JPH077612U - セラミックス椎体補綴物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 椎間板の切除手術の際、切除椎間板に代えて
上下の椎体の間に挿入するセラミックス椎体補綴物であ
って、耐圧縮荷重の増加、骨吸収の防止、椎体骨切除の
最小化、挿入の容易性、挿入後の安定性等を得ること。 【構成】 椎体と接触する面をそれぞれ、外側に凸の接
触曲面から構成したセラミックス椎体補綴物。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】

本考案は、椎間板の切除手術の際、切除椎間板に代えて上下の椎体の間に挿入 するセラミックス椎体補綴物に関する。

【０００２】

【従来技術およびその問題点】

頸椎等の椎間板の障害によって神経根が圧迫を受け、さまざまな神経学的な症 状を呈する場合がある。治療としては、局所の安静と固定、及び牽引療法等の保 存的治療を行なうが、疼痛が軽快しなかったり障害が著しい場合は、手術治療を 施す。手術としては、椎体前方から病変した椎間板を切除する方法と、椎体後方 から椎弓を一部切除してヘルニア摘出を行なう方法がある。前方から椎間板を切 除する方法は、空隙となった上下椎体間に骨移植を行ない固定することから、前 方固定術と呼ばれる。

【０００３】 この前方固定術では、移植する骨に自家腸骨を用いる場合が多いが、腸骨採取 による２次的侵襲のため、患者の精神的、肉体的負担が大きい。そこで、近年は 自家腸骨の代わりにセラミックス等の人工物を移植する方法が採用されるように なった。セラミックスは一般的に生体内で安定に存在し、生体に対する適合性が 高いと言われている。

【０００４】 ところが、セラミックスは、生体適合性が高い反面、脆くて硬く、物理的衝撃 に弱いという性質がある。椎体補綴物としては、上下の椎体から受ける圧縮荷重 に耐える機械的強度を有する必要があると同時に、上下の椎体において骨吸収を 起こさず、補綴物と骨との間に軟組織を介在せず直接に骨と接触あるいは癒合す ることが要求される。

【０００５】 また、椎体補綴物の形状に合わせて、上下の椎体の一部を切除する必要がある ため、椎体補綴物の形状は骨切除を最小限に止める形状であることが好ましい。 ところが現在使用されているセラミックス椎体補綴物は、材料自身の強度を上げ 耐圧縮荷重を高めることばかりが注目され、その形状についての考慮が十分では なかった。また、骨切除を最小限にするための配慮もされていなかった。

【０００６】 さらに、椎体補綴物を椎体間に挿入する際は、上下の椎体を押し広げた状態で 補綴物を挿入するが、従来の椎体補綴物は、それ自身で挿入時に椎体間隔を広げ ることを期待できず、別途手段によって上下の椎体を押し広げることに頼るため 手術に多くの時間を費やしていた。

【０００７】

【考案の目的】

本考案は、従来の椎体補綴物についての以上の問題意識に基づき、耐圧縮応力 を高め、椎体の骨吸収をなくし、手術時の椎体の骨切除を最小にし、挿入を容易 にし、さらに挿入状態での安定性を高めることを目的とする。

【０００８】

【考案の概要】

本考案は、セラミックス椎体補綴物の特に形状について研究の結果なされたも ので、椎体の椎間板との接触面は、巨視的には凹面であることに着目し、椎間板 に代えて挿入する椎体補綴物は、逆にこの凹面に対応する凸面から構成すると、 耐圧縮荷重の増加、骨吸収の防止、椎体骨切除の最小化、挿入の容易性、挿入後 の安定性等が一気に達成されることを見出して完成されたものである。 すなわち、本考案は、椎間板を切除した上下の椎体の間に挿入するセラミック ス椎体補綴物において、上下の椎体と接触する面をそれぞれ、外側に凸の曲面か ら構成したことを特徴としている。

【０００９】 このように、椎体補綴物の上下面が外側に凸の曲面になっていると、上下の椎 体から受ける圧縮荷重によく耐えることができる。また、椎体の補綴物との接触 面は、巨視的には凹面をなしているから、凸曲面に合わせて切除する切除部分は 、最小ですむ。そして、椎体と補綴物との接触面が、凹凸の曲面を合わせた形と なるため、本補綴物は、椎体の垂直軸方向の圧縮荷重に耐えることはもちろん、 軸方向から多少外れた側方力にも応力を分散させて耐えることができる。補綴物 と接触する椎体側から見ると、応力が分散されることによって骨吸収が防止され ることとなり、本椎体補綴物のシンキング（沈み込み）を防止し、長期に亙って 椎体の変形を生じさせることなく機能させることができる。

【００１０】 本椎体補綴物の椎体との接触曲面は、単一の曲率の曲面から構成してもよいが 、異なる曲率の複数の曲面からなる複合曲面から構成してもよい。例えば、挿入 方向に垂直な断面の曲面の曲率と、平行な断面の曲面の曲率とを互いに異ならせ ることができる。

【００１１】 特に、椎体補綴物の挿入の容易さを考慮すると、挿入方向前方が漸次薄くなっ ていることが好ましい。つまり、挿入の容易性だけからすると楔状であることが 好ましいが、前述のように全体としては曲面であることが好ましいから、接触曲 面の挿入方向と平行な断面の曲面形状を、挿入方向前方側の曲率が小さい曲面と 、後方側の曲率が大きい曲面との組み合わせから構成すると、挿入の容易性と、 曲面から構成することとの両条件を満たすことができる。

【００１２】 本考案の椎体補綴物に採用するセラミックスとしては、アルミナ、ジルコニア 、リン酸カルシウム系セラミックスなどが適している。特に、リン酸カルシウム 系セラミックスは、椎体との骨癒合が期待でき、強固な固定が可能となるのでよ り好ましい。リン酸カルシウム系セラミックスとしては、ハイドロキシアパタイ ト、リン酸三カルシウムなどを採用することができる。

【００１３】 また本考案の椎体補綴物は、真気孔率が３０〜５５％の多孔質リン酸カルシウ ム系セラミックスからなることがさらに好ましい。多孔体であれば、椎体との接 触面において気孔内部への骨芽細胞の侵入による、より早期の骨癒合が実現し、 機能回復を早めることができる。気孔率は真気孔率として３０〜５５％であるこ とが好ましい。３０％未満であると、気孔の量が少なく、骨形成への寄与は期待 できない。５５％を越えると、機械的強度が劣り、圧縮荷重に耐えなくなり、使 用できない。

【００１４】 本考案のセラミックス椎体補綴物の製造方法を、ハイドロキシアパタイトセラ ミックスを例として説明する。公知の方法でリン酸塩とカルシウム塩から湿式合 成してハイドロキシアパタイトスラリーを得る。得られたスラリーを回転ドラム 式乾燥機等を用いて乾燥し、ハイドロキシアパタイト粉末を得る。この粉末を例 えば乾式静水圧プレスで本考案のセラミックス椎体補綴物形状に成形する。成形 体を電気炉内で１０００〜１２００℃の範囲で焼成し、椎体補綴物を得る。成形 方法は、この他、スラリーを鋳込む方法、射出成形法、圧粉体を作り旋盤加工に より成形する方法などを用いることができる。

【００１５】 以上の方法は、上記範囲内で真気孔率が１０％以下の緻密質椎体補綴物を得る 方法であるが、真気孔率が３０％以上の多孔質椎体補綴物を得る場合には、上記 ハイドロキシアパタイト粉末に発泡剤と水を添加して十分撹拌し、気泡を含んだ スラリーを乾燥し、乾燥体を得る。この乾燥体をフライス旋盤等で本考案のセラ ミックス椎体補綴物形状に加工し、電気炉内で１０００〜１２００℃の範囲で焼 成し、椎体補綴物を得る。製造方法は、この他、可燃性ビーズを粉末に添加し、 成形後焼成し、ビーズ部分の気孔を得る方法などが採用できる。

【００１６】 さらに、本考案の椎体補綴物は、中心部が緻密質で、周辺部が多孔質のセラミ ックスから構成することもできる。中心部の緻密体は、主に機械的な強度を高め る作用をし、周辺部の多孔体は、椎体との骨癒合を促進する作用をする。このよ うな中心緻密質周辺多孔質のセラミックスは、例えば、緻密体の乾燥体で中心部 を、多孔体の乾燥体で周辺部をそれぞれ作り、両者を嵌合させた状態で焼成（焼 き嵌め）する製造方法や、この緻密体の乾燥体と多孔体の乾燥体とをアパタイト のスラリーにより接着し、そのまま焼成する製造方法等により製造することがで きる。 なお、本考案は、椎体補綴物の形状に特徴があり、製造方法を上述の方法に限 定するものではない。

【００１７】

【考案の実施例】

以下図示実施例に基づいて本考案を説明する。図１ないし図３は、本考案によ るセラミックス椎体補綴物１０の形状例を示している。このセラミックス椎体補 綴物１０は、椎体（頸椎または胸腰椎）の断面形状と同じく、平面略矩形をなし ている。このセラミックス椎体補綴物１０は、上下方向の中心線（中心平面）に 関する対称形状をしており、中心の楔状部１１の上下面にそれぞれ、外側に凸の 接触曲面１２を備えている。

【００１８】 椎体の間への挿入方向をＡとすると、このセラミックス椎体補綴物１０の中心 楔状部１１は、挿入方向Ａと平行な断面において、その挿入方向前方側がやや薄 く形成されている。

【００１９】 接触曲面１２は、挿入方向Ａと平行な方向の断面においては、挿入方向前方側 の曲率が小さい（曲率半径が大きい）小曲率曲面１２ａと、同後方側の曲率が大 きい（曲率半径が小さい）大曲率曲面１２ｂとの組み合わせからなっている。挿 入方向Ａと直交する方向の断面の曲面は、各断面において一つの曲率の曲面から なっている。

【００２０】 上記構成のセラミックス椎体補綴物１０は、図４に示すように、小曲率曲面１ ２ａを前にして、椎体２０の間に挿入する。小曲率曲面１２ａは、大曲率曲面１ ２ｂより曲率が小さく（曲率半径が大きく）、かつ中心楔状部１１は挿入方向前 方側が薄いので、全体として楔作用により、上下の椎体２０を押し広げながら、 挿入することができる。そして、挿入した後は、接触曲面１２は、小曲率曲面１ ２ａと大曲率曲面１２ｂから全体として外側に凸の接触曲面を構成しているから 、椎体２０からの圧縮応力が分散され、骨吸収を起こさず、椎体２０の間に安定 して位置する。巨視的には凹面をなす椎体２０側の切除部分の大きさも最小です む。

【００２１】 図示例では、中心楔状部１１が僅かに楔状をなしており、接触曲面１２の凸曲 面と合わせて、より挿入が容易という効果が得られるが、中心部１１は、楔状と せずに単なる平行平面状であってもよい。また、図示例の椎体補綴物１０は、上 下方向の中心線に関し対称形状としたため、上下を選ばないという利点がある。 しかし、術例によっては、上下非対称としてもよい。

【００２２】 次に具体的な製造例を説明する。 ［実施例１］ 公知の方法でハイドロキシアパタイトスラリーを湿式合成した。得られたスラ リーを、（株）西村鉄工所製の回転ドラム式ドライヤにて乾燥し、ハイドロキシ アパタイト粉末を得た。この粉末をハンドリング上の処理として電気炉内で８０ ０℃、３時間仮焼した。 仮焼した粉末を金属プレスし、直径３５mm×長さ３５mmの円柱状の圧粉体を作 成した。さらに得られた圧粉体を静水圧プレスにて１ton/cm² の圧力を加え、機 械加工可能な強度を有する円柱状圧粉体を得た。この圧粉体を焼成収縮分を考慮 してＮＣフライス盤により、図１ないし図３に示す形状を有する種々寸法に加工 し、電気炉内で１１００℃、２時間焼成し、椎体補綴物を得た。 この椎体補綴物を、椎間板ヘルニアなどの患者数例に前方固定術の移植骨とし て使用し、良好な結果を得た。

【００２３】 ［実施例２］ 公知の湿式合成法により得られたハイドロキシアパタイトスラリーを、（株） 西村鉄工所製の回転ドラム式ドライヤにて乾燥し、ハイドロキシアパタイト粉末 を得た。この粉末をハンドリング上の処理として電気炉内で８００℃、３時間仮 焼した。 仮焼したハイドロキシアパタイト粉末椎体２００ｇに粉末状卵白アルブミン１ ００ｇを添加し、乾式ボールミルで穏やかに混合し、混合粉末に水５００ｇを添 加し、ハンドミキサーで１５分間泡立てた後、直径２０cm、深さ５cmのガラスシ ャーレに移し、８０℃の乾燥機内で２４時間乾燥し、多孔質乾燥体を得た。この 多孔質乾燥体を直方体状に切り出し、ＮＣ旋盤及びフライスにより、焼成収縮率 を考慮して、図１ないし図３に示す形状を有する種々寸法に加工し、電気炉内で １２００℃、３時間焼成し、椎体補綴物を得た。 この椎体補綴物を、椎間板ヘルニアなどの患者数例に前方固定術の移植骨とし て使用し、良好な結果を得た。

【００２４】

【考案の効果】

以上のように本考案によれば、耐圧縮応力が高く、椎体の骨吸収がなく、手術 時の椎体の骨切除が最小ですみ、挿入が容易で、しかも挿入状態での高い安定性 が得られるセラミックス椎体補綴物を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案のセラミックス椎体補綴物の実施例を示
す平面図である。

【図２】図１の正面図である。

【図３】図１の右側面図である。

【図４】図１ないし図３の椎体補綴物を椎体の間に挿入
する際の状態を示す模式図である。

【符号の説明】

１０ セラミックス椎体補綴物 １１ 中心楔状部 １２ 接触曲面 １２ａ 小曲率曲面 １２ｂ 大曲率曲面 ２０ 椎体

Claims (5)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 椎間板を切除した上下の椎体の間に挿入
   するセラミックス椎体補綴物において、 上下の椎体と接触する面をそれぞれ、外側に凸の曲面か
   ら構成したことを特徴とするセラミックス椎体補綴物。
2. 【請求項２】 請求項１において、椎体との接触曲面
   は、挿入方向に垂直な断面の曲面の曲率と、挿入方向に
   平行な断面の曲面の曲率とは、互いに異なっているセラ
   ミックス椎体補綴物。
3. 【請求項３】 請求項１または２において、接触曲面の
   挿入方向と平行な断面の曲面形状は、挿入方向前方側の
   曲率が小さい曲面と、後方側の曲率が大きい曲面との組
   み合わせからなっているセラミックス椎体補綴物。
4. 【請求項４】 請求項１ないし３のいずれか１項におい
   て、セラミックスがリン酸カルシウム系セラミックスで
   あるセラミックス椎体補綴物。
5. 【請求項５】 請求項１ないし４のいずれか１項におい
   て、セラミックスの真気孔率が３０〜５５％であるセラ
   ミックス椎体補綴物。