JP7371997B1 - 椎間スペーサーの向きを検出するための構造体 - Google Patents

Abstract

【課題】目視およびＸ線撮影のいずれにおいても、迅速かつ容易に椎間スペーサーの向きが検出できるようにする。【解決手段】１本の柱状をなし、一端面２が実質上四角形状に形成される一方、他端面３は実質上三角形状に形成される。一端面２の四角形の一辺４の両端点４ａ、４ｂと、辺４の両端点４ａ、４ｂにそれぞれ対向する他端面３の三角形の辺５の両端点５ａ、５ｂとの間にのびる２本の稜線６ａ、６ｂは互いに交わることがなく、一端面２の四角形の辺４に対向する辺７の両端点７ａ、７ｂのそれぞれと他端面３の三角形の両端点５ａ、５ｂでない頂点５ｃとの間にのびる２本の稜線８ａ、８ｂはＶ字状をなす。【選択図】図１

Description

本発明は、脊椎固定術において使用され、患者の椎体間に設置される椎間スペーサーに予め組み込まれて、椎間スペーサーの向きを検出するマーカーとして機能する構造体に関する。

脊椎の損傷には、外傷、変性および腫瘍等の疾患による損傷と、それを治療するための手術手技による損傷（手術の際に、靭帯や関節等がやむなく切除されることによって生じる損傷）とがあるが、かかる脊椎損傷の治療手段の１つとして脊椎固定術がある。

脊椎固定術は不安定化した２つ以上の椎体をつなげて固定する外科的手法であり、脊椎固定術においては、椎間スペーサーが使用される。

従来の椎間スペーサーとして、例えば、前壁と、後壁と、前壁および後壁間にのびる一対の側壁とからなり、内側に上下にのびる開口部が形成されたフレーム形状をなし、一対の側壁の上下端面に複数の歯が設けられ、各側壁には内側の開口部に連通する１つまたは複数の開口が形成されたもの（例えば、特許文献１、２参照）や、中実前壁、中実後壁、中実内側壁および中実外側壁とからなり、中央に空洞を有するフレーム部分と、フレーム部分の中央の空洞に充填された多孔性材料を有するもの（例えば、特許文献３参照）が知られている。

脊椎固定術において、１つまたは複数の椎間スペーサーが患者の対象となる椎体間に設置される。
この場合、椎間スペーサーの患者体内への設置に先立ち、医師の目視によって椎間スペーサーの設置方向の確認（椎間スペーサーの前後および上下の向きの確認）がなされ、椎間スペーサーが所定位置に正確に、正しい方向で設置される。

また、必要に応じて、椎間スペーサーの設置の間にＸ線撮影装置が用いられ、撮影された画像を見ながら、椎間スペーサーの方向の再確認および位置の調節がなされる。

設置された椎間スペーサーは、その上下面において隣接する２つの椎体と係合するとともに、２つの椎体の相対位置関係を一定に保ち、患者の骨成長を促す。そして、術後一定期間が経過すると、２つの椎体は椎間スペーサーを介して互いに癒合し、それによって、２つの椎体の固定が完了する。

ところで、椎間スペーサーは、既製品の場合、一般に、その外観形状から前後および上下の向きが目視で容易に判別できるが、患者毎に当該患者の脊椎の三次元Ｘ線画像に基づいて設計、製造されるオーダーメイドの製品については、目視では、その外観形状から前後および上下の向きの判別が容易ではない場合があった。

そこで、従来技術においては、椎間スペーサーの前後の向きの区別および上下の向きの区別のために、例えば、椎間スペーサーの前面および／または上面に、目印となる凹凸が設けられ、あるいは刻印が付されていた。

しかしながら、椎間スペーサーによっては、目印の凹凸を設けることや、刻印を付すことができない場合があり、また、Ｘ線画像中においては目印の凹凸または刻印が見にくい場合があり、かかる場合には、目視およびＸ線撮影によって椎間スペーサーの向きを迅速かつ容易に把握することができないという問題があった。

特許第４３７８３４３号公報 特開２０１６－１３５２４３号公報 特開２０１９－５５１９１号公報（段落番号００２７、段落番号００３３、段落番号００３５～００３６、図８～１０、図２６Ａ～図２７、図３２～３５）

したがって、本発明の課題は、目視およびＸ線撮影のいずれにおいても、迅速かつ容易に椎間スペーサーの向きが検出できるようにすることにある。

上記課題を解決するため、本発明は、患者の椎体間に設置される椎間スペーサーに予め組み込まれて、前記椎間スペーサーの向きを検出するマーカーとして機能する構造体であって、１本の柱状をなし、一端面が実質上四角形状、または隣り合う頂点を互いに直線で結ぶと実質上四角形となる形状に形成される一方、他端面は実質上三角形状、または隣り合う頂点を互いに直線で結ぶと実質上三角形となる形状に形成され、前記一端面の四角形の一辺の両端点と、前記一辺の両端点にそれぞれ対向する前記他端面の三角形の辺の両端点との間にのびる２本の稜線は互いに交わることがなく、前記一端面の前記四角形の前記一辺に対向する辺の両端点のそれぞれと、前記他端面の前記三角形の前記両端点でない頂点との間にのびる２本の稜線はＶ字状をなしているものであることを特徴とする構造体を構成したものである。

本発明の好ましい実施例によれば、前記一端面がＸ字形状に形成され、前記他端面がＶ字形状に形成されている。

本発明の別の好ましい実施例によれば、前記一端面がＸ字形状に形成され、前記他端面がＹ字形状に形成されている。

本発明のさらに別の好ましい実施例によれば、両端がそれぞれ前記一端面および前記他端面に開口した貫通穴が形成されている。

本発明のさらに別の好ましい実施例によれば、前記貫通穴と交差する方向にのびる別の貫通穴が形成されている。

本発明による構造体を、例えば、当該構造体の一端面が椎間スペーサーの前面側に（露出した状態で）位置する一方、当該構造体の他端面は椎間スペーサーの後面側に（露出した状態で）位置し、かつ、当該構造体の互いに交わることなくのびる２本の稜線が椎間スペーサーの上面側に位置する（上面側に露出しても、露出していなくてもよい）一方、当該構造体のＶ字状をなす２本の稜線が椎間スペーサーの下面側に位置する（下面側に露出していても、露出していなくてもよい）ように、椎間スペーサーに組み込む。

それによって、椎間スペーサーを目視またはＸ線撮影したとき、構造体の実質上四角形状、または頂点を互いに直線で結ぶと実質上四角形となる形状が見えれば、椎間スペーサーの前面側であると判定でき、構造体の実質上三角形状、または隣り合う頂点を互いに直線で結ぶと実質上三角形となる形状が見えれば、椎間スペーサーの後面側であると判定できるし、さらに、構造体の互いに交わることなくのびる２本の稜線が見えれば、椎間スペーサーの上面側であると判定できるし、構造体のＶ字状をなす２本の稜線が見えれば、椎間スペーサーの下面側であると判定できる。

こうして、本発明によれば、椎間スペーサーを目視またはＸ線撮影したときに、椎間スペーサーの向きを迅速かつ容易に検出することができる。さらに、構造体を椎間スペーサーにその内部構造の一部として組み込むので、椎間スペーサーのサイズによる制限を受けることがない。

本発明の１実施例による、椎間スペーサーの向きを検出するための構造体を示す図であり、（Ａ）は前方斜め上から見た斜視図であり、（Ｂ）は後方斜め上から見た斜視図であり、（Ｃ）は正面図であり、（Ｄ）は背面図であり、（Ｅ）は上面図であり、（Ｆ）は下面図である。 本発明の別の実施例による、椎間スペーサーの向きを検出するための構造体を示す図１に類似の図である。 本発明のさらに別の実施例による、椎間スペーサーの向きを検出するための構造体を示す図１に類似の図である。 本発明のさらに別の実施例による、椎間スペーサーの向きを検出するための構造体を示す図１に類似の図である。 本発明のさらに別の実施例による、椎間スペーサーの向きを検出するための構造体を示す図１に類似の図である。 図３に示した構造体が組み込まれた椎間スペーサーの一例を示す図であり、（Ａ）は前方斜め上から見た斜視図であり、（Ｂ）は後方斜め上から見た斜視図であり、（Ｃ）は前方斜め下から見た斜視図であり、（Ｄ）は後方斜め下から見た斜視図である。 図６に示した椎間スペーサーの変形例を示す図６に類似の図である。 図６に示した椎間スペーサーをＸ線撮影した画像を示す図であり、（Ａ）は正面側から撮影した画像を示す図であり、（Ｂ）は後面側から撮影した画像を示す図であり、（Ｃ）は上面側から撮影した画像を示す図であり、（Ｄ）は下面側から撮影した画像を示す図である。 図７に示した椎間スペーサーをＸ線撮影した画像を示す図８に類似の図である。

以下、添付図面を参照しつつ、本発明の構成を好ましい実施例に基づいて説明する。
図１は、本発明の１実施例による、椎間スペーサーの向きを検出するための構造体を示す図であり、図１（Ａ）は前方斜め上から見た斜視図であり、図１（Ｂ）は後方斜め上から見た斜視図であり、図１（Ｃ）は正面図であり、図１（Ｄ）は背面図であり、図１（Ｅ）は上面図であり、図１（Ｆ）は下面図である。

図１に示すように、この実施例では、本発明による構造体１は、１本の柱状をなし、一端面２が正方形状に形成される一方、他端面３は二等辺三角形状に形成されている。
構造体１は、チタンやチタン合金等の、骨と親和性がありかつＸ線を透過しにくい適当な金属材料から形成されていることが好ましい。

さらに、構造体１の一端面２の正方形の一辺４の両端点４ａ、４ｂと、一辺４の両端点４ａ、４ｂにそれぞれ対向する他端面３の二等辺三角形の辺（この実施例では底辺）５の両端点５ａ、５ｂとの間にのびる２本の稜線６ａ、６ｂは平行となり、一端面２の正方形の一辺４に対向する辺７の両端点７ａ、７ｂのそれぞれと、他端面３の二等辺三角形の両端点５ａ、５ｂでない頂点５ｃとの間にのびる２本の稜線８ａ、８ｂはＶ字状をなしている。

そして、構造体１を、例えば、その一端面２が椎間スペーサーの前面側に（露出した状態で）位置する一方、他端面３は椎間スペーサーの後面側に（露出した状態で）位置し、かつ、その平行な２本の稜線６ａ、６ｂが椎間スペーサーの上面側に位置する（上面側に露出しても、露出していなくてもよい）一方、そのＶ字状をなす２本の稜線８ａ、８ｂが椎間スペーサーの下面側に位置する（下面側に露出していても、露出していなくてもよい）ように、椎間スペーサーに組み込む。

こうして、椎間スペーサーを目視またはＸ線撮影したとき、構造体１の正方形状が見えれば、椎間スペーサーの前面側であると判定でき、構造体１の二等辺三角形状が見えれば、椎間スペーサーの後面側であると判定できるし、さらに、構造体１の平行な２本の稜線６ａ、６ｂが見えれば、椎間スペーサーの上面側であると判定できるし、構造体１のＶ字状をなす２本の稜線８ａ、８ｂが見えれば、椎間スペーサーの下面側であると判定できる。

本発明によれば、椎間スペーサーを目視またはＸ線撮影したときに、椎間スペーサーの向きを迅速かつ容易に検出することができる。さらに、構造体を椎間スペーサーにその内部構造の一部として組み込むので、椎間スペーサーのサイズによる制限を受けることがない。

この実施例では、構造体１の一端面２が正方形状に形成され、他端面３が二等辺三角形状に形成されているが、構造体１の両端面２、３の形状はこの実施例に限定されず、構造体１は、一端面２が実質上四角形状、または隣り合う頂点を互いに直線で結ぶと実質上四角形となる形状に形成される一方、他端面３は実質上三角形状、または隣り合う頂点を互いに直線で結ぶと実質上三角形となる形状に形成されていればよい。

図２は、本発明の別の実施例による、椎間スペーサーの向きを検出するための構造体を示す図１に類似の図である。

図２に示すように、この実施例では、構造体１’は、１本の柱状をなし、一端面９がＸ字形状に形成される一方、他端面１０はＶ字形状に形成されている。
この場合、図２（Ｃ）からよくわかるように、一端面９は、隣り合う頂点９ａ～９ｄを互いに直線で結ぶと正方形状をなし、図２（Ｄ）からよくわかるように、他端面１０は、隣り合う頂点１０ａ～１０ｃを互いに直線で結ぶと二等辺三角形状をなしている。

そして、一端面９の正方形の一辺１１の両端点９ａ、９ｂと、一辺１１の両端点９ａ、９ｂにそれぞれ対向する他端面１０の二等辺三角形の辺（この実施例では底辺）１２の両端点１０ｃ、１０ｂとの間にのびる２本の稜線１３ａ、１３ｂは平行となり、一端面９の正方形の一辺１１に対向する辺１４の両端点９ｃ、９ｄのそれぞれと、他端面１０の二等辺三角形の両端点１０ｂ、１０ｃでない頂点１０ａとの間にのびる２本の稜線１５ａ、１５ｂはＶ字状をなしている。

この実施例も、図１の実施例と同様の作用効果を奏することは言うまでもない。

図３は、本発明のさらに別の実施例による、椎間スペーサーの向きを検出するための構造体を示す図１に類似の図である。

図３に示すように、この実施例では、構造体１”は、１本の柱状をなし、一端面１６がＸ字形状に形成される一方、他端面１７はＹ字形状に形成されている。

この場合、図３（Ｃ）からよくわかるように、一端面１６は、その隣り合う頂点１６ａ～１６ｄを互いに直線で結ぶと正方形状をなし、図３（Ｄ）からよくわかるように、他端面１７は、その隣り合う頂点１７ａ～１７ｃを互いに直線で結ぶと二等辺三角形状をなしている。

そして、一端面１６の正方形の一辺１８の両端点１６ａ、１６ｂと、一辺１８の両端点１６ａ、１５６にそれぞれ対向する他端面１７の二等辺三角形の辺（この実施例では底辺）１９の両端点１７ｃ、１７ｂとの間にのびる２本の稜線２０ａ、２０ｂは平行となり、一端面１６の正方形の一辺１８に対向する辺２１の両端点１６ｃ、１６ｄのそれぞれと、他端面１７の二等辺三角形の両端点１７ｂ、１７ｃでない頂点１７ａとの間にのびる２本の稜線２２ａ、２２ｂはＶ字状をなしている。

この実施例も、図１の実施例と同様の作用効果を奏することは言うまでもない。

図４は、本発明のさらに別の実施例による、椎間スペーサーの向きを検出するための構造体を示す図１に類似の図である。
図４の実施例は、図１の実施例にさらに別の構成を追加したものである。よって、図４中、図１に示したものと同じ構成要素には同一番号を付し、以下ではそれらの詳細な説明を省略する。

図４を参照して、この実施例では、構造体３０に、両端がそれぞれ一端面２および他端面３に開口した第１の貫通穴３１と、第１の貫通穴３１に直交する第２の貫通穴３２が形成されている。

この場合、第２の貫通穴３２は、一端が、一端面２の辺４と、他端面３の辺５と、２本の稜線６ａ、６ｂとによって画定される面に開口し、他端が、一端面２の辺７と、２本の稜線８ａ、８ｂとによって画定される面に開口している。

こうして、構造体３０が組み込まれた椎間スペーサーが第１の貫通穴３１の方向にＸ線撮影されたとき、第１の貫通穴３１の開口がＸ線画像中において白色の点として現われ、また構造体３０が第２の貫通穴３２の方向にＸ線撮影されたときには、第２の貫通穴３２の開口がＸ線画像中において白色の点として現われる。

それによって、術中、医師は、この白色の点を目印にして、容易に患者体内での椎間スペーサーの位置合わせを行うことができる。

なお、第１および第２の貫通穴３１、３２のうちの一方のみを設けてもよいし、複数の第１の貫通穴３１および／または複数の第２の貫通穴３２を設けることもできる。

図５は、本発明のさらに別の実施例による、椎間スペーサーの向きを検出するための構造体を示す図３に類似の図である。
図５の実施例は、図３の実施例にさらに別の構成を追加したものである。よって、図５中、図３に示したものと同じ構成要素には同一番号を付し、以下ではそれらの詳細な説明を省略する。

図５を参照して、この実施例では、構造体３３に、両端がそれぞれ一端面１６および他端面１７に開口した第１の貫通穴３４と、第１の貫通穴３４に直交する第２の貫通穴３５が形成されている。

この実施例も、図４の実施例と同様の作用効果を奏することは言うまでもない。

図６は、図３に示した構造体が組み込まれた椎間スペーサーの一例を示す図であり、図６（Ａ）は前方斜め上から見た斜視図であり、図６（Ｂ）は後方斜め上から見た斜視図であり、図６（Ｃ）は前方斜め下から見た斜視図であり、図６（Ｄ）は後方斜め下から見た斜視図である。
なお、図６中、図３に示した構成要素と同じものには同一番号を付し、以下ではそれらの詳細な説明を省略する。

図６を参照して、椎間スペーサー４０は、第１の端部４１ａと、第２の端部４１ｂと、第１および第２の端部４１ａ、４１ｂを接続する骨組み構造４２と、骨組み構造４２および第１および第２の端部４１ａ、４ｂによって画定された空間内に配置された多孔質部分４３とから構成されている。

構造体１”は、椎間スペーサー４０の中央において、骨組み構造４２および多孔質部分４３と一体的に組み込まれ、一端面１６が椎間スペーサー４０の前面４０ａに露出した状態で位置する一方、他端面１７は椎間スペーサーの後面４０ｂに露出した状態で位置し、かつ、平行な２本の稜線２０ａ、２０ｂが椎間スペーサー４０の上面４０ｃに露出した状態で位置する一方、Ｖ字状をなす２本の稜線２２ａ、２２ｂが椎間スペーサーの下面に４０ｄに露出した状態で位置している。

この実施例では、椎間スペーサー４０は、その全体が、三次元積層造形技術に基づき、３Ｄプリンタを用いて、チタンやチタン合金等の骨と親和性のある適当な金属材料から形成されており、よって、構造体１”は、椎間スペーサー４０の内部構造の一部として、椎間スペーサー４０のその他の構造部分と一体的に形成されている。

なお、構造体１”と椎間スペーサー４０が別々に形成される場合（例えば、椎間スペーサー４０がＰＥＥＫ製であり、構造体１”が金属製である場合）には、構造体１”が椎間スペーサー４０に予め形成された空間内に打ち込みによって嵌め込まれる。

こうして、椎間スペーサー４０を目視したとき、構造体１”のＸ字形状（一端面１６）が見えれば、椎間スペーサー４０の前面４０ａ側であると判定でき、構造体１”のＹ字形状（他端面１７）が見えれば、椎間スペーサー４０の後面４０ｂ側であると判定できるし、さらに、構造体１”の平行な２本の稜線２０ａ、２０ｂが見えれば、椎間スペーサー４０の上面４０ｃ側であると判定できるし、構造体１”のＶ字状をなす２本の稜線２２ａ、２２ｂが見えれば、椎間スペーサー４０の下面４０ｄ側であると判定できる。

なお、この実施例では、各一対の稜線２０ａ、２０ｂ；２２ａ、２２ｂがそれぞれ椎間スペーサー４０の上面４０ｃおよび下面４０ｄに露出しているが、場合によっては、図７に示すように、各一対の稜線２０ａ、２０ｂ；２２ａ、２２ｂがいずれも椎間スペーサー４０’の内部に埋め込まれていてもよい。

図８は、図６に示した椎間スペーサーをＸ線撮影した画像を示す図であり、図８（Ａ）は正面側から撮影した画像を示す図であり、図８（Ｂ）は後面側から撮影した画像を示す図であり、図８（Ｃ）は上面側から撮影した画像を示す図であり、図８（Ｄ）は下面側から撮影した画像を示す図である。また、図９は、図７に示した椎間スペーサーをＸ線撮影した画像を示す図８に類似の図である。

図８および図９から明らかなように、椎間スペーサー４０、４０’をＸ線撮影した場合にも、目視の場合と同様、構造体１”のＸ字形状（一端面１６）が見えれば、椎間スペーサー４０の前面４０ａ側であると判定でき、構造体１”のＹ字形状（他端面１７）が見えれば、椎間スペーサー４０の後面４０ｂ側であると判定できるし、さらに、構造体１”の平行な２本の稜線２０ａ、２０ｂが見えれば、椎間スペーサー４０の上面４０ｃ側であると判定できるし、構造体１”のＶ字状をなす２本の稜線２２ａ、２２ｂが見えれば、椎間スペーサー４０の下面４０ｄ側であると判定できる。

１、１’、１” 構造体
２ 一端面
３ 他端面
４ 辺
４ａ、４ｂ 端点
５ 辺
５ａ、５ｂ 端点
５ｃ 頂点
６ａ、６ｂ 稜線
７ 辺
７ａ、７ｂ 端点
８ａ、８ｂ 稜線
９ 一端面
９ａ～９ｄ 頂点
１０ 他端面
１０ａ～１０ｃ 頂点
１１、１２ 辺
１３ａ、１３ｂ 稜線
１４ 辺
１５ａ、１５ｂ 稜線
１６ 一端面
１６ａ～１６ｄ 頂点
１７ 他端面
１７ａ～１７ｃ 頂点
１８、１９ 辺
２０ａ、２０ｂ 稜線
２１ 辺
２２ａ、２２ｂ 稜線
３０ 構造体
３１ 第１の貫通穴
３２ 第２の貫通穴
３３ 構造体
３４ 第１の貫通穴
３５ 第２の貫通穴
４０、４０’ 椎間スペーサー
４０ａ 前面
４０ｂ 後面
４０ｃ 上面
４０ｄ 下面
４１ａ 第１の端部
４１ｂ 第２の端部
４２ 骨組み構造
４３ 多孔質部分

Claims (5)

1. 患者の椎体間に設置される椎間スペーサーに予め組み込まれて、前記椎間スペーサーの向きを検出するマーカーとして機能する構造体であって、
   １本の柱状をなし、
   一端面が実質上四角形状、または隣り合う頂点を互いに直線で結ぶと実質上四角形となる形状に形成される一方、他端面は実質上三角形状、または隣り合う頂点を互いに直線で結ぶと実質上三角形となる形状に形成され、
   前記一端面の四角形の一辺の両端点と、前記一辺の両端点にそれぞれ対向する前記他端面の三角形の辺の両端点との間にのびる２本の稜線は互いに交わることがなく、
   前記一端面の前記四角形の前記一辺に対向する辺の両端点のそれぞれと、前記他端面の前記三角形の前記両端点でない頂点との間にのびる２本の稜線はＶ字状をなしているものであることを特徴とする構造体。
2. 前記一端面がＸ字形状に形成され、前記他端面がＶ字形状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の構造体。
3. 前記一端面がＸ字形状に形成され、前記他端面がＹ字形状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の構造体。
4. 両端がそれぞれ前記一端面および前記他端面に開口した貫通穴が形成されていることを特徴とする請求項１～請求項３のいずれかに記載の構造体。
5. 前記貫通穴と交差する方向にのびる別の貫通穴が形成されていることを特徴とする請求項４に記載の構造体。