(57)【要約】  脊椎インプラント（２０）は、２つの椎体終板の間に挿入され、また第１の椎体終板に係合するための第１の外部表面（２８）から延びる第１の制限機構を有する第１の終板アセンブリ（２２）を備える。インプラントはさらに、第２の椎体終板に係合するための第２の外部表面（３０）から延びる第２の制限機構（４６）を有する第２の終板アセンブリ（２４）と、第１と第２の終板アセンブリの間で関節を形成可能な中心体とを備える。第１の制限機構は、第１の椎体終板における輪郭にマッチする形状を有する。【選択図】図４
2008509792.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの椎体終板の間に挿入するための脊椎インプラントであって、
第１の椎体終板に係合するための第１の外部表面から延びる第１の制限機構を備える第１の終板アセンブリと、
第２の椎体終板に係合するための第２の外部表面から延びる第２の制限機構を備える第２の終板アセンブリと、
前記第１と第２の終板アセンブリの間で関節を形成可能な中心体とを備え、
前記第１の制限機構が、前記第１の椎体終板における輪郭とマッチする形状を有する脊椎インプラント。
【請求項２】
前記第２の制限機構が、前記第１の椎体終板における精密に切削された輪郭とマッチする形状を有する、請求項１に記載の脊椎インプラント。
【請求項３】
前記輪郭が、回転するバーにより形成された、前記第１の椎体終板における精密に切削された輪郭である、請求項１に記載の脊椎インプラント。
【請求項４】
前記第１の制限機構の前記形状がほぼＤ字形状である、請求項１に記載の脊椎インプラント。
【請求項５】
第１の制限部が、前方を向いた、前記第１の外部表面に概して直角をなす第１の制限表面を備え、さらに、前記第１の制限表面と前記第１の外部表面との間で延びて曲線をなす第２の制限表面を備える、請求項１に記載の脊椎インプラント。
【請求項６】
前記第１の制限表面が平坦である、請求項５に記載の脊椎インプラント。
【請求項７】
第１の制限部が、後方を向いた、前記第１の外部表面に概して直角をなす第１の制限表面を備え、さらに、前記第１の制限表面と前記第１の外部表面との間で延びて曲線をなす第２の制限表面を備える、請求項１に記載の脊椎インプラント。
【請求項８】
前記第１の終板アセンブリが、前記第１の椎体終板に係合するための前記第１の外部表面から延びる第３の制限機構を備える、請求項１に記載の脊椎インプラント。
【請求項９】
前記第１の制限部が、横方向寸法および前後方向寸法を有しており、前記横方向寸法が前記前後方向寸法よりも小さい、請求項１に記載の脊椎インプラント。
【請求項１０】
前記第１の制限部が少なくとも１つの開口部を備える、請求項１に記載の脊椎インプラント。
【請求項１１】
前記精密に切削された輪郭が、前記インプラントを伸展位置に配置する、請求項１に記載の脊椎インプラント。
【請求項１２】
前記伸展位置が約４度の伸展位置である、請求項１０に記載の脊椎インプラント。
【請求項１３】
２つの椎体終板の間に挿入するための脊椎インプラントであって、
第１の後方縁部の方向に先細りした第１の終板アセンブリであって、第１の椎体終板に係合するための第１の外部表面から延びる第１のタブを備える第１の終板アセンブリと、
第２の後方縁部の方向に先細りした第２の終板アセンブリであって、第２の椎体終板に係合するための第２の外部表面から延びる第２のタブを備える第２の終板アセンブリと、
前記第１と第２の終板アセンブリの間で関節を形成可能な中心体とを備え、
前記第１のタブが、横方向寸法および前後方向寸法を有しており、さらに、前記横方向寸法が、前記前後方向寸法よりも小さい脊椎インプラント。
【請求項１４】
前記第１のタブが、先細の縁部を備える自己切削キールである、請求項１３に記載の脊椎インプラント。
【請求項１５】
前記第１のタブと前記第１の後方縁部との間の後方距離が、前記第１のタブと前記第１の終板アセンブリの前方縁部との間の前方距離よりも大きい、請求項１３に記載の脊椎インプラント。
【請求項１６】
前記第１のタブが研磨された金属から形成される、請求項１３に記載の脊椎インプラント。
【請求項１７】
前記第１の終板アセンブリがさらに、変更ツールと嵌合させるための係合エレメントを備える、請求項１３に記載の脊椎インプラント。
【請求項１８】
前記第１のタブが、近位部分および遠位部分を有しており、さらに、前記遠位部分が前記近位部分よりも広い、請求項１３に記載の脊椎インプラント。
【請求項１９】
前記中心体が、前記中心体と前記第１の終板アセンブリの間の動きを制限するために、前記第１の終板アセンブリ上の中心固定ポストと係合される中心固定凹部を備える、請求項１３に記載の脊椎インプラント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、脊椎再建デバイスに関し、より詳細には、機能的な椎間板人工装具に関する。
【背景技術】
【０００２】
過去３０年間に、大関節再建デバイスの設計における技術的進歩が、変性関節疾患の治療を一変させており、医療の標準を関節固定術から関節形成術へと移行させている。しかし、椎間板疾患の治療における進歩は遅いペースで行われてきた。現在、円板疾患に対する標準の治療は、後で脊椎癒合術が行われる椎間板切除術にとどまっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
この手法は、患者の現在の症状を緩和することができるが、癒合により増加した動きおよび力を受ける結果、隣接する円板の変性が加速されることがしばしば起きる。したがって、動きを提供し、隣接する円板の劣化を低減するために、機能性のある円板人工装具を用いて変性された椎間板を再建することは、多くの患者にとってより望ましい治療選択肢となり得る。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
一実施形態では、脊椎インプラントは、２つの椎体終板の間に挿入され、また第１の椎体終板に係合するための第１の外部表面から延びる第１の制限機構を有する第１の終板アセンブリを備える。インプラントはさらに、第２の椎体終板と係合するための第２の外部表面から延びる第２の制限機構を有する第２の終板アセンブリと、第１と第２の終板アセンブリの間で関節を形成可能な中心体とを備える。第１の制限機構は、第１の椎体終板中の精密な輪郭にマッチする形状を有する。
【０００５】
他の実施形態では、脊椎インプラントは、第１と第２の終板アセンブリの間で関節を形成可能な中心体を備え、また２つの椎体終板の間に脊椎インプラントを埋め込む方法は、第１の椎体終板と第２の椎体終板の間に回転可能なバー（ｂｕｒｒ）を配置することを含む。回転可能なバーは横方向に移動され、第１の輪郭を形成するために第１の椎体終板から骨が除去される。インプラントは、第１と第２の終板アセンブリの間に挿入され、第１の終板アセンブリは、第１の輪郭と接触して配置される。第１の終板アセンブリの形状は、第１の輪郭の形状とマッチする。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
本発明は、一般に、脊椎再建デバイスに関し、より詳細には、機能的な椎間板人工装具に関する。本発明の原理の理解を促進するために、図面で示された諸実施形態または諸例を次に参照し、それを説明するために特有の言語を使用する。そうではあるが、本発明の範囲をそれにより限定することを意図するものではないことを理解されたい。説明する諸実施形態における任意の改変およびさらなる変更、および本明細書で述べる本発明の原理の任意のさらなる応用は、本発明が関係する当業者で普通に行われるはずのものとして企図される。
【０００７】
図１を参照すると、参照番号１０は、損傷を受けていない２つの椎骨１４と１６の間に延びる損傷を受けた椎間板１２を有する脊柱を示している。典型的な外科手術の椎間板切除術では、損傷を受けた円板１２は取り除かれて、損傷を受けていない２つの椎骨１４と１６の間に空洞を作る。この手技は、前方アプローチ、前外側アプローチ、側方アプローチまたは当業者に知られた他のアプローチを用いて実施することができる。次に図２を参照すると、椎骨１４と１６の間の空洞を満たすために、人工装具１８を提供することができる。広い側面で見ると、人工装具１８のサイズおよび形状を実質的に変化させることが可能であり、その変化は、関節の幾何形状に依存する。さらに、特定形状の人工装具１８は、一連のサイズで作成することができ、したがって、ＣＴ、ＭＲＩ、Ｘ線透視法、または他のイメージング技法を用いた関節の評価により通常行われる患者の関節幾何形状の外科医の評価に応じて、外科手術前に、または外科手術中に、外科医は、適切なサイズを選択することができる。説明する諸実施形態では、人工装具１８は関節を形成することが可能であり、影響を受けた脊椎関節に対して一連の動きを復元することができる。しかし、関節の形成が望ましくない場合は、人工装具１８は、癒合できるように適合させることも可能である。人工装具１８は、既存の小関節面、線維環、靭帯状および筋性の軟組織と協動して働き、腰部領域を含む脊椎の様々な領域における典型な運動を可能にする。
【０００８】
図３〜図４を次に参照すると、図２の人工装具１８として、椎間板人工装具２０を使用することができる。本発明の実施形態による椎間板人工装具２０は、終板アセンブリ２２、２４を含み、中心体２６がその間で延びることができる。可撓性のあるシース２７は、終板アセンブリ２２、２４の間で延びて、中心体２６をカプセル化することができる。
【０００９】
終板アセンブリ２２、２４は、それぞれ、外部表面２８、３０、および内部表面３２、３４を含むことができる。外部表面２８、３０は、図３〜図４に示すように比較的平坦であるが、他の諸実施形態では、外部表面が、湾曲した、またはドーム形の形状を有することもできる。外部表面２８、３０は、以下で述べる精密にミリングされた（ｍｉｌｌｅｄ）椎体終板とマッチすることができる。内部表面３２、３４の少なくとも一部分は、中心体２６の少なくとも一部分の形状を補い、かつそれと関節を形成する、平滑でありかつ凹形または凸形などの形状とすることができる。内部表面３２、３４の関節を形成する部分は、埋め込まれたとき、より自然な脊椎運動を達成するために中心体２６を後方位置に配置できるように、オフセットすることができる。運動が、動きの許容可能な範囲内で行われるならば、この平滑さおよび形状におけるその対応関係は、中心体２６に対して終板アセンブリ２２、２４の拘束されない運動を提供することができる。
【００１０】
運動をこの許容可能な範囲内に制限するように相互作用する内部表面３２、３４および中心体２６の形状の構造的な構成は、インプラントが使用される関節に基づいてある程度変化させることができる。製造を簡単化するために、終板アセンブリ２２、２４は同一のものとすることができ、あるいは代替的に、異なる機械的結果を達成するために異なる設計（形状、サイズ、および／または材料）のものとすることもできる。例えば、患者の解剖学的構造に対してインプラントをより密接に適合させるために、または回転中心を頭側または尾側方向にシフトさせるために、異なる終板アセンブリを使用することができる。図４の実施形態で示すように、終板アセンブリ２２、２４、および中心体２６は、終板アセンブリが、屈曲／伸展させたときの動きの最大限度にある場合、終板アセンブリ２２、２４の間から中心体２６が排出されないように、排出止めとして機能する相補的構造を含むことができる。このような構造はまた、動きの許容範囲内で、中心体２６を部分的に拘束するために使用することもできる。このような構造の諸例は、図４に示すように、内部表面３２、３４からそれぞれ延びるポスト３６、３８含むことができる。中心体２６中の対応する凹部４０、４２は、それぞれ、ポスト３６、３８を受け入れることができる。凹部４０、４２は、終板アセンブリと中心体の間の相対的な動きが、動きの許容範囲内では拘束されないが、極度の圧縮、屈曲、伸展、または平行移動の下でインプラントから排出される前に、ポスト３６、３８が中心体を制止することのできる十分な大きさの寸法とすることができる。
【００１１】
終板アセンブリ２２、２４は、ステンレス鋼、コバルトクロムなどの生体適合性のある金属、Ａｌ２Ｏ３もしくはＺｒ２Ｏ３を含むものなどのセラミックス、またはＡＳＴＭ  Ｆ−１３６チタン合金などのチタン合金を含む、任意の剛性があり生体適合性のある材料から作ることができる。板と接触している骨表面に対する終板アセンブリの動きを制限するために、外部表面２８、３０は粗くすることができる。非球形の焼結ビーズから形成され得る、粗いまたは多孔質のコーティング（図示せず）は、終板アセンブリの外部表面２８、３０と、隣接する骨との間に非常に高い摩擦を提供し、ならびに関節の海綿質骨と適切な相互作用を行い、骨の内部成長の機会を高めることができる。適切な非球形の焼結ビーズコーティングの一例は、ＡＳＴＭ  Ｆ−６７などの純チタンから作成される。コーティングは真空焼結により形成することができる。他の適切な処理は、水酸化リン灰石、骨形成ペプチドコーティング、成長因子コーティング、ｒｈ−ＢＭＰコーティング、およびグリットブラストを含むことができる。
【００１２】
図３〜４でさらに示すように、終板アセンブリ２２、２４は、隣接する骨にアセンブリを固定するのを支援するための制限機構として機能する構造を含むことができる。例えば、タブ４４、４６は、それぞれ、外部表面２８、３０から突き出すことができる。タブ４４、４６は、図４の実施形態に示すように、外部表面２８の少なくとも一部分の上を軸４８に沿って横方向に延びることができる角度が付けられた単一の突起部を含む、任意の様々な構成で形成することができる。タブ４４、４６は、前後方向における軸４９に沿った長さよりも、横軸４８に沿って長くすることができ、軸方向５０で、外部表面２８、３０から離れる方向に突き出ることができる。タブ４４は、外部表面２８から直角に、または斜角で延びる面５２を有することができる。タブ４４はまた、面５２と外部表面２８の間で延びる面５４を有することができる。タブ４６は、同様にまたは同一に構成することができ、したがって、詳細には説明しない。
【００１３】
図３〜図４を再度参照すると、終板アセンブリ２２、２４は、所望の脊柱前弯的、または脊柱後弯的な装着を達成するために角度を付けることができる。角度３５は、終板アセンブリ２２の外部表面２８と前後方向軸５０との間に形成することができる。いくつかの実施形態では、角度３５は８度と２０度の間とすることができる。終板アセンブリ２４も同様に構成することができる。
【００１４】
図５〜１０で示すように、他の諸実施形態は、量および形状を変化させることのできる突起部を含むことができる。突起部は、椎骨１４、１６の終板など、隣接する骨構造中に精密にミリングされた溝部にマッチするように形成することができる。図５〜図６の実施形態で示されるように、図２の人工装具１８として使用できる人工装具６０は、外部表面６４、６６から延びる複数の突起部６２を含むことができる。各突起部６２は、前に述べたタブ４４と同様に構成することができる。他の実施形態では、図７〜図８に示すように、図２の人工装具１８として使用できる人工装具７０は、外部表面７４から延びるタブ７２を含むことができる。各タブ７２は、外部表面７４から直角に、または斜角で延びる面７６を含むことができる。タブ７２はまた、面７６と外部表面７４の間で延びる面７８を有することもできる。面７８は、湾曲させた、かつ／またはＤ形状とすることができる。対応するタブを、反対側の終板アセンブリの外部表面上に配置することができる。面７８は、軸４９に沿って面７６から後方向に延びており、埋め込まれた人工装具７０が前方向に滑るのを阻止することができる。図９〜図１０に示す他の実施形態では、図２の人工装具１８として使用できる人工装具８０は、外部表面８４から延びるタブ８２を含むことができる。各タブ８２は、外部表面８４から直角に、または斜角で延びる面８６を含むことができる。タブ８２はまた、面８６と外部表面８４の間で延びる面８８を有することができる。面８８は、湾曲させた、かつ／またはＤ形状とすることができる。対応するタブは、反対側の終板アセンブリの外部表面上に配置することができる。面８８は、軸４９に沿って面８６から前方向に延びており、埋め込まれた人工装具８０が後方向に滑るのを阻止することができる。
【００１５】
中心体２６は、埋込みが意図される特定の関節に応じて、形状、サイズ、構成、および物理特性を多少変えることができる。中心体２６の形状は、終板アセンブリの内部表面の形状を補うことができ、一連の平行移動、屈曲、伸展、および回転運動、さらに、置換される特定の関節に適切な側方曲げを可能にする。
【００１６】
中心体２６の厚さおよび物理特性により、所望の程度の弾性または緩衝性を提供することができる。したがって、中心体用に弾性材料を使用することができる。中心体２６は、可撓性を有しているが、終板アセンブリ２２、２４と有効に協働して動きが許容範囲を超えることを制限するために、十分な剛性を有するようにすることができる。中心体２６の表面はまた、十分に耐久性があり、許容できる摩耗特性を提供することができる。一実施形態では、この特性の組合せは、中心体２６がその中心部近くの中心体材料よりも硬い表面領域を有することにより達成することができる。中心体２６は、したがって、硬化させた表面を有する生体適合性のある弾性材料を含むことができる。約８０Ａから約６５Ｄにわたる（原料のままの成形されていない樹脂に基づく）デュロメータを概して有する、ポリカーボネートポリウレタン弾性コポリマー、およびポリエーテルポリウレタン弾性コポリマーなど、ポリウレタン含有弾性コポリマーは、脊椎の用途に適している可能性がある。
【００１７】
所望の場合、これらの材料は、その硬度もしくは滑性、またはその両方を高めるための物質でコーティングし、または含浸させることができる。コーティングは、ディップコーティングなど、適切な任意の技法により行うことができ、またコーティング溶液は、中心体用に以下で説明するものを含む１つまたは複数のポリマーを含むことができる。コーティングポリマーは、中心体２６を形成するために使用されるポリマーと同じまたは異なるものとすることができ、また、中心体で使用されるものとは異なる硬度を有することができる。コーティング厚は、約０．００２５ｃｍ（１ミル）よりも大きくすることができ、いくつかの実施形態は、約０．００５１ｃｍ（２ミル）から約０．０１２７ｃｍ（５ミル）のコーティング厚を有する。適切な材料の諸例は、超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）と、ポリカーボネートおよびポリエーテルなどのポリウレタンとを含み、例えば、Ｃｈｒｏｎｏｔｈａｎｅ  Ｐ７５ＡまたはＰ５５Ｄ（Ｐ−ｅｔｈ−ＰＵ（ポリエーテル−ポリウレタン）芳香族、ＣＴ  Ｂｉｏｍａｔｅｒｉａｌｓ社）、Ｃｈｒｏｎｏｆｌｅｘ  Ｃ５５Ｄ、Ｃ６５Ｄ、Ｃ８０Ａ、またはＣ９３Ａ（ＰＣ−ＰＵ（ポリカーボネート−ポリウレタン）芳香族、ＣＴ  Ｂｉｏｍａｔｅｒｉａｌｓ社）、Ｅｌａｓｔ−Ｅｏｎ  ＩＩ  ８０Ａ（Ｓｉ−ＰＵ（シリコン−ポリウレタン）芳香族、Ｅｌａｓｔｏｍｅｄｉｃ社）、Ｂｉｏｎａｔｅ  ５５Ｄ／Ｓまたは８０Ａ−８０Ａ／Ｓ（Ｓ−ＳＭＥを有するＰＣ−ＰＵ（ポリカーボネート−ポリウレタン）、ＰＴＧ社）、ＣａｒｂｏＳｉｌ−１０  ９０Ａ（ＰＣ−Ｓｉ−ＰＵ（ポリカーボネート−シリコン−ポリウレタン）芳香族、ＰＴＧ社）、Ｔｅｃｏｔｈａｎｅ  ＴＴ−１０５５ＤまたはＴＴ−１０６５Ｄ（Ｐ−ｅｔｈ−ＰＵ（ポリエーテル−ポリウレタン）芳香族、Ｔｈｅｒｍｅｄｉｃｓ社）、Ｔｅｃｏｆｌｅｘ  ＥＧ−９３Ａ（Ｐ−ｅｔｈ−ＰＵ（ポリエーテル−ポリウレタン）脂肪族、Ｔｈｅｒｍｅｄｉｃｓ社）、およびＣａｒｂｏｔｈａｎｅ  ＰＣ３５８５ＡまたはＰＣ３５５５Ｄ（ＰＣ−ＰＵ（ポリカーボネート−ポリウレタン）脂肪族、Ｔｈｅｒｍｅｄｉｃｓ社）などが含まれる。図４に示すように、シース２７は、管状構造とすることができ、また可撓性のある材料から作ることができる。シースを作成するために使用される材料は、約０．０１２７ｃｍ（５ミル）から約０．０７６２ｃｍ（３０ミル）の範囲の厚さを有し、より具体的には、約０．０２５４〜０．０２７９ｃｍ（１０〜１１ミル）の厚さを有するセグメント化ポリウレタンなどの生体適合性があり、弾性を有するものとすることができる。適切な材料の諸例は、ＢＩＯＳＰＡＮ−Ｓ（表面修飾末端基を有する芳香族ポリエーテルウレタンウレア、Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｇｒｏｕｐ社）、ＣＨＲＯＮＯＦＬＥＸ  ＡＲ／ＬＴ（低粘着特性を有する芳香族ポリカーボネートポリウレタン、ＣａｒｄｉｏＴｅｃｈ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ社）、ＣＨＲＯＮＯＴＨＡＮＥ  Ｂ（芳香族ポリエーテルポリウレタン、ＣａｒｄｉｏＴｅｃｈ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ社）、ＣＡＲＢＯＴＨＡＮＥ  ＰＣ（脂肪族ポリカーボネートポリウレタン、Ｔｈｅｒｍｅｄｉｃｓ社）を含む。
【００１８】
図３〜図４をさらに参照すると、この実施形態の主要な構成要素の様々な幾何形状構成は、協働して構成要素を単一の構造に結合することができる。一般に、シース２７の端部は、終板アセンブリ２２、２４に取り付けられ、中心体２６は、終板アセンブリとシースの間にカプセル化される。より具体的には、図４を参照すると、保持リング１００、１０２は、次いで、シース２７の縁部の上に配置され、一組の円周の溝部９４、９６中に配置され、それにより、可撓性のあるシース２７を定位置に保持し、それを終板アセンブリに取り付けるようにする。保持リング用に、チタンまたはニチノールなどのチタン合金を含む適切な任意の生体適合性のある材料を使用することができる。保持リングは、例えば、保持リングの端部の間の重複領域を溶接することにより定位置に固定することができる。シース２７が取り付けられた後、塩類液（ｓａｌｉｎｅ）などの液体潤滑剤（図示せず）を導入して、中心体２６の周りの空間を少なくとも部分的に満たすことができる。
【００１９】
図１１、図１２Ａ、図１２Ｂを次に参照すると、図２の人工装具１８として、椎間板人工装具１００を使用することができる。本発明の実施形態による椎間板人工装具１００は、中心体１０６がその間で延びることのできる終板アセンブリ１０２、１０４を含む。
【００２０】
終板アセンブリ１０２、１０４は、それぞれ、外部表面１０８、１１０、および内部表面１１２、１１４を含むことができる。外部表面１０８、１１０は、埋込み、椎体終板への嵌合、もしくは変更を行う助けとなる比較的平坦な、先細りさせた、湾曲させた、ドーム形の、または他の任意の形状とすることができる。外部表面１０８、１１０は、精密にミリングされた椎体終板とマッチすることができる。内部表面１１２、１１４の少なくとも一部分は、平滑であり、また中心体１０６の少なくとも一部分の形状を補い、それと関節を形成する凹形などの形状とすることができる。内部表面１１２、１１４の関節を形成する部分はオフセットさせることができ、それにより、中心体１０６は、埋め込まれたとき、脊椎運動がより自然に行えるように後方位置に配置することができる。他の諸実施形態では、中心体１０６は、比較的前方位置に配置することができる。平滑さおよび形状の対応関係は、その運動が動きの許容範囲内で行われるならば、中心体１０６に対する終板アセンブリ１０２、１０４の拘束されない運動を提供することができる。
【００２１】
運動をこの許容範囲内に制限するように相互作用する内部表面１１２、１１４、および中心体１０６の形状の構造的構成は、インプラントが使用される関節に基づいて、ある程度変化させることができる。製造を簡単化するために、終板アセンブリ１０２、１０４は同一のものとすることができ、あるいは代替的に、異なる機械的結果を達成するために異なる設計（形状、サイズ、および／または材料）のものとすることもできる。例えば、患者の解剖学的構造に対してインプラントをより密接に適合させるために、または回転中心を頭側または尾側方向にシフトさせるために、異なる終板アセンブリを使用することができる。
【００２２】
外部表面１０８、１１０は、凹部、突起部、開口部、または他の構造など、ツール係合エレメント１２４、１２６を含み、それに対して、挿入、配置、または変更ツールでアクセスし、人工装具１００と係合させることができる。外部表面１０８、１１０は、埋込みを助けるために、埋込みを意図する方向に先細りさせることができる。この実施形態では、外部表面１０８、１１０は、係合エレメント１２４、１２６の方向から離れる方向に先細りしている。いくつかの実施形態では（図１２Ｃでより明確に示すように）、終板アセンブリ１０２、１０４は、台形形状とすることができ、人工装具１００が使用状態に配置されたとき、海綿質骨と皮質骨領域の間で平衡させることができる。
【００２３】
図１１の実施形態で示すように、終板アセンブリ１０２、１０４、および中心体１０６は、終板アセンブリが、屈曲／伸展させたときの動きの最大限度にある場合、終板アセンブリ１０２、１０４の間から中心体１０６が排出されないように、排出止めとして機能する相補的構造を含むことができる。このような構造はまた、中心体１０６を動きの許容範囲内に部分的に拘束するために使用することもできる。このような構造の諸例は、図１１に示すように、内部表面１１２、１１４からそれぞれ延びる、ポスト１１６、１１８を含むことができる。中心体１０６中の対応する凹部１２０、１２２は、それぞれ、ポスト１１６、１１８を受け入れることができる。凹部１２０、１２２は、終板アセンブリと中心体の間の相対的な動きが、動きの許容可能な範囲内では拘束されないが、しかし、極度の圧縮、屈曲、伸展、または平行移動の下で、インプラントから排出される前に、ポスト１１６、１１８が中心体を制止できる十分な大きさの寸法とすることができる。
【００２４】
終板アセンブリ１０２、１０４は、ステンレス鋼、コバルトクロムなどの生体適合性のある金属、Ａｌ２Ｏ３もしくはＺｒ２Ｏ３を含むものなどのセラミックス、またはＡＳＴＭ  Ｆ−１３６チタン合金などのチタン合金を含む、任意の剛性があり、生体適合性のある材料から作ることができる。板と接触している骨表面に対する終板アセンブリの動きを制限するために、外部表面１０８、１１０は粗くすることができる。非球形の焼結ビーズから形成され得る粗いまたは多孔質のコーティング（図示せず）は、終板アセンブリの外部表面１０８、１１０と、隣接する骨との間に非常に高い摩擦を提供し、ならびに関節の海綿質骨と適切な相互作用を行い、骨の内部成長の機会を高めることができる。適切な非球形の焼結ビーズコーティングの一例は、ＡＳＴＭ  Ｆ−６７などの純チタンから作成される。コーティングは真空焼結により形成することができる。他の適切な処理は、水酸化リン灰石、骨形成ペプチドコーティング、成長因子コーティング、ｒｈ−ＢＭＰコーティング、およびグリットブラストを含むことができる。中心体１０６は、中心体２６に関して前に説明した任意の材料を含むことができる。
【００２５】
図１１、図１２Ａ、図１２Ｂでさらに示すように、終板アセンブリ１０２、１０４は、人工装具１００を設置し、終板アセンブリ１０２、１０４を隣接する骨に固定し、または人工装具１００を変更するのを支援するための制限機構として機能する構造を含むことができる。例えば、タブ１２８、１３０は、それぞれ、外部表面１０８、１１０から突き出すことができる。いくつかの実施形態では、１つの終板アセンブリだけがタブを備えることができる。タブ１２８は、キール形状をしており、挿入されたとき、前後方向に軸４９に沿って延びることができる。軸４９に沿ったタブ１２８の長さは、横軸４８に沿ったタブ１２８の幅よりも長くすることができる。タブ１２８は、人工装具１００の挿入を支援するために、先細の端部１３２を有することができる。タブ１２８はまた、椎体終板の自己切削を可能にするために、また取付けを強化するための前方すくい角を有することができる。タブ１２８の（この実施形態では、前方向である）前方配置は、人工装具１００を設置するために必要な力を最小化し、後方配置に対してより大きな安全マージンを生成し、椎体終板の機械加工を最小化し、設置するための視覚的な手掛かりを提供することができる。タブ１２８は、設置された人工装具１００の効力を高めるために、楔形状に、または遠位の縁部から外部表面１０８の方向へ先細りさせることができる。いくつかの実施形態では、例えば、変更が予想される場合、タブ１２８は、骨の内部成長に抗するために研磨し、または他の形で処置することができる。いくつかの実施形態では、タブ１２８は、骨の内部成長を可能にするために、開口部（図示せず）、または他の表面コーティングを有することができる。タブ１３０は、同様に、または同一に構成することができ、したがって、詳細に説明をしない。
【００２６】
図１２Ｃを次に参照すると、図２の人工装具１８として、椎間板人工装具１４０を使用することができる。この人工装具１４０は、参照により本明細書に組み込む、「Ｃｏｎｓｔｒａｉｎｅｄ  Ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ  Ｓｐｉｎａｌ  Ｄｉｓｃ（拘束された人工脊椎円板）」および「Ｃｏｎｓｔｒａｉｎｅｄ  Ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ  Ｉｍｐｌａｎｔ  ｆｏｒ  Ｏｒｔｈｏｐａｅｄｉｃ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ（整形外科用途のための拘束された人工インプラント）」と題する、それぞれ、米国特許出願（整理番号ＰＣ１００５．００およびＰＣ１００６．００）に記載されているものなど、拘束された関節を形成することができる。本発明の一実施形態による椎間板人工装具１４０は、中心体１４６がその間で延びることができる終板アセンブリ１４２、１４４を含む。終板１４２、１４４は、それぞれ、内部表面１４８、１５０を備えることができる。終板アセンブリ１４２、１４４は、図１１、図１２ａ、図１２ｂの終板アセンブリ１０２、１０４と（以下で示すものを含むいくつかの例外があるが）同一にまたは同様に構成することができ、したがって、さらに詳細には説明しない。
【００２７】
中心体１４６は、内部表面１４８の凹形部分と関節を形成する形状の凸形の頭側表面１５２と、また内部表面１５０の凹形部分と関節を形成する形状の凸形の尾側表面１５４とを有することができる。この実施形態では、表面１５２は、表面１５４よりも浅い凸形を有しており、それは、人工装具１４０が荷重を受けたとき、頭尾方向軸５０に沿って人工装具１４０が自動調心する傾向を促進することができる。この実施形態では、中心体１４６と終板アセンブリ１４４との間の側方の動きは、停止部１５６により制限され得る。中心体１４６は、中心体２６に関して前に述べた任意の材料から形成することができる。
【００２８】
図１２Ｄを次に参照すると、図２の人工装具１８として、椎間板人工装具１６０を使用することができる。この人工装具１６０はまた、「Ｃｏｎｓｔｒａｉｎｅｄ  Ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ  Ｓｐｉｎａｌ  Ｄｉｓｃ（拘束された人工脊椎円板）」および「Ｃｏｎｓｔｒａｉｎｅｄ  Ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ  Ｉｍｐｌａｎｔ  ｆｏｒ  Ｏｒｔｈｏｐａｅｄｉｃ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ（整形外科用途のための拘束された人工インプラント）」と題する、それぞれ、米国特許出願（整理番号ＰＣ１００５．００およびＰＣ１００６．００）に記載されているものなど、拘束された関節を形成することができる。本発明の一実施形態による椎間板人工装具１６０は、中心体１６６がその間で延びることのできる終板アセンブリ１６２、１６４を含む。終板１６２、１６４は、それぞれ、内部表面１６８、１７０を備えることができる。終板アセンブリ１６２、１６４は、図１１、図１２ａ、図１２ｂの終板アセンブリ１０２、１０４と（以下で示すものを含むいくつかの例外があるが）同一にまたは同様に構成することができ、したがって、さらに詳細には説明しない。
【００２９】
中心体１６６は、内部表面１４８の凹形部分と関節を形成する形状の凸形の頭側表面１７２と、また内部表面１７０の凸形部分と関節を形成する形状の凹形の尾側表面１７４とを有することができる。この実施形態では、表面１７２は、表面１７４よりも浅い曲率を有しており、それは、人工装具１６０が荷重を受けたとき、頭尾方向軸５０に沿って人工装具１６０が自動調心する傾向を促進することができる。この実施形態では、中心体１６６と終板アセンブリ１６４との間の側方の動きは、内部表面１７０の凸部分上の停止凹部１７８と嵌め合わされて係合する、中心体１６６の尾側表面１７４上の停止突起部１７６により制限され得る。中心体１６６は、中心体２６に関して前に述べた任意の材料から形成することができる。
【００３０】
図１３〜２２を次に参照すると、人工装具１８を受け入れるために、一連の埋込みデバイスを椎骨１４、１６間の空間の下処理をするために使用することができる。椎骨１４、１６の間の空間を伸延することができ、また図１３に示す深さ測定器具２１０は、椎骨１４、１６間に挿入されて、平均高さを測定することができる。深さ測定器具２１０は、プローブ２１４とハンドル２１６の間で延びるシャフト２１２を備えることができる。プローブ２１４は、足エレメント２１８を備えることができる。足エレメント２１８を椎骨の前方表面上に配置して、伸延された椎骨１４、１６の間に、プローブ２１４を配置することができる。足エレメント２１８は、平均深さ測定を行えるように枢動することができる。
【００３１】
図１４を次に参照すると、椎体間の領域中へのアクセスおよび視線を可能にするように曲げることのできる可撓性のあるねじなど、複数の固定デバイス２２２を有するミリング固定具２２０を、椎体１４、１６に取り付けることができる。ハンドル２２４がミリング固定具２２０から延びており、ハンドル２２４を剛性のある基準点に固定するための固定エレメント２２６を備えることができる。使用しない場合は、ハンドル２２４は、迅速接続デバイス２２８を活動化させることにより、ミリング固定具２２０から接続を解除することができる。図１５〜図１６を次に参照すると、ミリングデバイス２３０は、ハンドル２３２と、軸方向形状バー（ａｘｉａｌ  ｐｒｏｆｉｌｅ  ｂｕｒｒ）などの回転切削ツールとすることのできる１つまたは複数のミリングエレメント２３４とを備えることができる。バーは、球状のまたは先細の形状を含む任意の様々な形状で提供することができる。図１６で示すように、ミリングエレメント２３４は、椎骨２４、２６間の伸延された空間内に配置され、ミリング固定具２２０およびハンドル２２４を用いて位置合わせすることができる。
【００３２】
図１７〜１８に示すように、ミリングエレメント２３４は、線形運動２４０、または円弧もしくは揺動運動２４２で横方向４８に移動しながら回転して、椎骨１４、１６中に精密にミリングされた輪郭２４４を作成することができる。その輪郭２４４は、人工装具１８の外部表面および突起部の形状を含む人工装具１８の形状に対応することができる。
【００３３】
図１９〜図２０を次に参照すると、運動２４０または２４２は、ミリング固定具２２０（図１４）に接続された任意の様々な機構により制御することができる。図１９で示すように、動き制御デバイス２５０は、ミリングデバイス２３０に接続されたラック２５２と、ラック２５２に係合できるピニオン歯車２５４とを含むことができる。ピニオン歯車２５４は定位置で回転するので、ラック２５２は、横方向４８に平行移動することができる。図２０で示すように、動き制御デバイス２６０は、１つまたは複数のヨークデバイス２６４にしっかりと接続されたロッド２６２を含む枢動するヨークシステムとすることができる。ヨークデバイス２６４は、ミリングデバイス２３０に移動可能に係合することができる。ロッド２５２は定位置で枢動するので、ミリングデバイス２３０は、横方向２２８に平行移動することができる。１つまたは複数のスロットを設けたプレート２６６を、ミリングデバイス２３０の動きをガイドするために提供することができる。
【００３４】
図２１を次に参照すると、椎骨１４、１６のミリングはまた、ラチェット機構２７４を収容するためのラチェットハウジング２７２を含むことのできるラチェットアセンブリ２７０により制御することもできる。ラチェット機構２７４は、複数のラチェット位置２７６と、ラチェット機構２７４とミリングデバイス２３０を係合させるための、ピンなどの取付けデバイス２７８とを含むことができる。複数のラチェット位置２７６は、異なるミリング深さに適応するようにミリングデバイス２３０を調整可能にする。
【００３５】
図２２を次に参照すると、セット挿入プロング２９０は、人工装具１８に係合し、その人工装具を、ミリング固定具２２０を介して送り、椎体１４、１６の終板の間に設置することができる。人工装具１８を設置するために、人工装具１８の外部表面および突起部は、椎体１４、１６の精密にミリングされた輪郭２４４に係合することができる。人工装具１８に対するミリングされた輪郭２４４の精密なマッチングは、埋め込まれた人工装具に対して前後方向および横方向の安定性を提供することができる。
【００３６】
埋め込まれた人工装具１８は、前後方向軸４９に沿って平行移動することができる。少なくとも１つの実施形態では、その平行移動は約３ミリメートルとすることができる。埋め込まれた人工装具１８はまた、屈曲／伸展運動および側方曲げに応じて撓むこともできる。少なくとも一実施形態では、約２４度の屈曲／伸展の運動を可能にすることができる。輪郭２４４は、埋め込まれた人工装具１８が、脊椎の動きの最大範囲が可能となる屈曲または伸展位置に配置され得るようにミリングすることができる。椎骨１４、１６の終板は、例えば、伸展の約４度の位置に人工装具を配置するようミリングして、屈曲運動のために人工装具１８を偏倚させることができる。
【００３７】
前述の実施形態は、股関節や、膝、肩などを含む広範囲な様々の関節における人工装具インプラントとして使用することができる。以下の記述は、インプラントが脊椎円板人工装具である実施形態に焦点を当てているが、同様の原理が、インプラントを他の関節で使用するように適合される。当業者であれば、内部の幾何形状の詳細は、他の関節で使用できるインプラントを作成するために、以下の記述から変更することが必要になる可能性の高いことが容易に理解されよう。しかし、動きの許容範囲に達するまで、各表面の比較的拘束されない運動を提供するために、対向する終板アセンブリの内側表面と相互作用するように適合された幾何形状構成を有する核となる本体を用いる概念と、対向する終板アセンブリおよび可撓性のあるシースにより形成される流体の満たされたカプセル中にこれらの表面を包む概念とは、いずれの関節インプラントにおいても適用可能である。
【００３８】
本発明のいくつかの例示的な実施形態だけを上記で詳細に説明してきたが、当業者であれば、本発明の新規の教示および利点から実質的に逸脱することなく、例示の諸実施形態中で多くの変更が可能であることを容易に理解されよう。したがって、このような変更はすべて、添付の特許請求の範囲で定義される本発明の範囲内に含まれるものとする。特許請求の範囲において、ミーンズ・プラス・ファンクションの文節は、記載の機能を実施するものとして本明細書で述べた構造を含むが、構造的な等価物だけではなく等価な構造も含むものとする。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】破壊された円板を有する脊柱の側面図である。
【図２】脊椎人工装具を有する脊柱の側面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態による人工装具の斜視図である。
【図４】本発明の第１の実施形態による人工装具の横断面図である。
【図５】本発明の第２の実施形態による人工装具の横断面図である。
【図６】本発明の第２の実施形態による人工装具の斜視図である。
【図７】本発明の第３の実施形態による人工装具の横断面図である。
【図８】本発明の第３の実施形態による人工装具の斜視図である。
【図９】本発明の第４の実施形態による人工装具の横断面図である。
【図１０】本発明の第４の実施形態による人工装具の斜視図である。
【図１１】本発明の第５の実施形態による人工装具の横断面図である。
【図１２−Ａ】本発明の第５の実施形態による人工装具の斜視図である。
【図１２−Ｂ】本発明の第５の実施形態による人工装具の斜視図である。
【図１２−Ｃ】本発明の第６の実施形態による人工装具の斜視図である。
【図１２−Ｄ】本発明の第７の実施形態による人工装具の斜視図である。
【図１３】人工装具を埋め込むために使用されるツールの斜視図である。
【図１４】椎間板人工装具を挿入するための固定具の斜視図である。
【図１５】骨をミリングするためのツールの図である。
【図１６】骨をミリングするためのツールの図である。
【図１７】骨をミリングするためのツールの図である。
【図１８】骨をミリングするためのツールの図である。
【図１９】骨のミリングを制御するためのツールの図である。
【図２０】骨のミリングを制御するためのツールの図である。
【図２１】骨のミリングを制御するためのツールの図である。
【図２２】人工装具を挿入するためのツールの斜視図である。
【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５】
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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１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１２Ｄ】
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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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【国際調査報告】
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