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JP5222536B2 - 伸張可能な椎間インプラント - Google Patents

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JP5222536B2 JP2007300394A JP2007300394A JP5222536B2 JP 5222536 B2 JP5222536 B2 JP 5222536B2 JP 2007300394 A JP2007300394 A JP 2007300394A JP 2007300394 A JP2007300394 A JP 2007300394A JP 5222536 B2 JP5222536 B2 JP 5222536B2
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Description

この発明は、伸張可能な椎間インプラントに関し、当該椎間インプラントは、前壁と、後壁と、当該前壁および当該後壁を接続する2つの側壁とを備え、当該壁は、開放した底部および上部を有する空隙を規定し、当該椎間インプラントはさらに、その表面が当該空隙から突出しない第1の位置から、その表面が当該空隙から少なくとも部分的に突出する第2の位置へと当該空間内で可動である、少なくとも1つの部材を備える。このインプラントは、2つの側面のいずれかより能動的に伸張可能である。さらにこのインプラントは、解剖学的形状を有する。
椎間インプラントは、椎間板の除去後に挿入されて、同時に充填された骨材料が骨接続および強化を生じるまで椎間領域を安定化させる。
伸張可能な椎間インプラントは、US 6,176,882 B1から公知である。この椎間インプラントは、空間を空けて配置された2つの側壁と、その一方端において当該側壁を接続する前壁と、他方端において当該側壁を接続する後壁とを備え、当該壁は当該壁内の対応する空間を規定し、当該椎間インプラントはさらに、底面と上面とを備え、当該面の各々は当該壁に対して横方向に延在し、当該椎間インプラントはさらに、当該壁により規定された空間内に配置される少なくとも1つの係合部材を備え、当該係合部材は、底面または上面の一方に向けて配向された表面を有し、当該椎間インプラントはさらに、ねじ付スピンドルにより当該前壁および当該後壁内で支持される2つの楔部材を備え、当該ねじ付スピンドルは、2つの端部と、逆のねじピッチを有する2つの部分とを有し、当該ねじ付スピンドルの一方端部は、当該前壁内において回転する態様で支持され、他方端部は、当該後壁内で回転する態様で支持される。2つの楔部材は、当該ねじ付スピンドルが一方向に回転すると当該楔部材間の距離が短縮し、当該ねじ付スピンドルが逆方向に回転すると当該楔部材間の距離が増大するように、当該空間内で支持される。当該楔部材は、係合部材を互いに動かすように作動する。この伸張可能な椎間インプラントの外側輪郭は矩形である。したがって、楔部材は、1つのねじ付スピンドル上で支持され得る。
別の伸張可能な椎間インプラントが、たとえばWO 2005/058209 A2から公知である。このインプラントは、長手方向軸を有し、かつ、横方向軸に沿って間隔をあけて配置された第1および第2の軸壁と、当該第1および第2の軸壁との間に延在して当該第1および第2の軸壁を相互接続する第1および第2の横方向端壁とを有する本体を含む。この椎間インプラントは、横方向軸に沿って本体を伸張させるために、軸壁と共働する伸張部材を含む。椎体の終板に平行な平面におけるこのインプラントの外側輪郭もまた、矩形である。矩形の輪郭を有する椎間インプラントは、椎体の終板の形状にぴったりと適合しない。或る用途に対しては、解剖学的形状の椎間インプラントが所望される。
US 2005/0125062は、解剖学的形状を有し、高さ調節可能な椎間インプラントを開示している。
US 6,176,882 B1 WO 2005/058209 A2 US 2005/0125062
この発明の目的は、容易な挿入を可能にし、それと同時に、伸張機構の取扱いが一層簡
易化された、伸張可能な椎間インプラントを提供することである。
この目的は、クレーム1に記載の椎間インプラントにより達成される。従属クレームにおいて、さらに別の発展例を提示する。
当該椎間インプラントは解剖学的形状を有しており、特にバナナ形状または腎臓形状を有する。しかしながら、当該椎間インプラントは、この発明に従った椎間インプラントの伸張機構により、椎体の終板の自然形状に一層適合される他の任意の形状を有するように、容易に適合され得る。
当該椎間インプラントは、いずれかの側面から操作されることにより、伸張可能である。
当該インプラントを伸張させるように働く一方の支持部材の回転運動を他方の支持部材に結合するために、さまざまな結合機構が使用され得る。
この発明のさらに別の特徴および利点は、添付の図面とともに実施例の以下の詳細な説明を参照することにより、最も良く理解されるであろう。
図1から図7に示すように、伸張可能な椎間インプラントは、前壁1と、当該前壁から間隔をあけて配置された後壁2と、当該前壁1および当該後壁2をそれらの一方端において接続する第1の側壁3と、当該第1の側壁に対向して、当該前壁および当該後壁をそれらの対向する他方端において接続するための第2の側壁4とを備える。図1で最も良く示されるように、底面および上面は開放されており、それにより、4つの壁が、開放底部および開放上部を有する空隙5を規定する。前壁1および後壁2はほぼ同じ長さを有し、ほぼ同じ方向に湾曲する。側壁3および4は、前壁および後壁よりも短く、前壁および後壁を接続し、それにより、これらの壁によって実質的にバナナ形状または腎臓形状の輪郭が規定されるようにする。前壁、後壁、および側壁のそれぞれの長さおよび曲率は、このインプラントが間に挿入されるべき椎体の、対向する終板のサイズおよび形状に適合されるように選択され得る。前壁および後壁の高さは、椎体の終板の対応する凹部に適合されるように、壁の中央に向けてわずかに増大する(図21から図24を参照)。前壁1および後壁2は好ましくは、図示するこの実施例において、ダイヤモンド形状を有する複数の開口6を有する。しかしながら、これらの開口の形状は、円形、楕円形状、またはその他の形状であってもよい。
特に図1および図2に示すように、側壁3および4は、そのほぼ中央にボア7,7′を含む。図4において最も良く分かるように、ボア7および対応する対向ボア7′の各々は、それぞれ側壁の外部に隣接して第1のボア径を有する第1の部分8と、それに続く第2の部分9とを有する。この第2の部分9は、空隙5内に開放しており、第1のボア径よりもわずかに小さい第2のボア径を有する。これにより、第2の部分9は肩部を規定する。
軸受部材(または軸受ジャーナル)10,10′はそれぞれ、ボア7,7′内に挿入される。軸受部材10,10′の各々は、第1の外径を有する第1の円筒部分と、それに隣接して、ボア7,7′の第1の部分8および第2の部分9の内径に合致する第2の外径を有する第2の円筒部分とを有し、それにより、軸受部材は肩部上に載置される。軸受部材10,10′のサイズは、軸受部材10,10′がボア7,7′のそれぞれの内に圧入によって保持されるようなサイズである。
このインプラントはさらに、2つのねじ付スピンドル11,11′を含み、これらのねじ付スピンドルの各々は、工具(図示せず)と係合するために、自由端において凹部13,13′、好ましくは六角形の凹部を有する第1の円筒端部12,12′を有する。第1の円筒端部12,12′の外径は、軸受10,10′の内径よりもわずかに小さく、それにより、スピンドルの第1の端部12,12′が軸受10,10′内に挿入され得、その中で回転可能に保持され得る。各スピンドルはさらに、第1の端部12,12′に対向して第2の円筒端部14,14′を有する。
ねじ付スピンドル11,11′のねじピッチは互いに逆である。ねじ付スピンドルの長さは、これらのスピンドルが軸受10,10′内に保持されて空隙5内に突出するときに、スピンドルの第2の端部14,14′が互いに接触しないような長さである。
特に図3から図5において分かるように、ねじ付スピンドル11,11′は、結合部材15を介して第2の端部14,14′で接続される。図1から図7に示す実施例における結合部材15は、円周方向に延在するスリット16を有する湾曲筒部として設計される。これらのスリットは、1つの円周線のスリットが、隣接する円周線の少なくともスリットが設けられていない部分に及ぶような態様で、互いにずらされている。結合部材15の内径は、たとえば圧入接続により、ねじ付スピンドルの円筒端部14,14′に結合部材15が接続され得るような内径である。結合部材の曲率および長さは、結合部材がねじ付スピンドル11,11′の長手方向軸L,L′を互いに囲み角度αに適合されるような曲率および長さである。このことは、結合部材15の曲率がインプラントの前壁1および後壁2の曲率に実質的に相当することを意味する。スリット16の数、幅、および長さは、十分なねじり剛性を提供しながらも、筒に対して所望の曲げ可撓性を提供するように選択される。
図3において分かるように、止めを設けるために、各スピンドル11,11′の端部14,14′に円形フランジ17,17′を設けることができる。止めの機能は以下に説明する。フランジ17,17′は、それぞれ前壁1および後壁2の内側に設けられた肩部19上に載置される突起18を、対向面上に有する。フランジ17,17′はまた、スピンドルおよび結合部材に対し、案内部および/または支持部も提供する。
特に図1および図3から図5において分かるように、各ねじ付スピンドル11,11′上に楔部材20,20′が設けられる。各楔部材は、互いに角度をなして楔形状を規定する上面21,21′および対向する底面22,22′により規定される。各楔部材20,20′は、平坦な前壁23,23′、湾曲した後壁、および平坦な側壁を含む。平坦な前壁23,23′、上壁21,21′、および底壁22,22′は、上壁と底壁との間の距離が、前壁から離れる方向において増大するように配置される。楔部材20,20′は、それぞれねじ付スピンドル11,11′の雄ねじに対応する雌ねじを有するねじ付ボアを含む。楔部材20,20′は、対応する上面21,21′および底面22,22′が互いに傾斜するような位置で、対応するねじ付スピンドル11,11′上にねじ止めされる。特に図3において分かるように、楔部材の後壁は、インプラントの側壁3,4の内側の曲率に適合するように湾曲している。
図1、図2、および図15から図18において最も良く示されるように、楔部材20,20′の楔面と称される、互いに傾斜した上面21,21′と互いに傾斜した底面22,22′との間に、第1の係合部材30および第2の係合部材30′がそれぞれ配置される。各係合部材30,30′はそれぞれ、楔部材に対向する下面に、2つの互いに傾斜する傾斜表面31,32および31′,32′を有する。表面31,32および31′,32′の傾斜角度はそれぞれ、楔部材の楔角度に対応する。係合部材30,30′は、左傾斜表面31と右傾斜表面32との間、および左傾斜表面31′と右傾斜表面32′との間に
おいて、実質的に湾曲した円筒形の凹部33,33′を含み、この凹部は、フランジ17,17′を含む結合部材15を収容し得るようにサイズが決定される。凹部33,33′は、それぞれ傾斜表面31,32および31′,32′まで延びる。係合部材30,30′の傾斜表面と、楔部材20,20′の楔面とは、互いの上を摺動し得る。摺動機能を高めるために、これらの面をコーティングで被覆するか、または研磨することができる。
特に図16および図17において分かるように、係合部材の輪郭は、ほぼバナナ形状または腎臓形状であり、図1および図2に示すインプラント本体の輪郭に対応する。係合部材30の上表面34は、図示するこの実施例において、互いに対してわずかな傾斜を有する右部分34aおよび左部分34bを有し、この傾斜は、下側の傾斜表面31,32の傾斜と逆である。第2の係合部材30′は、傾斜部分34a′,34b′(図示せず)を有する、対応する上表面34′を有する。上表面34はさらに、表面から突出する歯としてか、リブとしてか、または、椎体の終板の表面と係合するのに適した他の任意の構造として設計され得る係合構造35を有する。
図1、図2、図15および図16において分かるように、各係合部材30,30′は、上表面34,34′から或る一定の距離まで延在する、実質的にU字型のスリット36,36′を含む。前壁1および後壁2の各々は、側壁と側壁との間の中央部に位置するボア38,38′を含み、当該ボアの1つが上半分に、1つが下半分に位置する。2つのピン39,39′が空隙5を横切り、対向するボア38、38′を通って延在する。ピン39,39′は、係合部材30,30′のU字型のスリット36、36′に係合する。これにより止めが形成され、係合部材30,30′の脱落を防止する。U字型のスリット36はまた、係合部材30,30′用の案内部を形成する。
ピン39,39′の配置およびU字型のスリット36,36′の深さは、それぞれの係合部材が底面および上面を越えて外側に移動する最大高さがピン39,39′の相対位置およびスリット36、36′の深さによって決定されるように、互いに合致させる。
楔部材20,20′、ねじ付スピンドル11,11′、および係合部材30,30′の寸法に加え、ねじピッチは、上表面34,34′が空隙5内に配置される、図21および図23に示す第1の位置から、上表面34,34′がインプラントの空隙5よりも上方に突出する、図22および図24に示す第2の位置に係合部材が変位することを可能にするように設計される。
インプラントは、生体適合性材料、たとえばチタン、生体適合性プラスチック材料、または他の生体適合性材料で製造される。結合部材15はたとえば、十分な強度を提供するように、ステンレス鋼またはチタンで製造される。
作動時に、楔部材20,20′はまず、図3に示す位置に置かれ、ここで、ねじ付スピンドルの一方を回転させることにより、後壁がインプラントの側壁3,4の内側に接触する。これにより、各係合部材30,30′は、上表面34,34′の係合構造35がインプラントの空隙5を越えて突出しない、最も低い位置を取る。したがって、インプラントは、2つの椎骨間の区域内に容易に挿入され得、椎骨の終板の軟質部を傷つける恐れがない。このインプラントの輪郭がほぼバナナ形状であるため、矩形のインプラントの挿入に比べて挿入が容易になる。インプラントは、前壁が背側方向に配向され、後壁が腹側方向に配向され、側壁が側方に配向されるように挿入され得る。前壁、後壁、および側壁の表示は、このインプラントの使用を特定の挿入の態様に限定せず、単に、壁同士を互いに区別するためのものである。椎骨間にインプラントを正しく位置決めした後に、スピンドルの凹部13,13′に係合するアレン(Allen)レンチ等の工具を用いて側壁3,4の一方からねじ付スピンドル11,11′の一方を操作することによってねじ付スピンドル1
1,11′の一方に係合することにより、2つの楔部材20,20′が互いの方向に動かされる。ねじ付スピンドルの一方を回転させることにより、回転運動が結合部材15によって他方のねじ付スピンドルに伝達される。図1から図7に示す実施例において、結合部材は、脆弱化された部分を形成するスリット16を有することにより、一方のスピンドルの回転運動を他方のスピンドルに伝達することを可能にする十分なねじり剛性を備えた状態で、曲げ機能を有する。スピンドルの一方を回転させることにより、2つの対向する楔部材20,20′の互いに傾斜する楔表面21,22および21′,22′は、対応する係合部材30,30′の傾斜表面31,32および31′,32′上に力をかけ、上表面34,34′の係合構造35が空隙5から突出することによってそれぞれの椎骨の終板に係合するまで当該係合部材を上昇させる。係合部材30,30′の持ち上げ運動は、特に図24に示されるピン39,39′によって形成される止めにより、制限される。フランジ17,17′もまた、楔部材の動きに対する止めを設け得る。
一方のねじ付スピンドルを介して他方のねじ付スピンドルへ、および、楔部材から係合部材へ工具の回転が伝わることにより、係合部材の伸張を正確に調節することができ、個々の患者の椎骨の終板の解剖学的形状に対し、インプラントを個々に適合させることが可能になる。
ねじ付スピンドルは、係合部材が独りでに緩むのを防止する。係合部材30,30′は、工具を用いた後方への回転によってのみ後退することができ、それにより、椎骨によって係合部材上に加えられていた圧力は、係合部材をインプラントの空隙5内に押し戻す。これにより、椎骨の終板から係合構造を解放する。
図19および図20は、係合部材の代替的な一実施例を示す。係合部材300は、U字型の凹部36に隣接して2つの対向する斜面301a,301bを有しており、その傾斜が係合部材300の下側の傾斜表面31,32の傾斜と平行であり得る点において、係合部材30,30′と異なる。斜面301a,301bは係合構造を有さない。この実施例の係合部材により、終板の外側部分において支持がもたらされ、ここでは、最も高い骨強度が提供される。
一方のスピンドルから他方のスピンドルに回転運動を伝達するための結合機構のさらに別の変更例を、図10から図12に示す。この結合機構は、互いに係合する2つのピニオン150,151を含む傘歯車駆動装置により形成され得る。各ピニオンは、スピンドル11,11′に非回転可能に接続される。
一方のスピンドルの回転運動を他方のスピンドルに伝達するための結合機構のさらに別の変更例を、図13および図14に示す。この変更例は、図1から図7に示す結合部材15と同様の曲率および寸法を有しかつスピンドルの端部14,14′に圧入接続されるようにサイズが決定された、可撓性の筒160を含む。結合部材160は、可撓性材料の変形により、回転運動を伝達する。結合部材160は、たとえば、ねじり剛性は有さないものの曲げ可撓性を有するニチノールまたは可撓性のプラスチック材料で形成され得る。
図25aから図25eは、インプラントを組立てるためのステップを示す。図25aに示す第1のステップでは、まず、対応する楔部材が上にねじ込まれた第1のスピンドルが、空隙内および対応する軸受内に挿入される。次のステップでは、結合部材15が第1のスピンドルに接続される。その後、第2の楔部材が挿入され、第2のスピンドルは、第2のボアを介して案内され、結合部材のフランジに接続され得るまで第2の楔部材を介してねじ締めされる。その後、第2の軸受が挿入される(図25aおよび図25b)。図25cおよび図25dに示すように、楔部材を含むスピンドルが挿入されて結合部材により係合されると、係合部材が挿入され得、ピン39,39′が、図25eに示すように、ボア
38,38′を介して挿入され得る。
前壁、後壁、および側壁として壁が記載されているが、このことは、椎骨間のインプラントの配向に対する限定事項として理解されるべきではない。インプラントの形状は、バナナ形状または腎臓形状に限定されない。たとえば、形状は、リング形状、四分の一のリング形状、半リング形状、または他の任意の形状であってよい。
3つ以上の支持部材上に3つ以上の楔部材が設けられて、互いに角度をなすことも考えられ得る。たとえば、互いに120°の角度をなす3つの支持スピンドルと3つの調節部材または楔部材が提供され得る。
他の結合機構、たとえば、蛇管、カルダン継手、またはボーデンケーブルが考えられる。非機械的結合、たとえば磁気結合も可能である。
第1の実施例に従った、椎間インプラントの分解斜視図である。 図1の組立済みの椎間インプラントの正面斜視図である。 上側の係合部材を省いた状態の、図1および図2の椎間インプラントの上面斜視図である。 図3の詳細の拡大部分断面図である。 図3に示すインプラントの駆動機構を示す図である。 図5に示す結合機構の結合部材の正面斜視図である。 図6の結合部材の上面図である。 図6の結合部材の側面図である。 図6の結合部材の別の側面図である。 変更された結合機構を有し、上側の係合部材を省いた状態の、図1および図2に従ったインプラントの斜視図である。 変更された結合機構の詳細を示す図である。 図11に示す結合機構の側面図である。 別の変更された結合機構の上面斜視図である。 図13の部材の上面図である。 第1の実施例のインプラントの係合部材の側面図である。 図15の係合部材の上面斜視図である。 図15の係合部材の底面斜視図である。 図15の係合部材の外側部分の斜視図である。 第2の実施例に従ったインプラントの係合部材の側面図である。 図19の係合部材の上面斜視図である。 係合部材が後退位置にある、伸張可能な椎間インプラントの正面図である。 係合部材が伸張位置にある、伸張可能な椎間インプラントの正面図である。 後退した状態にある、図19の係合部材を有するインプラントを、部分的に断面図で示す図である。 伸張位置にある、図19の係合部材を有するインプラントを、部分的に断面図で示す図である。 椎間インプラントを組立てるステップを示す図である。 椎間インプラントを組立てるステップを示す図である。 椎間インプラントを組立てるステップを示す図である。 椎間インプラントを組立てるステップを示す図である。 椎間インプラントを組立てるステップを示す図である。
符号の説明
1 前壁、2 後壁、3,4 側壁、5 空間、11 第1の支持部材、11′ 第2の支持部材、20 第1の調節要素、20′ 第2の調節要素、30,30′ 係合部材、34,34′ 係合面、15,150,151,160 結合機構。

Claims (15)

  1. 伸張可能な椎間インプラントであって、
    前壁(1)と、
    前記前壁から間隔をあけて配置された後壁(2)と、
    前記前壁(1)および後壁(2)をそれらの端部において接続する2つの側壁(3,4)とを備え、
    これらの壁は空間(5)を規定し、前記椎間インプラントはさらに、
    底面と、
    上面と、
    椎体の終板に係合するための係合表面(34,34′)を有する少なくとも1つの係合部材(30,30′)と、
    第1の調整要素(20)および第2の調整要素(20′)とを備え、前記第1の調整要素(20)および第2の調整要素(20′)は、第1の支持部材(11)および第2の支持部材(11′)によりそれぞれ支持され、前記係合表面(34,34′)が前記底面または上面よりも突出しない第1の端部位置と、前記係合表面(34,34′)が前記底面または上面から外側に少なくとも部分的に突出する第2の端部位置との間で前記係合部材(30,30′)が互いに可動であるようにそれぞれの支持部材と協働し、
    前記第1および第2の支持部材(11,11′)は、結合機構(15;150,151;160)により結合され
    前記第1の支持部材(11)は回転可能であり、前記第2の支持部材(11′)は回転可能であり、前記結合機構(15;150,151;160)は、前記第1の支持部材の回転を前記第2の支持部材に伝達し、
    前記第1の支持部材(11)の回転軸と前記第2の支持部材(11′)の回転軸とは、0とは異なる角度をなす、伸張可能な椎間インプラント。
  2. 前記結合機構(15;150,151;160)は回転可能な結合部を含む、請求項1に記載の椎間インプラント。
  3. 前記結合機構は可撓性の筒(15;160)を含む、請求項1または2に記載の椎間インプラント。
  4. 前記結合機構は傘歯車駆動機構か、曲げ区域を有する、剛性材料で形成された筒か、または、可撓性の筒駆動機構を含む、請求項またはに記載の椎間インプラント。
  5. 前記支持部材(11,11′)は、ねじピッチが逆の、第1および第2のねじ付スピンドル(11,11′)として形成される、請求項1からの1つに記載の椎間インプラント。
  6. 前記調節要素(20,20′)は楔部材であり、前記楔部材は前記係合部材(30,30′)を動かすように作動する、請求項1からの1つに記載の椎間インプラント。
  7. 前記調節要素(20,20′)は楔部材として形成され、前記第1のねじ付スピンドル(11)の一方端(12)は、前記第1の側壁(3)内で回転する態様で支持され、前記第2のねじ付スピンドル(11′)の一方端(12′)は、前記第2の側壁(4)内で回転する態様で支持され、他方端(14,14′)は回転する態様で互いに結合され、
    前記2つの楔部材は、前記第1または第2のねじ付スピンドルが一方向に回転すると前記楔部材間の距離が縮小し、前記ねじ付スピンドルが反対方向に回転すると前記楔部材間の前記距離が増大するように前記空間(15)内で支持され、前記楔部材は前記係合要素を動かすように作動する、請求項に記載の椎間インプラント。
  8. 前記係合部材(30,30′)は、前記係合表面(34,34′)の反対側において2つの傾斜表面(31,32;31′,32′)を有し、前記楔部材は前記傾斜表面に係合する、請求項5または6に記載の椎間インプラント。
  9. 少なくとも前記前壁(1)または前記後壁(2)が湾曲する、請求項1からの1つに記載の椎間インプラント。
  10. 前記インプラントの壁は、前記壁によって形成される前記空間の輪郭が実質的にバナナ形状であるように湾曲する、請求項1からの1つに記載の椎間インプラント。
  11. 前記係合部材(30,30′)の前記係合表面(34,34′)は、隣接する骨材料に貫入するための係合構造(35)を含む、請求項1から10の1つに記載の椎間インプラント。
  12. 前記係合部材(30,30′)の外側への動きを制限する止め(36,39)をさらに備える、請求項1から11の1つに記載の椎間インプラント。
  13. 反対方向に可動である2つの係合部材(30,30′)を備える、請求項1から12の1つに記載の椎間インプラント。
  14. 前記第1の支持部材(11)および前記第2の支持部材(11′)は、前記壁(1,2,3,4)の1つにおいて各々が支持される、請求項1から13の1つに記載の椎間インプラント。
  15. 前記調節要素(20,20′)は、前記壁(1,2,3,4)の2つにより各々が案内される、請求項1から14の1つに記載の椎間インプラント。
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