(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
３つ以上の細長いインプラント部材を有する拡張型脊椎インプラントであって、前記インプラント部材は回転可能に中央基部に連結され、前記細長いインプラント部材は、回転軸および円周方向に配置されたギア歯を有する第１端部を含み、前記細長いインプラント部材の少なくとも１つのギア歯は、２つの他の細長いインプラント部材の前記ギア歯に係合する拡張型脊椎インプラント。
【請求項２】
前記拡張型脊椎インプラントは、４つの細長いインプラント部材を有し、前記細長いインプラント部材は、初期形態および非拡張形態では、一対ごとに互いに平行である請求項１に記載の拡張型脊椎インプラント。
【請求項３】
前記拡張型脊椎インプラントは、４つの細長いインプラント部材を有し、前記４つの細長いインプラント部材が拡張する形態では、Ｘ字状となる請求項１または２に記載の拡張型脊椎インプラント。
【請求項４】
前記拡張型脊椎インプラントは、３つの細長いインプラント部材を有し、前記３つの細長いインプラント部材が拡張する形態では、Ｙ字状となる請求項１に記載の拡張型脊椎インプラント。
【請求項５】
骨移植片材料を受容するため少なくとも１つのポケットを有する請求項１〜４のいずれか１項に記載の拡張型脊椎インプラント。
【請求項６】
長さの異なる細長いインプラント部材を有する請求項１〜４のいずれか１項に記載の拡張型脊椎インプラント。
【請求項７】
前記中央基部に配置されるウォームを備え、前記ウォームは、前記細長いインプラント部材の１つに配置された第２ギア歯のセットに係合する請求項１〜６のいずれか１項に記載の拡張型脊椎インプラント。
【請求項８】
一端に第１構造を有する合わせくぎを備え、前記第１構造が、前記細長いインプラント部材の少なくとも１つにある第２構造と嵌め合わされて協働して、前記中央基部に対して前記第２構造を有する前記細長いインプラント部材を回転させる請求項１〜６のいずれか１項に記載の拡張型脊椎インプラント。
【請求項９】
前記３つ以上の細長いインプラント部材のそれぞれが下面と上面とを有し、前記下面と前記上面とは互いにある角度をなして配置され、前記角度は、５°から１５°である請求項１〜８のいずれか１項に記載の拡張型脊椎インプラント。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の拡張型脊椎インプラントを複数含むキットであって、複数の前記拡張型脊椎インプラントは、８から２０ｍｍまでの間で厚さが異なり、および／または、複数の前記拡張型脊椎インプラントは、細長いインプラント部材の長さおよび／または幅が異なる、キット。
【請求項１１】
複数の前記拡張型脊椎インプラントは、前記３つ以上の細長いインプラント部材の下面と上面との間の角度が異なり、前記角度は５°から１５°である請求項１０に記載のキット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２つの隣接する椎体間に配置される拡張型脊椎インプラントに関する。
【背景技術】
【０００２】
腰痛は、例えば、椎間板ヘルニア、圧迫神経根、変性円板疾患、または関節疾患によって生じる一般的な症状である。
【０００３】
患者が腰痛による激痛を感じ、保存療法が効かない場合、脊椎固定術が痛みを取り除くための１つの選択肢となる。脊椎固定術は、外科技術であり、２つ以上の脊椎骨を連結させる外科技術である。脊椎固定法は、脊柱変形の治療としても実施される。
【０００４】
椎体間固定では、椎間板を取り除いた後に、椎間板スペーサまたは椎間装置を患部の脊椎骨間に配置する。椎間装置は、脊椎の並びを矯正し、椎間板の高さを回復する。
【０００５】
一般的な椎間装置は、チタン合金またはポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）で製造される。また、これらの装置には通常、骨移植片材料または人工移植片代替物を充填するためのポケットが設けられている。脊椎固定それ自体は、終板の骨が椎間装置の内部へ、および椎間装置を通過して成長したときに起こる。最終的に、両椎体が一緒に成長する。また、椎弓根システムを利用すると、術後の状況をさらに安定させることができる。椎間固定装置は、例えば、前方、後方または側面から、さまざまなアプローチでの移植が可能である。
【０００６】
過去数年間にわたり、低侵襲技術が導入されてきた。低侵襲技術の利点は、軟組織損傷が少なく、術後の迅速な回復が期待できることである。その他の合併症も同様に低減される。低侵襲技術では、インプラントは、小さな器具による小切開部から椎体間の位置に持っていかれる。椎間装置は、固定処置が完了するまでに脊体間にかかる力を受容するため、それに耐えられる十分な大きさでなければならない。装置が小さすぎると、装置が椎体終板へ沈み込むかまたは突き破り、最初に回復した高さが失われる。
【０００７】
低侵襲技術アプローチの利点と、十分な面積を有する高性能椎間円板装置とを組み合わせると、装置は小切開部から挿入が可能であり、第２ステップにおいて、大きなサイズに拡張されることが要求される。
【０００８】
本技術分野では、このような装置のさまざまな実施形態が知られている。例えば、特許文献１（Ｃａｌｖｏｓａ  Ｇｉｕｓｅｐｐｅ）には、停止部材を有し、経皮移植が可能な椎間伸延器が開示されている。伸延器は隣接する２つの棘突起間において棘突起間を支持するよう設計された細長い本体、および閉位置から拡散位置まで回転する可動式スタビライザー２対（第１組および第２組）を備えている。さらに、伸延器は、スタビライザーを伸延器の縦軸に沿って閉位置から拡散位置まで移動させる手段と、各伸延器の一端と接続することで、スタビライザーを閉位置から拡散位置まで回転させる手段とを備える。
【０００９】
特許文献２（Ｈｅｎｒｙ  Ｆａｂｉａｎ  ＪＲ）では、お互いを回転軸とする２つの部材を備え、各部材が２本のリム（limb）を有するインプラントが開示されている。インプラントは、第１非拡張構造において椎体腔に挿入され、この状態では、全アームがお互いに隣接しており、その後、面積が拡大され、アームがお互いに分離している第２拡張構造に展開される。また、インプラントは、ロック機構を備えており、第２部材に対する第１部材の位置をロックするために用いられる。第１構造から第２構造までのインプラントの展開は、ケーブルを用いて行われ、医師がこのケーブルを引くことで、インプラントを拡張することができる。
【００１０】
特許文献３には、高さを縮めた第１方位にて患者への移植が可能で、その後第２方位に回転させることで高さの拡張を行う椎体間脊椎インプラントが開示されている。
【００１１】
本技術分野で知られるこのインプラントには、各インプラントの部品にかかる力の強さが異なるため、各部品の拡張程度も等しくないという欠点がある。例えば、ケーブルを用いることでケーブルに直接接続している部品に最大の力が働くのに対し、外部からの力によってその他の部品に働く力の程度は減少する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】国際公開第２００９／０９８５３６号
【特許文献２】米国特許出願公開第２００９／００４８６７６号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２０１２／００２９６３９号明細書
【発明の概要】
【００１３】
本発明の目的は、全ての部品において均一な運動を許容し、隣接する脊椎間の椎体腔に均一に展開することができる、拡張型脊椎インプラントを製造することである。
【００１４】
本発明の解決手段は、請求項１の特徴によって特定される。本発明に係る拡張型脊椎インプラントは、３つ以上の細長いインプラント部材を有する。この各インプラント部材は、中央基部に回転可能に連結され、回転軸を有する第１端部とその周囲に配置されたギア歯を含む。インプラント部材の少なくとも１つに位置するギア歯は、その他２つのインプラント部材に位置するギア歯に連結されている。
【００１５】
ある細長いインプラント部材を回転軸に沿って回転させることで、少なくとも２つの他の細長いインプラント部材もそれぞれの回転軸に沿って移動する。ギア歯システムによる回転運動により、回転運動が均一に伝達され、したがって、全ての細長いインプラント部材を均一に展開することが可能となる。
【００１６】
本発明に係る拡張型脊椎インプラントは、椎体の表面に本質的に平行で、拡張型インプラントが移植される椎体腔に面している平面上で拡張が可能である。つまり、本発明に係る拡張型脊椎インプラントを拡張させても、拡張型脊椎インプラントの全体面積が広がるのみで、隣接する脊椎間の距離は広がらない。
【００１７】
少なくとも１つの細長いインプラント部材に配置される細長いギア歯を、その他２つの細長いインプラント部材に配置されるギア歯と連結させることで、一種のギアシステムが完成する。少なくとも１つの細長いインプラント部材が一方向に回転すると、その他２つの細長いインプラント部材は逆方向の回転運動をする。
【００１８】
好ましくは、全ての細長いインプラント部材は、回転軸から同一距離に配置されたギア歯を有し、すなわち、全ての細長いインプラント部材間のギア比が１：１である。したがって、少なくとも１つの細長いインプラント部材を特定の角度に回転させると、その他の細長いインプラント部材が同じ角度で回転する。
【００１９】
または、少なくとも１つの細長いインプラント部材の回転軸に対するギア歯間の距離を、その他の細長いインプラント部材の距離と等しくしないことも可能である。これにより、それぞれの細長いインプラント部材が異なる回転速度で回転する、すなわち、ギア比は１：１より高いまたは低い。
【００２０】
お互いに連結する細長いインプラント部材のそれぞれにギア歯を設けると、いずれかの細長いインプラント部材の回転が全ての他の細長いインプラント部材に回転力を伝達するので、いずれかの細長いインプラント部材に引張力を働かせ、拡張型脊椎インプラントが拡張する。
【００２１】
各細長いインプラント部材の回転軸は、お互いに平行であることが好ましい。ギア歯は円形の少なくとも一部に沿って、回転軸の周囲に配置される。好ましくは、ギア歯を半円または四分円の周囲に配置し、円の中心はそれぞれの細長いインプラント部材の回転軸にある。
【００２２】
細長いインプラント部材は、好ましくは台形、より好ましくは直角台形の基部を有している。さらに好ましくは、体環に対して刺激を与えることなく拡張型脊椎インプラントの挿入を容易にするために、各細長いインプラント部材の少なくとも１つの角領域が丸く加工されている。円周上に配置されたギア歯は、細長いインプラント部材の小さい方の側面の１つに位置していることが好ましい。
【００２３】
細長いインプラント部材は、それぞれ隣接する２つの椎体の骨に接する下面および上面を有していることが好ましい。この下面および上面は、椎間板の自然な高さに相応する厚みにより、お互いにその距離を保って設置されている。両面ともお互いに平行に配置されることを想定しているが、細長いインプラント部材の厚みは、椎間腔の腹側に配置される拡張型脊椎インプラントの一端から、椎間腔の背面に配置される面までの間で異なる方が好ましい。これにより、拡張型脊椎インプラントの形状を椎間腔の自然な形状に合わせることができる。
【００２４】
下面および上面は、これらの面と隣接する椎体の骨との摩擦を高める構造を有していることが好ましい。この構造は、肋骨状突起、節状突起、ピラミッド状突起、または同形状のものを多数備える。この構造により、細長いインプラント部材と椎骨との間の摩擦が増加し、拡張型脊椎インプラントを椎間腔に安全に固定することができる。
【００２５】
中央基部は、全ての細長いインプラント部材の取付点を構成する。故に、細長いインプラント部材は、回転軸によってこの中央基部に回転可能に連結される。中央基部はプレート状であるのが好ましい。可能であれば、中央基部は、細長いインプラント部材の数に相応する数の複数の角を有する多角形の基部であることが好ましい。例えば、拡張型脊椎インプラントが３つの細長いインプラント部材で構成されている場合、中央基部は三角形となる一方、拡張型脊椎インプラントが５つの細長いインプラント部材で構成されている場合は、中央基部は五角形となる。
【００２６】
この３つ以上の細長いインプラント部材は、凹部を有することが好ましく、この凹部には中央基部の角が挿入される。これにより、表面が平坦な拡張型脊椎インプラントを構成することができる。より好ましくは、この凹部は、それぞれの細長いインプラント部材の上面と下面との間の中央に配置される。これにより、中央基部の角を凹部に挿入でき、くいまたはピンを用いて中央基部をそれぞれの細長いインプラント部材の両側に回転可能に連結できるので、従って、中央基部プレートとそれぞれの細長いインプラント部材との連  結安定性が増す。好ましくは、円周上に配置されたギア歯は、凹部の両側に配置する。
拡張型脊椎インプラントは、チタン製またはチタン合金製であることが好ましい。拡張型脊椎インプラントは、生体適合性ポリマー製であることがより好ましく、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）製、または、繊維強化ポリエーテルエーテルケトン製であることがさらに好ましい。さらに、拡張型脊椎インプラントは、これらの材料を組み合わせて製造してもよい。
【００２７】
細長いインプラント部材は、初期の非拡張時の構造においては実質的に平行であることが好ましい。これにより移植用の拡張型脊椎インプラントのサイズをより小型化することができ、小切開挿入が可能となる。
【００２８】
好ましくは、拡張型脊椎インプラントは、４つの細長いインプラント部材を有し、４つの細長いインプラント部材は、拡げた状態で、実質上Ｘ字状の形状を形づくる。拡張型脊椎インプラントをＸ字形状とすることで、拡張型脊椎インプラントを拡張すると、拡張型脊椎インプラントの面積が大きくなり、このインプラントを通じて隣接する脊椎骨間にかかる荷重をうまく分散することができる。
【００２９】
別の好ましい実施形態において、拡張型脊椎インプラントは、３つの細長いインプラント部材を有し、３つの細長いインプラント部材は、拡げた状態で、実質上Ｙ字状の形状を形づくる。特定の適用形態では、この形状がより適している。さらに、Ｙ字形状のインプラントにより、拡張型脊椎インプラントを通じて隣接する脊椎骨間にかかる荷重を均等に分散させることができる。１つの細長いインプラント部材が、その他２つの細長いインプラント部材と連携しなければ、インプラントを拡張することができないことが当業者には認知されている。
【００３０】
拡張型脊椎インプラントは、骨移植片材料を受容するため少なくとも１つのポケットを有していることが好ましい。少なくとも１つのポケットが細長いインプラント部材の１つに配置されており、この細長いインプラント部材の厚み全体をカバーしていることが好ましい。例えば、ポケットが細長いインプラント部材の厚み全体に及ぶ貫通穴（bore）または穴（hole）のような形状であるとよい。上記のようなポケットを設置することで、骨移植片材料を適用して両脊椎骨の結合が可能となる。これにより、拡張型脊椎インプラントを通じて骨の内部への成長を増進することができる。細長いインプラント部材は、それぞれ骨内部成長材料を受容するため少なくとも１つのポケットを有していることが好ましい。
【００３１】
また、拡張可型脊椎インプラントは、それぞれ長さの異なる細長いインプラント部材で構成されている。これにより、拡張型脊椎インプラントを、例えば、椎間腔に隣接する脊椎骨の種類に応じて、それぞれ異なる椎間腔に適合させることができる。例えば、細長いインプラント部材の長さ構成は、拡張型脊椎インプラントが胸椎間または腰椎間のどちらに移植されるかによって異なる。
【００３２】
拡張型脊椎インプラントは中央基部に配置されたウォーム（worm）を備えることが好ましく、ウォームは、細長いインプラント部材の１つに配置された第２ギア歯のセットと係合する。
【００３３】
したがって、拡張型脊椎インプラントのウォームギア式駆動部（drive）が実現される。ウォームは、適切な器具と接続した駆動部を備えることが好ましく、医師がその器具を使用することで拡張型脊椎インプラントの拡張を実行できる。
【００３４】
好ましくは、ウォームは自動ロック式である。これにより、細長いインプラント部材に力が働くことによる、初期構造および非拡張構造に対するあらゆる動きから、インプラント部材を保護することができる。しかしながら、器具を使用することにより拡張型脊椎インプラントがさらに拡張または崩壊する可能性はまだ残されている。
【００３５】
好ましくは、ウォームは、中央基部に設けられたチャンネルに配置され、開口部を有するチャネルは、医師による器具の挿入を可能とする。
【００３６】
別の好ましい実施形態では、拡張型脊椎インプラントは、一端に第１構造を有する合わせくぎ（dowel）を含み、第１構造は、細長いインプラント部材の少なくとも１つにある第２構造と嵌め合い（form-fitting manner）により協働して、例えば、１つの細長いインプラント部材が中央基部構造に対して回転する。
【００３７】
合わせくぎは円筒形状であり、第１構造として一端に２つのリング状の拡張部（enlargements）を有し、このリング状の拡張部がお互いに一定距離を保って分離されていることが好ましい。それに対応して、細長いインプラント部材の少なくとも１つが、第２構造として円形部に２つの凹部を有していることが好ましい。両凹部の間には、２つのリング状の拡張部を分離する距離に相応する長さ分の空間が設けられている。これにより、合わせくぎの直線運動が細長いインプラント部材に引張力または推進力（pulling or pushing force）をかけるので、細長いインプラント部材の回転運動をもたらし、シンプルで使い易い拡張型脊椎インプラントの駆動部をもたらす。
【００３８】
また、合わせくぎは、細長いインプラント部材の１つに設けられた溝に係合する突出部を備える。
【００３９】
しかしながら、当業者は、リング状の拡張部または突起部は細長いインプラント部材上に設置できるのに対して、上述のような凹部は合わせくぎ上に設置することができるという事実を容易に認知するであろう。
【００４０】
さらに、嵌め合い相互作用（form-fit interaction）の任意の適切なタイプは、合わせくぎと細長いインプラント部材との協働のために利用することができる。
【００４１】
当業者は、上述のようにウォームまたは合わせくぎと協働する細長いインプラント部材は、少なくとも１つの細長いインプラント部材であり、この少なくとも１つの細長いインプラント部材のギア歯は、少なくとも２つの他の細長いインプラント部材のギア歯と連結することを認知する。
【００４２】
合わせくぎを中央基部に設けられたチャンネルに配置し、医師がチャンネル上の開口部に器具を挿入することで、チャンネル基部に対して合わせくぎを押して、または引いて動かすことが好ましい。
【００４３】
好ましくは、合わせくぎは、第１端部の反対側に配置された第２端部に駆動部を備え、合わせくぎを動かす器具が駆動部に挿入される。さらに好ましくは、雄ネジ（outer thread）が第２端部に配置され、この雄ネジは、拡張型脊椎インプラントの中央基部、好ましくは、貫通穴またはチャンネルに配置された対応する雌ネジ（inner thread）と協働する。したがって、合わせくぎを回転運動させることにより、合わせくぎは中央基部に対して直線的に動き、よって、２つの構造の嵌め合い相互作用によって、細長いインプラント部材に引張力または推進力が付与される。
【００４４】
好ましくは、少なくとも３つの細長いインプラント部材のそれぞれが下面および上面を有し、２つの面がお互いにある角度をなして配置される。この角度は５°から１５°であればより好ましい。
【００４５】
２つの面は、隣接する脊椎骨と接することになる細長いインプラント部材の両側に位置している。上面と下面との角度をお互いに対して変化させることで、脊柱の自然な前弯湾曲症（lordotic curvature）または後弯湾曲症（kyphotic curvature）の復元が可能となる。
【００４６】
本願はさらに、本発明に係る複数の拡張型脊椎インプラントを有するキットに関し、このキットには８から２０ｍｍの間で厚さが異なる複数のインプラントが含まれる。したがって、医師は、治療対象の椎間腔に対して適切な厚みの拡張型脊椎インプラントを選択できる。
【００４７】
さらに好ましくは、キットは、長さおよび／または幅が異なる細長いインプラント部材を組み合わせた、本発明に係る複数の拡張型脊椎インプラントで構成することもできる。
【００４８】
キットは、細長いインプラント部材の下面と上面との間の角度が様々な角度の拡張型脊椎インプラントで構成されていることが好ましい。これにより、医師は、適切な角度を有するインプラントを選定し、患者の脊柱の自然な前弯湾曲症または後弯湾曲症を復元することが可能となる。
【００４９】
その他の効果的な実施形態および特徴の組み合わせについての詳細は、以下および請求項全体にて記すものとする。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
本発明の実施形態を説明する図面は、以下のとおりとする。これらの図では、同一の構成要素は同一の参照符号を用いて示される。
【図１】本発明の第１実施形態に係る拡張型脊椎インプラントを示す分解図である。
【図２】図１の拡張型脊椎インプラントを示す組立構造図である。
【図３ａ】図１の拡張型脊椎インプラントの非拡張状態を示す図である。
【図３ｂ】図１の拡張型脊椎インプラントの拡張状態を示す図である。
【図４ａ】椎体に配置された図１の拡張型脊椎インプラントを示す図である。
【図４ｂ】椎体に配置された図１の拡張型脊椎インプラントを示す図である。
【図５ａ】本発明の第２実施形態に係るウォームを有する拡張型脊椎インプラントを示す図である。
【図５ｂ】本発明の第２実施形態に係るウォームを有する拡張型脊椎インプラントを示す図である。
【図５ｃ】本発明の第２実施形態に係るウォームを有する拡張型脊椎インプラントを示す図である。
【図６ａ】本発明の第３実施形態に係る合わせくぎを有する拡張型脊椎インプラントを示す図である。
【図６ｂ】本発明の第３実施形態に係る合わせくぎを有する拡張型脊椎インプラントを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００５１】
図１は、第１実施形態に係る拡張型脊椎インプラント１を示す分解図である。拡張型脊椎インプラント１は、４つのインプラント部材２０，３０，４０，５０、中央基部１０、および４つのヒンジピン６０を備える。
【００５２】
細長いインプラント部材２０，３０，４０，５０のそれぞれは、第１端部に回転軸を有する。各回転軸は、４つのヒンジピン６０の１つが挿入される穴２１，３１，４１，５１によって規定される。また、細長いインプラント部材２０，３０，４０，５０は、細長いインプラント部材２０，３０，４０，５０を通って延び、穴２１，３１，４１，５１と交差する凹部２２，３２，４２，５２をそれぞれ備え、凹部２２，３２，４２，５２は、穴２１，３１，４１，５１によって規定される各回転軸に対して実質上垂直に配置される。細長いインプラント部材２０，３０，４０，５０は、第１端部で半円筒形状であり、穴２１，３１，４１，５１によって規定される回転軸の周りに周方向に配置されたギア歯のセット２３，３３，４３，５３を有する。ギア歯２３，３３，４３，５３は、凹部２２，３２，４２，５２の両側に配置される。第２端部に向かって、細長いインプラント部材２０，３０，４０，５０は各々、上面から下面に延びるポケット２４，３４，４４，５４を備え、ポケット２４，３４，４４，５４は、骨移植片材料または骨補填材を受容するように形成され、骨内部成長を促進する。
【００５３】
中央基部１０は、中央基部１０の上面から下面に延びる４つの実質上平行な貫通孔１１を備えるブロック状の部材である。貫通孔１１のそれぞれが、４つのヒンジピン６０の１つを受容することによって、細長いインプラント部材２０，３０，４０，５０のそれぞれが回転可能に中央基部に連結される。
【００５４】
図２は、拡張型脊椎インプラント１を示す組立構造図である。全ての４つの細長いインプラント部材２０，３０，４０，５０は、細長いインプラント部材２０，３０，４０，５０の穴２１，３１，４１，５１に挿入され、中央基部１０の貫通孔１１を貫通する４つのヒンジピン６０によって、回転可能に中央基部１０に連結される。中央基部１０は、細長いインプラント部材２０，３０，４０，５０の凹部２２，３２，４２，５２内に配置される。全ての細長いインプラント部材２０，３０，４０，５０は、それらのヒンジ軸２１，３１，４１，５１を中心に回転する。ギア歯２３，３３，４３，５３のセットは全て係合しており、ギア歯２３，３３，４３，５３の各台座（seat）は、２つの隣接するギア歯２３，３３，４３，５３のセットと係合する。例えば、第１細長いインプラント部材２０の第１ギア歯２３は、第２細長いインプラント部材３０の第２ギア歯３３に係合する。第２ギア歯３３自体は、さらに第３細長いインプラント部材４０の第３ギア歯４３に係合する。第３ギア歯４３は、さらに第４細長いインプラント部材５０の第４ギア歯５３に係合する。最終的に、第４ギア歯５３は、第１ギア歯２３に係合する。結果として、細長いインプラント部材２０，３０，４０，５０のいずれかが作動または回転すると、全ての他の細長いインプラント部材２０，３０，４０，５０が作動または回転する。
【００５５】
図３ａおよび図３ｂは、図２の拡張型脊椎インプラント１の非拡張状態および拡張状態を示す図である。初期のおよび非拡張時の構造においては、細長いインプラント部材２０，３０，４０，５０は、一対ごとに（pairwise）、互いに平行である。図３ａに示すように、拡張型脊椎インプラント１は、初期の構造においては、実質的に長方形の狭い面積を有する。細長いインプラント部材２０，３０，４０，５０の１つが作動すると、４つのインプラント部材２０，３０，４０，５０が全て外側へ回転し、図３ｂに示すような第２拡張時の構造になる。この回転は、ギア歯２３，３３，４３，５３の相互作用に起因する。そして、細長いインプラント部材２０，３０，４０，５０の１つの回転運動は、ギア歯２３，３３，４３，５３によって他の細長いインプラント部材２０，３０，４０，５０に伝達される。第２構造において、細長いインプラント部材２０，３０，４０，５０は、Ｘ字状の面積を有する拡張型脊椎インプラント１を構成する。
【００５６】
第１構造および第２構造における全体の形状または面積は、複数の形状を有してもよい。例えば、面積は、正方形、長方形、円形、または不規則な形状であってもよい。さらに、細長いインプラント部材２０，３０，４０，５０の長さはそれぞれ異なってもよく、例えば、第１細長いインプラント部材２０および第２細長いインプラント部材３０は、第３細長いインプラント部材４０および第４細長いインプラント部材５０よりも長い。
【００５７】
図４ａおよび図４ｂは、椎体２に配置された拡張型脊椎インプラント１を示している。拡張型脊椎インプラント１が椎体２の終板３に置かれ、通常は椎間板で占有される椎間腔４を占有する。椎間腔４の反対側にある隣接する脊椎骨は、図の視点では拡張型脊椎インプラント１を覆ってしまうため、図示されていない。図４ａは、拡張型脊椎インプラント１の第１の、非拡張時の構造を示している。図４ｂに示すように、第２の、拡張時の構造において、細長いインプラント部材２０，３０，４０，５０は、椎体２の終板３の外周の近くの骨の密度が高い場所に置かれ、より大きな荷重に耐える。
【００５８】
図５ａ乃至図５ｃは、本発明に係る拡張型脊椎インプラント１の第２実施形態を示している。図５ａは、第１細長いインプラント部材２０および第２細長いインプラント部材３０の断面図である。
【００５９】
この実施形態では、中央基部１０は、ウォーム１３が配置されたチャンネル１２を有している。ウォーム１３は、第１細長いインプラント部材２０の第２ギア歯２５に係合するウォームネジ１４を含んでいる。ウォームネジ１４と第２ギア歯２５とはウォームギアを構成するため、チャンネル１２内のウォーム１３が回転すると、第２ギア歯２５も回転し、従って、第１細長いインプラント部材２０が自身のギアピン６０を中心として回転する。ウォーム１３を回転させるために、ウォーム１３の一端に駆動部１５が配置される。
【００６０】
チャンネル１２によって、適切な機器などの駆動部１５へのアクセスを可能にする。本実施形態では、駆動部１５は、六角形の駆動部が用いられているが、他の種類のドライブ、例えば、トルクス（登録商標）ドライブ（torx-drive）なども使用できる。チャンネル１２は、挿入機器に連結するためのアタッチメント部１６を含む。本実施形態では、アタッチメント部１６は、挿入機器（図示略）の対応するネジ山と協働するように構成されたネジ山を備える。第２ギア歯２５は、中央基部１０と第１ギア歯２３との間に配置される。第２ギア歯２５に十分なスペースを与えるために、中央基部１０には溝１７が設けられている。
【００６１】
図５ｂは、中央基部１０の詳細図である。４つのヒンジピン６０は、それぞれの貫通孔１１に挿入される。図５ａに示したように、チャンネル１２は中央基部の中心よりも遠くまで伸びており、第２細長いインプラント部材２０と第３細長いインプラント部材３０の間に位置するようなサイズおよび形状を有する突起部１８に達する。ウォーム１３は、ウォームネジ１４およびノッチ１９を有している。ノッチ１９は、中央基部１０から突き出ているくい６１と協働する。ノッチ１９とくい６１とが協働することで、ウォーム１３をチャンネル１２内の同じ位置に維持するとともに、ウォーム１３の回転運動も許容する。さらに、溝１７は、第１細長いインプラント部材２０と連結するヒンジピン６０の周辺領域において認識可能である。
【００６２】
図５ｃは、図５ａにおける拡張型脊椎インプラント１の第２実施形態の全体図である。全ての４つの細長いインプラント部材２０，３０，４０，５０は、通常お互いに平行となるよう配置されている。すなわち、拡張型脊椎インプラント１は、非拡張時の構造となる。図示したように、第１細長いインプラント部材２０は、ウォームネジ（図示なし）と協働する一組の第２ギア歯２５を有する。
【００６３】
図６ａおよび図６ｂは、本発明に係る拡張型脊椎インプラント１の第３実施形態を示している。図６ａは、第１細長いインプラント部材２０の断面図である。図５ａおよび図５ｂに示す実施形態と比較すると、本実施形態は、中央基部１０のチャンネル１２に配置されたウォーム１３に代わって、合わせくぎ６５を備える。合わせくぎ６５は、チャンネル１２の内部で直線的に並進し、また、第１リング状拡張部６６および第２リング状拡張部６７を含む第１構造を有している。第１構造は、第１細長いインプラント部材２０の円形部６８に配置された第２構造と協働する。第２構造は、第１凹部６９および第２凹部７０を有する。図６ａに示した拡張型脊椎インプラント１の第１構造および非拡張時構造において、第１リング状拡張部６６は、第１凹部６９の内部に嵌め合わされている。合わせくぎ６５がチャンネル１２の内部で直線運動すると、第１リング状拡張部６６と第１凹部６９との相互作用により、第１細長いインプラント部材２０が回転運動する。さらに、合わせくぎ６５は駆動部付きのネジ状ヘッド７１を有している。ネジ状ヘッド７１は、チャンネル１２に設けられた雌ネジ７２と協働する。駆動部により合わせくぎ６５を回転させることで、ネジ状ヘッド７１と雌ネジ７２との協働によって合わせくぎ６５の直線移動がとりなされる。
【００６４】
図６ｂは、第２、拡張時の構造にある拡張型脊椎インプラント１の、第３実施形態を示している。この構造では、合わせくぎ６５は、チャンネル１２の内部に位置しており、図６ａに示した、第１、非拡張時の構造よりも第１細長いインプラント部材２０および第４細長いインプラント部材５０に近い位置にある。合わせくぎ６５の並進運動により、第１リング状拡張部６６が、第１凹部６９に押し出される。この押し出す力は、第１細長いインプラント部材２０の回転運動に変換される。ギア歯２３，３３，４３，５３のかみ合いにより、細長いインプラント部材２０，３０，４０，５０は全て回転する。第１リング状拡張部６６は、合わせくぎ６５が一定距離を並進したのちに第１凹部６９から離れる場合、４つの細長いインプラント部材２０，３０，４０，５０は、さらなる回転運動はできなくなり、第２凹部７０が用いられる。第２凹部７０には、第１細長いインプラント部材２０が所定の回転を終えた後、合わせくぎ６５の第２リング状拡張部６７が嵌め合わされる。この嵌め合わせにより、合わせくぎ６５がさらに直線移動するため、第１細長いインプラント部材２０にさらなる回転運動が伝達される。
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図５ｃ】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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