(57)【要約】  本発明は、自然な関節を置換するように構成されたインプラント可能な関節人工器官およびインプラント方法を提供する。人工器官は、第１の支持表面をもつ、第１の骨にインプラント可能な第１の要素と、第１の支持表面と対応するしている第２の支持表面をもつ、第２の骨にインプラント可能な第２の要素を有する。個々の支持表面は、好適な配向において支持表面がお互いに協働するように配置される際に、整列される平坦化部分を含む。代替的には、支持表面は、変形の矯正を可能にする非適合表面を持つ非対称な構成を有していてもよい。手根中手骨、中手指節、指節間、近位指節間、遠位中足指節、足首、膝、肩、および股関節を含を含むインプラント可能な関節人工器官のいくつかのタイプが開示される。
2011514193.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インプラント可能な関節人工器官であって、
第１の支持表面を有する第１の要素と、
前記第１の支持表面と関節するように形成された第２の支持表面を有する第２の要素と、を備え、
前記第１の支持表面は、少なくとも一の断面において、前記第１の支持表面の第１および第２の湾曲部分の間でかつ当該第１および第２の湾曲部分に隣接して配置された第１の平坦化部分を有し、
前記第２の支持表面は、少なくとも一の断面において、当該第２の支持表面の第３および第４の湾曲部分の間でかつ当該第３および第４の湾曲部分に隣接して配置された第２の平坦化部分を有し、
前記第２の平坦化部分は、前記第１および第２の要素の好適な相対的な配向において、前記第１の平坦化部分に載るように構成される、関節人工器官。
【請求項２】
前記第１の平坦化部分は、前記第１の支持表面の中心には配置されておらず、前記第２の平坦化部分は、前記第２の支持表面の中心には配置されない、請求項１のインプラント可能な関節人工器官。
【請求項３】
前記第１の支持表面は、実質的に凸状であり、前記第２の支持表面は実質的に凹状である、請求項１のインプラント可能な関節人工器官。
【請求項４】
前記人工器官は、人工的な椎間板置換、人工的な椎間板核、手根中手骨の関節人工器官、中手指節の関節人工器官、中足趾節の関節人工器官、遠位指節間関節人工器官、近位指節間関節人工器官、足首関節人工器官、膝関節人工器官、股関節人工器官、および肩関節人工器官から成るグループから選択される、請求項１のインプラント可能な関節人工器官。
【請求項５】
第３の要素であって、第３の平坦化部分をもつ第３の支持表面を有し、当該第３の支持表面が前記第２の要素の第４の支持表面と関節するように構成された第３の要素をさらに含み、
前記第４の支持表面は、第４の平坦化部分を有し、
前記第２の平坦化部分は、前記第１および第２の要素の１つの相対的な配向において、前記第１の平坦化部分に載るように構成される、請求項１のインプラント可能な関節人工器官。
【請求項６】
前記第１の要素は、第１の骨接触表面をさらに含み、
前記第２の要素は、第２の骨接触表面をさらに含み、
前記第１および第２の骨接触表面は、組織内部成長表面を備える、請求項１のインプラント可能な関節人工器官。
【請求項７】
前記第１の支持表面は、前記第１の支持表面の中心に配置されない最大高さ軸線を有し、前記第２の支持表面は、前記第２の支持表面の中心に配置されない最大深さ軸線を有する、請求項１のインプラント可能な関節人工器官。
【請求項８】
前記第１の平坦化部分は、単一の軸線回りの好適な相対的な配向を提供するために、円柱体の一部分として形成される、請求項１のインプラント可能な関節人工器官。
【請求項９】
前記第１の平坦化部分は、概ね円形であり、
前記第１のおよび第２の湾曲部分は、２つの直角な軸線回りの好適な相対的な配向を提供するために、前記第1の平坦化部分を取り囲む半球形状を規定するように協働する、請求項１のインプラント可能な関節人工器官。
【請求項１０】
インプラント可能な関節人工器官であって、
第１の湾曲部分および第１の配向構造をもつ第１の支持表面を有する第１の要素
と、
第２の湾曲した部分および第２の配向構造をもち、前記第１の支持表面と関節するように形成された第２の支持表面を有する第２の要素と、を備え、
前記第１のおよび第２の配向構造は、前記第１および第２の要素を好適な相対的な配向へ押しやるために協働するように構成される、インプラント可能な関節人工器官。
【請求項１１】
前記第１の配向構造は、第１の平坦化部分を備え、
前記第２の配向構造は、第２の平坦化部分を備える、請求項１０のインプラント可能な関節人工器官。
【請求項１２】
前記第２の要素の第４の支持表面と関節するように構成された第３の支持表面を有する第３の要素をさらに備え、
前記第４の支持表面は、第４の配向構造を有し、
前記第２の配向構造は、前記第１および第２の要素の１つの相対的な配向において、第１の配向構造に載るように構成される、請求項１０のインプラント可能な関節人工器官。
【請求項１３】
前記人工器官は、人工的な椎間板置換、人工的な椎間板核、手根中手骨の関節人工器官、中手指節の関節人工器官、中足趾節の関節人工器官、遠位指節間関節人工器官、近位指節間関節人工器官、足首関節人工器官、膝関節人工器官、股関節人工器官および肩関節人工器官から成るグループから選択される、請求項１０のインプラント可能な関節人工器官。
【請求項１４】
前記第１の配向構造は、第１の支持表面の中心には配置されず、前記第２の配向構造は、前記第２の支持表面の中心には配置されない、請求項１０のインプラント可能な関節人工器官。
【請求項１５】
前記第１の支持表面は、前記第１の支持表面の中心に配置されない最大高さ軸線を有し、前記第２の支持表面は、前記第２の支持表面の中心に配置されない最大深さ軸線を有する請求項１０のインプラント可能な関節人工器官。
【請求項１６】
前記第１の配向構造は、単一の軸線の回りの好適な相対的な配向を提供するために、円柱体の一部分として形成される、請求項１０のインプラント可能な関節人工器官。
【請求項１７】
前記第１の配向構造は、概ね円形であり、
前記第１の湾曲部分は、２つの直角な軸線回りの好適な相対的な配向を提供するために、前記第１の配向構造を取り囲む半球形状の形状を規定するように、前記第１の配向構造に隣接している、請求項１０のインプラント可能な関節人工器官。
【請求項１８】
自然な関節をインプラント可能な関節人工器官で置換する方法であって、
第１の支持表面であって、当該第１の支持表面の第１および第２の湾曲部分の間に配置され、かつ、当該第１および第２の湾曲部分に隣接する第１の平坦化部分をもつ第２の支持表面を有する第１の要素を、第１の骨に固定することと、
第２の支持表面であって、当該第２の支持表面の第１および第２の湾曲部分の間に配置され、かつ、当該第１および第２の湾曲部分に隣接する第２の平坦化部分をもつ第２の支持表面を有する第２の要素を、第２の骨に固定することと、
前記第１および第２の要素の好適な相対的な配向において、前記第２の平坦化部分が前記第１の平坦化部分に載って、前記第２の支持表面と関節するように、前記第１の支持表面を位置決めすることと、を備える置換方法。
【請求項１９】
前記第１の平坦化部分は、前記第１の支持表面の中心には配置されず、前記第２の平坦化部分は、前記第２の支持表面の中心には配置されない、請求項１８の方法。
【請求項２０】
前記第１の支持表面は、実質的に凸状であり、前記第２の支持表面は、実質的に凹状である請求項１８の方法。
【請求項２１】
前記人工器官は、人工的な椎間板置換、人工的な椎間板核、手根中手骨の関節人工器官、中手指節の関節人工器官、中足趾節の関節人工器官、遠位指節間関節人工器官、近位指節間の関節人工器官、足首関節人工器官、膝関節人工器官、股関節関節人工器官、および肩関節人工器官から成るグループから選択される請求項１８の方法。
【請求項２２】
前記第１の要素は、第１の骨接触表面をさらに備え、
前記第２の要素は、第２の骨接触表面をさらに備え、
前記第１のおよび第２の骨接触表面は、組織内部成長表面を備える、請求項１８の方法。
【請求項２３】
前記第１の支持表面は、前記第１の支持表面の中心に配置されない最大高さ軸線を有し、前記第２の支持表面は、前記第２の支持表面の中心に配置されない最大深さ軸線を有する、請求項１８の方法。
【請求項２４】
前記第１の平坦化部分は、単一の軸線回りの好適な相対的な配向を提供するために、円柱体の一部分として形成される、請求項１８の方法。
【請求項２５】
前記第１の平坦化部分は、概ね円形であり、
前記第１および第２の湾曲部分は、２つの直角な軸線回りの好適な相対的な配向を提供するために、前記第１の平坦化部分を取り囲む半球形状の形状を規定するように協働する、請求項１８の方法。
【請求項２６】
自然な関節をインプラント可能な関節人工器官で置換する方法であって、
第１の湾曲部分および第１の配向構造をもつ第１の支持表面を有する第１の要素を、第１の骨に固定することと、
第２の湾曲部分および第２の配向構造をもつ第２の支持表面を有する第２の要素を、第２の骨に固定することと、
前記第１および第２の配向構造が前記第１および第２の要素を好適な相対的な配向へ押しやるために協働して、前記第２の支持表面と関節するように、前記第１の支持表面を位置決めすることと、
を備える置換方法。
【請求項２７】
前記第１の配向構造は、第１の平坦化部分を備え、前記第２の配向構造が、第２の平坦化部分を備える、請求項２６の方法。
【請求項２８】
前記人工器官は、人工的な椎間板置換、人工的な椎間板核、手根中手骨の関節人工器官、中手指節の関節人工器官、中足趾節の関節人工器官、遠位指節間関節人工器官、近位指節間関節人工器官、足首関節人工器官、膝関節人工器官、股関節人工器官、および、肩関節人工器官から成るグループから選択される請求項２６の方法。
【請求項２９】
前記第１の平坦化部分は、前記第１の支持表面の中心には配置されず、前記第２の平坦化部分は、前記第２の支持表面の中心には配置されない、請求項２６の方法。
【請求項３０】
前記第１の支持表面は、前記第１の支持表面の中心に配置されない最大高さ軸線を有し、前記第２の支持表面は、前記第２の支持表面の中心に配置されない最大深さ軸線を有する、請求項２６の方法。
【請求項３１】
前記第１の平坦化部分は、単一の軸線回りの好適な相対的な配向を提供するために、円柱体の一部分として形成される、請求項２６の方法。
【請求項３２】
前記第１の平坦化部分は、概ね円形であり、
前記第１のおよび第２の湾曲部分は、２つの直角な軸線回りの好適な相対的な配向を提供するために、前記第1の平坦化部分を取り囲む半球形状を規定するように協働する、請求項２６の方法。
【請求項３３】
自然な関節を、インプラント可能な関節人工器官で置換する方法であって、
第１の湾曲部分および第１の配向構造をもつ第１の支持表面を有する第１の要素を第１の骨に固定することと、
第２の湾曲部分および第２の配向構造をもつ第２の支持表面を有する第２の要素を第２の骨に固定することと、
第３の配向構造をもつ第３の支持表面を有する第３の要素を、前記第１および第３の要素が、好適な相対的配向へ向かわせるために前記第１および第３の配向構造を協働させて、前記第３の支持表面と関節するように、位置決めすることと、を備える置換方法。
【請求項３４】
前記第１の配向構造が、第１の平坦化部分を備え、前記第２の配向構造が、第２の平坦化部分を備える請求項３３の方法。
【請求項３５】
前記人工器官が、人工的な椎間板置換、人工的な椎間板核、手根中手骨の関節人工器官、中手指節の関節人工器官、中足趾節の関節人工器官、遠位指節間関節人工器官、近位指節間の関節人工器官、足首関節人工器官、膝関節人工器官、股関節人工器官、および肩関節人工器官から成るグループから選択される請求項３３の方法。
【請求項３６】
前記第１の配向構造は、前記第１の支持表面の中心には配置されず、前記第２の配向構造は、前記第２の支持表面の中心には配置されない、請求項３３の方法。
【請求項３７】
前記第３の配向構造は、前記第３の支持表面の中心には配置されない請求項３３の方法。
【請求項３８】
前記第１の支持表面は実質的に凹状であり、前記第２の支持表面は実質的に凹状であり、前記第３の支持表面は実質的に凸状である、請求項３３の方法。
【請求項３９】
前記第３の配向構造は、単一の軸についての好適な相対的位置を提供するために、円柱体の一部分として形成される請求項３３の方法。
【請求項４０】
前記第３の要素は、第４の配向構造をもつ第４の支持表面さらに備え、前記第２および第４の配向構造が前記第２および第３の要素を好適な相対的な配向へ向かわせるように協働して、当該第４の支持表面と関節するように、前記第２の支持表面を位置決めすることをさらに含む、請求項３３の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は整形外科医療に関し、より具体的には、人工関節人工器官による関節置換のための方法と器具に関する。
【背景技術】
【０００２】
（発明の背景）
脊椎関節形成術は、正常な脊椎運動の回復および／または維持への可能性を提供する新興分野である。脊椎関節形成術の目的は、手術レベルで正常な脊椎の生体力学を維持することによって、隣接分節疾患（ＡＳＤ）を軽減または解消することである。これを達成するために、人工頸部は、できるだけ綿密に元々の脊椎の生体力学を複製しなければならず、椎間板の軸高さを維持することだけでなく元々の脊椎運動の全範囲にわたって角度調節を可能にすることも含む。
【０００３】
脊椎は、神経保護、荷重支持、および運動において重要な役割を果たす。脊柱は、強力でさらに可動性の中心軸を骨格に提供し、７５個の安定した関節を有する２４個の椎体から成る。椎間板は、脊髄の運動分節の基本要素であり、緩衝性および柔軟性を提供する。隣接する椎骨は、ａ）圧縮およびせん断荷重を伝え、柔軟性を提供する椎体および椎間板からなる３つの関節部、およびｂ）平行移動のせん断応力および限界回転から椎間板を保護する２つの面関節によって結合される。この「三関節複合体」は、脊椎の屈曲、伸展、横曲げ、および回転を可能にする。
【０００４】
椎間板は、髄核と呼ばれる内部のゲル状のマトリックスおよび線維輪と呼ばれる外部を囲む線維帯から成る。圧縮荷重が脊椎にかけられる場合、髄核において上昇した圧力が線維輪に伝えられ、線維輪が外側に突き出る。椎間板の変性カスケードは、病初では髄核の乾燥を伴う。核の弾力性減少および鈍化により、上昇した圧力は線維輪および面関節に伝えられる。線維輪にかかる上昇した圧力によって、コラーゲン繊維の亀裂および放射状亀裂が引き起こされる。さらなる変性により、これは椎間板の周方向の膨隆、膨隆型（ｃｏｎｔａｉｎｅｄ）および脱出型（ｕｎｃｏｎｔａｉｎｅｄ）椎間板ヘルニア、および椎間板の完全な乾燥を引き起こす可能性がある。この変形カスケードは、線維輪の疼痛線維を刺激することもしくは脊髄神経根および／または脊髄の圧迫によって軸痛をもたらす可能性がある。これによって、運動麻痺、腕もしくは足またはその両方における痛みおよび／またはしびれの症状が現れる可能性がある。
【０００５】
椎間板の構造および機能は、繰り返し応力、外傷、感染、新生物、変形、分節の不安定、および炎症状態を含むさまざまな要因によって変化され得る。椎間板の変性は、脊椎に関連する臨床症状の最も一般的な病因である。脊椎の変形は、人の老化とともに普遍的に発生するものである。頚椎において、神経根圧迫によって引き起こされる首および腕の痛みは、成人人口の５１％にもたらされると推定されている。脊椎症と老化は密接に関連しており、脊椎症は、年齢とともに有病率と重度の両方において増加する。幸いにも患者の大部分は、手術をすることなく改善している。症例の約１０〜１５％において、脊椎症は、持続性の神経根および脊髄の圧迫および／または脊椎痛に関連し、わずかな比率で最終的には手術が必要である。
【０００６】
脊椎の変性疾患（脊椎症）の治療に米国で使用される最も一般的な手術の種類は、脊椎固定術である。椎体間固定術において、罹病した椎間板は摘出され、患者の腰からのくさび形の骨、同種インプラント、または金属スペーサーのうちのどれかが椎間板が取り除かれた脊椎の間に取り付けられる。これは機能的脊椎単位を固定化する。この手術は運動を排除することにおいては成功したが、それに関連して不利な点が存在する。可動性で機能的な脊椎単位を、固定された非機能的なものに変換することによって、固定術は、固定された分節に隣接する層で、ストレイン型増加をもたらす。脊椎の分節が固定される場合、手術のレベルで運動の排除が存在する。したがって、手術の部位で椎間板によって通常吸収され得る圧力は、今度は隣接する分節に移動される。これは、隣接分節疾患（ＡＳＤ）を、罹患された層に隣接する一つまたはいくつかの脊椎単位に引き起こす可能性がある。ＡＳＤは、以前固定された運動分節に隣接して発生する、症候性変性変化の臨床症候として定義されることができる。遡及的研究によると、ＡＳＤは、頚椎において、１０年で２６％の予測生存割合で、１年に２．９％もの高い割合で発生し得ると推定していた（非特許文献１）。
【０００７】
頚椎において、何千もの北米人が毎年、頸部脊椎症の手術を受ける。これらの処置の大部分によって、前方椎間板切除術は、脊髄および／または神経根の減圧を伴う。頸部脊椎症の治療における手術の主な適用は、神経根障害、脊髄症、および／または頚痛である。椎間板切除術の後、前方椎体間固定術が最も一般的に実施される。腸骨稜または死体骨から採られた自家骨は、椎間板の摘出によってもたらされた空間を埋めるために、最も一般的に使用される。固定ケージやその他の種類のスペーサーなどの金属製器具、牛骨などの異種インプラント片、および成長因子の使用などの生物学的戦略を含む、多くのその他の解決法が提案されてきた。椎体間固定術のためのインプラント片は、頚椎の根本的な変形を矯正するように形作られることができる。インプラント片を輪郭削りすることによって、脊椎前弯症を真っ直ぐなまたは後弯の脊椎に回復することができる。
【０００８】
比較的最近の脊椎固定術に代わる手段は、罹患した椎間板を、核か人工椎間板置換（ＴＤＲ）のどちらかを備える可動性維持装置と置換することである。人工椎間板の開発の理論的根拠は、隣接分節疾患を防ぐことである。人工椎間板装置は、核のみを置換して線維輪および椎体の終板をそのままにする装置と、椎間板の置換および人工終板の追加を伴う装置の２種に大別することが可能である。両戦略とも、椎間板機能の回復を目的とする。人工核は、例えば、特許文献１および特許文献２において説明される。特許文献３も、抑制ジャケットによって囲まれたヒドロゲルコアを有する人工椎間板の核を開示する。
【０００９】
ＴＤＲのために設計される、脊椎の頚部または腰部用のいくつかの異なる種類の人工器官装置が存在する。例えば、Ｐｒｏｄｉｓｃ(商標)およびＣｈａｒｉｔｅ(商標)の椎間板は、コバルトクロムの終板とポリエチレンコアとの複合である。Ｐｒｏｄｉｓｃ(商標)は、特許文献４において説明され、Ｃｈａｒｉｔｅ(商標)椎間板は、特許文献５および特許文献６において説明される。Ｐｒｅｓｔｉｇｅ(商標)椎間板は、球および溝の関節を有する金属設計上の金属を備える、別の種類の人工椎間板である。頚椎において評判である別の種類の人工椎間板は、Ｂｒｙａｎ（登録商標）椎間板で、特許文献７、特許文献８、および特許文献９を含む、いくつかの米国特許出願において説明される。Ｂｒｙａｎ（登録商標）椎間板は、２つの円形の金属板で関節する、低摩擦、耐耗、弾性核を有する複合人工椎間板である。
【００１０】
現在、臨床試験を受けている少なくとも４つの人工頚椎椎間板置換システムが世界に存在する。これらは、ＰＣＭ頚椎椎間板などの非制約装置を含む。これらの非制約装置は、運動範囲を制限する機械的停止を備えていない。Ｂｒｙａｎ（登録商標）頚椎椎間板、Ｐｒｏｄｉｓｃ(商標)ＣおよびＰｒｅｓｔｉｇｅ(商標)ＬＰ頚椎椎間板システムは、さまざまな程度に運動範囲を制限する。これらのシステムは、通常の運動範囲外で機能的停止が存在するという点において半制約として考えられ得る。これまでのところ、Ｃｈａｒｉｔｅ(商標)椎間板は米国での使用が認可されている。
【００１１】
人工脊椎円板は、神経根障害、脊椎症、および／または軸方向脊椎痛を引き起こす変性椎間板疾患を治療するためにインプラントされてきた。比較的最近、人工椎間板は外傷の治療に導入された。ＴＤＲの目的は、元々の椎間板の生体力学を再生することである。単一または多層の椎間板置換に関する初期の臨床研究および生物力学的研究は、手術レベルでの好ましい臨床転帰および運動範囲の維持を公表した。しかしながら、運動範囲の維持は、人工椎間板の重要な機能であるが、脊椎の生物力学的研究の唯一の手段である。手術レベルでの、平均の椎間板の空間高さ、および全体の脊椎配列（矢状および冠状平衡）での角における椎間板の効果も、考察される必要がある。
【００１２】
人工椎間板の導入により、多くの手術が成功することとなったが、現状の椎間板に関してはまだ問題が存在する。例えば、現状の人工頚椎椎間板の全ては、椎間板全体に固定された高さを有する。現在使用できる人工椎間板は、患者が手術後に直立し、頭部および胴体の体重を支えることを再開した後に、隣接する脊椎の分節での局所性脊柱後弯症または脊柱後弯症に関する問題を有する。例えば、Ｂｒｙａｎ椎間板に関しては、終板は、全ての回転軸の周りを自由に動くことが可能で、頭部と頚部によってインプラントにより加えられる圧力の結果として生じる位置を終板がとることを可能にする。この位置は手術中での椎間板の位置決めとは全く違う場合がある。Ｂｒｙａｎ頚椎椎間板置換システムに関して発表されたいくつかの研究は、手術後に脊柱後弯症を発現する、人工器官の終板および頚椎の配列の傾向を公表した。［非特許文献２；非特許文献３；非特許文献４］人工器官のこの後弯角は、インプラントの受動的（可動性核および可変瞬間回転軸を有する非制約運動）設計に起因している。現状のＴＤＲシステムで、この主な合併症を対処しているものはない。
【００１３】
脊椎円板疾患を患う患者の複数は、退行変性過程の結果として脊椎の矢状配列を喪失している。加えて、さまざまな程度の冠状不均衡も引き起こされる可能性がある。使用できる人工椎間板置換システムのどれもが、局所的／全体的な脊柱後弯症または冠状変形を有する、通常の配列を真っ直ぐな脊椎に回復するように設計されていない。真っ直ぐ、後弯の、または角のある分節のどれかに挿入される既存の人工椎間板置換システムは、面関節、靭帯、および筋力によって決定される角度および局部的な生体力学を有する可能性が高い。よって、手術前の真っ直ぐな脊椎を有する患者は、手術後に後弯症を発現する可能性があり、手術前に後弯症を患う患者は、手術後にさらに変形を悪化させる可能性がある。脊椎の後弯症は、分節の不安定さ、および臨床的に明らかな変性疾患の発現に関係があるとされてきた。いくつかの臨床研究は、脊椎の矢状または冠状平衡における変化は、臨床的に明らかな軸方向の脊椎痛の他にもＡＳＤの発生および／または促進をもたらす可能性があると説明した。［非特許文献５；非特許文献６；非特許文献７；非特許文献８；非特許文献９］。
【００１４】
人工椎間板の終板または核を単に変更することによって変形矯正を提供する試みは、全ての回転軸の周りの自由な運動を維持はするが、人工椎間板に頭部と胴体によって加えられた圧力が所望の矯正に耐えられるほど持続可能ではない可能性がある。持続可能な矯正を提供するために、回転軸にいくつかの制限が必要になる。設計の観点から見ると、その目的は、変形（冠状および矢状）を矯正することが可能な人工椎間板を設計することであり、通常の運動範囲外で機械的停止を有し（半制約）、好ましくは可変瞬間回転軸（ＩＡＲ）を有する。
【００１５】
回転軸の制限は２つの種類に分けることができる。一つは、矯正に対応するために、軸の永久回転または平行移動を利用して矯正を提供することである。これは、コアおよび終板自体の幾何学的性質を利用して達成され、「幾何学的制約」種類と呼ばれる。二つ目は、全ての軸の周りの自由な運動範囲を維持するが、物質的な支えを使用して矯正を提供する。この種類の設計は、平面における通常回転のために、変形可能な物質を矯正の平面に配置することによって矯正を提供する。これは、設計の「物質的制約」種類である。
【００１６】
変性椎間板疾患は、現代社会において疾病の主な原因である。それは、患者にとって重大な経済的および感情的問題をもたらす可能性がある。したがって、両症状を緩和し、脊椎の変形（矢状または冠状またはその両方）を矯正することが可能な人工椎間板の必要性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】米国特許第５，０４７，０５５号明細書
【特許文献２】米国特許第５，１９２，３２６号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２００２／０１８３８４８号明細書
【特許文献４】米国特許第５，３１４，４７７号明細書
【特許文献５】米国特許第５，４０１，２６９号明細書
【特許文献６】米国特許第５，５５６，４３１号明細書
【特許文献７】米国特許出願公開第２００４／００９８１３１号明細書
【特許文献８】米国特許出願公開第２００４／００５４４４１１号明細書
【特許文献９】米国特許出願公開第２００２／０１２８７１５号明細書
【非特許文献】
【００１８】
【非特許文献１】Ｈｉｌｉｂｒａｎｄ ＡＳ、Ｃａｒｌｓｏｎ ＧＤ、Ｐａｌｕｍｂｏ Ｍ、 ＪｏｎｅＳＰＫ、Ｂｏｈｌｍａｎ ＨＨ：「Ｒａｄｉｃｕｌｏｐａｔｈｙ ａｎｄ ｍｙｅｌｏｐａｔｈｙ ａｔ ｓｅｇｍｅｎｔｓ ａｄｊａｃｅｎｔ ｔｏ ｔｈｅ ｓｉｔｅ ｏｆ ａ ｐｒｅｖｉｏｕｓ ａｎｔｅｒｉｏｒ ｃｅｒｖｉｃａｌ ａｒｔｈｒｏｄｅｓｉｓ．」Ｊ Ｂｏｎｅ Ｊｏｉｎｔ Ｓｕｒｇ（Ａｍ）１９９９、８１：５１９−５２８
【非特許文献２】Ｐｉｃｋｅｔｔ ＧＥ、Ｍｉｔｓｉｓ ＤＫ、Ｓｅｋｈｏｎ ＬＨら、「Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ａ ｃｅｒｖｉｃａｌ ｄｉｓｃ ｐｒｏｓｔｈｅｓｉｓ ｏｎ ｓｅｇｍｅｎｔａｌ ａｎｄ ｃｅｒｖｉｃａｌ ＳＰｉｎｅ ａｌｉｇｎｍｅｎｔ．」Ｎｅｕｒｏｓｕｒｇ Ｆｏｃｕｓ ２００４；１７（Ｅ５）：３０〜３５
【非特許文献３】Ｊｏｈｎｓｏｎ ＪＰ、Ｌａｕｒｙｓｓｅｎ Ｃ、Ｃａｍｂｒｏｎ Ｈｏら、Ｓａｇｉｔｔａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ ａｎｄ ｔｈｅ Ｂｒｙａｎ ｃｅｒｖｉｃａｌ ｄｉｓｃ．Ｎｅｕｒｏｓｕｒｇ Ｆｏｃｕｓ ２００４；１７（Ｅ１４）：１〜４
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【非特許文献５】Ｋａｗａｋａｍｉ Ｍ、Ｔａｍａｋｉ Ｔ、Ｙｏｓｈｉｄａ Ｍら、「Ａｘｉａｌ Ｓｙｍｐｔｏｍｓ ａｎｄ ｃｅｒｖｉｃａｌ ａｌｉｇｎｍｅｎｔ ａｆｔｅｒ ａｎｔｅｒｉｏｒ ｓｐｉｎａｌ ｆｕｓｉｏｎ ｆｏｒ ｐａｔｉｅｎｔｓ ｗｉｔｈ ｃｅｒｖｉｃａｌ ｍｙｅｌｏｐａｔｈｙ．」Ｊ Ｓｐｉｎａｌ Ｄｉｓｏｒｄ １９９９；１２：５０〜６０
【非特許文献６】Ｈａｒｒｉｓｏｎ ＤＤ、Ｈａｒｒｉｓｏｎ ＤＥ、Ｊａｎｉｋ ＴＪら、「Ｍｏｄｅｌｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ｓａｇｉｔｔａｌ ｃｅｒｖｉｃａｌ ｓｐｉｎｅ ａｓ ａ ｍｅｔｈｏｄ ｔｏ ｄｉｓｃｒｉｍｉｎａｔｅ ｈｙｐｏｌｏｒｄｏｓｉｓ：ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｅｌｌｉｐｔｉｃａｌ ａｎｄ ｃｉｒｃｕｌａｒ ｍｏｄｅｌｉｎｇ ｉｎ ７２ ａｓｙｍｐｔｏｍａｔｉｃ ｓｕｂｊｅｃｔｓ、５２ ａｃｕｔｅ ｎｅｃｋ ｐａｉｎ ｓｕｂｊｅｃｔｓ、ａｎｄ ７０ ｃｈｒｏｎｉｃ ｎｅｃｋ ｐａｉｎ ｓｕｂｊｅｃｔｓ．」Ｓｐｉｎｅ ２００４；２９：２４８５〜２４９２
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【非特許文献９】Ｋａｔｓｕｕｒａ Ａ、Ｈｕｋｕｄａ Ｓ、Ｉｍａｎａｋａ Ｔ、Ｍｉｙａｍｏｔｏ Ｋ、Ｋａｎｅｍｏｔｏ Ｍ．「Ａｎｔｅｒｉｏｒ ｃｅｒｖｉｃａｌ ｐｌａｔｅ ｕｓｅｄ ｉｎ ｄｅｇｅｎｅｒａｔｉｖｅ ｄｉｓｅａｓｅ ｃａｎ ｍａｉｎｔａｉｎ ｃｅｒｖｉｃａｌ ｌｏｒｄｏｓｉｓ．」Ｊ Ｓｐｉｎａｌ Ｄｉｓｏｒｄ １９９６；９：４７０〜４７６
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１９】
（発明の開示）
脊椎における配列／変形矯正の必要性に対処するために、椎間板置換に関して使用可能である多くのさまざまな戦略が存在する。使用可能である椎間板の大部分に関して、椎間板の挿入角度は、人工器官の位置を実質的に変えることができる。これは、人工器官のための骨の摘出および終板準備に関連している。挿入角度を変更することによって、椎間板は、平行または椎間板の空間に対して角度を成して取り付けられることができる。残念ながら、挿入角度だけを変更することによって、脊椎の根本的な変形を矯正することはできない。挿入角度を単に変更することだけでは、変形の矯正を維持するために必要な、十分な偏心荷重の軸受支えまたは構造を備えない装置を補うのには十分ではない。
【００２０】
腰椎における脊柱前弯症を矯正する戦略は、くさび形の終板の使用によるＬｉｎｋ−ＣｈａｒｉｔｅおよびＰｒｏｄｉｓｃの椎間板置換システムによって活用されてきた。くさび形の終板はまた、Ｂｒｙａｎ頚椎椎間板システムに関する少なくとも一つの症例においても使用されてきた。しかしながら、くさび形の終板は、現時点で、頚椎椎間板置換システムに日常的に使用されていない。くさび形の終板を使用する戦略は、終板に異なる厚さを形成することを伴う。球およびソケット／溝の間の関節または核および終板の関節は変更されず、それは、人工器官がいかに運動を提供するかという複雑な幾何学的性質が変更しないため、有利な点である。しかしながら、不利な点は、この戦略が矯正され過ぎている終板または十分矯正されていない終板のどちらかによって誤差が発生する場合に対応できないことである。終板の修正は、手術時には難しく、椎間板の空間が椎間板置換を受け入れることができない場合もある。大部分のシステムは、骨成長を促すコーティングを終板上に有し、後日修正することは極めて難しく、また不可能でさえある場合がある。終板には、骨に接触する外側の表面と、核またはコアと関節する内側の表面との２面が存在するので、内側の表面の位置または幾何学的性質を変更することによって、回転の中心を変更することが可能であることが考えられる。これは、「球関節」として機能する人工器官に最も適用され得る。「ソケット」または溝の位置を変更することによって、人工器官が、椎間板の層でいかに配列に衝撃を与えるかを変更することができる。
【００２１】
脊柱前弯症の矯正を達成する別の方法は、核または内側のコアを変更することによる。この方法の最大の利点は、核またはコアがより簡単に交換または修正可能であることである。手術中に器具は矯正の必要性および矯正の度合いを決定するために使用されることが可能で、適切な核が挿入されることができる。核への矯正を設計することによって、外科医は、他の方法では与えられない柔軟性および挿入の容易さ、ならびに後日の修正機能が提供される。
【００２２】
本発明は、脊椎の変形を矯正する機能の他に、元々の椎間板の通常の運動範囲を提供する新規の人工椎間板を含む。提案される椎間板は、機能的脊柱単位の半制約の運動範囲を可能にする。その椎間板は手術前の通常の脊椎の運動学を再生する。その椎間板は、最大の耐久性および生体適合性、ならびに長期間安定性のためにその椎間板自体を脊椎の骨組織に結合するための手段を含む。その椎間板の挿入は、安全、簡単で、現状の手順と比べて実質的に手術時間を増加させない。既存の椎間板置換システムとは対照的に、それは、脊椎の元々の運動学を維持する一方で、外科医が変形を矯正することを可能にする。
【００２３】
このシステムの主な利点は、核が簡単に修正され得ることである。例えば、Ｂｒｙａｎ椎間板が修正を必要とするほとんどの場合、終板を含む椎間板全体が取り除かれなければならない。脊椎の配列が時間とともに変化する場合、特に子供や若年成人の場合、この新規の椎間板置換システムは、必要に応じて核の修正を可能にする。
【００２４】
本発明は、脊椎の配列変形の矯正を提供する人工椎間板を提供することによって、従来技術の人工椎間板に関連する問題に対処する。
【００２５】
本発明の前記人工椎間板は、脊柱後弯症、脊柱前弯症、および脊柱側弯症などの脊椎変形を矯正することを含む、変性椎間板疾患の治療に有用である。
【００２６】
手術的レベルで運動を維持する改善された人工椎間板置換を提供し、隣接分節疾患の発生を減少させることは、本発明の一側面の目的である。
【００２７】
本発明の一側面において、前記人工椎間板は、非対称の最大垂直軸を有する人工核を組み込む。本発明は、非中心位置に荷重支持および高さの最大点を有する（核の後方／前方の高さにおいての差がある）非球形の核を備える。
【００２８】
一実施態様において、前記核は、罹患した脊椎分節に対して前弯の矯正を提供するように構成される。この場合、最大高さの軸は、前記核の前方部分に位置している。
【００２９】
別の実施態様において、前記核は、後弯の調整を提供するように構成される。この場合、最大高さの軸は、前記核の後方部分に位置している。
【００３０】
さらに別の実施態様において、前記非対称の核は、脊柱側弯症の治療に使用されることが可能である。これを達成するためには、最大高さの軸は、前記椎間板の側面（側矢状）から中央にある。
【００３１】
本発明の別の側面に基づいて、人工核、またはコアは、人工椎間板の使用のために提供される。前記核は、生体適合性物質からなる本体を備え、中央垂直軸または中央垂直軸以外の垂直軸で最大可変高さを有する。
【００３２】
別の実施態様において、前記本体は球形または卵形（卵の形）であり、凸状の上部および下面および非中心の最大高さ垂直軸を有する。代替の実施態様において、前記核は、基底に平行でない平面で先が切断されている切頂円柱の形である。別の好適な実施態様において、前記椎間板は本質的に円形である。
【００３３】
完全な曲線的な表面（必ずしも球形ではない）を有する核体の設計が、頭部と頚部の可変力を受ける場合に、矯正を確実に維持することに関して問題を有することが発見されている。この問題に対処するために、平らであるまたは隣接する表面とは異なる輪郭を有する分節または部分は、前記核体の中央部に形成されることができる。この部分は、平坦化部分と呼ばれ、前記核の前記隣接する表面と同一でないいずれの輪郭を言及する。このような平坦化の表面は平面であり、前記隣接する表面とは異なる曲率半径を有するわずかに凸状または凹状の形などのその他の形を有する場合がある。このような平坦化の表面は、複合曲線またはその他の複雑形状の形である場合もある。前弯の矯正を提供する例において、前記平坦化分節は、前方部分の高さが後方部分の高さより大きい状態で、下部の椎体の上部の終板に対して角を成すことができる。前記核体の全体の形はさらに非対称であるが、前記平坦化分節は、前記変形の確実な矯正を提供するように組み込まれる。この平らな分節は、前記核によって作用する配列のずれのモーメントに抵抗することによって、前記矯正の安定性を提供する。前記平坦化分節が十分な大きさでない場合、前記矯正が前方荷重の存在のもとなくなる傾向、または超前弯の過度の矯正が後方荷重の存在のもとなくなる傾向があり得る（前弯矯正中）。平らな分節を前記核に組み込む追加の利点は、前記装置の安静位置、中立位置の周りでのわずかな運動中に、表面接触を提供することである。これは、前記装置の磨耗を減少させるのに役立つ。
【００３４】
別の実施態様において、前記核またはコアは、前記下部の終板に形成される穴または溝に適合する平坦化下面を有する半球形であってもよい。代替的には、前彎の矯正を提供するために、核は、後方面より、前方面により大きい垂直の寸法または厚さを有するという点で非対称である。核の上面は、平坦化部分を有することができる。平坦化部分は、凹状の分節を含んでいてもよいが、上述したような他の構成を持つこともできる。溝の形状は、それが下部の終板に対して核の回転または併進の運動のアウターリミットを規定する。このデザインは、核が挿入されることを可能にするために、溝は一端部において開口しているので、隣接する脊椎を不必要に牽引することなしに核の挿入大幅に容易にすること可能にし、そして、核を溝に維持するために、ストップが溝に挿入されうる。
【００３５】
別の実施態様において、卵形の核の代わりに、細長いまたは「ソーセージ型」の形が使用され、球形または卵形の端断面および平坦状または円柱型の中央断面を有する。この形の核が円柱形の軸受面と前記上部の終板上で結合する場合、表面接触と線接触の両方が、横曲げ中ならびに屈曲および伸展において提供される。この種類の細長い核が使用される場合、前記下部の終板における対応する終板の溝は、通常の運動限度を越える停止で軸回転を可能にするように提供されることができる。この溝は、「ちょうネクタイ」、「犬用の骨」または同様のものの形を有することが可能である。前記溝は、制限された前方／後方および内側／外側の平行移動を可能にするために前記核と比べるとわずかに大きい。加えて、前記終板の溝の前記軸受面は、前記核の運動の外側制限で、上方に曲線状であることができる。この特徴により、前記核が回転したときに上方に持ち上がり、装置の軸方向の牽引が生じ、隣接する椎体が分離してその間の組織に荷重がかかり、結果的に運動の段階的停止がもたらされる。前記溝内の前記コアの平行移動は、元々の椎間板の可動性瞬間回転軸を維持することを試みる。
【００３６】
別の実施形態において、細長い、または、「ソーセージタイプ」形状の核は、核の上面が、矢状面に沿って延在する平坦化部分に形成された陥凹または谷を有するように形成される。これは、例えば材料を、核の平坦化分節の中心領域から取り除くことによって両側部分に谷を作成することにより、達成できる。両側部分は核の残留要素に隣接し、垂直平面に突出していない。両側部分は、好適には、矢状面に関して対称である。
【００３７】
加えて、前記溝は、前記隣接する終板を必要以上に牽引しないで前記核の挿入を可能にするために、前記前方の端で開放されていることが可能である。固定機構は、前記核の挿入後に前記溝から外れることを防止するために提供されることができる。
【００３８】
本発明の別の側面において、新規の種類の終板が提供される。前記椎体の表面の多大な準備を必要とするその他の終板とは違って、本終板は、終板が簡単に挿入される、本質的に平らな外側の表面または脊椎に接触する表面を有する。好適な実施態様において、前記表面は、前記板を適切な位置に固定するための少なくとも一つの一方向のキールを有する半球体の板である。前記終板の前記外側の表面は、その位置で前記終板の安定性を強化するために、骨成長を促進する方法で扱われ得る。一実施態様において、前記外側の（脊椎に接触する）表面は、および前記内側の（核に接触する）表面は、本質的に相互に平行である。別の実施態様において、前記外側の表面および内側の表面は、平行でなく、よって前記終板はくさび形のような形状になる。前記くさび形の広いおよび狭い端の位置は、脊椎矯正のさまざまな種類および度合いを提供するように調整されることが可能である。
【００３９】
本発明の別の側面において、前記人工器官は、人工核および少なくとも一つの終板を備える。本実施態様において、前記人工器官は、上部の椎体部分に取り付けるための上部の終板、下部の椎体部分に取り付けるための下部の終板、および前記二つの終板の間に適合するように構成される核を備える。本発明の前記終板は通常、骨に接触する側面に平らな表面を有し、他方の側面に前記核と関節するために適切な幾何学的なレセプタクルを有する。中央のキールは、前記核を適切な位置に固定するために終板の内側の表面の中央に形成されることができる。前記終板は、前記人工器官が脊柱管の方に動くことを防ぐためにストッパー部分を備えることができる。前記核は、幾何学的中央に存在しない最大垂直軸も有し得る。
【００４０】
別の実施態様において、前記核は、上部のレセプタクルを有する上面および下部のレセプタクルを有する下面を備える。前記上部の終板は、前記上部のレセプタクルを係合させる下方に突出している突起部または留め具を有し、前記下部の終板は、前記下部のレセプタクルを係合させる上方に突出している突起部または留め具を有する。前記人工器官は、隣接する脊椎間の適切な空間的関係を維持し、脊椎の通常の運動範囲を可能にする。本実施態様は、一つの端に溝穴を有するレセプタクルも備えることができる。前記終板の前記留め具は、前記核を固定するために、前記溝における適切な位置に滑るように入る中央のキールを備えることができる。
【００４１】
本発明の別の実施態様は、ユニバーサル関節のように機能し、３つの身体構造上の回転軸を組み込み、そのうちの２つは、屈曲／伸展および横曲げの運動を提供し、一方残りの１つは、軸回転を提供する。これらの回転軸は、中央柱の周りで相互に対して回転することが可能である一組の２つの円柱の使用により達成される。
【００４２】
別の実施態様において、前記終板の一つは他方の終板を係合させる中央柱、および弾性物質から形成される前記中央柱の周りに位置する環状コアを有する。前記コアは非対称で、必要な変形矯正を提供するために両終板を係合させる。前記コアは、荷重が既定の限度を越える場合に、前記中央柱が他方の終板を係合させる状態で、変形矯正のための終板間の所望の角度を提供するために、前記終板を係合させる。または前記柱は、圧力が前記終板の相対角度を変更する傾向がある場合、相互に対して所望の角度で前記終板を維持するために、前記コアが他方の終板と係合している状態で、他方の終板を係合させることができる。あるいは、前記コアは、同一の機能を実行するために、二つ以上の個別のスペーサーによって置換され得る。
【００４３】
本発明の別の実施態様において、前記核は、所望の運動範囲を達成するために物質変形を利用することができる。前記物質の形状は、変形矯正のために、復元力を提供するように使用されることができる。これらの結果を達成する目的で、選択された位置で前記コアの弾性率を変更するために、物質は前記コアのさまざまな部分から取り除かれることが可能で、もしくは可変弾力率を有する物質が使用され得る。このように、さまざまな圧力および運動は、前記コアの設計によって提供されることができる。
【００４４】
前記終板は、前記所望の運動範囲外で停止の役割を果たす機能が提供され、自動的に生じる段階的停止を可能にする。この結果は、終板のうちの一つの中または上に一つ以上のカム表面を形成すること、および前記カム表面を係合させるために、他方の終板に連携する部分を提供することによって達成されることができる。前記カム表面は、その内側の表面に緩やかな曲線を有する。前記終板の間の相対運動中に、前記カム表面は、前記連携する部分に係合し、その結果、前記終板の軸牽引をもたらし、急な停止を防ぐために役立つ軟組織を提供する。あるいは、回転運動に関して、連携するカム表面は、一方の終板が他方の終板に対して回転する場合に、牽引が発生するように提供され得る。
【００４５】
別の実施形態においては、核は、核（コア）の本体の下面から後方向に突出しているタン（tang）たはタブを有する。タブは、下の終板から核が「離れる」のに抗するために、下の終板と相互作用し、従って、脊椎管への核の後方の移動（圧出）を防止する。より多くの好適な実施形態において、タブの下側が面取りをされ、または、傾斜を付けられる。
【００４６】
別の実施形態においては、核の後方の上面は、核の中心に対して持ち上がった公報の表面領域を提供するために、内側の上面から上方に向けて湾曲される。人工器官の完全な伸展位置では、この構成は、上面の位置に瞬時の回転軸線を再配置でき、終板が後方へのせん断力に抗することを可能にする。後方せん断荷重は、ファセット関節および関連する柔組織構造ではなく、核を通して、下の終板に伝えられる。
【００４７】
いくつかの実施形態において、核の前方の部分の画定された凹部は、外部の器具の配置と除去を容易にするようにアクセスを提供する。これらの画定された凹部は領域に配置されて、それらは核の負荷保持および伝達機能を実質的に妨げない。
【００４８】
いくつかの実施形態においては、ポリマーが関節表面に１つ以上組み込まれている。１つの好適な実施形態において、関節表面を持つ要素は、ポリマーで成型される。第２の好適な実施形態においては、ポリマーは、要素の一部としてインサート成型により組み込まれる。これらの実施形態のための好適なポリマーは、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）である。別の実施形態において、ジルコニウム酸化物などのセラミックまたは代替材料が利用できる。
【００４９】
本発明は、上記したタイプの脊椎人工器官インプラントする方法、および、そのようなインプラント方法を実行するための器具をも含む。
本方法は、１対の隣接している椎体を特定の椎間板スペース高さに引き離すステップと、隣接している椎体に椎体溝を形成するためのその後の器具をガイドするように作用する第１の器具で椎体の間の高さを維持するステップと、、ドリルビットをガイドするために、第２の器具を使用して人工器官の外側の表面のキールと対応している椎体の対向表面に椎体溝を形成するステップと、椎体の溝に挿入されるキールをもつ椎体の間の終板の間にはさまれた核とともに、人工器官を挿入するステップとを含む。本方法は、第２の器具を用いてスターター溝を形成し、第３の器具を用いてスターター溝を溝に形成し、するステップも含めて、単一の器具で溝を形成し、溝を形成するステップを実行する前に適合すべき前湾の、サイズ、形状、および角度を決定する。
【００５０】
一組の器具が、脊椎の椎間板高さを維持するための１対の隣接している椎体の間に挿入されるように適応した１対の突起、および、１つ以上の他の器具を隣接している椎体の間の所定の位置にガイドするためのガイド表面を有する第１の器具を含む。第２の器具は、椎体の間の所定の位置への挿入のために、第１の器具のガイド表面に係合する外形と、終板の外側表面に形成されたキールと対応する椎体の溝を形成するためのドリルビットをガイドするための複数のガイド表面とを含む。器具は、椎体の間の所定の位置への挿入のために、第１の器具のガイド表面に係合する外形をもつ一組の試験器具も含むことができ、この第1の器具は、インプラントのサイズおよび前弯の角度を決定するためのサイズおよび形状をもつ。器具は、前弯の少なくとも０°、３°、６°、および他の変化する角度の測定値を計測する一組の試験器具を含んでもよい。
【００５１】
第３の器具は、当該第３の器具が第１の器具に対して往復移動される際に、椎体の間の所定の位置への挿入のために、第１の器具のガイド表面に係合する外形と、終板の外側表面に形成されたキールと対応する椎体の溝を形成するための複数の切刃を含むことができる。第３の器具のガイド表面は、ドリルビットが、溝の軸線に対して、上−下、内側−外側に移動することを可能にするために楕円形状であってもよい。終板の外側表面に形成されたキールと対応している椎体の溝を形成するためのドリルビットをガイドするために、第２の器具の複数のガイド表面が使われてもよい。ガイド表面は、隣接している脊椎本体に等しくない数の溝を形成するように形づくられる。
【００５２】
本発明の追加の実施形態は、罹患または損傷した関節の置換のためのインプラント可能な関節人工器官を含む。このような人工器官は、これらに限定されるわけではないが、手根中手骨の関節人工器官、中足趾節の関節人工器官、中手指節の関節人工器官、中足趾節の関節人工器官、遠位指節間関節人工器官、足首関節人工器官、膝関節人工器官、股関節人工器官および肩関節人工器官を含む。個々の関節人工器官は、対向する支持表面に対応する平坦化部分を含み、平坦化部分は、支持表面に非対称に配置されてもよい。平坦化部分は、中立の位置の時に、関節の自然な配置を与えることができる。
【００５３】
前述によって、以下の本発明の詳細な説明がより理解されるように、やや広範囲に本発明のおよび技術的利点を説明した。本発明の追加の機能および利点は、以下に説明され、本発明の請求項の主題を成す。開示された概念および特定の実施態様が、本発明の同一の目的を実行するために、その他の構造を修正または設計するための根拠として容易に利用されることが、当技術分野に精通する者によって正しく理解されるべきである。その対応する解釈は、付随の請求項に記載される本発明の精神および範囲から逸脱しないことも当技術分野に精通する者によって認識されるべきである。本発明の特徴であると考えられる新規の機能は、付随の図面と合わせて考慮される場合に、操作の組織および方法の両方に関して、さらなる目的および利点とともに、以下の説明からより理解される。しかしながら、図面の各々は、例証および説明文のみの目的として提供され、本発明の制限の定義を目的としないことが明確に理解されるべきである。本発明の上記およびその他の特徴は、添付図面を参照した以下の説明よりさらに明白となる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１Ａ】核の幾何学的な正中線において最大中心軸を有する、球形の人工椎間板の核を示す図である。
【図１Ｂ】３°の矯正を提供するオフセット最大垂直軸を有する、図１Ａの核を示す図である。
【図１Ｃ】６°の矯正を提供するオフセット最大垂直軸を有する、図１Ａの核を示す図である。
【図２Ａ】核の幾何学的正中線において最大中心軸を有する、非対称の人工椎間板を示す図である。
【図２Ｂ】３°の矯正を提供するオフセット最大垂直軸を有する、図２Ａの核を示す図である。
【図２Ｃ】６°の矯正を提供するオフセット最大垂直軸を有する、図２Ａの核を示す図である。
【図３】図１Ａに示される人工椎間板の核の実施態様の上面図である。
【図４】図１Ａに示される人工核の実施態様の斜視図である。
【図５】図２Ａに示される人工核の実施態様の斜視図である。
【図６】終板の外側の表面の斜視図である。
【図７】終板の内側の表面の斜視図である。
【図８】終板の前面図である。
【図９】図１Ａに示される核を有する椎間板装置の前面図である。
【図９Ａ】図１Ａに示される核を有する椎間板装置の変形例の前面図である。
【図１０】図８の椎間板装置の側面図である。
【図１１】図２Ａで示される核を有する椎間板装置の前面図である。
【図１２】図８の椎間板装置の側面図である。
【図１３Ａ】終板が前弯の矯正のために構成され得る人工椎間板の実施態様を示す。
【図１３Ｂ】終板が前弯の矯正のために構成され得る人工椎間板の実施態様を示す。
【図１４Ａ】終板が前弯の矯正のために構成されること可能である、その他の実施態様を示す。
【図１４Ｂ】終板が前弯の矯正のために構成されること可能である、その他の実施態様を示す図である。
【図１４Ｃ】終板が前弯の矯正のために構成されること可能である、その他の実施態様を示す図である。
【図１５】運動の全方向を提供する別の実施態様の側面図である。
【図１６Ａ】図１５の実施態様の核の２つの部分を示す図である。
【図１６Ｂ】図１５の実施態様の核の２つの部分を示す図である。
【図１７】中間部分とともに核が上部および下部の部分から形成される、本発明の別の実施態様を示す図である。
【図１８】中間部分とともに核が上部および下部の部分から形成される、本発明の別の実施態様を示す図である。
【図１９】核が半分に切断され、平らな下面を有する、本発明の別の実施態様を示す図である。
【図２０】図１９の核の概略図である。
【図２１】図１９の実施態様の修正を示す図である。
【図２１Ａ】非対称な厚さ、および、前彎の矯正も提供するようにデザインされる凹状の上面をもつ核を示す図である。
【図２２】図２１の核の下面図である。
【図２３】図２１の核の概略図である。
【図２４】図１９の実施態様の修正を示す図である。
【図２５】核が中心において平坦化部分で引き伸ばされている、本発明の別の実施態様を示す図である。
【図２６】核が中心において平坦化部分で引き伸ばされている、本発明の別の実施態様を示す図である。
【図２７】核が中心において平坦化部分で引き伸ばされている、本発明の別の実施態様を示す図である。
【図２８】核が中心において平坦化部分で引き伸ばされている、本発明の別の実施態様を示す図である。
【図２９】核が中心において平坦化部分で引き伸ばされている、本発明の別の実施態様を示す図である。
【図３０】核が中心において平坦化部分で引き伸ばされている、本発明の別の実施態様を示す図である。
【図３１】核が中心において平坦化部分で引き伸ばされている、本発明の別の実施態様を示す図である。
【図３２】ユニバーサル関節を使用する本発明の別の実施態様を示す図である。
【図３３】ユニバーサル関節を使用する本発明の別の実施態様を示す図である。
【図３４】弾性リングおよび柱が終板間の相対運動に提供される、本発明の別の実施態様を示す図である。
【図３５】弾性リングおよび柱が終板間の相対運動に提供される、本発明の別の実施態様を示す図である。
【図３６】弾性リングおよび柱が終板間の相対運動に提供される、本発明の別の実施態様を示す図である。
【図３７】図３４の実施態様の修正を示す図である。
【図３８】核が内側／外側の矯正を提供するように形作られた本発明の別の実施態様を示す図である。
【図３９】核が内側／外側の矯正を提供するように形作られた本発明の別の実施態様を示す図である。
【図４０】終板が通常の運動範囲外で停止を提供される本発明の別の実施態様を示す図である。
【図４１】終板が通常の運動範囲外で停止を提供される本発明の別の実施態様を示す図である。
【図４２】終板が通常の運動範囲外で停止を提供される本発明の別の実施態様を示す図である。
【図４３】終板が通常の運動範囲外で停止を提供される本発明の別の実施態様を示す図である。
【図４４Ａ】核の平坦化分節が中心陥凹を含んでいる本発明の別の実施形態を示す図である。
【図４４Ｂ】核の平坦化分節が中心陥凹を含んでいる本発明の別の実施形態を示す図である。
【図４４Ｃ】核の平坦化分節が中心陥凹を含んでいる本発明の別の実施形態を示す図である。
【図４５】核の後部の上面が隆起表面領域を有する本発明の別の実施形態を示す図である。
【図４５Ａ】核の後部の上面が隆起表面領域を有する本発明の別の実施形態を示す図である。
【図４５Ｂ】核の後部の上面が隆起表面領域を有する本発明の別の実施形態を示す図である。
【図４５Ｃ】核の後部の上面が隆起表面領域を有する本発明の別の実施形態を示す図である。
【図４６Ａ】本発明の別の実施形態の修正されたキール構成を示す図である。
【図４６Ｂ】本発明の別の実施形態の修正されたキール構成を示す図である。
【図４６Ｃ】本発明の別の実施形態の修正されたキール構成を示す図である。
【図４６Ｄ】修正されたキール構成をが示される本発明の別の実施形態を示す図である。
【図４７】上記したタイプの脊椎の人工器官をインプラントするための様々な器具、および、好適なインプラント方法を説明するための図である。
【図４８】上記したタイプの脊椎の人工器官をインプラントするための様々な器具、および、好適なインプラント方法を説明するための図である。
【図４９】上記したタイプの脊椎の人工器官をインプラントするための様々な器具、および、好適なインプラント方法を説明するための図である。
【図５０】上記したタイプの脊椎の人工器官をインプラントするための様々な器具、および、好適なインプラント方法を説明するための図である。
【図５１】上記したタイプの脊椎の人工器官をインプラントするための様々な器具、および、好適なインプラント方法を説明するための図である。
【図５２】上記したタイプの脊椎の人工器官をインプラントするための様々な器具、および、好適なインプラント方法を説明するための図である。
【図５３Ａ】上記したタイプの脊椎の人工器官をインプラントするための様々な器具、および、好適なインプラント方法を説明するための図である。
【図５３Ｂ】上記したタイプの脊椎の人工器官をインプラントするための様々な器具、および、好適なインプラント方法を説明するための図である。
【図５３Ｃ】上記したタイプの脊椎の人工器官をインプラントするための様々な器具、および、好適なインプラント方法を説明するための図である。
【図５３Ｄ】上記したタイプの脊椎の人工器官をインプラントするための様々な器具、および、好適なインプラント方法を説明するための図である。
【図５４】２片の人工椎間板である本発明の別の実施形態を示す図である。
【図５５】２片の人工椎間板である本発明の別の実施形態を示す図である。
【図５６】２片の人工椎間板である本発明の別の実施形態を示す図である。
【図５７】手根中手骨の関節にインプラントされた手根中手骨関節人工器官の前方の断面図である。
【図５８】図５７の人工器官の中手指要素と大菱形骨要素の斜視図である。
【図５９】中手指節の関節にインプラントされた中手指節関節人工器官の横断面図である。
【図６０】遠位指節間関節にインプラントされた遠位指節間関節人工器官の横断面図である。
【図６１】図６０の人工器官の遠位指節骨要素および中間の指節骨要素の斜視図である。
【図６２】第１の中足指節の関節にインプラントされた第１の中足指節の関節人工器官の横断面図である。
【図６３】図６２の人工器官の中足骨要素と指節骨要素の斜視図である。
【図６４】足首関節にインプラントされた足首関節人工器官の横断面図である。
【図６５】足首関節および図６４の足首関節人工器官の後部の横断面図である。
【図６６】足首関節にインプラントされた足首関節人工器官の代替の実施形態の横断面図である。
【図６７】図６６の足首関節人工器官の脛骨要素および距骨要素の斜視図である。
【図６８Ａ】３部分構成の足首関節人工器官の横断面図である。
【図６８Ｂ】図６８Ａの３部分構成の足首関節人工器官の後部の断面図である。
【図６９Ａ】代替の３部分構成の足首関節人工器官の横断面図である。
【図６９Ｂ】図６９Ａの３部分構成の足首関節人工器官の後部の断面図である。
【図７０Ａ】足首人工器官のインプラントの形成のために切り込まれた溝を持つ距骨の側面図である。
【図７０Ｂ】距骨インプラントを溝内に有する図７０Ａの側面図である。
【図７１】膝関節人工器官の冠状断図である。
【図７２】図７１の膝関節人工器官の大腿骨要素および脛骨要素の斜視図である。
【図７３】股にインプラントされた股関節人工器官の前方の断面図である。
【図７４】図７３の股関節関節の人工器官の大腿骨要素および寛骨臼カップ要素の斜視図である。
【図７５】肩にインプラントされた肩関節人工器官の前方の断面図である。
【図７６】図７５の肩関節人工器官の上腕骨要素および関節窩要素の斜視図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５５】
本発明は、罹病または損傷した関節を人工関節と部分的に、または、全体的に置換するシステムと方法に関する。当業者は、以下の記述が、多くの異なる代替の実施形態を提供するための様々な方法で適用できる本発明の原理を単に説明していると認める。この記述は、この本発明の一般的な原理を説明するためにされ、添付された特許請求の範囲における創意に富むコンセプトを限定することを意図していない。
【００５６】
適切で健全な配列において、脊椎は、適切な矢状および冠状平衡（柔軟性）を促進し、脊椎の間で共有する平衡荷重を可能にする自然な曲線に沿う。これらの曲線は、脊椎の頚部、胸部、腰部、および仙骨部を含む。当然ながら、曲線に対応するために、機能的脊椎単位と椎間板内空間の高さとの間の関節の角度において、いくらか変動が存在しなければならない。頚部および胸部は元々、前弯または前方方向に凸の弯曲である。脊椎に沿うさまざまな分節において、椎体および椎間板内空間について一般的に異なる高さが存在する。加えて、椎間板内空間および椎体の高さは、人によってさまざまであり得る。
【００５７】
各椎間板内空間は、前方および後方部分を有する。前方から後方まで同一の高さを維持する頚部、胸部、および腰部における人工椎間板は、異常な配列をもたらし、結果的にさらなる圧力を隣接する椎間板の前方または後方部分に加えることになり得る。装置に不均一な荷重分配にも結果的につながり、過度な相対運動、磨耗による破片、および初期故障をもたらす可能性がある。
【００５８】
本明細書で使用される際、用語の「核」および「コア」は、罹患した元々の椎間板を置換する人工椎間板装置を言及するために、ほとんど同じ意味で使用される。人工コアは、単独または上部の脊椎に取り付けるために上部の終板と、または下部の脊椎に取り付けるために下部の終板と、またはその両方と合わせて提供され得る。
【００５９】
用語の「上部（ｕｐｐｅｒ）」および「下部（ｌｏｗｅｒ）」は、本明細書において、置換される椎間板の両面に接する椎間板、または参照図面で示される位置における部分の表面を言及するために使用される。「上部（ｓｕｐｅｒｉｏｒ）」の板は、機能的脊椎単位の上部脊椎に取り付けられ、「下部（ｉｎｆｅｒｉｏｒ）」の板は下部脊椎に取り付けられる。
【００６０】
用語の「垂直」および「平行」は、本明細書において、身体構造上の姿勢で立っている人に対応して使用される。用語の「前方」は前の方の部分を言及し、用語の「後方」は後ろの方を言及する。用語の「矢状」は、立っている人の中心の正中軸の両側の部分を言及する。
【００６１】
用語の「非対称」は、本明細書において、中央に位置しない最大高さ軸、または中央に位置する最大垂直軸を有さない核または人工椎間板置換（ＴＤＲ）を参照するするために使用される。言い換えれば、最大高さは、ＴＤＲが形や大きさにおいて線対称の軸の他方の部分と全く同一でない部分を備えるように、線対称の中央軸に位置または回転しない。最大荷重支持の位置は非中心に位置する。この用語は、実質的に凸状の支持表面で最大の高さの軸が中心には配置されない、あるいは、陥凹の最大の深さの軸が、実質的に凹状の支持表面の中心には配置されない、関節人工器官に同様に適用されうる。
【００６２】
「正常な配列」という用語は、ここでは、互いおよび／または周辺の組織に対して、健康な関節の機能的な要素の自然な配置を参照するために用いられる。正常な配列は、応力または圧力が関節に全くかかっていない静止している関節の静的な位置を参照しもよく、また、屈曲または伸展の時などの自然なメカニカルな応力の下の関節の動的な位置を参照することもできる。正常な配列は、また、自然な、健康な、または、適切な配列としても参照できる。「好適な」または「望ましい」配列は、ここでは、自然であってもまたは矯正されていてもよいが、機能的なまたは望ましい位置に関節要素を配置する関節配列を参照するために用いられる。ここで使用される「好適な配向（orientation）」、または、「好適な相対的な配向」という用語は、関節要素が、機能的なまたは望ましい位置にある、自然な、あるいは、矯正された要素配置をも参照する。
【００６３】
「好適な相対的な配向」という表現は、単一の軸線、または、複数の軸線の周りの配向を参照する。例えば、人工椎間板インプラントは、関節動作分節の適切な脊椎の前弯および後弯を模する好適な前部から後部への角度を提供するべく、内側から外側に延在する軸線周りの好適な相対的配向を確立するように設計されうる。代替的には、人工椎間板インプラントは、内側から外側への望ましい程度の側部の湾曲を与える好適な内側から外側への角度を提供するために概ね前部から後部に延在する軸線周りの好適な相対的配向を確立するように設計されうる。このような側部の湾曲は、健康な脊椎の直線性を反映する０度であってもよく、あるいは、脊柱側弯を含む様々な病状の矯正を提供するべく左右に非ゼロであってもよい。別の代替手段として、人工椎間板インプラントは、望ましい側部の湾曲をも促しつつ、適切な脊椎の前弯または後弯を促すために、内側から外側および前方から後方への軸線の両方についての好適な相対的配向を提供するように設計されうる。好適な相対的配向は、動作停止のような抵抗のポイントとは異なり、関節が自然に移動するように促す低いエネルギーポイントである。
【００６４】
「配向構造」は、要素が、好適な相対的な配向を確立するのに役立つ１つ以上の関節要素に存在する構造である。例えば、関節要素の対向する支持表面は、好適な相対的配向に到達させるために、要素を協働して付勢する配向構造である、平坦化部分を含んでいてもよい。好適な相対的配向においてより好ましい配向に整列させる適合曲面が配向構造でもあってもよい。平坦面および曲面に加えて、配向構造の他の構成が可能であってもよい。
【００６５】
本発明の一実施態様において、人工椎間板は、幾何学的に対称でない核を備える。椎間板は、椎間板の幾何学的中央に位置しない最大垂直軸を有する場合がある。最大垂直軸は、椎間板の前方、椎間板の後方、または椎間板の片側に位置し得る。最大垂直高さの位置決めおよび耐荷重特性は、矯正される必要のある変形の種類によって選択される。本発明は、非対称の人工椎間板を使用して、椎間板／椎体疾患、脊柱前弯症、脊柱後弯症、および脊柱側弯症の治療のための方法も提供する。
【００６６】
本発明の一利点は、「核」またはコアが、手術中および手術後に交換および修正され得ることである。器具は、矯正の必要性および矯正の度合いを決定するために使用されることが可能で、その後適切なインプラントが挿入されることができる。核への矯正を導入することによって、外科医は、本システムでは与えられない柔軟性、挿入の容易さ、および修正可能特性の利点が得られる。
【００６７】
本発明の人工椎間板は、さまざまな度合いの変形矯正を提供することができる。本発明の本側面に関して、外科医は、患者に適切な矯正を与える椎間板を選択することができる。このように、椎間板の変形を治療する方法が提供される。この方法は、人工椎間板をインプラントするために脊椎分節を準備すること、椎間板内空間の所望の角度を決定すること、所望の寸法を有する人工核を選択すること、上部の終板を上部の脊椎に取り付けること、下部の終板を下部の脊椎に取り付けること、および上部および下部の終板の間に選択された核を挿入することを含む。あるいは、終板−核−終板の組み立てられた一式が一体となって挿入される場合がある。この事前に組み立てられた一式の核の構成は、手術中の計測ツールまたは手術前の計算によって決定されることが可能である。手術前の計画技術および器具により、挿入のための本装置の大きさおよび配向を決定することも可能である。
【００６８】
本システムの主な利点は、人工椎間板がより簡単および迅速に取り付けられることが可能であること、および矯正される変形の程度に合わせて核が変更または修正されることが可能であることである。これは、脊椎の配列が時間とともに変化する子供および若年成人に、特に有用である。
【００６９】
一実施態様において、頚椎の前弯の矯正のために構成された非対称の核が提供される。外科医は、運動を維持している間に、頚椎の脊柱前弯症を回復させることができる。核は、ポリウレタン、ポリカーボネート−ポリウレタンなどの低摩擦のエストラマー、ポリエチレン（特になどの超高分子量ポリエチレン）などのポリマー、適切なセラミック、チタンまたはチタン合金などの金属または金属合金、クロム−コバルト−モリブデン（ＣｏＣｒＭｏ）、コバルト２８クロム−モリブデン、コバルトクロム、ステンレス鋼、またはその他の適切な物質から成る。核は、略円形の幾何学的設計を有し、核の幾何学的中心の前方の最大高さの軸を利用することによって、さまざまな程度の脊柱前弯症が核に組み込まれる。核の前方の高さは、必要とされる前弯の矯正によって変化する。核は、例えば０、３°および６°に加え、異なる高さ（例えば、４、６、および８ｍｍ）などのさまざまな前弯角で使用可能である。最終的な核の大きさを決定する前に、一組の器具またはその他の方法が、前弯の矯正の必要性を決定するために使用され得る。
【００７０】
核は、上部の終板および下部の終板の間を滑る。核は、さまざまな種類のコネクタを使用して適切な位置に維持されることができる。例えば、一実施態様において、核の凸状の表面は、核が位置付けられた終板の間の位置に滑り込むことを可能にするために、正中溝を有する。終板の凹状の表面の中央のキールは、核の溝で受け入れられる。その他の種類の接続が、核を適切な位置に維持するために使用可能であることが明白である。例えば、トゥースアンドロックシステム（ｔｏｏｔｈ ａｎｄ ｌｏｃｋ ｓｙｓｔｅｍ）またはポップインシステム（ｐｏｐ−ｉｎ ｓｙｓｔｅｍ）が使用され得る。
【００７１】
本発明の核および人工椎間板に関する多くの実施態様は、付随の図面において示される。本発明の一側面において、脊椎分節配列の矯正は、切頂円柱の形を有し、略球形または卵形である人工核によって提供され、中心軸の両側の弧の二等分は対称的ではない。言い換えれば、曲率は、幾何学的に平行または対称的ではない。
【００７２】
一実施態様において、インプラントは３つの部分からなる。終板は、骨格における違いに対応するためにさまざまなサイズにおいて形成される。これらは、チタンまたはチタン合金、クロム−コバルト−モリブデン（ＣｏＣｒＭｏ）、コバルト２８クロムモリブデン、コバルトクロム、ステンレス鋼、または脊椎の人工器官挿入に適切なその他物質から作られ得る。
【００７３】
終板は、２つの独特の表面を有することができる。椎体の終板に接触する各終板の平らな表面は、骨成長に対応することが可能であり、多孔質チタン、リン酸カルシウムなどの適切なコーティングを有する、または長期的安定性のために骨成長を促進するその他の種類の周知の表面を備える。終板は、直接固定を提供する一つ以上の側矢状のキールも有する。本発明の一実施態様において、一組の平行キールは、終板のうちの一つの外側の表面に形成されることが可能で、単一で中央に位置するキールが他方の終板の外側の表面に形成されることができる。終板の他方（内側）の表面は、核に関して選択的関節および磨耗特性を可能にする軸受面を形成するために、核の幾何学的な形に対応する輪郭を有することができる。この軸受面の中央に、過度の平行移動および運動範囲に対する制約を核に提供する単一の中央のキールが存在することが可能である。核は、核が位置付けられた終板の間の位置に滑り込むことを可能にする正中溝を備える、円形の幾何学的設計を有することができる。終板の凹状の表面の中央のキールは、核の溝に適合し得る。最終的な核の大きさを決定する前に、前弯の矯正を確認するために一組の器具が挿入され得るが、これらは、その他の種類の手術前計画技術および器具類の確認として使用され得る。あるいは、手術中の器具は、その他の種類の手術前計画技術および器具類の確認として使用され得る。
【００７４】
図１Ａから図１Ｃは、核１０の幾何学的中心２０に最大中心軸を有する、核が対称的である人工椎間板の核のさまざまな例を示す。参照文字ＡおよびＰは、核１０、１４および１８の前方および後方の配向をそれぞれ示す。核１０は略球形で、核１０の上部の側面の平坦化部分２２Ａおよび下部の側面の別の平坦化表面２２Ｂで先が平面に切断されている。核は上部および下部の曲線状の表面２４Ａおよび２４Ｂをそれぞれと、円周方向壁２６を有する。
【００７５】
上記したとおり、平坦化表面が有利であり得るのは、核が完全に曲線的な表面である場合に、頭部と頚部の可変力を受ける際に確実に矯正を維持することができないからである。核の中央部分に組み込まれる平坦化表面は、この問題を解決するために使用されることができる。平坦化表面は、隣接する表面とは異なる輪郭を有し、核体に形成される。用語の「平坦化部分」または「平坦化表面」は、ほとんど同じ意味で使用され、核の隣接する表面と同一でないいずれの輪郭も言及する。このような平坦化表面は平面的であり得る、またはわずかに凸状または凹状であり、隣接する表面とは異なる曲率半径を有する。このような平坦化表面は、複合曲線またはその他の複雑形状であり得る。
【００７６】
この平坦化表面は、前弯を矯正する場合に前方の端の高さが後方の端の高さより大きい状態で、下部の椎体の上部の終板（またはその逆またはその両方）に対して角を成すことができる。コアの全体の形は非対称であり得るが、平坦化表面は、変形の確実な矯正を提供するために組み込まれることができる。この平坦化分節は、核によって作用するモーメントに抵抗するために安定性を提供する、すなわち、平面が適切な大きさでない場合、前方荷重の存在のもとで矯正がなくなる傾向、または後方荷重の存在のもとで超前弯の過度の矯正がなくなる傾向があり得る（前弯矯正中）。平坦化分節の別の利点は、装置の中立位置の周りのわずかな運動中に、その場所との表面接触を提供することであり、装置の磨耗を減少させることに役立つことが可能である。
【００７７】
図１Ａは、上部および下面２２Ａおよび２２Ｂが相互に平行であるため、前弯の矯正のために構成された核１０を示す。この核において、最大高さの軸２０は、椎間板の中心にある。図１Ｂにおいて、３°の矯正を提供する核１４が示される。この核は、前弯の矯正を提供する。図１Ｃは、より大きい度合いの変形矯正を有する別の人工椎間板の核１８を示す。変形矯正が図１Ｂおよび図１Ｃに示されるように提供される場合、核の幾何学的中心は、軸２０からオフセットされる位置に移動し得る。
【００７８】
前方／後方の方向が維持される場合、後弯の矯正が提供される。核が９０度回転する場合、側弯の矯正が提供される。図１Ｃの実例において、最大垂直軸２０は、６°の矯正を提供するように位置する。核は特定の場合、矯正の度合いが必要ない場合など、さまざまな度数の矯正を提供するように調整されることが可能である。あるいは、核１０の半分のうちの一つだけが平坦化部分を有し、その他方の半分が曲線状である外側の表面を有する。
【００７９】
図２Ａから２Ｃにおいて、人工核の非対称の卵形の実施態様が示される。核は、核の卵形により「平坦」である上部および下面２２Ａおよび２２Ｂ、上部および下部の曲線状の表面２４Ａおよび２４Ｂ、および円周方向中央部分２６を備える。図２Ｂおよび図２Ｃに示される実施態様において、最大高さ軸１６は、椎間板の幾何学的中心１２で非対称である。矯正が存在しない図２Ａに示される核において、最大垂直高さは中心垂直軸１２にある。図２Ｂに示される核において、最大垂直軸１６は、３°の矯正角度を提供するように位置する。図２Ｃに示される核において、最大垂直軸１６は、６°の矯正角度を提供するように位置する。
【００８０】
図３は、核の一例の上面図である。この核４０は、溝またはスロット４４を有する、中央の凸状または平坦化部分４２を備える。この溝またはスロット４４は、核が終板の中央のキールまたは留め具（図示せず）に滑りこむことを可能にする。核４０は本質的に円形のように示されているが、卵形または楕円形などのその他の形を帯びる場合があることが明らかである。手段を受け入れるその他の種類の留め具が使用されることが可能であることも明らかである。例えば、溝の形は変更し得る、またはスナップインまたはバヨネットまたは犬用の骨のような種類のレセプタクルの形は、核を適切な位置に固定するように提供されることができる。当技術分野で熟練した者は、留め具を提供する一つ以上のパーツをコアに追加することを含む、さらなる固定手段を提供することが可能である。
【００８１】
変形矯正に関して、核は、図４に示されるように先が平面で切断された曲線状の本体の形をとり得る。本実施態様について、核５０は、本質的に平坦化平面の最高部５４で上面５２を有する。別の適切な形のスロット５６または溝または穴は、終板に形成された留め具を受け入れるために上面５２に形成される。下面５８は、一般的に上面の逆である。しかしながら、図４に示されるように平らな表面で先が切断されているのではなく、底の表面は、非対称の球形または卵形である。
【００８２】
あるいは、核は、図５に示されるように非中心の最大垂直軸を有する円形、卵形、または卵の形であり得る。別の実施態様において、核は、本質的に円形または非対称的に球形であり得る。
【００８３】
図５は、上面６２が非対称の凸状の面である人工核６０を示し、さらに、最高部または底またはその両方の表面が非対称であり得る。
【００８４】
図示を目的として、図面における核は、前弯の矯正用に構成されて示されている。核が非対称の最大高さを、前（前方）、後ろ（後方）、または側面（側方）で有することができることは明白である。本発明の非対称の核は、矢状および冠状の変形を含むさまざまな種類の脊椎の配列のずれのために矯正するように使用されることができる。
【００８５】
本発明の新規の矯正の核は単独で提供され得る、もしくは上部の終板、下部の終板、または上部および下部の終板の両方と組み合わせて提供され得る。
【００８６】
図６から図８は、新規の人工椎間板一式を提供するために、核と関節して使用可能である典型的な人工終板７０を示す。本発明に基づく人工終板は、凸状の面を受け入れるために、凹状の軸受面を有する内側の表面を備える。外側、すなわち骨に接触する、表面は本質的に平らである。
【００８７】
いくつかの公知の終板に対応するためには、人工終板に対応するために、脊椎を適切な形にする準備するかなりの手術時間を費やす必要があった。図６は、終板が脊椎の表面を滑ることを可能にする平らな外側の表面７２を備える終板７０を示す。一つ以上の一方向のキール７６は、直接固定を提供するために外側の表面７２に形成される。キールは、中央または側矢状に取り付けられ得る。固定は、長期間安定性のために骨成長を促進するための、多孔質チタン、リン酸カルシウム、または同様のものなどの適切なコーティング７４が、外側の表面７２に組み込まれることによって強化され得る。
【００８８】
ストッパー部分７８は、終板の前方の縁８０に提供されることができる。ストッパー部分は、人工器官が後方に移動し、場合により脊髄に影響すること防ぐ。本質的に半円形の壁８２は、終板の外側の表面を内側の表面に関節する。８２の厚さは、さらに以下に説明されるように、前方、後方、または側矢状に増える厚さによって変化し得る。内側の表面８４は、図７にさらに詳細に示される。
【００８９】
終板の内側の表面８４は核と関節する。図７に示される実施態様において、この内側の表面は、核を受け入れる凹状の部分８６を有する。留め具８８は、核を位置付け、移動することを防ぐために、凹状の部分８６の中央に提供される。留め具８８は通常、長方形であることが可能で、図示されるように曲線的な端を有し、早期磨耗および核に切り込むことを防ぐ。図８は、２つの側矢状のキール７６を有する外側の表面７２ならびに凹状の部分８６および中央の留め具８８を有する内側の表面８４を示す終板の前面図を示す。
【００９０】
図９〜１２は、ＴＤＲインプラントに組み立てられる、上記した核および終板を示す。図９および１０は、図１Ａから図１Ｃに関連して、上記したように、核の上部の側面に先が平面で切断された円柱形および平坦化部分９７を有する核９６の使用を示し、図１１〜１２は、図２Ａ〜２Ｃに示されるような卵形を有する核９６と同一の設計を示す。これらの図面において、上部の終板９２、下部の終板９４、および人工椎間板核９６を備える完全な人工椎間板９０が提供される。終板および核は、骨格における違いに対応するためにさまざまな大きさで提供されることができる。終板およびさまざまな核は、最終的な大きさが決定される際に、適切な大きさの構成要素が選択および使用されることができるようにセットで外科医に提供されることが可能である。終板は、チタンまたはチタン合金、クロム−コバルト−モリブデン（ＣｏＣｒＭｏ）、コバルト２８クロムモリブデン、コバルトクロム、セラミック、または脊椎の人工器官インプラントに適切なその他物質から作られ得る。
【００９１】
終板は２つの独特な表面を有する。外側の表面９８は、椎体の終板に接触する表面である。外側の表面は本質的に平らであり、元々の椎体の終板の表面に簡単に接触することを可能にする。平らな表面は多孔質であることが可能で、長期的安定性のために骨内部成長または骨の外部成長を促進する、多孔質チタン、リン酸カルシウムなどの適切な処置、またはコーティング、プラズマ容射、および表面の構造的変化などのその他の種類の周知の処置を組み込むことができる。少なくとも一つの側矢状のキール１００が、直接固定を提供するために、各終板の外側の表面に形成される。
【００９２】
図９〜１２に示されるように、３つの側矢状のキール１００が相互に配列され、終板の外側の表面の両面に沿って位置する。あるいは、図９Ａに示されるように、上部の終板９２と下部の終板９４の類似の終板の設計は、上部の終板の外側の表面に形成される一組の配列側矢状キール１００Ａと、下部の終板９４の外側の表面に形成される中央に位置する一列の配列キール１００Ｂを備えるオフセットキール構造を有する。この後者の構造は、上部および下部のキールが相互にオフセットされる状態で、終板がさらなる安定性を有し、結果的に複数のインプラントが使用されている脊椎に圧力がかからなくなるために、有利であると考えられる。
【００９３】
再び図９〜１２を参照して、終板の各々の内側の表面１０２は、核と関節する凹状の部分１０３または軸受面を有する。固定用突起部１０４は、凹状の部分から外側に突出し、核に留め金を提供し、後方の平行移動に抵抗する。上部および下部の終板は、終板が脊柱管に移動することを防止するために、フランジ１０６を有する。終板は、穴１０７に挿入可能な金属またはバイオ吸収性のねじ（図示せず）によって、終板が隣接する脊椎に関節されることを可能にするために、穴１０７を有することができる。図９および１１は人工器官の前面図を示し、図１０および１２は側面図を示す。
【００９４】
図１３Ａ〜１３Ｂおよび１４Ａ〜１４Ｃに示される、本発明の別の実施態様において、脊椎変形は、矯正が終板に提供される人工椎間板を提供することによって対処される。矯正椎間板は、単独で、図１３Ａ〜１３Ｂに示されるように、核の最高部と底の両方に、上に説明されるような平坦化表面を有する対称の核と組み合わせて、または図１４Ａ〜１４Ｃに示されるように、核の最高部と底の両方に、上に説明されるような平坦化表面を有する非対称の核と組み合わせて、提供され得る。
【００９５】
矯正終板は、図１３Ａ〜１３Ｂおよび１４Ａ〜１４Ｃに示される。矯正の度合いは、終板の内側の（核に接触する）側面または終板の外側の（脊椎に接触する）側面を変更することによって達成されることができる。図１３Ａ〜１３Ｂに示されるように、終板１１０は、外側の（骨に接触する）表面１１２、内側の表面１１４、および外側および内側の表面を関節する外壁１１６を備える。外壁１１６の高さは、必要とされる矯正の度合いや種類によって変化し得る。例えば、図１３Ｂは、図１３Ａの終板よりも矯正の度合いが大きくなるように構成された終板を示す。変動する高さの位置決めは、脊椎前弯症、脊椎後弯症、または脊柱側弯症などのさまざまな状態を治療するように調整されることができる。内側の表面は、核を受け入れるために形づくられ、終板の高さは、必要とされる矯正の度合いによって調整されることができる。
【００９６】
あるいは、図１４Ａ〜１４Ｃに示されるように、外側の表面１２０および内側の表面１２２は本質的に平面で、外壁１２４の高さの変化によって外側および内側の表面が次第に平行でなくなる場合に高さは調整される。図１４Ａから１４Ｃは、矯正の度合いの増加をそれぞれ示す。本質的に平面の外側、つまり脊椎に接触する、表面を有する利点は、従来の人工椎間板に比べて、装置を挿入することが簡単で、脊椎の表面を準備する手術時間の縮小が可能であることである。
【００９７】
図１５、１６Ａおよび１６Ｂは、対称軸の周りで全運動方向、屈曲／伸展、横曲げ、および回転を提供する本発明の別の実施態様を示す。この設計において、核１３０は、２つの部分１３０Ａおよび１３０Ｂで形成される。柱１３２は、一つの部分１３０Ａの内側の表面に形成され、２つの部分１３０Ａと１３０Ｂ間の相対的回転運動を提供するために、他方の部分１３０Ｂの内側の表面に形成される穴１３４に適合する。柱１３２および穴１３４は、核１３０のどちらかの部分に形成される。柱および穴は、適切な大きさであることが可能で、核の部分１３０Ａおよび１３０Ｂの対応する面に垂直であること、または軸回転の軸を正しい方向に置いて変形矯正を提供するために、平行ではない角度に傾斜されることが可能である。
【００９８】
この構造において、核１３０と終板１３６および１３８の間の接触表面は、図１５に示されるように、それらの間の好ましい角度で、同一の対応する非対称の輪郭を有するように設計される。前方／後方および内側／外側方向に核および終板の間の相対運動のみが存在するため、核１３０の２つの半分の１３０Ａおよび１３０Ｂが、終板１３６および１３８に核１３０の外側の表面で回転させるのではなく、相互に対して回転するように終板の回転を核に伝えるためには、核とそれぞれの終板の間の表面接触が大きいほど可能である。
【００９９】
図１７および１８は、物質の一つの固体から核１３０を形成する代わりに、上部ならびに上部および下部の部分で固定される、図１７に示されるような平らまたはくさび形の中間部分１４０を備える、上部および下部の部分１３０Ａおよび１３０Ｂから形成されることが可能である、本発明の別の実施態様を示す。中間部分１４０は、上記したようなくさび形の終板を提供する代わりに、図１８に示されるように、核に適切な度合いの矯正を提供することができる。本発明の関連する実施態様において、核１３０は、本質的に半分に切断され、平らな下面を有する。これは、１３０Ｂの部分が取り除かれ、中間部分１４０の下面を下部の終板と関節している、図１７および１８にみられる実施態様に適用されることができる。中間部分１４０の構成を変更することによって、変形矯正は達成されることができる。
【０１００】
図１９および２０は、核１３０が本質的に半分に切断され、平らな下部の（ｌｏｗｅｒ）下部の（ｉｎｆｅｒｉｏｒ）表面を有する、本発明の別の実施態様を示す。この形は、核の卵形が、矯正を提供するために終板が相互に対して傾く場合に発生し得る卵形／非対称の形を有する核の排出に対抗するために使用されることができる。図示されるように、核１３０の底の表面は平らであり、核１３０と終板１３８の間の相対的な回転運動を可能にするために、下部の終板１３８の対応する表面に形成される柱１３６を受け入れるように形成されて配置される、円形の穴１３４とともに形成される。あるいは、核は、図示されるように下面に接触する代わりに、上部（ｕｐｐｅｒ）または上部の（ｓｕｐｅｒｉｏｒ）表面に平らな表面および穴１３４を有することができる。この実施態様において、核は、図１９に示されるように、好ましくは非対称である。
【０１０１】
図１９および２０の構造の修正は、図２１から２４に示され、下部の終板１３８の上面に形成された核１３０がスロットまたは溝１４２の中に位置する。図２１に示されるように、上部の終板１３６の下面は、核に適合するように輪郭を形作られる。あるいは、図２４に示されるように、終板１３６の下面は平らであることが可能で、核１３０の平坦化上面１４４を係合させることができる。
【０１０２】
図２１Ａに示す別の実施形態において、前彎の矯正は、自然な脊椎の動きを反復する人工器官において達成される。上述したように、上面の関節表面１３７に凹状の構成を有する核１３０が提供される。この凹状の関節表面１３７は、上に示されるような平坦化分節を含んでいてもよい。核１３０は、非対称であり、その上面１３７が、後の面１４５ｂより、大きい垂直方向の寸法を有し、すなわち、より厚い前方の面１４５ａによって形成されている。上面の終板１３６は、核１３０の上面１３７に対して、形状が近似し、関節する下面１４７を有する。対応する関節表面１３７および１４７は、それらが動作の全範囲を通して本質的に適合するように、合成の曲線、または、他のタイプの連続的な曲線の形状で丸み付けられる。下部の終板１３８の上面は、好適には、鏡面仕上げされた、高度に研磨された画定された凹部１３９とともに形成される。核１３０は、移動のために画定された凹部１３９内に配置され、凹部を形成する高いエッジよって、下部の終板に対する凹部内での動きが制限される。核１３０は大きさで分けられて、核１３０が底終板１３８の上面１３９に対して左右および／または前後に滑走運動して滑ることができるように、核と底終板の間のコントロールされた動きを与える寸法および形状に成形され、矢印１４６と１４８により示される内側から外側の方向および／または前後方向に相対的な並進運動の動きを与える。
【０１０３】
溝は、図２２における矢印ＡおよびＢによって示される方向に所望の度合いの平行移動を可能にするために、前方／後方および内側／外側において核より大きいことが可能である。溝は、図２１の矢印Ａによって示されるように、溝に核を滑り込ませることによって、核が簡単に挿入されることを可能にするために、後方または前方の端の上で開放されていることが可能である。この方法で、核は、隣接する脊椎を不必要に牽引することなしに挿入されることができる。核は、適切な大きさおよび形のストッパー１４４を提供することによって、溝から外に動くことを防ぐことが可能である。図２３は、図２１の溝に挿入される核１３０の概略図である。
【０１０４】
本発明の別の実施態様は、図２５〜３１に示され、平坦化部分の両側に曲線状の部分１５２および１５４を有する部分的に円柱形である平坦化部分１５０を備える、核１３０が引き伸ばされている。この設計は、図２９に示されるように、上部の終板１３６の内側で円柱形の表面１５６と結合される場合に、内側／外側曲げ中の表面接触および屈曲／伸展中の線接触を有するため、より良い磨耗特性を提供する。
【０１０５】
核１３０の細長い形は、核が、中央の平らな部分１５０が核の他方の実施態様における平坦化部分のために上記した矯正角度を提供するように正しい方向に配置された状態で、前方から後方（Ａ〜Ｐ）への一定の内側〜外側半径を備える、円形の断面図を有することを示す、図２５および２６に示される。上部の終板１３６の内側の表面１５６は、前方／後方の方向に、核と同一の一定の半径を備える円柱形を有する。
【０１０６】
中立位置において、円柱形の表面１５６は、図３１に示されるように、核１３０の平坦化部分１５０と結合し、変形矯正を提供する角度で位置する。この位置において、終板１３６と核１３０の間に表面接触が存在する。内側／外側曲げ中にも、終板および核の間に表面接触が存在する。屈曲／伸展中には、横曲げの有無に関わらず、終板および核の間に線接触が存在する。核および終板のこの構造は、常に線または表面接触を有し、よって以前の設計のいくつかにおける点接触から磨耗の潜在性を減少させる。
【０１０７】
核１３０の細長い形は、図２７および２８に示されるように、終板１３８が、「ちょうネクタイ」の形の溝１５７を有することを可能にする。この形は、通常運動の制限を越える停止を有する軸回転を可能にする。その形は、制限された前方／後方および内側／外側の平行移動を可能にするために、核１３０に対して適度に大きい。さらに、溝１５７の底の表面は、図３０（図示せず）において、内側／外側に上方に曲線的であることが可能で、核１３０が回転する場合に、核がカムにより持ち上げられ、それにより、椎体を分離して椎体の間の組織に荷重をかける装置の牽引がもたらされ、運動の段階的停止につながる。溝１５７内での核１３０の平行移動は、元々の椎間板の可動性瞬間回転軸を維持する傾向にある。
【０１０８】
図３２および３３は、円柱１６２の一つから突出し、他方の円柱１６０の穴１６６に係合させる中央柱１６４の周りを互いに相対的に回転する、一組の円柱１６０および１６２から形成されるユニバーサル関節を利用する、本発明の別の実施態様を示す。円柱１６０および１６２は、相互に垂直に位置し、隣接する終板１３６および１３８の円柱形の表面１６８および１７０にそれぞれ係合される。この設計は、３つの身体構造上の回転軸を提供する。各回転軸の非依存性のため、２つの円柱から形成される核の形によって提供されるいかなる矯正も、矯正および非矯正の中立位置への復元を補うための回転につながらない。あるいは、円柱１６０および１６２は、図２５〜２７に示された細長い核、または平らな下面を有する別の適切な形と同様に形作られ得る。
【０１０９】
本発明の別の実施態様は、弾性リング１７２および曲線的な最高部１７６を有する柱１７４が、終板間での相対運動および所望の矯正角度を提供する、図３４〜３６に示される。リング１７２は、図３５に詳細に示される。リング１７２は、所望の矯正の度合いを提供するために、図示されるようなくさび形である、または矯正が必要ではない場合には平らである（図示せず）ことが可能である。突起１８０は、リングが所望の位置に存在すると、下部の終板に対してリング１７２が動くことを防ぐために、リング１７２の穴１８２と結合するために、下部の終板１３８の上面に形成されることができる。
【０１１０】
上の終板１３６は、曲線的な最高部１７６の形に適合するように輪郭を形作られることができる空洞１７８を有する。リング１７２は、「通常の」運動範囲の間、または日常の活動中に終板１３６がリング１７２に重なるように形作られる。しかしながら、通常の運動範囲を越える場合、リング１７２は圧迫され、上部の終板１３６は、隣接する脊椎を牽引する柱１７４に係合され、よって段階的停止運動または「身体構造上生じる段階的停止」を提供する。あるいは、柱１７４は、空洞１７８に重なることによって関節の主に負荷がかかる部分としての機能を果たすように設計され得る。この設計において、変形矯正の圧力は、リング１７２を圧迫することによってのみ提供される。この設計はエラストマーリングおよびクリープにおける物質応力を減少させる利点を有する。
【０１１１】
図３７に示されるように、リング１７６の代わりに、２つの終板の間に弾性物質から形成される２つ以上のストッパー１８４Ａおよび１８４Ｂを提供することによって、同一の結果が達成される。ストッパー１８４Ａおよび１８４Ｂは、下部の終板１３８の上面に取り付けられることができる。ストッパーのうちの一つ１８４Ａは、所望の矯正を提供するために、他方のストッパー１８４Ｂより上方に大きな間隔を突出することができる。
【０１１２】
本発明の別の実施態様は、核が内側／外側の回転を提供するが、屈曲および伸展中に物質の変形を必要とするように形作られる、弾性物質から形成される核１８６が提供される、図３８および３９に示される。これは、球形または卵形である中央部分１８８および円柱形である「平坦化された」隣接する終板１９０Ａおよび１９０Ｂを提供することによって達成され、両端での核の周囲で平坦化端の部分を伸ばす。上部の終板は、核１８６と形が同様である輪郭を有する空洞（図示せず）を有する。図２７および２８における溝と同様である溝（図示せず）は、下部の終板１３８に形成されることができる。
【０１１３】
矢印Ａ〜Ａの方向における内側／外側の運動に関して、上部および下部の終板は、核１８６の上で接触する上部の終板の回転運動によって相互に対して回転する。しかしながら、矢印Ｂ〜Ｂの方向における屈曲／伸展は、核１８６の変更によってのみ発生する。あるいは、核１８６は、終板１３６が屈曲／伸展中に核の上で回転し、核が内側／外側の運動中に変形するように、下部の終板１３８の上で９０°回転されることが可能である。端の部分１９０Ａは、所望の矯正の度合いを提供するために端の部分１９０Ｂよりも大きい直径を有する。図示されるように、核は、核の弾力性がその長さ全体で変動するように形作られる。しかしながら、核は、同一の結果を達成するために、その長さに沿ってさまざまな度合いの弾力性を有する物質から形作られ得る。
【０１１４】
図４０〜４３は、終板１３６および１３８が通常の運動範囲外で停止を提供され、また、図３４および３５と合わせて上記した「身体構造上生じる段階的停止」の概念を利用する、本発明の別の実施態様を示す。この種類の停止は、終板を用いるいかなる設計にも加えられることができる。本発明の本側面は、できるだけ綿密にこれらの運動を模倣するために、いかに人間の胴体が動くかを複製することおよび連携する表面を設計することに基づく。図４０に示されるように、終板１３６は、その下面に、下部の終板１３８の上面に形成されるくぼみ２０２に係合させる柱２００を有する。好ましくは、一組の柱およびくぼみは、核１３０の反対側に提供される。
【０１１５】
図４０〜４３に示されるように、くぼみ２０２はその中に、柱２００の下部の端２０８によって係合する曲線状の表面２０６を備えるスロット２０４を有する。終板１３６および１３８が、屈曲／伸展中に相互に対して前方／後方の方向に動く際、柱の下部の端２０８は、曲線状の表面２０６に沿って重なる。柱が移動の外側限界に達する場合に、下部の端２０８は、表面２０８の少しずつ曲線状になる部分に重なり始め、図４３における矢印Ａによって示されるように、隣接する脊椎の間が牽引され、脊椎の間の組織に荷重がかかり、運動の段階的停止につながる。
【０１１６】
図４４Ａ、４４Ｂ、および４４Ｃは、コアの上面の平坦化分節の中心陥凹または谷とともに本発明の別の実施形態を示す。この実施形態においては、核１３０は、湾曲した部分１５２と１５４の間で形成される第１および第２の平坦化部分１５０と１５１を有する。浅い陥凹または谷３３０は、平坦化部分１５０と１５１および湾曲した部分１５２で形成され、丸み付けられ、隣接表面１５０、１５１および１５２に隣接しているわずかに持ち上がった辺縁３１０、３２０を持つくぼみを提供する。陥凹３３０は矢状面ＳＰに沿って前／後の方向に延びる。陥凹３３０および辺縁３１０と３２０は矢状面ＳＰに関して対称である。１対の変遷領域３４０と３５０は、陥凹３３０と周辺表面との間で延在する。この構成は、核に対して、上面の終板が動く際の負荷分散を潜在的に改善するように設計されている。接触が、核の中間矢状面または他の部分に沿って集中する代わりに、辺縁３１０と３２０に沿って分散されるからである。
【０１１７】
本発明の別の実施形態は、図４５、４５Ａ、４５Ｂ、および４５Ｃに示され、核１３０の後の上面３６０は、相対的に持ち上がった後の表面領域３６０を提供するために、核の上面３５０に対して上の終板１３６に向けて上向きに曲がるように形成される。上の終板１３６は、核の後方の上面３６０に適合するように成形された対応した表面３７０を有する。この構成は、終板１３６および１３８が、前彎の位置にある時に、後のずれに抵抗することを可能にすることにより、人工器官の安定性を強化するように設計されている。図４５Ｂおよび４５Ｃは、脊椎が屈曲状態および伸展状態にそれぞれ移動する際の、図４５の要素の相対的位置を説明する。持ち上がった表面領域３６０および終板１３６上のそれに対応した表面は、せん断荷重を核を通じて下の終板に伝える。その結果、自然な脊椎および関連する柔組織構造の関節突起間関節への異常な荷重が防止される。
【０１１８】
図４５Ｂは、下の終板１３８の切れ込み部分または凹部３０２に嵌る、核１３０の後方−下方面から後ろに延在するタン（tang）またはタブ３００を有する本発明の別の特徴を示す。タブ３００は、終板から核の「持ち上がり」および可能性のある核の脱臼を防止することにより、脊椎管へ向かう核の後方への移動（すなわち、圧出）に抵抗するように作用する。図示するように、核の初期の挿入および術中または術後の置換を容易にするために、タブ３００は丸み付けられ、面取りをされ、または、傾斜を付けられる。
【０１１９】
図４４Ａおよび４４Ｃに示すように、１対の浅い空洞またはへこみ３４２および３４４は、取出／挿入器具が挿入および除去のために核に係合することを可能にするために、核の前方の面の両側に形成される。これらの空洞３４２および３４４は、それらが核の荷重支持機能を妨げない位置に形成される。
【０１２０】
図４６Ａ、４６Ｂ、４６Ｃ、および４６Ｄは、１対のキール１００ａが、キール１００ａの間に形成された骨内部成長表面１０１ａをもつ上の終板９２の外側面に形成された、本発明の別の実施形態を示す。下の終板９４の下面は、その前／後の中心線または矢状面に沿って形成された単一のキール１００ｂを有し、キール１００ｂの両面に形成された骨内部成長表面１０１Ｂを備える。上の終板上の１対の傍矢状のキールおよび下の終板上の単一の中心キールのデザインは、あるいは、その逆もまた同様に、椎体の本体の破損の可能性を増大させうる「直線状の」矢状方向の切断を防ぐ。代替的には、１対のキールは、下の終板に形成でき、上の単一のキールは、同じ有益な結果に利用される。上および下の終板に異なる数および／または配置のキールを持つ、この、および、他の組み合わせのキールは、複数の脊椎のレベルがデバイスインプラントを受ける際の椎体内の過剰な応力を防ぐ。
【０１２１】
キール１００ａおよび１００ｂは、各々の終板に取り付けられたレール４００を含み、これらは、各々のレールにおいて前方の方向に突き出ている、デバイスのサイズに従った複数の歯４０２を備える。レール４００は、インプラントの後にレールを適所に固定するための骨内部成長を可能にするために、複数の穴４０４を含んでもよい。骨内部成長表面は、組織がその中に成長する、または、上の終板９２に付着することを可能にするいずれかの公知のタイプの表面でもあってもよい。そのような表面は、上の終板に取り付けられる、焼結されたビーズ、繊維または他の材料を含んでいてもよく、あるいは、表面は、公知の方法で、粗面化、または、ざらざらにすることができる。上と下の板の内部成長表面１０１Ａおよび１０１Ｂは、骨内部成長表面を取り囲むわずかな持ち上がりまたはリップにより保護される（図示しない）。タブ４０６は、後方の移動を制限し、および、挿入器具の器具配置のために設けることができる。１対の浅い空洞またはへこみ４０８、４１０は、取出／挿入器具が挿入および除去のために終板に係合することを可能にするために、終板９２、９４の前方面の両側にそれぞれ形成できる。
【０１２２】
本発明の別の面において、人工器官の関節表面のうすべては、ポリマーで形成できる。上記したように、核は、例えば、超高分子量ポリエチレン（「ＵＨＭＷＰＥ」）、架橋ＵＨＭＷＰＥ、セラミック、ポリエーテルエーテルケトン（「ＰＥＥＫ」）、または、他のタイプの適切なポリマー、などのでポリマーで全体を形成できる。骨内部成長表面は、プラズマスプレー金属、ヒドロキシアパタイト、または、同様な骨状被膜で形成でき、骨成長因子の被膜を含んでもよい。終板の関節表面は、適切なポリマー、セラミック等の挿入物とともに形成できる。骨と結合する終板の残りの外表面は、上記したタイプの骨内部成長表面によって形成できる。
【０１２３】
図４７および４８は、人の脊椎の隣接している椎体５０２と５０４を引き離すために使用されるフレームまたはスキャフォールド５００を示し、椎体５０２および５０４は、適所にあるスキャフォールド５００とともに脊椎の前面の方向に見える。スキャフォールド５００は、また、椎体５０２および５０４上で隣接する骨表面を作成するための器具ガイドとして作用する。スキャフォールド５００は、椎体５０２および５０４に接続されている引き離しピン４９２を通じて、椎体５０２および５０４に付着するロック機構４９０により適所に保持される。
【０１２４】
椎体５０２および５０４は、自然な核（図示しない）が取り除かれた後に椎体５０２および５０４の間のスペース５０９を形成するために、それらを引き離す、それらの間を広げるために、椎体と接続された引き離しピン４９２の間に接続される引き離し器具（図示しない）による公知の方法で引き離される。
【０１２５】
スキャフォールド５００が椎体５０２および５０４の間に挿入されると、ロック機構４９０は、引き離しピン４９２上に配置され、ねじ４９１がスキャフォールド５００を適所に保持するために締められる。図４８に示すように、空隙５０９の両側のスキャフォールド５００の内側面上の固定スパイク５１０が椎体５０２および５０４に係合し、スキャフォールド５００を椎体に固定するための追加のサポートを提供する。
【０１２６】
スキャフォールド５００の内側面の１対の外側突起５０６は、特定の椎間板高さで椎体５０２および５０４を維持するために、両側において、椎間板スペース５１０の中へ後方に向けて延在する。溝５１４は、以下で詳述されるインプラント手術において使われるトライアル、ドリルガイド、キールシェーパーなどの器具をガイドするための突起５０６の対向表面に形成される。
【０１２７】
図４９は、ハンドル５１６ａを備える一組の試験器具５１６の１つを示し、これは、使用されるインプラントの正確なサイズを決定するために、椎体５０２および５０４の間の前後（ＡＰ）／内側−外側の終板の範囲を正確に測定するべく、スキャフォールド５００、または、直接に椎間板スペースの中に挿入できる。試験器具５１６の側面は、スキャフォールド突起５０６に形成された溝５１４に納まるように形成される外形５１５を持つことができる。試験器具は、終板５０２と５０４との間で器具が後ろすぎに挿入されることを防止するための２つ以上のストップ５１３ａおよび５１３ｂも有することができる。一組の試験器具は、様々な角度の前彎の矯正、好適には、少なくとも０°、３°および６°の前彎の矯正を少なくとも測定でき、および、人工器官のための終板の前−後および内側−外側の次元のサイズを決定するために、寸法および形状が形成される必要がある。
【０１２８】
図５０は、上で詳述された人工器官の終板に形成されたキールを最終的に受け入れる溝のために、椎体５０２および５０４のスターター穴を形成するために使用されるドリルビット（図示しない）の軌道を設定するための、ハンドル５１８ａとタブ５１９ａ、５１９ｂおよび５１９ｃにそれぞれ形成されたガイド穴５２０ａ５２０ｂおよび５２０ｃとを備えるドリルガイド５１８を示す。タブ５１９ａ、５１９ｂおよび５１９ｃは、また、ドリルガイドが椎体５０２と５０４との間の椎間板スペース５０９の後ろ過ぎに挿入されることを防止するためのストップとして作用する。ドリルガイド５１８は、スキャフォールド５００の外側突起５０６に形成された溝５１４に納まるように形成される外形５１５をもつ側面を有する。ガイド穴は、上記した人工器官の上と下の終板の外側表面に形成されたキールの位置に対応し、椎体５０２および５０４の対向する表面に開口するスターター穴（図示しない）を形成するためのドリルビット（図示しない）をガイドするために使用され、その結果、これらが、キールを受け入れるように、図５２に示す器具により形成される。図５１が、矢印の方向に穴開けされた穴が準備された、椎体５０２と５０４との間に配置されたスキャフォールド５００を示す。
【０１２９】
スターター穴が開けられると、図５２に示すタイプのキール切断器具５２２は、椎体５０２および５０４の溝の中へスターター穴を形成するために、スキャフォールド５００に挿入される。キール切断器具５２２は、器具の位置と動きが正確にコントロールされるように、スキャフォールド５００での外側突起５０６における溝５１４に嵌るように形成される外形５１５をもつ側面を含む。キール切断器具は、スキャフォールド５００に対する器具の単純な前後方向の移動によって、椎体５０２および５０４に開けられた開口を形づくるために用いられる鋭い切刃５２４ａ、５２４ｂ、および５２４ｃも含む。このように、正確な形状の溝は、人工器官に適用される最小の力で、人工器官にキールを受け入れるための椎体に形成される。１つ以上のストップ５２６ａ、５２６ｂ、および５２６ｃが、溝が形成されるにしたがって、椎体５０２と５０４との間の後ろ過ぎに器具が挿入されることを防止するために、器具５１５に設けられる。
【０１３０】
上記した図５２に示すように、キール切断器具５２２は、１つの表面に配置された１つのキールカッター５２４ａおよび反対側の表面５２４ｃに配置された２つのキールカッター５２４ｂを有するが、人工器官に最大の安定を提供し、人工器官に作用する捩り力に抗するために、一方の表面に少なくとも一のキールが存在し、他の表面に少なくとも２つが存在するような形状が存在する限り、他の構成を用いることができる。試験器具は、終板５０２と５０４との間に器具が挿入され過ぎることを防止するための１つ以上のストップ５２６ａ、５２６ｂおよび５２６ｃも有する。
【０１３１】
代替的には、ドリルガイド５１８およびキールカッター５２２は、図５３Ａ-５３Ｄに示されたタイプのドリルガイド６００と置換可能である。ドリルガイド６００は、器具の位置と動きが正確にコントロールできるように、スキャフォールド５００の外側突起５０６に溝５１４に嵌るように形成される外形５１５をもつ側面を含めることができる。別の方法においては、スキャフォールド５００は使われず、ドリルガイド６００は、術中の蛍光透視の補助を用いて椎間板スペース５０９に挿入される。ドリルガイド６００は、図５３Ａおよび５３Ｂに示されたドリルビット６０６をガイドするための３つのガイド穴６０４ａ、６０４ｂおよび６０４ｃを含むカラー６０２も有することができる。カラーは、また、ドリルガイドが椎体５０２と５０４の間で後ろに移動しすぎるのを防止するためのストップとして作用する。ガイド穴は、楕円形状であり、ドリルビットは、スターター穴を形成するだけでなく、人工器官にキールのための溝を形成するように、ガイド穴を移動し得る。このように、キールを受け入れるための溝がドリルガイド６００の使用だけを通じて形成されるので、記述されたキールカッター５２２は使用する必要がない。
【０１３２】
キールのための溝が形成された後に、人工器官をインプラントする手術の最終ステップは、選択されたサイズおよび角度の前彎の矯正の人工器官を、終板にはさまれた核とともに、組み立てることを含む。医師は、上記の人工器官の終板の浅い空洞またはくぼみ４０８および４１０に係合するようにデザインされた器具を使用する。椎体５０２および５０４に形成された溝とともに人工器官のキールを一列に並べた後、人工器官は椎体５０２および５０４の間の場所に緩やかに穿刺される。上述のように形成された溝は、椎体５０２と５０４との間の適切な位置に人工器官を配置するのに必要とされる力の量を最小化する。
【０１３３】
不適切なサイズまたは形状を持つコアが挿入された場合には、椎間板スペースは、公知の椎体引き離しピンを含む様々な方法により引き離されうる。（上述したような）核の外側面の小さい穴に係合するようにデザインされる小さいピンを備える器具は、核を取り除き正しいサイズと形状を有するものに置換するのに使用される。
【０１３４】
脊椎の前彎を矯正するようにデザインされた本発明の別の実施形態は、図５４、５５、および５６に示されたタイプの２ピース器具であり、これは、正常な運動学を可能にすると同時に、くさび形の幾何形状を有する。このデザインは、細長いボール、または「ソーセージ形状」の関節支持表面を含み、これは、好適には、下の終板に配置され、それの最も大きい直径を、終板の中間部分に対して前部、後部または外側のいずれかに有する。このデザインは、変形矯正を提供するように、上および下の終板の間の関節を変更してもよい。
【０１３５】
図５４、５５および５６に示すように、細長く、または、「ソーセージタイプ」に形づくられた関節表面５００は、上の実施形態において記述された３ピースデザインとは対照的に、人工器官が２ピースデザインを有するように、下の終板５０２に組み入れられてもよい。細長い関節表面５００は、平坦化分節５０４を含み、上の終板５０８の支持表面５０６と結合する。図５４に示すように、平坦化分節５０４は、下の支持表面に組み込まれ、係合した終板の静止構成が、錐台形状の前彎の構成にあることを可能にする。このデザインによって、下の終板５０２は、人工器官の幾何学的な中心に配置されない最大垂直軸線を持つが、終板の前、終板の後ろ、または、終板の一側面のいずれかに配置される。最大垂直高さの位置決めおよび荷重支持能力は、矯正される必要がある変形のタイプに応じて選択される。図５４において、幾何学的中心は、前彎の矯正を提供する終板５０２の前部に向かって配置される。
【０１３６】
下の終板５０２の関節支持表面５００は、矢状および冠状における移動および並進の全範囲を提供するために、平坦化分節５０４の両側に湾曲した部分５１０および５１２も含む。
【０１３７】
上の終板５０８は、上部脊椎部材（図示しない）に付属し、下の終板５０２は下部脊椎部材に付属する（図示しない）。終板は、これらが容易に挿入されることを可能にする実質的に平坦な外側のまたは椎骨−接触する表面を有する。器具の強い安定性および固定を提供するために、上で詳細に記述された構成を有するキールまたは歯５１４が存在してもよい。キールは、骨に応力が集中するのを避けるために、ずらして配置してもよい。上の終板に２つの傍矢状のキール、下の終板に１つの中線キールが存在していたもよく、あるいは、逆であってもよい。終板５０２および５０８の外側表面は、その位置における終板の安定性を強化するために、骨内部成長を促進する方法により処理されてもよい。終板は、人工器官が脊椎管に向けて移動するのを防止するために、ストップ部材５１６を含んでもよい。
【０１３８】
終板プレートは２つの異なる表面を有していてもよい。椎体終板に接触する個々の終板の平坦な表面は、骨内部成長に順応することが可能で、多孔質チタン、リン酸カルシウムなどの適当な被覆を含み、あるいは、長期間の安定性のための骨内部成長を促進させる上記の他のタイプの公知の表面を有する。終板は、即時の固定を提供する１つ以上の傍矢状のキールを有していてもよい。
【０１３９】
２つの片５０２および５０８は、ポリウレタン、ポリカーボネートポリウレタン、などの低摩擦エラストマー、ポリエチレン（特に超高分子量ポリエチレン）などのポリマー、適当なセラミック、チタンまたはチタン合金などの金属または金属合金、クロムコバルトモリブデン（ＣｏＣｒＭｏ）、コバルト２８、クロムモリブデン、コバルトクロム、ステンレス鋼、ＰＥＥＫ、または他の適当な材料により構成されてもよい。下の終板５０２の平坦化分節５０４は、下の終板の幾何学的中心よりも前方の最大高軸線を利用することによりそれに組み入れられる前彎の角度を変えることによって、概ね円筒形の幾何学的デザインを有する。下の終板の前方の高さは、必要な前彎の矯正の範囲に依存して変わる。下の終板は、異なる高さ（例えば、４、６、および８mm）に加えて、様々な前彎の角度、例えば０度、３度および６度で利用できる。最終的な器具サイズを決める前に、上記したタイプまたは他の手段の一組の器具は、前彎の矯正に必要なものを測定するために用いることができる。
【０１４０】
上述したように、下の終板５０２の関節支持表面５００は、細長く、部分的な円筒または部分的な円錐である平坦化部分を備え、平坦化部分の両側の湾曲した部分５１０および５１２を備える。この形状は、下の終板の関節支持表面５００が、上の終板５０８の円筒状支持表面５０６と結合される際に、内側／外側の湾曲の際の面接触と、屈曲／伸展の際の線接触とがあることから、好ましい摩耗特性がもたらされるようにはデザインされている。
【０１４１】
中立位置において、支持表面５０６は、平坦化支持表面５０４と結合し、望ましい変形矯正を提供する角度に位置する。この位置では、上の終板５０２および５０８と下の終板の間に面接触が存在する。内側／外側の湾曲の際にも、支持表面５０６と湾曲した部分５１０および５１２の１つとの間で、面接触が存在する。
【０１４２】
図５７〜７６において、手根中手骨の関節インプラント、中足趾節の関節インプラント、中手指節の関節、第１の中足趾節の関節、遠位および近位指節間の関節インプラント、足首インプラント、膝インプラント、股インプラント、および肩インプラントを含む、関節置換インプラントの様々な実施形態を示す。それぞれのインプラントの支持表面は、上で開示されたものと同様な平坦化部分などの配向構造を含んでもよい。平坦化部分は、支持表面の他の部分に隣接していてもよく、すなわち、平坦化部分がそれらの部分と直近に隣接している。
【０１４３】
図５７を参照すると、手根中手骨の関節の矢状断面図が、中手骨にインプラントされた手根中手骨の人工器官６００の中手骨要素６１０、および、大菱形骨にインプラントされ、舟状骨に向けて延在する可能性のある人工器官の大菱形骨要素６５０とともに示される。中手骨要素６１０は、ドーム状の頭部６１４に連結されたステム部分６１２を有する。中手骨要素６１０に対向して配置された大菱形骨要素６５０は、カップ状のレセプタクル部分６５４とステム部分６５２とを備える。頭部６１４は、自然な手根中手骨の関節の動きを置換するために、レセプタクル部分６５４内でそれと結合し、関節するように構成される。代替的には、ドーム状の頭部は、中手骨上の大菱形骨およびカップ状のレセプタクルに配置されてもよい。
【０１４４】
図５８を参照すると、中手骨要素６１０および大菱形骨要素６５０の斜視図が示される。中手骨要素６１０のステム部分６１２は、頭部６１４から先細りの尖った先端６１８へ延在する、概ね円筒形状のステム本体６１６を有する。ステム本体６１６は、その長さに沿って一定の直径を有していてもよく、または、頭部６１４から先端６１８へ先細っていてもよい。ねじ山６２０は、その近位端において、ステム本体６１６を取り囲み、先端６１８に続く。本発明の他の実施形態において、ステム本体の一部又は全部に沿って、ねじ山又は溝又は多孔質の、および／または、ヒドロキシアパタイトが存在してもよく、あるいは、ステム本体がねじ山なしであってもよい。さらに、ステム本体６１６は円形の断面形状の円筒形状ではなくてもよく、四角形、長方形、三角形、六角形、および、他の形状などの違う断面形状を有していてもよいことが理解される。
【０１４５】
ステム部分６１２の遠位端に、頭部６１４は、ベース６２２およびドーム６２４を有する。ベース６２２は、平坦で円形である要素であり、これから遠位端方向にドーム６２４が延在する。ベース６２２は、準備された中手骨に座すように構成された、近位端を向く骨接触表面６２６を有する。骨接触表面６２６は多孔質または非多孔質の組織内部成長表面であってもよい。ベースの厚さは、薄い骨を保護する形状から、より厚い骨を置換する形状へ変化させてもよい。ドーム６２４は概ね半球状の構成を有する。しかしながら、どのように、一方のエッジから反対側のエッジに延在する、ドームの中央部は、一定の半径を有するシリンダの一部として形成され、それにより、平坦化部分６３０となる。代替的には、ドームは、ドームの中央部の外側に配置された平坦化部分と非対称な構成を有することができる。平坦化部分６３０は一定の半径を有し、前後方向に位置する。しかしながら、他の実施形態においては、それが内側−外側方向に位置していてもよい。平坦化部分は、手術前の、内反および／または外反変形と屈曲および／または伸展変形とを矯正するために、内反および外反と屈曲および伸展の角度付けされたインプラントにおいて使用できる。代替的には、平坦化部分は、冠状または回転の変形を矯正するように配置されてもよい。平坦化部分６３０の両側に隣接して、丸み付けされた領域である第１の丸み付け部分６３２と第２の丸み付け部分６３４が存在する。丸み付け領域６３２および６３４は、同じまたは異なる高さおよび構成を有することができる。連続する実質的に凸状の支持表面６３６は、丸み付け部分６３２、６３４および平坦化部分６３０を含む。
【０１４６】
平坦化部分の導入は、インプラント要素の配置を決定し、ドーム状の頭部およびカップ状のレセプタクルの好適な相対的位置を導き、または、代りに手根中手骨の関節の手術前の変形を減少させる。手根骨、手根中手骨および中手骨の関節の好適な配置または配向を可能にした人工器官は、設定に、手掌側および／または背面側の結紮が損傷する場所を設定するうえで、格別に重要である。解剖学上の位置における関節の静的な配置に影響するあらゆる病気プロセスは、インプラントによる変形の積極的な矯正を必要とする。
【０１４７】
大菱形骨要素６５０のステム部分６５２は、ステム本体６５６、先端６５８、およびねじ山６６０をもつ、上記したステム部分６１２と同様に構成される。図５７および５８に示す実施形態では、ステム部分６５２は、大菱形骨だけに係合するのに十分に長い。しかしながら、代替の実施形態では、大菱形骨ステム部分６５２は、大菱形骨を通じて延在し舟状骨に固定するために、中手骨ステム部分６１２より長くてもよい。カップ形状のレセプタクル部分６５４は、ステム部分６５２にその近位端において連結される。レセプタクル６５４は、大菱形骨の近位端側に座すように構成される遠位端側を向く骨接触表面６７６を有する。骨接触表面６７６は多孔質のまたは非多孔質の組織内部成長表面であってもよい。レセプタクル部分６５４の内側は、ドーム６２４と同心円状に結合し、関節するために構成された実質的に凹状の支持表面６７８であり、前後の配向においてカップの一方のエッジから他方に延在する平坦化部分６８０を有する。平坦化部分６８０は、前-後の軸に沿って中心に置かれてもよい。代替的には、非対称な配向で中心からオフセットしていてもよい。別の実施形態において、平坦化部分６８０は内側−外側の軸線に沿って配向できる。平坦化部分のレセプタクル部分は、手術前の内反および／または外反の変形と屈曲および／または伸展の変形とを矯正するために、内反および外反と屈曲および伸展の角度付けされたインプラントにおいて使用できる。第１の丸み付けされたカップ部分６８２および第２の丸み付けされたカップ部分６８４は、平坦化部分６８０に隣接する。
【０１４８】
手根中手骨の人工器官６００は、ドーム６２４がカップ６５４の中で好適な相対的配向に関節するように、中手骨および大菱形骨にインプラントされるように構成される。ドーム６２４は、周辺の筋肉および靭帯の屈曲／伸展および内側／外側の動きにより制限された範囲で、カップ６５４内で部分的に回転できる。それは、非拘束または半拘束された方法で作動することができる。母指が内側−外側方向に動かされると、カップ６５４はドーム６２４上をスライドする。中立の内側−外側の位置では、カップの平坦化部分６８０は、ドームの平坦化部分６３０と整列される。
【０１４９】
背面側−手掌側の軸線に沿って母指が屈曲、伸張するにしたがって、平坦化部分６３０、６８０が位置合わせされると、カップの平坦化部分６８０の湾曲は、ドームの平坦化部分６３０の湾曲に対応しているので、動きは円滑となる。前−後の動きが外側または内側にわずかに傾くと、平坦化部分６３０、６８０は位置合わせされない。
【０１５０】
手根中手骨関節などの関節が、罹患または損傷し、関節が置換される際には、いくつらの周囲の柔らかい組織は、罹患または損傷、および置換手術のため、通常、置換不可能に失われる。柔らかい組織の損失は関節において骨格の自然な配置を損なわせる可能性がある。結合可能な平坦化表面６３０、６８０を提供することにより、それ以前に組織により与えられていた自然な関節の配置のいくつかを置換できる。手根中手骨の関節の固定された変形は、長年の変形性骨関症、リューマチ性関節炎、炎症性および非-炎症性関節炎、外傷後関節炎と関係する。結合可能な平坦化表面は、内反および外反の平面における手術前の変形およびすべての平面における手術前の変形っを対象とすることができる。
【０１５１】
図５９を参照すると、中手骨および指節骨にインプラントされた中手指節関節の人工器官７００の側面図が示される。中手指節の人工器官７００は、概ね手根中手骨の人工器官６００と同じであるが、関節の具体的な幾何学形状と適合するようにわずかに違うように寸法および形状が決められる。中手指節の関節人工器官７００は、ドーム形の中手骨要素７１０、および、カップ状の指節骨要素７５０を有する。代替的には、ドーム状の頭部要素は、指節骨要素と中手骨のカップ状レセプタクル要素に配置される。
【０１５２】
中手骨要素７１０は、ステム７１２、ベース７１４、および、実質的に凸状の頭部７１６を有する。平坦化部分７３０は頭部７１６を横切って内側−外側方向に延在する。代替的には、平坦化部分７３０は頭部７１６を横切る前-後の配向きに延在してもよい。指節骨の要素７５０はステム７５２および実質的に凹状のレセプタクル７５４を有する。平坦化部分７６０は、平坦化部分７３０に対応するように形成され、レセプタクル７５４を横切って内側−外側方向に延在する。要素がインプラントされる時には、凸状の頭部７１６は凹状のレセプタクル７５４の内部で関節する。中立の位置では、対応する平坦化部分７３０、７６０が整列する。この好適な相対的位置において、関節の内側−外側の動きがスムーズである。代替的には、頭部７１６は、頭部の中心部分の外側に配置された平坦化部分と非対称な構成を有することができる。
【０１５３】
図６０を参照すると、側面図は、中節骨および末節骨にインプラントされた遠位指節間関節人工器官８００を示す。遠位指節間人工器官８００は、中節骨の遠位端にインプラントされるように形成された中節骨要素８１０、および、末節骨の近位端にインプラントされるように形成された末節骨要素８５０を有する。代替的には、ドーム状の頭部８１０は、中節骨の末節骨要素およびカップ状のレセプタクル８５０に配置してもよい。
【０１５４】
遠位指節間関節人工器官は、手根中手骨および中手指節骨の人工器官と同様であってもよいが、より小さな遠位指節間関節に適応させるように違った寸法としてもよい。近位指節間関節のために実質的に同等の人工器官を形成できることが理解される。
【０１５５】
図６１を参照すると、中節骨要素８１０および末節骨要素８５０が、拡大斜視図に示される。中節骨要素８１０は、ステム８１２、ベース８１４、および実質的に凸状の頭部８１６を有する。平坦化部分８３０は頭部８１６の一部分を横切って前-後で伸展し、実質的に凸状の支持表面８３２は、平坦化部分８３０を含む頭部の遠位端の側を横切って延在する。本発明の別の実施形態において、平坦化部分は、内側−外側で頭部を横切り、あるいは、別の配向で延在してもよい。代替的には、ドームは、ドームの中心部分の外側に配置された平坦化部分をもつ非対称な構成を有することができる。平坦化部分は、手術前の内反および／または外反の変形と屈曲および／または伸展の変形を矯正するために、内反および外反と屈曲および伸展の角度付けされたインプラントにおいても利用可能である。
【０１５６】
末節骨要素８５０は、ステム８５２および凹状のレセプタクル８５４を有する。平坦化部分８３０と対応するように形成された平坦化部分８６０は、レセプタクル８５４の一部分を横切って前-後で伸展し、実質的に凹状の支持表面８６２はレセプタクル８５４の近位端側を横切って延在する。要素がインプラントされる時には、凸状の頭部８１６は凹状のレセプタクル８５４に嵌合し、支持表面８３２、８６２が関節する。中立の位置では、対応する平坦化部分８３０、８６０が整列する。この好適な相対的位置において、関節の前-後の伸展および屈曲はスムーズである。
【０１５７】
近位指節間関節の固定された変形は、長年の変形性骨関症、リューマチ性関節炎、炎症性および非-炎症性関節炎、外傷後関節炎と関係する。指節間関節のスワン首変形やボタン穴変形などの状態は、中手の指節骨関節における関係する柔らかい組織拘縮を対象とすることも必要とする。結合可能な平坦化表面は、手術前の内反および外反の変形と、屈曲および伸展平面における手術前の変形を対象とすることができる。
【０１５８】
図６２を参照すると、「親指」または第１の中足趾節関節インプラント９００の側面図が示される。第１の中足趾節インプラント９００は、中足骨要素９１０および指節骨要素９５０を有する。対向する中足骨および指節骨にインプラントされる時、中足骨９１０および指節骨９５０の要素は、自然な中足趾節関節の機能を置換するために、互いに係合し、かつ、関節する。
【０１５９】
図６３は、中足骨９１０および指節骨９５０の要素の拡大斜視図を示す。中足骨要素９１０は、実質的に円形状であるベース９１４から近位端にむけて突出する、複数の短いスパイク９１２を有する。代替的には、単一のステムが、スパイクに取って代わることができる。スパイクまたはステムは、骨要素の固定を強化するための、ねじ山、溝、または他の構造を持つことができる。ベース９１４の近位端側は中足骨接触表面９１８である。骨接触表面９１８、スパイク９１２および／またはステムは、多孔質または非多孔質の組織内部成長表面を備えていてもよい。 
【０１６０】
丸み付けられた頭部９１６は、遠位端に向けてベース９１４から延在する。第１の中足趾節関節の自然な構成を擬態し、および／または、第１の中足骨関節の軟骨の変形に適合させるために、角度付けられた支持表面を提供するために、背部面などの頭部９１６の１つの面が、くさびとして構成されてもよい。頭部９１６の外側の表面は実質的に凸状の支持表面９２０である。平坦化部分９３０は、頭部９１６の背部のエッジから反対側の前方のエッジへ延在し、支持表面９２０の一部を形成している。平坦化部分９３０は円筒の一部分として実質的に形成される。しかしながら、角度付けられた支持表面を形成するように頭部の一面が構成できるので、円筒の半径は一定でなくてもよく、従って、平坦化部分は非対称であってもよい。平坦化部分は、膝とは、手術前の内反および／または外反変形と屈曲および／または伸展変形を矯正するために、内反および外反と屈曲および伸展の角度付けられたインプラントにおいて使用可能である。第１の湾曲した部分９３２は、平坦化部分９３０の一面から頭部９１６のエッジに向けて湾曲し、第２の湾曲した部分９３４は、平坦化部分９３０の反対側から頭部９１６の反対側のエッジに向けて湾曲する。
【０１６１】
指節骨要素は、遠位端側に延在するステム９５２および丸み付けされた頭部９１６と協働するように形成されたカップ状のレセプタクル９５４を含む。レセプタクル９５４の遠位端側は、指節骨の骨接触表面９５６であり、これとステムは、多孔質のまたは非多孔質の組織内部成長表面を備えていてもよい。レセプタクル９５４の近位端側は、丸み付けされた頭部９１６の形状と対応した輪郭をもつカップ状の陥凹を有する。実質的に凹状の支持表面９６０は、レセプタクル９５４の近位端側をカバーし、平坦化部分９７０は、レセプタクル９５４の背部側から反対の前方の側に延在する。第１のカップ部分９７２が、一面の平坦化部分９７０と隣接し、第２のカップ部分９７４が、平坦化部分９７４の反対側から延在する。平坦化部分のレセプタクル部分は、手術前の内反および／または外反変形と屈曲および／または伸展変形を矯正するために、内反および外反と屈曲および伸展の角度付けされたインプラントにおいて使用可能である。
【０１６２】
中足骨９１０および指節骨９５０の要素は、中立の位置の時に、それらの平坦化部分９３０、９７０が位置合わせされるように最適にインプラントされる。好適な相対的位置において位置合わせされる時には、関節の屈曲／伸展は、平坦化部分９３０、９７０が互いに沿ってスライドするので、スムーズである。指節骨が横方向のどちらかの側に移動すると、頭部が部分９３０は外側のカップ部分９７２、９７４に対向し、レセプタクル部分９７０が、両側の湾曲した部分９３２または９３４に対向するので、平坦化部分はもう正確には整列されない。中足骨指節骨の関節の固定された変形は、長年の骨関節炎、リューマチ性関節炎、炎症性および非炎症性関節炎、外傷後関節炎と関係する。結合可能な平坦化表面は、内反および外反平面における手術前の変形と、屈曲および伸展平面における手術前の変形とを対象とすることができる。
【０１６３】
図６４は、本発明の１つの実施形態に係るインプラントされた足首関節人工器官１０００を持つ足首の側面図である。足首人工器官１０００は、脛骨の遠位端部にインプラントされるように構成された脛骨要素１０１０、および、距骨にインプラントされるように構成された距骨要素１０５０を有する。図６５は、インプラントされた足首関節人工器官の後面図である。
【０１６４】
図６４に戻ると、脛骨要素１０１０は、準備された脛骨に骨セメントによって固定される近位端方向に延在するステム１０１２を有する。ねじ山、溝、または他の構造（図６４では示されない）は、要素１０１０のインプラントを固定することを補助するために、ステム上に存在してもよい。レセプタクル１０１６がステム１０１２に対して遠位端方向にあり、概ね中心に配置された陥凹１０２０を有するカップ状の形状である。要素が脛骨にインプラントされる時には、カップは遠位端または下方向けて開口する。カップの近位端に向く下側は、脛骨の骨接触表面１０１８である。脛骨の骨接触表面１０１８、ステム１０１２およびねじ山１０１４は、多孔質または非多孔質の組織内部成長表面を備えていてもよい。
【０１６５】
陥凹１０２０は、深さと配向において、対称であってもよく、または、非対称であってもよい。すなわち、陥凹１０２０の最も深い部分は、レセプタクル１０１６の中心に配置されず、中心から、内側、外側、後ろ、前に幾分移動してもよい。実質的に凹状の支持表面１０２２は、陥凹１０２０を画定している。平坦化部分１０３０である配向構造は、支持表面１０２２を横切って前-後で延在する。平坦化部分１０３０内では、表面１０２２は前-後で湾曲してもよいが、その内側−外側方向を横切って平坦である。内側のカップ部分１０３２は、平坦化部分１０３０に内側に隣接し、側部のカップ部分１０３４が、平坦化部分１０３０に外側で隣接する（図６４では示されていない）。
【０１６６】
図６５に移ると、自然な足首関節の動作を近似するために、距骨要素１０５０と脛骨要素１０１０が適合し、かつ、関節できるように、距骨要素１０５０は、脛骨要素１０１０に対応するように寸法が決められて構成される。距骨要素１０５０は、ベース１０５４から遠位端に向けて突出している複数のスパイク１０５２を有する。概ね平坦でプレート状のベース１０５４は、スパイク１０５２が延在する遠位端側に向く距骨の骨接触表面１０５６を有する。スパイク１０５２および距骨の骨接触表面１０５６は、多孔質または非多孔質の骨内部成長表面を備えていてもよい。本発明のこの実施形態においては、距骨骨接触表面１０５６が平坦であり、距骨の実質的に切除された部分にインプラントされるように構成される。
【０１６７】
ドーム部分１０５８は、ベース１０５４の近位端側から立ち上がり、これの外側表面は、実質的に凸状の支持表面１０６０である。ドーム部分１０５８は、真半球のように、半径方向において対称でなくてもよく、脛骨要素の陥凹と適合するように、非対称であってもよい。図６４に示す実施形態において、ドームの最も高い部分は、中心から前方にシフトしているが、内側−外側方向において中心に配置することもできる。この構成は、距骨要素が自然な距骨の形態とより緊密に適合することを可能にする。ドーム１０５８の高さおよび形状は、レセプタクル１０１０の陥凹１０２０の形状と結合し、距骨の切除された部分を機能的に置換するように設計される。
【０１６８】
平坦化部分１０７０の形態の配向構造は、凸状の支持表面１０６０を横切って前-後に延在する。平坦化部分１０７０内では、表面１０６０は前-後方向に湾曲していてもよいが、表面１０６０はその内側−外側方向を横切って平坦であってもよい。内側の湾曲した部分１０７２は、平坦化部分１０７０と内側で隣接し、外側の湾曲した部分１０７４は、平坦化部分１０７０に外側で隣接する。平坦化部分１０７０は、手術前の内反および／または外反の変形と屈曲および／または伸展の変形を矯正するために、内反および外反と屈曲および伸展の角度付けされたインプラントにおいても使用できる。脛骨要素の平坦化部分は、手術前の内反および／または外反の変形と屈曲および／または伸展の変形を矯正するために、内反および外反と屈曲および伸展の角度付けられたインプラントに使用可能である。
【０１６９】
距骨１０５０および脛骨１１００要素がインプラントされて、協働が可能になると、凹状の支持表面１０２２は凸状の支持表面１０６０と接触した状態となる。中立で、低いエネルギー位置または好適な相対的配向において、支持表面が位置合わせされる際には、脛骨の平坦化部分１０３０は、距骨の平坦化部分１０７０と対応する。この位置からは、関節の前-後の屈曲および伸展がスムーズである。足首が内側−外側方向に回転すると、距骨平坦化部分１０７０は、カップ部分１０３２または１０３４に対向し、脛骨平坦化部分１０３０は、両側の湾曲した部分１０７２または１０７４に対向するので、平坦化部分は配置からはずれて動くことができる。足首関節の固定された変形は、長年の骨関節炎、リューマチ性関節炎、炎症性および非炎症性関節炎、外傷後関節炎と関係する。結合可能な平坦化表面は、内反および外反平面における手術前の変形と、屈曲および伸展平面における手術前の変形を対象にすることができる。距骨下関節の高さにおける追加の矯正手術が、内反および外反の変形を対象とすることを要してもよい。
【０１７０】
図６６を参照すると、脛骨と距骨にインプラントされた、足首人工器官１１００の代替の実施形態が示される。足首人工器官１１００は、かさばらず、最小の侵襲性の手術が好ましいときに、使用されるようにデザインされる。人工器官１１００は脛骨要素１１１０および距骨要素１１５０を有する。距骨要素１１５０は既存の距骨にインプラントしてもよいし、または、代替的には、距骨要素１１５０のための完全な溝を作成するために、要素１１５０が一度据え付けられると、周辺の骨と同一平面に位置するように、リーマーを使用してもよい。
【０１７１】
図６７を参照すると、足首人工器官１ １００の拡大斜視図が示される。距骨要素１１５０は、湾曲した支持部分１１５２を有し、これから遠位端に向けて複数のスパイク１１５４が突出している。湾曲した支持部分１１５２は、距骨の最小限切除された部分に適合するように形成される。従って、湾曲した支持部分１１５２は、平坦なベース、および欠けた切除された骨を代替するためために厚さが変化するドームを有していない。代りに、湾曲した支持部分１１５２は、保存された距骨の上または中に嵌るように湾曲される。代替的には、距骨要素１１５０は、距骨内で適当なリーマーで形成された溝に座すことができる。平坦化部分１１７０は、距骨要素１１５０の実質的に凸状の支持表面１１６０を横切って前−後に延在する。平坦化部分１１７０は、手術前の内反および／または外反変形と屈曲および／または伸展変形を矯正するために、内反および外反と屈曲および伸展の角度付けられたインプラントにおいて使用可能である。平坦化部分１１７０内では、支持表面１１６０はその内側−外側方向を横切って平坦であるが、前−後で湾曲させてもよい。内側の湾曲した部分１１７２が、平坦化部分１１７０と内側で隣接し、外側の湾曲した部分１１７４が、平坦化部分１１７０と外側で隣接する。代替的には、距骨要素１１５０は、平坦化部分を有しなくともよく、脛骨要素１１１０の対応する幾何学形状をもつ円筒形状の構成を単に有することができる。
【０１７２】
脛骨要素１１１０は、脛骨要素１０１０と多くの同じ特徴と機能を、特にステムおよび脛骨骨接触表面に対して有することができる。しかしながら、トリマー距骨要素１１５０の形態に適合させるために、カップ状の陥凹１１２０の具体的な形態は異なっていてもよい。実質的に凹状の支持表面１１２２は、陥凹１１２０を画定し、距骨要素の凸状の支持表面１１６０と関節するように形成される。平坦化部分１１３０は支持表面１１２２を横切って前-後に延在する。平坦化部分１１３０内では、表面１１２２は前-後で湾曲してもよいけれども、表面１１２２はその内側−外側方向を横切って平坦である。内側のカップ部分１１３２は、平坦化部分１１３０と内側で隣接し、外側のカップ部分１１３４が、平坦化部分１１３０と外側で隣接する。平坦化部分１１３０は、手術前の内反および／または外反の変形と屈曲および／または伸展の変形を矯正するために、内反および外反と屈曲および伸展で角度付けられたインプラントにおいても使用可能である。足首関節の固定された変形は、長年の骨関節炎、リューマチ性関節炎、炎症性および非炎症性関節炎、外傷後関節炎と関連する。結合可能な平坦化表面は、内反および外反平面における手術前の変形と、屈曲および伸展の平面における手術前の変形を対象にすることができる。距骨下関節の高さにおける追加の矯正の手術は、内反および外反の変形を対象にすることを要してもよい。
【０１７３】
図６８Ａおよび６８Ｂを参照すると、足首インプラントの別の実施形態の横断面図および後部断面図が示される。３部分構成の足首インプラント１５００が、上の脛骨終板１５１０、下の距骨終板１５３０、および、支持インサート１５５０を含む。脛骨および距骨の終板は、生体適合性の金属または合金で形成され、一方で、支持インサートは生体適合性ポリマーで形成できる。この実施形態により、同じインプラントにおいて前-後と内側−外側で伸展している平坦化部分が提供される。支持インサートの高さは変化してもよく、特定の高さの選択は、変形のタイプと程度に依存する。
【０１７４】
図６８Ａを参照すると、脛骨の終板１５１０は、少なくとも一のスパイク１５１４、または、準備された脛骨に終板を固定するための他の構造をもつ、上の骨対向側１５１２を有する。下の支持側１５１６は、距骨インプラント１５３０に向けて尾部側に延在する支持インサート１５５０に終板を固定するためのポスト１５１８または他の構造を含む。距骨の終板１５３０は、準備された距骨に終板を固定するための一又は複数のスパイク１５３４をもつ、下の骨対向側１５３２を有する。上の支持側１５３６は、終板１５３０の反対の頭部側にある。
【０１７５】
図６８Ｂにおいて最もよく見られるように、支持インサート１５５０は、上の支持表面１５５２を含み、これは実質的に凸状であり、脛骨終板１５１０の下の支持側１５１６と関節するように形成される。インプラントが組み立てられる時には、ポスト１５１８を受け入れるように、上の関節表面１５５２のポケット１５５４が位置決めされる。本発明の他の実施形態においては、ポストとポケットを除いた別のタイプの固定器具が含まれてもよい。上の支持表面１５５２は、当該表面を横切って内側−外側に配向され、湾曲した部分１５６２の各々のサイド側に配置された平坦化部分１５６０を含む。湾曲した部分は、足首の外転と反転を可能にする。上の支持表面１５５２は非対称であってもよい。好適には、上の支持表面の前方の部分は、後の部分よりも高くてもよい。けれども 代わりに、それが低くてもよい。
【０１７６】
図６８Ａにおいて、最もよく見られるように、実質的に凸状であってもよい下の支持表面１５６８は、距骨の終板１５３０の上の支持側１５３６と関節するために形成される。支持表面１５６８は、当該表面を横切って内側−外側で配向する下の平坦化部分１５７０を含み、湾曲した部分１５７２が前−後の両側に配置される。湾曲した部分１５７２は、足首の背屈および底屈を可能にする。代替的には、平坦部は、必要とされる変形矯正に応じて、前−後の配向のみまたは内側−外側の配向のみに導入できる。平坦化部分１５６０、１５７０は、必要とされる変形矯正に応じて、同一のサイズの平坦な分節を持つ必要はない。
【０１７７】
図６９Ａおよび６９Ｂは、代替の３部分構成の足首のインプラント１６００の横方向および前−後の断面図を示す。足首インプラント１６００は、上の脛骨終板１６１０、下の距骨終板１６３０、および、支持インサート１６５０を含む。足首インプラント１６００は、平坦化部分の配向が逆転している点で３部分構成の足首インプラント１５００とは異なる。支持インサートにおいて、上の平坦化部分が内側−外側に配向され、下の平坦化部分は、前−後に配向される。さらに、支持インサート１６５０は、固定装置なしで、終板１６１０、１６５０の間を自由に浮動する。距骨および／または脛骨の終板は、支持インサートの保持に寄与できる、対向する支持表面の湾曲と適合する陥凹を含んでもよい。
【０１７８】
図６９Ａを参照すると、支持インサート１６５０は、上の脛骨終板１６１０と関節する実質的に凸状の上の支持表面１６５２を有する。平坦化部分１６６０は支持表面を横切って内側−外側に延在する。湾曲した部分１６６２は、前後において、平坦化部分１６６０の側部に位置する。湾曲した部分１６６２は、関節の背屈と底屈を可能にする。図６９Ａに示すように、支持インサートの高さが前方の部分で高くなるように、支持インサート１６５０が非対称であってもよい。代替的には、支持インサートの高さは、矯正される変形に応じて、前方の部分で一定、またはより薄くてもよい。同様に、支持インサートの高さは、矯正される変形に応じて、内側−外側において、変化させてもよい。
【０１７９】
図６９Ｂを参照すると、支持インサート１６５０は、下の距骨終板１６３０と関節する実質的に凸状の下の支持表面１６６８を有する。下の支持表面１６６８は、インサートを横切って前−後において延在し、個々のサイドが湾曲した部分１６７２の側部に位置している平坦化部分１６７０を有する。湾曲した部分１６７２は足首の外転と逆転を可能にする。
【０１８０】
図７０Ａおよび７０Ｂを参照すると、上記した足首インプラントのいずれかをインプラントするための代替方法が示される。リーマー、やすり、または他の適当な工具または工具の組み合わせが、図７０Ａに示すように、距骨の溝１７０２を準備するために使用される。溝１７０２が、距骨インプラント１７０４を受け入れるために形成された骨における凹部であり、十分に深く、インプラントの上面は、図７０Ｂに示すように、溝にインプラントされる時に、周辺の骨と実質的に同じ高さである。距骨インプラント１７０４は、除去された骨の表面の高さおよび概略形状を近似するように形成することができる。代替的には、上記した距骨、または、同様なインプラントのいずれかが、溝にインプラントされる。距骨インプラントを溝１７０２にインプラントすることによって、インプラントは周辺の骨の表面を越えて大きくは延在しないので、インプラントされた人工器官の頭部および尾部方向における全高さは減少する。同様な溝は、上述した脛骨のいずれかを受け入れるために、脛骨において準備でき、または、さらに、関節置換の全体の高さをさらに減少させる溝を、脛骨と距骨の両方に準備できる。
【０１８１】
ここで記述された人工器官のいずれかのインプラント手術の間に、リーマーまたは他の適当なツールが、人工器官がインプラントされる骨のへこみ領域を準備するために使用される。インプラント可能な足首人工器官のための、上記したのと同様な手術は、これらに限定されないが、母指、手の指、足の指、膝、肩、および、股関節の人工器官を含む、他の人工器官のために実施できる。要素がインプラントされうるへこんだ溝を作成することは、関節要素の間のスペースを保存し、関節置換の全体の高さを減らすことができる。
【０１８２】
図７１を参照すると、大腿部の要素１２１０および脛骨の要素１２５０を備える膝インプラント１２００の冠状図が示される。大腿部の要素１２１０は、３つの主要な部分を有することができる。ステム１２１２、分割された顆状部分１２１４および膝蓋骨の部分１２１６である。ステム１２５２、脛骨トレイ１２５４と半月板部分１２５６は、脛骨要素１２５０を構成する。
【０１８３】
図７２を参照すると、大腿部の要素１２１０および脛骨要素１２５０の拡大斜視図が示される。ステム１２１２は、近位端部１２２０から遠位端部１２２２まで延在し、そこで、ステム１２１２と直角なベース１２２４に固定される。顆状部分１２１４は、ベース１２２４のまわりで後方から前方へ向けて湾曲する。顆状部分１２１４は、２つの顆状突起、すなわち、内側の顆状突起１２２６および外側の顆状突起１２２８に分割されている。個々の顆状突起１２２６、１２２８は、切除された膝の元々の幾何学的形状と実質的に適合するように、それぞれが前−後と内側−外側で湾曲する、実質的に凸状の支持表面１２３０、１２３２を有する。個々の凸状の支持表面１２３０、１２３２は、平坦化部分１２３４、１２３６をさらに持つことができる。平坦化部分１２３４、１２３６内では、支持表面１２３０、１２３２は、前−後または内側−外側において、湾曲せずに、平坦であってもよい。代替的には、平坦は、必要とされる変形矯正に応じて前−後の配向のみまたは内側−外側の配向のみに導入できる。平坦化部分１２３４、１２３６は、必要とされる変形矯正に応じて、同一のサイズの平坦な分節を持つ必要はない。これらの平坦部分１２３４、１２３６は、膝が伸展したときに、平坦化部分１２３４、１２３６が遠位端に向けて配向され、支持部分１２５６に載るように配置される。
【０１８４】
脛骨要素１２５０のステム１２５２は、遠位端部１２５８から、脛骨トレイ１２５４の遠位端側に連結された近位端部１２６０まで延在する。半月板部分１２５６が脛骨トレイの近位端側に存在する。半月板部分１２５６は、別個のインサートであってもよいし、または、脛骨トレイ１２５４と一体的に形成してもよい。２つの凹部は、半月板部分１２５６、内側の凹部１２６２および外側の凹部１２６４を横切って前−後で延在する。凹部は、両方の要素がインプラントされたときに、内側の顆状突起１２２６が内側の凹部１２６２に接触および関節し、外側の顆状突起１２２８外側の凹部１２６４と接触および関節するように配置される。個々の凹部１２６２、１２６４は、実質的に凹状の支持表面１２６６、１２６８を有する。内側の平坦化部分１２７０は、内側の支持表面１２６６に配置され、および、外側の平坦化部分１２７２は、外側の支持表面１２６８に配置される。平坦化部分１２７０、１２７２内で支持表面１２６６、１２６８が凹状ではなく、平坦であり、大腿部の要素の平坦化部分１２３４、１２３６に対応するように構成される。
【０１８５】
膝が伸展状態にある時に、大腿部の要素が脛骨要素に載ると、大腿部および脛骨要素の平坦化部分は整列される。膝が屈曲されると、大腿部要素１２１０が脛骨要素１２５０に対して後ろに回転し、平坦化部分１２３４、１２３６が前方に動き、その結果、それらは、半月板部分１２５６においてもはや内側の平坦状部分１２７０および外側の平坦状部分１２７２と整列しない。整列をはずれてそれらが動くと、平坦化部分１２３４、１２３６の後のエッジが、凹部１２６２、１２６４の凹状の部分に対向する。
【０１８６】
図７３を参照すると、股関節人工器官１３００の断面図が示される。股関節人工器官１３００は、寛骨臼のカップ要素１３１０および大腿部の要素１３５０を有する。
【０１８７】
図７４を参照すると、股関節人工器官要素１３１０、１３５０の斜視図が示される。股臼のカップ要素１３１０は、多孔質のまたは非多孔質の骨内部成長表面である凸状の骨接触表面１３１２をもつ、カップ状の形状である。この要素の内側は実質的に凹状の支持表面１３１４を画定する。それは生体適合性の金属、プラスチックまたはセラミックで形成してもよい。凹状の支持表面１３１４の概ね中心に、平坦化部分１３１６が配置され、それは円形形状であってもよい。隣接して平坦化部分１３１６を取り巻くのは、凹状のリング部分１３１８である。平坦化部分１３１６は、図７４のように、凹状の支持表面に対称的に配置されてもよいし、代替的には、それは非対称に配置されてもよい。
【０１８８】
大腿部の要素１３５０は、ステム１３５２、ネック１３５４および頭部１３５６を含む。ステム１３５２は多孔質のまたは非多孔質の骨内部成長表面を有することができ、大腿部の切除された近位端部にインプラントされるように形成される。ネック１３５４は、ステム１３５２と概ね直角であってもよく、患者の股の特定の幾何学形状とマッチさせるために、必要ならば、非垂直の角度で整列させてもよい。頭部１３５６は、ネックの近位端部またはそれに隣接して設置される。頭部１３５６は概ね球形形状であり、股臼のカップ要素１３１０と関節するように構成される。実質的に凸状の支持表面１３５８は、頭部の外側の球形表面をカバーする。凸状の支持表面１３５８の一部分は、平坦化部分１３６０であってもよく、それが、平面状の表面に潜在的に含まれるように構成される。要素１３１０、１３５０がインプラントされ互いに結合する時に、平坦化部分１３６０は、股臼のカップ要素１３１０の平坦化表面１３１６と同心円状に対応するように配置されてもよい。股臼のカップの平坦化部分１３１６と同様に、大腿部の要素の平坦化部分１３６０は、支持表面に、対称に、または、非対称に配置されてもよい。
【０１８９】
図７５を参照すると、肩人工器官１４００の断面図が示される。肩人工器官１４００は、切除された上腕の近位端部にインプラントされるように構成された上腕要素１４１０、および、肩甲骨の関節の空洞にインプラントされるように構成された関節要素１４５０を有する。
【０１９０】
図７６を参照すると、肩人工器官要素１４１０、１４５０の斜視図が示される。図示された関節要素１４５０は、小さいステム１４５２、ベース１４５４、およびソケット１４５６を有する。本発明の他の実施形態においては、複数のステムが存在してもよく、または、ステムが存在しなくてもよい。ステム１４５２は、ベース１４５４の骨接触側１４５８に連結される。ベースのステム１４５２および骨接触側１４５８は、多孔質のまたは非多孔質骨の内部成長表面を備えていてもよい。凹状のソケット１４５６は、ステム１４５２とは反対側のベース１４５４に連結される。実質的に凹状の支持表面１４６２は、ソケット１４５６の内側を画定している。平坦化部分１４６０は、凹状の支持表面１４５８の概ね中心に配置され、表面１４５８の実質的に円形の平坦な領域を形成する。平坦化部分１４６０を隣接して取り囲んでいるのは、凹状のリング部分１４６４である。
【０１９１】
上腕要素１４１０は、ステム１４１２および頭部１４１４を有する。ステム１４１２は長く、細く、概ね円柱の形状であり、図７５から分かるように、切除された上腕の近位端部に挿入されるように形成される。ネック１４１６はステム１４１２の近位端部から延在し、頭部１４１４をステムへ接続する。頭部１４１４は、概ね、半球形状であり、平坦で、遠位端方向に配向された骨に対向する側１４１８と、丸み付けられ、近位端方向に配向された実質的に凸状の支持表面１４２０を備える。平坦化部分１４３０は、凸状の支持表面１４２０の一部分を占め、表面に実質的に円形状である平面分節を形成する。
【０１９２】
上腕要素１４１０および関節要素１４５０がインプラントされ、関節が中立の位置、または、好適な相対的な配向にある時には、平坦化部分１４３０、１４６０が整列され、同心円状に対応して、お互いに対向する。平坦化分節は、周辺の柔らかい組織構造が影響を受けた修正または腫瘍外科手術に特に関係する、望ましい整列を提供できる。平坦化部分１４３０、１４６０は、図示するように、上腕および関節の要素の概ね中心に配置され、または、必要な場合には、変形を矯正するために、非対称にオフセットされていてもよい。
【０１９３】
上記した多くの関節置換インプラントは、２つの回転軸線をもつ自在継ぎ手を形成するために、第１および第２の要素と協働するようにデザインされた第３の要素も含んでいてもよい。第３の要素は、第１に、第１の要素と協働するように構成され、第２に、第２の要素と協働するように構成された２つの支持表面を有することができる。第３の要素の支持表面は、第１および第２の要素の平坦化部分と協働するように構成された平坦化部分を有していてもよい。例えば、第３の要素の第１の支持表面は、屈曲／伸展の回転の軸線を提供するために、第１の要素の平坦化部分と協働するように構成された平坦化部分を持つことができ、一方で、第３の要素の第２の支持表面が内反／外反の回転軸線を提供するために、第２の要素の平坦化部分と協働するように構成された平坦化部分を持つことができる。
【０１９４】
図５７-７６に示した関節置換インプラントは、生体適合性の金属や他の適切な強靭な材料等の生体適合性の材料で形成できる。支持表面は別の生体適合性の材料を備える一方で、インプラントは一の生体適合性材料で形成できる。
【０１９５】
インプラント要素は、ステンレス鋼、チタン、チタン合金、コバルトクロム、ＣＣＭ（コバルトクロムモリブデン）、アルミニウム、ジルコニウム、ニッケルチタン（ＮｉＴｉ／ニチノール）、形状記憶金属、超弾性金属、チタンカーバイド、タングステンカーバイド、タンタル、クロムなどの金属マトリックスコンポジット、のような生体適合性の金属等のいずれかで、全体的にまたは部分的に形成できる。インプラント要素は、アルミナ、ジルコニア、アルミナ−ジルコニア混合物、他のセラミックの合成物などの生体適合性のセラミックの材料で全体的または部分的に形成できる。インプラント要素は、ＰＥＥＫ、炭素またはガラス繊維強化ポリマー、ＡＢＳ、ポリカーボネート、ポリエチレン、超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）、ナイロン、ポリマー合成物、アセタール、ポリエステル、ポリプロピレン、ＰＴＦＥ、ｅＰＴＦＥなどの生体適合性のポリマー、ポリＬ乳酸（ＰＬＬＡ）、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、ポリグリコール酸（ＰＧＡ）、ＴＣＰ、グリコリド、ラクチド、ヒドロゲルなどの吸収性のポリマー、シリコーン、ニトリル、ブチル、熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ’ｓ）、または、エチレンビニール酢酸塩（ＥＶＡ）などのエラストマーで全体的または部分的に形成できる。
【０１９６】
インプラント要素は、ダイヤまたはダイアモンド状材料、炭素、ヒドロゲル、熱分解性炭素、熱分解炭素、同種移植骨、脱灰骨、コラーゲン、軟骨、リン酸三カルシウム塩、リン酸カルシウム、ヒドロキシアパタイト、ＰＭＭＡ-骨セメント、たんぱく質、アミノ酸、核酸等を含む別の生体適合性の材料で全体的または部分的に形成できる。
【０１９７】
インプラント要素は、チタン窒化物、ほう化チタン、チタンカーバイドなどの特殊コーティング、イオンベースコーティング、セラミックコーティング、酸化物コーティング、プラズマ、ＰＴＦＥコーティング、低摩擦コーティング、疎水性または親水性コーティング、蒸着コーティングにより、全体的または部分的にコーティングされてもよい。インプラント要素の骨接触部分は多孔質のまたは非多孔質骨内部成長表面から備えていてもよい。
【０１９８】
本発明は、その精神または必須の特徴を逸脱することなく、他の具体的な形態で具現化されてもよい。例えば、関節人工器官の種々の代替例が上で記述された。上記の例の種々の特徴を、混合、および、組合せることにより、本発明に係る異なる支持面構成または好ましい相対的な配向を各々が有する、各種の他の代替構成を形成することができる。そのようなものとして、記述された実施形態は、限定的であるのでなく、単に説明としてあるとあらゆる点で理解されるべきである。従って、本発明の範囲は、前述の記述ではなく、添付された特許請求の範囲により示される。請求項と等価の意味および範囲内にあるすべての変形は、当該特許請求の範囲内に包含されるべきである。
【０１９９】
本発明およびその利点が詳細に説明されたが、付随の請求項によって定義される本発明の精神および範囲を逸脱することなく、さまざまな変更、代用、および修正が、本明細書において加えられることが可能であることが理解されるべきである。さらに、本発明の明細書の範囲は、明細書に説明される状況、手段、方法、および措置のプロセス、機械、製品、構成の特定の実施態様に限定されることを意図していない。当技術分野において通常の技術を有する者は、本発明の開示から、本明細書において説明される対応する実施態様と実質的に同一の機能を実行または実質的に同一の結果を達成する、既存または後に開発される状況、手段、方法、および措置のプロセス、機械、製品、構成が、本発明に基づいて利用され得ることを容易に理解できる。したがって、添付の請求項は、その状況、手段、方法、および措置のプロセス、機械、製品、構成などをその範囲内で含むことを意図している。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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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９Ａ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１４Ｃ】
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【図１５】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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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２１Ａ】
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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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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４Ａ】
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【図４４Ｂ】
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【図４４Ｃ】
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【図４５】
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【図４５Ａ】
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【図４５Ｂ】
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【図４５Ｃ】
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【図４６Ａ】
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【図４６Ｂ】
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【図４６Ｃ】
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【図４６Ｄ】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３Ａ】
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【図５３Ｂ】
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【図５３Ｃ】
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【図５３Ｄ】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５６】
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【図５７】
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【図５８】
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【図５９】
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【図６０】
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【図６１】
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【図６２】
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【図６３】
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【図６４】
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【図６５】
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【図６６】
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【図６７】
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【図６８Ａ】
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【図６８Ｂ】
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【図６９Ａ】
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【図６９Ｂ】
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【図７０Ａ】
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【図７０Ｂ】
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【図７１】
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【図７２】
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【図７３】
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【図７４】
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【図７５】
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【図７６】
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【国際調査報告】
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