、及び代替形態を網羅することが意図されることを理解されたい。見出しは、単に構成上の目的であり、説明または特許請求の範囲を限定または解釈するために使用されるものではないことを留意されたい。

図１Ａ〜１Ｂは、ある実施形態による、インプラント１００の図を例示する。具体的に示されるインプラント１００は、例えば、前方椎体間固定術（ＡＬＩＦ）または後方椎体間固定術（ＰＬＩＦ）において使用され得るが、インプラント１００が、骨融着用途のために好適な様々な形状を有することを理解されたい。いくつかの実施形態において、インプラント１００は、１つ以上のトラス１０２（例えば、平面及び立体トラス）を含むウェブ構造を含み得る。インプラント１００は、脊椎インプラント、椎体切除術装置、膝置換材、股接合点置換材、長骨再構築スキャフォールド、及び頭蓋顎顔面インプラント等のヒトまたは動物のための種々の種類のインプラントにおいて使用され得る。他のインプラントの使用も企図される。

本明細書で使用される場合、「トラス構造」は、節点として称される接合点で連接された１つ以上の伸長支柱を有する構造である。トラスは、プラットトラス、キングポストトラス、クィーンポストトラス、タウン格子トラス、平面トラス、立体トラス、及び／またはフィーレンデールトラスの変形を含み得る（他のトラスも使用され得る）。「トラスユニット」は、３つ以上の伸長支柱によって画定される周囲を有する構造である。

本明細書で使用される場合、「平面トラス」は、支柱及び節点の全てが、実質的に単一の二次元平面に位置するトラス構造である。例えば、平面トラスは、１つ以上の「トラスユニット」を含み得、ここで支柱の各々は、１つ以上のトラスユニットの支柱及び節点の全体が実質的に同じ平面に位置するように、実質的に一直線の部材である。支柱の各々が実質的に一直線の支柱であり、トラスユニットの支柱及び節点の全体が、実質的に同じ平面に位置する、トラスユニットは、「平面トラスユニット」として称される。

本明細書で使用される場合、「立体トラス」は、実質的に単一の二次元平面に制限される支柱及び節点を有するトラスである。立体トラスは、２つ以上の平面トラス（例えば、平面トラスユニット）含み得、２つ以上の平面トラスのうちの少なくとも１つが、他の２つ以上の平面トラスのうちの少なくとも１つ以上の平面に対して実質的に平行でない平面に位置する。立体トラスは、例えば、互いに隣接する（例えば、共通の支柱を共有する）２つの平面トラスユニットを含み得、平面トラスユニットの各々は、互いに対して角度を有する（例えば、互いに対して平行ではない）別個の平面に位置する。

本明細書で使用される場合、「三角トラス」は、節点として称される接合点で連接された３つの直線の支柱によって形成される１つ以上の三角ユニットを有する構造である。例えば、三角トラスは、三角形状のトラスを形成するために３つの節点において互いに連結された３つの一直線の伸長支柱の部材を含み得る。本明細書で使用される場合、「平面三角トラス」は、三角トラス構造であり、ここで、支柱及び節点の全ては、実質的に単一の二次元平面に位置する。各三角ユニットは、「三角トラスユニット」として称され得る。支柱の各々が、三角トラスユニットの支柱及び節点の全体が実質的に同じ平面に位置するように実質的に一直線の部材である三角トラスユニットは、「平面三角トラスユニット」として称される。本明細書で使用される場合、「三角立体トラス」は、１つ以上の三角トラスユニットを含む立体トラスである。

種々の実施形態において、ウェブ構造のトラス１０２は、種々の節点において連接された一直線または湾曲／弓なりの部材（例えば、支柱）で構築される１つ以上の平面トラスユニット（例えば、平面三角トラスユニット）を含み得る。いくつかの実施形態において、トラス１０２は、マイクロトラスであり得る。「マイクロトラス」は、複数のマイクロトラスが、実質的にウェブ構造の全てがインプラント位置（例えば、２つの脊椎間）中に挿入され得るように、十分に小さい全寸法（例えば、高さ、長さ、及び幅）を有するウェブ構造を形成するために組み立てられ得るか、またはそうでない場合、互いに連結され得るように十分に小さい寸法を有するトラスである。よって、かかるウェブ構造及びそのマイクロトラスを用いて、周辺の組織（例えば脊椎、骨等）の負荷を受け、これをウェブ構造全体に分配することができる。一実施形態において、マイクロトラスを形成する支柱の直径は、直径約０．２５ミリメートル（ｍｍ）〜５ｍｍ（例えば、直径約０．２５ｍｍ、０．５ｍｍ、０．６ｍｍ、０．７ｍｍ、０．８ｍｍ、０．９ｍｍ、１ｍｍ、２ｍｍ、３ｍｍ、４ｍｍ、または５ｍｍ）であり得る。一実施形態において、マイクロトラスは、約１インチ未満（例えば、約０．９インチ、０．８インチ、０．７インチ、０．６インチ、０．５インチ、０．４インチ、０．３インチ、０．２インチ、０．１インチ未満の長さ）の全長または全幅を有し得る。

描写されるように、例えば、図１Ａ〜１Ｂにおいて、ウェブ構造は、インプラント１００全体（インプラント１００の中央部分を含む）に延在して、インプラント１００全体に支持体を提供し得る。よって、インプラント１００のトラス１０２は、引張力、圧縮力、及びせん断力に対してインプラント１００を支持し得る。また、ウェブ構造は、多数の平面に沿って、インプラント１００を補強し得る。外部トラス構造は、例えば、インプラントの垂直方向に作用する引張力及び圧縮力に対して支持体を提供し得、内部ウェブ構造は、それぞれのトラスを含む種々の平面に沿った、引張力、圧縮力、及びせん断力に対して支持体を提供し得る。いくつかの実施形態において、ウェブ構造は、多数の支柱（例えば、支柱１０３ａ〜ｆ）（支柱は、概して、本明書において「支柱１０３」として称される）で三角のウェブ構造を形成するトラス１０２を含む。

一実施形態において、インプラント１００のウェブ構造は、外部トラス構造によって少なくとも部分的に包含される内部ウェブ構造を含み得る。例えば、一実施形態において、ウェブ構造１０１は、実質的に単一の平面に位置する複数の平面トラスユニットで形成される１つ以上の平面トラスを含む、外部トラス構造によって包囲される立体トラスの少なくとも一部分を有する立体トラスを含む内部ウェブ構造を含み得る。図１Ａは、内部ウェブ構造１０４及び外部トラス構造１０５を有するインプラント１００の実施形態を描写する。例示される実施形態において、内部ウェブ構造１０４は、各隣接するトラスユニットが、各隣接するトラスユニットと共平面ではなくなるように、互いに対してある角度で連結された複数の平面トラスユニット１０６によって画定される立体トラスを含む。隣接するトラスユニットは、支柱及び共有される支柱の端でそれぞれ２つの節点を共有する２つのトラスユニットを含み得る。

一実施形態において、外部トラス構造１０５は、インプラントの外側、内側、または他の部分辺りで連結される複数の平面トラスを含む。例えば、例示される実施形態において、外部トラス構造１０５は、互いに連結された一連の平面トラス１０７ａ、ｂを含む。平面トラス１０７ａは、破線［−−−−−］によって表示され、平面トラス１０７ｂは、点破線［−・−・−］によって表示される。各平面トラスは、複数の平面トラスユニット（例えば、三角平面トラスユニット）から形成される。描写されるように、平面トラス１０７ａは、共通の頂点１１０を有し、単一の共通の平面に位置する概して矩形な構造を形成するために配設された４つの三角平面トラスユニット１０８ａ、ｂ、ｃ、ｄを含む。言い換えれば、この４つの三角平面トラスユニットは、配設されて、矩形構造の１つの角からその矩形構造の反対の角に延在して、「Ｘ」の形状の支柱を有する実質的に矩形な構造を形成する。描写されるように、実質的に矩形な構造は、台形の形状を含み得る。下記でより詳細に記載されるように、台形の形状は、脊柱前弯を含むインプラントを提供することに貢献し得る。脊柱前弯は、インプラントが、脊柱の弯曲を支持することに貢献するように、インプラントの前方領域及び後方領域の厚みに差異を提供する、インプラントの角度付き表面配向（例えば、上面及び底面）を含み得る。

一実施形態において、外部トラスを形成する平面トラスは、互いに連結され、かつ少なくとも１つの軸に沿って揃えられる。例えば、図１Ａにおいて、平面トラス区域１０７ａは、隣接する平面トラス１０７ｂに連結される。平面トラス区域１０７ａ、ｂは、全ての方向において平行ではない。しかし、平面トラス区域１０７ａ、ｂは、少なくとも１つの方向（例えば、インプラント１００の上面と底面との間の垂直方向）において互いに平行に配設される。例えば、平面トラス１０７ａ、ｂ、及び追加の平面トラスは、互いに対して角度を有して、系列をなして配設されて、垂直方向に配設された平面トラス及び平面トラスユニットによって画定される実質的に垂直な壁を有する概して円形または多角形の囲いを形成する。

一実施形態において、外部トラス部分は、インプラントの側、上、及び／または底を包含し得る。例えば、一実施形態において、外部トラス部分は、上部領域、側部領域、及び／または底部領域を含み得る。図１Ａは、インプラント１００の実施形態を描写し、外部トラス部分１０５は、上部領域１１１、底部領域１１２、及び側部領域１１３を含む。上述されるように、側部領域１１３は、垂直に配設されて、インプラント１００の中央部分に配置された立体トラスの周囲を完全にまたは少なくとも部分的に包囲する円形／多角形の環のような構造を形成する一連の平面トラスを含む。描写される実施形態において、外部トラス構造１０５の上部分１１１は、互いに連結されて、内部ウェブ構造１０４の上部領域を実質的に全て覆う平面トラスを形成する複数のトラスユニットを含む。例示される実施形態において、上部分１１１は、外部トラス構造１０５の側部分１１３の上縁間の範囲全体に及ぶ。例示される実施形態において、上部分１１１は、実質的に同じ平面に位置する複数のトラスユニットを含む単一の平面トラスから形成される。言い換えれば、上部分１１１の平面トラスは、概して平らな表面を画定する。図１では見え難いが、インプラント１００の下側は、上部分１１１の構成に類似した構成を有する底部分１１２を含み得る。他の実施形態において、外部トラス構造１０５は、部分的な側部、上部、及び／または底部の外部トラス部分を含み得る。または、側部、上部、及び底部の外部トラス部分のうちの１つ以上を含み得ない。例えば、下記でより詳細に記載されるように、図２Ｃは、立体トラスから形成された内部ウェブ構造を含み、外部トラス構造を有しないインプラント１００の実施形態を描写する。

いくつかの実施形態において、インプラント１００は、チタン合金（例えば、γチタンアルミナイド）、コバルト、クロム、ステンレス鋼、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、セラミックス等の生体適合性材料から形成され得る。他の材料も、企図される。いくつかの実施形態において、インプラント１００は、以下でさらに記載されるような高速プロトタイピングプロセス（例えば、電子ビーム溶解（ＥＢＭ）プロセス）によって作成され得る。他のプロセス（例えば、射出成型、鋳造、焼結、選択的レーザー焼結（ＳＬＳ）、直接金属レーザー焼結（ＤＭＬＳ）等）も可能である。ＳＬＳは、米国ミシガン州ノバイに本社を置くＥＯＳ ｏｆ Ｎｏｒｔｈ Ａｍｅｒｉｃａ，Ｉｎｃ．によって提供されるような高性能ポリマーのレーザー焼結を含み得る。高性能ポリマーは、種々の形態のＰＥＥＫ（例えば、最大約９５メガパスカル（ＭＰａ）の引張強度及び最大約４４００ＭＰａのヤング率、ならびに約１８０℃（３５６°Ｆ）から２６０℃（５００°Ｆ）の連続動作温度を有するＨＰ３）を含み得る。他の材料は、ＥＯＳ ｏｆ Ｎｏｒｔｈ Ａｍｅｒｉｃａ，Ｉｎｃ．によって提供されるＰＡ１２及びＰＡ１１を含み得る。

上述されるように、いくつかの実施形態において、ウェブ構造は、複数の三角平面トラスユニットから形成され得る。いくつかの実施形態において、平面トラスユニットは、互いに連結されて、多面体を画定し得、これが内部ウェブ構造を画定する。平面トラスユニットを連接することによって生成され得る多面体構造の例として、四面体、五面体、六面体、七面体、角錐、八面体、十二面体、二十面体、及び球状フラーレンが挙げられるが、これらに限定されない。上述されるもの等のいくつかの実施形態において、ウェブ構造の立体トラスは、四面体構造ブロックの多数の中心点を連接し得、互いに隣接して配設された四面体ブロックの規則的パターンを含み得る。いくつかの実施形態において、ウェブ構造は、幾何学的な構造ブロックのパターンを含み得ない。例えば、図７は、インプラント９０５において使用され得る支柱の非規則的パターンを例示する。他のウェブ構造も企図される。ウェブ構造から構成されるインプラントの例は、米国公開特許出願第２０１０／０１６１０６１号、同第２０１１／０１９６４９５号、同第２０１１０３１３５３２号、及び同第２０１３／００３０５２９号に記載され、それらの各々が、参照により本明細書に組み込まれる。

図３Ａ〜３Ｂは、三角平面トラスユニットから形成された立体ユニットで形成された内部ウェブ構造の一部分の概略図を例示する。三角平面トラスユニットは、１つに連接されて、構造ブロックとしても使用され得る四面体３００ａ、ｂを形成し得る（三角平面トラスユニットの他のパターンも企図される）。他の構造ブロック（例えば、四角形の構造ブロック）も企図される。いくつかの実施形態において、ウェブ構造は、四面体３００ａまたは３００ｂ等の単一の四面体を単独でまたは１つ以上の他の多面体と合わせて含み得る。いくつかの実施形態において、ウェブ構造は、２つ以上の四面体３００ａ、ｂを含み得る。四面体３００ａは、４つの三角面を含み得、そこにおいて４つの三角面のうち３つが各頂点で合する。いくつかの実施形態において、２つの四面体３００ａ及び３００ｂは、２つの隣接する面で１つになるように配置されて、六面体状の枠組み（６つの面を含む）を有する立体トラス３１３を形成し得る。六面体状の立体トラス３１３は、第１の頂点３０１、第２の頂点３０９、第３の頂点３０３、第４の頂点３０５、及び第５の頂点３０７を含み得る。共通する平面３１１は、２つの四面体によって共有されて（例えば、共通する平面３１１は、第３の頂点３０３、第４の頂点３０５、及び第５の頂点３０７を含み得る）、共通する平面３１１から離間する、第１の頂点３０１及び第２の頂点３０９を有する六面体を形成し得る。描写されるように、三角形状の構造ブロックの中央部分は、そこを通って延在する一切の追加の部材を含まず（例えば、三角形状の構造ブロックを形成する支柱以外の部材が無い）、その中心において空洞領域を有し得る。

図３Ｂにおいて示されるように、いくつかの実施形態において、多数の六面体状の立体トラス３１３は、横並びに配設され得る。インプラント１００の２つの立体トラス３１３は、それらの第１の頂点３０１ａ、ｂを介して支柱１０３ｒによって連接され得、それらの第２の頂点３０９ａ、ｂを介して支柱１０３ｔによって連接され得る。同様に、２つの立体トラス３１３は、それらの第１の頂点３０１ｃ、ｄを介して支柱１０３ｐによって連接され得、それらの第２の頂点３０９ｃ、ｄを介して支柱１０３ｓによって連接され得る。他の連接部も可能である。例えば、立体トラス３１３は、側部の頂点によって（例えば、対応する頂点（頂点３０３ａ、ｂ等の）、及び／または共通する支柱（支柱１０３ｕ等の）を共有して）、及び／または側面（例えば、側面１１１ａ、ｂ）によって直接連接し得る。

図４Ａは、インプラント１００において４つの六面体状の立体トラスの第１の頂点（それぞれ３０１ａ、３０１ｂ、３０１ｃ、及び３０１ｄと表示される）を連接する追加の支柱１０３（例えば、支柱１０３ｐ及び１０３ｒ）を例示する。図４Ｂは、インプラント１００中の４つの六面体状の立体トラスの第２の頂点３０９（それぞれ３０９ａ、３０９ｂ、３０９ｃ、及び３０９ｄと表示される）を連接する追加の支柱１０３（例えば、支柱１０３ｓ及び１０３ｔ）を例示する。いくつかの実施形態において、追加の支柱１０３は、ウェブ構造の１つ以上の頂点間の内部でも使用されて、追加のトラスを形成し得る（例えば、図１Ａ〜２Ｂのウェブ構造を参照されたい）（他の構造も可能である）。

図１Ａに示されるように、インプラント１００の上面１１５ａ及び底面１１５ｂは、三角、四角、円、または他の形状（例えば、無作為のまたは特注設計）を含み得る。上面及び底面１１５ａ、ｂは、インプラント１００のウェブ構造において使用される種々の幾何学的な構造ブロックの上部及び底部の頂点を連接するために使用され得る。例えば、各頂点は、支柱によって他の幾何学的な構造ブロックの隣接する頂点に連接され得る。上面１１５ａは、他の支柱のネットワーク及び／または連接部を含み得る。いくつかの実施形態において、底面１１５ｂは、上面に類似しても（及び／または他の設計を有しても）よい。いくつかの実施形態において、上面１１５ａ及び底面１１５ｂは、インプラント１００が埋め込まれるとき、２つの隣接する椎骨のそれぞれの表面を係合してもよい。

図１Ｂに描写されるように、インプラント１００は、埋め込まれるとき、隣接する椎骨をさらに支持するために脊柱前弯（例えば、上面及び／または底面１１５ａ、ｂにおいて、およそ４〜１５度（４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、または１５度等の）の範囲の角度）を含み得る。上述されるように、脊柱前弯は、インプラントが、脊柱の弯曲を支持することに貢献するように、インプラントの前方部分及び後方部分の厚みに差異を提供する角度付き表面配向（例えば、上面及び底面）を含み得る。例示される実施形態において、インプラント１００の厚みは、そのインプラントの前方部分１１８においてまたはその近傍でより大きく、そのインプラントの後方部分１２０においてまたはその近傍でより小さい。例示される実施形態において、外部トラス構造の側部分は、実質的に垂直に配設され、脊柱前弯は、外部トラス構造の上部分１１１及び底部分１１２の角度によって形成される。例えば、例示される実施形態において、外部トラス構造の上部分１１１及び底部分１１２は、側部分１１３によって画定される垂直平面に対して垂直ではない。むしろ、上部分１１１及び底部分１１２は、インプラント１００の前方領域１１８においてまたはその近傍で、側部分１１３の垂直平面に対して鋭角に、かつインプラント１００の後方領域１２０においてまたはその近傍で、側部分１１３の垂直平面に対して鈍角に配設される。描写されるように、インプラント１００の後方領域１２０近接の外部トラス構造の側部分１１３の平面トラスを形成する垂直な支柱は、インプラント１００の前方領域１１８近接の外部トラス構造の側部分を形成する支柱よりも短い。垂直トラスが実質的に均等な間隔である例示される実施形態において、インプラント１００の後方領域１２０近接の側部平面トラスの「Ｘ」クロス部材を形成する支柱は、インプラント１００の前方領域１１８近接の側部平面トラスの「Ｘ」クロス部材を形成する支柱よりも短い。他の実施形態は、様々な構成のインプラントを提供するために、トラスの配設のバリエーションを含み得る。例えば、いくつかの実施形態において、上部及び底部外部トラス部分の１つのみまたはその両方が、インプラントの前方及び後方部分近接の外部トラスの側部分に対して垂直でなくてもよい。さらに、側部、上部、及び／または底部は、互いに対して任意の配向で角度を有する複数の平面トラスを含んでいてもよい。例えば、各々が複数のトラスユニットで形成される上部または底部は、部分（複数可）が、錐体様の形状を含むように４つの平面トラスを含んでもよい。

いくつかの実施形態において、インプラントは脊柱前弯を含まなくてもよい。例えば、図２Ａ〜２Ｂは、脊柱前弯を有さないインプラント２００の実施形態の２つの図を例示する。いくつかの実施形態において、上面及び底面は、連接する支柱を含み得ない。例えば、図２Ｃ〜２Ｄは、外側支柱を有さないインプラント２５０の２つの図を例示する（例えば、平面トラスによって形成される外部トラス部分が無い）。例示される実施形態において、インプラント２５０は、内部ウェブ構造を含み、外部トラス構造を含まない。例えば、例示される実施形態において、インプラント２５０の外面は、複数のトラスユニットによって画定され、それらは、その隣接するトラスユニットの各々に対する角度を有する。トラスユニットの相対的な並びは、複数の鋭利な接合点を含む非平面の外側をもたらす。鋭利な接合点（例えば鋭利な接合点２０１）は、（例えばインプラントを椎体部分切除術用デバイスにおいて使用している場合）インプラントを正しい位置に保持するために周囲を取り囲む骨の中を掘り進んで動作し得る。

図５Ａ〜５Ｃは、ある実施形態による、インプラント１００の内部構造を示す、インプラント１００の異なる高さの断面図を例示する。図５Ａは、インプラント１００のより下の部分の断面図を例示する。底面１１５ｂは、底面１１５ｂから上向きに延在する種々の支柱（例えば、支柱１０３）と共に示される。図５Ｂは、インプラント１００のおよそ真ん中を通る断面図を例示する。ウェブ構造において積み重ねられた種々の四面体で共有される支柱１０３ｅ、ｆ等の支柱が示される。いくつかの支柱は、インプラント１００の中央部分５０１ａ及び／または５０１ｂを通って延在する。図５Ｂは、インプラント１００の中央部分５０１ａ、ｂも描写する。いくつかの実施形態において、中央部分５０１ａは、インプラントの幅のおよそ５０％の幅、インプラントの高さのおよそ５０％の高さ、及びインプラントの長さのおよそ５０％の長さを有し、インプラント１００の中心に位置する矩形領域を含み得る。いくつかの実施形態において、中央部分５０１ｂは、インプラント１００の幅のおよそ半分、長さのおよそ半分、及び高さのおよそ半分に位置する場所（すなわち、インプラント１００の中心）の周辺で、インプラント１００の幅のおよそ１／８〜１／４の半径の領域（例えば、球形領域、四角領域等）を包含し得る。他の中央部分も企図される。例えば、中央部分は、インプラントの幅のおよそ半分、長さのおよそ半分、及び高さのおよそ半分の位置の周辺で、四角領域の辺のうちの１辺の長さが、インプラント１００の幅のおよそ１／４〜１／２である四角領域を含み得る。高さ５０２ａ、幅５０２ｂ、及び長さ５０２ｃの例は、図５Ｄに示される。いくつかの実施形態において、高さは、最大約７５ｍｍ以上であり得る。長骨再構築のために使用されるもの等のいくつかの実施形態において、幅及び／または長さは、およそ７インチ以上であり得る。いくつかの実施形態において、幅、長さ、及び／または高さは、インプラント１００に応じて変化し得る（例えば高さは、インプラントが脊柱前弯を含む場合、変化し得る）。高さは、インプラント１００の対向する側部のうちの１つや中間部で測定されてもよく、及び／またはインプラント１００の長さに沿った１つ以上の高さの平均であってもよい。ウェブ構造は、インプラントの中央部分５０１ａ、ｂを通って延在し得る（例えば、ウェブ構造の少なくとも１つの支柱が、中央部分５０１ａ、ｂを少なくとも部分的に通って進み得る）。図５Ｃは、ウェブ構造内の上部の四面体の断面図を示す別の断面図を例示する。図５Ｄは、頂点３０１ａ〜ｄを有する上面１１５ａを含むインプラント１００の全体図を示す。

図６Ａ〜６Ｄは、インプラントの代替実施形態を例示する。いくつかの実施形態において、六面体状の幾何学的設計の異なる区域が使用され得る。例えば、図６Ａに示されるように、六面体状の幾何学的設計の下半分（下側四面体構造を主に含む）が使用され得る。設計の下半分を使用する場合、インプラント６００は、六面体状の幾何学的設計と同様の全体寸法を有するために比例的に拡張され得る（例えば、四面体は、六面体状の幾何学的設計において、四面体の高さのおよそ２倍に拡張されて、六面体状の幾何学的設計とおよそ同じ高さのインプラント６００を供し得る）。いくつかの実施形態において、インプラント６００は、いくつかの実施形態において、椎骨の端板間により良好な嵌合を有するために、脊柱前弯をインプラント６００に提供するために（例えば、上面６０１ａ及び／または底面６０１ｂにおいて）角度も有してよい。上面６０１ａ及び／または底面６０１ｂは、インプラント６００の節点を連接するための支柱も含み得る（例えば、図６ａの上面の支柱ネットワークを参照されたい）。上面６０１ａ及び／または底面６０１ｂの支柱の他のパターンも使用され得る。いくつかの実施形態において、インプラント６００は、支柱間に負角を含み得ず、よって、鋳造プロセスまたは成型プロセスによってより容易に生成可能となる。

図６Ｃ〜６Ｄは、インプラントの別の代替実施形態を例示する。いくつかの実施形態において、六面体状の幾何学的設計の中間部のおよそ４０〜６０パーセントが、インプラント６５０において使用され得る。例えば、六面体状の幾何学的設計の全高がおよそ３７ｍｍの場合、設計の底部のおよそ１０ｍｍ、及び設計の上部のおよそ１０ｍｍが取り除かれ得、設計の中間部のおよそ１７ｍｍがインプラント用に使用され得る。次に、インプラント６５０の中間部は、拡張された設計のおよその高さがおよそ３７ｍｍ（または必要に応じて異なる高さ）になり得るように比例的に拡張される。上面６５１ａ及び底面６５１ｂは、支柱のネット―ワークを含み得る（例えば、図６Ｃの上面６５１ａの支柱を参照されたい）（支柱の他のネットワークも企図される）。インプラント用の設計の他の部分（例えば、図１Ａに示される設計の上半分、図１Ａに示される設計の下半分等）も企図される。設計部分は、特定の寸法（例えば、特定の高さ、幅、及び長さ）に合うように比例的に拡張され得る。いくつかの実施形態において、いくつかの支柱が、より大きな直径を有し得るように、かついくつかの支柱が、より小さな直径を有し得るように（例えば、異なる直径は、異なる方向の力に対して補強し得る）、インプラント内の支柱の量が低減され得るか、またはインプラント内の材料が再分配され得る。いくつかの実施形態において、（例えば、構造が四面体を含むように、ウェブ構造の半分と共に）部分設計ケージが、使用され得る。さらに、いくつかの実施形態において、インプラントは、椎骨の端板間に埋め込まれるインプラントに脊柱前弯を提供するために角度付き表面（例えば、角度付き上面６５１ａ及び／または角度付き底面６５１ｂ）を含み得る。

いくつかの実施形態において、インプラントのウェブ構造は、埋め込まれたとき、インプラント全体に力を分配し得る。例えば、ウェブ構造の連接支柱は、インプラントの中心全体に延在し得、支柱の相互連接性が、圧縮力の負荷をインプラント全体に分散して、応力集中部の可能性を低減し得る（インプラント全体への力の分配は、椎骨の１つ以上の部分への負荷の集中を防止し得、そうでない場合、椎骨の損傷を引き起こし得る）。

いくつかの実施形態において、インプラントのウェブ構造（例えば、インプラントの外部及び内部の支柱）は、表面範囲に骨移植融着も提供する。例えば、インプラント全体に延在するウェブ構造は、骨移植材料に融着するための追加の表面範囲を（例えば、インプラントを作製する支柱の表面上に）追加し得、骨移植材料の緩み、または骨移植材料がインプラントから移動するのを防止し得る。いくつかの実施形態において、ウェブ構造は、骨の成長も支持し得る。例えば、インプラントが埋め込まれるとき、隣接する骨（例えば、インプラントが、脊椎インプラントとして使用される場合は隣接する椎骨）は、インプラントの支柱の少なくとも一部分にわたって成長し得る。骨成長、及び骨成長とインプラントとの間の係合は、インプラントをさらに安定し得る。いくつかの実施形態において、インプラントの表面は、骨成長の接着を補助するために、粗面で形成され得る。

いくつかの実施形態において、支柱は、およそ約０．０２５〜５ミリメートル（ｍｍ）の範囲（例えば、１．０ｍｍ、１．５ｍｍ、３ｍｍ等）の直径を有し得る。他の直径（例えば、５ｍｍ超）も企図される。いくつかの実施形態において、支柱は、（例えば、椎骨の端板間の空隙を嵌合するために必要とされるインプラントのサイズに応じて）およそ０．５〜２０ｍｍの範囲の長さを有し得る。別の例として、支柱は、股関節インプラント用ではおよそ３０〜４０ｍｍの範囲の長さを有し得る。いくつかの実施形態において、ウェブ構造の低減された支柱サイズは、インプラント１００の開口セルが骨成長を促進することを可能にし得る（例えば、骨は、インプラント１００が体内に埋め込まれると、開口セルを通って成長し得る）。インプラントの平均的な沈下は、手術後、最初の３週間以内でおよそ１．５ｍｍであり得る（他の沈下（例えば、およそ０．５〜２．５ｍｍ）も可能性がある）。この沈下にほぼ適合する支柱サイズ（例えば、直径およそ１．５ｍｍの支柱サイズ及びおよそ１．５ｍｍの沈下）は、インプラントが埋め込まれた位置で定着後、正味０のインピーダンス（例えば、支柱周辺で成長する骨成長）をもたらし得る。インプラント／椎骨の端板接合の全表面の範囲全体の正味０インピーダンスは、より大きな骨の融着柱をもたらし得、これはより安定した融着をもたらし得る。他の融着柱サイズも企図される。インプラントの構成は、インプラント全体に金属を再分配し得る。いくつかの実施形態において、リムは、インプラント上で含まれないことがある（いくつかの実施形態において、リムは、含まれ得る）。得られる骨成長（例えば、脊椎柱）は、インプラントを通って成長し得る。

いくつかの実施形態において、インプラント１００の内側容積の５０％超が開口であり得る。いくつかの実施形態において、インプラント１００の６０％超、７０％超、及び／または８０％超（例えば、９５％）が、開口であり得る。いくつかの実施形態において、開口容積は、骨成長の材料によって充填され得る。例えば、海綿骨は、インプラントの開口／内部領域中に詰められ得る。

いくつかの実施形態において、インプラントの表面の少なくとも一部分は、骨成長及び／もしくは骨接着を促進することを目的とした材料、ならびに／または感染症を防止するための抗菌剤でコーティング／処理され得る。例えば、いくつかの実施形態において、支柱の表面は、生物学的因子及び／または骨成長因子でコーティングされ得る。いくつかの実施形態において、生物学的因子は、ヒドロキシアパタイト、骨形態形成タンパク質（ＢＭＰ）、インスリン様成長因子Ｉ及びＩＩ、形質転換成長因子ベータ、酸及び塩基フィブロブラスト成長因子、血小板由来成長因子、ならびに／または骨成長とインプラントの表面との間の良好な生物学的固定を促進する同様の骨成長刺激剤等のコーティングを含み得る。いくつかの実施形態において、骨成長因子は、細胞成長、分芽増殖、及び細胞分化を刺激できる、自然発生する物質（例えばタンパク質またはステロイドホルモン）を含み得る。いくつかの実施形態において、インプラントの表面（例えば、支柱、外部トラス構造等）は、膠原質でコーティングされ得る。

いくつかの実施形態において、生物学的因子及び／または成長因子は、インプラントの中央領域に固定され得る。例えば、いくつかの実施形態において、生物学的因子または成長因子は、図５Ｂを参照のように、インプラント１００の中央部分５０１ａ及び／または５０１ｂを通って延在する支柱の少なくとも一部分上に提供され得る。かかる実施形態は、生物学的因子及びまたは成長因子をインプラントの中央部分に送達することが可能であり得る。例えば、生物学的因子または成長因子は、生物学的因子及び／または成長因子の物理的取り付けのために、インプラント内に提供された支柱を含まない開口容積に詰められるのとは反対に、インプラントの中央部分の支柱内に物理的に固定され得る。

インプラントが、埋め込みの場所に定着すると、沈下は、追加の圧を骨移植材料にかけ（既にインプラント内の圧縮力の下であり得る）、骨移植材料を、インプラントの側部に向かって押圧するように作用し得る（隣接する材料のブジネスクの理論によると、力が、他の材料（砂、汚物、または骨移植材料等の）に隣接する部材に適用されると、この部材に対する力が、隣接する材料に増加された圧（例えば、６０度）の領域を生成する）。インプラントの支柱は、ウェブ構造の側面からの骨移植材料の突出に耐えることができ、骨移植材料の圧力を増加し得る。骨移植材料は、強度な骨成長に貢献するための環境を生成するために高圧の環境で埋め込まれる必要があり得る（例えば、ウォルフ法によると、健常なヒトまたは動物の骨は、骨移植材料が配置される下の負荷に適合する）。よって、ウェブ構造は、より強度な融着の可能性を増加し得る。

他のトラス構成から形成されるウェブ構造も企図される。例えば、トラスは、一連の充填三角形、２ウェブ式トラス、３ウェブ式トラス等を含み得る。さらに、インプラント用のウェブ構造は、２００５年８月２３日発行の「Ｗｅｂ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ Ｆｏｒ Ｍａｋｉｎｇ ｔｈｅ Ｓａｍｅ」と題する米国特許第６，９３１，８１２号に記載されるような１つ以上のトラスを含み得、本明細書に十分に及び完全に記載されるように、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。

図８は、インプラントを作製するための方法の流れ図を例示する。いくつかの実施形態において、インプラントは、高速プロトタイピング（例えば、電子ビーム溶解、レーザー焼結等）によって作成され得る。以下に記載される本方法の種々の実施形態において、記載される要素のうちの１つ以上は、示されるのとは異なる順番で同時に実行され得るか、または全体的に削除されてもよいことを留意されたい。他の追加の要素も、所望であれば実行されてよい。いくつかの実施形態において、方法の一部分または全体が、コンピュータシステムによって自動的に実行され得る。

１００１において、インプラントの三次元モデルが生成され、インプラント製プロセスを制御するのに操作可能な制御装置にアクセス可能な記憶媒体内に記憶される。１００３において、材料（例えば、粉末、液体等）の層が、支持体に適用される。いくつかの実施形態において、その粉末は、高強度／低重量の材料であり得るγＴｉＡｌ（γチタンアルミナイド）を含み得る。他の材料も使用され得る。粉末は、ガス噴霧プロセスを使用して形成され得、およそ２０〜２００マイクロメートル（μｍ）の範囲（例えば、およそ８０μｍ）の直径を有する微粒を含み得る。粉末は、分配装置を通って支持体に送達され得る（例えば、保管容器からの送達）。分配装置及び／または支持体は、支持体に（例えば、粉末の）層を適用するために、分配中移動し得る。いくつかの実施形態において、層は、およそ均一の厚みであり得る（例えば、平均２０〜２００マイクロメートル（μｍ）の厚みを有する）。いくつかの実施形態において、分配装置及び支持体は、移動し得ない（例えば、材料が支持体上に噴霧され得る）。１００５において、制御装置が、材料層に電子ビームを移動する。いくつかの実施形態において、電子ビーム生成器が移動され得、いくつかの実施形態において、支持体が移動され得る。材料が、γＴｉＡｌの場合、およそ摂氏１２００〜１８００度の範囲（例えば、摂氏１５００度）の融解温度が、電子ビームと材料との間で取得され得る。１００７において、各電子ビームの通過の間に、追加の材料が、分配装置によって適用され得る。１００９において、非融解材料は除去され、インプラントは（例えば、冷却不活性ガスを用いて）冷却される。いくつかの実施形態において、インプラントの縁は、（例えば、ダイヤモンド研磨機を用いて）滑らかにされて、粗縁を除去し得る。いくつかの実施形態において、インプラントは、粗縁を含み、インプラントと包囲する骨との間で摩擦を増加させて、インプラントの骨への接着を増加させ得る。

インプラントの他の作製方法も企図される。例えば、インプラントは、鋳造または射出成型され得る。いくつかの実施形態において、多数の部品は、鋳造または射出成型され得、（例えば、溶接、融解等によって）１つに連接され得る。いくつかの実施形態において、インプラントを形成する個別の支柱は、（例えば、鋳造、射出成型等によって）別個に生成され得、１つに溶接されてインプラントを形成し得る。いくつかの実施形態において、異なるサイズの多数のインプラントが構築され得、１つのキット中に送達され得る。医学医療専門家は、手術中、インプラントを（例えば、必要とするサイズに応じて）選択してもよい。いくつかの実施形態において、多数のインプラントは、埋め込みの場所で使用され得る。

特定の用具が、本明細書に記載されるインプラントを挿入するために使用され得る。使用され得る用具の例は、米国公開特許出願第２０１０／０１６１０６１号、同第２０１１／０１９６４９５号、同第２０１１０３１３５３２号、及び同第２０１３／００３０５２９号に記載され、それらの各々が、参照により本明細書に組み込まれる。

図９は、ある実施形態による、脊椎インプラントを埋め込むための方法の流れ図を例示する。以下に記載される本方法の種々の実施形態において、記載される要素のうちの１つ以上は、示されるのとは異なる順番で同時に実行され得るか、または全体的に削除されてもよいことを留意されたい。他の追加の要素も、所望であれば実行されてよい。いくつかの実施形態において、方法の一部分または全体が、コンピュータシステムによって自動的に実行され得る。

ステップ１３０１において、体内空間がアクセスされる。例えば、前方開口部は、患者の体内で、前方椎体間固定術（ＡＬＩＦ）手法のために作成され得るか、または後方開口部は後方椎体間固定術（ＰＬＩＦ）手法のために作成され得る。１３０３において、体内空間の少なくとも一部分が、切除されて、体内空間内に空洞を形成する。１３０５において、インプラントは、体内空間の空洞中に挿入される。いくつかの実施形態において、ハンドラー、またはいくつかの他の装置が、インプラントを把持するために使用され得る。いくつかの実施形態において、力は、（例えば、ハンマーによって）インプラントに適用されて、インプラントを空洞中に挿入し得る。１３０７において、インプラントの挿入前及び／または後に、インプラント及び／または空洞内の空間は、骨移植材料で詰められ得る。１３０９において、体内空間へのアクセス点は、（例えば、縫合糸を用いて）塞がられ得る。

いくつかの実施形態において、インプラントはカスタマイズされてもよい。例えば、三次元計測及び／またはインプラントの形状は、三次元形状設計全体にウェブ構造を分配するインプラントを構築するために使用され得る。

いくつかの実施形態において、トラス／ウェブ構造は、インプラントの少なくとも一部分上に配置されて、隣接する構造へのインプラントの連結を促進し得る。例えば、インプラントが、隣接する骨構造に埋め込まれる場合、１つ以上のトラス構造が、使用中に骨構造に接触する、及びそれに少なくとも部分的に接着することが意図されるインプラントの表面（例えば、接合平板）上に配置され得る、及び／またはそこから延在し得る。最中に２つの隣接する椎骨の端板間に配置される椎骨インプラントを含む実施形態等の、いくつかの実施形態において、１つ以上のトラス構造は、椎間インプラントの接触表面上に配置されて、椎間インプラントの骨構造への連結を向上させる骨成長を促進し得る。例えば、トラス構造は、接触表面から画定の開口空間までを通る骨成長のためにそこを通って延在する１つ以上の支柱を含み得、それによって、骨が成長して、骨構造とトラス構造とを互いに連結させて、インプラントを接触表面でまたはその近傍で骨構造と連結させることを可能にする。かかる骨成長による連結は、インプラントと骨構造との間の動きを阻止し得、そうでない場合、目的の位置からのインプラントの緩み、移動、沈下、または外れを引き起こす可能性がある。同様の技術は、組織及び／または骨構造と接合することが意図されるものを含む種々の種類のインプラントと共に用いられ得る。例えば、トラス構造は、膝インプラントの接触表面上で、脊椎固定術装置において、股接合点置換材において、膝置換材において、長骨再構築スキャフォールドにおいて、または頭蓋顎顔面インプラント、股関節インプラント、顎インプラント、長骨再構築用インプラント、足及び足首インプラント、肩インプラント、もしくは他の関節置換術インプラント、または隣接する骨構造または組織へのインプラントの接着を向上させるようなものにおいて用いられ得る。隣接する構造へのインプラントの連結を促進するためのインプラントの表面から延在し得るトラス構造及び別の構造の例は、米国公開特許出願第２０１１／０３１３５３２号に記載され、参照により本明細書に組み込まれる。

本明細書に記載されるインプラントは、実質的に一直線の支柱から構成されると描写されるが、支柱は、湾曲、弓形及び弓なりの形状を含むが、これらに限定されない、直線ではない可能性もあることを理解されたい。直線ではない支柱を有するインプラントの例は、米国特許出願第１３／６６８，９６８号に記載され、参照により本明細書に組み込まれる。

いくつかの実施形態において、１つ以上の締結具（例えば、ねじ）を使用して、インプラントが骨に固定されることが望ましい。締結具は、インプラント構造の任意の部に連結されて、インプラントを骨に固定し得る。締結具を受容する１つ以上のチャネルを有するインプラントの実施形態は、図１０Ａ、１０Ｂ、及び１０Ｃに描写される。一実施形態において、インプラント４００は、節点で連接された複数の支柱を有する２つ以上の平面トラスユニットから形成された立体トラス４１０を含むウェブ構造から構成される。１つ以上のチャネル４２０は、ウェブ構造内に形成される。チャネルは、チャネル出口４２５ａ、ｂがウェブ構造の少なくとも２つの側面に存在するようにウェブ構造を通って延在する（図１０Ｃを参照されたい）。チャネルは、１つ以上の隣接する平面トラスユニットに連結された１つ以上の実質的に弓形及び／または円形の支柱４２２によって画定され得る。

チャネルは、円柱状の締結具４３０（例えば、骨ねじ）を受容するために実質的に管状であり得る。締結具４３０は、チャネル４２０内で移動し得、このため締結具の側部は、立体トラス４１０に取り付けられていない。かかる実施形態において、締結具４３０は、インプラント４００の表面と接触して、インプラントを骨に固定させる頭部（示されない）を含み得る。あるいは、チャネル４２０は、実質的にねじ式であり得、骨ねじのねじ切り部に対して相補的なねじ切り部を有する。使用中、骨ねじは、骨ねじをチャネルのねじ切り部と一つにすることによってチャネル４２０に連結される。チャネル４２０のねじ切り部は、骨ねじに連結されるとき、インプラントから締結具が引出されることを防止するのに役立つ。

外部支持体４５０も、図１１に描写されるように、インプラント４００を骨構造に固定するのに使用され得る。外部支持体４５０は、１つ以上の締結具４３０を使用して、インプラント４００のウェブ構造に連結され得る。それゆえ、締結具４３０は、外部支持体４５０を通って、チャネル４２０中及び骨構造中に進み、インプラント４００及び外部支持体を骨に固定し得る。外部支持体４５０は、インプラント４００内に配置されたチャネル４２０の位置に対応する１つ以上の開口部４５２を含み得る。外部支持体４５０は、追加の開口部４５４を含み得、これは支持体が独立して骨構造に連結されることを可能にする。配置される外部支持体は、インプラントシステムの別個の構成要素として描写されるが、インプラント４００と一体化されて、外部支持体に取り付けられる立体トラスを含む一体のインプラントを形成し得ることを理解されたい。

一実施形態において、骨構造は、インプラント４００を使用して修復され得る。インプラント４００は、修復が必要な骨構造に近接して、またはそれらと接触して配置され得る。締結具４３０は、１つ以上のチャネル４２０内に位置付けられ得、骨構造に連結され得る。いくつかの実施形態において、締結具４３０は、骨ねじである。骨ねじは、チャネル４２０中に挿入され得、骨ねじを骨構造中にねじ込むことによって骨に締結され得る。いくつかの実施形態において、チャネル４２０は、骨ねじがインプラントならびに骨構造に連結されるように骨ねじのねじ切り部に相補的なねじ切り部を有し得る。

いくつかの実施形態において、外部支持体４５０は、インプラントを骨構造に固定するために使用され得る。インプラント４００は、骨構造に近接して配置され得る。外部支持体４５０は、外部支持体４５０上の開口部４５２のうちの少なくともいくつかがインプラントの１つ以上のチャネル４２０と揃うようにインプラント４００に近接して、または接触して配置され得る。締結具（例えば、骨ねじ）は、開口部４５２を通って、チャネル４２０中に位置付けられ得、下部の骨構造に連結され得る。追加の締結具は、１つ以上の追加の開口部４５４内に位置付けられ得、骨構造の外側部分に連結されて、追加の支持体をインプラントに提供し得る。

代替方法において、外部構造４５０は、チャネルを有さないインプラント内にチャネルを形成するためのガイドとして使用され得る。インプラント１００等のインプラントは、修復が必要な骨構造に近接して、またはそれらと接触して位置付けられ得る。外部支持体４５０は、骨構造及びインプラント１００に近接して、またはそれらと接触して配置され得る。外部構造４５０の開口部４５２のうちの少なくとも一部分は、インプラントの一部分と揃えられる。ドリル、または他の切断装置が、インプラント内にチャネルを形成するために使用され得、これには、チャネルをどこに形成するかを決定するためのガイドとして、外部支持体を使用する。チャネルを形成するために使用される外部支持体の開口部は、ドリルビットのためのガイドを提供することによってチャネルが穿設される角度を制御するのに十分な深さを有する。インプラントのチャネルは、開口部を有する外部支持体を選択することによって埋め込み中にカスタムメイドで作製され得、これは、望ましい位置及び角度でチャネルを生成することになる。

いくつかの実施形態において、骨ねじが、骨構造を通って進んだ後に、骨ねじをインプラント（例えば、インプラント４００）のチャネル内に据え付けることが必要であり得る。ねじが、インプラント中にまたはそこを通って配置される前に、インプラントが、骨構造内に位置されるため、骨ねじがインプラントのチャネルと適切に揃うことを達成させるのは困難である可能性がある。図１９は、インプラント中への１つ以上の骨ねじの配置を導くことを目的に使用され得る軌跡ガイド装置１５００を描写する。軌跡ガイド１５００は、連結区域１５１０及びガイド１５２０を含む。連結区域は、１つ以上の締結具１５１５を含み、これは、インプラント上で対応する締結具と連結する。ガイド１５２０は、患者の皮膚に対して添えられ、ガイドとして作用し、１つ以上の骨ねじの配置を導く。ガイド１５２０は、骨ねじまたは他の締結装置が、通って、対象の皮膚及びその下にある骨の中に挿入される、１つ以上のチャネル１５３０を含む。チャネルは、ガイドを通って対象場所中に挿入される締結具がインプラントのチャネルと揃うように位置付けられる。

実施形態において、インプラント７００は、遠位端７２０及び近位端７１０を含み、近位端は、節点で連接された複数の支柱を有する２つ以上の平面トラスユニットを備える立体トラス７１５を備える。立体トラスは、ヒト骨組織と接合するように構成される。遠位端７２０は、インプラントが骨構造中にねじ込まれることを可能にするねじ切り部７２５を含む。いくつかの実施形態において、ねじ式遠位端は、実質的に剛性である。いくつかの実施形態において、ねじ式遠位端は、外側ねじ切り部を有する立体トラスである。溝７３０は、骨ねじを骨構造中に挿入するために使用され得る。

図２０は、近位端１６１０及び遠位端１６２０を含む骨ねじ１６００の実施形態を描写する。近位端１６１０は、節点で連接された複数の支柱を有する２つ以上の平面トラスユニットを備える立体トラス１６１５を含む。立体トラスは、ヒト骨組織と接合するように構成される。近位端１６１０は、インプラントが骨構造中にねじ込まれることを可能にするねじ切り部１６２５を含む。遠位端は、骨ねじを骨構造中に挿入するために使用され得る溝１６３０を含む。骨ねじ１６００をロッドまたはいくつかの他の連接具（かかる骨ねじは椎弓根ねじとして作用する）に連結するために使用され得る開口部１６４０、またはいくつかの他の連接部は、遠位端に形成される。開口部１６４０は、近位端が骨の中に配置された後に骨から延在する遠位端部に配置される。近位端におけるトラス構造の使用は、骨ねじが骨構造中に吸収されることを可能にし、これは、ねじ式骨ねじにより確実な連接を提供する。立体トラスの使用は、対象の通常の動きに因って骨ねじ上にかかる力に因り骨ねじが引き出されることを防止することにも役立つ。

図２１は、近位端１６６０及び遠位端１６７０を含む骨ねじ１６５０の実施形態を描写する。近位端１６６０は、節点で連接された複数の支柱を有する２つ以上の平面トラスユニットを備える立体トラス１６６５を含む。立体トラスは、ヒト骨組織と接合するように構成される。近位端１６６０は、インプラントが骨構造中にねじ込まれることを可能にするねじ切り部１６７５を含む。遠位端は、２つの骨区分を１つに連結して挿入するために使用され得る頭部１６８０を含む。使用中、頭部１６８０は、骨構造と接触し、近位端が骨の中にねじ込まれる際、その頭部と接触する骨区分が、近位頭部がはめ込まれる骨区分の方に向かって牽引される。

図２２は、近位端１７１０及び遠位端１７２０を含む骨ねじ１７００の実施形態を描写する。近位端１７１０は、立体トラス１７１５を含み得るか、または実質的に剛性であり得る（示されない）。立体トラスは存在する場合、ヒト骨組織と接合するように構成される。近位端１７１０は、インプラントが骨構造中にねじ込まれることを可能にする第１の間隔を有するねじ切り部１７２５を含む。遠位端は、近位端上のねじ切り部と異なる第２の間隔を有するねじ切り部１７３０も含む。骨ねじ１７００は、２つの骨区分を１つに連結するために使用され得る。使用中、案内孔は、第１の骨構造を通って穿設され、これは、近位端１７１０が第１の骨構造を通って進むことを可能にする。次に、近位端は、第２の骨区分と接触し、第２の骨区分中にねじ込まれる。近位端が第２の骨区分中にねじ込まれる際、遠位端上のねじ切りは、第１の骨区分と係合し、第２の骨区分を第１の骨区分に向かわせる。骨ねじ１７００は、第２の骨区分中に十分に挿入されると、２つの骨構造を互いに接触した状態に保つ。

代替実施形態において、全ての骨ねじは、使用中に骨ねじが骨に吸収されることを可能にするためにウェブ構造から形成され得る。図１２Ｂは、骨ねじ７５０の実施形態を描写する。骨ねじ７５０は、節点で連接された複数の支柱を有する２つ以上の平面トラスユニットを備える立体トラス７５５から構成される。立体トラス７５５は、ヒト骨組織と接合するように構成される。ねじ切り部７７５は、立体トラス周辺に位置付けられ、骨ねじが骨構造中にねじ込まれることを可能にする。端７６０は、溝７６５、または締結用具（例えば、ねじ回し）によって遠位端と連結することが可能であるいくつかの他の構造もしくは形状を含む。締結用具は、使用者が骨ねじ７５０を回転することを可能にすることでねじ切り部７７５を骨構造中に固定するために使用される。描写されるように、骨ねじは、立体トラス７５５に連結されるねじ切り部を有する。しかし、立体トラス７５５のトラスユニットのうちの１つ以上が、１つ以上の湾曲支柱を有し得、これは共にねじ切り部７７５を形成することを理解されたい。

骨ねじ７５０は、少なくとも骨ねじ用の案内孔として作用するのに十分な開口部を骨構造内に形成することによって骨構造中に挿入され得る。骨ねじは、開口部に接触して配置され、締結用具をその端上に連結させることによって（例えば、溝７６５通って）回転される。骨ねじ７５０の回転は、ねじ切が骨構造に接触することを可能にし、インプラントを骨構造中に固定する。骨ねじ７５０は、股関節、膝、肩、肘、脊椎の骨構造を含むが、これに限定されない様々な骨構造に対して使用され得る。

近位の上腕骨骨折は、骨折の粉砕、良好でない骨の品質、及び再構築されるのには解剖学的構造が複雑であることが原因で修復する上で課題を残す。種々の骨接合装置、例えば、キルシュナー鋼線、平板及びねじ、骨髄内釘、平板を固着する固定角度付き薄型平板、ならびに解剖学的または逆上腕骨人工関節等が、転位骨折に対して利用可能である。しかし、これらの手順の効果は、一貫性がなく、用いられる手術技術及び外科医の技能に大きく依存する。

図１３に描写される実施形態において、骨接合インプラント８００は、上腕骨近位端複雑骨折の治療に使用され得る。インプラント８００は、平面トラス８１０から構成される三角柱である。これは、近位上腕骨空洞に挿入されて、上腕頭及び結節を安定させる。立体トラス構造は、他の同様のインプラントと比較して、装置の骨統合を改善する。

図１４に描写される実施形態において、骨接合インプラント８５０は、不成功の人工足関節全置換術の修正手術のために使用され得る。インプラント８５０は、全人工足関節の除去によって残された構造欠陥を克服するために使用され得る。インプラント８５０は、平面トラス８６０から構成される文字Ｕの形状に切り取られたブロックである。

図１５は、締結具を受容することができる１つ以上のチャネルを有するインプラントの実施形態を描写する。一実施形態において、インプラント１１００は、節点で連接された複数の支柱を有する２つ以上の平面トラスユニットから形成された立体トラス１１１０を含むウェブ構造から構成される。１つ以上のチャネル１１２０は、ウェブ構造内に形成される。チャネルは、チャネル出口がウェブ構造の少なくとも２つの側面に存在するようにウェブ構造を通って延在する。チャネルは、１つ以上の隣接する平面トラスユニットに連結されたチャネル構造１１２５によって画定され得る。

チャネルは、円柱状の締結具（例えば、骨ねじ）を受容するために実質的に管状であり得る。締結具は、チャネル１１２０内で移動し得、このため締結具の側部は、立体トラス１１１０に取り付けられていない。かかる実施形態において、締結具は、インプラント１１００の表面に接触して、インプラントを骨に固定させる頭部（示されない）を含み得る。あるいは、チャネル構造造１１２５は、骨ねじのねじ切り部に相補的なねじ切り部１１３０を含み得る。使用中、骨ねじは、骨ねじをチャネルのねじ切り部と一つにすることによってチャネル１１２０に連結される。チャネル１１２０のねじ切り部は、骨ねじに連結されると、締結具がインプラントから引出されることを防止するのに役立つ。

図１６は、締結具を受容することができる１つ以上のチェネルを有するインプラントの実施形態を描写する。一実施形態において、インプラント１１５０は、節点で連接された複数の支柱を有する２つ以上の平面トラスユニットから形成された立体トラス１１６０を含むウェブ構造から構成される。１つ以上のチャネル１１７０は、ウェブ構造内に形成される。チャネルは、チャネル出口がウェブ構造の少なくとも２つの側面に存在するようにウェブ構造を通って延在する。チャネルは、１つ以上の隣接する平面トラスユニットに連結されたチャネル構造１１７５によって画定され得る。

チャネルは、円柱状の締結具（例えば、骨ねじ）を受容するために実質的に管状であり得る。締結具は、チャネル１１７０内で移動し得、これにより締結具の側部は、立体トラス１１６０に取り付けられていない。かかる実施形態において、締結具は、インプラント１１５０の表面に接触して、インプラントを骨に固定させる頭部（示されない）を含み得る。あるいは、チャネル構造造１１７５は、骨ねじのねじ切り部に相補的なねじ切り部１１８０を含み得る。使用中、骨ねじは、骨ねじをチャネルのねじ切り部と一つにすることによってチャネル１１７０に連結される。チャネル１１７０のねじ切り部は、骨ねじに連結されると、締結具がインプラントから引出されることを防止するのに役立つ。

いくつかの長骨の骨折において、骨端を揃える最善の方法は、通常いくつかの骨髄を含む骨の中空部を通してロッドまたはくぎを挿入することによる。しかし、ほとんどの骨ロッドは、骨に十分吸着されず、これは典型的に生体不活性材料から形成される。図１７に描写される実施形態において、インプラント１２００は、立体トラス１２２０によって少なくとも部分的に包含される骨ロッド１２１０を含む。使用中、インプラント１２００の端１２３０及び１２３５は、骨の中に挿入され得る。立体トラス１２２０も骨の中に挿入され得るか、または骨折した骨片の間の空間を満たし得る。立体トラス１２２０は、対象の骨構造中への骨ロッドのより良好な組み込みを可能にする。

図１８は、平板１４２０に連接されたウェブ構造１４１０を含むインプラント１４００の実施形態の上面図を描写する。平板１４２０は、骨ねじがインプラント１４００を骨の外側に固定するために使用されることを可能にする１つ以上のねじ穴１４３０を含む。使用中、ウェブ構造１４１０は、骨内に形成される空間、自然空間（例えば、椎間板置換装置として）、または２つの別個の骨区分の間に配置され得る。任意の適用において、平板１４２０は、骨の外側に添えられ、使用者がインプラントを骨に固定することを可能にする２つのねじ穴１４３０を提供する。この方法において、対象が通常の動きをする間、インプラントが骨区域から引き出される可能性は低い。

図２３は、骨折した骨構造用の外側支持体を形成するために使用されるトラス鋳造物の概略図を描写する。実施形態において、トラス鋳造物は、互いに連結される単一のトラス構造または複数の立体トラスを備える。トラス鋳造物は、骨折した骨周辺で包まれ得るように形成され、骨折した骨区分を正しい位置に保持するための鋳造物として作用する。図２３に描写される実施形態において、トラス鋳造物１７５０は、３つの立体トラス１７６０、１７６５、及び１７７０を含む。立体トラスは、可動性連接具１７８０及び１７８２を用いて互いに連結される。可動性連接具は、立体トラスが互いに対して少なくとも９０度回転することを可能にする。トラス鋳造物１７５０は、第１の立体トラス１７６０から第３の立体トラス１７７０まで延在する連接具１７９０を含む。使用中、トラス鋳造物は、骨折の場所において骨１７８５周辺で包まれる。連接具は、立体トラス１７６０及び１７７０に締結されて、トラス鋳造物を正しい位置に保持する。実施形態において、連接具は、２つの立体トラス１７６０及び１７７０を１つに連結して、トラス鋳造物を骨に対して固定する張力調整装置を含み得る。トラス鋳造物は、３つの立体トラスを有するように描写されるが、それよりも多いまたは少ない立体トラスが使用され得ることを理解されたい。一実施形態において、単一の立体トラスがトラス鋳造物として使用される。単一の立体トラスは、実質的に可動性のある材料で形成され得、これは連接具の引張りにより骨折した骨区分周辺で立体トラスが牽引されることを可能にする。

本特許において、ある特定の米国特許、米国特許出願、及び他の資料（例えば、記事）が参照により組み込まれている。しかし、かかる米国特許、米国特許出願、及びその他の資料の本文は、かかる本文と本明細書に記載される他の文言及び図面との間に矛盾が発生しない範囲のみで参照により組み込まれる。かかる矛盾が発生する場合、米国特許、米国特許出願、及びその他の資料中のかかる参照により組み込まれたいずれのかかる矛盾する本文も明確に、参照により本特許に組み込まれない。

以上の説明に従って、種々の実施形態において、インプラントは、ウェブ構造を含み得る。インプラントのためのウェブ構造は、マイクロトラス設計を含み得る。いくつかの実施形態において、マイクロトラス設計は、多数の支柱を含むウェブ構造を含み得る。他のウェブ構造も企図される。ウェブ構造は、（インプラントの中央部分を含む）インプラント全体に延在し得る。よって、ウェブ構造は、インプラントを多数の平面に沿って補強し得（内部インプラント耐荷重を含む）、骨移植融着に対する増加した範囲を提供し得る。ウェブ構造は、脊椎インプラント、脊椎固定術装置、股接合点置換材、膝置換材、長骨再構成スキャフォールド、及び頭蓋顎顔面インプラント等のインプラントにおいて使用され得る。他のインプラントの使用も企図される。いくつかの実施形態において、インプラントのためのウェブ構造は、１つ以上の幾何学的物体（例えば、多面体）を含み得る。いくつかの実施形態において、ウェブ構造は、幾何学的な構造ブロックのパターン（例えば、インプラントにおいて使用され得る支柱の非規則的パターン）を含み得ない。いくつかの実施形態において、ウェブ構造は、２つ以上の四面体を含む三角のウェブ構造を含み得る。四面体は、４つの三角面を含み得、そこにおいて４つの三角面のうち３つが各頂点で合する。ウェブ構造は、２つの隣接する面で１つになるように配置されて、六面体状の枠組み（６つの面を含む）を有するウェブ構造を形成する２つの四面体をさらに含み得る。いくつかの実施形態において、多数の六面体状のウェブ構造が横並びに配設され得る。ウェブ構造は、側頂点によって直接連接し得る（例えば、２つ以上の六面体状のウェブ構造は、頂点を共有し得る）。いくつかの実施形態において、ウェブ構造は、インプラントに脊柱前弯を提供するために角度を有し得る。

本発明の種々の態様のさらなる修正及び代替実施形態は、本説明の視点から、当業者には明らかであり得る。例えば、特定の実施形態において、支柱は、実質的に一直線の伸長される部材であるように記載及び描写されているが、支柱は、伸長される部材の長さの少なくとも一部分に沿って湾曲／弓なりである部材を含み得る。したがって、本説明は、単に例示的であると解釈されるべきであり、本発明を実行する一般的な方法を当業者に教示することを目的とする。本明細書に示され、かつ記載される本発明の形態は、実施形態としてとらえられると理解されよう。要素及び材料は本明細書に例示及び記載されるものと置換され得、部品及びプロセスは入れ替えられ得、本発明の特定の特徴は独立して用いられ得、全ては、本発明の本明細書の利益を有した後に当業者に明らかとなるであろう。本明細書に記載される要素の変更は、以下の特許請求の範囲で記載される本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく行われる。さらに、留意されよう。単語「であり得る」は、本出願全体を通して、許容の意味（すなわち、可能性を有し、することができる）で使用され、強制の意味（すなわち、しなければならない）では使用されていない。用語「含む」及びそれの派生語は、「を含むが、限定はされない」ことを意味する。本明細書及び特許請求の範囲で使用される場合、単数形「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」は、文脈が別途明らかに示していない限り複数の指示物を含む。よって、例えば、「１つの支柱」に対する言及は、２つ以上の支柱の組み合わせを含む。用語「連結される」は、「直接的または間接的に連接される」ことを意味する。

Claims (9)

1. 節点で連接された複数の支柱を有する２つ以上の平面トラスユニットを備える立体トラスを備えるインプラントであって、前記立体トラスが、ヒト骨組織と相互作用して接合するように構成され、前記立体トラスの外側が、前記インプラントが骨構造中にねじ込まれることを可能にするねじ切り部を備える、インプラント。
2. 前記ねじ切り部が、前記立体トラスの１つ以上の支柱によって形成される、請求項１に記載のインプラント。
3. 前記立体トラスによって少なくとも部分的に包囲されるロッドをさらに備える、請求項１に記載のインプラント。
4. 前記インプラントが遠位端及び近位端を備え、前記近位端の少なくとも一部分が、前記インプラントが骨構造中にねじ込まれることを可能にする前記ねじ切り部を備え、前記遠位端が、骨構造に接触する頭部を備え、かつ、前記近位端が前記ヒト骨組織にねじ込まれるにつれ、前記頭部が前記ヒト骨組織を前記近位端に向けて引っ張る、請求項１に記載のインプラント。
5. 前記近位端が、第１の間隔を有するねじ切り部を備え、前記遠位端が、前記第１の間隔とは異なる第２の間隔を有するねじ切り部を備える、請求項４に記載のインプラント。
6. 前記遠位端が、ロッドまたは外部連接具を受容するように構成される開口部を備える、請求項４または５に記載のインプラント。
7. 複数の前記平面トラスユニットが、三角形の構成で３つの実質的に一直線の支柱及び３つの節点を有する１つ以上の平面三角トラスユニットを備える、請求項１〜６のいずれか一項に記載のインプラント。
8. 複数の前記平面トラスユニットが、１つ以上の平面トラスユニットが、前記１つ以上の平面トラスユニットと少なくとも１つの支柱を共有する平面トラスユニットの平面に対して実質的に平行でない平面に位置するように、互いに連結される、請求項１〜７のいずれか一項に記載のインプラント。
9. 前記複数の支柱が、異なる対応する角度を有する２つの異なる三角平面トラスユニットによって共有される少なくとも１つの節点を有する三角トラスを画定する、請求項１〜８のいずれか一項に記載のインプラント。

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