JPH078504A - 椎間安定化装置 - Google Patents

椎間安定化装置

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JPH078504A
JPH078504A JP4166881A JP16688192A JPH078504A JP H078504 A JPH078504 A JP H078504A JP 4166881 A JP4166881 A JP 4166881A JP 16688192 A JP16688192 A JP 16688192A JP H078504 A JPH078504 A JP H078504A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 椎間運動を阻害することなく脊椎の位置ずれ
を矯正する。 【構成】 この装置は一方においては伸びに対して、他
方においては軸方向の圧縮に対してバックリングなしに
弾性的に抵抗するダンパと、隣接する二つの脊椎へ固定
された少なくとも二つの植え込み部材より成る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、それらが共有する椎
間板が摩耗しているような少なくとも二つの脊椎骨を互
いに適当な位置に支持するための椎間安定化装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】年齢とともに椎間板が摩耗する危険性が
大きくなり、その結果、椎間板の関節の動きが変化し、
動きが異常に大きくなる。その場合、脊椎骨は互いに動
き過ぎるようになり、その結果、脊椎骨の配置が悪くな
ると永久にずれてしまう。
【０００３】椎間板は長手方向の単なる吸収部材として
というよりは、圧力分散部材あるいは運動の三次元連結
部材のように振舞う。
【０００４】椎間板の運動は一連の後部関節によってガ
イドされる。後者は一つの自由度しか持たず、二つの表
面は互いに摺動可能なだけである。
【０００５】前述の運動を行うとき、椎間板は弾性変形
を行い、その動きに徐々に制動を加えて、変形の最後に
は動きを完全に減衰させる。
【０００６】椎間板は粘弾性を示す。椎間板は粘性によ
って徐々に新しい解剖学的関係に適合していく。その結
果、戻り動作は同じ様に徐々に作動するダンパに伝達さ
れて急速に減衰される。
【０００７】関節面の組は非対称であり、その結果、横
方向の曲げと水平方向の回転を連結する三次元運動が生
じる。
【０００８】この複合運動自体は曲げ及び伸びからなる
大きな運動に連結される。完全に伸びた状態における場
合と同様に完全に曲がった状態においては、混成運動
（曲げ−回転）の大きさはゼロになる。一方、人が立っ
ているときあるいは人が歩いているときは、解剖学的な
位置において、すなわち、脊椎骨の自然な解剖学的な関
係において（実際は曲げと最大限に伸びた状態の中間の
位置において）混成運動の大きさは最大になる。
【０００９】椎間板の生物学的な劣化によって連結及び
制動運動からなるこうした機構が乱れる。これは不快感
あるいは痛みの原因となる。
【００１０】例えば米国特許第４，７４３，２６０号に
は隣接する少なくとも二つの脊椎骨の間にフレキシブル
な安定化装置を設置することが提案されている。この安
定化装置は問題となっている脊椎骨へ固定される二つの
部材からなっている。安定化部材は非金属から形成され
ており、抵抗力を有しつつ、しかも背骨の少なくとも通
常の動きは可能にするだけの可撓性を有する。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】上述の安定化部材はカ
ーボンファイバで補強されたプラスチック材料から形成
されている。そのため、安定化部材はある程度の可撓性
を有する。しかし、この可撓性はその曲げにおいては非
常に小さく制限されており、収縮あるいは圧縮に対して
弾力性を示さない。
【００１２】こうしたことから、二つの脊椎骨の間に柔
軟性を有する非弾性的なタイを設置することが提案され
てきた。このタイは急ブレーキに似た方法で曲げの大き
さを制限する。この段階においては、タイは堅固なシス
テムとして振舞い、隣接する椎間板関節へ機械的な応力
を伝える。
【００１３】堅固な金属製アセンブリあるいは関節固定
については、これは機械的な過負荷がかかるという欠点
を有する。
【００１４】さらに、二つの脊椎骨間の劣化した病的な
動きには、動きの振幅が大きくなりすぎることだけでな
く、異なる自由度の三次元連結のわずかな乱れもある。
【００１５】単純な柔軟性のあるタイは、二つの脊椎骨
が大きくずれたとき、従って伸びた状態のときにそれら
の位置決めを行うだけである。
【００１６】その場合、タイのクリーピング(creeping)
のために、残留微小運動は機能上必要とされることがら
に対する基本的でラフな適合に寄与できる。しかし、そ
の存在はこの固定法を堅固なシステム（関節固定あるい
は金属固定）と明かに異なるものにしている。
【００１７】この発明の主題をなす改良の目的は、椎間
板の老化に追随できる装置、従って前述した欠点を解決
することのできる人工的補欠物を構成する装置を提供す
ることである。
【００１８】提案されているシステムの目的は、生物学
的及び病理学的に作られた椎間板の欠点を生理学的に可
能な限り補うことである。
【００１９】提案されているシステムの目的は、椎間か
らニュートラル位置へ近づく（曲げと伸びの間で）新し
い安定性を得ることである。
【００２０】この位置においては、後部関節面が動く可
能性は特に伸びにおいて大きい。
【００２１】さらに、二つの後面は非対称な動作が可能
である。
【００２２】この場合、この発明の装置のダンパの性能
によって椎間板関節の安定性が得られる。
【００２３】後者の役割は、曲げのときに関節の動きを
若干制限し、極端な変位を避けるようにすることによっ
て関節の動きに追随することである。
【００２４】それと同時に、伸びた状態の脊椎を互いに
支持しつつ関節面が互いに当たりすぎないようにする。
この発明のシステムは横方向のリセスを閉じないように
し、それによって神経幹(nerve root)が圧縮されること
のないようにしている。
【００２５】
【課題を解決するための手段】前述の目的のためにこの
発明の装置は、一方においては伸びに対して、また他方
においては軸方向の圧縮に対して弾性的に抵抗するダン
パを使用している。このダンパは二つの隣接する脊椎骨
へ固定された少なくとも二つの植え込み部材と協働す
る。
【００２６】ダンパは大径の中央部を有する細長い部材
である。中央部は植え込み部材と協働する二つの大径の
端部へ二つのネックによって連結されている。
【００２７】このように、この発明のダンパは分散力あ
るいは圧縮力を与え、悪化した椎間板配置へ永続的に作
用を行うことが可能になっている。
【００２８】言い換えれば、この発明の安定化装置は椎
間板関節の動きをガイドし制限する一方で、脊椎骨の互
いの位置を修正するために永続的に力を加えることがで
きる。
【００２９】この発明の安定化装置は曲げ及び伸びの運
動を減衰させることができ、脊椎表面に非対称な動作を
可能にし、その結果、三次元的な連結運動を可能にして
いる。
【００３０】このように、複雑かつ減衰した生理学的動
きに近づけられる。
【００３１】もちろん、この発明の装置を単体あるいは
複数で使用して、隣接する二つの脊椎骨を連結すること
もできる。
【００３２】この発明は添付図面を参照して説明する以
下の実施例からより明かになるであろう。
【００３３】
【実施例】以下、添付図面に基づいてこの発明の実施例
を説明する。まず、図１を参照する。この発明の装置
は、本質的には生体適合性の弾性材で形成されたダンパ
１と、隣接する二つの脊椎骨へねじ込まれる植え込み部
材２からなる。植え込み部材２の自由端はダンパ１の二
つの端部に連結される。
【００３４】図１からわかるように、ダンパ１は大径の
中央部１ａが設けられた細長い部材である。中央部１ａ
は二つのネック１ｂ，１ｃに連結されており、ネック１
ｂ，１ｃは大径の二つの端部１ｄ，１ｅに連結されてい
る。上述の実施例においては、中央部１ａは楕円形の断
面形状を有する。一方、二つの端部１ｄ，１ｅは球形で
ある。なお、中央部１ａは円柱形の部材とその両端に取
り付けられた円錐台形の二つの端部部材とから構成して
もよいし、二つの円錐台形の部材を結合することによっ
て構成してもよい。さらに場合によっては、中央部１ａ
は非対称形であてもよい。
【００３５】植え込み部材２は脊椎骨の脊椎茎あるいは
他の任意の箇所にねじ込まれるねじ部２ａを有する。ね
じ部２ａは円柱状本体２ｂから延びている。円柱状本体
２ｂの末端には円筒形状の中空のカップ部材２ｃを形成
している。カップ部材２ｃはねじが切られた内壁２ｄ
と、凹状の底部２ｅを有する。底部２ｅは、ダンパの端
部１ｄ，１ｅの半分と相補的な形状を有する。図からわ
かるように、カップ部材２ｃには横方向のノッチ２ｆが
設けられている。ノッチ２ｆにはダンパ１のネック１
ｂ，１ｃが通され、ダンパ１を植え込み部材へ連結でき
るようになっている。両者を連結するには、ダンパ１の
端部をカップ部材２ｃの中に設置したあと、ねじ付の端
部部材３をカップ部材２ｃ内側のねじ付の内壁２ｄへね
じ込むことによってダンパ１の端部をロックすればよ
い。なお、端部部材３の内面は半球形の凹面を有し、ダ
ンパ１の球状の端部１ｄ，１ｅと密接に係合する。図２
及び図３は背骨の隣接する二つの脊椎骨４，５に対す
る、この発明の装置の組み付け状態を示している。
【００３６】図２の右側にはそれぞれ脊椎骨４，５に固
定された二つの植え込み部材２と一つのダンパ１とから
なる装置が示されている。同じ装置が左側にも設けられ
ている。さらに、連続する三つの脊椎骨４，５，６を安
定化する必要のある場合も有り得る。その場合には、中
央に位置される植え込み部材２´のカップ部材に直径を
挟んで対向する二つのノッチ２´ｆを設ける。一方、二
つのダンパ１´の端部はそれぞれ一つの端部１´ｄ，１
´ｅを有する。端部１´ｄ，１´ｅはそれぞれダンパの
長手軸と垂直な面に沿って切断された半球体とされてお
り、これら二つの端部１´ｄ，１´ｅが植え込み部材２
´のカップ部材の中に保持されるようになっている（図
２の左側を参照のこと）。
【００３７】図３はダンパの端部を二つの植え込み部材
へ組み付けることによって形成された装置の構造を詳細
に示している。この実施例においても、凹状の底部２ｅ
を備えた中空のカップ部材２ｃに対して凹状の内面を備
えた端部部材３が係合されており、ダンパ１の球状の二
つの端部１ｄ，１ｅが植え込み部材２に対して動作可能
に連結されるようになっている。こうした連結は一種の
ボールジョイント関節を実現し、背骨の運動を容易にす
る。
【００３８】図４に示されているように、ダンパ１のネ
ック１ｂ，１ｃは金属などの堅固な材料で形成されたブ
シュ７によって保護されている。ブシュ７はダンパと植
え込み部材との間の機械的な性能を確保する。ブシュ７
はその内側表面にノッチを有し、このノッチが積極的に
作用して対応するネックにおける機械的作動力を軽減し
ている。
【００３９】図２及び図３に示されているように、この
発明の安定化装置は脊椎の後面あるいは横側に設置され
る。図５に示されているように、この安定化装置は脊椎
の前面で使用してもよい。
【００４０】この装置を取り付ける場合には、当然のこ
とながら、植え込み部材２は血管の横方向外側に設置さ
れる必要がある。すなわち、安定化装置は図５に示され
ているように脊椎の中に埋め込まれる必要がある。
【００４１】そのために、椎間板８を少し切開してその
中に凹部８ａを形成するとともに脊椎骨にノッチ４ａ，
５ａを形成する。そして、植え込み部材２を脊椎骨の中
深くまで入れ、脊椎骨の中にカップ部材２ｃを含めて植
え込み部材２を完全に埋め込む。なお、ノッチ４ａ，５
ａはダンパの二つのネックを通すためのものである。従
って、この装置は背骨の前面に沿って位置する血管と干
渉しない。
【００４２】ダンパは様々な長さに設定可能で、しかも
数ミリメータ単位で調節可能である。これにより、ダン
パを患者の解剖学的病変に合うように調節できる。
【００４３】この発明の装置によれば、背骨の基本的な
生理機能に必要な椎間運動を阻害することなく脊椎の位
置ずれや異常な動きを無くすことができる。
【００４４】ダンパの作製には適当な任意の材料、特に
生体適合性を有するエラストマを使用できる。また、ダ
ンパに求められる二つの機械的条件、すなわち長手方向
の引っ張り強度が高いという条件、及び圧縮強度が高く
て座屈しにくいという条件を満たす複合材料を使用する
こともできる。選択する材料は同種異種のいずれでもよ
い。
【００４５】複合材料から形成されたダンパの構成原理
が図６及び図７に示されている。参照番号１０で表わさ
れたダンパは二つの部材１１，１２を有する。部材１
１，１２はともに生体適合性を有する弾性材料から形成
されている。第１の部材１１はフランジを有するスプー
ルの形を有し、そのフランジ間の距離は自由状態におい
てＬで表わされている。参照番号１２で表わされた第２
の部材は自由状態において高さＨを有する管状のスリー
ブである。両部材１１，１２は部材１１を伸ばしたあと
部材１２を部材１１のフランジの間に設置することによ
って組立られる。従って、部材１１のフランジによって
部材１２が圧縮された状態に維持され、一方部材１２に
よって部材１１が伸長力を加えられた状態に維持され
る。組み付けたあとのスリーブの長さｌは部材１２のフ
ランジ間の距離に対応し、Ｌ＜ｌ＜Ｈの関係にある。
【００４６】図８に示されている第１の例においては、
ダンパ１０´を構成する部材あるいはコア１１´はダン
ベル形状を有する。一方、部材１２の形状は１図、図
２、図３のダンパ１の中央部の形状と同じである。
【００４７】こうしたダンパを製造するには、まずコア
１１´を作る。そして、コア１１´に伸長力を加えその
コア１１´を軸方向に弾性的に伸ばし、次に本体１２´
をこのコアの上にモールドする。製造後、伸長力を解除
しても、コア１１´は伸長力を加えられた状態に維持さ
れ、一方本体１２´は圧縮力を加えられた状態に維持さ
れる。コア１１´と本体１２´はディアボロ形状の二つ
のブシュ７によって連結されている。コア１１´の端部
は本体１２´の端部を越えて延びている。一方、前記コ
アの二つの球形のヘッド１１´ａ，１１´ｂはダンパ１
の球状の端部１ｄ，１ｅに対応している。
【００４８】図９に示されている第２の例においては、
参照番号１０″で表されたダンパは弾性材料からなるブ
ロック１２″とともに、弾力性に富んだエンベロープ１
１″を有する。エンベロープ１１″の外形はダンパ１の
外形と対応している。製造後、中空の内側キャビティを
有するエンベロープ１１″を伸ばして、キャビティの高
さを高くする。キャビティの中には横方向の開口部１
１″ａを介してブロック１２″が挿入される。その結
果、エンベロープ１１″は長手方向に向かって伸長され
た状態に維持され、一方ブロック１２″はエンベロープ
の作用によって圧縮された状態に維持される。
【００４９】最後に、図１０に示された第３の例におい
ては、ダンパ１００は本体１２０を有する。本体１２０
は図８で既に示したようにダンベル形状の部材１１０の
上に取り付けられている。部材１１０と本体１２０はデ
ィアボロ形状の二つのスリーブ７０によって連結されて
いる。スリーブ７０の端部の一方はダンパ１の端部１
ｄ，１ｅに対応した部材１１０の球形のヘッド１１０
ａ，１１０ｂへ当接している。スリーブ７０の他端はダ
ンパ１００の外側へ向けて曲がっていて、環状の自由空
間を形成している。この自由空間の中にはＯリング１３
０が挿入されている。Ｏリング１３０によって、ダンパ
１１０の圧縮の作動力を補償することが可能になる。
【００５０】Ｏリング１３０は本体１２０のそれと類似
した生体適合性の材料から形成されていて、圧縮力に抵
抗できる。Ｏリング１３０とダンベル形状を有する部材
１１０は同じダンパ上で使用することもできるし、調節
する応力に応じて互いに独立に使用することもできる。
【００５１】ダンパ１０´，１０″を構成する各部材の
硬さとしては脊椎骨による力が加わった状態において各
部材が自由状態の寸法に戻らないような値が選択され
る。
【００５２】したがって、ダンパが引っ張り力を受けて
も、圧縮力を受けても、ダンパを構成する各部材には伸
長力又は圧縮力が与えられたままであり、ダンパに加わ
る力は常に減衰を受ける。
【００５３】さらに、上述した実施例は単に例に過ぎ
ず、この発明の範囲を制限するものではない。他の任意
の等価物によって詳細を置き換えて実施してもこの発明
の範囲内である。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の安定化装置を構成する様々な部材の
斜視図である。
【図２】この発明の安定化装置と協働する三つの脊椎骨
の背面図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【図４】この発明の安定化装置のダンパのネックと協働
する二つのブシュの斜視図である。
【図５】脊椎の前部に組み込まれたこの発明の安定化装
置の組み付けを示す図である。
【図６】この発明の実施例のダンパの原理を示す断面図
である。
【図７】組み込み前の状態にあるダンパを構成する二つ
の部材の断面図である。
【図８】第１の例のダンパの縦断面図である。
【図９】第２の例のダンパの縦断面図である。
【図１０】第３の例のダンパの縦断面図である。
【符号の説明】
１，１０，１０´，１０″，１００ ダンパ ２ 植え込み部材 １ａ 中央部 １ｂ，１ｃ ネック １ｄ，１ｅ 端部 ２ｃ カップ部材 ２ｅ 底部 ２ｄ 内壁 ２ｆ ノッチ

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 少なくとも二つの脊椎骨の間に配置して
    使用されるタイプの椎間安定化装置であって、 ダンパ（１，１０，１０´，１０″，１００）と、隣接
    する二つの脊椎骨（４，５）へ係合される少なくとも二
    つの植え込み部材（２）とを有し、前記ダンパが高い引
    っ張り強度を有するとともに高い圧縮強度を有する材料
    で形成されている椎間安定化装置。
  2. 【請求項２】 前記ダンパ（１）が大径の中央部（１
    ａ）を有する細長い部材であり、前記中央部（１ａ）が
    二つの小径のネック（１ｂ，１ｃ）を介して大径の二つ
    の端部（１ｄ，１ｅ）へ連結されている請求項１に記載
    の椎間安定化装置。
  3. 【請求項３】 前記植え込み部材（２）が前記ダンパの
    前記端部（１ｄ，１ｅ）を受容するためのカップ部材
    （２ｃ）を有し、前記カップ部材（２ｃ）の底部（２
    ｅ）がダンパ１の前記端部（１ｄ，１ｅ）を密着した状
    態で受容するのに適した凹状形状を有し、植え込み部材
    （２）の前記カップ部材が内壁（２ｄ）を有し、この内
    壁（２ｄ）に端部部材（３）を取り付けることによって
    前記端部（１ｄ，１ｅ）が前記カップ部材（２ｃ）の底
    部（２ｅ）へ当接した状態で保持される請求項１に記載
    の椎間安定化装置。
  4. 【請求項４】 前記カップ部材（２ｃ）の前記内壁（２
    ｄ）がねじ部を有し、前記底部（２ｅ）が半球状に形成
    され、前記カップ部材には横方向外側に開口されたノッ
    チ（２ｆ）が形成され、前記端部部材（３）がねじ部を
    有し、このねじ部を前記内壁（２ｄ）のねじ部に係合さ
    せることによって前記内壁（２ｄ）に対して前記端部部
    材（３）が取り付けられ、さらに前記端部部材（３）は
    前記底部（２ｅ）に対向する半球状の内面を有する請求
    項３に記載の椎間安定化装置。
  5. 【請求項５】 隣接する二つのダンパ（１´）の端部を
    支持する前記植え込み部材（２´）が対向する二つのノ
    ッチ（２´ｆ）を有し、前記端部（１´ｄ，１´ｅ）の
    少なくとも一方が半球状に形成されている請求項４に記
    載の椎間安定化装置。
  6. 【請求項６】 堅固なスリーブ（７）がダンパ（１）の
    二つのネック（１ｂ，１ｃ）に設置されている請求項２
    に記載の椎間安定化装置。
  7. 【請求項７】 前記ダンパ（１，１０，１０´，１
    ０″，１００）がエラストマ等の生体適合性を有する弾
    性材で形成されている請求項６に記載の椎間安定化装
    置。
  8. 【請求項８】 前記ダンパ（１，１０，１０．，１
    ０″，１００）が二種類の生体適合性の材料で形成され
    ている請求項６に記載の椎間安定化装置。
  9. 【請求項９】 前記ダンパ（１）の中央部（１ａ）の長
    手方向の断面が楕円形である請求項２に記載の椎間安定
    化装置。
  10. 【請求項１０】 前記ダンパ（１）の中央部（１ａ）が
    非対称である請求項２に記載の椎間安定化装置。
  11. 【請求項１１】 前記ダンパ（１０，１０´，１０″，
    １００）の二つの部材で構成され、一方の部材は伸長力
    を加えられた状態に維持され、他方の部材は圧縮力を加
    えられた状態に維持される請求項８に記載の椎間安定化
    装置。
  12. 【請求項１２】 前記ダンパ（１０´）が弾性材で形成
    されたコア（１１´）とこのコアに取り付けられた本体
    （１２´）とから成り、前記コア（１１´）がロッド部
    と大径のヘッド部とを有し、前記本体（１２´）はコア
    （１１´）の弾性力によって圧縮された状態に維持され
    る請求項１１に記載の椎間安定化装置。
  13. 【請求項１３】 前記ダンパ（１０″）が弾性材で形成
    されたエンベロープ（１１″）と弾性材で形成されたブ
    ロックとを有し、前記ブロックは前記エンベロープ（１
    １″）に形成されたキャビティ内に収容され、これによ
    って前記エンベロープ（１１″）が伸長力を加えられた
    状態に維持され、一方前記ブロックは圧縮力を加えられ
    た状態に維持される請求項１１に記載の椎間安定化装
    置。
  14. 【請求項１４】 前記ダンパ（１００）が二つのスリー
    ブ（７０）によって連結された本体（１２０）と部材
    （１１０）とを有し、前記各スリーブ（７０）の対向す
    る端部が折り曲げられることによってこれら端部の間に
    環状空間形成され、この環状空間内にＯリング（１３
    ０）が挿入される請求項１１に記載の椎間安定化装置。
  15. 【請求項１５】 前記Ｏリング（１３０）が圧縮力を補
    償するのに十分な弾性力を有する生体適合性材で形成さ
    れている請求項１４に記載の椎間安定化装置。
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