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

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【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。
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