(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の椎骨と第２の椎骨との間に挿入するための椎間板インプラントであって、このインプラントが、
上側部分であって、第１の椎骨の端部板に接触するようなサイズ及び構造になっている上側表面を具備し、上記上側部分は、さらに、第１の方向において前端とこの前端から離間されている後端とを有しているキールを有し、このキールが第１の方向において細長く形成されている、上記上側部分と、
下側部分であって、第２の椎骨の端部板に接触するようなサイズ及び構造になっている下側表面を備えている、上記下側部分と、
凸面状の関節表面であって、上側及び下側の部分の一方に機能的に関連し、且つ第１の方向とほぼ垂直な第２の方向に沿って凸面状の関節表面の外形を形成している第１の曲率半径を有し、上記凸面状の関節表面は、さらに、第１の方向において上記凸面状の関節表面の外形を形成する第２の曲率半径を有している、上記凸面状の関節表面と、
凹面状の関節表面であって、上側部分が下側部分に対して可動であるように、上側及び下側の部分の他方に機能的に関連し、凹面状の関節表面は、凸面状の関節表面の第２の方向と同じ第２の方向における凹面状の関節表面の外形を形成する第１の曲率半径を有し、凹面状の関節表面は、第１の方向において凹面状の関節表面の外形を形成する第２の曲率半径を有し、凸面状の関節表面の第２の曲率半径は、同じ第１の方向において凹面状の関節表面の第２の曲率半径と同じに形成されている、上記凹面状の関節表面と、を備え、
凹面状の関節表面又は凸面状の関節表面のいずれか１つにおける第１の曲率半径は、第２の方向に沿って変更され、第２の方向に沿った凸面状の関節表面の第１の曲率半径は、第２の方向に沿った凹面状の関節表面における第１の曲率半径とは異なっており、
上記椎間板インプラントが、第１の椎骨の端部板と第２の椎骨の端部板との間に挿入されるとき、第１の方向は前後方向であり、さらに、第２の方向は内外方向である、ことを特徴とする椎間板インプラント。
【請求項２】
凹面状の関節表面の第１の曲率半径は第２の方向に沿って変化している、請求項１に記載の椎間板インプラント。
【請求項３】
凹面状の関節表面は、上側部分に関連していることを特徴とする請求項２に記載の椎間板インプラント。
【請求項４】
凹面状の関節表面は、平坦形状を持たない連続的に屈曲した表面であることを特徴とする請求項２に記載の椎間板インプラント。
【請求項５】
凹面状の関節表面は、部分的に偏球楕円体の形状になっていることを特徴とする請求項２に記載の椎間板インプラント。
【請求項６】
凹面状の関節表面は、凸面状の関節表面の領域の５０％未満からなる領域においてのみ、凸面状の関節表面と接触していることを特徴とする請求項２に記載の椎間板インプラント。
【請求項７】
凹面状の関節表面は、凸面状の関節表面における２５％未満においてのみ、これと接触していることを特徴とする請求項６に記載の椎間板インプラント。
【請求項８】
凹面状の関節表面は、凸面状の関節表面における１０％未満においてのみ、これと接触していることを特徴とする請求項７に記載の椎間板インプラント。
【請求項９】
凸面状の関節表面は、凹面状の関節表面とおおよそ線接触を形成していることを特徴とする請求項２に記載の椎間板インプラント。
【請求項１０】
凹面状の関節表面は、楕円の形状であることを特徴とする請求項２に記載の椎間板インプラント。
【請求項１１】
凸面状の関節表面は、凹面とおおよそ点接触を形成していることを特徴とする請求項１０に記載の椎間板インプラント。
【請求項１２】
上側部分は、多部品組立体から構成され、下側部分は、多部品組立体から構成されていることを特徴とする請求項２に記載の椎間板インプラント。
【請求項１３】
上側部分における第１の曲率半径は、約１mm〜約１００mmの間であり、上側部分における第２の曲率半径は、約１mm〜約３０mmの間であることを特徴とする請求項２に記載の椎間板インプラント。
【請求項１４】
上側関節表面は、約１０mm〜約１５mmの間の弓形長さを有し、下側関節表面は、約１０mm〜約１５mmの間の弓形長さを有していることを特徴とする請求項２に記載の椎間板インプラント。
【請求項１５】
凹面状の関節表面は深さを有し、凸面状の関節表面は高さを有し、凹面状の関節表面の深さは、凸面状の関節表面の高さとは異なる値になっていることを特徴とする請求項２に記載の椎間板インプラント。
【請求項１６】
凹面状の関節表面は、少なくとも第２の方向において、凸面状の関節表面の少なくとも一部分に沿って、転動接触していることを特徴とする請求項２に記載の椎間板インプラント。
【請求項１７】
凹面状の関節表面は、少なくとも２つの方向において、凸面状の関節表面の少なくとも一部分に沿って、転動接触していることを特徴とする請求項２に記載の椎間板インプラント。
【請求項１８】
凹面関節インプラントの深さが頂点を有し、凸面状の関節表面の高さが頂点を有し、ここで、凹面状の関節表面と凸面状の関節表面との構造、サイズ、及び形状は、第１及び第２の部分に力が加わっていないとき、凹部の頂点が、凸部の頂点と整列されて反対になるように定められることを特徴とする請求項２に記載の椎間板インプラント。
【請求項１９】
凸面状の関節表面は、下側部分と機能的に関連し、この下側部分は下面と対向する内面を有し、この下側部分は、さらに、内面から凸面状の関節表面まで延びる突出部を有していることを特徴とする請求項２に記載の椎間板インプラント。
【請求項２０】
突出部は、内面と、凸面状の関節表面との間で測定される高さを規定し、この高さは、約０．５mm〜約２．５mmの間であることを特徴とする請求項１９に記載の椎間板インプラント。
【請求項２１】
凸面状の関節表面の第１の曲率半径は第２の方向に沿って変化している、請求項１に記載の椎間板インプラント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
〔関連出願〕
本願は、２００８年６月５日に出願された、発明の名称を"TOTAL DISC REPLACEMENT IMPLANT WITH ANATOMICAL SPINAL ARTICULATION"とする、米国仮特許出願第６１／０５９，０２４号を基礎とする優先権を主張し、同出願の内容をここで参照によって完全に引用する。
【０００２】
本発明は、インプラントに関し、より詳しくは、関節補綴物、より詳しくは、椎間板インプラントに関し、さらにより詳しくは、椎間板と交換するための関節補綴物に関する。
【背景技術】
【０００３】
一般的な摩耗及び断裂に起因して、椎間板は、損傷又は脱臼して、“椎間板滑脱”と一般的に称される問題点を引き起こす。椎間板は、脊柱において、隣接する椎骨の間に存在する。それぞれの椎間板は、軟骨関節を形成し、椎骨のわずかな運動を許容し、椎骨を一緒に保持する靭帯として作用する。過去には、損傷した椎間板は、椎間板を取り除くことで治療され、骨チップで空間を詰め込み、隣接する椎骨の融合を促進する。しかしながら、この方法は、患者の下背の可動性の損失をもたらす。損傷した椎間板を治療するための別の解決策は、損傷した椎間板を補綴物である椎間板のインプラントと交換することである。しかしながら、今日の補綴用椎間板インプラントは、健康な脊柱椎骨によって得られる運動の範囲を模写しない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従って、健康な脊柱部分によって代表的に経験される動きの範囲を許容し、厳密に近似する、補綴用椎間板インプラントに対する要望が存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、インプラントに関し、より詳しくは、関節補綴物に関し、より詳しくは、椎間板と交換するための椎間板インプラント又は関節補綴物に関する。椎間板インプラント又は人工椎間板交換装置は、脊柱の頚部領域において、特に用途を有する。１つの実施形態においては、椎間板インプラントは、第１の部分と第２の部分とを具備し、ここで、第１及び第２の部分は、好ましくは、脊柱のための関節補綴物として構成され、第１の部分は、好ましくは、第２の部分に対して、元の場所において可動である。
【０００６】
第１の部分は、第１の椎骨及び第１の関節表面の端部板に接触するための表面を有し、好ましくは、平坦な領域を有しない、連続的な曲面を有している。第２の部分は、第２の椎骨及び第２の関節表面の端部板に接触するための表面を有し、好ましくは、平坦な領域を有しない、連続的な曲面を有している。第１の関節表面は、第２の関節表面に対して、接触し、支持され、可動になっている。第１の関節表面は凹面状で、第２の関節表面は凸面状である。
【０００７】
第１の関節表面は、好ましくは、第２の関節表面に比べて、異なる形状であり、２つの形状は合致したり入子になったりせず、両方の表面は好ましくは、それらの表面の大部分又は実質的に大部分にかぶさって接触する。第１の関節表面は、好ましくは、楕円形の形状であり（すなわち、平坦化された円形又は卵形）、好ましくは、部分的に偏平楕円形で、好ましくは、少なくとも内−外方向において、長さに沿って変化され、すなわち変更する曲率半径を有するけれども、変更する曲率半径を備えた他の方向において楕円面を有する。第２の関節表面は、好ましくは、部分的に球形の形状であり、すべての方向において、同一である一定した曲率半径を有する。内−外方向（例えば、第１の方向）における第１の関節表面の曲率半径は、その長さにわたって変化され及び変更するけれども、好ましくは、内−外方向と同一の第２の関節表面の曲率半径とは異なる値を有する。内−外方向における第１の関節表面の第１の曲率半径の値は、（その長さにわたって変化され変更するけれども）、好ましくは、同一の方向において、第２の関節表面の第１の曲率半径の値に比べて大きい。
【０００８】
前後方向（例えば、第２の方向）における第１の関節表面の第２の曲率半径は、比較的及び実質的に一定である。前後方向（例えば、第２の方向）における第１の関節表面の第２の曲率半径は、同一の前後方向において、第２の関節表面の第２の曲率半径と実質的に同一の値である。この実施形態においては、曲率半径は、１つの方向において同一ではないが、第２の方向においては同一であり、第１の関節表面は一般的に第２の関節表面との接触線を有し、又は限られた接触領域を有する。変形例としては、第１の関節表面における第２の曲率半径の値は、同一の第２の方向において、第２の関節表面における第２の曲率半径の値とは相違している。この実施形態においては、曲率半径はすべての方向で同一ではなく、第１の関節表面は、一般的に、第２の関節表面との接触点又は限られた接触領域を有している。
【０００９】
第１及び第２の関節表面は、少なくとも１つの方向において、第１の関節表面が第２の関節表面に対して転動運動を受けるように構築及び構成され、好ましくは、少なくとも１つの方向において、第２の部分の関節表面に沿って転動する。転動運動中には、第１の部分は、軸線回転し、第２の曲面状の関節表面に沿って転動する。この事例においては、第１の部分の回転の瞬間中心は、少なくとも１つの方向において、第２の関節表面に沿って移動する。
【００１０】
第１及び第２の関節表面の曲率半径は、約１mm〜約１００mmの間であり、より好ましくは、約１mm〜３０mmの間である。第１及び第２の関節表面は、約１．５mm〜約３０mmの間の弓形長さを有している。
【００１１】
第１の関節表面は、深さを有し、深さは、第１の関節表面の外側縁部又はベース点から測定され、第１の関節表面の頂点へ向けて刻み目又はトラフが開始している。第１の関節表面の深さは、約０．５mm〜約１０mmまでの範囲である。第２の関節表面は、高さを有し、高さは、第２の関節表面の外側縁部又はベースから第２の関節表面の頂点へと測定される。第２の関節表面の高さは、約０．５mm〜約１０mmの範囲である。好ましくは、第２の関節表面の高さの値は、第１の関節表面の深さの値よりも大きい。
【００１２】
第１の椎骨の端部板に接触するための第１の部分における表面は、好ましくは、比較的平坦であって、第２の椎骨の端部板に接触するための第２の部分の表面は曲面状である。変形例としては、第１の部分における椎骨の端部板と接触するための表面は曲面でも良く、加えて、第２の部分における椎骨の端部板と接触するための表面は比較的平坦で良い。第１の部分と第２の部分とは、セラミック又は他の材料であって、現在公知の又は将来発見されるものから作られる。第１の部分は、多部品組立体から構成され、第２の部分も多部品組立体から構成される。
【００１３】
第１の部分と第２の部分とは、付勢され、第１の曲面状の関節表面の頂点は、第２の曲面状の関節表面の頂点と接触するように整列される傾向がある。すなわち、トラフ（凹面）の形状及び幾何学によって、インプラントの関節又はベアリング表面を、筋肉が脊柱部分にもはやいかなる力も働かせなくなった後に、最小限のエネルギー（頂点から頂点に）の状態に復帰させる。インプラントには、その自然な位置へと戻ろうとする傾向があって、凹面に接触している凸面の部分は、側方又は回転の運動の後に、湾曲した凹面状の関節表面の頂点に配置されている。
【００１４】
他の実施形態による椎間板インプラントは、上側部分を具備し、これは、上側表面を具備し、そのサイズ及び構造は、第１の椎骨の端部板に接触するようになっており、下側部分は、下側表面を具備し、そのサイズ及び構造は、第２の椎骨の端部板に接触するようになっている。椎間板インプラントはさらに、凸面状の関節表面を具備し、上側及び下側の部分のうち一方と機能的に関連している。また、椎間板インプラントは、凹面状の関節表面を具備し、上側及び下側の部分のうち他方と機能的に関連し、上側部分は下側部分に対して可動になっている。凸面状の関節表面は、部分的な球形として形状され、全方向において、同一である曲率半径を備えている。凹面状の関節表面は、好ましくは、部分的な楕円形又は卵形として形成され、少なくとも１つの方向において、曲面状で凹面状の関節表面の長さにわたって変更する、曲率半径を備えている。凸面状の関節表面及び凹面状の関節表面は、連続的に屈曲して、平坦な領域はない。
【００１５】
凸面状の関節表面は、第１の方向において、第１の曲率半径を有し、凹面状の関節表面は、同じく第１の方向において、第１の曲率半径を有している。凸面状の関節表面における第１の曲率半径は、好ましくは、同一の第１の方向において、凹面状の関節表面における第１の曲率半径とは相違している。第１の方向は、好ましくは、内−外方向であり、凹面状の関節表面は、好ましくは、上側部分に関連している。
【００１６】
凸面状の関節表面は、好ましくは、前後方向である第１の方向に対して、垂直である第２の方向において、第２の曲率半径を有し、凹面状の関節表面は、同じく第２の方向において、第２の曲率半径を有している。凸面状の関節表面における第２の曲率半径は、同一の第２の方向において、凹面状の関節表面における第２の曲率半径と同じである。変形例としては、凸面状の関節表面における第２の曲率半径は、同一の第２の方向において、凹面状の関節表面における第２の曲率半径とは相違している。凸面状の関節表面は、前後方向において、及び内−外方向において、約１mm〜約３０mmの曲率半径を有している。凹面状の関節表面は、前後方向において、約１mm〜約１００mmの、より好ましくは、約１mm〜約３０mmの第１の曲率半径を有し、内−外方向において、約１mm〜約１００mmの第２の曲率半径を有している。
【００１７】
凸面状の関節表面は、その外−内方向において、及びその前後方向において、一定した曲率半径を有している。好ましくは、凹面状の関節表面は、内−外方向において、その表面に沿って、変わる又は変更する曲率半径を有し、好ましくは、その前後方向において、一定の曲率半径を有している。変形例としては、凹面状の関節表面は、前後方向において、その表面に沿って変わる又は変更する曲率半径を有している。
【００１８】
凹面状の関節表面は、そのベースから頂点までの深さにへこみが付けられており、凸面状の関節表面は、そのベースから頂点までの高さに突出している。凹面状の関節表面の深さは、凸面状の関節表面の高さとは相違する値を有している。凹面状の関節表面の深さの値は、好ましくは、凸面状の関節表面の高さの値に比べて、小さくなっている。凹面状の関節表面の深さは、好ましくは、約１．５〜約２mmの間であり、凸面状の関節表面の高さは、好ましくは、約２mm〜約３mmの間である。
【００１９】
凸面状の関節表面は、前後方向及び内−外方向に、約１．５mm〜約３０mmの弓形長さを有している。凸面状の関節表面は、内−外方向及び前後方向に、約１．５mm〜約３０mmの弓形長さを有している。
【００２０】
凹面状の関節表面は、限られた領域にわたってのみ、凸面状の関節表面と接触し、好ましくは、凹面状の関節表面の領域の５０％未満からなる領域において、より好ましくは、凹面状の関節表面の２５％未満の領域において、さらに好ましくは、凹面状の関節表面の１０％未満の領域において、接触する。凸面状の関節表面は、凹面状の関節表面に対して、一般的に線接触を形成し、又は限られた直線状の領域の接触を形成する。変形例としては、凸面状の関節表面は、凹面状の関節表面に対して、一般的に点接触を形成し、又は円形領域の接触を形成し、これは、好ましくは、線接触又は限られた直線状接触を有する実施形態よりも接触領域が小さい。
【００２１】
他の実施形態によるインプラントは、上側部分であって、上側表面を具備し骨に接触するようなサイズ及び構成になっている、上記上側部分と、上側椎骨の端部板と、下側部分であって、下側表面を具備し骨に接触するようなサイズ及び構成になっている、上記下側部分と、凸面状の関節表面であって、上側及び下側の部分の一方に機能的に関連している、上記凸面状の関節表面と、凹面状の関節表面であって、上側及び下側の部分の他方に機能的に関連し、上側部分は下側部分に対して可動である、上記凹面状の関節表面と、を備え、凹面状の関節表面及び凸面状の関節表面のうち一方は、楕円形に形成され、曲率半径が、少なくとも１つの方向において変更し、凹面及び凸面の他方は、部分的に球形に形成され、少なくとも１つの方向と同一の一定の曲率半径を有している、ことを特徴とする。好ましくは、凸面状の関節表面及び凹面状の関節表面のうち他方は、部分的に球形に形状され、すべての方向において同一である一定の曲率半径を有している。
【００２２】
椎間板インプラントはさらに、第１の結合部材を具備し、第１の結合部材は、凸面状の関節表面か凹面状の関節表面かの一方を具備している。第１の結合部材はさらに、第１の突起部又は第１の凹部を具備し、下側部分に形成された第１の凹部又は第１の突起部の１つと係合する。椎間板インプラントはさらに、第２の結合部材を具備する。第２の結合部材は、凸面状の関節表面及び凹面状の関節表面のうち他方の１つと、上側部分に形成された、第２の凹部及び第２の突起部のうち１つと係合するための、１つの第２の突起部及び第２の凹部を具備している。
【００２３】
上述した要約並びに本願の好ましい実施形態についての以下の詳細な説明は、添付図面に関連して読むことで、より良く理解される。好ましい椎間板インプラント及び／又は本願の脊柱補綴物を例証するため、好ましい実施形態の図面が示される。しかしながら、本願は、図示された、正確な構成、構造、特徴、実施形態、観点、及び手段に制限されず、図示された、構成、構造、特徴、実施形態、観点、及び手段は、単独にて、又は他の構成、構造、特徴、観点、実施形態、及び手段と組み合わされることで使用されることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】脊柱の頚部領域と隣接する椎骨の運動とを模式的に示した図である。
【図２】図１の軸線１を中心とした頚部椎骨の運動経路を示した図であって、軸線平面（図１の軸線２の平面）上に投影したものである。
【図３】隣接する椎骨に取り付けられた、本発明の椎間板インプラントを示した斜視図である。
【図４】図３の椎間板インプラントを示した分解斜視図である。
【図５】図３の椎間板インプラントの前後方向（正中面）における横断面図である。
【図６】図３の椎間板インプラントの内−外方向（前頭面）における横断面図である。
【図７】異なる実施形態による椎間板インプラントの前後方向（正中面）を示した横断面図である。
【図８】図７の椎間板インプラントの内−外方向（前頭面）における横断面図である。
【図９】図３の上部部分を示した底面図である。
【図１０】図３の底部部分を示した上面図である。
【図１１】図１の軸線１を中心とした、脊柱の腰部領域における椎骨の運動経路を示した図である。
【図１２】図１１の経路に沿った異なる位置にある椎間板インプラントの底部部分を示した模式図である。
【図１３】他の実施形態による椎間板インプラントの（底部部分の突起部を含めた）上部部分の底面図であって、脊柱の腰部領域に移植されるように設計されたものである。
【図１４】図５の椎間板インプラントを示した図であって、頂部部分を前後方向に回転させたものである。
【図１５Ａ】図６の椎間板インプラントを示した横断面図であって、頂部部分を内−外方向における中心に合わせている。
【図１５Ｂ】図６の椎間板インプラントを示した横断面図であって、頂部部分を内−外方向において回転させたものである。
【図１５Ｃ】図３乃至図６の椎間板インプラント１００の頂部部分の内−外方向における回転中、図１５Ａ及び図１５Ｂの接触点２００による経路を模式的に示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
ある種の用語は、以下の説明において、便利さのためだけに使用されて、制限的ではない。用語“右側”、“左側”、“下側”、“上側”、“底部”、及び“頂部”は、図面において参照がされている方向を指示する。用語“内方”及び“外方”は、骨固定要素、器具及びその指示された部分の幾何学的中心にそれぞれ向かう及び遠のく方向を参照する。用語“前方”、“後方”、“上位”、“下位”、“内側”、“外側”及びこれらの関連語及び／又はフレーズは、限定を意味せず、参照がなされている人体に対して好ましい配置又は向きを指示する。上に列挙した用語には、それらの派生語、及び類義語が含まれる。
【００２６】
図１は、２つの隣接する頚部椎骨、すなわち椎骨１０１及び椎骨２０１を示しており、これらは脊柱に配置されている。椎骨１０１及び１０２は、代表的に、両者の間に配置された椎間板（図示せず）を有し、脊柱部分を形成しており、互いに対する椎骨の運動を許容し容易にする。人物が身体を動かすと、筋肉が椎骨１０１及び２０１に対して圧力を加え、それらの動きを引き起こす。頚部の領域において、椎骨１０１及び１０２が互いに対して動くとき、それらは本質的に、軸線１、軸線２、又は軸線１及び軸線２の両方を中心として回転する。図１を参照すると、軸線９は、脊柱の中心軸線であって、対応する内−外平面及び前後平面と交差している。頚部の領域において、回転軸線１は、軸線２を含む軸線平面の交差箇所に、角度Ｘを形成している。角度Ｘの値は、脊柱の頚部領域における椎骨の位置に依存するが、約２０゜〜約６０゜の間である。例えば、軸線１は、これを中心として、頚部椎骨Ｃ５が頚部椎骨Ｃ６のまわりに回転し、軸線平面に対して、約４５゜傾斜する（Ｘ＝４５゜）。
【００２７】
人物がその頭部を前方に屈曲させて、つま先を見るようにするか、又は、空を見るように後方に屈曲させると、脊柱は、それぞれ屈曲及び伸張として知られる動きを受ける。頚部脊柱が、純粋な屈曲及び純粋な伸張を受けると、椎骨１０１及び２０１は、軸線２を中心として回転し、正中面において移動する。
【００２８】
人物が、その頭部を側方に屈曲すると、頚部脊柱は、側方屈曲として知られる運動を受ける。この運動を説明するため、我々は、一定した参照を必要とする。この事例において、我々は、運動部分の下側椎骨を選択する（下位椎骨、上位椎骨、及び椎間板）。頚部椎骨が軸線平面と形成する角度Ｘに起因して、人物がその頭部を側方から側方へ屈曲させたとき、脊柱は、軸線回転と側方屈曲との間において、組み合わせられた運動を経験する。すなわち、側方屈曲の間には、隣接する椎骨には、軸線回転が引き起こされる。従って、頭部が側方へ動くと、椎骨に軸線回転が引き起こされる。頚部椎骨１０１及び２０１が、純粋な側方屈曲を受けるとき、椎骨は軸線１と軸線２との両方を中心として回転し、前頭面において、移動する。
【００２９】
最後に、人物がその身体又は身体の一部分を捩り、例えば、頭部を左から右へ回すとき、脊柱は、軸線回転として知られる運動を経験する。頚部椎骨が軸線平面と形成する角度Ｘに起因して、人物がその頭部を捩ったとき、脊柱は、軸線回転と側方屈曲との間において、組み合わせられた運動を経験する。例えば、軸線回転の間には、隣接する椎骨には、側方屈曲が引き起こされる。頭部が純粋な軸線回転を受けるとき、頚部椎骨１０１及び２０１は、軸線１及び軸線２を中心として動き、頭部は、あたかも基準軸線９を中心として回転するように、軸線平面において移動する。
【００３０】
図２は、脊柱の側方屈曲中における椎骨１０１及び２０１が受ける運動を、図１から示している。図１に示すように、側方屈曲中には、椎骨１０１及び２０１は、軸線１を中心として回転し、運動経路５を形成する。この移動経路５が軸線平面３上に投影されたとき、軸線２の平面に対応し、曲線６が得られる。この曲線６は、経路に対応し、この経路に沿って、健康な椎骨１０１及び２０１は、軸線平面３上に投影されたとき、互いに対して移動する。線又は経路６は、楕円の形状であり、変わる又は変更する曲率半径を備える。
【００３１】
図３は、図１の椎骨１０１と椎骨２０１との間に配置された、補綴用椎間板インプラント１００を示している。椎間板インプラント１００は、脊柱にて使用されるものとして説明されるけれども、椎間板インプラント１００は、他の用途をも有し、他の関節のための補綴物として使用でき、それらには、例えば、肩、肘、手首、臀部、膝、足首、つま先、及び指などが含まれる。椎間板インプラント１００は、好ましくは、脊柱における頚部領域に使用される。頚部領域に使用されるとき、椎間板インプラント１００は、好ましくは、隣接する（インプラントが間に配置される）椎骨は、上述したように、以下の範囲の運動を経験する。すなわち、（ｉ）屈曲及び伸張中の約＋１０゜、（ｉｉ）側方屈曲中の約＋７゜、及び（ｉｉｉ）軸線回転中の約＋７゜である。変形例としては、椎間板インプラント１００は、脊柱の他の領域のためにも設計され、例えば、腰部又は胸郭領域などである。椎間板インプラント１００が、腰部領域に使用するために設計されるとき、椎間板インプラント１００は、好ましくは、脊柱は以下の範囲の運動を経験を許容する。すなわち、（ｉ）屈曲及び伸張中の約＋１０゜、（ｉｉ）側方屈曲中の約＋７゜、及び（ｉｉｉ）軸線回転中の約＋１０゜である。他の範囲の運動もまた、インプラントによって許容される。
【００３２】
図３乃至図１０及び図１３乃至図１５は、例示的な実施形態による椎間板インプラントを示し、より詳しくは、椎間板と交換するための結合補綴物を示している。一般に、そのような実施形態は、椎間板インプラント１００，１００’，１００”に関し、非限定的な例として、椎間板と交換するための又は隣接する椎骨の間にある椎骨間線維軟骨と交換するための、椎間板インプラント１００，１００’，１００”に関する。椎間板インプラント１００，１００’，１００”は、一般的に脊柱領域に使用されると説明されるが、（例えば、腰部、胸郭、頚部）、当業者が認識するように、椎間板インプラント１００，１００’，１００”は、身体の他の部分に使用できる。本発明は、他の用途及び使用を有し、開示及び図示された構造又は使用に制限されるべきではない。一般に、同一の参照符号は出願全体にわたって、異なる実施形態による椎間板インプラントの類似又は同一の構成要素を説明するために使用され、説明は、一般に、特定の実施形態を他の実施形態から区別する、個々の実施形態の特定の特徴に焦点を当てて行われる。
【００３３】
図４は、本発明の１つの実施形態による椎間板インプラントを示している。図４に示すように、椎間板インプラント１００は、好ましくは、第１の部分１０と第２の部分２０とを具備している。椎間板インプラント１００は、元の場所において、第１の部分１０が第２の部分２０に対して動くように設計されている。第１の部分１０と第２の部分２０とは、結合補綴物を形成するように構成されて、例えば、２つの隣接する椎骨の間の椎間板など、部分的に又は完全に関節と交換される。図４乃至図６に示された実施形態においては、椎間板インプラント１００は、椎間板と交換することが意図されており、好ましくは、一般的に、健康な隣接する頚部椎骨が経験する運動のタイプ及び程度を許容する。インプラント１００は、脊柱の頚部領域の用途向けに、特に設計されている。第１の部分１０と第２の部分２０とのそれぞれは、当接する表面を有し、好ましくは、隣接する椎骨の端部板と係合する。また、第１の部分１０と第２の部分２０とはそれぞれ、関節表面又は支持面を有し、これらは、好ましくは、対向し、接触し、支え合い、互いに対して移動する。
【００３４】
第１の部分１０と第２の部分２０とは、それぞれ単一部品組立体として示されているけれども、それぞれの第１の部分１０と第２の部分２０とは、多部品組立体として構成しても良い。さらに、当業者によって一般的に理解されるように、第１の部分１０と第２の部分２０とは、任意の数の生物学的適合性の材料から作ることができ、それらには、限定はしないが、セラミック、ＣｏＣｒ、ＰＥＥＫ、部分的多孔質のＰＥＥＫ成分、ポリマー、同種移植骨、自己移植骨、金属及び合金、及び／又は、これらの組合せであって、現在公知の又は将来発見されるものが含まれる。
【００３５】
図３に示すように、第１の部分１０は、好ましくは、インプラントにおける頂部又は上側部分であって、上位椎骨に係合する。より詳しくは、第１の部分１０は、椎骨１０１と接触するための第１の表面１５を有し、この表面は比較的平坦になっている。変形例の実施形態においては、第１の表面１５は、わずかに屈曲し又はかなり屈曲している。第１の部分１０はさらに、１又は複数のキール１７を具備し、好ましくは、前後方向に配置され、第１の部分１０を椎骨１０１に固定する。この実施形態においては、キール１７は、第１の部分１０を椎骨１０１に固定するための手段として示されているけれども、追加的な又は代わりの固定手段又は要素を使用しても良く、例えば、歯、隆起部、内に伸びる領域、又はねじなどが含まれる。
【００３６】
図４及び図９に示すように、第１の部分はまた、第１の関節表面１６を具備し、これは、好ましくは、平坦部分をもたない、連続的に屈曲した表面である。第１の関節表面１６は、好ましくは、凹面状であり、好ましくは、部分的な偏平楕円形の三次元形状を有している。変形例による実施形態においては、第１の関節表面１６は、部分的な球形、及び／又は、放物線の形状になっている。前後方向（正中面）における凹面状の関節表面のへこみ又はトラフの好ましい形状は、部分的に円形であるか、又は球形であり、一定の曲率半径を有している。内−外方向（前頭面）における第１の部分１０の凹面状の関節表面１６のへこみ又はトラフの好ましい形状は、楕円形（卵形）であり、好ましくは、図２の破線６に対応している。すなわち、第１の関節表面１６の好ましい形状において、曲率半径は変更し、例えば、内−外方向における表面に沿って、変更している。
【００３７】
図４に示すように、第２の部分２０もまた、第２の関節表面２６を具備し、これは、好ましくは、平坦部分をもたない、連続的に屈曲した表面になっている。第２の関節表面は、好ましくは、凸面であり、部分的な球形である三次元形状を有している。第２の関節表面の曲率半径は、好ましくは、一定で、すべての方向において同一である。
【００３８】
従って、第１の関節表面１６は、好ましくは、第２の関節表面２６と合致又は対応せず、第１の屈曲した関節表面は、第２の関節表面に対して、その全面にわたって、又は第２の関節表面の全面にわたって、接触することがない。すなわち、図４乃至図６の実施形態では、第１の関節表面における部分的な楕円形又は卵形の形状と、第２の関節表面の部分的な球形形状の結果、２つの表面は合致又は対応せず、又は全領域にわたって接触せず、又は関節ないし支持面のいずれかの実質的に全領域にわたって接触しない。
【００３９】
図５は、正中面に沿った前後方向における椎間板インプラント１００の横断面を示している。第１の関節表面１６は、好ましくは、へこみが付けられて、第１の部分１０の水平面にてトラフを形成し、これは、縁部又は線１００１に沿って開始している。第１の関節表面１６は、前後方向に第１の弓形１２を有し、縁部１００１の前方側のベース点１０００から、縁部１００１の後方側のベース点１０１０へと測定される。ベース点１０００及び１０１０は、前後方向における第１の関節表面１６の端点であり、両者の間では、表面は、好ましくは、平坦部分をもたずに、連続的に屈曲している。第１の関節表面１６における第１の弓形１２は、好ましくは、約３mm〜約３０mmの間の長さを有し、より好ましくは、約８mm〜約１５mmであり、さらに好ましくは、約１０mm〜約１４mmである。
【００４０】
図５に示すように、第１の関節表面１６は、前後方向において、第１の曲率半径１８を有し、好ましくは、約１mm〜約３０mmの間であり、より好ましくは、約５mm〜約１０mmの間であり、さらに好ましくは、約７．５mmである。好ましくは、第１の関節表面１６における第１の曲率半径は、前後方向において、部分的な円形又は球形表面を形成する、第１の弓形１２に沿って、実質的に一定になっている。
【００４１】
第１の部分１０はさらに、第１の深さ１３を有し、ベース点１０００，１０１０から測定され、ここで、凹面状の関節表面１６のへこみ又はトラフは、縁部１００１にて開始して、第１の関節表面１６の頂点１０９０へと至る。第１の深さ１３は、好ましくは、約０．５mm〜約５mmの間の値を有し、より好ましくは、約１mm〜約２mm、さらに好ましくは、約１．８mmである。
【００４２】
図６は、内−外方向における椎間板インプラント１００の横断面図を示している。第１の関節表面１６は、内−外方向において、第２の弓形３２を有し、縁部１０４１の内側のベース点１０４０から、縁部１０５１の外側のベース点１０５０へと測定する。ベース点１０４０及び１０５０は、内−外方向における第１の関節表面１６の対向端部の端点であり、これらの間で、表面は、好ましくは、平坦部分をもたない、連続的な屈曲になっている。第１の関節表面１６における第２の弓形３２は、好ましくは、約３mm〜約３０mmの間の長さを有し、より好ましくは、約１０mm〜約２０mmであり、さらに好ましくは、約１０mm〜約１５mmである。
【００４３】
図６に示すように、第１の関節表面１６は、好ましくは、内−外方向において、第２の曲率半径３８を有している。第１の関節表面１６における第２の曲率半径３８は、好ましくは、約１mm〜約１００mmの間である。この実施形態においては、第２の曲率半径３８は、内−外方向における第１の関節表面１６に沿って変化され又は変更する。第２の弓形３２に沿った第１の関節表面１６における第２の曲率半径は、好ましくは、約１mm〜約１００mmの間にて変更し、より好ましくは、約７．５mm〜約５０mmであり、さらに好ましくは、約７．５mm〜約３０mmである。
【００４４】
さらに、第１の部分１０はさらに、第２の深さ４３を有し、ベース点１０４０，１０５０から、すなわち凹面状の関節表面１６のへこみ又はトラフが始まる縁部１００１から、第１の関節表面１６の頂点１０９０へと測定される。第２の深さ４３は、好ましくは、約０．５mm〜約５mmの間の値を有し、より好ましくは、約１mm〜約２mmであり、さらに好ましくは、約１．８mmである。好ましくは、第１の深さ１３と第２の深さ４３とは等しくて、頂点１０９０は、凹面１６の中心に位置する。変形例としては、第１の深さ１３は、第２の深さ４３とは相違し、頂点１０９０又はへこみ１６の最深部は、へこみの幾何学的中心から逸れて位置していても良い。
【００４５】
図５及び図６を参照すると、第１の関節表面１６の第１の曲率半径１８の値は一定であり、一方、第１の関節表面１６の第２の曲率半径３８の値は、内−外方向において、表面の長さに沿って、変化され又は変更する。第２の内−外方向における第１の関節表面１６の曲率半径の値は変化されるけれども、第１の関節表面１６の第１の曲率半径１８の値は、図６に示すように、第１の関節表面１６の第２の曲率半径３８の値とは相違し、好ましくは小さい値になっている。変形例としては、第１の関節表面１６の第１の曲率半径１８の値は、第１の関節表面１６の第２の曲率半径３８の値に比べて、大きいか、又は等しい。好ましくは、第１の関節表面１６の第１の弓形１２の長さは、第１の関節表面１６の第２の弓形３２の値に比べて小さい。変形例としては、第１の関節表面１６の第１の弓形１２の値は、第１の関節表面１６の第２の弓形３２の値に比べて大きいか又は等しい。好ましくは、第１の深さ１３の値は、第２の深さ４３の値に比べて等しい。変形例としては、第１の深さの値は、第２の深さ４３の値に比べて、大きいか、又は小さい。
【００４６】
図３及び図４に示すように、第２の部分２０は、好ましくは、インプラントの底部部分又は下側部分であって、下位椎骨に係合する。好ましくは、第２の部分２０は、比較的平坦である椎骨２０と接触するために、第１の表面２５を有している。変形例としては、第１の表面２５は、わずかに屈曲し、又はかなり屈曲していても良い。第２の部分２０はさらに、１又は複数のキール２７を具備し、前後方向に配置され、第２の部分２０を椎骨２０１に固定する。この実施形態においては、キール２７は、第２の部分２０を椎骨２０１に固定するための手段として示されているけれども、代わりに又は加えて、現在公知の又は将来発見される固定手段又は要素を使用でき、例えば、歯、隆起部、骨が内に伸びる領域、又はねじなどが含まれる。
【００４７】
図４に示すように、第２の部分２０は、第２の関節表面２６を具備し、好ましくは、第２の部分２０から外方へ突出しており、凸面状であり、部分的な球形における三次元形状を有している。図１０は、図３の第２の部分２０の上面図であり、特に、凸状の第２の屈曲した関節表面２６を示しており、一方、図４、図５、及び図６は、それぞれ側斜視図、前後方向の横断面（正中面）、及び内−外方向の横断面（前頭面）を示している。
【００４８】
図５に示すように、第２の関節表面２６は、前後方向において、第１の曲率半径２８を有し、好ましくは、一定で、好ましくは、約１mm〜約３０mmであり、より好ましくは約５mm〜約１０mmであり、さらに好ましくは、約７．５mmである。変形例としては、第１の曲率半径２８は、前後方向において、第２の関節表面２６に沿って変化される。
【００４９】
第２の屈曲した関節表面２６は、前後方向において、第１の弓形２２を有し、前方側の縁部１０２１のベース点１０２０から、後方側の縁部１０２１のベース点１０３０へ測定される。ベース点１０２０及び１０３０は、前後方向において、第２の関節表面２６の端点であり、これらの間の表面は、好ましくは、平坦部分をもたない、連続的な屈曲になっている。第２の関節表面２６の第１の弓形２２は、好ましくは、約３．０mm〜約３０mmの間の長さを有し、より好ましくは、約１０mm〜約１５mmであり、さらに好ましくは、約１３mm〜約１４mmである。前後方向における第１の部分１０の第１の弓形１２の長さは、好ましくは、前後方向における第２の部分２０の第１の弓形２２の長さに比べて短くなっている。
【００５０】
第２の部分２０はさらに、第１の高さ２３を有し、ベース点１０２０，１０３０から、すなわち凸面状の関節表面２６の突出部が開始する縁部１０２１から、第２の関節表面１６の頂点１０９１へと測定される。第１の高さ２３は、好ましくは、約２〜約５mmの間の値を有し、より好ましくは、約２mm〜約３mmであり、さらに好ましくは、約２．５mmである。
【００５１】
図６に示すように、第２の関節表面２６は、内−外方向において、第２の弓形４２を有し、縁部１０２１の内側のベース点１０６０から、縁部１０２１の外側のベース点１０７０へと測定される。ベース点１０６０及び１０７０は、内−外方向において、第２の関節表面２６の対向端部の端点であり、両者の間では、表面は、好ましくは、平坦部分をもたずに、連続的に屈曲している。第２の関節表面２６における第２の弓形４２は、好ましくは、約３．０mm〜約３０mmの間の長さを有し、より好ましくは、約１０mm〜約１５mmであり、さらに好ましくは、約１２mm〜約１４mmである。
【００５２】
図６に示すように、第２の関節表面２６は、好ましくは、内−外方向において、第２の曲率半径４８を有している。第２の関節表面２６の第２の曲率半径４８は、好ましくは、約１mm〜約３０mmの間であり、より好ましくは、約５mm〜約１０mmであり、さらに好ましくは、約７，５mmである。好ましくは、第２の関節表面２６の第２の曲率半径４８は、一定であるか、又は、内−外方向において、実質的に一定である。変形例としては、第２の曲率半径２８は、内−外方向において、第２の関節表面２６に沿って変化される。
【００５３】
それから、第２の部分２０はさらに、第２の高さ５３を有し、ベース点１０６０，１０７０から、すなわち凸面状の関節表面２６の突起部が開始する箇所から、第２の関節表面２６の頂点１０９１へと測定される。第２の高さ５３は、好ましくは、約２mm〜約５mmの間の値を有し、より好ましくは、約２mm〜約３mmであり、さらに好ましくは、約２．５mmである。
【００５４】
図５及び図６を参照すると、第２の関節表面２６の第１の曲率半径２８の値は、好ましくは、第２の関節表面２６の第２の曲率半径４８の値と同一である。第２の関節表面２６における第１の弓形２２の長さは、第２の関節表面２６における第２の弓形４２と同じ長さになっている。変形例としては第２の関節表面２６における第１の弓形２２の長さは、第２の関節表面２６における第２の弓形４２の長さに比べて、より長く、又はより短くなっている。好ましくは、第１の高さ２３の値は、第２の高さ５３と等しい。変形例としては、第１の高さ２３の値は、第２の高さ５３の値に比べて、より高く、又はより低くなっている。
【００５５】
好ましくは、第２の部分２０の第１の高さ２３の値は、第１の部分１０の第１の深さ１３に比べて大きくなっている。加えて、第２の高さ５３は、好ましくは、第１の部分１０における第２の深さ４３に比べて大きくなっている。より詳しくは、第１の高さ２３は、第２の高さ５３と等しく、第１の深さ１３及び第２の深さ４３に比べて大きくなっている。
【００５６】
さらに、図５及び図６を参照すると、第１の関節表面１６は、第２の関節表面２６と合致、対応、又は入子になることがなく、第１の関節表面１６は、第２の関節表面２６と、第１の関節表面１６又は第２の関節表面２６のいずれかと実質的に接触しない。より詳しくは、第１の関節表面１６の第１の曲率半径１８は、好ましくは、一定であり、好ましくは、第２の関節表面２６の第１の曲率半径２８と同一の値を有し、第１の関節表面１６は、前後方向において、第２の関節表面２６の内部に実質的に合致及び納まるようになっている。しかしながら、第１の関節表面１６の第２の曲率半径３８は、その長さに沿って変化され、楕円の形状を形成し、第２の関節表面２６の第２の曲率半径４８に比べて相違する値を有し、第１の関節表面１６は、好ましくは、内−外方向において、第２の関節表面２６と合致しない。好ましくは、第１の関節表面１６の第２の曲率半径３８は、第２の関節表面２６の第２の曲率半径４８に比べて長くなっている。
【００５７】
好ましい実施形態において、凸面状の下側部分２０は、すべての方向において、一定である、約７．５mmの曲率半径を有し、約２．５mmの高さ２３，５３を有し、すべての方向において、約１１mmの弓形長さを有する。好ましい実施形態において、前後方向において、凹面状の上側部分１０は、約７．５mmの一定の曲率半径を有し、約１mmの弓形長さ１２と、約１．８mmの深さとを有し、一方、外−内方向において、これは、弓形３２の長さに沿って変化され、約１３mmの弓形長さ３２と、約１．８mmの深さとを有している。好ましくは、弓形３２は、部分的な楕円形であって、内−外方向において、約１mm〜約１００mmの間にて変化される曲率半径を備えている。
【００５８】
凸面状の第２の関節表面２６は、限られた領域においてのみ、凹面状の第１の関節表面１６と接触し、この領域は、第１の関節表面１６又は第２の関節表面２６のいずれかの領域に比べて小さい。この接触領域の値は、好ましくは、第１の関節表面１６又は第２の関節表面２６の領域の５０％未満である。この領域の値は、より好ましくは、第１又は第２の関節表面の２５％未満、さらにより好ましくは、第１又は第２の関節表面の１０％未満の領域である。図５及び図６を参照すると、第１の屈曲した関節表面１６は、一般的に、前後方向において、第２の関節表面２６との限られた接触の直線又は直線状の接触を有する。好ましくは、第１の関節表面１６は、第２の関節表面２６と接触し、一般的に、内−外方向において、限られた長さの領域又は直線に沿っているが、前後方向における長さに比べて長くなっている。すなわち、接触の長さは、好ましくは、前後方向においては、内−外方向における接触長さに比べて長くなっている。内−外方向における限られた接触長さは、図６に示され、椎骨がそれらの自然な位置にあって、筋骨格フレームワークから全く力が作用しないとき、限られた長さの帯に沿って、好ましくは、頂点１０９０，１０９１において、凸面状の関節表面２６は凹面状の関節表面１６と接触する。
【００５９】
人物が側方から側方へ動くとき、側方屈曲が引き起こされ、筋肉は、図３から、椎骨１０１及び２０１を、図１の軸線１を中心として移動させる。そして、隣接する椎骨１０１及び２０１との間に挿入された椎間板インプラント１００において、椎骨の動きは、図３乃至図６に示した、第１の部分１０と第２の部分２０とが、互いに相対的に移動するものとなる。図５及び図６の実施形態において、凸面状の第２の関節表面２６は、前後方向において、凹面状の第１の関節表面１６と実質的に合致し、凸面状の第２の関節表面２６は、内−外方向において、凹面状の第１の関節表面１６と合致せず、というのは、その楕円形の形状及び変化する曲率半径の結果により、第１の部分１０は、屈曲及び伸張を受けたとき、軸線１９００を中心として、斜めに回転するためである。
【００６０】
図１４を参照すると、第１の関節表面１６の第１の曲率半径１８が、第２の関節表面２６の第１の曲率半径３８と等して、脊柱が屈曲を受けるとき、上側又は頂部の第１の部分１０は、第２の部分２０における第２の関節表面２６に形成された曲率半径２８の中心である、点１９００を中心として回転する。前後方向において、凸面状の第２の部分２０の第１の曲率半径２８は、第２の部分２０の外部に位置しており（図５及び図１４に示される）、凹面状の第１の部分１０は、回転軸線１９００を中心として回転する。幾何学形状に応じて、回転軸線はまた、第２の部分２０において、インプラントに配置される。図１４にさらに示されるように、第１の部分１０は、第２の部分２０を中心として、前方へ向けて回転し、これにより並進を引き起こされ、第１の部分１０は、第２の関節表面２６上を摺動し、位置１１０１から位置１１０２へと、第２の部分２０に対して、前方へ向けて側方へ移動する。
【００６１】
図６を参照すると、第１の関節表面１６の形状は、内−外方向において、楕円形又は卵形であり、第１の関節表面１６の第２の曲率半径３８は、表面にわたって変化又は変更され、第２の関節表面２６の第２の曲率半径４８とは等しくない。従って、脊柱が側方屈曲を受けて、第１の部分１０が第２の部分２０に対して前頭面（内−外方向）に動くとき、凹面状の第１の関節表面１６は、凸面状の第２の関節表面２６に対して転動する。図１５Ａ、図１５Ｂ、及び図１５Ｃを参照すると、第２の関節表面２６が転動するとき、接触点２００と、第１の部分における回転軸線とは、凸面状の関節表面２６の経路を動いて追従し、従って、凹面状の第１の関節表面１６が、凸面状の第２の関節表面２６の上を転動する。図１５Ａを参照すると、第１の部分１０及び第２の部分２０に全く力が働かないとき、第１の関節表面１６と第２の関節表面２６とは、平衡状態にあり、脊柱は直立位置にあって、屈曲や、伸張、側方屈曲、又は軸線回転をせず、第１の部分１０は、図５及び図６及び図１５Ａに示すように中心に整列される。図１５Ａに示すように、第１の部分１０と第２の部分２０とが平衡状態にあるとき、第１の部分１０は、第２の部分２０に対して自己整列され、つまり、頂点１０９０，１０９１に対応する内−外方向における接触点２００と、第１の部分１０の頂点１０９０は、第２の部分２０の頂点１０９１と一致する。しかしながら、側方への屈曲中に、第１の部分１０と第２の部分２０とに力が働くと、第１の部分１０と第２の部分２０とは、図１５Ｂに示すように、内−外方向において、移動し、接触点２００及び第１の部分１０の回転中心は、図１５Ｃに示すように経路点４０４へ移動する。従って、第１の部分１０は、第２の部分２０に対して回転し、第２の部分の関節表面に沿って転動する。
【００６２】
上側凹面状部分１０が、内−外方向において、第２の部分２０の下側の第２の関節表面２６に沿って転動する結果、瞬間回転軸線は、内−外方向において、表面２６に沿って移動し、第１の部分の並進が引き起こされることがなく、上側凹面状部分１０は、大きな角度運動を、鉤状突起に接触する前に、こうむる。従って、インプラント１００は、上側部分が鉤状突起に接触する前に、およそ９．２゜の角度運動が許容され、米国のSynthes社によって販売されている、標準的なProDisc-Cなど、一般的に、鉤状突起と衝突する前に、前頭面において、約２゜の角度の回転を許容するとは対照的である。
【００６３】
インプラント１００における他の追加的な利益は、トラフ（凹面）の形状及び幾何学が、側方又は回転方向の運動の後で、脊柱部分に筋肉がもはや全く力を働かせなくなったとき、インプラントの支持表面が、最小エネルギーの状態（頂点から頂点）に復帰することを可能にする。すなわち、インプラント１００は、自然な位置に戻る傾向を有し、ここで、凹状表面に接触する凸状表面の部分は、筋肉がもはや脊柱部分に力を働かせなくなった後に、湾曲した凹面状の関節表面における頂点に配置される。
【００６４】
図７及び図８は、第２の実施形態による椎間板インプラント１００’を示している。椎間板インプラント１００’は、以下に述べる相違点を除き、椎間板インプラント１００と同じである。好ましくは、第１の関節表面１６’は凹面状に連続して屈曲しており、平坦なスポットをもたず、前後方向と内−外方向との両方において、楕円形又は卵形の形状であって、すべての方向において表面にわたって変化するような曲率半径を有している。好ましくは、第２の関節表面２６’は凸面状に連続して屈曲しており、平坦なスポットをもたず、部分的な球形であり、すべての方向において同一である、一定した曲率半径を備える。好ましくは、第１の関節表面の曲率半径は、その表面にわたって変化及び変更されるけれども、第２の関節表面の曲率半径に比べて大きくなっている。凹面状の関節表面１６’の前後方向及び外−内方向における曲率半径は、約１mm〜１００mmの間であり、好ましくは、１mm〜１００mmの間にて変化する。前後方向における、曲率半径１８’及び凹面状の関節表面の形状は、内−外方向における、曲率半径３８’及び凹面状の関節表面と同一である。
【００６５】
図７は、前後方向における椎間板インプラント１００’の横断面を示し、一方、図８は、内−外方向における椎間板インプラント１００’の横断面を示し、図５に示した実施形態と異なる点を除き、図７は図５に対応し、図７の実施形態における第１の関節表面１６’の第１の曲率半径１８’は、前後方向において、第２の関節表面２６’の第１の曲率半径２８’と相違している。図８における椎間板インプラント１００’は、図６の椎間板インプラント１００と実質的に類似しており、ここで、第１の関節表面１６’の第２の曲率半径３８’は、内−外方向において、第２の関節表面２６’の第２の曲率半径４８’と相違している。
【００６６】
図７及び図８を参照すると、好ましくは、第２の関節表面２６’の第１の曲率半径２８’の値は、第２の関節表面２６’の第２の曲率半径４８’の値と等しくなっている。変形例としては、第２の関節表面２６’の第１の曲率半径２８’の値は、第２の関節表面２６’の第２の曲率半径４８’の値に比べて、小さく又は大きくなっている。
【００６７】
内−外方向において、第２の部分２０’に対して第１の部分１０’によって経験される運動は、内−外方向において、椎間板インプラント１００によって経験される運動と類似している。凹面状の第１の部分１０’は、内−外方向において、凸面状の第２の部分２０’に沿って転動し（脊柱が側方屈曲を受けるとき）、第１の部分１０’の回転軸線は、第１の部分１０’と第２の部分２０’との間の接触点である。好ましくは、第１の関節表面１６’は凹面状であり、前後方向及び内−外方向の両方において、楕円形又は卵形の形状であり、曲率半径１８’及び３８’は、第１の関節表面１６’の長さに沿って変更される。好ましくは、第２の関節表面２６’は、凸面状であり、前後方向及び内−外方向の両方において、一定の曲率半径２８’及び４８’を有している。
【００６８】
好ましくは、第１の関節表面１６’の曲率半径は、前後方向又は内−外方向を含むあらゆる方向において、第２の関節表面２６’の曲率半径とは合致していない。好ましくは、図７及び図８に示した実施形態における凹面状の第１の関節表面１６’は、凸面状の第２の関節表面２６’に、限られた領域にわたって接触し、好ましくは、図５及び図６に示した実施形態の接触領域に比べて小さい接触領域にわたって接触する。好ましくは、第１の関節表面１６’が第２の関節表面２６と接触する領域は、凸面状の第２の関節表面２６’の５０％未満であり、好ましくは、２５％未満であり、より好ましくは、１０％未満である。好ましくは、第１の関節表面１６’と第２の関節表面２６’との接触は、一般的に、点又は限られた接触領域において生じ、これは、一般的に、円形又は部分的な球形であり、第２の関節表面２６’の領域に比べて小さい領域である。
【００６９】
その上、椎間板インプラント１００とは異なり、椎間板インプラント１００’は、図７及び図８に示すように、第２の部分２０に、突起部又はプラトー３３’を有する。突起部３３’は、ベース点１０８０’から端点１０３０’へと測定される。突起部３３’は、約０mm〜から約５mmの間の値を有する。突起部３３’は、突起部３３’の長さを変化させることによって、異なる椎間板インプラントを作成する能力を提供する。異なる高さ３３’の第２の部分２０’を提供することで、異なるサイズのインプラントを組み立てることができる。例えば、インプラント１００，１００’は、所望の高さに組み立てることができ、そのためには、１mmの増分にて変化する、異なるサイズの突起部３３，３３’を備えた１又は複数の第１の部品１０，１０’及び２０，２０’を備えたキットを供給すれば良い。従って、例えば、第１の部分１０，１０’は、０．５mm、１．５mm、２．５mmなどの突起部３３，３３’を備えて供給される。
【００７０】
図１１は、椎骨１０１及び２０１が脊柱の腰部領域に配置されるときに、図１の椎骨１０１及び２０１によって経験される運動の経路を示している。曲線６”は、健康な腰部椎骨が互いに経験すべき、運動を示している。頚部領域とは異なり、腰部領域においては、軸線平面における腰部椎骨の経路６’は、楕円形ではなく、円形の円周に沿っている。より詳しくは、曲線経路６”は、下側腰部椎骨１０２”に沿って、上側腰部椎骨１０１”の瞬間回転軸線の経路を表している。豆形１６”は、広げられた表面領域を表しており、経路６”に沿って、腰部椎骨の内部に当接して投影されたものである。
【００７１】
図１２は、第２の部分２０における凸面状の関節表面２６が、上側隣接腰部椎骨の瞬間回転軸線を含む、脊柱の腰部領域に位置するであろう箇所を示している。より詳しくは、境界線３００及び３０２は、下側腰部椎骨上に突出したとき、瞬間回転軸線が経験するであろう、最大運動を表している。回転軸線の運動のこの最大範囲に基づいて、腰部椎間板インプラント補綴物のための第１の関節表面１６”は、図１３に示すように作成される。
【００７２】
図１３は、椎間板インプラント１００”の頂部部分１０”の底面図を示しており、脊柱の腰部領域に移植されるように設計されている。椎間板インプラント１００”は、第１の部分１０”を含み、これは、図１３に示すように、第１の屈曲した凹面状の関節表面１６”を備えている。第１の関節表面１６”は、豆に似た形状を有し、脊柱の腰部領域に配置された椎骨によって、椎間板インプラント１００”に作用する運動に適合するようになっている。図１３において、第２の部分２０”における第２の凸面状の関節表面２６”は、凹面状の第１の関節表面１６”上に円形部分として突出する。腰部椎骨が動くと、第１の屈曲した凹面状の関節表面１６”は、凸面状の第２の関節表面２６”の上を移動する。図９及び図１３から分かるように、図１３の椎間板インプラント１００”における第１の関節表面１６”は、腰部領域における第２の関節表面１６”を収容するために、図９の第１の関節表面１６の領域に比べて、はるかに大きい領域を有している。従って、第１の関節表面１６”における、この延びた豆状の形状のために、椎間板インプラント１００”は、好ましくは、脊柱の頚部領域においては＋７゜であったのとは対照的に、腰部領域においては、＋１０゜までの軸線回転に適応する。
【００７３】
内−外方向における第１の関節表面の形状は、円形又は球形、又は代わりに、楕円形又は卵形であって、変化する曲率半径を備えている。第１の、好ましくは、凹面状である、関節表面の曲率半径は、好ましくは、約２０mm〜約１００mmの間である。凹面１６”は、凹面１６又は１６’に比べて長く、また、その回転軸線までの距離に起因して、より屈曲しているように見える。外−内方向において、第１の、好ましくは、凹面状である、関節表面の曲率半径は、前後方向における曲率半径に比べて大きく、好ましくは、第２の、好ましくは、凸面状である、関節表面２６”の曲率半径に比べて大きい。第２の関節表面２６”は、好ましくは、球形の形状であり、すべての方向について、一定の曲率半径を有している。外−内方向において、第２の、好ましくは、凸面状である、関節表面の曲率半径は、好ましくは、外−内方向における第１の、好ましくは、凹面状である、関節表面の曲率半径とは相違しており、第１の関節表面は、外−内方向における第２の関節表面と合致したり、対応したり、又は入子になることはない。好ましくは、凹面状の関節表面は、凸面状の関節表面に沿って転動し、凹面状の部分の瞬間回転軸線は、凸面状の部分が動く中心としての凸面状の部分の表面に沿っている。
【００７４】
本願は、図示された正確な構成、構造、特徴、実施形態、観点、及び手段に限られず、図示された構成、構造、特徴、及び手段は、単独にて、又は他の構成、構造、特徴、観点、及び手段と組み合わされて使用されることを理解されたい。例えば、図５及び図６の実施形態に示した椎間板インプラント１００は、突起部３３を収容し、椎間板インプラント１００の高さを増加させる。加えて、例えば、凹面状の関節表面が示され、上位椎骨と関連して説明され、凸面状の関節表面が示され、下位椎骨と関連して説明されたけれども、当業者が容易に認識するように、凹面状及び凸面状の表面は、入れ替えられ、及び／又は、凸面は１又は複数の方向において楕円形放物線形状であり、一方、凹面は部分的な球体である。加えて、インプラントは、第１の部分と第２の部分とを有するように示されて説明されているけれども、それぞれの第１の部分及び第２の部分は、単一のモノリシック片であるか、それぞれの第１の部分及び第２の部分は、多部品組立体であり、これは当業者に知られている。加えて、第１の部分又は第２の部分、又はこれらの両方は、椎骨に接触、係合、固定されるための片方の片と、関節又は支持面を構成する他方の片とを備え、２つの片は第１の部品又は第２の部品を形成するために一緒に係合される。
【００７５】
当業者には認識されるだろうが、本願に開示された任意の又はすべての構成要素は、セット又はキットとして提供され、外科医は、構成要素の様々な組合せを選択して、インプラントを形成し、椎間板交換システムを作成し、これは、患者の特定の要望／解剖学のために特別に構成される。１又は複数のそれぞれの構成要素は、キット又はセット内に提供されることに留意されたい。いくつかのキット又はセットにおいては、同一の構成要素又は部品が、異なる形状及び／又はサイズにて提供される。外科医又はスタッフは、手順の前に、インプラントを作成するために、第１の部品及び第２の部品を混合及び合致させる。
【００７６】
上述の説明及び図面は、本発明の好ましい実施形態を代表しているけれども、特許請求の範囲に定められた本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、様々な追加例、変形例、組合せ、及び／又は、置換例が可能であることを理解されたい。特に、当業者には明白であるが、本発明は、その精神又は本質的特徴から逸脱することなく、他の特定の形態、構造、構成、比率において、実施することができる。当業者は認識するだろうが、本発明は、多くの構造、構成、比率、材料、及び構成要素、及びその他を含む変形例として使用でき、本発明の実施に使用され、それらは、本発明の原理から逸脱することなく、特に特定の環境及び動作要件に適合させられる。加えて、本願に開示された特徴は、単独にて、又は他の特徴との組合せにて、使用される。従って、ここに開示された実施形態は、あらゆる観点において例示的であり、限定的ではないとみなされるべきであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、上述の本発明によって制限されない。
【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１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１５Ｃ】
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