(57)【要約】  装置は、この装置によって固定する前に、複数の軸周りでのインプラントの回転調節が可能となる形で、インプラントを骨に取り付けるように設計されている。この装置は、インプラントの骨に対する回転と並進とを別々に制限するように個々に係止させることができる別個の回転固締具と並進固締具とを含むことができる。回転固締具は、間置部材、拡張可能な係合部材、および拡張可能な係合部材を間置部材に沿って前進させる回転係止部材を含む。結果として生じる係合部材の拡張によって、この係合部材はインプラントに係合することになる。回転固締具は、その回転固締具と骨との間の相対的な並進を制限するように並進固締具が用いられるまでは、骨に植え込まれた固定部材に沿って摺動可能である。
2008531121.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対応する骨の表面に対して摺動するように成形された骨並置表面を備え、前記骨に対して第１の軸周りで回転可能なインプラントと、
前記インプラントを前記骨に固定するように構成された整形外科用固締具と、
を備える装置であって、
前記整形外科用固締具は、
圧縮部材と、
前記圧縮部材と協働するように構成されて、前記圧縮部材に対して回転可能である非係止形態と、前記圧縮部材との間の相対的な回転が制限される係止形態と、をもたらす間置部材と、
を備え、
前記整形外科用固締具は、前記第１の軸と平行ではない方向に沿って前記骨の方に前記圧縮部材を押し付けることに応答して、前記非係止形態から前記係止形態に移ることにより、前記第１の軸周りにおいて、前記骨に対する前記インプラントの向きを固定するように構成されることを特徴とする装置。
【請求項２】
前記骨に植込み可能な固定部材をさらに備え、
前記固定部材は、前記圧縮部材と協働して、前記圧縮部材を前記骨の方に押し付けるように構成された受け接触面を有することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記固定部材は、前記骨に植え込まれるように成形された遠位端と、ねじ山を有する近位端と、を備え、
前記圧縮部材は、前記近位端の前記ねじ山と協働するように成形されて、前記固定部材に対する前記圧縮部材の回転に応答して前記圧縮部材を前記遠位端の方に前進させるねじ山を備えることを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記骨は脊椎骨を含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記インプラントは、前記脊椎骨関節面の自然の関節表面に置き換わるように成形された関節表面を備えることを特徴とする請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記骨並置表面は、略半球形状を備えることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記圧縮部材および前記間置部材の少なくとも一方は、前記圧縮部材の前記骨に向けた動きに応答して変形して、前記圧縮部材および前記間置部材の他方に対して係止するように構成されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記圧縮部材および前記間置部材の少なくとも一方は、前記圧縮部材および前記間置部材の他方の方に突き出て、前記圧縮部材と前記間置部材との間の相対的な回転を制限する複数の機構を備えることを特徴とする請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記間置部材は、前記圧縮部材の前記骨に向けた動きに応答して収縮するように構成された割れリングを備えることを特徴とする請求項７に記載の装置。
【請求項１０】
前記間置部材は、略円錐形状を有するインプラント接触面を備え、
前記インプラントは、前記インプラント接触面と嵌合する略円錐形状を有して、前記第１の軸周りでの前記骨に対する前記インプラントの回転を制限する間置接触面を備えることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
前記インプラント接触面および前記間置接触面の少なくとも一方は、前記インプラント接触面および前記間置接触面の他方の方に突き出て、前記インプラントと前記間置部材との間の相対的な回転を制限する複数の機構を備えることを特徴とする請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記骨並置表面は、前記骨の前記対応する表面に対して摺動して、前記インプラントの前記第１の軸に垂直な第２の軸周りでの前記骨に対する回転が可能となるようにさらに成形され、
前記整形外科用固締具の前記非係止形態から前記係止形態への移行によって、前記第２の軸周りでの前記骨に対する前記インプラントの向きがさらに固定されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１３】
インプラントを骨に固定するように構成された整形外科用固締具を備えた装置あって、
前記整形外科用固締具は、
圧縮部材と、
係止表面およびインプラント接触面を備える間置部材であって、前記係止表面が前記圧縮部材に係合することにより、前記圧縮部材に対して前記間置部材が軸周りで回転可能である非係止形態と、前記間置部材と前記圧縮部材との間の前記軸周りでの相対的な回転が制限される係止形態と、をもたらし、前記インプラント接触面は、前記圧縮部材を前記骨の方に押し付けることに応答して前記インプラントに係合することにより、前記インプラントを前記骨の方に押し付けるように成形される前記間置部材と、
を備え、
前記固締具は、前記圧縮部材を前記骨の方に押し付けることに応答して、前記非係止形態から前記係止形態に移るように構成され、
前記非係止形態において、前記軸に平行ではない方向に沿って前記骨に植込み可能な固定部材を備え、前記固定部材は、前記圧縮部材と協働して、前記圧縮部材を前記骨の方に押し付けるように構成された受け接触面を有することを特徴とする装置。
【請求項１４】
前記インプラントをさらに備え、
前記骨は脊椎骨を含み、
前記インプラントは、前記脊椎骨の関節面の自然の関節表面に置き換わるように成形された関節表面を備えることを特徴とする請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記固定部材は、前記骨に植え込まれるように成形された遠位端と、ねじ山を有する近位端と、を備え、
前記圧縮部材は、前記近位端の前記ねじ山と協働するように成形されて、前記固定部材に対する前記圧縮部材の回転に応答して前記圧縮部材を前記遠位端の方に前進させるねじ山を備えることを特徴とする請求項１３に記載の装置。
【請求項１６】
前記圧縮部材および前記間置部材の少なくとも一方は、前記圧縮部材の前記骨に向けた動きに応答して変形して、前記圧縮部材および前記間置部材の他方に対して係止するように構成されることを特徴とする請求項１３に記載の装置。
【請求項１７】
前記圧縮部材および前記間置部材の少なくとも一方は、前記圧縮部材および前記間置部材の他方の方に突き出て、前記圧縮部材と前記間置部材との間の相対的な回転を制限する複数の機構を備えることを特徴とする請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記間置部材は、略円錐形状を有するインプラント接触面を備え、
前記インプラントは、前記インプラント接触面と嵌合する略円錐形状を有して、前記軸周りでの前記骨に対する前記インプラントの回転を制限する間置接触面を備えることを特徴とする請求項１３に記載の装置。
【請求項１９】
圧縮部材および間置部材を備えた整形外科固締具の使用によって、インプラントを骨に固定する方法であって、
前記インプラントが前記骨に対して第１の軸周りで回転するように、前記インプラントを前記骨に対して摺動させる工程と、
前記圧縮部材を前記第１の軸と平行ではない方向に沿って前記骨の方に押し付ける工程と、
前記圧縮部材を押し付けることに応答して、前記整形外科用固締具を、前記間置部材が前記圧縮部材に対して回転可能である非係止形態から、前記間置部材と前記圧縮部材との間の相対的な回転が制限される係止形態に移す工程と、
前記圧縮部材を前記骨の方に押し付けることに応答して、前記インプラントを前記骨の方に押し付ける工程と、
前記整形外科用固締具の前記係止形態への移行に応答して、前記インプラントと前記骨との間の前記第１の軸周りでの相対的な回転を制限する工程と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２０】
受け接触面を有する固定部材を前記骨に植え込む工程をさらに含み、
前記圧縮部材を前記骨の方に押し付ける工程は、前記圧縮部材を前記受け接触面に沿って前進させることを含むことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記骨は脊椎骨を含み、
前記インプラントを前記骨に対して摺動させる工程は、前記脊椎骨の関節面の自然の関節表面に置き換わるように、前記インプラントの関節表面を配置することを含むことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２２】
前記整形外科用固締具を前記非係止形態から前記係止形態に移す工程は、前記圧縮部材および前記間置部材の少なくとも一方を、前記圧縮部材および前記間置部材の他方に対して係止するように変形させることを含むことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２３】
前記間置部材は、略円錐形状を有するインプラント接触面を備え、
前記インプラントは、略円錐形状を有する間置接触面を備え、
前記整形外科用固締具を前記非係止形態から前記係止形態に移す工程は、前記インプラントの前記第１の軸周りでの前記骨に対する回転を制限するように、前記インプラント接触面を前記間置接触面と嵌合させることを含むことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２４】
前記インプラントが前記第１の軸に垂直な第２の軸周りで前記骨に対して回転するように、前記インプラントを前記骨に対して摺動させる工程と、
前記整形外科用固締具の前記係止形態への移行に応答して、前記インプラントと前記骨との間の前記第２の軸周りでの相対的な回転を制限する工程と、
さらに含むことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２５】
骨に植込み可能な遠位端を備える固定部材と、
係止形態を含む回転固締具であって、前記係止形態において、インプラントと前記回転固締具との間の第１の軸周りでの複数の相対的な向きのいずれにおいても前記インプラントに係合して、前記インプラントと前記回転固締具との間の前記第１の軸周りでの相対的な回転を実質的に防止する前記回転固締具と、
を備え、
前記係止形態において、前記回転固締具は、前記第１の軸と平行ではない方向への前記固定部材に沿った前記回転固締具の動きが可能となるように、前記固定部材に摺動可能に取付け可能であることを特徴とする装置。
【請求項２６】
前記係止形態において、前記回転固締具は、前記インプラントと前記回転固締具との間における前記第１の軸に直交する第２の軸周りでの複数の向きのいずれにおいても、かつ、前記第１および第２の軸に直交する第３の軸周りでの複数の向きのいずれにおいても、前記インプラントにさらに係合し、
前記係止形態において、前記インプラントと前記回転固締具との間のどのような相対運動も実質的に防止されることを特徴とする請求項２５に記載の装置。
【請求項２７】
前記回転固締具は、
間置部材と、
前記間置部材に対して作動して、前記回転固締具を非係止形態から前記係止形態に移すように構成された係合部材と、
を備えることを特徴とする請求項２５に記載の装置。
【請求項２８】
前記係合部材は、拡張して、前記回転固締具を前記非係止形態から前記係止形態に移すように成形されることを特徴とする請求項２７に記載の装置。
【請求項２９】
前記係合部材は、略球形状を有するインプラント係合表面を備え、
前記係合部材は、前記インプラント係合表面の拡張を可能とする複数の溝を備えることを特徴とする請求項２８に記載の装置。
【請求項３０】
前記間置部材は、テーパ形状を備え、
前記係合部材は、前記テーパ形状のより広い端部に向けた前進に応答して拡張するように構成されることを特徴とする請求項２８に記載の装置。
【請求項３１】
前記回転固締具は、前記間置部材に沿って前進することにより、前記係合部材を押し付けて拡張させて、前記回転固締具を前記係止形態に保持するように構成された回転係止部材をさらに備えることを特徴とする請求項２８に記載の装置。
【請求項３２】
前記回転固締具は、前記回転固締具と前記固定部材との間の相対的な回転を実質的に防止するように、前記固定部材と摺動可能に嵌合するように成形された接触面を備えることを特徴とする請求項２５に記載の装置。
【請求項３３】
前記固定部材と係合して、前記回転固締具の前記固定部材に沿った動きを制限するように成形された並進係止部材をさらに備えることを特徴とする請求項２５に記載の装置。
【請求項３４】
前記骨は脊椎骨を含み、
前記装置は前記インプラントをさらに備え、
前記インプラントは、前記脊椎骨の天然の関節表面の少なくとも一部分に置き換わるように成形された関節表面を備えることを特徴とする請求項２５に記載の装置。
【請求項３５】
回転固締具と、
接触面を備える間置部材であって、前記接触面は、骨に植込み可能な遠位端を有する固定部材に対する前記間置部材の結合を容易にするように構成された前記間置部材と、
前記間置部材に結合するように構成されて、インプラント係合表面を備える係合部材と、
を備え
前記係合部材は、前記インプラント係合表面を動かしてインプラントと係合させて、前記回転固締具に対する前記インプラントの回転を制限するように、拡張可能であることを特徴とする装置。
【請求項３６】
前記インプラント係合表面は、第１の軸周りでの前記インプラントに対する前記係合部材の複数の向きのいずれにおいても、第２の軸周りでの前記インプラントに対する前記係合部材の複数の向きのいずれにおいても、かつ、第３の軸周りでの前記インプラントに対する前記係合部材の複数の向きのいずれにおいても、拡張して前記インプラントと係合するように成形されることを特徴とする請求項３５に記載の装置。
【請求項３７】
前記インプラント係合表面は略球形状を有し、
前記係合部材は、前記インプラント係合表面の拡張を可能とする複数の溝を備えることを特徴とする請求項３６に記載の装置。
【請求項３８】
前記間置部材はテーパ形状を備え、
前記係合部材は、前記テーパ形状のより広い端部に向けた前進に応答して拡張するように構成されることを特徴とする請求項３５に記載の装置。
【請求項３９】
前記回転固締具は、前記間置部材に沿って前進して前記係合部材を拡張させ、かつ前記回転固締具を前記係止形態に保持するように構成された回転係止部材をさらに備えることを特徴とする請求項３５に記載の装置。
【請求項４０】
前記回転固締具は、前記回転固締具と前記固定部材との間の相対的な回転を実質的に防止するように、前記固定部材と摺動可能に嵌合する形状とされた接触面を備えることを特徴とする請求項３５に記載の装置。
【請求項４１】
前記固定部材に係合して、前記回転固締具の前記固定部材に沿った動きを制限するように成形された並進係止部材をさらに備えることを特徴とする請求項４０に記載の装置。
【請求項４２】
前記骨は脊椎骨を含み、前記装置は前記インプラントをさらに備え、
前記インプラントは、前記脊椎骨の自然の関節表面の少なくとも一部分に置き換わるように成形された関節表面を備えることを特徴とする請求項３５に記載の装置。
【請求項４３】
固定部材の遠位端を骨に植え込む工程と、
回転固締具に対して複数の向きのいずれかにインプラントを配置する工程と、
前記回転固締具と前記インプラントとの間の第１の軸周りでの相対的な回転を制限するように、前記回転固締具を係止形態に作動させる工程と、
前記回転固締具を前記固定部材に摺動可能に結合させる工程と、
前記摺動可能に結合された回転固締具を、前記固定部材に沿い、前記第１の軸に平行ではない方向に沿って、前記係止形態に動かす工程と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項４４】
前記回転固締具を前記係止形態に作動させる工程は、前記インプラントと前記回転固締具との間のどのような相対運動も実質的に防止することを含み、
前記複数の向きのいずれかに前記インプラントを配置する工程は、
第１の軸周りでの前記インプラントと前記回転固締具との間の複数の向きのいずれかに、前記インプラントを配置する工程と、
前記第１の軸に直交する第２の軸周りでの前記インプラントと前記回転固締具との間の複数の向きのいずれかに、前記インプラントを配置する工程と、
前記第１および第２の軸に直交する第３の軸周りでの前記インプラントと前記回転固締具との間の複数の向きのいずれかに、前記インプラントを配置する工程と、
を含むことを特徴とする請求項４３に記載の方法。
【請求項４５】
前記回転固締具は、間置部材および係合部材を備え、
前記回転固締具を前記係止形態に作動させる工程は、前記係合部材を前記間置部材に対して作動させることを含むことを特徴とする請求項４３に記載の方法。
【請求項４６】
前記係合部材は、拡張するように成形され、
前記係合部材を前記間置部材に対して作動させることは、前記係合部材を拡張させることを含むことを特徴とする請求項４５に記載の方法。
【請求項４７】
前記係合部材は、略球形状を有するインプラント係合表面を備え、
前記係合部材を拡張させることは、前記係合部材の複数の溝を拡張させることを含むことを特徴とする請求項４６に記載の方法。
【請求項４８】
前記間置部材はテーパ形状を備え、
前記係合部材を前記間置部材に対して作動させることは、前記係合部材を前記テーパ形状のより広い端部の方に前進させて、前記係合部材の拡張を生じさせることを含むことを特徴とする請求項４６に記載の方法。
【請求項４９】
前記回転固締具は、回転係止部材をさらに備え、
前記係合部材を前記間置部材に対して作動させることは、前記回転係止部材を前記間置部材に沿って前進させて、前記係合部材を拡張させることを含むことを特徴とする請求項４６に記載の方法。
【請求項５０】
前記回転固締具を前記固定部材に摺動可能に結合させる工程は、前記回転固締具と前記固定部材との間の相対的な回転を実質的に防止することを含むことを特徴とする請求項４３に記載の方法。
【請求項５１】
前記固定部材を前記並進係止部材と係合させて、前記固定部材に沿った前記回転固締具の動きを制限する工程をさらに含むことを特徴とする請求項４３に記載の方法。
【請求項５２】
前記骨は脊椎骨を含み、
前記摺動可能に結合された回転固締具を前記固定部材に沿って動かす工程は、前記脊椎骨の自然の関節表面の少なくとも一部分に置き換わるように前記インプラントの関節表面を配置することを含むことを特徴とする請求項４３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、骨にインプラントを取り付けるシステムおよび方法に関し、より詳細には、椎間関節置換分野において特に有用な整形外科用多軸固締装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
整形外科医療では、様々な病理を軽減するために骨に取り付けることができる多種多様なインプラントが供給されている。整形外科学において特有の課題の１つに、様々な骨形態に適合可能なインプラントおよび固締装置を供給することがある。患者は、それぞれ異なる骨構造を有するものであり、したがって、インプラントがその機能を果たす配置となるように、インプラントの骨に対する配置を調節可能とすることが必要となる。
【０００３】
そのため、インプラントと固締具との間の角度の変動が可能ないくつかの固定システムが発明されてきている。一般には、かかる固定システムによって、インプラントが骨にしっかりと係留されるように、患者の骨形態に適合させることが可能となるが、こうした固定システムでは、一般に、骨に対して可能となる調節の種類が幾分制限される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、かかる固定システムは、より幅広い調節能力が必要となるいくつかのインプラントでは使用できないことがある。さらに、多くの既知のインプラント固定システムは、いくつかの部品が存在するため、または、それらのシステムを利用してインプラントを骨に取り付けるにはいくつかのステップを実施する必要があるため、複雑である。さらにまた、いくつかの既知のインプラント固定システムは高価であり、独特の工具類の使用が必要となる。当技術分野では、前述の欠点を軽減するインプラント固定システムおよび方法が求められている。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
次に、添付の図面を参照しながら本発明の様々な実施形態について論じる。これらの図面は、本発明の典型的な実施形態を単に示すものにすぎず、したがって、本発明の範囲を限定するものと解釈すべきではない。
【０００６】
本発明は、高度のインプラント調節能力、簡便性、および使い易さをもたらすように、整形外科用インプラントを骨に係留させるために使用可能なシステムおよび方法を提供することによって、現況技術を進歩させるものである。本発明は、どのような整形外科手技にも使用することができるが、特に、外傷性、炎症性、代謝性、滑液性、腫瘍性、および変性脊髄障害から生じる背痛を緩和する椎間関節置換の分野で有用性を有する。以下、図１から７を参照しながら、本発明の選択された実施形態の構成および動作についてより詳細に説明する。
【０００７】
本願において、用語の「固締具(fastener)」、「係合部材(engagement member)」、「圧縮部材(compression member)」、および「間置部材(interpositional member)」は、広い意味で使用するものである。「固締具」とは、一般に、少なくとも１つの軸周り、またはそれに沿った相対的な回転および／または並進(translation)を制限することによって、２つの他の対象物を一体に「係止する(lock)」ために使用可能な１つまたは複数の部材を表す。より正確には、「回転固締具(rotational fastener)」とは、２つの対象物の相対的な回転を制限する固締具である。「並進」固締具とは、２つの対象物の相対的な並進を制限する固締具である。「係合部材」とは、別の部材に接触するように、かつ／または接触解除となるように移動可能であり、それによって部材同士を一体に係止するなどの機能を果たす部材である。「圧縮部材」とは、一般に、圧縮力を受ける部材である。「間置部材」とは、一般に、少なくともその一部分が、システムの少なくとも２つの他の部材の間に配置されるように設計された部材である。別の部品を「係止する」ためのある部品の変形とは、第１の部品が係止を実現する摩擦力を単にもたらすのではなく、２つの部品の間の相対運動を物理的に妨げるような第１の部品の変形を表す。しかし、本発明には、単に１つまたは複数の摩擦力だけで係止を実現する実施形態も含まれる。
【０００８】
「多軸(polyaxial)」回転とは、互いに平行でない少なくとも２つの軸の周りで生じ得る回転である。「３軸回転(triaxial rotation)」とは、３つの垂直軸の周りでの回転である。３軸回転は、１点の周りでの回転に相当し、これは、３次元座標系のどの軸の周りでの自由回転も、座標系のどの軸にも限定されない回転と同じとなるからである。
【０００９】
図１を参照すると、それは、本発明の一実施形態による装置１０を示す斜視図であり、その装置は、ヒトの脊椎の第５腰椎（Ｌ５）などの脊椎骨１２と共に使用される。図示のように、脊椎骨１２は、略円板形の椎体１８を有する。さらに脊椎骨１２は、椎体１８から延びる２つの椎弓根２０と、椎弓根２０の後部端間に延びて、椎弓根２０を一体に結合する後弓つまり椎弓板２２と、を有する。また脊椎骨１２は、椎弓根２０から横に延びる１対の横突起(transverse processes)２４と、椎弓板２２から後方に延びる棘突起(spinous process)２６と、を有する。
【００１０】
また脊椎骨１２は１対の上関節面２８を有し、それは、脊椎骨１２の頂部の方に位置し、概ね中央に面しする。さらに脊椎骨１２は下関節面３０を有し、それは、脊椎骨１２の底部の方に位置し、概ね横に面する。脊椎骨１２の椎弓根２０のそれぞれは鞍点(saddle point)３２を有し、それは、各上関節面２８と、隣接する横突起２４と、の接合部の中央に概ね位置する。
【００１１】
脊椎骨１２の上関節面２８は、隣接する上位脊椎骨（図示せず）の下関節面（図示せず）に連節(articulate)（すなわち、スライド(slide)および／またはプレス(press)）して、脊椎骨１２と上位脊椎骨との間の相対運動を制限する。したがって、各上関節面２８と、隣接する下関節面と、の組合せによって、椎間関節（図示せず）が形成される。それにより、２つの椎間関節は、隣接する各脊椎骨対の間に架かる。脊椎骨３０の下関節面３０は、脊椎骨１２と、隣接する下位脊椎骨（図示せず）および／または仙骨（やはり図示せず）と、の間の動きを制御する他の椎間関節の一部となる。
【００１２】
それぞれの椎間関節は、関節面２８、３０の摩耗を低減し、かつ関節を円滑にする流体（図示せず）を含む被膜（図示せず）によって、被覆されてもよい。より摩耗を低減して、関節を円滑にするために、さらに軟骨の層（図示せず）が関節面２８、３０を被覆してもよい。様々な筋肉、靭帯、および脊椎神経のみならず、これらの解剖学的構造は、本発明の開示を見やすくするために、図には示さないものとする。かかる構造は、脊椎骨１２への必要なアクセスをもたらすために、既知の方法に従って除去または移動させることができる。
【００１３】
図示のように、脊椎骨１２の鞍点３２の１つに半球状切除部３４が形成されている。この半球状切除部３４は、隣接する上関節面２８および下関節面３０の一方、または両方の関節表面に置き換わるインプラントを受けるように成形されている。この半球状切除部３４によって、インプラントを脊椎骨１２に固定する前に、インプラントと脊椎骨１２との間の３つの垂直軸周りでの相対的な回転が可能となる。これらの軸は、図１の参照番号４０、４２、および４４で示すように定義することができる。
【００１４】
より正確には、これらの軸は、第１の軸４０、第２の軸４２、および第３の軸４４を含むことができる。第１の軸４０は、対応する椎弓根２０の軸と概ね共線である。第２の軸４２は、概ね垂直であり（すなわち、椎体１８の軸に平行）、第１の軸４０に直交する。第３の軸４４は、概ね水平であり（すなわち、椎体１８の終板に平行）、第１および第２の軸４０、４２に直交する。
【００１５】
装置１０は、インプラント５０、固定部材５２、および整形外科用固締具５４つまり固締具５４を含む。インプラント５０は、半球状切除部３４に接して据わり、そのすぐ下位にある下関節面３０の関節表面に置き換わるように設計されている。固定部材５２は、インプラント５０を定位置に係留させるために、対応する椎弓根２０に植え込まれるように設計された椎弓根スクリューの形を取ることができる。整形外科用固締具５４は、インプラント５０を脊椎骨１２に対して保持するために、固定部材５２に結合されるように設計されている。
【００１６】
図１の実施形態において、インプラント５０は、固定部分６０、関節部分６２、およびステム６４を有する。固定部分６０は、半球状切除部３４に取り付けられるように成形され、関節部分６２は、隣接する脊椎骨面と連節(articulate)する表面をもたらして、下関節面３０の機能を果たす。関節部分６２は、ステム６４によって固定部分６０に結合される。
【００１７】
図示のように、固定部分６０は、骨並置表面(bone apposition surface)６６を有し、この表面は、半球状切除部３４の形状と対応する略半球状とすることができる。また固定部分６０は、固定部材５２を受けるように骨並置表面６６を貫通する開口（図１では見えず）を有する。この開口は、固定部材５２の外側表面よりも幾分大きく、したがって、骨並置表面６６は、椎弓根２０に植え込まれた固定部材５２を用いて、半球状切除部３４に接する定位置まで摺動させることが可能である。
【００１８】
同様に関節部分６２は、脊椎骨１２のすぐ下位にある脊椎骨の上関節面と連節するように設計された関節表面６８を有する。この関節表面６８は凸形状を有することができ、この表面は、さらには半球状や半円筒状などでもよい。この関節表面６８は、自然の上関節面、または補綴上関節面(prosthetic superior facet)と連節するように設計することができる。
【００１９】
骨並置表面に加えて、さらに固定部分６０は、固締具５４と後述するような形で相互作用するように成形された間置接触面(interposition interface)７０を有する。この間置接触面７０は、固定部分６０の開口に収束する略円錐状の表面を有する。
【００２０】
図１の実施形態において、固定部材５２は、脊椎骨１２の椎弓根２０の１つに植え込まれた遠位端７４と、対応する鞍点３２から突き出る近位端７６と、を有する。遠位端７４はねじ山（図１では見えず）を有し、それは、遠位端７４を椎弓根２０に植え込みやすくし、植え込まれた遠位端７４を定位置に保持する。近位端７６は、固締具５４を受けるように露出した複数のねじ山７８を有する。さらに、近位端７６は、遠位端７４を椎弓根２０に植え込むように、固定部材５２にトルクを与えるために使用できるトルク付与接触面を有する。このトルク付与接触面は、六角形ドライバの端部を中に挿入できる六角形凹部の形を獲ることができる。
【００２１】
図１に示すように、固締具５４は、間置部材(interpositional member)８２および圧縮部材(compression member)８４を含む。間置部材８２は、図示のように、割れリングの形を採ることができる。圧縮部材８４は、固定部材５２の近位端７６に沿って前進して、間置部材８２をインプラント５０の間置接触面７０内に押し込むように設計されている。
【００２２】
より具体的に、間置部材８２は、インプラント接触面８８、圧縮接触面９０、およびギャップ９２を有する。図１で具体化したように、インプラント接触面８８は略円錐状の外側表面を含み、それは、間置部材８２が間置接触面７０に押し込まれると内方に比較的均一に圧縮されるようにして、間置接触面７０と嵌合するように設計される。圧縮接触面９０は、圧縮部材８４の対応する表面を受けるように設計された略半球状の内側表面を含む。ギャップ９２は、間置部材８２の比較的高度の歪み(deflection)を可能とし、この歪みによって、２つの極めて異なる形態、すなわち、間置部材８２が比較的歪んでいない非係止形態と、ギャップ９２が狭くなるかまたはなくなるまで間置部材８２が圧縮した係止形態と、がもたらされる。
【００２３】
間置部材８２は、プラスチックまたはゴムなど比較的剛性の低い材料で形成することができる。低い剛性によって、過剰な力を必要とせずに間置部材８２に比較的高度の歪みがもたらされる。したがって、固締具５４の非係止形態と係止形態との間の移行は、比較的容易に実現される。
【００２４】
圧縮部材８４は、間置接触面９６、トルク付与接触面９８、および孔１００を有する。間置接触面９６は、間置部材８２の圧縮接触面９０と嵌合するように成形されている。より具体的には、間置接触面９６は、圧縮接触面９０内に配置可能な半球状の外側表面を含むことができる。トルク付与接触面９８は、トルク付与接触面９８と噛み合う突起を備えた工具（図示せず）の端部を用いて係合させることができる、複数の放射状突起を備えた溝付きナット接触面を備えることができる。このトルク付与接触面９８は、かかる工具から、圧縮部材８４を固定部材５２の近位端７６に沿って前進させるトルクを受けることが可能である。
【００２５】
孔１００は、圧縮部材８４を貫通しており、近位端７６を受けるように寸法設定されている。孔１００は、近位端７６のねじ山７８と係合するねじ山（図示せず）を有し、したがって、圧縮部材８４の回転に応答して、圧縮部材８４は近位端７６に沿って前進することになる。
【００２６】
圧縮接触面９０と間置接触面９６とは、間置部材８２が比較的歪んでいないときには、隙間を空けて互いに嵌合するように寸法設定されている。したがって、間置部材８２と圧縮部材８４とは、３つの軸４０、４２、４４全ての周りで互いに回転することが可能である。これにより、間置部材８２が比較的歪んでいないか、あるいは僅かに歪んでいるときに、固締具５４は非係止形態にある。間置部材８２が圧縮されると、圧縮接触面９０は間置接触面と緊密に係合し、これにより、３つの軸４０、４２、４４の全ての周りでの相対的な回転が制限される。したがって、間置部材８２が比較的圧縮されると、固締具５４は係止形態となる。
【００２７】
間置接触面９６は複数の隆起１０２などの機構を有してもよく、それは、間置部材８２を係止形態に係合して、係止を強化するように設計される。隆起１０２は、第１の軸４０周りで、間置接触面９６の周囲に延在する。隆起１０２のそれぞれは、図１に示すように、切子面のある(faceted)形状を有し、これにより、各隆起１０２は、間置接触面９６の略半球形状から外方に延在する複数の比較的鋭い突起を有する。
【００２８】
圧縮部材８４は、間置部材８２の材料よりも硬い材料で形成することができる。例えば、圧縮部材８４は、生体適合金属で形成することができる。したがって、固締具５４が係止形態に移ると、隆起１０２の突起は、それら自体が圧縮接触面９０内に埋め込まれることができ、それにより、間置部材８２と圧縮部材８４との間の相対的な回転に抵抗することによって係止が強化される。
【００２９】
間置接触面９６と圧縮接触面９０とは、非係止形態において、間置部材８２と圧縮部材８４とが概ね組み立てられた状態となるように、十分な隙間がほとんどないように相対的に寸法設定することができる。したがって、間置部材８２と圧縮部材８４とは、予め組み立てておくこと（すなわち、工場で組み立てておくことなど）ができ、これにより固締具５４は、外科的手技の開始時には、さらに組み立てることなく使用できる状態にある。
【００３０】
固締具５４は、脊椎骨１２に対してインプラント５０を複数の向きのいずれにも保持するように、固定部材５２と併せて使用することができる。以下、図２および３を参照しながら、それを実施する形態についてより詳細に説明する。
【００３１】
図２を参照すると、頭部側断面図は、装置１０が完全に組み立てられて、固締具５４が非係止形態にある装置１０および脊椎骨１２を示す。図示のように、固定部材５２の遠位端７４は、椎体１８、および脊椎骨１２の対応する椎弓根２０に埋め込まれるねじ山１０４を有する。インプラント５０の固定部分６０は、インプラント５０の間置接触面７０の略円錐状の表面が収束する開口１０６を有する。圧縮部材８４の孔１００は、固定部材５２の近位端７６のねじ山７８と係合するねじ山１０８を有する。これらの要素は、図１の考察で簡単に説明したが、図１では見えていなかった。
【００３２】
インプラント５０を取り付けるには、まず、当技術分野で既知の手順を用いて、脊椎骨１２の背部要素を露出させることができる。インプラント５０を選択し、インプラント５０、および同じ手術で取り付けるべき他の任意のインプラントの適切な向きを決定するために、測定を行うことができる。半球状切除部３４は、リーマ作業(reaming operation)などによって形成することができ、置換すべき下関節面３０などの脊椎骨１２の他の部分を必要に応じて切除してもよい。固定部材５２は、対応する椎弓根２０に所望の角度に沿って植え込むことができる。
【００３３】
次いで、骨並置表面６６が半球状切除部３４に当接するように、インプラント５０を挿入して配置することができる。インプラント５０の向きを調節する前に固締具５４を取り付けることができ、これにより、この固締具５４を用いて、インプラント５０が所望の向きに達した後、このインプラント５０を定位置に容易に固定することができる。先に述べたように、間置部材８２と圧縮部材８４とは、予め組み立てておくことができ、したがって、それらの部材は植込みの前に組み立てる必要がない。
【００３４】
圧縮部材８４は、そこに予め結合された間置部材８２と共に、固定部材５２の近位端７６が圧縮部材８４の孔１００を貫通するように、配置することができる。次いで、圧縮部材８４を回転させて、孔１００のねじ山１０８を近位端７６のねじ山７８と係合させることができる。間置部材８２の略円錐状のインプラント接触面８８が間置接触面７０の略円錐状の表面と係合するように、間置部材８２をインプラント５０の間置接触面７０に挿入する。それによって、間置部材８２は、インプラント５０の固定部分６０と同軸に引き込まれることになる。
【００３５】
圧縮部材８４をさらに回転させると、間置部材８２は、間置接触面７０に沿って椎弓根２０の方にさらに押し付けられることになる。間置接触面７０の略円錐状の表面とインプラント接触面８８との係合によって、間置部材８２がかかる動きに応答して収縮することになり、それによって固締具５４が係止形態となる。インプラント５０が所望の向きに調節されるまでは、圧縮部材８４を、その後の締付けを容易とするように定位置に保持するには十分であるが、固締具５４が係止形態に移るには十分でないほど回転させることができる。
【００３６】
したがって、装置１０は図２に示す形態に至る。固締具５４は、固定部材５２の近位端７６に結合されているが、締め付けられてはいない。これにより、間置部材の向きがインプラント５０に対して実質的に固定されるものの、圧縮部材８４は、間置部材８２に対して、軸４０、４２、４４のいずれの周りでも回転可能である。したがって、インプラント５０は、脊椎骨１２に対して軸４０、４２、４４の周りでなおも比較的自由に回転可能である。
【００３７】
次いで、関節表面６８が所望の位置および角度となるまで、骨並置表面６６が半球状切除部３４内で軸４０、４２、４４のいずれかまたは全ての周りで回転するように、インプラント５０を脊椎骨１２に対して回転させることによって、インプラント５０を調節することができる。その後、図３を伴って図解するように、骨に対してインプラント５０の向きを固定することが望ましい。
【００３８】
図３を参照すると、固締具５４が係止形態にある状態における装置１０および脊椎骨１２を示す頭部側断面図である。インプラント５０を脊椎骨１２に対して回転させて調整した後、例えば、先に説明したように、トルク付与接触面９８を適当な工具と係合させ、トルクを与えることによって、圧縮部材８４をさらに回転させる。圧縮部材８４は、近位端７６に沿って椎弓根２０の方に前進し、これにより、間置部材８２は、インプラント５０の間置接触面７０との係合によって圧縮される。
【００３９】
間置部材８２が圧縮されると、ギャップ９２が縮小し、間置部材８２の圧縮接触面９０が収縮して間置接触面９６を把持する。隆起１０２、またはその突起だけが圧縮接触面９０に埋まって、間置部材８２に対する圧縮部材８４のさらなる回転を制限および／または完全に防止する。インプラント５０の間置接触面７０と間置部材８２のインプラント接触面８８は、第２および第３の軸４２、４４の周りでのインプラント５０と間置部材８２との相対的な回転が実質的に防止されるように、互いに係合する。間置部材８２が圧縮されると、第１の軸４０の周りでの相対的な回転もまた制限され、これにより、間置接触面７０に対して間置部材８２を外方に押し付ける際に摩擦力が生じる。
【００４０】
したがって、圧縮部材８４が近位端７６に沿って前進して係止形態となると、脊椎骨１２とインプラント５０との間の相対的な回転は実質的に防止される。この状態が図３に示す形態である。インプラント５０は、脊椎骨１２に対してその好ましい向きで係止されている。インプラント５０は、固定部材５２および固締具５４の使用によって、脊椎骨１２に対して様々な異なる向きのいずれにも固定することができる。
【００４１】
図１、２、および３に示す実施形態は、本発明の数多くの実施形態の1つに過ぎない。代替実施形態においては、異なる形状のインプラント、間置部材、圧縮部材、および固定部材を使用することもできる。例えば、インプラントと間置部材とを結合するために略円錐状の表面を使用する必要はない。かかる結合表面には、円筒状、半球状、円錐状、放物面状、またはその他の形状、あるいはそれらの組合せを含むことができる。一つの代替実施形態によれば、結合表面は、半円筒または放物面状の構成要素に隣接する円筒状の構成要素を含むことができ、その半円筒または放物面状の構成要素は、円筒状の構成要素の直径よりも大きい直径となるように接触面がフレア状に広がる。かかる結合表面は、さらに、脊椎骨に対するインプラントの相対的な向きの不連続的な数を限定するように、多角形の断面を有したり、または、鍵形もしくはその他の形状とすることもできる。
【００４２】
同様に、間置部材と圧縮部材との間の結合のために、略半球状の表面を使用する必要はない。かかる結合表面には、円筒状、半球状、円錐状、放物面状、またはその他の形状、あるいはそれらの組合せを含めることができる。図１、２、および３の実施形態とは異なり、本発明の代替実施形態では、脊椎骨に対して必ずしも３つの垂直軸の周りでインプラントを回転させる必要はない。
【００４３】
いくつかの代替実施形態において、係止形態によってもたらされる係止を強化するために、追加の機構を加えることができる。かかる機構によって、インプラントは、脊椎骨に対して、その好ましい向きから動かずに、より大きな荷重を受けることが可能となる。かかる代替実施形態の一例は、以下、図４に関連して図解される。
【００４４】
図４を参照すると、斜視図は本発明の一つの代替実施形態による装置１１０を示し、それは、先に説明したように脊椎骨１２と共に使用される。図示のように、装置１１０は、インプラント１５０、固定部材５２、および整形外科用固締具１５４すなわち固締具１５４を含む。固定部材５２は、前述の実施形態のものと同一でもよい。インプラント１５０および固締具１５４は、前述の実施形態のそれらの相当物と類似しているが、以下で説明するように、係止を強化するための追加の機構を含む。
【００４５】
図示のように、インプラント１５０は、半球状切除部３４に取り付けられるように設計された固定部分１６０を有する。この固定部分１６０は間置接触面１７０を有し、この接触面１７０は、前述の実施形態の間置接触面７０のものと同様の略円錐状の表面を有する。しかし、この間置接触面１７０は滑らかな円錐状表面となってはいない。そうではなく、この間置接触面１７０は、略円錐状表面の周りに、概ね半径方向に対称なパターンに沿って分散配置された複数の隆起１７２を有する。
【００４６】
隆起１７２は、インプラント１５０と固締具１５４の間置部材１８２との間の相対的な回転に抵抗するように、内方に突き出ている。前述の実施形態の間置部材８２と同様に、間置部材１８２も略円錐形状のインプラント接触面８８を有する。このインプラント接触面は、インプラント１５０の間置接触面１７０と嵌合する。前述の実施形態とは異なり、間置接触面１７０の隆起１７２は、インプラント接触面８８の略円錐状表面に入り込んで、インプラント１５０と間置部材１８２との間の第１の軸４０周りの相対的な回転を制限、さらには実質的に防止することさえ可能である。
【００４７】
インプラント１５０は、間置部材１８２の材料よりも硬い材料で形成することができるため、隆起１７２のインプラント接触面８８への入り込みを生じさせることができる。例えば、間置部材１８２は、ポリマー、エラストマなどで形成することができ、一方、インプラント１５０は、金属、セラミック、またはより硬いポリマー、もしくはエラストマで形成することができる。したがって、隆起１７２は、固締具１５４の係止形態によってもたらされる係止を強化する働きをすることができる。
【００４８】
間置部材１８２に加えて、固締具１５４は、前述の実施形態のものと同一の圧縮部材８４を有する。しかし、この間置部材１８２は、圧縮部材８４の間置接触面９６との係止を強化するように設計された機構を備えた圧縮接触面１９０を有するという点において、前述の実施形態の間置部材８２とは異なる。より正確には、圧縮接触面１９０は、前述の実施形態のものと同様の略半球状の表面を含む。しかし、この圧縮接触面１９０は、圧縮接触面１９０の周囲の略円形の経路に沿って延びる複数の隆起１９２を有する。
【００４９】
係止形態において、隆起１９２は、圧縮接触面１９０と圧縮部材８４の間置接触面９６との間の回転を防止する一助となることによって、係止を強化する。より正確には、隆起１９２は、圧縮部材８４の間置接触面９６に接して変形することができ、それによって、圧縮接触面１９０と間置接触面９６との間の摩擦力が比較的大きい領域をもたらす。また隆起１９２は、間置接触面９６の隆起１０２の動きを直接阻止し、それによって、第２および第３の軸４２、４４の周りでの間置部材１８２と圧縮部材８４との間の相対的な回転を特に制限することができる。
【００５０】
したがって、図４の装置１１０に追加された隆起１７２および隆起１９２は、固締具１５４の係止形態において、インプラント１５０の脊椎骨１２に対する向きの係止を強化する働きをすることができる。当業者であれば、係止を強化するために代替の機構を追加できることを理解するであろう。選択された変形形態において、インプラント１５０の間置接触面１７０の隆起１７２は、間置部材１８２の圧縮の妨げを回避するように設計された比収束(nom-converging)または曲線の経路を辿ることができる。さらに、インプラント５０と間置部材８２との間、または間置部材８２と圧縮部材８４との間を結合するための前述した表面とは異なる形状の表面は、図４の実施形態の隆起１７２および隆起１９２のような機構と共に使用して、かかる代替の結合表面形状に係止の強化をもたらすこともできる。
【００５１】
図５を参照すると、斜視図は、ヒトの脊椎の第４腰椎（Ｌ４）などの脊椎骨２１２と共に使用される本発明の一実施形態による装置２１０を示す。脊椎骨１２と同様に、脊椎骨２１２は、略円板形の椎体１８を有する。また脊椎骨２１２は、椎体１８から延びる２つの椎弓根２０と、椎弓根２０の後部端間に延びて、椎弓根２０を一体に結合する後弓つまり椎弓板２２と、を有する。さらに脊椎骨２１２は、椎弓根２０から横に延びる１対の横突起２４と、椎弓板２２から後方に延びる棘突起２６と、を有する。
【００５２】
また脊椎骨２１２は、脊椎骨２１２の頂部の方に位置して、概ね中央に面する１対の上関節面２８を有する。さらに脊椎骨２１２は、脊椎骨２１２の底部の方に位置して、概ね横に面する下関節面３０を有する。切除済み下関節面２３１もまた、概ね横に面している。切除済み下関節面２３１の関節表面は、関節形成術用の切除済み下関節面２３１を用意するために、任意に切除しておくことができる。脊椎骨２１２の椎弓根２０のそれぞれは、各上関節面２８における隣接する横突起２４との接合部の中央に概ね位置する鞍点３２を有する。
【００５３】
脊椎骨２１２の上関節面２８は、第３腰椎（Ｌ３）などの隣接する上位脊椎骨（図示せず）の下関節面（図示せず）に連節して、脊椎骨２１２と上位脊椎骨との間の相対運動を制限する。したがって、各上関節面２８と隣接する下面との組合せによって、椎間関節（図示せず）が形成される。これにより、２つの椎間関節は、隣接する各脊椎骨対の間に架けられる。脊椎骨２１２の下関節面３０は、脊椎骨２１２と、第５腰椎（Ｌ５）または仙骨などの隣接する下位脊椎骨（図示せず）と、の間の動きを制御する他の椎間関節の一部となる。
【００５４】
椎間関節のそれぞれは、関節面２８、３０の摩耗を低減して、関節を円滑にする流体（図示せず）を含む被膜（図示せず）によって被覆することができる。さらに、軟骨の層（図示せず）が関節面２８、３０を被覆して、さらに摩耗を低減して、関節を円滑にすることができる。様々な筋肉、靭帯、および脊椎神経のみならず、これらの解剖学的構造は、本発明の開示を見やすくするために、図には示さないものとする。かかる構造は、脊椎骨２１２への必要なアクセスをもたらすために、既知の方法によって除去または移動させることができる。
【００５５】
図示のように、脊椎骨２１２の鞍点３２の１つに半球状切除部３４が形成されている。この半球状切除部３４は、隣接する上関節面２８および下関節面３０の一方、または両方の関節表面に置き換わるインプラントを受けるように成形されている。この半球状切除部３４によって、インプラントを脊椎骨２１２に固定する前に、インプラントと脊椎骨２１２との間の３つの垂直軸周りでの相対的な回転が可能となる。これらの軸は、参照番号４０、４２、および４４で示すように定義することができ、これらは図１のものに対応している。
【００５６】
装置２１０は、インプラント２５０、固定部材２５２、回転固締具２５４、および並進固締具２５６を含む。インプラント２５０は、半球状切除部２３４に接して据わり、そのすぐ下位にある切除済み下関節面２３１の除去された関節表面に置き換わるように設計されている。固定部材２５２は、対応する椎弓根２０に埋め込まれて、インプラント２５０を定位置に係留させるように設計された椎弓根スクリューの形を取ることができる。整形外科用固締具２５４は、固定部材２５２に結合されて、インプラント２５０を脊椎骨２１２に保持するように設計されている。
【００５７】
図５の実施形態において、インプラント２５０は、固定部分２６０、関節部分２６２、およびステム２６４を有する。固定部分２６０は、半球状切除部２３４に取り付けられるように成形され、関節部分２６２は、隣接する脊椎骨面と連節する表面をもたらして下関節面３０の機能を果たす。関節部分２６２は、ステム２６４によって固定部分２６０に結合される。
【００５８】
図示のように、固定部分２６０は骨並置表面２６６を有し、この表面は、半球状切除部２３４の形状と対応するように略半球状とすることができる。また固定部分２６０は、固定部材２５２を受けるように骨並置表面２６６を貫通する開口（図５では見えず）を有する。この開口は、固定部材２５２の外側表面よりも幾分大きく、これにより、骨並置表面２６６は、椎弓根２０に植え込まれた固定部材２５２を用いて、半球状切除部２３４に接する定位置まで摺動させることが可能である。
【００５９】
関節部分２６２も同様に、脊椎骨２１２のすぐ下位にある脊椎骨（または仙骨）の上関節面と連節するように設計された関節表面２６８を有する。この関節表面２６８は凸形状を有することができ、この表面は、さらには半球状、半円筒状などでもよい。この関節表面２６８は、自然の上関節面および／または補綴上関節面と連節するように設計することができる。
【００６０】
骨並置表面２６６に加えて、さらに固定部分２６０は、回転固締具２５４がインプラント２５０と固定部材２５２との間の相対的な回転を制限できるように、回転固締具２５４を受ける形状とされた係合表面２７０を有する。係合表面２７０は、固定部分２６０の開口（図示せず）が中を貫通する略半球状の凹形状を有する。
【００６１】
図５の実施形態において、固定部材２５２は、脊椎骨２１２の対応する椎弓根２０に植え込まれた遠位端（図５では見えず）と、対応する鞍点３２から突き出た近位端２７４と、を有する。遠位端は、その遠位端を椎弓根２０に植え込みやすくし、植え込まれた遠位端を定位置に保持するねじ山を有する。また固定部材２５２は、遠位端と近位端２７４との間に配置された摺動接触面２７６を有する。摺動接触面２７６は、その摺動接触面２７６と回転固締具２５４との間で有意な相対回転が生じないように、回転固締具２５４を受ける形状とされた多角形または他の非円形断面を有することができる。
【００６２】
近位端２７４は、固締具２５４を受けるように露出した複数のねじ山２７８を有する。さらに近位端２７４は、遠位端を椎弓根２０に植え込むように、固定部材２５２にトルクを与えるために使用できるトルク付与接触面２８０を有する。このトルク付与接触面２８０は、ドライバ（図示せず）の対応する六角形機構と嵌合する六角形凹部または突起の形を取ることができる。
【００６３】
図示のように、回転固締具２５４は、間置部材２８２、係合部材２８４、および回転係止部材２８６を含む。間置部材２８２は、テーパ部分２９０、テーパ部分２９０に隣接した複数のねじ山２９２、および接触面２９４を備えた略管形状を有することができる。図示のように、テーパ部分２９０は、ねじ山２９２の方に向けてより狭くなっている。接触面２９４は、間置部材２８２と固定部材２５２の摺動接触面２７６との間に、摺動可能であるが回転しない連結をもたらすように設計されている。したがって、接触面２９４は多角形断面を備えた孔の形を取ることができ、それは、摺動接触面２７６の対応する多角形断面を比較的自由な摺動運動が可能となる十分な隙間で受ける。あるいは、よりきつい嵌合を用いて、摺動を制限するが、力を加えると間置部材２８２と固定部材２５２との間の相対的な並進が可能となるようにすることもできる。
【００６４】
また、図５に示すように、係合部材２８４は、中空内部を備えた略球形状である。この中空内部は、間置部材２８２のテーパ部分２９０のテーパに概ね整合するテーパを有する。係合部材２８４は、半球形状のインプラント係合表面２９８と、インプラント係合表面２９８の周りに、実質的に半径方向に対称となる形で平行に配置された複数の溝３００と、を有する。これらの溝２９８によって、インプラント係合表面２９８の拡張および収縮が可能となる。中空内部は、インプラント係合表面２９８の両端に位置するポート３０２からアクセス可能である。
【００６５】
回転係止部材２８６は、複数のねじ山３０６が中に形成された孔３０４を有する。ねじ山３０６は、間置部材２８２のねじ山２９２と噛合するように設計されている。また孔３０４は、その中に形成されて、回転係止部材２８６を回転させて間置部材２８２と係合させやすくするトルク付与接触面３０８を有する。このトルク付与接触面３０８は、六角形の断面形状など、略多角形の断面形状を有する孔３０４の一部分の形を取ることができる。したがって、ドライバ（図示せず）の対応する六角形突起をトルク付与接触面３０８内に挿入して、回転係止部材８６を回転させて、間置部材２８２と係合させることができる。
【００６６】
並進固締具２５６は、並進係止部材とも呼ぶことができ、ねじ孔３１２、トルク付与接触面３１４、およびフランジ３１６を有する。ねじ孔３１２のねじ山は、回転して固定部材２５２の近位端２７４のねじ山２７８と係合するように寸法設定されている。トルク付与接触面３１４は、対応する六角形状を有するドライバ（図示せず）の凹部内に受けることが可能な略六角形状を有する突起の形を取ることができる。
【００６７】
フランジ３１６は、トルク付与接触面３１４に隣接する並進固締具２５６の外側表面から、概ね半径方向に突き出ている。このフランジ３１６は、隣接する回転係止部材２８６の環状表面に当接し、並進固締具２５６を締め付けたときに、この並進固締具２５６によって、回転係止部材２８６に対して比較的均一で直線の力を加えることが可能となるように、寸法設定することができる。必要に応じて、並進固締具２５６の一部分を回転係止部材２８６の孔３０４内に収容して、組み立てた装置２１０のプロファイルを低減させることもできる。
【００６８】
装置２１０は、様々な方法によって脊椎骨２１２に固定することができる。一つの方法によれば、固定部材２５２を対応する椎弓根２０内にまず植え込む。これは、例えば、その上を覆う組織に切開部を形成し、施術領域から組織を取り出し、蛍光透視下で椎弓根２０にガイドワイヤを植え込み、次いで、トルク付与接触面２８０に結合させたドライバ（図示せず）を使用して固定部材２５２を回転させて椎弓根２０と係合させることにより、実施することができる。
【００６９】
回転固締具２５４および並進固締具２５６の使用によって、インプラント２５０の向きと、固定部材２５２に沿った（すなわち、第１の軸４０に沿った）インプラント２５０の位置と、を別々に係止することができる。間置部材２８２、係合部材２８４、回転係止部材２８６、およびインプラント２５０を組み立てることによって、回転固締具２５４とインプラント２５０とをまず一体に組み立てることができる。
【００７０】
まず、係合部材２８４をインプラント２５０の固定部分２６０の中空内部に挿入することができる。係合部材２８４はまだそれほど拡張していないので、係合部材２８４のインプラント係合表面２９８と、インプラント２５０の固定部分２６０の係合表面２７０と、の間には隙間がある。この隙間によって、係合部材２８４が固定部分２６０内部で回転することが可能となる。固定部分２６０の係合表面２７０は、係合部材２８４を有効に捕捉するために十分なほど延びる半球形状を有することができる。したがって、係合部材２８４は、固定部分２６０の中空内部に圧縮および／または押し込む必要がある。
【００７１】
次いで、固定部分２６０の開口（図示せず）から、間置部材２８２を係合部材２８４の中空内部に挿入する。その際、テーパ部分２９０は、固定部材２５２の方に向くことになるポート３０２から延び、ねじ山２９２は、他方のポート３０２（すなわち、図５の分解図に示すように、並進固締具２５６および回転係止部材２８６の方に向くことになるポート３０２）から延びるように挿入する。次いで、ねじ山２９２が孔３０４に入るように、回転係止部材２８６を対応するポート３０２に隣接して配置する。
【００７２】
孔３０４のねじ山３０６が間置部材２８２のねじ山２９２と係合するように、回転係止部材２８６を間置部材２８２に対して回転させる。回転係止部材２８６を間置部材２８２に対して回転させ続けると、係合部材２８４は、反対側のポート３０２がテーパ部分２９０のより大径の端部の方に摺動するにつれて拡張することになる。しかし、この段階において、回転固締具２５４は非係止形態のままであり、なぜならば、回転係止部材２８６と間置部材２８２と係合部材２８４とを一体に保持するために十分なだけねじ山２９２と係合するように、回転係止部材２８６を回転させたに過ぎないからである。
【００７３】
次いで、トルク付与接触面２８０、次いでねじ山２７８の少なくともいくつかが間置部材２８２の接触面２９４または孔を貫通するように、組立て済みインプラント２５０と回転固締具２５４とを、植え込まれた固定部材２５２の近位端２７４の方に前進させることができる。次いで、固定部材２５２の近位端２７４の摺動接触面２７６の周りで接触面２９４を摺動させる。前述のように、近位端２７４の摺動接触面２７６と、間置部材２８２の接触面２９４と、の間には、隙間が存在することができる。しかし、摺動接触面２７６と接触面２９４との整合した多角形状のため、固定部材２５２と回転固締具２５４との間の相対的な回転は防止される。
【００７４】
回転固締具２５４はなおも非係止形態にあるため、インプラント２５０は、固定部材２５２および脊椎骨２１２に対して回転させることができる。関節表面２６８が対応する自然または補綴上位関節表面と連節するように適正に配置および配向されるまで、インプラント２５０を係合表面２７０の半径の概ね中心周りで回動させる。図５の実施形態において、インプラント２５０の回転は、多軸であるだけでなく、３軸でもある。したがって、インプラント２５０は、係合表面２７０の半径の中心を通るどのような軸の周りでも回転させることができる。
【００７５】
インプラント２５０を脊椎骨に２１２対して適正な向きまで回転させた後、回転固締具２５４を係止形態に移すことによって、インプラント２５０をその向きに係止することができる。例えば、孔３０４のトルク付与接触面３０８をドライバ（図示せず）の対応する機構と係合させることによって、回転係止部材２８６を間置部材２８２に対してさらに回転させる。この回転によって、反対側のポート３０２は、間置部材２８２のテーパ部分２９０に沿って、テーパ部分２９０のより大径の端部の方に前進することになる。ポート３０２に対する外向きの圧力によって、係合部材２８４は拡張することになり、それによってインプラント係合表面２９８の全体的な半径が増大する。インプラント係合表面２９８は、インプラントの固定部分２６０の係合表面２７０と係合し、係合表面２７０に外向きの圧力を加える。その結果、インプラント２５０は、係合部材２８４に係止されることになる。
【００７６】
このようにして、回転固締具２５４は係止形態に至り、インプラント２５０は、脊椎骨２１２に対してもはや回転可能でなくなる。しかし、インプラント２５０は、今やそこにしっかりと係止された回転固締具２５４と共に、固定部材２５２に沿ってなおも動くことができる。次いで、かかる並進運動を制限するように、並進固締具２５６を適用することができる。より正確には、近位端２７４のねじ山２７８が並進固締具２５６のねじ穴３１２に入るように、並進固締具２５６を固定部材２５２の近位端２７４の方に動かす。並進固締具２５６を回転させて、フランジ３１６が回転係止部材２８６の隣接する環状表面に接してぴったりと押し付けられるまで、ねじ孔３１２をねじ山２７８に沿って前進させる。こうすると、インプラント２５０の固定部分２６０の骨並置表面２６６は、対応する鞍点３２の半球状切除部２３４に対して効果的に押し付けられる。
【００７７】
図６を参照すると、斜視図は、脊椎骨２１２に対して完全に組み立てられた形態にある装置２１０を示す。インプラント２５０の位置および向きは、脊椎骨２１２に対して固定されている。有利なことに、インプラント２５０の向きおよび位置は別々に係止されているため、鞍点３２の周囲での骨のどのような陥没も、脊椎骨２１２に対して、インプラント２５０をその所望の向きから回転させることはない。かかる陥没が生じた場合、インプラント２５０の位置は、比較的簡単な修正手術によって、すなわち、並進固締具２５６をさらに締め付けることによって、または骨並置表面２６６と半球状切除部２３４との間の空間に、骨移植片、インプラント、または他の何らかの形の支持体を挿入することによって、安定させることができる。
【００７８】
当業者ならば、両側手術のために、装置２１０と類似の装置を脊椎骨２１２の反対側にも用いることができることを理解するであろう。固定部材２５２、回転固締具２５４、および並進固締具２５６は、左または右、上位および／または下位のインプラントを脊椎骨２１２に取り付けるために使用することができる。代替の実施形態（図示せず）において、構成要素２５２、２５４、および２５６と類似の構成要素を用いて、上位インプラントと下位インプラントの入れ子になった固定部分を単一の鞍点３２に固定することさえもできる。さらに他の代替実施形態においては、かかる類似の構成要素を用いて、椎間関節インプラントに加え、それだけには限らないが、人工椎間板、後方ロッド固定システム、動的安定化システムなど（図示せず）を含めた他のタイプのインプラントを脊椎骨２１２に固定することもできる。
【００７９】
図７を参照すると、頭部側断面図は、脊椎骨２１２に対して完全に組み立てられた形態にある装置２１０を示す。先に述べたように、固定部材２５２は、対応する椎弓根２０の内部に係合するねじ山３２０を備えた遠位端３１８を有する。インプラント２５０の独立した回転係止および並進係止の別の考えられる利点は、インプラント２５０の向きを脊椎骨２１２に対して係止するために使用するどのステップによっても、椎弓根２０内のねじ山３２０に、それほど大きいてこ作用(purchase)がかからない点である。並進固締具２５６の係止によって加わる軸方向の力だけが、ねじ山３２０と周囲の骨との間の接触面に伝達される。このため、ねじ山３２０間の骨が剪断力下で損傷して、遠位端３１８が骨から抜け出る可能性を低減させる。
【００８０】
本発明は、整形外科医療に特に関連を有し、より詳細には、椎間関節置換に特に関連する。しかし、本発明の原理、構造、および方法は、さらに多種多様な他の分野にも及ぶことができる。
【００８１】
本発明は、その趣旨または本質的な特徴から逸脱することなく、他の特定の形態で実施することもできる。したがって、上述の実施形態は、あらゆる点で例示的なものに過ぎず、限定的なものではないことを理解されたい。したがって、本発明の範囲は、前述の説明によってではなく、添付の特許請求の範囲によって示されるものである。特許請求の範囲の均等物の意味および範囲に含まれるいかなる変更も、特許請求の範囲内に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】脊椎骨に取り付けるように配置された本発明の一実施形態による装置を備えた脊椎骨の分解斜視図である。
【図２】図１の脊椎骨および装置の尾部側断面図であり、装置の整形外科用固締具は、インプラントの骨に対する向きの調整を可能とする非係止形態にある。
【図３】図１の脊椎骨および装置の尾部側断面図であり、整形外科用固締具は、インプラントの骨に対する回転運動を制限する係止形態にある。
【図４】脊椎骨に取り付けるように配置された本発明の一つの代替実施形態による装置を備えた脊椎骨の分解図斜視図である。
【図５】インプラントを脊椎骨に取り付けるように配置された本発明の別の代替実施形態による装置を備えた脊椎骨の分解斜視図である。
【図６】図５の装置を備えた脊椎骨の斜視図であり、装置は、脊椎骨に固定されて、インプラントの回転および並進の両方を係止する係止形態にある。
【図７】図５の装置を備えた脊椎骨の頭部側断面図であり、装置は、脊椎骨に固定されて、図６のような係止形態にある。
【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５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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