(57)【要約】【解決手段】  椎間板と交換するための可撓性緩衝椎骨間スペーサ（１００）であって、上側及び下側の板（１０１，１０３）と、関節要素（１０２）と、任意的要素である中間部材（８０４，８０５）とを備えている。関節要素は、複数の介装された、同心的なリング形状のセグメント（２０２）を有し、１又は複数の空間（２０１）によって隔てられ、１又は複数の橋渡し要素２０３が介装セグメントを結合している。関節要素における第１の部分、好ましくは、最内側セグメントは、好ましくは、上側板にしっかりと結合され、一方、関節要素における第２の部分、好ましくは、最外側セグメントは、好ましくは、下側板に結合され、対向する表面が互いにこすられることなく、弾性的な偏向又は関節要素の屈曲によって端板の相対的運動を許容する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上側椎骨と下側椎骨との間に配置される椎骨間スペーサであって、この椎骨間スペーサが、
上側及び下側の椎骨の１つと接触するための外面を有している上側端板と、
上側及び下側の椎骨の他方と接触するための外面を有している下側端板と、
少なくとも１つの関節要素であって、少なくとも１つの空間によって隔てられた複数のセグメントと、隣接するセグメントを結合する少なくとも１つの橋渡し要素とを有し、関節要素は、最外側セグメントの内側に介装された最内側セグメント有している、上記関節要素と、を備え、
関節要素における第１の部分は、上側及び下側の端板のうちの１つと機能的に関連し、関節要素における第２の異なる部分は、上側及び下側の端板のうちの他の１つと機能的に関連し、対向する表面を互いにこすり合わせることなく、関節要素を屈曲させることで、端板の相対的な動きを許容することを特徴とするスペーサ。
【請求項２】
介装されたセグメントは同心的なＯ字形リングである請求項１に記載のスペーサ。
【請求項３】
端板が互いに対して動くとき、介装されたセグメントは、互いに弾性的に偏向する請求項１に記載のスペーサ。
【請求項４】
端板が互いに対して動くとき、橋渡し要素は、弾性的に偏向する請求項１に記載のスペーサ。
【請求項５】
関節要素がさらに、少なくとも１つの中間セグメントを最内側セグメントと最外側セグメントとの間に介装されて備えている請求項１に記載のスペーサ。
【請求項６】
それぞれのセグメントの高さは、約３mmから約１０mmの範囲である請求項１に記載のスペーサ。
【請求項７】
それぞれのセグメントの幅は、約０．５mmから約２mmの範囲である請求項１に記載のスペーサ。
【請求項８】
それぞれの橋渡し要素の幅は、約１mmから約１０mmの範囲である請求項１に記載のスペーサ。
【請求項９】
橋渡し要素の１つは、関節要素を、上側及び下側の端板の１つに結合する請求項１に記載のスペーサ。
【請求項１０】
最外側セグメントは、上側及び下側の端板のうちの１つにしっかりと結合され、最内側セグメントは、上側及び下側の端板のうちの他方にしっかりと結合されている請求項１に記載のスペーサ。
【請求項１１】
セグメントは、溶接、グルー、圧入、及び接着からなるグループの少なくとも１つによって、それぞれの端板にしっかりと結合されている請求項１０に記載のスペーサ。
【請求項１２】
関節要素は、生物学的適合性の材料、チタン、チタン合金、コバルトクロム合金、生物学的適合性のポリマー、生物学的適合性のポリマーの混合物、ニチノール、形状記憶合金、セラミック、及び複合材料からなるグループの少なくとも１つから構成されている請求項１に記載のスペーサ。
【請求項１３】
スペーサは垂直軸線を有し、垂直軸線に沿ったそれぞれの隣接するセグメントの高さは、最外側セグメントから最内側セグメントへ向けて増加している請求項１に記載のスペーサ。
【請求項１４】
スペーサは垂直軸線を有し、垂直軸線に沿ったそれぞれの隣接するセグメントの高さは、最外側セグメントから最内側セグメントへ向けて減少している請求項１に記載のスペーサ。
【請求項１５】
スペーサは垂直軸線を有し、隣接するセグメントの端部の位置決めは、垂直軸線に沿って上下に交互し、ジグザグの構造を形成している請求項１に記載のスペーサ。
【請求項１６】
前記スペーサがさらに、上側及び下側の端板のうちの１つに、関節要素を受け入れるために、凹部部分を備えている請求項１に記載のスペーサ。
【請求項１７】
内壁が凹部部分を形成し、内壁は、内壁が形成されている端板の外周へ向いた、外向き方向に傾斜している請求項１６に記載のスペーサ。
【請求項１８】
関節要素の最外側セグメントは、外面を有していて、関節要素の頂部から底部へ内方に突出する角度を形成しており、凹部部分における外方へ角度の付いた内壁は、最外側セグメントにおける内方に突出する外面を受けて接触するように構成されている請求項１７に記載のスペーサ。
【請求項１９】
前記スペーサがさらに、関節要素と端板の１つとの間に隙間領域を備え、セグメントがこの隙間領域の中に移動するのを許容している請求項１に記載のスペーサ。
【請求項２０】
前記スペーサがさらに、少なくとも１つの端板に対して機能的に関連したピン要素を備え、スペーサが組み立てられた状態にあるとき、関節要素の隣接したセグメントを分離する、少なくとも１つの空間の内部に受け入れられる請求項１に記載のスペーサ。
【請求項２１】
ピン要素は、関節要素における介装セグメントを分離する、少なくとも１つの空間内に緩く受け入れられている請求項２０に記載のスペーサ。
【請求項２２】
ピン要素は、端板の１つにしっかりと結合され、他方の端板に向けて延び、関節要素のセグメントを分離する少なくとも１つの空間に圧入されている請求項２０に記載のスペーサ。
【請求項２３】
前記スペーサがさらに、上側及び下側の端板の少なくとも１つに形成された、少なくとも１つの孔を備えている請求項１に記載のスペーサ。
【請求項２４】
上側端板、下側端板、及び関節要素は、単一体の材料から一体的に形成されている請求項１に記載のスペーサ。
【請求項２５】
前記スペーサがさらに、第２の関節要素を備え、複数のセグメントを有し、少なくとも１つの空間によってそれぞれ分離され、少なくとも１つの橋渡し要素は隣接するセグメントを結合している請求項１に記載のスペーサ。
【請求項２６】
前記スペーサがさらに、中心軸要素を備え、関節要素を互いに垂直に結合している請求項２５に記載のスペーサ。
【請求項２７】
中心軸要素は、上側端板、下側端板、及び第１及び第２の関節要素と同一体の材料から作られる請求項２６に記載のスペーサ。
【請求項２８】
前記スペーサがさらに、エラストマー要素を備え、上側及び下側の端板の間の隙間及び空間を満たしている請求項１に記載のスペーサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、発明の名称を"FLEXIBLE DAMPENING INTERVERTEBRAL SPACER DEVICE"とする、米国仮特許出願第６１／０８０，４９７号を基礎とする優先権を主張し、同出願の内容を参照によってここに完全に引用する。
【０００２】
本発明は、インプラントに関し、より詳しくは、関節補綴物に関し、より詳しくは、椎骨間インプラントに関し、さらにより詳しくは、椎間板と置換されるための関節補綴物に関する。
【背景技術】
【０００３】
椎骨間の椎間板は、脊柱における隣接する椎骨の間にある。それぞれの椎間板は、軟骨質の関節を形成し、椎骨にわずかな動きを許容して、椎骨を一緒に保持するための靭帯として作用する。一般的な摩耗及び裂けに起因して、椎間板は、損傷し又は位置ずれして、“スリップドディスク”と一般的に称される問題点を生じさせる。過去においては、損傷した又は不健全な椎間板は、椎間板を除去し、骨チップで空間を満たし、隣接する椎骨の融合を促進することで治療されていた。しかしながら、この方法は、患者の背中に可動性の損失をもたらす。損傷した又は不健全な椎間板を治療する他の解決策は、損傷した椎間板を補綴椎間板インプラントにて置換することである。しかしながら、今日の補綴椎間板インプラントは一般に、健康な椎骨が受ける運動の範囲を模擬せず、及び／又は、摩耗及び可能な破片をもたらすような可動部分を含む。従って、健康な脊柱セグメントが代表的に経験する動きの範囲を許容して、より良く近似し、他の表面に沿って動く部分によって生じる摩耗及び摩擦が無い、補綴椎間板インプラントを開発することが望ましい。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
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、脊柱椎間板と交換するための、椎骨間インプラント又は関節補綴物に関する。第１の実施形態における椎骨間インプラントは、上側と下側の椎骨の間に配置されるためのスペーサであって、上側端板と下側端板とを備えている。それぞれの端板は、第１の又は第２の椎骨の１つに接触及び係合するように構成されて適合した外面を有している。スペーサは、好ましくは、さらに、少なくとも１つの関節要素を具備し、少なくとも１つの空間によって隔てられた複数のセグメントを有し、隣接するセグメントを結合している、少なくとも１つの橋渡し要素を有している。関節要素は、最外側セグメントの内側に介装された最内側セグメントを具備し、任意的には、１又は複数の中間セグメントを具備している。関節要素における第１の部分は、好ましくは、上側及び下側の端板のうちの１つと機能的に関連し、関節要素における第２の部分は、好ましくは、上側及び下側の端板の他の１つと機能的に関連し、対向する表面を互いにこすり合わせることなく、関節要素を屈曲させることで、端板の相対的な動きを許容する。スペーサ装置は、好ましくは、端板間に、無摩擦の、又はほぼ無摩擦の運動を提供する。
【０００５】
本発明の第２の実施形態は、椎骨間スペーサであって、上側及び下側の椎骨の間に配置され、上側端板と下側端板とを備え、それぞれの端板は、外面と内面とを有し、外面は、第１及び第２の椎骨の１つと、凹部を有する内面とに接触及び係合するように構成されて適合している。スペーサはさらに、第１の中間部材と第２の中間部材とを備え、第１の中間部材の少なくとも一部分が、上側及び下側の端板の１つの凹部に受け入れられ、第２の中間部材の少なくとも一部分が、上側及び下側の端板の他方の凹部に受け入れられる。スペーサはさらに、少なくとも１つの関節要素を備え、少なくとも１つの空間によって分離された複数のセグメントと、セグメントを結合する少なくとも１つの橋渡し要素とを有している。関節要素は、最内側セグメントを具備し、最外側セグメントの内側に介装されており、任意的には、１又は複数の中間セグメントを具備している。関節要素における第１の部分は、第１及び第２の中間部材の１つに対して機能的に関連し、関節要素における第２の異なる部分は、第１及び第２の中間部材の他の１つの端板に対して機能的に関連し、対向する表面を互いにこすり合わせることなく、関節要素を屈曲させることで、端板の相対的な動きを許容する。
【０００６】
スペーサはさらに、介装されたセグメントを備え、これは、同心的なＯ字形リングである。スペーサはさらに、可動な端板を備え、端板が互いに対して動くとき、セグメントは互いに対して弾性的に偏向し、及び／又は、端板が互いに対して動くとき、橋渡し要素は弾性的に偏向する。関節要素は、少なくとも６つの運動の自由度を提供し、それらには、屈曲、伸延、横曲げ、軸回転、水平シフト、及び軸線圧縮が含まれる。
【０００７】
それぞれのセグメントの高さは、約３mmから約１０mmの範囲であり、それぞれのセグメントの幅は、約０．５mmから約２mmの範囲であり、それぞれの橋渡し要素の幅は、約１mmから約１０mmの範囲である。関節要素、セグメント、及び橋渡し要素については他の寸法も想定される。橋渡し要素及び／又はセグメントは、関節要素を上側及び下側の端板の１つに、結合し、好ましくは、可撓的に結合する。最外側セグメントは、下側及び上側の端板の１つにしっかりと結合され、最内側セグメントは、下側及び上側の端板の他の１つにしっかりと結合される。セグメントは、溶接、グルー、圧入、及び接着からなるグループの少なくとも１つによって、それぞれの端板にしっかりと結合される。関節要素、端板、及び中間要素は、生物学的適合性の金属、チタン、チタン合金、コバルトクロム合金、生物学的適合性のポリマー、生物学的適合性のポリマーの混合物、ニチノール、形状記憶合金、セラミック、及び複合材料からなるグループの少なくとも１つから構築される。
【０００８】
スペーサ装置は、垂直軸線を有し、それぞれの隣接するセグメントの垂直軸線に沿った高さは、最外側セグメントから最内側セグメントへ向けて増加する。変形例としては、それぞれの隣接するセグメントの垂直軸線に沿った高さは、最外側セグメントから最内側セグメントへ向けて減少しても良い。変形例としては、スペーサは、垂直軸線を有し、隣接するセグメントの端部の位置決めは、ジグザグ構造を形成する垂直軸線に沿って、交互に上下しても良い。
【０００９】
椎骨間スペーサはさらに、関節要素と少なくとも１つの端板との間に隙間領域を有し、セグメントがこの隙間領域の中に入るのを許容する。スペーサの端板の１つは、関節要素を受け入れるための凹部部分と、関節要素を受け入れるための上昇唇部と、凹部部分を形成する内壁とを具備し、下側端板の外周に向けた外向き方向に、内壁を傾斜させている。関節要素における最外側セグメントは、角度を形成する外面を有し、関節要素の頂部から底部へ向けて内方へ突出している。外向きに傾斜した内壁又は凹部部分の上昇唇部は、最外側セグメントの内方に突出する外面を受入れ及び接触するように構成されている。
【００１０】
椎骨間スペーサはさらに、端板又は中間部材のうち少なくとも１つに対して機能的に関連する任意的要素であるピン要素を有し、関節要素の隣接するセグメントによって形成された空間の内部に受け入れられる。ピン要素は、最内側セグメントによって形成された中心空間の内部に受け入れられる。ピン要素は、端板又は中間部材のうちの１つにしっかりと結合され、端板又は中間部材のうち他方に向けて延び、中心空間の中に圧入される。変形例としては、ピン要素は、関節要素のセグメントを分離する少なくとも１つの空間の中に緩やかに受け入れられる。端板又は中間部材のうち少なくとも１つはさらに、製造段階の破片を除去するように構成された少なくとも１つの孔を備えている。
【００１１】
加えて、上側端板、下側端板、及び関節要素は、単一体の材料から一体的に形成されている。第１及び第２の中間部材と、関節要素とはまた、単一体の材料から一枚岩的に形成されている。スペーサはさらに、第２の関節要素を備え、複数のセグメントを有し、少なくとも１つの空間と、隣接するセグメントを結合する少なくとも１つの橋渡し要素とによってそれぞれ分離されている。スペーサはさらに、関節要素を一緒に垂直に結合する、中心軸要素を備えている。中心軸要素は、上側端板、下側端板、第１の中間部材、第２の中間部材、又は第１及び第２の関節要素と、同一体の材料から製造される。
【００１２】
加えて、エラストマー要素は、上側及び下側の端板の間の隙間及び空間を充填し、荷重剪断成分（load sharing component）として作用する。加えて、スペーサはさらに、少なくとも１つの椎骨取付手段を有し、上側及び下側の端板のうち少なくとも１つに対して機能的に関連し、キール、歯、隆起、スパイク、及びねじからなるグループの少なくとも１つから構成されている。加えて、スペーサはさらに、取付具部材を受け入れるために、上側及び下側の端板のうち１つに、少なくとも１つの孔を有している。
【００１３】
本発明の第１の実施形態はさらに、損傷した又は不健全な椎間板を治療する方法を具備し、この方法は、（ａ）損傷した又は不健全な椎間板に対するアクセスポータルを形成する段階と、（ｂ）損傷した又は不健全な椎間板の少なくとも一部分を除去する段階と、（ｃ）上側端板と下側端板と少なくとも１つの関節要素とを備えてなる関節スペーサを提供する段階であって、少なくとも１つの空間によって分離された複数のセグメントを有する関節要素と、セグメントを結合する少なくとも１つの橋渡し要素と、最外側セグメントの内側に介装された最内側セグメントを具備している関節要素と、を備え、関節要素における第１の部分は、上側及び下側の端板のうちの１つと機能的に関連し、関節要素における第２の異なる部分は、上側及び下側の端板のうちの他の１つと機能的に関連し、対向する表面を互いにこすり合わせることなく、関節要素を屈曲させることで、上側及び下側の端板の相対的な動きを許容する、上記段階と、（ｄ）椎骨間にスペーサを移植する段階と、を備えている。
【００１４】
本発明の第２の実施形態はさらに、損傷した又は不健全な椎間板を治療する方法を具備し、この方法は、（ａ）損傷した又は不健全な椎間板に対するアクセスポータルを形成する段階と、（ｂ）損傷した又は不健全な椎間板の少なくとも一部分を除去する段階と、（ｃ）椎骨に取り付けるための少なくとも２つの端板を提供する段階であって、それぞれの端板は凹部を有している上記段階と、（ｄ）それぞれの端板を隣接する椎骨に移植する段階と、（ｅ）第１及び第２の中間部材と、少なくとも１つの空間によって分離された複数のセグメントを有する少なくとも１つの関節要素とを備えてなるコア組立体を提供する段階であって、セグメントを結合する少なくとも１つの橋渡し要素と、最外側セグメントの内側に介装された最内側セグメントを具備している関節要素と、を備え、関節要素における第１の部分は、第１及び第２の中間部材のうちの１つと機能的に関連し、関節要素における第２の異なる部分は、第１及び第２の中間部材のうちの他の１つと機能的に関連し、対向する表面を互いにこすり合わせることなく、関節要素を屈曲させることで、中間部材の相対的な動きを許容する、上記段階と、（ｆ）コア要素を端板に挿入する段階と、を備えている。
【００１５】
損傷した又は不健全な椎間板を治療する方法はさらに、第１の中間部材を端板の１つの凹部の中へ摺動させてコア組立体を挿入する段階と、第２の中間部材を他の端板の凹部の中に挿入する段階とを具備している。方法はさらに、コア組立体を端板にしっかりと連結する段階を具備している。
【００１６】
上述した要旨並びに以下の本願の好ましい実施形態に係る詳細な説明は、添付図面と関連させることでより良く理解されるだろう。好ましい椎骨間インプラント及び／又は本願の脊柱補綴物を例示する目的のために、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、正確な構成、構造、特徴、実施形態、観点、及び図示の手段に限られることはなく、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、実施形態、観点、及び手段と組み合わせられて、使用されることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に従った椎骨間スペーサ装置の第１の好ましい実施形態を分解して示した側斜視図である。
【図２】図１の椎骨間スペーサ装置の関節要素と下側端板とを示した上部平面図である。
【図３】図１の椎骨間スペーサ装置の関節要素と下側端板とを示した上部斜視図であって、水平面において許容される運動を示している。
【図４】図１の椎骨間スペーサ装置における、図１の線４−４に沿った横断面図であって、組み立てられた形態においてサジタル面にて許容される運動を示している。
【図５】本発明の椎骨間スペーサ装置の第２の実施形態を分解して示した側斜視図である。
【図６】図５の６−６線に沿って、図５の椎骨間スペーサ装置の組み立てられた形態を示した横断面図である。
【図７】本発明の第３の好ましい実施形態に従った、椎骨間スペーサ装置の一部分を破断して示した側斜視図である。
【図８】図７の８−８線に沿って、図７の椎骨間スペーサ装置を示した横断面図である。
【図９】本発明の椎骨間スペーサ装置の第４の好ましい実施形態を示した側立面図である。
【図１０】図９の椎骨間スペーサ装置の一部分を分解して示した側斜視図である。
【図１１】本発明の第５の好ましい実施形態に従った、椎骨間スペーサ装置の一部分を分解して示した正面斜視図である。
【図１２】図１１の１２−１２線に沿って、図１１の椎骨間スペーサ装置の組み立てられた形態を示した横断面図である。
【図１３】図１１の椎骨間スペーサ装置における弾性要素を示した上部斜視図である。
【図１４】隣接する上位椎骨と下位椎骨との間の脊柱に配置された、椎骨間スペーサ装置を示した上部斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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”、“頂部”、及び“底部”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”又は“遠位側”及び“外方”又は“近位側”は、椎骨間スペーサ装置及び関連する要素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し、制限を意味しない。用語“前方”、“後方”、“上位”、“下位”、“外側”、“内側”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。用語には、上に列挙した単語、その派生語、及び類義語が含まれる。
【００１９】
図１乃至図４は、関節式椎骨間スペーサ装置１００の第１の好ましい実施形態を図示している。スペーサ１００は、好ましくは、脊柱に使用され、頚部の、胸部の、及び／又は、腰部の領域の脊柱に使用される。スペーサ１００は、脊柱において一般的に使用するものとして説明されるけれども、当業者が認識するように、スペーサ１００は他の用途を有し、他の関節のための補綴物としても使用され、例えば、肩、肘、手首、尻、膝、足首、つま先、及び指に使用される。図１４は、隣接する上位椎骨２５と下位椎骨５０との間において、脊柱に移植された、スペーサ装置５００の好ましい使用を示している。図１４は、スペーサ５００を示しているけれども、任意のスペーサ１００，５００，７００，８００，９００が、好ましくは、この方法で、隣接する椎骨間に使用される。さらに、一般的に本願全体にわたって、様々な実施形態のスペーサが、参照符号１００，５００，７００，８００，９００によって参照される。
【００２０】
第１の好ましい実施形態によるスペーサ１００は、好ましくは、少なくとも６つの運動の自由度を許し、可動部品の間は、最小限の又は無摩擦になっている。６つの運動の自由度には、屈曲、伸延、横曲げ、軸線回転、水平シフト、軸線緩衝、並びにそれらの組合せが含まれる。少ない又は無摩擦の相対的運動によって提供される１つの利点は、こすり合わせられる部分に摩耗がほとんど又は全く発生せず、従って、スペーサ１００の動作中に破片又は異質の物質がほとんど又は全く発生しない。
【００２１】
脊柱においては、例えば、人がつま先を見るために前屈するときなど、脊柱が前方方向へ向かって屈曲する作用を受けるとき、屈曲が生じる。伸延は、例えば、人が空を見上げるように後ろに屈曲するなど、後方方向に曲げる作用を脊柱が受けるときに生じる。軸線回転は、例えば、人が脊柱の垂直軸線を中心として体を捩るときなど、垂直軸線を中心とする回転運動を脊柱が受けるときに生じる。横曲げは、脊柱が横から横に屈曲する作用を受けるとき、すなわち、内側又は外側方向に（前方又は後方方向に対して直交する方向に）生じる。水平シフトは、脊柱における椎骨の回転軸線が横方向に並進するときに生じる。水平シフトは、前方及び後方方向においても、内側及び外側方向と同様に、及びこれらの組合せとして生じる。
【００２２】
軸線圧縮が生じるのは、脊柱に垂直方向の荷重が加わり、脊柱の椎間板が圧縮されるときである。軸線圧縮は、人が地面と接し、例えば、歩いたり、走ったり、飛び跳ねたりするときに生じる。椎間板は、これらの軸線圧縮力を吸収し、これは、軸線緩衝と称される。
【００２３】
軟骨質の椎間板が損傷した場合、又は不健全な椎間板の場合、外科医は、部分的な又は完全な椎間板切除術を施してスペーサ１００を移植し、好ましくは、自然の健康な椎間板の動きと緩衝能力のタイプと程度を模倣する。図１乃至図４に示すように、スペーサ１００は、上側板１０１と、下側板１０３と、関節要素１０２とを具備し、関節要素１０２を上側板１０１と下側板１０３との間に配置させている。スペーサ１００は、インシトゥーにおいて、上側板１０１は、好ましくは、ほとんど又は無摩擦にて、下側板１０３に対して移動するように設計される。好ましくは、スペーサ１００は、こすり合わせられ又は互いに一緒に動く要素を有することがなく、従って、ほとんど又は無摩擦が部品の運動によって発生し、好ましくは、ほとんど又は全く、摩耗破片は生じない。上側板１０１と下側板１０３とは、関節要素１０２によって互いに対して機能的に関連し、好ましくは、２つの隣接する椎骨の間の椎間板と部分的に又は完全に置換される、関節補綴物を形成するように構成されている。上側板１０１は、好ましくは、下側板１０３の上に接触又は突き当たることがなく、代わりに、上側板１０１は、関節要素１０２の存在によって、下側板１０３から分離される。上側及び下側の板１０１，１０３は、それぞれの位置に対して動くけれども、それらは、関節要素１０２の部分に好ましくはしっかりと取り付けられて、機能的に関連し、関節式の概略無摩擦又はほぼ無摩擦の本体を作り出す。スペーサ１００の上側及び下側の板１０１，１０３は、互いに対して動けるようになっており、というのは、可撓性と、関節要素１０２が弾性的に偏向できる能力とのためである。
【００２４】
スペーサ１００における上側及び下側の板１０１，１０３は、好ましくは、端板として構成されており、好ましくは、外面１０１ａ，１０３ａを有し、機能的に関連して、好ましくは、脊柱に配置された隣接する上位及び下位の椎骨に取り付けられる。外面１０１ａ，１０３ａは、比較的滑らかである。代わりに又は加えて、外面１０１ａ，１０３ａは、例えば、隆起１０１ｃ，１０３ｃなど、テクスチャを付けられ又はテクスチャを付けられた部分を有し、椎骨への係合及び取付けを促進している。追加的に及び／又は代替的に、外面１０１ａ，１０３ａは、椎骨取付要素、例えば、キール、歯、隆起部、骨の内部成長のための多孔質構造、又は現在公知の若しくは将来発見される他の取付手段を有する。
【００２５】
上側及び下側の板１０１，１０３が有する外面は、曲面状か、比較的平坦か、及び／又は、曲率の維持を補助するために傾斜し、及び／又は、脊柱における椎骨の整列、及び上側及び下側の板１０１，１０３の所望の形状、例えば、比較的平坦か、曲面状か、又は傾斜され、これは、脊柱におけるスペーサ１００の位置と、脊柱の状態とに依存する。スペーサ１００における上側及び下側の板１０１，１０３は、外周１０６，１０７を有し、これは、図示の通り、腎臓形又は略“Ｄ”字形であり、又は例えば、円形、矩形、八角形、三角形、卵形などの他の例示的な形状を呈する。外面１０１ａ，１０３ａは、好ましくは、スペーサ１００が移植形態の間に取り付けられた、椎骨の端板と等しく接触するように形成されている。
【００２６】
スペーサ１００における上側及び下側の板１０１，１０３は、好ましくは、内面１０１ｂ，１０３ｂを有し、これらは、好ましくは、比較的平坦及び／又は比較的平坦な部分１０１ｄ，１０３ｄを有している。上側及び下側の板１０１，１０３は、任意の適当な厚みを有する。好ましくは、関節要素１０２は、上側及び下側の板１０１，１０３の両方の内面１０１ｂ，１０３ｂに対して、好ましくは、内面１０１ｂ，１０３ｂに対して機能的に関連し、より好ましくは、しっかりと取り付けられる。
【００２７】
スペーサ１００は、好ましくは、適当な形状である外周１０４を有し、形状には、限定はしないが、円形、矩形、卵形、三角形、八角形、“Ｄ”字形、又は腎臓形が含まれる。スペーサ１００の外周１０４は、上側及び下側の板１０１，１０３のそれぞれの外周１０６，１０７によって形成される。スペーサ１００の寸法及びサイズは、特定の用途のために望ましい、最適なサイズ及び特性を提供する。
【００２８】
第１の好ましい実施形態においては、好ましくは、脊柱の腰部領域において使用され、スペーサ１００は“Ｄ”字形か、又は腎臓形であり、その幅Ｗtは、およそ２０mmからおよそ３０mmであり、より好ましくは、約２４mmから約２６mmであり、さらに好ましくは、約２５mmである。第１の好ましい実施形態によるスペーサ１００は、好ましくは、その長さＬtが、およそ１７mmからおよそ２４mmであり、より好ましくは、約１９mmから約２１mmであり、さらに好ましくは、約２０mmである。スペーサ１００は、好ましくは、その高さＨtが、およそ３mmからおよそ７mmであり、より好ましくは、約５mmから約６mmである。その他の寸法、限定はしないが、それらには、上述したスペーサ１００の長さ、幅、深さ、高さが、スペーサのために想定されて含まれる。
【００２９】
脊柱の頚部領域に使用するのに好ましい、好ましい実施形態においては、スペーサ１００は、その幅Ｗtが、好ましくは、およそ１５mmからおよそ１９mmであり、長さＬtが、およそ１２mmからおよそ１８mmである。その他の寸法、限定はしないが、それらには、上述したスペーサ１００の長さ、幅、深さ、高さが、スペーサのために想定されて含まれる。
【００３０】
関節要素１０２は、好ましくは、１又は複数のセグメント２０２を具備し、好ましくは、介装されるセグメントであり、好ましくは、同心的なセグメントであり、空間又は隙間２０１によって分離され、１又は複数の橋渡し要素２０３によって結合される。好ましくは、セグメント２０２は、増加又は減少する内周及び外周を有し（例えば、外側セグメント２０５ａ，２０５ｂの内周及び外周）、セグメント２０２が互いの間に介装されるようにする。セグメント２０２は、好ましくは、セグメント２０２同士の間に配置された空間又は隙間２０１によって分離され、好ましくは、セグメント２０２の相対的運動を許容する。橋渡し要素２０３は、好ましくは、１又は複数のセグメント２０２を互いに結合し、好ましくは、隣接するセグメント２０２に結合している。また、橋渡し要素２０３は、上側又は下側の板１０１，１０３に結合される。空間２０１は、好ましくは、セグメント２０２と橋渡し要素２０３とによって、形成及び区画される。セグメント２０２は、好ましくは、橋渡し要素２０３によって可撓的に結合されるように配置及び構成されており、橋渡し要素は、好ましくは、可撓性で弾性的に偏向可能であり、セグメント２０２が互いに相対的に動くことを許容する。加えて、セグメント２０２それ自体は、可撓性で弾性的に偏向可能になっている。関節要素１０２は、好ましくは、可撓性のコア組立体を形成している。
【００３１】
第１の好ましい実施形態においては、関節要素１０２はコバルトクロム合金から作られ、上側及び下側の板１０１，１０３はチタン又は生物学的適合性のチタン合金から作られる。他の実施形態においては、関節要素１０２は、上側及び下側の板１０１，１０３と同一の材料から作られる。関節要素１０２、及び／又は上側及び下側の板１０１，１０３は、あらゆる生物学的適合性の金属、金属合金、ポリマー、ポリマーの混合物、ニチノール、形状記憶合金、セラミック、又は複合材料から作られる。セグメント２０２は、橋渡し要素２０３とは異なる材料から作ることができる。
【００３２】
第１の好ましい実施形態において、５つの同心的セグメント２０２ａ〜ｅは、４つの橋渡し要素２０３ａ〜ｄによって結合されている。セグメント２０２は連続的に閉じた形状、すなわち、セグメント２０２は閉じた空間を形成し、好ましくは、セグメント２０２は、閉じたリング又は“Ｏ”字形の形状のリングとして形成される。しかしながら、セグメント２０２は、任意の形状で良く、それらには、限定はしないが、円形、矩形、卵形、“Ｃ”字形、蹄鉄形、三角形、八角形、又は腎臓形が含まれる。図１乃至図４の実施形態における関節要素１０２は、外側セグメント２０２ａと、中間セグメント２０２ｂ〜ｄと、内側セグメント２０２ｅとを有している。中間的空間２０１ａ〜ｄは、中間セグメント２０２ｂ〜ｄを取り囲み、内側又は中心の空間２１１は、内側セグメント２０２ｅの内側に配置される。セグメント２０２、空間２０１、及び橋渡し要素２０３の数は、変化でき、特定の数、値、又は範囲に限定されない。図２に示した実施形態は、閉じた同心的セグメント２０２を備えているけれども、セグメント２０２はまた、“開いて”形成されても良く、例えば、“Ｃ字形”セグメント、蹄鉄形、又は任意の他の適当な形状でも良い。
【００３３】
下側板１０３における内面１０３ｂは、好ましくは、凹部部分１０５を有し、関節要素１０２を受け入れて収容する。関節要素１０２は、下側板１０３の壁１０５ｂに対して機能的に関連し、好ましくは取り付けられ、及び好ましくはしっかりと取り付けられる。関節要素は、下側板１０３に対して、圧入され、溶接され、電子ビーム溶接され、接着され、又は固定され、任意の他の結合機構又は手段であって、現在公知の又は将来発見されるものが使用されて、関節要素が下側板１０３に結合される。より詳しくは、関節要素１０２の外側セグメント２０２ａの外面１０２ａの下側部分１０２ｂは、好ましくは、凹部部分１０５の壁１０５ｂと実質的に接触している。好ましくは、関節要素１０２の外側セグメント２０２ａの外面１０２ａの下側部分１０２ｂは、凹部部分１０５に取り付けられ、関節要素１０２の底面１１１と下側板１０３の底面１１０との間に空間又は隙間１０９を残し、関節要素１０２のセグメント２０２は、好ましくは、凹部部分１０５の底面１１０の上に浮上する。
【００３４】
また、関節要素１０２は、上側板１０１に対して機能的に関連し、好ましくは、これに取り付けられる。セグメント２０２ａ〜ｅ又は橋渡し要素２０３ａ〜ｄのうち少なくとも１つの上部表面は、上側板１０１の内面１０１ｂに、好ましくは取り付けられ、好ましくはしっかりと取り付けられる。関節要素は、上側板１０１に、圧入され、溶接され、電子ビーム溶接され、接着され、又は固定され、関節要素１０２を上側板１０１に結合するためには、任意の他の結合機構又は手段であって現在公知の又は将来発見されるものが使用される。好ましくは、関節要素１０２における内側セグメント２０２ｅは、上側板１０１の内面１０１ｂに、好ましくは取り付けられ、好ましくはしっかりと取り付けられる。１つの実施形態においては、内側セグメント２０２ｅの上側面２０２ｆは、好ましくは、溶接によって、上側板１０１にしっかりと取り付けられる。他の実施形態においては、任意的要素であるピン要素１０８が、上側板１０１の内面１０１ｂから延出し、下側板１０３へ向かい、関節要素１０２の内側空間２１１の中へ入る。加えて及び／又は代わりに、ピン要素１０８は、隣接するセグメント２０２同士の間の空間２０１に配置しても良い。ピン要素１０８は、関節要素１０２に取り付けられ、好ましくは、その態様は、隣接する椎骨から上側及び下側の板１０１，１０３へ、及び関節要素１０２へ力が伝達されるのが好ましい。任意的要素であるピン要素１０８は、内側空間２１１の中に圧入されて、関節要素１０２を上側板１０１にしっかりと取り付ける。上述したように、他の取付及び結合手段も、ピン要素１０８を内側セグメント２０２ｃに結合するために使用できる。
【００３５】
加えて及び／又は代わりに、ピン要素１０８は、関節要素１０２に対して全く結合を有さなくて、内側空間２１１又は他の空間２０１内に緩やかに嵌合し、ピン要素１０８は、内側空間２１１又は他の空間２０１の内部にて動けるものでも良い。ピン要素１０８が内側空間２０１ｃ内にて動き、内側セグメント２０２ｃと接触すると、ピンは上側板１０１から関節要素１０２へと力を伝達できる。
【００３６】
上側及び下側の板１０１，１０３へ力が加わるとき、関節要素１０２は、好ましくは、セグメント２０２の相対的運動に応答する。力が加わるとき、セグメント２０２、及び／又は、橋渡し要素２０３は、弾性的に偏向し、互いに対して移動する。例えば、上側及び下側の板１０１，１０３に横曲げが加わると、力が加えられた、関節要素１０２における側部のセグメント２０２の部分は、互いに近づくように動き、それらの間の空間２０１を狭め、反対側にあるセグメント２０２の部分は、互いにさらに離れ、それらの間の空間２０１を広げる。セグメント２０２は、好ましくは、互いに対して、及び上側及び下側の板１０１，１０３に対して無摩擦にて動く。
【００３７】
セグメント２０２は、好ましくは、少なくとも６つの自由度の運動を許容し、それらには、前述したように、屈曲、伸延、横曲げ、軸線回転、水平シフト、及び緩衝が含まれる。図４は、スペーサ１００の横断面を示しており、上側及び下側の板１０１，１０３は、関節要素１０２に対して相対的に動き、屈曲及び伸延を許容する。上側及び下側の板１０１，１０３はまた、関節要素１０２に対して、外側／内側の方向（図示せず）に移動する。また、セグメント２０２及び橋渡し２０３は、垂直軸線３０５に沿って、圧縮力を緩衝する。従って、上側及び下側の板１０１，１０３に圧縮力が加わるとき、セグメント２０２は軸線方向に並進するか、又は加えられた力の方向に偏向する。関節要素１０２の下方の空間１０５は、セグメント２０２が並進するのを許容し、好ましくは、凹部部分１０５の底面１１０に接触することがない。加えて及び／又は代わりに、橋渡し要素２０３は、力の適用に際して偏向できる。セグメント２０２と橋渡し要素２０３との圧縮力に応じた偏向及び並進は、スペーサ１００に緩衝効果を創り出す。
【００３８】
スペーサ１００が脊柱の腰部領域に使用されるために設計されるとき、スペーサ１００は、好ましくは、脊柱に以下の範囲の運動を経験させることができ、すなわち、（ｉ）約±１０度の屈曲及び伸延、（ｉｉ）約±７度の横曲げ、及び（ｉｉｉ）約±１０度の軸線回転である。
【００３９】
第１の好ましい実施形態における橋渡し要素２０３は、セグメント２０２に結合され、セグメント２０２と上側及び下側の板１０１，１０３との相対的運動に抵抗力を提供する。セグメント２０２及び従って上側及び下側の板１０１，１０３の相対的な運動に対する抵抗力は、セグメント２０２の数や、高さ、材料、厚み（又は幅）、形状、又はその他の特性を変更することで変化し制御される。セグメント２０２及び従って上側及び下側の板１０１，１０３の相対的な運動に対する抵抗力は、橋渡し要素２０３の数や、幅、厚み、材料、形状、又はその他の特性を変更することで変化し制御される。セグメント２０２及び従って上側及び下側の板１０１，１０３の相対的な運動に対する抵抗力は、２つのセグメント２０２を結合する橋渡し要素２０３の数を増やすことでも変化し制御される。セグメント２０２同士の間の相対的運動に対する抵抗力を変化させるために、複数の橋渡し要素２０３が、隣接するセグメント２０２を結合するために使用される。スペーサ１００の第１の好ましい実施形態は、橋渡し要素２０３を具備し、内側／外側の軸線３０２に沿って整列させており（すなわち、前方／後方の軸線３０１に対して直交している。）、橋渡し要素２０３は、関節要素１０２におけるセグメント２０２の間に任意の望ましい方法にて位置決めされている。図示の通り、整列された態様に配置されたとき、橋渡し要素２０３は一般的に好ましくは、加えられた力に応じて対称的に提供され、整列の方向において、堅い抵抗力を提供する。非対称の応答が望ましい用途ならば、橋渡し要素２０３の位置決めは、それに従って変更される。
【００４０】
関節要素１０２は、好ましくは、図２に示すように、円形の形状であり、総半径Ｒは、好ましくは、およそ７mmからおよそ１９mmの範囲であり、より好ましくは、約１１mmから約１３mmであり、さらに好ましくは、約１２mmである。セグメント２０２は、好ましくは、その幅Ｗsが、好ましくは、約０．５mmから約２mmであり、より好ましくは、約１mmである。橋渡し要素２０３は、好ましくは、その幅Ｗbが、約１mmから約１０mmの範囲であり、より好ましくは、約２mmから約７mmであり、その厚みＴが、約０．１mmから約１mmの範囲であり、より好ましくは、約０．４mmから約０．６mmであり、さらに好ましくは、０．５mmである。空間２０１は、好ましくは、その幅Ｗpが、約０．１mmから約１mmの範囲であり、より好ましくは、約０．４mmから約０．６mmであり、さらに好ましくは、０．５mmである。セグメント２０２は、好ましくは、その高さＨsが、約３mmから約１０mmであり、より好ましくは、約５mmから約７mmである。これらの寸法は、単なる例示であり、関節要素１０２、セグメント２０２、橋渡し要素２０３、及び空間２０１には、他の寸法も想定されることに留意されたい。
【００４１】
加えて、関節要素１０２の高さＨsと、スペーサ１００の高さとは、前方側と後方側とで（すなわち、前方／後方の軸線３０１に沿って）異なっている。関節要素１０２とスペーサ１００との高さとは、同様に、（すなわち、内側／外側の軸線３０２に沿って）、外側及び内側において異なっている。好ましくは、これを成し遂げるために、他の部分に比べて高い又は低いセグメントのある種の部分をオフセットさせ、又はより大きな高さを備えた特定のセグメント２０２を製造する。これによりスペーサ１００は、個々の脊柱前彎症及び個々の脊柱後彎症並びに治療される脊柱の症状を考慮して、特定の患者に適合される。
【００４２】
関節要素１０２は、任意の材料から構成され、好ましくは、いくらかの可撓性を許容する材料が好ましい。第１の好ましい実施形態においては、関節要素１０２は、コバルトクロム合金から構成される。変形例としては、関節要素１０２は、チタン、又は生物学的適合性のチタン合金、ニチノールなどの形状記憶合金、又は任意の生物学的適合性の金属、金属合金、ポリマー、ポリマーの混合物、セラミック、複合材料、又は材料の組合せから構成される。
【００４３】
また、スペーサ１００は、好ましくは、任意的要素としての、シリコーン、ポリウレタンエラストマー、又はその他の適当な充填材を有し、これらは、スペーサの空間の中に注入され、荷重支持力及び剪断支持力を発生する。代わりに及び／又は加えて、クリップ（図示せず）は、好ましくは、スペーサ１００に挿入でき、上側及び下側の板１０１，１０３、及び／又は関節要素１０２の動きを制限又は防止する。
【００４４】
制限された軸線回転３０６は、好ましくは、２方向に生じ、垂直中心軸線３０５を中心として、時計まわり及び反時計まわりに生じる。セグメント２０２の間に橋渡し要素２０３が存在して可撓性を有することで、完全に回転する能力を制限し及び抵抗する。また、関節要素１０２によれば、セグメント２０２の限られた水平シフト運動が許容され、結果的に、上側及び下側の板１０１，１０３の水平面内における水平シフトを制限し、すなわち、前方／後方の軸線３０１に沿った、及び内側／外側の軸線３０２に沿った水平シフト、又は両方の軸線に沿ったシフトが制限される。セグメント２０２同士の間にある橋渡し要素２０３の存在と共に、関節要素１０２を受け入れるための凹部部分１０５の壁１０５ｂの存在によって、並進力が加わったとき、セグメントの水平シフト運動が許容及び／又は制限される。加えて、セグメント２０２同士の間の橋渡し要素２０３は、抵抗力を提供し、同時に、軸線回転及び水平シフトを許容する。
【００４５】
第１の好ましい実施形態においては、スペーサ１００は、好ましくは、開いた空間４０５ａを有し、好ましくは、関節要素１０２の側面に対して横方向に配置され、上側及び下側の板１０１，１０３の間において、好ましくは、患者の脊柱に移植され働くとき、好ましくは、たとえ完全に関節動作し、ピボットし、回転し、又は完全に圧縮されたとき、上側及び下側の板１０１，１０３が互いに当接又は接触しない。好ましくは、開いた空間４０５ａは、それぞれのセグメント２０２ａ〜ｅを垂直軸線３０５の方向の上向きにオフセットさせることで達成され、最外側セグメント２０２ａが、最下位１１２にあり、最内側セグメント２０２ｅが最上位にあるようになっている。図４に示すように、隣接するセグメント２０２が垂直にオフセットすることは、好ましくは、関節要素１０２を中心とする上側板１０１のピボット及び関節動作を許容し、セグメント２０２と上側板１０１との間に他の開いた空間４０５ｂを提供する。加えて、セグメント２０２を垂直軸線方向３０５の上向きにオフセットさせることで、好ましくは、関節要素１０２と下側板１０３との間に隙間１０９を形成する。この隙間１０９は、セグメント２０２のために空間を提供し、上側及び下側の板１０１，１０３に圧縮力が加わるときに、軸線方向３０５に動かして、緩衝品質を提供する。
【００４６】
変形例としては、開いた空間４０５ｂは、それぞれのセグメント２０２ａ〜ｅを垂直方向の下向きにオフセットさせることで達成され、最外側セグメント２０２ａが、最上位にあり、最内側セグメント２０２ｅが最下位にあるようになっている。他の代替的な構成においては、それぞれのセグメント２０２の端部は、隣接するセグメント２０２に対してオフセットしており、ジグザグ状の形態を形成するように、垂直軸線方向の（すなわち、垂直軸線３０５に沿って）上向き及び下向きに交互する。加えて、セグメント２０２をジグザグ状の形態にオフセットさせることは、好ましくは、関節要素１０２と下側板１０３との間において、隙間１０５を形成する。この隙間１０５は、セグメント２０２のために空間を提供し、上側及び下側の板１０１，１０３に圧縮力が加わるときに、軸線方向３０５に並進させて、緩衝品質を提供する。前述したように、任意の方向への動きに対する関節要素１０２の抵抗力及び可撓性は、様々なセグメント２０２と空間２０１と橋渡し要素２０３とについての、数、幅、高さ、厚み、材料、又は他の特性を変更することで、変化させることができる。
【００４７】
変形例としては、セグメント２０２ａ〜２０２ｃをオフセットするよりもむしろ、セグメント２０２は、その高さＨsを増減し、上側及び下側の板１０１，１０３の関節動作のための同様な開いた空間４０５ｂを提供する。
【００４８】
図５及び図６を参照すると、第２の好ましい実施形態によるスペーサ５００は、凹部部分５０７を有する下側板５０３と、上昇唇部５０６と、上側板５０１と、関節要素５０２とを具備している。下側板５０３は、内面５０４を具備し、好ましくは、関節要素５０２を受け入れるために、好ましくは、凹部部分５０７を備えている。凹部部分５０７は、好ましくは、関節要素５０２と同じ又は類似した形状である。凹部部分５０７は、内壁５０８を具備し、好ましくは、下側板５０３の外周５２０に向けて外側方向に傾斜している。第２の好ましい実施形態においては、関節要素５０２は、外面５１２を有し、好ましくは、内壁５０８の角度と合致するように構成された、好ましくは、上部５２０から底部５３０へ内方へ突出する角度を形成している。関節要素５０２の外面５１２、及び結果的に、外側セグメント５０２ａの外面５１２は、好ましくは、凹部部分５０７の内壁５０８に、対向面５１２，５０８の実質的に全体に沿って接触する。関節要素５０２の基部５１５のサイズは、凹部部分５０７の基部５１７のサイズに比べて大きくて、好ましくは、関節要素５０２の基部５１５が凹部部分５０７の基部５１７に接触及び載置されるのを防ぎ、従って、関節要素５０２及び基部５１７の下方に隙間領域５０９を形成する。関節要素５０２の下方に隙間領域５０９が存在することで、スペーサ５００は、軸線圧縮を緩衝させることができる。上側及び下側の板５０１，５０３に、軸線方向に圧縮力が加わると、この力は、関節要素５０２に伝達され、セグメント２０２と橋渡し要素５０３とに起因する軸線力に抵抗する。隙間領域５０９によれば、好ましくは、関節要素５０２における中間及び内側のセグメント５０２ｂ〜ｇが下向きに動くのを許容し、好ましくは、下側端板５０３に接触せず、従って、板５０１，５０３に加わるあらゆる圧縮力を緩衝し、ショックアブソーバに似た性質を提供する。関節要素５０２が下側板５０３に組み立てられたとき、外側セグメント５０２ａの高さＨsは、好ましくは、唇部部分５０６の高さに対して面一である。
【００４９】
また、第２の好ましい実施形態によるスペーサ５００は、ピン要素５０５を具備し、上側板５０１の内面５０１ｂの中心領域から延びている。組み立てられたとき、ピン要素５０５は、好ましくは、下側板５０３に向けて延び、関節要素５０２の内部空間５１０の中へ延びている。ピン要素５０５は、外面５０５ｂを有し、好ましくは、内側空間５１０にて関節要素５０２に対して、機能的に関連し、好ましくは取り付けられ、好ましくはしっかりと取り付けられる。内壁５１０ｂを有する内側空間５１０の直径は、ピン要素５０５の直径と同一又は均等であり、好ましくは、ピン要素５０５と内側空間５１０との対向する表面５０５ｂ，５１０ｂの実質的な部分に沿って、接触を許容する。ピン要素５０５は、好ましくは、隙間領域５０９の中に延びることがなく、好ましくは、基部５１７にて下側端板５０３と接触することがない。加えて、スペーサ５００が脊柱の中に配置され、脊柱の圧縮力を受けるとき、ピン要素５０５は、好ましくは、基部５１７に接触することがない。第２の好ましい実施形態における関節要素５０２は、円筒形の内側空間５１０及びピン要素５０５を具備しているけれども、内側空間５１０とピン要素５０５とはほとんどあらゆる形状に構成することができる。例えば、ピン要素５０５は、一体片から製造され、これは、上側板５０１を具備し、又は上側板５０１に取り付けられ、それには、圧入、溶接、接着、固定具の使用、又は他のあらゆる結合機構又は手段であって、現在公知の又は将来発見されるものが使用される。ピン要素５０５はまた、関節要素５０２の内側セグメント５０２ｇに取り付けられ、それには、圧入、溶接、接着、固定具の使用、又は他のあらゆる結合機構又は手段であって、現在公知の又は将来発見されるものが使用される。加えて、ピン要素５０５は取り付けられる必要がなく、内側セグメント５０２ｇの内側に緩く嵌合される。さらに、ピン要素５０５は、関節要素５０２にバヨネット式に係止され、様々な形状を呈し、例えば、“Ｌ”字形、六角形、矩形、及び関節要素５０２への係合を許容する。
【００５０】
好ましい実施形態における上側及び下側の板５０１，５０３はさらに、キール５１３を具備し、好ましくは、上側及び下側の板５０１，５０３の隣接する椎骨（図示せず）への取付けの安定性を向上させる。キール５１３は、一体片から製造され、これは、上側又は下側の板５０１，５０３を具備し、又は上側又は下側の板５０１，５０３に取り付けられ、それには、圧入、溶接、接着、固定具の使用、又は他のあらゆる結合機構又は手段であって、現在公知の又は将来発見されるものが使用される。加えて及び／又は代わりに、上側及び下側の板５０１，５０３は、他の垂直取付手段を具備し、それは例えば、歯、スパイク、ねじ、又は他のあらゆる取付機構又は手段であって、現在公知の又は将来発見されるものが使用される。加えて、板５０１，５０３を器具に係合させるための孔５１５は、一方の又は両方の板５０１，５０３に設けられ、並進、除去、又はその他の具合にスペーサ５００を操作する。また、スペーサ５００は、好ましくは、シリコーン、ポリウレタンエラストマー、又は他のあらゆる適当な充填材を有し、これらが、スペーサ５００の空間及び隙間の中に注入されて、荷重支持力及び剪断支持力を発揮する。加えて、クリップ（図示せず）が、好ましくは、スペーサ５００に挿入されて、上側及び下側の板５０１，５０３及び／又は関節要素５０２の運動を制限する。
【００５１】
図７及び図８を参照すると、第３の好ましい実施形態による椎骨間スペーサ７００は、関節要素７０２を有する上側板７０１と、ピン要素７０５と、キール要素７０４と、下側板７０３とを具備している。ピン要素７０５は、最内側セグメント２０２ｅに取り付けられ、結合され、及びその一部分を形成し、他方、橋渡し要素２０３は、最外側セグメント２０２ａを下側端板７０３に結合する。上側及び下側の板７０１，７０３は、好ましくは、材料の一体片から製造される。これは、例えば、選択的レーザ焼結（ＳＬＳ）又は選択的レーザ溶融（ＳＬＭ）によって、又は現在公知の又は将来発見される他のあらゆる製造技術によって、達成される。孔７０６は、上側及び下側の板７０１，７０３に設けられ、製造技術に固有である余剰材料を除去することを可能にする。第３の好ましい実施形態におけるスペーサ７００はさらに、関節要素７０２を具備し、これが、板７０１，７０３の相対的運動を許容し、第１及び第２の好ましい実施形態における関節要素１０２，５０２と類似している。また、スペーサ７００は、好ましくは、シリコーン、ポリウレタンエラストマー、ポリカーボネートウレタン（ＰＣＵ）、又は任意の他の適当な充填材を有し、スペーサ７００の空間及び隙間の中に注入され、荷重支持力及び剪断支持力の能力を提供する。加えて、クリップ（図示せず）は、好ましくは、スペーサ７００に挿入され、上側及び下側の板７０１，７０３及び／又は関節要素７０２の動きを制限する。
【００５２】
図９及び図１０を参照すると、第４の好ましい実施形態においては、スペーサ８００は、上側及び下側の板８０１，８０３を具備し、上側及び下側の中間部材８０４，８０５として形成されている。関節要素８０２は、中間部材８０４，８０５に対して機能的に関連し、好ましくは取り付けられて、コア組立体８２０を形成する。関節要素８０２は、好ましくは、上側及び下側の中間部材８０４，８０５にしっかりと取り付けられ、第１の好ましい実施形態における関節要素１０２を上側及び下側の板１０１，１０３に取り付けるための任意の前述した方法が使用され、それらには、圧入、溶接、接着、固定具の使用、など図１乃至図６に開示及び構成されたもの、又は他のあらゆる結合機構又は手段であって、現在公知の又は将来発見されるもの、又は関節要素８０２及び中間部材８０４，８０５は一体片の材料から一枚岩的に製造される。スペーサ８００はさらに、上側及び下側の端板８０１，８０３を具備し、さらに、追加的な椎骨取付け手段、例えば、キール８１０、スパイク８０８、隆起部（すなわち、１０１ｃ，１０３ｃ参照）、又は他のあらゆる取付手段であって、現在公知の又は将来発見されるものを具備している。第４の好ましい実施形態における上側及び下側の端板８０１，８０３はさらに、凹部部分８０６，８０７を具備し、中間部材８０４，８０５を受け入れて、処置中の組立中に凹部部分８０６，８０７の中に摺動して入る。上側及び下側の端板８０１，８０３はさらに、肩部８１１を具備し、中間部材８０４，８０５を凹部部分８０６，８０７の中にガイドする。中間部材８０４，８０５と、関節要素８０２とが、凹部部分８０６，８０７から後退又は摺動するのを回避して、中間部材８０４，８０５を上側及び下側の板８０１，８０３に垂直に固定するために、固定手段、例えば、締り嵌め、溶接、接着、固定具の使用、ボルト、ねじ、スナップロック、又は任意の結合機構又は手段であって、現在公知の又は将来発見されるものを、好ましくは、使用して、中間部材８０４，８０５を上側及び下側の端板８０１，８０３に固定する。第４の実施形態によって提供される１つの利点は、“キット”が作成され、様々なコア要素８２０を備え、異なる高さ、相対的剛性、及び／又は、制限された動きを提供し、特に患者のニーズに依存して、上側及び下側の端板の中に取り付けられる。加えて、上側及び下側の端板８０１，８０３は、最初に、椎骨Ｖ１，Ｖ２に取り付けられ、椎骨は伸延されて、中間部材８０４，８０５と関節要素８０２とは、インシトゥーにて、端板８０１，８０２の中へ摺動する。
【００５３】
第４の好ましい実施形態におけるスペーサ８００の運動及び緩衝の能力は、堅固なインサートの挿入によって制限又は完全に阻止され、例えば、追加的なクリップ（図示せず）が、中間部材８０４，８０５と関節要素８０２との間の相対的な動きを阻止及び防止する。クリップ（図示せず）は、関節要素８０２又は関節要素８０２の一部分を中心として又はそのまわりに配置され、中間部材８０４，８０５が接離するのを阻止又は防止する。好ましいスペーサ８００は、脊柱の劣化の状態が、椎骨Ｖ１，Ｖ２が融合しなければならない点になったとき、関節動作を阻止される。そのようなクリップの挿入は、比較的小規模の外科的介入によって実行される。変形例としては、中間部材８０４，８０５を備えた関節要素８０２が使用された場合には、コア組立体８２０は、堅固なインサート（図示せず）によって、除去及び置換され、一方、上側及び下側の端板８０１，８０３は椎骨Ｖ１，Ｖ２に取り付けられたままになる。
【００５４】
椎骨間スペーサ８００の中に骨質が成長するリスクを最小化するため、保護シート（図示せず）を椎骨間スペーサ８００のまわりに巻き付ける。そのような保護シートは、生物学的適合性のエラストマーか、又は織物状の構造物、又は他のあらゆる適当な材料であって、現在公知の又は将来発見されるものである。また、スペーサ８００は、好ましくは、シリコーン、ポリウレタンエラストマー、ポリカーボネートウレタン（ＰＣＵ）、又は他のあらゆる適当な充填材を、スペーサ８００の空間及び隙間８１５の中に注入され、荷重支持力及び剪断支持力の能力を提供する。
【００５５】
図１１乃至図１３を参照すると、第４の好ましい実施形態において、スペーサ９００は、上側及び下側の板９０１，９０３と、軸要素９０５と、二重の関節要素９０２ａ，９０２ｂとを具備している。スペーサ９００は、任意的要素として、さらに、板インサート９１０ａ，９１０ｂと、弾性要素９２０とを備えている。上側及び下側の板９０１，９０３と、二重の関節要素９０２ａ，９０２ｂと、軸要素９０５とは、好ましくは、一体片の材料から製造される。それぞれの関節要素９０２ａ，９０２ｂにおける最外側セグメント９５０は、好ましくは、参照符号９０６ａ，９０６ｂに示すように、上側及び下側の板９０１，９０３に機能的に関連し、又は結合するように製造されている。結合要素９０６ａ，９０６ｂは、橋渡し要素である。軸要素９０５は、好ましくは、上側の関節要素９０２ａを下側の関節要素９０２ｂに結合する。上側及び下側の板９０１，９０３は、好ましくは、外面９０１ａ，９０３ａを具備し、板インサート９１０ａ，９１０ｂを受け入れるために凹部部分９０７を有している。板インサート９１０ａ，９１０ｂは、好ましくは、上側及び下側の板９０１，９０３に対して機能的に関連し、これに結合される。
【００５６】
二重の関節要素９０２ａ，９０２ｂのそれぞれは、好ましくは、セグメント２０２と、橋渡し要素２０３と、セグメント２０２間の空間２０１とを具備している。二重の関節要素９０２ａ，９０２ｂは、好ましくは、二重の関節要素９０２ａ，９０２ｂが接触することなく、又は上側及び下側の板９０１，９０３が接触することがないように、関節要素９０２ａ，９０２ｂが動くことができる空間９０４により、分離されている。制御軸９０５は、好ましくは、関節要素９０２ａ，９０２ｂに垂直に結合される。スペーサ９００は、好ましくは、少なくとも６つの運動の自由度を提供し、それらには、屈曲、伸延、横曲げ、軸線回転、水平シフト、及び軸線緩衝であり、前述したように、一般的にほとんど又は全く摩擦を伴わない。
【００５７】
好ましくは、スペーサ９００は、生物学的適合性の金属から構成され、好ましくは、上側及び下側の板９０１，９０３、二重の関節要素９０２ａ，９０２ｂ、及び軸９０５は、単一ブロックの金属材料から一枚岩的に形成される。スペーサ９００を形成する１つの好ましい方法は、ブロックの上側及び下側の部分に、凹部部分９０７を形成することである。その後に、同心的な“Ｃ”字形リングの形状である空間２０１を、ブロックに形成し、それには、機械加工によってセグメント２０２及び橋渡し要素２０３及び軸９０５を形成する。その後に、開いた空間９０４がブロックの外周の中間及び周囲に配置するように機械加工によってむ形成され、スペーサ９００を得る。単一ブロックの材料からスペーサ９００を形成する段階は変化して、例えば、“Ｃ”字形の空間２０１の前に空間９０４を形成することによる。空間２０１は、ブロックの片側から形成され、上側関節要素９０２ａは下側関節要素９０２ｂと同様に形成される。変形例としては、上側関節要素９０２ａは、下側関節要素９０２ｂと異なるように形成され、１つの実施形態においては、基板ブロックの異なる側から且つ異なるパターンにて、空間２０１を作ることにより形成される。
【００５８】
エラストマー要素９２０は、上側及び下側の板９０１，９０３の間に、機能的に関連し、好ましくは、取り付けられる。エラストマー要素９２０は、例えば、シリコーン、ポリウレタンエラストマー、ポリカーボネートウレタン、又は他のあらゆる適当な生物学的適合性の材料であって、好ましくは、スペーサ９００のコアのまわりに及び／又は空間９０４の中に、注入される。エラストマー要素９２０は、好ましくは、上側及び下側の板９０１，９０３の間、二重の関節要素９０２ａ，９０２ｂ、及びあらゆるその他の望ましい領域のいくらか又はすべての隙間を充填する。エラストマー要素９２０は、好ましくは、無脊椎のスペーサ９００の剪断支持成分であり、屈曲、伸延、横曲げ、軸線回転、水平シフト、及び軸線圧縮力に対するいくらかの吸収を提供する。エラストマー要素９２０は、シリコーンベースの材料、ポリカーボネートウレタン、又は任意の適当な生物学的適合性の材料から作られる。第５の好ましい実施形態におけるスペーサ９００は、好ましくは、第１、第２、第３、及び第４の好ましい実施形態において述べた要素と同じ、運動及び抵抗の特性を備えている。
【００５９】
当業者は認識するだろうが、本願に開示した任意の又はすべての要素は、セット又はキットとして提供され、外科医は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創り出し、患者の特定のニーズ／解剖学のために特に構成される。１又は複数のそれぞれの要素は、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、手順の前に又は最中に、部品を混合及び合致させて、スペーサ１００，５００，７００，８００，９００を形成する。
【００６０】
スペーサ１００，５００，７００，８００，９００又は他のスペーサを移植するための好ましい外科技術は、以下の段階を備え、すなわち、（１）椎骨間椎間板と隣接する椎骨Ｖ１，Ｖ２の隣接した椎体とを露出させ、（２）椎骨間空間を手入れして、椎間板組織と軟骨破片を椎体の間からを除去し、（３）任意的に、椎骨間空間を拡張器にて広げて、椎骨間空間の高さを回復させ、（４）任意的に、試験用のインプラントを挿入し、最終的なサイズ、高さ、及び前彎症又は後彎症の角度、並びに、挿入されるべきスペーサの位置を決定し、（５）スペーサを受け入れるために、椎骨の端板に必要又は準備するならば、任意的に、彫刻又はミーリングして、キールのベッド、溝、又はスペーサの通路を形成し、（６）椎骨Ｖ１，Ｖ２の間の準備された領域の中にスペーサを挿入し、及び（７）切開を閉止する。
【００６１】
他の好ましい外科技術は、一般的に以下の段階を備え、すなわち、（１）椎骨間椎間板と隣接する椎骨Ｖ１，Ｖ２の隣接した椎体とを露出させ、（２）椎骨間空間を手入れして、椎間板組織と軟骨破片を椎体の間からを除去し、（３）任意的に、椎骨間空間を拡張器にて広げて、椎骨間空間の高さを回復させ、（４）任意的に、試験用のインプラントを挿入し、最終的なサイズ、高さ、又は前彎症又は後彎症の角度、並びに、挿入されるべきスペーサの位置を決定し、（５）スペーサを受け入れるために、椎骨の端板に必要又は準備するならば、任意的に、彫刻又はミーリングして、キールのベッド、溝、又はスペーサの通路を形成し、（６）端板を挿入し、（７）上側及び下側の板の凹部の中に摺動させて関節要素を挿入し、及び（８）切開を閉じる。
【００６２】
本願における好ましいスペーサ１００，５００，７００，８００，９００は、一般的に、図１４に示すように、椎間板又は椎間板の一部分を除去した後に、２つの隣接する椎骨Ｖ１，Ｖ２の間に取り付けられる。しかしながら、スペーサ１００，５００，７００，８００，９００は、隣接する椎骨Ｖ１，Ｖ２の間に取り付けられることに限定されず、介在椎骨又は椎体が除去された、２つの椎骨Ｖ１，Ｖ２の間に取り付けられるように設計及び構成される。加えて、スペーサ１００，５００，７００，８００，９００は、脊柱において一般的に使用するものとして説明されるけれども、当業者が認識するように、スペーサ１００，５００，７００，８００，９００は他の用途を有し、他の関節のための補綴物としても使用され、例えば、肩、肘、手首、尻、膝、足首、つま先、及び指に使用される。また、スペーサは、医療以外の用途にも使用できる。
【００６３】
上述した説明と図面とは、本発明の好ましい実施形態を表現しているけれども、特許請求の範囲に定義さ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、置換を作れることを理解されたい。特に、当業者には明らかなように、本発明は、他の特定の形態、構造、構成、比率、及び他の要素、材料、及び要素と共に、本発明の精神又は本質的な特性から逸脱せずに実現される。当業者は認識するように、本発明は、構造、構成、比率、材料、及び本発明の実施に使用される要素の多くの変形と共に使用され、これらは特に、本発明の原理から逸脱することなく、特定の実施形態及び動作条件に適合する。加えて、本願に開示された特徴は、単独で、又は他の特徴と組み合わせて使用される。従って、本願に開示された実施形態は、あらゆる観点から例示的であるとみなされ、制限的ではなく、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、上述した説明によっては制限されない。
【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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【国際調査報告】
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