(57)【要約】天然の生体組織（１１）を使用して椎間板または椎間板髄核を修復または置換するための材料および方法。組織は追加のコア材料を使用せずに組織のみで使用することができ、またはエラストマーまたはヒドロゲルのコアを保護するために使用することもできる。組織のみで使用するときは、天然の生体材料の中実のプラグを提供するために、組織を巻き、折り畳み、あるいは編み上げる、または層にすることができる。エラストマーまたはヒドロゲルのコアを保護するために使用するときは、組織はコアを支持するための包囲用ジャケットとして作用する。天然組織の移植物（１０）は、デバイスが椎間板腔内に埋め込まれるときに移植物を折り畳むのを助けるための引き紐をさらに含むことができる。天然組織の移植物の複数のユニットを共に使用することもできる。
2005538810.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
椎間板またはその任意の一部を補強、修復、または置換するためのデバイスであって、椎間板内部に挿入できる寸法および形状にされた少なくとも１片の天然組織を含むデバイス。
【請求項２】
前記天然組織が生体組織または生体組織から抽出したマトリクスを含む、請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
前記天然組織が心膜組織を含む、請求項１に記載のデバイス。
【請求項４】
前記天然組織が小腸粘膜下組織を含む、請求項１に記載のデバイス。
【請求項５】
前記形状が天然組織の複数の層を含む、請求項１に記載のデバイス。
【請求項６】
前記複数の層が、ロール、積み重ねた複数のシート、および折り重ねた単一のシートからなる群から選択された形状を含む、請求項５に記載のデバイス。
【請求項７】
前記デバイスがさらに、前記複数の層のうち少なくとも２つの層の少なくとも一部分を互いに固定するための固定機構を含む、請求項５に記載のデバイス。
【請求項８】
前記固定機構が、縫合糸、ステープルなどからなる群から選択された機構を含む、請求項７に記載のデバイス。
【請求項９】
前記天然組織が複数のサブユニットを含む、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１０】
前記複数のサブユニットを可動的に相互結合するための少なくとも１つの固定機構をさらに含む、請求項９に記載のデバイス。
【請求項１１】
前記固定機構が縫合糸、ステープル、シート、ストリップからなる群から選択された機構を含む、請求項１０に記載のデバイス。
【請求項１２】
前記デバイスが編組みの天然組織を含む、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１３】
椎間板またはその任意の部分を補強、修復、または置換するためのデバイスであって、椎間板内部に配置できる寸法にされた形状を有する天然組織の複数のサブユニットと、前記複数のサブユニットを相互結合するための少なくとも１つの固定機構とを含むデバイス。
【請求項１４】
前記サブユニットがそれぞれ天然組織のロールまたはプラグを含む、請求項１３に記載のデバイス。
【請求項１５】
前記サブユニットが編組みの天然組織を含む、請求項１３に記載のデバイス。
【請求項１６】
椎間板の全部または一部を補強、修復、または置換する方法であって、椎間板内部に挿入できる寸法および形状にされた少なくとも１片の天然組織を含む椎間板デバイスを椎間板内に埋め込むステップを含む方法。
【請求項１７】
前記天然組織が生体組織または生体組織から抽出したマトリクスを含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記天然組織が心膜組織を含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記天然組織が小腸粘膜下組織を含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項２０】
前記椎間板デバイスが天然組織の複数の層を含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項２１】
前記複数の層が、ロール、積み重ねた複数のシート、折り重ねた単一のシートからなる群から選択された形状を含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記椎間板デバイスがさらに、前記複数の層のうち少なくとも２つの層の少なくとも一部分を互いに固定するための固定機構を含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項２３】
前記固定機構が、縫合糸、ステープルなどからなる群から選択された機構を含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記椎間板デバイスが複数のサブユニットを含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項２５】
前記複数のサブユニットを可動的に相互結合するための少なくとも１つの固定機構をさらに含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記固定機構が、縫合糸、ステープル、シート、ストリップからなる群から選択された機構を含む、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記椎間板デバイスが編組みの天然組織を含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項２８】
前記椎間板デバイスが、椎間板内部に配置できる寸法にされた形状を有する天然組織の複数のサブユニットと、前記複数のサブユニットを相互結合するための少なくとも１つの固定機構とを含む、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記椎間板デバイスが、比較的幅広の組織のプラグを提供するように互いに折り畳むことのできる一連の比較的細いプラグ部分を含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項３０】
比較的幅広の組織のプラグを形成するように折り畳むときに、前記一連の比較的細いプラグ部分を保持クリップによって互いに保持させることのできる、請求項１７に記載の方法。
【請求項３１】
解剖学的構造物を補強、修復、または置換するための構造であって、前記構造が編組みの天然組織を含む構造。
【請求項３２】
前記編組みの天然組織が心膜組織を含む、請求項３１に記載の構造。
【請求項３３】
前記編組みの天然組織が小腸粘膜下組織を含む、請求項３１に記載の構造。
【請求項３４】
前記編組みの天然組織が少なくとも３つの編組みの組織の撚り糸を含む、請求項３１に記載の構造。
【請求項３５】
前記編組みの天然組織が前記構造を骨に取り付ける手段をさらに含む、請求項３１に記載の構造。
【請求項３６】
解剖学的構造物を補強、修復、または置換するためのデバイスであって、ある長さの編組みの天然組織を含み、前記ある長さの編組みの天然組織が第１のまっすぐな形状と第２の折畳み形状を有し、前記第１のまっすぐな形状が第１の断面寸法を表し、前記第２の折畳み形状が第２の断面寸法を表し、前記第１の断面寸法が前記第２の断面寸法よりも小さいデバイス。
【請求項３７】
前記デバイスが、前記ある長さの編組みの天然組織を第２の折畳み形状に折り畳むための引き紐をさらに含む、請求項３６に記載のデバイス。
【請求項３８】
前記引き紐が、デバイスを少なくとも２つの折りを有する第２の折畳み形状に折り畳むのを容易にするような方法で前記ある長さの編組みの天然組織に取り付けられている、請求項３６に記載のデバイス。
【請求項３９】
解剖学的構造物を補強、修復、または置換するためのデバイスであって、ある長さの天然組織を含み、前記ある長さの天然組織が第１のまっすぐな形状と第２の折畳み形状を有し、前記第１のまっすぐな形状が第１の断面寸法を表し、前記第２の折畳み形状が第２の断面寸法を表し、前記第１の断面寸法が前記第２の断面寸法よりも小さいデバイス。
【請求項４０】
前記デバイスが、前記ある長さの天然組織を第２の折畳み形状に折り畳むための引き紐をさらに含む、請求項３９に記載のデバイス。
【請求項４１】
前記引き紐が、デバイスを少なくとも２つの折りを有する第２の折畳み形状に折り畳むのを容易にするような方法で前記ある長さの天然組織に取り付けられている、請求項４０に記載のデバイス。
【請求項４２】
椎間板髄核を補強、修復、または置換するためのデバイスであって、（ａ）第１端および第２端を有する編組みの天然組織の移植物と、（ｂ）前記編組みの天然組織の移植物の前記第１端付近に固定され、前記第１端から前記第２端へ複数箇所で前記移植物を通過する引き紐とを含み、
前記移植物が、前記引き紐の有効長さがまっすぐにした天然組織の長さと概ね同等であるとき、前記移植物の長さ対幅比が少なくとも５：１である第１のまっすぐな形状を画成し、
前記移植物が、前記引き紐の有効長さがまっすぐにした天然組織の長さより短いとき、前記移植物の長さ対幅比が５：１未満である第２の折畳み形状を画成するデバイス。
【請求項４３】
前記天然組織が編組みの心膜組織を含む、請求項４２に記載のデバイス。
【請求項４４】
前記天然組織が編組みの小腸粘膜下組織を含む、請求項４２に記載のデバイス。
【請求項４５】
前記引き紐が移植物の全長にわたって複数箇所で前記編組みの移植物を通過し、前記複数箇所が少なくとも３箇所である、請求項４２に記載のデバイス。
【請求項４６】
前記引き紐が少なくとも５箇所で移植物を通過する、請求項４５に記載のデバイス。
【請求項４７】
前記引き紐が少なくとも１０箇所で移植物を通過する、請求項４６に記載のデバイス。
【請求項４８】
椎間板髄核を補強、修復、または置換する方法であって、
（ａ）第１端、第２端、および引き紐を有する編組みの天然組織の移植物であって、前記引き紐が、前記編組みの天然組織の移植物の前記第１端付近に固定され、前記第１端から前記第２端へ複数箇所で前記移植物を通過し、前記移植物が、前記引き紐の有効長さがまっすぐにした天然組織の長さと概ね同等であるとき、前記移植物の長さ対幅比が少なくとも５：１である第１のまっすぐな形状を画成する、前記編組みの天然組織の移植物を提供するステップと、
（ｂ）前記まっすぐにした天然組織を椎間板腔内に埋め込むステップと、
（ｃ）前記編組みの天然組織の移植物に、前記移植物の長さ対幅比が５：１未満である第２の折畳み形状を取らせ、前記形状を取らせることが前記引き紐の有効長さを短くすることによって達成されるステップとを含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に整形外科的構造物を補強または修復するための天然組織の使用に関し、より詳細には、椎間板および／または滑膜性関節などの整形外科的構造物を補強または修復するための天然組織の使用に関する。
【背景技術】
【０００２】
本出願は、２００２年９月１８日出願の係属中の米国特許出願第６０／４１１，５１４号、２００３年８月２１日出願の係属中の米国特許出願第１０／６４５，００６号、２００３年４月２５日出願の係属中の米国特許出願第１０／２４５，９５５号、および２００２年１１月１５日出願の係属中の米国特許出願第６０／４２６，６１３号の一部継続出願である。上記はすべて参照によってその全体を本出願に組み込むものとする。
【０００３】
椎間板は、脊椎を安定させ椎体間で力を分配するという機能を持つ。正常な椎間板は、ゼラチン状の髄核、繊維輪、および２つの椎体終板を含む。髄核は繊維輪によって取り巻かれ、包囲されている。
【０００４】
椎間板は損傷や変性を起こしやすいことが知られている。例えば、椎間板ヘルニアがよく知られており、これは一般的には通常の磨耗または予期しない力によって椎間板に亀裂が生じると起こる。変性椎間板疾患は、一般的に組織が徐々に天然の水分および弾力性を失っていく通常の加齢過程によって起こり、その結果、変性した椎間板が縮小し、また亀裂を生じることがある。
【０００５】
椎間板の損傷および変性は、既存の椎間板物質の置換または補強によって治療することが多い。現在の椎間板置換術では、中心部のコアのヒドロゲルを保護するためにポリエチレンメッシュなどの合成材料を使用する傾向にある。これらの合成材料は肌理の粗い織物に編み込まれるが、その粗い表面によって、保護されたヒドロゲルや椎体の骨終板の磨耗が加速される恐れがある。そのような磨耗は磨耗粉を生じる可能性があり、椎体終板骨の骨溶解およびその後の移植物の沈下など、有害な生体反応を引き起こすことがある。
【０００６】
例えば、ポリエチレンメッシュのジャケットを用いた人工髄核置換デバイスの使用に関する報告では、これらのデバイスが椎体終板内に沈下したことが示された。沈下は剛性のジャケットのコンプライアンスおよび硬いヒドロゲルのコアによっても起こる。このような椎骨の係数の不整合が上述の他の設計上の特徴とあいまって、移植物の沈下の一因となっている。
【０００７】
椎間板および関節に加えて、哺乳類の付属骨格には他の滑膜性関節もある。一般的な滑膜性関節は関節軟骨の層で覆われた２つの骨端部を含む。軟骨は平滑で弾性があり、関節での骨の低摩擦の動きを容易にする。
【０００８】
骨端部および関連する軟骨は関節皮膜−滑膜液を生産する細胞膜の「サック」−によって取り囲まれている。皮膜および滑膜液は、関節軟骨に栄養を運び代謝老廃物を取り除きながら軟骨および結合組織を保護し支持する。
【０００９】
関節軟骨は、骨端上の硝子軟骨の薄い（２〜３ｍｍ）層である。これは軟骨膜がなく、したがって損傷時の修復能力が限られている。さらに、通常の加齢過程によって関節軟骨にいくらかの変性が起こることがあり、骨端部を保護し衝撃を弱める能力が減退する。
【００１０】
関節突起は、椎間関節としてのほうがよく知られているが、脊柱の各椎骨をその上位および／または下位椎骨と結合する機構である。各関節は２つの椎骨−上関節面および下関節面−を含み、１つの椎骨の下関節面が隣接する椎骨の上位関節面と結合する。関節は、椎骨の互いの椎骨に対する動きを容易にし、脊柱を曲げたりひねったりできるようにしている。
【００１１】
すべての滑膜性関節と同様に、関節面が互いに接する場所には滑膜液の薄い層によって潤滑された軟骨の内層がある。軟骨および滑膜液は、関節での摩擦を減少させて、関節の寿命を延ばし、炎症や関連する疼痛を予防する。
【００１２】
通常の加齢過程が進むと、関節を覆う軟骨が劣化し、かつ減耗し始めることがある。この減耗過程によって軟骨片が遊離することがあり、以前は平滑だった表面が粗くなることがある。その後椎間関節が互いに擦れ合うようになり、関節をさらに劣化させることになる摩擦を引き起こす。さらに、関節に関連する神経が刺激を受けて炎症を起こし、その結果、激痛が起こり脊柱の動きが制限される。
【００１３】
一般に滑膜性関節、特に椎間関節の変性に対処するための手法ではこれまで、主に疼痛を遮断し炎症を軽減するための注射を利用してきた。しかしこの処置は一時的であり、原因となっている病態が改善されることはほとんどない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
上記から、椎間板の全部または一部を補強、修復、または置換する際の合成材料の使用に伴う問題を回避する椎間板移植物が必要とされていることが理解されよう。変性滑膜性関節を治療するための効果的な材料および方法、特に関節を潤滑し保護する軟骨を補填または置換するための効果的な材料および方法が必要とされていることも理解されよう。本発明はこれらの必要に対処するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の一態様では、天然の生体組織を使用して椎間板の一部または全部を補強、修復、または置換するための材料および方法を提供する。組織は、特にストリップ、シート、プラグなどの形で提供することができ、それぞれの組織片は、所望の形状を形成するために巻き、折り畳み、あるいは編み上げることができる。組織は単一で使用することもでき、あるいは他の天然材料の細片または第２の材料の細片と組み合わせて使用することもできる。
【００１６】
あるいは、任意の滑膜性関節または他の解剖学的構造物を補強または修復するために、天然組織を、単独でまたは他の物質と共に使用することもできる。編組みの天然組織片は特に、様々な整形外科的適用において有用性が見出されている。
【００１７】
本発明のその他の特徴および利点は、以下の好ましい実施形態の説明から明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の原理を理解しやすくするために、好ましい実施形態を参照し、それを説明するために特定の用語を使用する。しかしながら、それによって本発明の範囲を限定しようとするものではなく、本発明の関連技術分野の当業者なら通常思いつくはずの開示された方法および／または装置の改変および他の修正、ならびに本明細書で説明された発明の原理の他の応用例も企図されていることが理解されよう。
【００１９】
上記で簡潔に述べたように、本発明の一態様は、天然の生体組織を使用して椎間板の全部または一部を補強、修復、または置換するための装置および方法を提供する。本発明の装置および方法では、好ましくは天然の生体組織が使用される。
【００２０】
本発明で使用される組織は、人間の患者に移植可能であればどのような天然の生体組織であってもよい。最も好ましい実施形態では、組織は、本明細書で説明するように機能するのに必要な強度と構造的完全性を提供するのに適した組織供給源から選択される。
【００２１】
いくつかの実施形態では、組織はヒト、ウシ、ブタの心膜または小腸粘膜下組織（ＳＩＳ）などの扁平細胞とすることができる。また、前十字靭帯、後十字靭帯などの靭帯、大腿筋膜などの筋膜、膝蓋、膝窩腱、４頭筋腱、アキレス腱などの腱、および他の結合組織を使用することもできる。
【００２２】
組織を使用する対象となる患者に応じて、組織を自家、同種異系、または異種とすることができる。本発明による装置および方法では人間の患者が企図されているが、動物の患者も処置することができる。
【００２３】
本発明の組織は、１つまたは複数のシート、ストリップ、プラグ、繊維、または移植に適した他のどのような形とすることもできる。例えば、椎間板または髄核置換デバイスを提供するためのコアを保護するために使用するとき、組織はコア材料を少なくとも部分的に閉じ込めるのに十分な大きさと強度を有する。追加のコア材料を使用せずに（例えば、髄核または椎間板置換デバイス自体として）使用するとき、組織は所望の構造を提供するのに十分な大きさと強度を有する。移植物の大きさと強度はもちろん、単独で使用するか他の細片と共に使用するかによって、また使用する組織が平面、編組み、あるいは折畳みであるか等によっても異なる。
【００２４】
したがって、移植物の形状および材料の使用方法に応じて天然組織の寸法および厚さを変えることができる。例えば組織のシートを丸め、折り、または層状に重ねて中実のプラグにするとき、シートは好ましくは幅約５〜５０ｍｍ、長さ約２０〜８０ｍｍである。別の例では、コア物質を保護するために組織のシートまたはストリップを使用するときは、シートまたはストリップは好ましくは幅約１０〜４０ｍｍ、長さ約３０〜６０ｍｍである。編組みの移植物を作製するために使用するときは、長さ３０〜２００ｍｍ（より好ましくは長さ５０〜１００ｍｍ）、幅１〜１０ｍｍ（より好ましくは幅２〜５ｍｍ）のストリップがしばしば使用される。場合によっては、より厚いまたはより薄い実施形態が好まれるが、一般にはシートは好ましくは厚さ約１〜３ｍｍである。
【００２５】
好ましい一実施形態では、組織は編組みの移植物を形成するように編み上げられている。編組みの移植物は、編組みされていない移植物に比べて優れた強度を有することができるが、同時に椎間板腔を埋めるために束ねたり折り畳んだりできるだけの十分な柔軟性をも有する。いくつかの好ましい実施形態では、編組みの移植物は複数（例えば３つ以上）の扁平組織のストリップから作製することができるが、他の実施形態では円形の撚り線が使用される。編組みの移植物は、多くの細い／極細の撚り線を互いに編み上げて天然組織の「ロープ」を形成するときのように、特別に強いが柔軟な構造を形成するように編み上げることができる。このロープは１つの長く細い部分として使用することができ、あるいは、より厚い構造物を形成するために、折り畳むまたは巻き付けることもできる。本明細書で説明する他の実施形態と同様に、編組み構造は、椎間板の全部または一部の補強、修復、置換、または靭帯、腱など他のほぼあらゆる解剖学的構造物の全部または一部の補強、修復、置換を含め、様々な医療の応用例にも使用することができる。
【００２６】
天然の組織材料は弾性的特性を有することができるが、非弾性的なものでもよい。組織はまた、変形可能なものでも変形不可能なものでもよい。本開示では、弾性的とは、材料が移植条件下で延ばされたり圧縮されたりしたときに元の形状に、またはほぼ元の形状に戻ることを意味することを理解されたい。組織の弾性的な性質は、周囲の宿主組織の弾性係数とより整合する可能性をもたらし、例えば、それによって椎間板髄核または椎間板置換物がより自由に撓むことができ、周囲の宿主組織とよりうまく外形が合い、移植物が終板内に沈下する可能性が低減される。本開示では、変形可能とは、機能の強化または回復のために体内の創傷の組織が欠落または変形した部位に対処できるように、材料が欠損部に移植された後、周囲の力に応じて寸法がわずかに小さくなることができることを意味することを理解されたい。いくつかの代替実施形態では硬組織、非柔軟組織を使用することもできるが、好ましくは、本明細書で述べる天然組織の移植物は、軟組織、柔軟組織である。
【００２７】
生体組織は磨耗の可能性を低減するために平滑な表面とすることができる。さらに、組織材料から磨耗粉が生じる場合は、合成材料を分解し代謝するよりもうまく体内でそれを分解し代謝することができる。
【００２８】
天然の生体組織を使用すると「瘢痕化（ｓｃａｒｒｉｎｇ）」の可能性があり、宿主組織を組織内へと成長させ、そのため合成材料のジャケットの設計についてこれまで報告されていたような移植物の排除が起こる可能性が抑えられることが理解されよう。いくつかの実施形態では、天然の生体材料を定位置に配置する前または配置した後に縫合することもできる。
【００２９】
組織は天然の生体組織から構成することができ、あるいは生体組織から抽出したマトリクスから構成することもできる。生体組織の性質は分解可能なものでも分解不能なものでもよい。組織はエラストマーまたはヒドロゲルの髄核または椎間板置換デバイスを保護するために使用することもでき、あるいは追加的な中心部のコアを使用せずにそれ自体を髄核または椎間板置換デバイスとして使用することもできる。
【００３０】
本発明の方法では、天然の組織材料を椎間板髄核および／または椎間板繊維輪を含む椎間板の全部または一部を補強、修復、置換するために使用することもでき、あるいは前十字靭帯、屈筋腱、回旋腱板、半月板、または弾性的または変形可能な特性を有することのできる体内の他の同様の組織など、他の何らかの整形外科的構造物の全部または一部を補強、修復、置換するために使用することもできる。
【００３１】
一態様では、天然材料を椎間板髄核を補填または置換するために使用する。この態様では天然組織を、天然の椎間板髄核物質を補填または置換するために椎間板繊維輪内に挿入される材料のロール、層、編組みまたは折畳みの「プラグ」（またはそのような構造の連続）として提供することができる。本発明のこの態様では合成コア材料は必要でないが、望むならそのようなコアを組み込むこともできる。天然組織の移植物を、本来の髄核の最小限の、部分的な、または完全な除去によって椎間板の一部切除または完全切除を行った後で使用することができる。
【００３２】
別の態様では、天然材料を使用して椎間板繊維輪を含む本来の椎間板の全部または概ね全部を補填または置換することができる。さらにこの実施形態は、代替椎間板を定位置に保持するための保持機構を備えることができ、望むなら合成コア材料を組み込むこともできる。
【００３３】
他の態様では、天然の生体組織を使用して髄核置換デバイスを提供するためにエラストマーまたはヒドロゲルのコアを保護することもできる。ヒドロゲルの髄核デバイスは、中心部のヒドロゲル物質を閉じ込め、椎間板にかかる負荷の圧力に耐えるようにするために、何らかの形の保護をその周りに必要とすることがある。天然組織をエラストマーまたはヒドロゲルのコアを保護するために使用するとき、上記の利点が得られる。
【００３４】
別の態様では、椎間板繊維輪の孔を塞ぐため、あるいは椎間板髄核または椎間板繊維輪を修復するためのパッチまたはプラグとして天然材料を使用することができる。この態様およびその他の態様を、本明細書に添付された図面を参照しながらこの適用例および関連する適用例においてより詳細に説明する。
【００３５】
本発明の天然組織の移植物は、移植前に水和させた形で、あるいは完全にまたは部分的に脱水させて使用することができることを理解されたい。脱水した移植物は水和した移植物に比べてより小さくすることができ、したがってより小さい切開部を通して埋め込むことができるので、応用例によってはより好ましい。一実施形態では、天然組織の移植物を脱水状態で椎間板腔に埋め込み、再水和させて実質的により大きな組織を形成する。このような一部の実施形態では、再水和された組織の寸法は、椎間板の高さを増やすのに十分なほど、好ましくは椎骨を伸延させるのに十分なほど増大する。
【００３６】
いくつかの実施形態では、天然組織の移植物は合成材料と組み合わせて使用される。この場合、上述のようにヒドロゲルを使用することができるが、それに加えてまたはその代わりに、他のポリマー、エラストマー、プラスチック、ファブリック、ビード、繊維などを使用することもできる。天然組織の移植物の構成要素を形成するために使用することのできる合成材料の例には、ポリビニルアルコール、ポリアクリルアミドポリアクリル酸、ポリウレタン、シリコーン、シリコーンポリウレタン、ポリエチレン、プロピレン、ポリエステル、ポリテレフタレート、ポリアリルエーテルケトンなどがある。
【００３７】
いくつかの実施形態において、椎間板の修復、再生、または融合を促進するために、ＴＧＦベータ、ＢＭＰなどの成長因子を組織に組み込むことができる。
図を参照すると、図１は椎間板髄核置換デバイスの一実施形態を示している。この図において天然組織の移植物は、隣り合う椎骨１２と椎骨１３との間に配置され繊維輪１４の内部に保持された少なくとも１片の天然組織１１を含む。図では椎間板髄核全体を置換するための移植物の使用を示すが、移植物は実際の髄核の全部または一部分のみを置換または補填するような、また椎間板腔の所定の高さを維持するのを助けるような寸法とすることができることを理解されたい。さらに、図示された移植物は椎骨１２と椎骨１３とを通って伝達される力を吸収するための弾性的特性を有する。本実施形態では、例えば、天然組織１１は１つまたは複数の組織シートのロールの形状である。ただし後述するように、他の適切な形状も利用することができる。
【００３８】
図２を参照すると、移植前の状態の移植物２０は、移植物にかかる圧縮力がないので、図１に示した、埋め込まれたデバイスに比べてより大きい高さ「Ｈ」およびより小さい幅「Ｗ」を有することができる。さらに、移植物２０は後述のように移植物の所定の形状を維持するのを助けるための縫合糸、ステープル、または他の締結具など、１つまたは複数の固定機構２５を含むことができる。固定機構２５は移植物１０の長さの全部または一部分のみに沿って延びることができる。さらに、固定機構２５は移植物２０の厚さの全部または一部分のみにわたって延びることもできる。
【００３９】
図３は天然組織の移植物の形状の代替実施形態を示す。図示された実施形態では、移植物３０が、椎間板髄核腔を埋めるように折り畳むまたは巻き付けるなどのできる長く細い組織のロールを含む。
【００４０】
図４〜図１０は、本発明の天然組織の移植物の「編組み」実施形態を示す。図４および図５では、移植物５０が長い天然組織の編組みのストリップ５１を含む。移植物を移植後に折り畳んでよりコンパクトな形状にするのを助けるために、引き紐５２が設けられている。引き紐５２は移植物５０に一方の端部５４付近で固定され、移植物の全長にわたって複数箇所で移植物を通過し、移植物の他方の端部５５から出て、引き紐を引っ張って移植物を束にするための部分５３をもたらす。好ましくは、引き紐５２は移植物を通過するときはいつも移植物の一方の側から他方の側へと通る。このようにして引き紐を使用して「束にして」または「折り畳んで」、移植物を複数の折重ね部分とすることができる。
【００４１】
移植物５０は、図４に示すように第１のまっすぐな形状になっている。図示された実施形態では、移植物５０の長さＬは幅Ｗの少なくとも５倍である。より好ましくは、長さＬは幅Ｗの１０倍である。
【００４２】
図５Ａおよび図５Ｂは、移植物の中を通過する引き紐を備えた、図４の編組みの組織の移植物を示す。引き紐５２は編組みの組織の移植物に一方の端部５４付近で固定され、第１の固定端から第２の自由端５５まで、複数箇所で移植物を通過する。図５Ｂに示すように、引き紐５２は好ましくは、移植物を複数箇所で通過するときは、編組みの組織の移植物の一方の側から編組みの組織の移植物の他方の側までを通る。
【００４３】
引き紐５２は、引き紐が一方の端部付近で最初に編組みに入った場所から他方の端部付近で最後に編組みから出た場所までの長さによって定義される、有効長さ「Ｅ」を含む。引き紐５２はまた、その有効長さの先に先端部５３も含み、先端部５３は引き紐を引っ張って編組みの移植物を折り畳むために使用される。ある長さの引き紐では、「有効長さ」および「先端部」を含む引き紐の相対的部分は、引き紐が引っ張られて移植物が折り畳まれていくにつれて変化することが理解されよう。
【００４４】
移植物を折り畳むためには自由端５５を概ね一定の位置に保持しながら引き紐５２を引っ張る。このことにより移植物の固定端５４は自由端５５のほうへ引き寄せられ、それによって移植物が束になりまたは折り畳まれる。折畳みの数は引き紐５２が移植物を通過する箇所の数による。例えば、引き紐５２が移植物５１を３回通過する場合は３つの折り畳みが形成される。特定の応用例のために望まれる折り畳みの数は多様であり、いくつかの実施形態では１つ折りが好まれ、他の諸実施形態では少なくとも２つの折り畳みが好まれ、さらに他の諸実施形態では少なくとも３つの折り畳みが好まれる。
【００４５】
さらに、折り畳みの数をより多くすることにより、移植物の構造的特性を改良すること、および／または好ましい大きさにすることが可能である。また、移植物から移植物までのまたは１つの移植物内部での折りの長さを変えることにより、所望の構造的特性および／または所望の最終形状を得ることができる。例えば、より離れた箇所に引き紐を通して移植物を通過させることによって、より幅広の折りを得ることができ、一般により幅広の折畳みの移植物が形成される。同様に、折り畳みの位置および寸法を調節することによって、湾曲したまたは円弧形の移植物を得ることができる。
【００４６】
図６は、引き紐が引っ張られて移植物が束にされまたは折り畳まれた後の移植物５０を示す。移植物の長さＬは束ね／折畳みによって減少するが幅Ｗは増加する。したがって、図示された実施形態では、移植物５０は長さＬが幅Ｗの５倍より少ない第２の折畳み形状を取っている。好ましくは、折畳み形状では長さＬは幅Ｗの３倍以下である。このとき編組みの組織に隣接しているまたは編組みの組織内部にある引き紐の部分が少なくなるので、それに対応して引き紐の有効長さも短くなる。
【００４７】
いくつかの好ましい実施形態では、まっすぐな移植物の本来の長さおよび本来の幅に関わらず、移植物の折畳み形状での長さ対幅比は、まっすぐな形状の移植物の長さ対幅比の２分の１以下である。したがって、まっすぐな形状の移植物の長さ対幅比が１０：１の場合、折畳みの移植物の長さ対幅比は好ましくは５：１以下、より好ましくは上述のように約３：１以下である。
【００４８】
図７は椎間板繊維輪７７によって画定される椎間板髄核腔７８内に埋め込まれつつある編組みの移植物を示す。移植物７１は第１端部７４、第２端部７５を有し、幅Ｗの少なくとも５倍の長さＬを有する。引き紐７３が第１端部７４付近で固定され、移植物の中を通過し第２端部７５付近から出ている。上述したように、引き紐７２が移植物の全長にわたって複数箇所で移植物７１に入り移植物７１から出ている。椎間板繊維輪を通して移植物を挿入するのを助けるためにカニューレ７６を使用することもできる。
【００４９】
図８は、移植物のより多くの部分が埋め込まれ後、また引き紐７２が引っ張られて椎間板髄核腔内で移植物がいくらか束ねられ／折り畳まれ始めた後の図７の移植物を示す。図９は、移植物のさらに多くの部分が埋め込まれた後、また束ね／折畳みが進んだ後の移植物を示す。
【００５０】
図１０は、移植物が椎間板髄核腔７５内に最後まで埋め込まれた後の図７の移植物を示す。引き紐７２は移植物を完全に束ねるまたは折り畳むのに十分なだけ引っ張られており、このとき移植物の幅はその長さとほぼ等しくなっている。図から分かるように、図７でのまっすぐな形状の長さ対幅比が１０：１であった移植物は折り畳まれ、図１０でのまっすぐな形状の長さ対幅比が約２．５：１の移植物になっている。
【００５１】
図１１に示すように、天然組織の移植物１１０は別々のシート１１１の積重ねを含むことができる。あるいは、図１２に示すように、移植物１２０は移植物内に複数の層を形成するように折り重ねられた組織のストリップ１２１を含むこともできる。すべての場合に、構造の完全性を強化するために、材料の各「層」の１つまたは複数を結合する縫合材料、縫合糸、または他の固定機構を使用することができる。さらに、すべての場合に、移植物を切断または他の方法で形成して、天然の椎間板髄核の形のようなより自然な形の移植物を形成することができる。
【００５２】
図１３〜図１５は、天然組織の移植物１３０の別の実施形態を示す。図１３では、移植物１３０は、縫合糸１３５ａ〜ｃなどの任意の適切な固定手段によって互いに結合された複数のサブユニット１３１、１３２、１３３、および１３４を含む。最も好ましくは、サブユニット１３１〜１３４は、図１３のように積み重ねたとき椎間板切除術の後で椎間板繊維輪の比較的小さな開口を介して挿入できるように、比較的小さくなっている（例えば直径５〜９ｍｍ、長さ８〜２０ｍｍ）。
【００５３】
椎間板髄核腔に埋め込むと、例えばサブユニット１３１〜１３４は図１４および図１５に示すように第２状態で実質的により幅広でより短い移植物を形成するように折り畳むことができる。このような移植物は例えば、椎骨の力をより多く受け、よりうまく配分することができる。
【００５４】
サブユニット１３１〜１３４は、円筒形にする必要はなく、移植物の高さが幅よりも大きい卵形（例えば、幅５〜８ｍｍ、高さ８〜１０ｍｍ、長さ８〜２０ｍｍ）など、別の形にすることもできる。これにより、移植を施すために繊維輪により小さな切開を行うことが容易になる。さらに、結合するサブユニットの数はより少なくもより多くもすることができる。
【００５５】
図１６および図１７は、図１３〜図１５と同様であるがヒンジとして作用し折り重ねやすくするためにサブユニット１６１〜１６４の側面の全部または一部に取り付けられている天然組織のシートまたはストリップ１６５ａ〜ｃを有する固定機構を移植物１６０が含む実施形態を示す。
【００５６】
図１８〜図２０は、本明細書で以下「アコーディオン」実施形態と称する、椎間板髄核置換デバイスの他の実施形態を示す。これらの図では、移植物１８０が縫合糸１８９ａ〜ｊなどの固定手段によって互いに保持された複数のサブユニット１８１〜１８８を含む。図に示すように、移植物１８０は、各サブユニットが折り畳まれて、端を接して配置された４つのサブユニットからなる２つの列になっている比較的長く細い形状を取ることができ、または各サブユニットが折り畳まれて、側面を接して配置された４つのサブユニットからなる２つの列になっている比較的短く幅広の形状を取ることができる。移植物をシリンジ１９０または他の移植器具内に挿入するときに長く細い形状を使用することができ、移植物を椎間板腔内に埋め込んだときに短く幅広の形状を使用することができる。
【００５７】
図２１に示すように、長い縫合糸またはケーブル２１６で複数のサブユニットを互いに結合することができることも理解されるであろう。図２２および図２３に示すように保持クリップ２２０および／または２３０を使用することもできる。
【００５８】
別の態様では、天然組織を合成エラストマーまたはヒドロゲルのコアを包みこむための包囲用ジャケットとして使用する。天然組織は、必要な構造的支持を提供すると共に、椎間板に負荷がかかった状態でコア物質が曲がりまた変形することを可能にする。
【００５９】
図２４および図２５はエラストマーのコアを包むために使用される本発明の天然組織の一実施形態を示す。天然組織２４１が、椎間板髄核または椎間板置換デバイスを提供するためにエラストマーのコア２４５を閉じ込める。縫合糸２４３を使用して、移植物を形成するように２つの天然組織を互いに保持することができる。
【００６０】
図２６はエラストマーのコアを包むために使用される本発明の天然組織の別の実施形態を示す。天然組織２６１が、椎間板髄核または椎間板置換デバイスを提供するためにエラストマーのコア２６２を閉じ込める。包囲用ジャケットを閉じるために縫合糸２６３などの固定機構を使用する。
【００６１】
椎間板髄核または椎間板置換デバイスを追加のコアと共にまたはそれなしで使用して、損傷した椎間板髄核の一部または全部を置換することができる。さらに、椎間板置換デバイスは、安定し椎間板腔から排除されないようになると、椎間板繊維輪の一部または全部を置換することもできる。置換デバイスを形成するための天然組織の使用は、上記で明らかにした利点をもたらす。
【００６２】
本発明の別の実施形態では、天然組織は組織の細片を保持するために使用されるサックに形成される。サックおよびそこに閉じ込められた組織が天然の椎間板髄核を置換することができる。
【００６３】
一般に「ポーチ」または「サック」実施形態と称されるが、合成または天然組織は空のポーチの形状に形成されている。この空のポーチは、椎間円板の繊維輪の小さな孔を通して挿入するのに十分なほどに小さい直径まで圧縮される。椎間板内に入れた後でポーチの内部に天然または合成組織の細片、ストリップ、または長い撚り糸を挿入することによってそれを満たすことができる。この膨張はポーチの小さい開口を通して行われる。一杯まで満たした後でポーチの開口を巾着縫合式の縫合材料またはフラップに事前挿入した縫合材料で開口を縫合して閉じることができる。
【００６４】
また、他の実施形態ではポーチおよび内容物は、合成ポリマーなど（即ちポリエチレン、マクロンなど）天然組織以外の材料から作製される。
ポーチ実施形態での１つの利点は、繊維輪の大きな孔を通して大きな移植物を挿入するのを避けられることである。人工物を挿入するのに大きな孔は必要でないので、移植物は椎間板から排除されにくくなる。ポーチも最小侵襲手術によって挿入することができる。
【００６５】
図２７〜図３０を参照すると、ポーチ実施形態が示されている。図２７〜図２９は天然組織のポーチ２７２が中に挿入された椎間板繊維輪２７１を示す。挿入具２７３を備えた装入カニューレを使用してポーチ２７２を椎間板腔内に挿入することができる。装入カニューレを使用するためには、カニューレがポーチ内へと突き出るようにポーチ２７２を好ましくは装入カニューレを覆って配置する。挿入具を使用してポーチとカニューレを椎間板繊維輪内部の位置へと押し込む。カニューレを定位置に置いて挿入具を取り除く。ポーチ２７２およびカニューレ２７４を定位置に置いた後、装入カニューレの挿入具２７３を引き抜き、組織２７６または合成材料（図示せず）の細片またはストリップをカニューレ２７４の中を通すことによってポーチ２７２を満たすために使用する。ポーチ全体への装入を容易にするために、ポーチが充填されるにつれてカニューレを部分的に引き抜く。ポーチが所望の密度まで充填されるとカニューレを引き抜く。ポーチが充填された後、上述した開口端で縫合糸３００などの固定手段によってそれを固定する。
【００６６】
また別の実施形態では、一端に孔を有する天然組織の移植物を引き紐と共に使用して折り畳まれた組織片を形成する。図３１に示すように、デバイス３１０は第１端部３１５、第２端部３１６、および第１孔３１３を備える天然組織の移植物３１１を含むことができる。移植物３１１の端部３１５付近に取り付けられた引き紐３１２を使用して、孔３１３を通して引き紐３１２を引っ張ることにより移植物を折りたたみ、図３２に示すような折畳みの移植物を形成することができる。
【００６７】
別の態様では、移植物３１０は複数の孔３１３を備えることができ、また孔を通して固定ねじを配置することによって靭帯置換物として使用することができる。
図３３および図３４では、デバイス３３０が複数の孔３３３ａ〜ｂを備える天然組織の移植物３３１を含む、さらなる実施形態を示す。移植物を折り畳むために引き紐３３２を孔３３３ａおよび３３３ｂに通すことができる。いくつかの実施形態では、図３４に示すように移植物の一端を穴にくぐらせて結び目とした移植物を形成することができる。
【００６８】
図３５は、図６〜図１０の編組み実施形態と同様であるが移植物が編み上げる必要のない天然組織のストリップまたはシートを含む実施形態を示す。引き紐３５２が組織ストリップ３５１の一端３５１ｂに固定され、移植物の残りの部分を折り畳むように移植物３５１の自由端３５１ａを安定に保持しながら引き紐の自由端を引っ張ることにより移植物を折り畳むために使用される。望むなら、折畳みの移植物を第２の折畳み形状に保持するために、引き紐が結び目を結びやすいように、引き紐の一端でループ３５７の中に引き紐を通すことができる。
【００６９】
図３５に示す実施形態と同様の代替実施形態が企図されており、これらの全ての実施形態は天然組織の移植物を束ねるまたは折り畳むために引き紐を使用するという共通の特徴を備えていることを理解されたい。したがって、これらの実施形態では天然組織を含む組織体は、より細い第１のまっすぐな形状および（第１のまっすぐな形状と比べて）より幅広の第２の折畳み形状を有する。このことにより組織体を小さい切開部または孔を介して埋め込むことが容易になり、組織体が埋め込まれた後より幅広の形状になるように移植物を折り畳むことが容易になる。
【００７０】
本発明の天然組織の移植物を折り畳むために使用される引き紐は天然組織で作製することができる、または他の材料で作製することもできることも理解されたい。例えば、合成材料を使用して引き紐を形成することができる。そのような合成材料は吸収性のものでも、また非吸収性のものでもよい。あるいは、引き紐はワイヤまたは何らかの他の非吸収性材料であってもよい。さらに、いくつかの実施形態では単一のデバイスに複数の引き紐を使用することもできる。
【００７１】
ここで本発明の一態様の特定の実施例を参照することができよう。この実施例は好ましい一実施形態をより完全に説明するために提供されるものであり、それによって本発明の範囲を限定するものではないことを理解されたい。
【実施例】
【００７２】
本発明の装置の一態様を調べるために天然組織のロールによって作製された椎間板髄核置換デバイスをヒツジに移植した。動物に移植した天然組織デバイスの写真を図３６に示す。６カ月後の動物体内の移植物を示す組織部を図３７に示す。椎間板髄核置換デバイスは何カ月間も順調に機能した。デバイスは排除されずに髄核腔内部の定位置にとどまり、終板内に沈下することなく適切な椎間板の伸延および繊維輪の緊張を維持した。磨耗粉の形跡はなく、また細胞性炎症は観察されなかった。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の一態様による椎間板置換デバイスとして使用される、天然組織材料のロールの完全断面図の側面図である。
【図２】好ましい一実施形態による本発明の天然組織の移植物の「ロール」実施形態を示す図である。
【図３】図２に示す天然組織のロールの代替実施形態を示す図である。
【図４】好ましい一実施形態による本発明の天然組織の移植物の「編組み」実施形態を示す図である。
【図５】図５Ａは、移植物を束ねるまたは折り重ねるために引き紐を移植物の中に通した、図４の編組みの移植物の斜視図である。
【００７４】
図５Ｂは、図５Ａの編組みの移植物の別の斜視図である。
【図６】引き紐を引っ張った後に編組みが折り畳まれた、図５の編組みの移植物を示す図である。
【図７】移植物が第１のまっすぐな形状で椎間板髄核内に埋め込まれつつある、図５の編組みの移植物を示す図である。
【図８】移植物が折り畳まれ始めた状態で椎間板髄核内に埋め込まれつつある、図５の編組みの移植物を示す図である。
【図９】移植物が引き続き折り畳まれながら椎間板髄核内に埋め込まれつつある、図５の編組みの移植物を示す図である。
【図１０】移植物が第２の折畳み形状で椎間板髄核内に埋め込まれた後の、図５の編組みの移植物を示す図である。
【図１１】組織の別々のシートの積重ねから作製された天然組織の移植物を示す図である。
【図１２】組織の折り畳まれたシートから作製された天然組織の移植物を示す図である。
【図１３】複数のサブユニットから作成され、各サブユニットが組織のロールを含む、天然組織の移植物を示す図である。
【図１４】より幅広の移植物を形成するためにサブユニットが折り畳まれつつある、図１３の天然組織の移植物を示す図である。
【図１５】より幅広の移植物を形成するためにサブユニットを折り畳んだ後の、図１３の天然組織の移植物を示す図である。
【図１６】複数のサブユニットから作製され、各サブユニットが組織のロールを含む、天然組織の移植物の代替実施形態を示す図である。
【図１７】より幅広の移植物を形成するためにサブユニットが折り畳まれつつある、図１６の天然組織の移植物を示す図である。
【図１８】複数のサブユニットから作製された「アコーディオン」実施形態での天然組織の移植物を示す図である。
【図１９】より細い移植物を形成するためにサブユニットが折り畳まれつつある、図１８の天然組織の移植物を示す図である。
【図２０】より幅広の移植物を形成するためにサブユニットが折り畳まれた、図１８の天然組織の移植物を示す図である。
【図２１】縫合糸で互いに結合された天然組織の移植物の積重ねを示す図である。
【図２２】移植物の積重ねを固定するための保持クリップを示す図である。
【図２３】移植物の積重ねを固定するための代替の保持クリップを示す図である。
【図２４】本発明の天然組織の移植物の「ピロー」実施形態を示す図である。
【図２５】図２４の「ピロー」実施形態の断面図である。
【図２６】本発明の天然組織の移植物の代替的「ピロー」実施形態を示す図である。
【図２７】ポーチが椎間板腔内にありポーチ内に組織片がない状態の本発明の「ポーチ」実施形態を示す図である。
【図２８】組織片がポーチ内へと挿入されつつある、図２７の「ポーチ」実施形態を示す図である。
【図２９】さらに多くの組織片がポーチ内へと挿入されつつある、図２７の「ポーチ」実施形態を示す図である。
【図３０】組織片がポーチ内へと挿入された後でポーチが閉じられている、図２７の「ポーチ」実施形態を示す図である。
【図３１】編組みの組織の移植物が結び目に形成されつつある、本発明の代替実施形態を示す図である。
【図３２】編組みの組織の移植物が結び目に形成された後の図３１の移植物を示す図である。
【図３３】編組みの組織の移植物が結び目に形成されつつある、本発明の代替実施形態を示す図である。
【図３４】編組みの組織の移植物が結び目に形成された後の図３３の移植物を示す図である。
【図３５】編組みされていない移植物を束ねるまたは折り畳むための引き紐の使用を示す、本発明の天然組織の移植物の他の実施形態を示す図である。
【図３６】本発明の一態様による椎間板置換デバイスとして使用するために挿入されている天然材料のロールの写真である。
【図３７】本発明の一態様による椎間板置換デバイスとして使用されている天然材料のロールの組織部である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【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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【国際調査報告】
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