(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
脊柱のセグメントを安定させるための脊柱構成体であって、
ａ）第１のプレートセグメントと、
ｂ）前記第１のプレートセグメントに接続される、第２のプレートセグメントと、
ｃ）前記第１および第２のプレートセグメントの間に接続されるばねと、前記ばねが、前記第１のプレートセグメントに摺動可能に接続された第１および第２の端部を有し、かつ、前記第１および第２の端部の間に延びる弓形部を有し、前記弓形部が、前記ばねが前記第１および第２のプレートセグメントの間に軸方向の圧縮力を及ぼすように前記第２のプレートセグメント上に捕捉され、
前記第１のプレートセグメント上に保持されるカムと、前記カムが、前記第１および第２のプレートセグメント間の間隔を静荷重で設定するように、前記第２のプレートセグメント上のカム表面に接する係止位置と、前記ばねが動的圧縮力を付与する係止解除位置との間を選択的に回転する、
を備える、脊柱構成体。
【請求項２】
前記ばねが、前記第１および第２のプレートセグメントの間に所定の予荷重を印加するように適合、かつ構成される、請求項１に記載の脊柱構成体。
【請求項３】
前記第１および第２のプレートセグメントの間の載荷が、前記ばねにより行われるように適合、かつ構成される、請求項１に記載の脊柱構成体。
【請求項４】
前記第１および第２のプレートセグメントに接続される、共通の上部プレートをさらに備える、請求項１に記載の脊柱構成体。
【請求項５】
前記上部プレート、ならびに前記第１および第２のプレートセグメントのうちの少なくとも１つが、それらの間で直線的に平行移動可能な接続をするために適合、かつ構成される、請求項４に記載の脊柱構成体。
【請求項６】
所定のばねによって前記第１および第２のプレートセグメントのうちの少なくとも１つに接続される、第３のプレートセグメントをさらに備える、請求項１に記載の脊柱構成体。
【請求項７】
前記第１および第２のプレートセグメントの間に跨る接続を、静的構成と動的構成との間で選択できるように適合、かつ構成される、請求項１に記載の脊柱構成体。
【請求項８】
前記第１のプレートセグメントが、所定の軸に対して第１の角度で第１の溝を画定し、また、前記軸に対して第２の角度で第２の溝を画定し、かつ、前記第１の端部が前記第１の溝に摺動可能に捕捉され、前記第２の端部が前記第２の溝に摺動可能に捕捉される、請求項１に記載の脊柱構成体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２００９年３月１３日に提出された米国特許出願第６１／１６０，１５４号に対する優先権の利益を主張するものであり、該出願は、参照により、その全体が本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本発明は、移植可能な整形用器具に関する。特に、本発明は、手術後の脊椎融合を促進するように脊柱部分を支持する際に使用するためのプレートシステムを対象とする。
【背景技術】
【０００３】
創傷または損傷の後の回復を支援するための、様々な移植可能な整形用デバイスが当技術分野で公知である。そのようなデバイスのうち、大部分は、例えば脊柱といった解剖学的構造からかなりの荷重伝達を強制する、比較的硬いデバイスを対象としている。本出願人は、このような荷重伝達が、解剖学的構造の望ましい載荷を阻害していることを認識している。骨組織の場合、不十分な載荷は、構造の骨化を阻害し、低下させ、または妨げることになる。この概念は、ウォルフの法則によって説明されており、公知である。
【０００４】
故に、本出願人は、制御された荷重分散を提供する一方で、骨移植片および／または他の解剖学的構造への損傷を防止するために必要な支持体を提供して、回復させることを可能にする、整形用器具を提供することが望ましいことを認識している。本出願人はまた、多用途であり、かつ様々な状況に対する適応性を提供することができる、整形用器具を提供することが望ましいことも認識している。本出願人は、さらに、骨ねじなどの締結具からの不慮のバッキングを抑制するように、少なくとも１つの係止構成体を提供することが望ましいことも認識している。本発明は、前述したことに対する解決策を提供する。
【発明の概要】
【０００５】
本発明の一態様によれば、第１のプレートセグメントと、第１のプレートセグメントに接続される第２のプレートセグメントと、隣接するプレートセグメント間に接続されるばねとを有する、脊柱のセグメントを安定させるための脊柱構成体が提供される。第１および第２のプレートセグメントの間に接続される係合部材も提供することができる。代替的に、ばねまたは別の要素等によって、別途十分な安定性が提供されるのであれば、別個の係合部材を省略することができる。
【０００６】
ばねは、第１および第２のプレートセグメントの間に所定の予荷重を提供するように適合および構成することができる。故に、ばねは、構成体の他の構成要素と組み合わせて、所定の予荷重を達成するように適切な材料から成形、寸法決定、および形成することができる。このような予荷重は、骨移植片全体の融合を有利に向上させることができる。
【０００７】
代替的に、ばねは、第１および第２のプレートセグメントの間の載荷に所定の程度だけ抵抗するように適合および構成することができる。
【０００８】
第１および第２のプレートセグメントのうちの一方にカムを提供することができ、該カムは、第１および第２のプレートセグメントのうちの他方と関連するカム表面と係合する状態と、そこから係合解除する状態との間で移動可能であり、カムとカム表面との間の係合は、第１および第２のプレートの間の脊椎セグメントの動的載荷を防止する。
【０００９】
カムは、ばねによって及ぼされる予荷重が、構成体を通して伝達されるのか、または構成体が取り付けられた脊柱のセグメントに伝達されるのかを、カムの位置が決定するように構成することができる。
【００１０】
カムは、ばねの張力を調整することによって、セグメント間に印加される予荷重を調整するように適合および構成することができる。
【００１１】
ばねは、弓形に曲がったロッドまたはバーであることができる。ばねは、形状記憶合金から作製することができる。
【００１２】
ばねは、プレートセグメントのうちに１つの中の溝と係合し、該溝は、ばねによって外向きに印加される力が、第１および第２のプレートセグメントの間の正味の軸方向の収縮力として分解されるように構成される。
【００１３】
共通の上部プレートを提供して、第１および第２のプレートセグメントに接続することができる。上部プレート、ならびに第１および第２のプレートセグメントのうちの少なくとも１つは、それらの間で実質的に直線的に平行移動できる接続のために適合および構成することができる。上部プレート、および摺動可能に接続された底部プレートセグメントは、機械的インターロックによって接続することができる。機械的インターロックは、ダブテールまたはピン、およびスロット構成を含むことができる。
【００１４】
第３のプレートセグメントを提供して、ばね、および随意に係合部材によって、第１および第２のプレートセグメントのうちの少なくとも１つに接続することができる。第４、第５、第６、およびそれ以降のプレートセグメントも提供することができる。
【００１５】
本発明によれば、少なくとも２つのプレートセグメントを提供することができ、構成体は、第１および第２のプレートセグメントの間に架かる接続を、静的構成と動的構成との間で選択できるように適合および構成することができる。
【００１６】
本発明によれば、それぞれ２つの接続に架かる、少なくとも３つのプレートセグメントを提供することができ、構成体は、架かった２つの接続のそれぞれを、静的構成と動的構成との間で選択できるように適合および構成することができる。
【００１７】
本発明の他の側面によれば、脊柱のセグメントを安定させるための脊柱プレートシステム構成体が提供され、該構成体は、第１のプレートセグメントと、第１のプレートセグメントに接続される、第２のプレートセグメントと、隣接するプレートセグメント間に接続され、脊椎融合を向上させるように、隣接するプレートセグメント間に所定の予荷重を提供するために適合および構成される、ばね要素と、第１および第２のプレートセグメントに接続される、上部プレートと、第１および第２のプレートセグメントのうちの一方に提供され、第１および第２のプレートセグメントのうちの他方と関連するカム表面と係合する状態と、そこから係合解除する状態との間で移動可能である、カムであって、カムとカム表面との間の係合は、第１および第２のプレートの間の脊椎セグメントの動的載荷を防止する、カムとを備える。さらに、隣接するプレートセグメント間に接続される、係合部材を提供することができる。
【００１８】
本発明によれば、カム表面は、第１および第２のプレートのうちの他方に提供することができる。代替的に、カム表面は、上部プレート上にあることができる。そのような配設では、上部プレート、ならびに第１および第２のプレートのうちの他方は、実質的にリジッドに相互に接続することができる。
【００１９】
本発明のさらなる態様によれば、脊柱構成体を脊椎セグメント上に移植する方法が提供され、該方法は、任意の順序で、構成体の複数のプレートのそれぞれを椎骨に固定することと、椎骨の第１および第２のレベルの間に予荷重を印加するかどうかを決定することと、椎骨の該第１および第２のレベルの間に第１の予荷重を印加することとを含む。
【００２０】
第１の予荷重を印加するステップは、動的脊柱構成体の第１のカムを第１の方向に回転させることを含むことができる。
【００２１】
該方法は、第１の予荷重の有効性を評価するステップと、椎骨の第１および第２のレベルの間に、第１の予荷重の代わりに、第２の予荷重を印加するステップとをさらに含むことができる。第２の予荷重は、第１の予荷重よりも大きい。代替的に、第２の予荷重は、第１の予荷重未満であることができる。
【００２２】
第２の予荷重を印加するステップは、第１のカムを、第１の方向とは異なる第２の方向に回転させることを含むことができる。
【００２３】
該方法は、椎骨の第１および第２のレベルの間で予荷重を印加するかどうかを決定するステップと、椎骨の第２および第３のレベルの間で第３の予荷重を印加するステップとをさらに含むことができる。
【００２４】
第３の予荷重を印加するステップは、動的脊柱構成体の第２のカムを第１の方向に回転させることを含むことができる。
【００２５】
該方法は、第３の予荷重の有効性を評価するステップと、椎骨の第２および第３のレベルの間に、第３の予荷重の代わりに、第４の予荷重を印加するステップであって、第４の予荷重は、第３の予荷重とは異なる、ステップとをさらに含むことができる。
【００２６】
第４の予荷重を印加するステップは、第２のカムを、第１の方向とは異なる第２の方向に回転させることを含むことができる。
【００２７】
本発明による構成体は、追加的または代替的に、隣接するプレートセグメント間に収縮および／または曲げに対する所定量の抵抗を提供するように構成することができ、それによって、構成体と脊柱セグメントとの間の所定量の荷重分散を可能にする。
【００２８】
本発明によれば、係合部材は、もし提供されれば、その縦軸に関して構成体の中に対称的に配設することができる。さらに、横方向に対向する２つのばねを構成体の中に提供することができ、該ばねは、構成体の縦軸に関して実質的に対称的に配設することができる。
【００２９】
本発明によれば、構成体を脊柱セグメントに係合するために、複数のねじを提供することができる。ねじは、ねじの予期しない後退を阻止するための係合要素を受容するために、スロットまたは他の特徴を含むことができる。
【００３０】
本発明によれば、プレートセグメントのうちの１つ以上は、それぞれの上部分および下部分を含むように具体化することができる。
【００３１】
プレートセグメントとの組み立てのために複数のばね要素を提供することができ、該ばね要素は、ある剛性の範囲で提供され、構成体の収縮力または予荷重の選択可能性、および／または、そのように具体化されていれば、構成体の収縮および／または曲げ剛性に対する抵抗の選択可能性を可能にする。
【００３２】
係合要素は、係合部材によって接続される各プレートセグメントの中に提供される、対応する陥凹部で受容することができる。
【００３３】
上述の概要および下述の詳細な説明は、いずれも例示的なものであり、請求されている本発明のさらなる説明を提供することを意図したものであると理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
本明細書に組み込まれ、その一部を構成する添付図面は、本発明のシステム、デバイス、キット、および関連する方法を例示し、そのさらなる理解を提供するために含まれる。説明と共に、図面は、本発明の原理を説明する役割を果たす。
【００３５】
【図１Ａ】本発明による、動的脊柱プレートシステムおよび付随するねじの代表的な実施形態の等角投影図であり、図中、脊柱プレートシステムは、拡張状態で示される。
【図１Ｂ】本発明による、動的脊柱プレートシステムおよび付随するねじの代表的な実施形態の内部構造を示す等角投影図であり、図中、脊柱プレートシステムは、拡張状態で示される。
【図１Ｃ】本発明による、動的脊柱プレートシステムおよび付随するねじの代表的な実施形態の内部構造を示す等角投影図であり、図中、脊柱プレートシステムは、収縮状態で示される。
【図１Ｄ】本発明による、動的脊柱プレートシステムおよび付随するねじの代表的な実施形態の等角投影図であり、図中、脊柱プレートシステムは、拡張状態で示される。
【図２Ａ】本発明による、付随するねじを伴わずに示される、図１Ａおよび図１Ｂに記載の動的脊柱プレートシステムの等角投影図である。
【図２Ｂ】本発明による、付随するねじを伴わずに示される、図１Ａおよび図１Ｂに記載の動的脊柱プレートシステムの内部構造を示す等角投影図である。
【図３Ａ】付随するねじを伴って示される、図１Ａおよび図１Ｂに記載の動的脊柱プレートシステムの上面図である。
【図３Ｂ】付随するねじを伴って示される、図１Ａおよび図１Ｂに記載の動的脊柱プレートシステムの内部構造を示す上面図である。
【図３Ｃ】付随するねじを伴わずに示される、図１Ａおよび図１Ｂに記載の動的脊柱プレートシステムの上面図である。
【図４Ａ】付随するねじを伴って示される、図１Ａおよび図１Ｂに記載の動的脊柱プレートシステムの端面図である。
【図４Ｂ】付随するねじを伴って示される、図１Ａおよび図１Ｂに記載の動的脊柱プレートシステムの内部構造を示す端面図である。
【図５Ａ】付随するねじを伴って示される、図１Ａおよび図１Ｂに記載の動的脊柱プレートシステムの側面図である。
【図５Ｂ】付随するねじを伴って示される、図１Ａおよび図１Ｂに記載の動的脊柱プレートシステムの内部構造を示す側面図である。
【図６Ａ】付随するねじを伴って示される、図１Ａおよび図１Ｂに記載の動的脊柱プレートシステムの底面図である。
【図６Ｂ】付随するねじを伴わずに示される、図１Ａおよび図１Ｂに記載の動的脊柱プレートシステムの底面図である。
【図７Ａ】付随するねじを伴って示される、図１Ａおよび図１Ｂに記載の動的脊柱プレートシステムの詳細図である。
【図７Ｂ】付随するねじを伴って示される、図１Ａおよび図１Ｂに記載の動的脊柱プレートシステムの詳細図である。
【図８Ａ】図１Ａおよび図１Ｂに記載の動的脊柱プレートシステムの上部プレートセグメントの上面の等角投影図である。
【図８Ｂ】図１Ａおよび図１Ｂに記載の動的脊柱プレートシステムの上部プレートセグメントの底面の等角投影図である。
【図９】図１Ａおよび図１Ｂに記載の動的脊柱プレートシステムの上部プレートセグメントの下面を示す等角投影図である。
【図１０】図１Ａおよび図１Ｂに記載の動的脊柱プレートシステムの下部プレートセグメントの上面を示す等角投影図である。
【図１１Ａ】図１Ａおよび図１Ｂに記載の動的脊柱プレートシステムとともに使用するための、本発明によるねじおよび保持用クリップを示す斜視図である。
【図１１Ｂ】図１Ａおよび図１Ｂに記載の動的脊柱プレートシステムとともに使用するための、本発明によるねじおよび保持用クリップを示す斜視図である。
【図１１Ｃ】保持用クリップを伴わずに示される、図１１Ａおよび図１１Ｂに記載のねじの斜視図である。
【図１２】保持用クリップを伴わずに示され、そのソケット部分を示す、図１１Ａ、図１１Ｂ、および図１１Ｃに記載のねじの上面等角投影図である。
【図１３】図１Ａおよび図１Ｂに記載の動的脊柱プレートシステムの隣接するプレートセグメントを結合するための係合部材を示す等角投影図である。
【図１４】図１Ａおよび図１Ｂに記載の動的脊柱プレートシステムの隣接するプレートセグメントを結合するためのばね部材を示す等角投影図である。
【図１５Ａ】図１４に記載のばね部材の上面図である。
【図１５Ｂ】図１５Ａに記載のばね部材の底面図である。
【図１５Ｃ】図１５Ａに記載のばね部材の前面等角投影図である。
【図１５Ｄ】その中央部の曲がりを示す、図１５Ａに記載のばね部材の拡大部分図である。
【図１５Ｅ】図１５Ａに記載のばね部材の左側面図である。
【図１５Ｆ】図１５Ａに記載のばね部材の右側面図である。
【図１６】弓形に曲がったロッドまたはバー状のばねと、一体的なカム要素とを有する、本発明による動的脊柱プレートシステムの別の例示的な実施形態による、拡張状態で示される、プレート構成体の等角投影図である。
【図１７】弓形に曲がったロッドまたはバー状のばねと、一体的なカム要素とを有する、本発明による動的脊柱プレートシステムの別の例示的な実施形態による、拡張状態で示される、プレート構成体の側面図である。
【図１８】弓形に曲がったロッドまたはバー状のばねと、一体的なカム要素とを有する、本発明による動的脊柱プレートシステムの別の例示的な実施形態による、収縮状態で示される、プレート構成体の等角投影図である。
【図１９】弓形に曲がったロッドまたはバー状のばねと、一体的なカム要素とを有する、本発明による動的脊柱プレートシステムの別の例示的な実施形態による、収縮状態で示される、プレート構成体の側面図である。
【図２０】弓形に曲がったロッドまたはバー状のばねと、一体的なカム要素とを有する、本発明による動的脊柱プレートシステムの別の例示的な実施形態による、拡張状態で示される、プレート構成体の底面等角投影図である。
【図２１】弓形に曲がったロッドまたはバー状のばねと、一体的なカム要素とを有する、本発明による動的脊柱プレートシステムの別の例示的な実施形態による、収縮状態で示される、プレート構成体の底面等角投影図である。
【図２２Ａ】弓形に曲がったロッドまたはバー状のばねと、一体的なカム要素とを有する、本発明による動的脊柱プレートシステムの別の例示的な実施形態による、上部プレートと下端部プレートセグメントとの間の係合ステップを示す、プレート構成体の端面図である。
【図２２Ｂ】弓形に曲がったロッドまたはバー状のばねと、一体的なカム要素とを有する、本発明による動的脊柱プレートシステムの別の例示的な実施形態による、上部プレートと下端部プレート部分との間の係合ステップを示す、プレート構成体の端面図である。
【図２２Ｃ】弓形に曲がったロッドまたはバー状のばねと、一体的なカム要素とを有する、本発明による動的脊柱プレートシステムの別の例示的な実施形態による、上部プレートと下端部プレート部分との間の係合ステップを示す、プレート構成体の端面図である。
【図２３】弓形に曲がったロッドまたはバー状のばねと、一体的なカム要素とを有する、本発明による動的脊柱プレートシステムの別の例示的な実施形態による、その内部構成要素およびそのカムを操作するための工具を示す、プレート構成体の部分分解等角投影図である。
【図２４】弓形に曲がったロッドまたはバー状のばねと、一体的なカム要素とを有する、本発明による動的脊柱プレートシステムの別の例示的な実施形態による、プレート構成体の上部プレートの底面等角投影図である。
【図２５】弓形に曲がったロッドまたはバー状のばねと、一体的なカム要素とを有する、本発明による動的脊柱プレートシステムの別の例示的な実施形態による、プレート構成体の内部構成要素の分解図である。
【図２６】弓形に曲がったロッドまたはバー状のばねと、一体的なカム要素とを有する、本発明による動的脊柱プレートシステムの別の例示的な実施形態による、見易くするために上部プレートを取り外して示した、拡張状態で示される、両方のカムをカムのための対向する陥凹部との係合状態から回転させた、プレート構成体の等角投影図である。
【図２７】弓形に曲がったロッドまたはバー状のばねと、一体的なカム要素とを有する、本発明による動的脊柱プレートシステムの別の例示的な実施形態による、見易くするために上部プレートを取り外して示した、例示されるカムが対向する陥凹部の中に保持され、プレートの拡張状態を維持している、プレート構成体の端部分の上面図である。
【図２８】弓形に曲がったロッドまたはバー状のばねと、一体的なカム要素とを有する、本発明による動的脊柱プレートシステムの別の例示的な実施形態による、見易くするために上部プレートを取り外した、両方のカムをカムのための対向する陥凹部との係合状態から回転させた、収縮状態で示される、プレート構成体の等角投影図である。
【図２９】弓形に曲がったロッドまたはバー状のばねと、一体的なカム要素とを有する、本発明による動的脊柱プレートシステムの別の例示的な実施形態による、見易くするために上部プレートを取り外した、例示されるカムをカムのための対向する陥凹部との係合状態から回転させた、プレートの拡張状態を維持している、収縮状態で示される、プレート構成体の端部分の上面図である。
【図３０Ａ】図１６〜図２９に記載の動的脊柱プレートシステム構成体の移植ステップにおいて、取り付けられた椎骨セグメントに係合するために最終ねじを挿入している間の構成体を示す図である。
【図３０Ｂ】図１６〜図２９に記載の動的脊柱プレートシステム構成体の移植ステップにおいて、カムのための工具によってそのカムを回転させている間の、構成体を示す。
【図３０Ｃ】図１６〜図２９に記載の動的脊柱プレートシステム構成体の移植ステップにおいて、見易くするために上部プレートを取り外して示し、椎骨セグメントに取り付けて、カムのための対向する陥凹部から両方のカムを回転させた後の構成体を示す図である。
【図３１Ａ】本発明の動的脊柱プレートシステムとともに使用するための種々のねじ構成の側面図および断面図である。
【図３１Ｂ】本発明の動的脊柱プレートシステムとともに使用するための種々のねじ構成の側面図および断面図である。
【図３１Ｃ】本発明の動的脊柱プレートシステムとともに使用するための種々のねじ構成の側面図および断面図である。
【図３１Ｄ】本発明の動的脊柱プレートシステムとともに使用するための種々のねじ構成の側面図および断面図である。
【図３１Ｅ】本発明の動的脊柱プレートシステムとともに使用するための種々のねじ構成の側面図および断面図である。
【図３１Ｆ】本発明の動的脊柱プレートシステムとともに使用するための種々のねじ構成の側面図および断面図である。
【図３１Ｇ】本発明の動的脊柱プレートシステムとともに使用するための種々のねじ構成の側面図および断面図である。
【図３１Ｈ】本発明の動的脊柱プレートシステムとともに使用するための種々のねじ構成の側面図および断面図である。
【図３２Ａ】２レベルのプレートセグメントを有する、本発明による動的脊柱プレートシステム構成体の等角投影図である。
【図３２Ｂ】４レベルのプレートセグメントを有する、本発明による動的脊柱プレートシステム構成体の等角投影図である。
【図３３】帯状のばねと、複数の選択可能な予荷重を可能にするように構成される一体的なカム要素とを有する、本発明による動的脊柱プレートシステム構成体のさらなる例示的な実施形態による、拡張状態で示される、この実施形態の構成体の等角投影図である。
【図３４】帯状のばねと、複数の選択可能な予荷重を可能にするように構成される一体的なカム要素とを有する、本発明による動的脊柱プレートシステム構成体のさらなる例示的な実施形態による、収縮状態で示される、この実施形態の構成体の等角投影図である。
【図３５】帯状のばねと、複数の選択可能な予荷重を可能にするように構成される一体的なカム要素とを有する、本発明による動的脊柱プレートシステム構成体のさらなる例示的な実施形態による、見易くするために上部プレートを取り外し、拡張状態で示される、この実施形態の構成体の等角投影図である。
【図３６】帯状のばねと、複数の選択可能な予荷重を可能にするように構成される一体的なカム要素とを有する、本発明による動的脊柱プレートシステム構成体のさらなる例示的な実施形態による、構成体のこの実施形態の上部プレートの底面等角投影図である。
【図３７】帯状のばねと、複数の選択可能な予荷重を可能にするように構成される一体的なカム要素とを有する、本発明による動的脊柱プレートシステム構成体のさらなる例示的な実施形態による、見易くするために上部プレートを取り外し、拡張状態で示される、この実施形態の構成体の上面図である。
【図３８】帯状のばねと、複数の選択可能な予荷重を可能にするように構成される一体的なカム要素とを有する、本発明による動的脊柱プレートシステム構成体のさらなる例示的な実施形態による、見易くするために上部プレートを取り外し、カムが、対応する予荷重を脊椎セグメントに印加するための１つの位置にある、収縮状態で示される、この実施形態の構成体の上面図である。
【図３９】帯状のばねと、複数の選択可能な予荷重を可能にするように構成される一体的なカム要素とを有する、本発明による動的脊柱プレートシステム構成体のさらなる例示的な実施形態による、同じく見易くするために上部プレートを取り外し、カムが、異なる対応する予荷重を脊椎セグメントに印加するための（図３８と比較して）異なる位置にある、収縮状態で示される、この実施形態の構成体の上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
ここで、本発明の好適な実施形態を詳細に参照し、その実施例を添付図面に示す。
【００３７】
本明細書で提示されるデバイスおよび方法は、手術後の脊椎融合中に、脊柱のセグメントを安定させるために使用されてもよい。
【００３８】
図を参照して、例えば図１Ａおよび図１Ｂで分るように、脊柱のセグメントを安定させるための動的脊柱プレートシステムは、脊柱セグメントに取り付けるための、プレート構成体１００に組み立てることができる。このような構成体は、例えば、予め組み立ててユーザ（例えば、外科医）に提供することができ、またはユーザによって組み立てることができる。プレートシステムは、上部分１１０ａおよび下部分１２０ａを有する、第１の端部プレートセグメントと、第１のプレートセグメントの反対側に接続されて配設される上部分１１０ｃおよび下部分１２０ｃを有する、第２の端部プレートセグメントとを含む。例示されるように、上部分１１０ｂと、下部分１２０ｂとを有する、中間プレートセグメントを提供することができる。本発明のさらなる態様によれば、付加的な中間プレートセグメントをさらに提供することができ、対象のシステムの構成要素から形成される構成体１００の中に、合計で３つ、４つ、５つ、６つ、７つ、８つ、またはそれ以上のプレートセグメントが生じる。
【００３９】
例示の実施形態では、係合部材１４０およびばね要素１３０が、隣接するプレートセグメント間に提供され、該プレートセグメントを接続して、プレート構成体１００を形成する。１つの係合部材１４０および２つのばね１３０が、各隣接する一対のプレートセグメント間に示されているが、任意の適切な数のこのような要素を提供できることを理解されたい。特に、追加的または代替的に、２つの横方向に対向する係合部材１４０を、ばね１３０に対して横方向遠位に提供できることが着想される。このような実施形態では、構造的支持を提供するように、および／または単純に付加的な係合部材を保持するための空間を提供するように、プレートセグメント１１０、１２０の横方向縁部に沿って付加的な材料を提供することが必要であると分かるかもしれないことが着想される。
【００４０】
ばね１３０は、構成体１００の所定量の収縮力または予荷重を提供するように適合および構成される。代替の実施形態によれば、ばね１３０は、隣接するプレートセグメント間に所定量の曲げ剛性を提供するように適合および構成することができ、それによって、構成体１００と、該構成体が取り付けられる脊柱セグメントとの間の所定量の荷重分散を可能にする。
【００４１】
図１Ａおよび図１Ｂで分るように、構成体１００を骨に固定するために、複数のねじ１５０が提供される。各上部プレート部分１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃには、開口１１３ａ〜１１３ｃが提供され、該開口の中にねじ１５０の頭部を静置する。図１１Ａおよび図１１Ｂに最良に示されているが、保持用クリップ１５９等の係止要素を受容するために、溝１５５がねじ１５０の頭部の中に提供される。係止要素は、あらゆる適切な要素であることができ、該係止要素には、弾性Ｏリング、サークリップ、または、Ｆｏｏｔｈｉｌｌ  Ｒａｎｃｈ（Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ、ＵＳＡ）のＢａＩ  Ｓｅａｌ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｉｎｃ．から入手可能なラッチングトロイダルコイル等の別の適切な要素が挙げられるが、これらに限定されない。係止要素は、例えば、金属、合金、エラストマー材料、シリコーン、ポリクロロプレン（例えば、ネオプレン）、またはポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）等のプラスチック材料等の、あらゆる適切な材料で形成することができる。ねじによって携持される係止要素は、使用されている構成体に提供される溝の中に着座させることができる。
【００４２】
図１Ｂ、ならびに図１Ｃ、図８Ｂ、図９、および図１０に示されるように、ばね係合部材またはボス１１５、１２５は、ばね１３０に係合するために、それぞれ、上部プレート部分１１０ａまたは下部プレート部分１２０ａ等のプレートセグメントと接続して、または一体的に提供することができる。同様に、係合部材１４０は、上部プレート部分１１０ａ〜１１０ｃおよび下部プレート部分１２０ａ〜１２０ｃのそれぞれに提供される陥凹部１１７、１２７によって、隣接するプレートに固定される。陥凹部１１７、１２７は、係合部材１４０を捕捉し、かつプレート部分１１０、１２０と係合部材１４０との間で軸方向運動を許容するように、対応する部分的な「Ｉ」字状の形状で成形される。故に、陥凹部１１７、１２７の横断面は、軸方向運動を許容するように、係合部材１４０の横断面よりも深くすることができる。さらに、種々の形状の係合部材１４０を使用することができ、単に例示された形状だけに限定されないことを理解されたい。
【００４３】
独立した構成要素として例示されているが、代替の実施形態では、係合部材１４０は、隣接するプレートの中の対応する陥凹部１１７、１２７の中に嵌入して、１つのプレートと一体的に形成することができることを理解されたい。故に、別個の構成要素の製造および組み立てを必要とせずに、プレートセグメント間の相対的運動が可能である。このような実施形態に即して、特に、任意の適切な数の係合要素１４０が隣接するプレート間に提供された状態で、別個の、または一体的な係合要素１４０のあらゆる配列の順列が可能であることが着想される。
【００４４】
円形ばね係合部材またはボス１１５、１２５は、構成体１００が軸方向の引張力もしくは圧縮力、または横曲げ（例えば、プレートでは、プレートの表面に実質的に平行であり、かつ構成体の縦軸に対して平行である）等の異なる載荷状態を受けた時に、ばねの相対的移動を許容する。代替的に、ボス１１５、１２５は、あらゆる適切な形状であることができ、該形状には、楕円形、長方形、多角形（例えば、正方形、六角形）が挙げられるが、これらに限定されない。ボス１１５、１２５の周囲での回転を抑制する該ボスの形状は、構成体１００の横安定性を高めることができる。比較的に浅い陥凹部１１９を、上部プレート部分１１０ａ〜１１０ｃおよびより下部プレート部分１２０ａ〜１２０ｃのうちの１つまたは複数の中に提供する。陥凹部１１９は、前述の軸方向の圧縮および／または曲げ状態の下にあるばね１３０の弾性変形のための空間を提供するように構成される。
【００４５】
上部プレート部分１１０ａおよびより下部プレート部分１２０ａ等の、プレートセグメントの上部分および下部分は、あらゆる適切な様態で互いに固定することができ、該様態には、溶接、機械的締結具、はんだ、接着剤、エポキシ材料、機械的インターロック特徴等などが挙げられるが、これらに限定されない。
【００４６】
前述のように、図２Ａおよび図２Ｂは、それぞれ、本発明による、付随するねじを伴わずに示した、図１Ａおよび図１Ｂに記載の動的脊柱プレートシステムの等角投影図、および該システムの内部構造を示す等角投影図である。図３Ａおよび図３Ｂは、それぞれ、付随するねじを伴って示される、図１Ａおよび１Ｂに記載の動的脊柱プレートシステムの上面図、および該システムの内部構造を示す上面図である。図３Ｃは、付随するねじを伴わずに示される、図１Ａおよび１Ｂに記載の動的脊柱プレートシステムの上面図である。図４Ａおよび４Ｂは、それぞれ、付随するねじを伴って示される、図１Ａおよび１Ｂに記載の動的脊柱プレートシステムの端面図、および該システムの内部構造を示す端面図である。図５Ａおよび５Ｂは、それぞれ、付随するねじを伴って示される、図１Ａおよび１Ｂに記載の動的脊柱プレートシステムの側面図、および内部構造を示す側面図である。図６Ａは、付随するねじを伴って示される、図１Ａおよび図１Ｂに記載の動的脊柱プレートシステムの底面図である。図６Ｂは、付随するねじを伴わずに示される、図１Ａおよび図１Ｂに記載の動的脊柱プレートシステムの底面図である。図７Ａおよび図７Ｂは、それぞれ、付随するねじを伴って示される、図１Ａおよび図１Ｂに記載の動的脊柱プレートシステムの図、および該システムの詳細を示す図である。図８Ａおよび図８Ｂは、それぞれ、図１Ａおよび図１Ｂに記載の動的脊柱プレートシステムの上部プレートセグメントの上面の等角投影図、および該セグメントの底面の等角投影図である。図９は、図１Ａおよび図１Ｂに記載の動的脊柱プレートシステムの上部プレートセグメントの下面を示す等角投影図であり、図１０は、図１Ａおよび図１Ｂに記載の動的脊柱プレートシステムの下部プレートセグメントの上面を示す等角投影図である。
【００４７】
図３Ｃに最良に示されているように、例えば、各プレートセグメントの下部プレート部分１２０ａ〜１２０ｃは、それぞれ、上部プレート部分１１０ａ〜１１０ｃにそれぞれ提供される開口１１３ａ〜１１３ｃよりも小さい、ねじ１５０のための開口１２３ａ、１２３ｂ、または１２３ｃを含む。これは、より大きい開口１１３ａ〜１１３ｃが保持用クリップ１５９を挿入するための空間を許容する状態で、構成体１００の脊柱への堅固な係合を可能にする。
【００４８】
図１１Ａ〜図１１Ｄに採用に示されるように、例示されるねじ１５０は、骨を確実に係合するための雄ねじ１５１をその上に含む。近位溝１５５は、構成体１００との係合を促進するための保持用クリップ１５９を受ける。図１２に示されるように、ねじ１５０は、必要または所望であれば、骨からのねじ１５０の除去を促進するように、ソケット部分１５３と、該ソケット部分の中に提供される雌ねじ１５２とを含むことができる。このような雌ねじ１５２は、好ましくは、ねじが除去されるにつれて、抽出工具がそれ自体をねじ１５０から離脱させないように、ねじ１５０の雄ねじ１５１に対して逆方向である。
【００４９】
図１３に最良に示されるように、係合部材１４０は、この実施形態では、実質的に中実の「Ｉビーム」として成形される。種々の材料のうちのいずれかを使用することができ、該材料には、例えば、ステンレス鋼、チタニウム合金、ニチノール等のニッケル合金、ポリマー材料、セラミック材料、または複合材料が挙げられるが、これらに限定されない。係合部材１４０の形状、および特にそのウェブ部分１４３の形状は、そのように具体化されれば、該形状によって作成される所定量の構成体の曲げに対する抵抗を提供するが、該構成体の曲げを許容することができる。
【００５０】
好ましい実施形態によれば、プレートセグメントは、係合部材１４０によって誘導されて、軸方向（構成体１００の縦軸に対して平行）に移動する。ばね１３０は、構成体１００のセグメント間に圧縮力を及ぼす一方で、係合部材１４０は、構成体１００を安定させるのを補助する。そのような実施形態では、好ましくは、係合部材１４０は、比較的に丈夫で固い（すなわち、曲げ力に抵抗性がある）。
【００５１】
代替的に、係合部材１４０に対するばね１３０の配置により、構成体１００の曲げを許容するように具体化された場合、横曲げ（およそ、プレートセグメント１１０、１２０の面内であるが、その縦軸に平行）は、概して、それに対して垂直な方向の横曲げ（プレートセグメント１１０、１２０の面の外側であるが、それでも構成体の縦軸に対して平行な面の中にある）未満となる。このような実施形態では、係合部材１４０の剛性は、その材料特性を変化させるか、材料を処理して材料の組成を変えるか、またはその形状（特に、その断面２次モーメントを変化させるように、断面形状）を変えることによって、選択することができる。
【００５２】
図１４および図１５Ａ〜図１５Ｆに示されるように、ばね要素１３０は、上部プレート部分１１０ａ〜１１０ｃ上に形成されるばね係合部材１１５、および下部プレート部分１２０ａ〜１２０ｃ上に形成されるばね係合部材１２５と噛合するための、係合開口１３５を含む。ばね要素１３０は、あらゆる適切な材料で形成することができ、該材料には、例えば、ステンレス鋼、チタニウム合金、ニチノール等のニッケル合金、ポリマー材料、セラミック材料、または複合材料が挙げられるが、これらに限定されない。ばね要素１３０の剛性は、その材料特性を変化させるか、材料を処理して材料の組成を変えるか、またはその形状を変えることによって、選択することができる。ばね１３０に関して、一体的な曲げの性質およびその領域における構成要素の断面は、該ばねの剛性を増加または低減するように変化させることができる。
【００５３】
例示されるように、ばね１３０は、比較的小さい断面積をもつように細くなる。軸方向の圧縮が載荷の主な様態である時に、ばね１３０は、予め応力を与えて提供することができ、該ばねを緩和させた状態は、予め応力を与えた状態よりも構成体１００の長さが短くなる。そのような実施形態では、構成体１００は、プレートセグメント間に可撤性スペーサ１６０（図１Ｃ）を備えることができ、該可撤性スペーサは、脊柱セグメントへの取り付けに続いて取り外される。その後、ばね１３０は、脊柱セグメントに一定の軸圧縮力を及ぼす。
【００５４】
本発明によれば、プレートセグメント１１０、１２０の材料とともに、係合部材１４０、ばね１３０の剛性は、脊柱セグメントと結合された時に、構成体に所望の量の曲がりを提供するように選択される。一態様によれば、本発明によるデバイスは、各椎骨間の空間にわたって、各レベルで、約０ｍｍから５．０ｍｍの間、好ましくは約１．０ｍｍから３．０ｍｍの間の軸方向の収縮を可能にする。別の好ましい態様によれば、対象のデバイスは、各レベルで、約２．０ｍｍの軸方向の収縮を可能にする。所望であれば、構成体の特性は、異なるレベルで変化させることができ、一方のレベルにおいて、別のレベルよりもより大きい予荷重力を提供し、または代替的に、もう一方のレベルよりも大きい軸方向の収縮および／もしくは曲げに対する抵抗を提供する。
【００５５】
プレートセグメント１１０、１２０、係合部材１４０、およびばね１３０の形状は、好ましくは、それぞれの脊柱セグメントと組み合わせられた時に、その脊柱セグメントの自然な曲率に極めて近い曲率をもたらす。椎骨間の空間全体の圧力を維持して、骨移植片の融合を促進するように付勢を提供する以外に、この曲率は、好ましくは、脊柱セグメントが取り付けられる該骨移植片の曲率に極めて近い。
【００５６】
さらに、隣接するプレートセグメント間の間隔は、例えば、所望に応じて選択されることができ、また、連続する椎骨間の空間にわたって、隣接するレベル間で変化させることができる。このような柔軟性は、患者の個々の解剖学的構造にとともに使用される時に、さらなる多用性を可能にする。
【００５７】
さらに、本発明によるデバイスは、椎骨間の空間全体に予荷重を提供して、脊椎融合を促進するように構成することができる。これは、例えば、組み立てた構成体１００の曲率に付勢を提供することによって達成される。これは、係合部材１４０および／またはばね１３０に、予備成形された曲がりを提供することによって達成することができる。このような曲がりは、有効な付勢をもたらすために、わずかしか必要としない。
【００５８】
本発明によるデバイスとともに使用するためのねじ１５０等のねじは、当技術分野で公知のあらゆる所望の特徴を含むことができる。このようなねじは、プレートセグメント１１０、１２０が接合部に円弧状の下面を有する、固定角度挿入または可変角度挿入のために適合することができる。このようなねじは、セルフタッピングねじまたはセルフドリリングねじであることができる。以下、本発明によるデバイスとともに使用するための例示的なねじの特徴を、図３１Ａ〜図３１Ｈと関連して説明する。
【００５９】
図１６〜図２９は、参照番号２００で表される、本発明による動的脊柱プレートシステム構成体の別の例示的な実施形態の種々な図を示す。構成体２００は、いくつかある特徴の中で特に、弓形に曲がったロッドまたはバー状のばね２３０と、一体的なカム要素２６１とを有し、これらは、構成体２００を静的プレートまたは動的プレートのいずれかとして使用することを可能にし、脊椎セグメントの１つまたは複数のレベルで予荷重を提供する。簡潔に言えば、カム２６１が、（例えば、図２３に示されるように）移植後に係止位置にある場合、または代替的に移植前に係止解除された場合、それぞれのレベルにはいかなる予荷重も印加されない。しかしながら、カム２６１が、移植中に係止され、そして脊椎セグメントへの取り付け後に係止解除された場合、それぞれのばね２３０によって提供される予荷重は、そのレベルで印加される。
【００６０】
構成体２００は、図１〜図１５Ｆと関連して論じられる構成体１００に類似した多数の特徴を含む。例えば、以下に詳述するように、構成体２００は、それぞれの椎骨と接続するためのねじを受けるための複数の開口２２３ａ〜２２３ｃと、複数の下部プレート部分２２０ａ〜２２０ｃと、係合部材またはガイド２４０と、それぞれのレベルで予荷重を印加するためのばね２３０とを含むが、これらの特徴の構成は、構成体１００の構成とは実質的にいくらか異なるかもしれない。
【００６１】
図１〜図１５Ｆと関連して論じられる構成体１００と、図１６〜図２９に記載の構成体２００との注目すべき違いには、単一の上部プレート２１０、一体的なカム２６１、および関連する特徴であり、所望により予荷重を印加するばね２３０の異なる配設が挙げられる。
【００６２】
構成体２００の単一の上部プレート２１０は、図１〜図１５に記載の構成体１１０の個別の上部プレート部分１１０ａ〜１１０ｃとは構成が明らかに異なる。単一の上部プレートは、構成体２００の安定性を有利に高め、したがって、あらゆる取り付けられた脊椎セグメントの安定性も高める一方で、隣接する下部プレートセグメント２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃの線形平行移動を可能にし、したがって、取り付けられた脊椎セグメント全体に軸方向の荷重の印加も可能にして、融合を促進する。
【００６３】
特に図２２Ａ、図２２Ｂ、および図２２Ｃから分るように、端部プレートセグメント２２０ａ、２２０ｃは、下部プレートセグメント２２０ａ、２２０ｃの中に形成された雌ダブテール２２８、および上部プレート２１０上に形成された雄ダブテール２１８を経由して、上部プレート２１０と係合する。ダブテール２１８、２２８は、端部プレートセグメント２２０ａ、２２０ｃと、頂部プレート２１０との間の、縦軸に沿った相対的移動を除く、各軸に沿った相対的移動を抑制し、この移動は、係合部材２４０およびばね２３０によって拡張が抑制され、また、中間プレート２２０ｂ等の隣接するプレートとの干渉によって収縮が抑制される。上部プレート２１０のダブテール２１８の係合は、切り欠き２１２の提供によって可能となり、該切り欠きは、その上にダブテール２１８が形成される、切り欠き２１２を囲繞する上部プレート２１０の結果として生じる二又２１４の偏向を可能にする。
【００６４】
構成体１００と同様に、係合部材２４０が提供され、該係合部材は、構成体２００の安定性を促進し、かつ所定量を越えた構成体２００の拡張を制限するように機能する。下部プレートセグメント２２０ａ〜２２０ｃは、係合部材２４０を収容するために、スロット２２７を含む一方で、上部プレート２１０は、その目的のために、対応するスロット２１７を含む。上部プレート２１０は、尾部分２１６を含み、該尾部分は、係合部材２４０のためにスロット２１７をその中に部分的に画定し、上部プレート２１０と下部プレートセグメント２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃとの間の、構成体２００の横方向縁部における密な係合を可能にする。
【００６５】
種々の開口２１１ａ、２１１ｂ、２１１ｃは、それぞれの目的のために、上部プレート２１０に提供される。中央開口２１１ｃは、組み立て中に、下部中間プレートセグメント２２０ｂを上部プレート２１０にピン止めするために提供される。このようなピンは、上部プレートおよび下部プレートに、ピーニングするか、溶接するか、または別の適切な様態で接続することができる。このようなピンは、例えば、鋳造および／または機械加工によって、下部中間プレートセグメント２２０ｂおよび上部プレート２１０のうちの１つと一体的に形成することができる。代替的に、プレート２２０ｂ等の任意の中間プレートは、例えば端部プレートセグメント２２０ａ、２２０ｃと関連して論じられるダブテール構成等による別の様態で、上部プレート２１０に接続することができる。
【００６６】
それぞれの開口２１１ａは、例えば、各カム２６１へのアクセスを可能にするように提供されて、図３０Ｂに示されるように、係止位置と係止解除位置との間でカム２６１を回転させる。開口２１１ｂはまた、下部プレートセグメント２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃの間の空間２９１ａ、２９１ｂと一致して提供され、開口２１１ｂは、構成体２００を通して、椎骨間の空間の観察窓を提供し、よって、外科医は、構成体２００を脊椎セグメントに取り付けている間およびその後に、下部プレートセグメント２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃの間の関連する間隔、さらには、骨移植片（椎骨、および任意の融合デバイスまたは材料）を概観することができる。したがって、外科医は、その経験に基づいて、構成体のレベルを静止させたままにすべきかどうか、またはカム２６１を係止解除して、そのレベルで動的な荷重印加を提供するべきかどうかを判断することができる。例えば、外科医は、椎骨と任意の融合材料との間で、椎骨間の空間の中に見つけるかもしれない任意の間隙を含む、種々の因子を考慮する場合がある。
【００６７】
外科医は、移植に続いて、カム２６１のうちの１つまたは複数を係止位置にしたままにするよう決めることができ、または代替的に、移植前に、１つまたは複数のカムを係止解除することができ、対応する間隙（例えば、２９１ａ、２９１ｂ）を閉鎖させる。いずれの場合も、構成体２００のそのレベルは、本質的に静的プレートとして作用する。しかしながら、より典型的には、例えば、図２６に示されるように、移植に続いて、カム２６１のそれぞれが、カム２６１を陥凹部２６５の中のその座部から回転させることによって係止解除される。その時点で、いかなる可視的な収縮も生じなかった場合であっても、ばね２３０は、そのレベルで、対応する間隙（例えば、２９１ａ）全体に、したがって、脊椎セグメントに力を及ぼし始め、これは、典型的に、椎骨間の融合となる。
【００６８】
代替の実施形態によれば、図３３〜図３９に記載の実施形態と関連して以下に論じられるカム５６１に類似した、カム２６１を提供することができる。さらに代替的に、カム２６１は、それぞれのばね２３０を伸ばして、したがって、移植に続いて増大した予荷重を及ぼすように、ピンをある位置に係合するように適合および構成することができる。
【００６９】
ばね２３０は、弓形のロッドまたはバーとして構成される。例示されるように、ばね２３０の端部は、ピン２３１で保持され、該ピンは、スロット２１５および２２５に関して平行移動可能であり、それぞれ、上部プレート２１０および下部プレート２２０ａ、２２０ｃの中に形成される（図２３および図２４を参照）。
【００７０】
例えば図１６、図１７、図２０、および図２３に示される、構成体２００の最大拡張時には、隣接する下部プレートセグメント２２０ａ、２２０ｂ、および２２０ｃの間の間隙２９１ａ、２９１ｂも最大となり、該間隙は、中央ばね２３０および側方に配置されたＵ字形の係合部材２４０によって制限され、これらは、それぞれ、頂部プレート１１０の中に形成された陥凹部１１７、１２７、および底部プレートセグメント２２０ａ〜２２０ｃのそれぞれの中で係合する。カム２６１は、それぞれのボス２６７を中心にそれらの係止位置に回転し、隣接するプレートの接面に形成された陥凹部２６５に係合して、所定の間隔を維持する。ボス２６７を収容するためのカム２６１の開口に加えて、このカムには、カム２６１を回転させるための工具と係合するための開口２６９を提供することができる。
【００７１】
構成要素の寸法は、隣接するプレート間の間隔の量を変化させるように選択することができるが、好ましい一実施形態によれば、間隙２９１ａ、２９１ｂの最大間隔は、例えば、頸部脊椎セグメントで使用する場合、約２．０ｍｍである。この間隔は、構成体２００（または本発明による任意の他の構成体）の配置に応じて、１．０ｍｍから３．０ｍｍの間の平行移動等のように、より小さくまたはより大きくなるように選択することができる。すなわち、腰部脊椎セグメントに使用される場合、構成体は、例えば、特定の用途に適用される場合は、３．０ｍｍまたはそれ以上といった、プレートセグメント間のより大きい最大間隔を提供するように構成することができる。プレートセグメント２２０ａ〜２２０ｃの間の最大間隔２９１ａ、２９１ｂは、それに沿ってばね２３０が、融合全体等の、あるレベルの脊椎に予荷重を印加ができる最大動作範囲を決定する。
【００７２】
骨のブロック、融合ケージ、または他の融合材料は、典型的に、円板の代わりに、相互に融合される椎骨間に挿入され、脊椎によって携持される荷重の大部分を携持する。構成体２００は、次いで、該構成体が取り付けられる脊椎セグメントに安定化を提供する一方で、構成体への荷重伝達を最小化し、適切な融合を促進する。ばね２３０はまた、外部荷重がない状態であっても、セグメントへの荷重を維持する。この様態では、構成体２００（および本発明による他の構成体）は、融合材料の定着を有利に可能にする一方で、隣接する椎骨と融合材料との間の任意の間隔を最小化して、融合をさらに高める。
【００７３】
図１６〜図２９に記載の構成体２００の実施形態（その移植を図３０Ａ、図３０Ｂ、および図３０Ｃに示す）では、ばね２３０は、弾性材料から形成される、弓形に成形されたロッドまたはバー要素である。好ましい態様によれば、ばね２３０は、ニチノール等の形状記憶合金で形成される。一態様によれば、ばね２３０は、それらの自然な状態では直線状であり、構成体２００の組み立て時に、例示される弓形構成に曲げられる。ばね２３０の直径は、印加される所望量の力に基づいて選択される。故に、ばね２３０は、それらの自然な構成に戻ろうとする際に、外向きの円弧状に回転し、最初に、その端部においてピン２３１を通して、外プレートセグメント２２０ａ、２２０ｃの中に形成されたスロット２２５を経由して、実質的に側方外向きの力を該外プレートセグメントに及ぼす。
【００７４】
頂部プレートの下側に形成されるスロット２１５は、ばね２３０によって引き起こされるピン２３１の円弧に従う。下端部プレートセグメント２２０ａ、２２０ｂの中のスロット２２５は、直線状の構成であり、ピン２３１の弓形の動作の縦方向成分は、間隙２９１ａ、２９１ｂを閉鎖する際に、プレートセグメント２２０ａ、２２０ｃの平行移動に提供される。ピン２３１が乗る下端部プレートセグメント２２０ａ、２２０ｃのスロット２２５の直線状の構成は、略弓形に印加されるばね力の、端部プレートセグメント２２０ａ、２２０ｃの平行移動に対して平行な軸方向の力への分解を促進する。理解できるように、ばねによって印加される力の任意の横方向成分は、ピン２３１のそれぞれによって対称的に印加され、したがって、その力は、外プレートセグメント２２０ａ、２２０ｃ内で打ち消し合い、いかなる正味の外力ももたらさない。
【００７５】
構成された時に、スロット２２５は、プレート２２０１、２２０ｃの縁部に対して完全に平行ではない。スロット２２５の角度の大きさは、全体に十分な加力が印加される外プレートセグメント２２０ａ、２２０ｃの平行移動距離を増大させるように提供される。
【００７６】
本発明によれば、目標付加力は、約０Ｎから９０Ｎの間（約０ポンドから２０ポンド（約９．１ｋｇ）の間）であることができる。本発明の一実施形態によれば、頸部椎骨セグメントに適用する場合、目標付加力は、約１３Ｎから４４Ｎの間（約３ポンド（１．４ｋｇ）から１０ポンド（４．５ｋｇ）の間）である。代替的に、脊椎セグメントに応じて、目標付加力をより大きくまたはより小さくすることができる。本発明の別の実施形態によれば、胸部または腰部椎骨セグメントに適用する場合、目標付加力は、約４４Ｎから８９Ｎの間（約１０ポンド（４．５ｋｇ）から２０ポンド（９．１ｋｇ）の間）である。本明細書に論じられるように、圧縮力に対する抵抗が所望され、かつ本明細書に記載する構成体のうちのいずれかによる予荷重の印加が所望されない場合、そのような目標付加力は、０Ｎである。本発明によって、所望の効果を安全に達成するのに十分なあらゆる力の印加が可能である。
【００７７】
図２６は、対向する陥凹部２６５からカム２６１を係合解除した直後の、拡張状態の構成体２００を示す。図２８および図２９に示されるように、取り付けられた脊椎セグメントの非存在下で、対向する陥凹部２６５からのカム２６１の係合解除時に、外プレートセグメント２１０ａ、２１０ｃは、ばね２３０の作用によって内向きに引っ張られる。
【００７８】
図３０Ａ〜図３０Ｃは、脊椎セグメント９０への取り付けの種々のステージにおける、図１６〜図２９に記載の動的脊柱プレートシステム構成体２００の移植を示す。図３０Ａは、拡張状態であり、３つの椎骨本体９１、９３、および９５に取り付けられ、脊椎セグメント９０の２つの椎骨間の空間９２および９４に架かる構成体２００、および挿入工具８１によるねじ１５０の挿入を示す。図３０Ｂは、工具８３による下部カム２６１の係合解除中の構成体２００を示す。図３０Ｃは、見易くするために上部プレート２１０を取り外し、そのそれぞれの対向する陥凹部２６５から各カム２６１を係合解除した後の、構成体２００の平面図である。ばね２３０によって印加される力を矢印によって示し、脊椎セグメントに印加される合力をその縦軸に平行な矢印によって示す。例示されるように、係合解除の後に、カム２６１は、ピン２３１の位置のため、隣接するプレートから完全に離れて回転させることができない。しかしながら、定着が生じて、ピン２３１が側方外向きに移動するにつれて、カム２６１を、隣接するプレートから離れて回転させ続けることができる。
【００７９】
図３１Ａ〜図３１Ｈは、本発明の動的脊柱プレートシステムとともに使用するための種々のねじ構成の側面図および断面図である。図３１Ａおよび図３１Ｂは、取り付けられたプレートとの可変角度係合を可能にするセルフタップ端部２５４および頭部２５８を有する、ねじ２５０を示す。ねじ２５０の頭部２５８には、あらゆる適切な要素であることができる係止要素を受容するための、溝２５５が提供され、該係止要素には、弾性Ｏリング、サークリップ、または、Ｆｏｏｔｈｉｌｌ  Ｒａｎｃｈ（Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ、ＵＳＡ）のＢａＩ  Ｓｅａｌ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｉｎｃ．から入手可能なラッチングトロイダルコイル等の別の適切な要素が挙げられるが、これらに限定されない。係止要素は、例えば、金属、合金、エラストマー材料、シリコーン、ポリクロロプレン（例えば、ネオプレン）、またはポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）等のプラスチック材料等の、あらゆる適切な材料で形成することができる。ねじによって携持される係止要素は、使用されている構成体に提供される溝の中に着座させることができる。
【００８０】
図１〜図１５Ｆの実施形態と関連して論じられるねじ１５０と同様に、ねじ２５０は、移植用の挿入工具に係合するための、ソケット１５３を含み、好ましくは、必要に応じて、ねじ２５０の除去を容易にするように、雌ねじ１５３が提供される。図３１Ｃおよび図３１Ｄは、可変角度係合を可能にする頭部２５８と、セルフドリリング端部３５６とを有する、ねじ３５０の側面図および断面図である。図３１Ｅおよび図３１Ｆは、ねじ２５０および３５０の頭部２５８のより丸みのある断面と比較して、その台形の断面のため、取り付けられたプレートとの固定角度係合だけを可能にする頭部４５９を有する、ねじ４５０の側面図および断面図である。ねじ４５０はまた、セルフドリリング端部３５６も含む。図３１Ｇおよび図３１Ｈは、固定角度係合のための頭部４５９と、セルフタッピング端部２５４とを伴う、ねじ５５０を示す。
【００８１】
図３２Ａは、２レベルのプレートセグメント３２０ａ、３２０ｂと、単一の上部プレート３１０とを有する、本発明による、動的脊柱プレートシステム構成体３００の等角投影図である。内部構成要素は、本明細書に例示されるもののうちのいずれかであることができるが、例示されるように、構成体３００には、図１６〜図２９と関連して説明される構成体２００のものと類似したばね配設が提供される。
【００８２】
図３２Ｂは、４レベルのプレートセグメント４２０ａ、４２０ｂ、４２０ｃ、および４２０ｄと、単一の上部プレート４１０とを有する、本発明による、動的脊柱プレートシステム構成体４００の等角投影図である。内部構成要素は、本明細書に例示されるもののうちのいずれかであることができるが、例示されるように、構成体４００には、図１６〜図２９と関連して説明される構成体２００のものと類似したばね配設が提供される。前述のように、中間プレート４２０ａ、４２０ｂは、ピンを経由して、または代替的な様態で接続されることができる。
【００８３】
いずれにせよ、必ずしも必要ではないが、概して、１つを超えない下部プレートセグメント（例えば、４２０ａ〜４２０ｄ）を、上部プレート４１０に平行移動不可能に固定することが好ましい。２レベル構成体の場合、１つのレベルを上部プレートにピン止めすることができ、または代替的に、両方のレベルをそれらに対して摺動可能にすることができる。３レベル構成体の場合、図１６〜図２９に示されるように、中間プレートを、ピンまたは他の特徴によって、平行移動不可能に固定することができる。ダブテール特徴を中間プレートに適用することができるが、１つまたは複数のピンを有する接続を、構成体４００のより容易な組み立てのために提供してもよい。故に、４レベル構成体では、構成体４００と同様に、中間プレートのうちの１つ（例えば、４２０ｂ）を、平行移動不可能にピン止めすることができる一方で、中間プレートのもう１つ（例えば、４２０ｃ）を、上部プレート４１０の中のスロット４１１を経由してピン止めすることができる。所望であれば、このようなピンおよびスロット４１１の構成は、本明細書で説明される任意のダブテール構成に追加的に適用するか、または該ダブテール構成の代わりに適用することができる。
【００８４】
本発明によれば、下部プレートの数は、所望に応じて選択することができる。実際には、典型的に使用される下部プレートレベルの数は、２つから６つの間の範囲となる。故に、本発明により任意の構成体は、本明細書で明示的に示されない場合であっても、５つまたは６つのレベルを含む可能性がある。
【００８５】
図３３〜図３９は、帯状のばね５３０と、複数の選択可能な予荷重を可能にするように適合および構成される一体的なカム要素５６１とを有する、本発明による、動的脊柱プレートシステム構成体５００のさらなる例示的な実施形態の種々の図である。ばね５３０は、あらゆる適切な材料で形成することができるが、好ましい一実施形態によれば、ニチノール等の形状記憶合金である。
【００８６】
図１６〜図２９に示される構成体２００と同様に、単一の上部プレート５１０が提供される。しかしながら、その実施形態と異なり、図３３〜図３９に記載の構成体５００の上部プレート５１０は、図３６に最良に示されるように、その下側にカム作用表面５１２を含む。カム５６１を、図３３、図３５、および図３７に示されるように、構成体５００の中心軸と一致して回転させた時に、カム作用表面５１２に係合し、次いで、カム５６１が外プレートセグメント５２０ａ、５２０ｃに回転可能に取り付けられ、上部プレート５１０が中間プレート５２０ｂに固定されているので、該カムは、外プレートセグメント５２０ａ、５２０ｃを、中間プレート５２０ｂから離れて外向きに押すように機能する。故に、構成体５００は、このような配向でカム５６１とともに移植することができる。
【００８７】
構成体５６１を脊椎セグメントに取り付けた後に、カムのそれぞれは、時計回りまたは反時計回りに回転させることができる。カム５６１の形状は、略長方形であり、そこから延在する対向する突起５６２と、カム５６１を作動させるための工具と係合するソケット５６９とを有する。突起５６２は、カム５６１を時計回りに回転させた時に摺動可能なピン５３１を捕捉するための戻り止め５６４と、カム５６１を反時計回りに回転させた時に摺動可能なピン５３１を捕捉するための内フック５６６とを、該突起の外端部に含む。各カム５６１の２つの位置は、ばね５３０の張力のレベルを選択できるようにし、したがって、脊椎セグメントに印加される予荷重のレベルを選択できるようにすることを可能にする。このようなカム配設は、本明細書に記載する構成体の他の実施形態に提供することができ、該構成体には、図１６〜図２９と関連して説明される構成体２００が挙げられるが、これに限定されない。
【００８８】
前述した構成体２００と同様に、摺動可能なピン５３１は、トラック５２５の中に保持され、該トラックは、具体化された時に、端部プレートセグメント５２０ａ、５２０ｃの内縁部に実質的に平行である。
【００８９】
したがって、構成体５００を脊椎セグメント上に移植する時に、上部プレート５１０のカム作用表面５１２に係合するカム５６１によって、隣接プレート間の間隔が維持される。それぞれの椎骨への取り付けに続いて、１つまたは複数のカム５６１を軸方向位置のままにすることができ、したがって、本質的に、そのレベルに静的プレートを提供する。１つまたは複数のレベルで動的載荷が所望される場合は、前述のように、それぞれのカム５６１を時計回りまたは反時計回りに回転させて、中間位置か、または最も側方外向き限度のいずれかに、摺動可能なピン５３１を固定する。
【００９０】
移植中に、外科医は、カム５６１の一方または両方を反時計回りに回転させ、カム５６１を図３８に示される位置に置くことによって、２つの選択可能な予荷重のうちの小さいほうを提供することができる。外科医は、次いで、予荷重が、隣接する椎骨と融合材料との間の間隙を低減する際等に、所望の効果をもたらすのに十分であるかどうかを判定することができる。増大させた予荷重が所望される場合は、カム５６１を時計回りに（約半回転だけ）回転させて、カム５６１を図３９に示される位置に置くことができ、またはその逆にすることもできる。
【００９１】
図３８および図３９に示される構成体５００の閉鎖した配設では、間隙５９１ａおよび５９１ｂは、該構成体が脊椎セグメントに接続されないので、完全に閉鎖される。構成体を脊椎セグメントに接続した場合、それぞれのカム５６１が係止位置（縦軸に平行）のままであれば、間隙５９１ａ、５９１ｂは、開いたままになり、また、椎骨間の空間がそれぞれの間隙５９１ａ、５９１ｂの全体の量だけ収縮させた移植の後に、かなりの程度まで融合材料が定着しない限り、ある程度まで開いたままになる可能性がある。
【００９２】
プレートセグメント１１０、１２０を含む、前述した構成要素のための材料には、例えば、テンレス鋼、チタニウム合金、ニチノール等のニッケル合金、ポリマー材料、窒化ケイ素等のセラミック材料、または複合材料が挙げられる。
【００９３】
本発明によるデバイスは、第１頸椎（Ｃ１）から第１仙骨椎骨（Ｓ１）まで等の、脊柱のあらゆる領域に適用することができる。脊柱に沿った異なる場所で使用される時に、プレートセグメント１１０、１２０、係合部材１４０、ばね１３０、およびねじ１５０は、その領域の中の椎骨本体のサイズ、および経験する載荷状態に従ってサイズ決定される。
【００９４】
本発明によるキットを提供することができ、該キットは、一連のプレートサイズと、異なる剛性を伴うばね１３０と、異なる剛性および／または形状を伴う係合部材と、異なるサイズの骨ねじとを含むことができ、また、固定および／または可変角度（多軸）ねじを含むことができる。キットは、頸部、胸部、腰部、および／または仙骨への適用に適切なサイズを有するプレートを含むことができる。
【００９５】
前述され、かつ、添付図面に示されるように、本発明のデバイス、システム、および方法は、優れた特性および多用性を伴う脊柱プレートシステム構成体および関連するシステム、方法、およびキットを提供し、骨移植片の融合を適合的に高める。
【００９６】
要するに、本発明による構成体は、選択的に動的であることができ、ダイナミズムは、受動または能動であることができ、能動であれば、予荷重のレベルを容易に選択することができる。すなわち、本発明による構成体は、完全に静的な（いかなるレベルでも動的に能動ではない）構成体として使用するか、１つまたは複数のレベルで静的で、かつ残りのレベルで動的なものとして使用するか、または全てのレベルで動的なものとして使用することができる。さらに、選択可能なダイナミズムは、予荷重が構成体によって印加される等の、能動であるか、または代替的に、取り付けられた脊椎セグメントと構成体との間の荷重分散を通して力が管理される、受動であることができる。
【００９７】
本発明による受動ダイナミズムの用途では、構成体は、隣接するプレートセグメント間の平行移動および／または曲げにおける圧縮力に対して、所定量の抵抗を提供するように構成することができ、それによって、構成体と脊柱セグメントとの間の所定量の荷重分散を可能にする。能動ダイナミズムは、１つまたは複数のばね等の１つまたは複数の部材の張力を変化させる等によって選択可能である、予荷重を含むことができる。さらに、本明細書で「ばね」という用語が使用されているが、そのようなばねの外観は、従来のばねの概念とは異なる可能性があり、従来のばねの概念に限定されないことを理解されるよう留意されたい。
【００９８】
本出願人は、一実施形態と関連する本明細書に記載する特徴を、そのような特徴が相互排他的である場合を除いて、そのような特徴がそのような実施形態と関連して明示的に説明されていない場合であっても、本明細書に記載する任意の他の実施形態に有利に適用することができると考えていることを理解されたい。すなわち、具体的には、例えばそのような特徴が他の特徴と適合しない場合、またはそのような特徴を別の特徴と必然的に置き換える場合を除いて、一実施形態の要素は、別の実施形態の要素と交換可能であると考えられる。当業者には、本発明のデバイス、システム、および方法には、本発明の趣旨または範囲から逸脱することなく、さらなる修正および変更が行えることが明らかになるであろう。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
0005548710.tif 000008
【図３Ｂ】
0005548710.tif 000009
【図３Ｃ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
0005548710.tif 000012
【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
0005548710.tif 000020
【図９】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
0005548710.tif 000023
【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５Ａ】
0005548710.tif 000029
【図１５Ｂ】
0005548710.tif 000030
【図１５Ｃ】
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【図１５Ｄ】
0005548710.tif 000032
【図１５Ｅ】
0005548710.tif 000033
【図１５Ｆ】
0005548710.tif 000034
【図１６】
0005548710.tif 000035
【図１７】
0005548710.tif 000036
【図１８】
0005548710.tif 000037
【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
0005548710.tif 000040
【図２２Ａ】
0005548710.tif 000041
【図２２Ｂ】
0005548710.tif 000042
【図２２Ｃ】
0005548710.tif 000043
【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
0005548710.tif 000046
【図２６】
0005548710.tif 000047
【図２７】
0005548710.tif 000048
【図２８】
0005548710.tif 000049
【図２９】
0005548710.tif 000050
【図３０Ａ】
0005548710.tif 000051
【図３０Ｂ】
0005548710.tif 000052
【図３０Ｃ】
0005548710.tif 000053
【図３１Ａ】
0005548710.tif 000054
【図３１Ｂ】
0005548710.tif 000055
【図３１Ｃ】
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【図３１Ｄ】
0005548710.tif 000057
【図３１Ｅ】
0005548710.tif 000058
【図３１Ｆ】
0005548710.tif 000059
【図３１Ｇ】
0005548710.tif 000060
【図３１Ｈ】
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【図３２Ａ】
0005548710.tif 000062
【図３２Ｂ】
0005548710.tif 000063
【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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