(57)【要約】　　　（修正有）【課題】疲労強度を持ち、材料が生理学的に矛盾がなく、小面関節の負荷を除去又は軽減し、９０％に適用可能な、椎間板関節整形装置を提供する。【解決手段】椎間板関節整形装置１１０は脊椎の椎間板に代わって配置される。装置は切り取った椎間板空間に移植でき、ボール部材１４６とソケット部材１２６とを備え、横曲げと、約５度までの後方伸びと、約１５度までの前方撓みとを提供するように形状づけられている。金属インサートカップを設けて装置の表面に取り付け、椎骨の上表面及び下表面の自然の輪郭に適合するように１つの軸線に沿って凸条を呈する。金属インサートカップは構造体に対して引っ張り支持を提供し、椎間板空間への移植後に装置を適所に保持するための負荷的な取り付け構造を提供する。【選択図】図６
2004136100.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
脊椎の第１椎骨と第２椎骨との間で椎間板の代わりに配置されるようになった椎間板関節整形装置において、
　第１関節表面と、この第１関節表面とは反対側の上面と、第１後端部と、第１前端部とを備えた第１部材と；
　上記第１関節表面に対面した第２関節表面と、この第２関節表面とは反対側の下面と、上記第１後端部及び第１前端部の対応する１つに対して並置する第２後端部及び第２前端部とを備えた第２部材と；
　上記上面を収容するための第１収容表面と、この第１収容表面とは反対側に位置し、第１椎骨に係合できる第１係合表面とを有する第１インサートカップと；
　上記下面を収容するための第２収容表面と、この第２収容表面とは反対側に位置し、第２椎骨に係合できる第２係合表面とを有する第２インサートカップと；
から成り、上記第１及び第２係合表面が脊椎のサジタル面のまわりで凸状を呈していることを特徴とする椎間板関節整形装置。
【請求項２】
請求項１に記載の椎間板関節整形装置において、上記上面及び下面を上記第１及び第２収容表面内に拘束可能な状態で保持する保持手段を更に備えたことを特徴とする椎間板関節整形装置。
【請求項３】
請求項２に記載の椎間板関節整形装置において、上記保持手段を圧入としたことを特徴とする椎間板関節整形装置。
【請求項４】
請求項２に記載の椎間板関節整形装置において、上記上面、下面、第１収容表面及び第２収容表面が上記第１及び第２インサートカップ内への上記第１及び第２部材の摺動収容をそれぞれ許容するように形状づけられていることを特徴とする椎間板関節整形装置。
【請求項５】
請求項４に記載の椎間板関節整形装置において、上記保持手段が、
　上記第１インサートカップから上記第１部材に向かって上記上面に垂直な方向に指向し、当該第１インサートカップを当該第１部材に係合させる第１ネジと；
　上記第２インサートカップから上記第２部材に向かって上記下面に垂直な方向に指向し、当該第２インサートカップを当該第２部材に係合させる第２ネジと；
から成ることを特徴とする椎間板関節整形装置。
【請求項６】
請求項１に記載の椎間板関節整形装置において、椎間板関節整形装置の軸方向回転に抵抗する複数個の抵抗手段を更に備え、上記抵抗手段が上記第１及び第２の係合表面の前端部から上記上面及び下面に垂直に延びることを特徴とする椎間板関節整形装置。
【請求項７】
請求項６に記載の椎間板関節整形装置において、上記第１及び第２の係合表面上に位置したコーティングを備え、上記コーティングが骨内部成長式の固定を促進するに適した生理学的に許容できる材料から成ることを特徴とする椎間板関節整形装置。
【請求項８】
請求項７に記載の椎間板関節整形装置において、上記材料をチタンビードとしたことを特徴とする椎間板関節整形装置。
【請求項９】
脊椎の第１椎骨と第２椎骨との間で椎間板の代わりに配置されるようになった椎間板関節整形装置において、
　第１関節表面と、この第１関節表面とは反対側の上面と、第１後端部と、第１前端部とを備えた第１部材と；
　上記第１関節表面に対面した第２関節表面と、この第２関節表面とは反対側の下面と、上記第１後端部及び第１前端部の対応する１つに対して並置する第２後端部及び第２前端部とを備えた第２部材と；
　上記上面を収容するための第１収容表面と、この第１収容表面とは反対側に位置し、第１椎骨に係合できる第１係合表面とを有する第１インサートカップと；
　上記下面を収容するための第２収容表面と、この第２収容表面とは反対側に位置し、第２椎骨に係合できる第２係合表面とを有する第２インサートカップと；
　上記上面及び下面上に形成され、当該上面及び下面の実質的な部分に沿って上記第１及び第２インサートカップの前端部及び後端部に平行に延びた保持リブであって、第１方向における椎間板関節整形装置の運動を許容するが、反対方向における椎間板関節整形装置の運動に抵抗するように形状づけられた保持リブと；
から成ることを特徴とする椎間板関節整形装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の椎間板関節整形装置において、更に、
　上記上面に設けられ、当該上面に沿って上記保持リブに平行に延び、上記第１インサートカップの前端部及び後端部から等距離だけ離れた位置に中心を持つ第１の所定の幅を有する第１のくぼみチャンネルと；
　上記下面に設けられ、当該下面に沿って上記保持リブに平行に延び、上記第２インサートカップの前端部及び後端部から等距離だけ離れた位置に中心を持つ第１の所定の幅を有する第２のくぼみチャンネルと；
を備えたことを特徴とする椎間板関節整形装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の椎間板関節整形装置において、更に、上記第１及び第２のくぼみチャンネル内に位置したコーティングを備え、上記コーティングが骨内部成長式の固定を促進するに適した生理学的に許容できる材料から成ることを特徴とする椎間板関節整形装置。
【請求項１２】
請求項１に記載の椎間板関節整形装置において、上記第１及び第２インサートカップをチタンで作ったことを特徴とする椎間板関節整形装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　本発明は外科関節交換装置に関し、特に、脊椎の連続する椎骨間の変質又は破損した椎間板の交換技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
　現在、米国で行われる腰椎固定（fusion）の件数は毎年約６０，０００件であり、カナダ国で行われる腰椎固定の件数は毎年約３０，０００件である。脊椎固定は背中の下部の痛み及び椎間板の変質のための処置として頻繁に使用され、内部固定装置の使用は堅固な固定を得るための外科医の能力を増大させてきた。しかし、固定及び内部固定の生態力学的な剛直性は脊椎の運動セグメントに隣接する部分を急激に悪化させるかもしれないという関心が高まっている。首尾よく固定を行われた患者の長期間の追跡調査によれば、５０％の患者が引き続き痛みを訴えている。他の関節におけるように、脊椎運動セグメントの固定に代わるものはそれぞれ固有の利点を有する。
【０００３】
　長年にわたり、良好な椎間板関節整形装置を設計する研究が試みられてきた。米国特許第４，９４６，３７８号明細書は一対の端本体を有し、端本体間に保持された医療用合成ポリマー中間部材を備えた人口椎間板を開示している。この中間部材はある程度の可撓性を有する。これと幾分似ているが、米国特許第５，００２，５７６号明細書は本体と矛盾を生じないシリコンの如き粘弾性材料で満たされた閉じた波形チューブにより分離された端カバープレートを有する人口椎間板を開示している。また、米国特許第４，９３２，９７５号明細書はエラストマー媒体により囲まれたサスペンションプレートを収容する一対の端部材を有する椎骨補綴をを開示している。端部材即ち端ハウジングは可撓性で膨張可能なベローズにより相互連結されている。
【０００４】
　他の試みは米国特許第４，３４９，９２１号、同第４，７１４，４６９号、同第４，７５９，７６９号、同第４，８６３，４７６号、同第４，９３６，８４８号、同第４，９９７，４３２号、同第５，０４７，０５５号及び同第５，０７１、４３７号明細書、並びに、ＰＣＴ特許ＷＯ９２／１４４２３号明細書に開示されている。上記米国特許第４，３４９，９２１号明細書は隣接する椎骨表面に隣接し、２つの素子から形成された凸状の内外表面を有する人口椎間板を開示しており、２つの素子間の撓み及び拡張が可能となっている。上記米国特許第４，７１４，４６９号明細書は所定の厚さを有する単一部材の人口椎間板を開示している。上記米国特許第４，７５９，７６９号明細書は後部で一緒にヒンジ止めされ、剛直なコイルバネにより前部で互いに離れるように偏倚された上方及び下方の部材を有する人工椎間板を開示している。上記米国特許第４，８６３，４７６号明細書は隣接する椎骨間の空間を増大させるように膨張可能な２部品脊椎移植装置を開示している。上記米国特許第４，９３６，８４８号明細書は中空で剛直な球状の人工椎間板を開示している。球状の壁は骨の断片を配置するために球状の空所（キャビティ）に対して開口した窓を有する。上記米国特許第４，９９７，４３２号明細書は通常合成材料から成る摺動コア本体により分離されたプレートを有する人工椎間板を開示している。上記米国特許第５，０４７，０５５号明細書は特定の圧縮強度を有するヒドロゲルで作られ、水和されたときに人間の椎間板の形をとる人工椎間板を開示している。上記米国特許第５，０７１，４３７号明細書は人間の椎間板と同様の曲げ特性を有するエラストマーコア材料により分離されこのエラストマーコア材料に連結された２つの剛直な端プレートを有する人工椎間板を開示している。
【０００５】
　最後に、米国特許第４，５９５，６６３号明細書、米国特許再発行第３２，４９９号明細書及び米国特許第５，０３７，４３８号明細書は関節の交換に応用するためにジルコニアを含むセラミック材料の使用を開示している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
　良好な椎間板関節整形装置が満たさねばならないある基本的な基準がある。材料の疲労強度が最も重要である。脊椎固定を受けた患者の平均寿命は４２才なので、装置の寿命期間は４０年を越えるものとすべきである。平均的な人間が１年間に２百万歩歩き、脊椎に１２５，０００回の顕著な屈曲が作用すると仮定すれば、４０年間での脊椎負荷サイクルの低目の見積もり数は８千５百万サイクルになる。安全係数を提供するためには、装置は少なくとも１億サイクルの疲労限界を持つように設計すべきである。
【０００７】
　このような耐久性のほかに、良好な椎間板関節整形装置のための材料は生理学的に矛盾を生じないものでなければならない。移植装置の摩耗量は最小限に抑えなければならない。移植装置は普通の椎間板空間の構造上の範囲内に収容されるのに十分な程度に小さくすべきであるが、後方にある小面関節（facet joint）の負荷を除去又は軽減するために椎間板空間を拡張させるべく補綴椎間板の高さを増大させる方が有利であることが分かっている。
【０００８】
　本発明は上述の基準を満たすと共に、現在行われている固定の９０％に代えて良好な関節整形を行うことができる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
　本発明はソケット部分を有する第１部材とソケット部分に嵌合するボール部分を有する第２部材とから成る椎間板関節整形装置に関する。第１椎骨と第２椎骨との間から椎間板を切り取ることにより生じた空間に関して、ボール部分がソケット部分内に嵌合するように、第１部材はインサートカップを介して第１椎骨に隣接して嵌め込まれ、第２部材はインサートカップを介して第２椎骨に隣接して嵌め込まれる。
【００１０】
　一実施例においては、第１及び第２部材は、好ましくはチタンでできた金属インサートカップに締結される。チタンのインサートカップを使用すると、いくつかの利点が得られる。すなわち、（１）構造体に引っ張り支持を与え、第１及び第２部材の材料を圧縮状態に維持する。（２）インサートカップ外表面の前端への抵抗フィンの取り付けを可能にし、機械加工、はんだ付け、溶接、接着等の既知の方法による軸回転に対して更に抵抗する。（３）焼結やスプレー（噴霧）の如き既知の技術を使用した骨内部成長式の固定を促進するためのチタンビードコーティングの如きコーティングを容易に接着できる表面を提供する。
（４）金属の厚さを増減させることによりインサートカップの寸法を容易かつ安価に変更できるような状態で、第１及び第２部材を１つの寸法に維持することのできる構造体を提供する。
【００１１】
　本発明の一形態においては、第１及び第２部材にとって好ましい材料は酸化ジルコニウムセラミック又は酸化アルミニウムセラックである。上述のセラミックは生理学的に矛盾を生じないものであり、疲労強度は用途に対して必要数の設計サイクルを提供できるようなものとする。摩耗は最小限に抑えられ、移植装置は通常の椎間板空間の構造上の範囲内に収容されるのに十分なほど小さくできる。現時点では、酸化ジルコニウムセラミック又は酸化アルミニウムセラミックが好ましいが、性能上の要求を満たす他の材料を使用することもできる。
【００１２】
　いずれの場合も、基準を満たした材料を用いれば、本発明は更に、圧縮を除いて、通常の椎間板運動を擬態する３個までの自由度での運動を提供する。好ましい実施例においては、椎間板関節整形装置は、前後の剪断運動、軸回転運動及び軸方向の圧縮運動を拘束した状態で、１５度までの撓み、５度までの伸び、及び、５度までの横曲げを提供するような形状を有する。別の実施例においては、装置は上述の３度の運動を提供し、制限されない軸回転を提供するような形状を有する。本発明の関節整形装置は後方にある小面関節の拡張（distraction）を維持し、これにより痛みの原因の可能性を減少させるために、非圧縮性となるように設計される。
【００１３】
　関節整形装置は、周囲の柔らかな組織即ち椎間板の環体が緊張状態（張力付与状態）となり、関節整形装置の位置ずれを防止するように、非圧縮性とされた椎間板空間内に配置される。このような状況においては、本発明によるボール部分及びソケット部分は緩い運動部分を排除し、可能な運動の最大の融通性を提供する。
【００１４】
　従って、本発明により得られる利点及び目的は多い。以下、添付図面を参照して本発明を詳細に説明する。
【実施例】
【００１５】
　以下、本発明の原理の理解を促進するため、図面を参照しながら本発明の実施例につき特定の用語を用いて説明する。ただし、実施例は本発明の要旨を限定するものではなく、種々の変形及び修正が可能であり、本発明の原理の更なる応用は当業者にとって容易に実行できることは言うまでもない。
【００１６】
　第１図ないし第４図を参照すると、同じ符号は同一又は対応する部品を示し、特に第２図を参照すると、本発明に係る椎間板関節整形装置と類似した参考例の装置を符号１０にて示す。装置１０は上方の第１椎骨本体１２と下方の第２椎骨本体１４との間に移植された状態で示され、これらは代表的な腰椎１６の一部を形成する。第１図に示す腰椎１６は健全な椎間板１８を含む。装置１０は椎間板を切り取ることにより生じる空間内に代わりに配置される補綴板である。
【００１７】
　第３、４図に示すように、椎間板関節整形装置１０は上方組立体２０及び下方組立体２２を有する。上方組立体２０はソケット２６を備えた第１部材２４を有する。上方に延びるタブ３０を有するベースプレート２８は第１部材２４に締結される。第１部材２４はベースプレート２８の隣接する面３４に適合しこの面に締結される上面３２を有する。上面３２とは反対側の面３６はソケット２６を具備する。面３６はソケット２６のすべての側部で上方に傾斜するように形成され、傾斜はソケット２６の入口から上面３２の方に向かっている。
【００１８】
　ベースプレート２８は、当業者にとって既知の生理学的に矛盾を生じない接着剤又は他の締結機構により面３４に沿って第１部材２４の面３２に締結された平坦な板である。ベースプレート２８の上面３８は椎骨本体１２に適合するように形成されている。一般に、面３８は平坦であり、椎骨本体１２の適合する面は手術中平坦にされる。タブ３０は上方に延び、ベースプレート２８と一体になっている。タブ３０は開口４０を備え、組立体２０を椎骨本体１２に締結するために開口を通してネジ４２（下方のベースプレート４８に関して示す）を使用することができる。
【００１９】
　下方組立体２２はソケット２６内に緩く嵌合するボール４６を備えた第２部材４４を有する。タブ５０を有するベースプレート４８はタブ３０を有する上方のベースプレート２８と類似しているので、詳細に説明しない。第２部材４４は第１部材２４及び上方ベースプレート２８に関連して先に述べた方法と類似の方法でベースプレート４８の隣接する面５４に締結される下面５２を有する。下面５２とは反対側の面５６は上方に延びたボール４６を有する。面５６はボール４６から離れるようにボール４６のすべての側で傾斜し、ボール４６がソケット２６と嵌合する場所を除いて、第１部材２４と第２部材４４との間に空間を形成する。好ましい例においては、面５６、３６は４つの異なる方向において傾斜面に沿ってボール４６及びソケット２６から離れるように傾斜する。ボール４６及びソケット２６は実質上卵形又は細長い形状を呈し、端部では４半分球状を呈する。
【００２０】
　参考例による運動セグメントは、本発明と同様に、椎間板関節整形装置１０、及び、これに隣接する上方及び下方の椎骨本体から成る。ボール４６及びソケット２６の正確な輪郭、及び、面３６、５６の周囲の表面は運動セグメントの撓み、伸び、横曲げ、剪断及び回転において許される運動範囲を決定する。
【００２１】
　健全な腰椎関節において観察される主な運動は撓み／伸びである。典型的な椎骨Ｌ４、Ｌ５間の椎間板は１３度の撓みと、３度の伸びと、３度の横曲げと、１度の軸回転と、少量の剪断とを許容する。撓み／伸びのための回転中心は椎間板空間の後方部分に位置する。参考例は本発明と同様に緩い拘束の概念に基礎を置く。１つの好ましい例では、正常な椎間板の撓み、伸び及び横曲げ運動を擬態する３個の自由度が許される。軸回転、前後の剪断及び軸方向の圧縮は後方の小面関節を保護するために椎間板関節整形装置１０により拘束される。更に、周囲の柔らかな組織の束縛部を張力状態に置くように椎間板空間を非圧縮性にすることにより装置が挿入される。これにより、関節整形装置が位置ずれするのを防止する助けとなる。装置は１５度の撓み、５度の伸び、５度の横曲げ及び２ミリメートルの剪断を提供するように形造られる。関節表面は雄型凸状ボール表面に対して関節運動を行う凹状雌型ソケット表面である。このような構成により、緩い運動部分が排除される。
【００２２】
　参考例は本発明と同様に、粒子の発生を抑え、圧縮による軸方向運動を阻止する第１及び第２部材２４、４４のための材料を使用する。このような材料としてはセラミックが適しており、好ましい例においては、セラミック材料として酸化ジルコニウムを使用し、別の好ましい例においては、酸化アルミニウムを使用する。材料の仕様は理想的な摩耗特性及び生理学的な両立性を示す。弾性係数は従来使用されているセラミックより小さく、ひび割れも少ない。上記材料の特性は交換した関節整形椎間板に対して、必要な４０年の年月だけは持続することが分かった。
【００２３】
　第１−４図に示したような参考例は本発明と同様に、好ましくはクロムコバルト又はチタンから作られたベースプレートに締結されたセラミック部材２４、４４を使用する。金属ベースプレートの目的は長期固定における骨の内部成長を助長し、短期固定に対して隣接する椎骨本体へのネジ取り付けを可能にすることである。しかし、装置１０が周囲の柔らかな組織の束縛部を張力状態に置く非圧縮性の椎間板空間に配置されているので、初期のネジ固定が不要になる場合があることを諒解されたい。更に、骨の内部成長はセラミック内で生じることが分かっている。それ故、全体の椎間板関節整形装置を第１及び第２部材２４、４４、即ち、２つのセラミックの関節片のみで作ることができる。
【００２４】
　本発明と同様に参考例を実施するのに適当な手術技術は、米国ミネソタ州５５４０７、ミネアポリス、２８００　シカゴ・アベニュー・サウス（2800 Chicago Avenue South, Minneapolis, Minnesota 55４07）所在のリチャード・エム・サリブ、エム・ディ・インスチテュート・フォー・ロウ・バック・ケア（Richard M. Salib, M.D., Institute for Low Back Care）から入手できる書物「Femoral Cortical Ring Plus Cancellous Dowel: An Alternative in an Anterior Lumber Interbody Fusion」に記載されている。
【００２５】
　第５−１４図は本発明に係る椎間板関節整形装置の諸実施例を示す。第５図には、第１−４図に示すものと同様の椎間板関節整形装置１１０を示す。椎間板関節整形装置１１０は楕円形のボール１４６及びソケット１２６を有し、これらボール及びソケットは、その最大長さが前後端１５８、１６０に対して横方向の第１軸線に沿って位置し、最小長さが表面１５６に沿い第１軸線に垂直な第２軸線に沿って位置するように指向している。好ましい実施例においては、楕円形ボール及びソケット形状の半径は第１軸線に沿っては０．３２２インチ即ち約８．１８ｍｍであり、第２軸線に沿っては０．１７３インチ即ち約４．３９ｍｍである。別の実施例においては、ボール及びソケット形状の半径は第１軸線に沿っては０．４３１インチ即ち約１０．９５ｍｍであり、第２軸線に沿っては０．２５６インチ即ち約６．５０ｍｍである。一般に、ボールの半径が大きいほど、圧縮、回転及び軸方向負荷に対する抵抗が一層大きくなる。
【００２６】
　関節整形装置１１０の前端から回転中心までの距離１６５は前端１５８と後端１６０との間の長さの６５％に当たる後方に位置し、通常の腰椎の回転中心に一致する。本発明は更に、脊椎の他の領域の回転中心に装置１１０の回転中心を一致させるように装置を位置決めする。
【００２７】
　第５、７図に示すように、第１関節表面１３６はソケット１２６から離れるように傾斜し、第２関節表面１５６は平坦形状を維持するが、本発明では、関節表面１３６、１５６のいずれか一方を傾斜させることができる。傾斜の度合いは関節表面１３６、１５６間の相対回転量を決定し、第１関節表面１３６はいずれかの方向における５度までの横曲げ、５度までの伸び、及び、１５度までの撓みを提供するように傾斜している。好ましい実施例においては、第１関節表面１３６はいずれかの方向における５度の横曲げ、５度の伸び、及び、１５度の撓みを提供するように傾斜している。この実施例においては、ボール１４６及びソケット１２６は第５図に符号１７０にて示すようないずれかの方向における５度までの軸回転を許容するような所定の嵌合を行うように形状づけられている。ボール１４６及びソケット１２６の細長い形状特性により、他の回転は禁止される。
【００２８】
　第６、７図は第１椎骨１２と第２椎骨１４との間に位置した第５図の椎間板関節整形装置１１０を示す。第６図は椎間板関節整形装置１１０の前方から見た図であり、第７図はその装置の側面図である。第６、７図は共に、第５図の椎間板関節整形装置１１０の断面を示す。
【００２９】
　第８、９図は、本発明の関節整形装置の他の実施例を示す。第８図の装置２１０のボール２４６及び第９図のソケット２２６は球状を呈し、横方向端部では部分的に円筒状を呈する。
【００３０】
　関節整形装置２１０の前端から回転中心までの距離２６５は前端２５８と後端２６０との間の長さの６５％に当たる後方に位置し、通常の腰椎の回転中心に一致する。本発明は更に、脊椎の他の領域の回転中心に装置２１０の回転中心を一致させるように装置を位置決めする。
【００３１】
　第９図に示すように、第１関節表面２３６はソケット２２６から離れるように傾斜し、第２関節表面２５６は平坦形状を維持するが、本発明では、関節表面２３６、２５６のいずれか一方を傾斜させることができる。傾斜の度合いは関節表面２３６、２５６間の相対回転量を決定し、第１関節表面２３６はいずれかの方向における５度までの横曲げ、５度までの伸び、及び、１５度までの撓みを提供するように傾斜している。好ましい実施例においては、第１関節表面２３６はいずれかの方向における５度の横曲げ、５度の伸び、及び、１５度の撓みを提供するように傾斜している。この実施例においては、ボール２４６及びソケット２２６は椎間板関節整形装置１１０に対して実質上符号１７０にて示すようないずれかの方向における５度までの軸回転を許容するような所定の嵌合を行うように形状づけることができる。ボール２４６及びソケット２２６の細長い形状特性により、他の回転は禁止される。
【００３２】
　第１０、１１図には、関節整形装置３１０の他の実施例を示し、この実施例では、第１０図のボール部分３４６及び第１１図の対応するソケット部分３２６は３つの球状部分３４６（ａ）、３４６（ｂ）、３４６（ｃ）及び３２６（ａ）、３２６（ｂ）、３２６（ｃ）からそれぞれ成る。ボール３４６（ａ）及びソケット３２６（ａ）の半径はボール３４６（ｂ）、３４６（ｃ）及びソケット３２６（ｂ）、３２６（ｃ）の半径より大きくなるように寸法づけられる。更に、ボール部分３４６（ｂ）、３４６（ｃ）及びソケット部分３２６（ｂ）、３２６（ｃ）は同じ半径となるように寸法づけられ、第１０、１１図に示すように、ボール３４６（ａ）及びソケット部分３２６（ａ）から横方向に同じ距離だけ離れている。
【００３３】
　関節整形装置３１０の前端から回転中心迄の距離３６５は前端３５８と後端３６０との間の長さの６５％に当たる後方に位置し、通常の腰椎の回転中心に一致する。本発明は更に、脊椎の他の領域の回転中心に装置３１０の回転中心を一致させるように装置を位置決めする。
第１１図に示すように、第１関節表面３３６はソケット３２６から離れるように傾斜し、第２関節表面３５６は平坦形状を維持するが、本発明では、関節表面３３６、３５６のいずれか一方を傾斜させることができる。傾斜の度合いは関節表面３３６、３５６間の相対回転量を決定し、第１関節表面３３６はいずれかの方向における５度までの横曲げ、５度までの伸び、及び、１５度までの撓みを提供するように傾斜している。好ましい実施例においては、第１関節表面３３６はいずれかの方向における５度の横曲げ、５度の伸び、及び、１５度の撓みを提供するように傾斜している。この実施例においては、ボール部分３４６及びソケット部分３２６は椎間板関節整形装置１１０に対して実質上符号１７０にて示すようないずれかの方向における５度までの軸回転を許容するような所定の嵌合を行うように形状づけることができる。ボール３４６（ｂ）及び対応するソケット３２６（ｂ）、並びに、ボール３４６（ｃ）及び対応するソケット３２６（ｃ）の位置により、他の回転は禁止される。
【００３４】
　第１０、１１図の構成により、軸回転に対する必要な拘束を維持した状態で、ボール部分３４６とソケット部分３２６との間の接触面積を最大にできる。
　第１２−１４図は関節整形装置４１０の他の好ましい実施例を示し、ボール４４６及びソケット４２６は球状を呈している。この実施例は脊椎の長手軸のまわりでの実質上拘束されない回転を許容する。通常の状態の下では、小面（facets）を保護するために、回転を拘束すべきである。しかし、椎間板関節整形装置４１０を挿入するために環体の小さな部分のみを除去する場合には、残りの環体により回転に対する有効な抵抗を提供し、この構成による小面の生理学的な垂直負荷のみを許容するのが望ましい。それ故、軸回転に対する拘束は不要となり、従って、椎間板関節整形装置は撓み／伸び、横曲げ及び軸回転についての椎間板の正常な運動を擬態する３つの自由度を許容することができる。この特定の実施例においては、前後方向の剪断、横方向の剪断及び軸方向の圧縮は拘束される。
【００３５】
　関節整形装置４１０の前端から回転中心４６５迄の距離は前端４５８と後端４６０との間の長さの６５％に当たる後方に位置し、通常の腰椎の回転中心に一致する。本発明は更に、脊椎の他の領域の回転中心に装置４１０の回転中心を一致させるように装置を位置決めする。
【００３６】
　第１３、１４図に示すように、第１関節表面４３６はソケット４２６から離れるように傾斜し、第２関節表面４５６は平坦形状を維持するが、本発明では、関節表面４３６、４５６のいずれか一方を傾斜させることができる。傾斜の度合いは関節表面４３６、４５６間の相対回転量を決定し、第１関節表面４３６はいずれかの方向における５度までの横曲げ、５度までの伸び、及び、１５度までの撓みを提供するように傾斜している。好ましい実施例においては、第１関節表面はいずれかの方向における５度の横曲げ、５度の伸び、及び、１５度の撓みを提供するように傾斜している。
【００３７】
　ここで第１５−２２図を参照すると、本発明の椎間板関節整形装置の各実施例では、装置は手術による移植の前にインサートカップに締結できる。第１５−１７図はインサートカップ７０の一実施例を示す。インサートカップ７０は、椎間板関節整形部材をインサートカップ内に圧入することにより、部材３２４の如き第１部材の上面、又は、表面７２において第１７図に示すような部材３４４の如き第２部材の下面のいずれかに締結されるような形状を有する。本発明はまた、例えば、人体に対して矛盾を生じない接着剤、テープ、溶接又はクリップ機構を用いて、インサートカップ７０を椎間板関節整形装置の表面に締結する他の手段を使用できる。インサートカップ７０は第５、６図に示すような一方の椎骨表面に係合するための係合表面７６を具備する。係合表面７６は第５図に示すような脊椎に対して垂直な軸線のまわりで実質上凸状となっている。この形状は椎骨の頂面及び底面の自然な輪郭を追従し、軸回転及び前後の剪断に関して装置を安定させるように作用する。
【００３８】
　第１８−２１図はインサートカップ１７０の別の実施例を示し、このインサートカップは、第２０図に示すように、部材３２４の如き第１部材の外表面又は部材３４４の如き第２部材の外表面を摺動収容するための収容表面１７２を具備する。インサートカップ７０の実施例と同様に、インサートカップ１７０は椎骨表面に係合するための凸状の係合表面１７６を具備する。椎間板関節整形装置の部材は、第２０図に示すように、部材３４４の如き部材にカップ１７０を螺合させることにより、インサートカップ１７０に取り付けられる。第２１図に詳示するように、ネジ７８はインサートカップ１７０の皿穴８０を貫通し、部材３４４の別の開口８２にネジ係合する。
【００３９】
　インサートカップ７０又は１７０にとって好ましい材料はチタンの如き金属である。インサートカップは機械加工やモールド成形の如き種々の既知の方法で形成でき、本発明の一実施例においては、インサートカップはモールド成形される。本発明の椎間板関節整形装置にチタンのインサートカップを使用すると、構造体に対する引っ張り支持を提供し、第１及び第２部材を圧縮状態に維持し、金属材料の厚さを増減させることによりインサートカップの寸法を容易かつ安価に変更できる状態で椎間板関節整形装置の部材を単一寸法に維持できる等の種々の利点が得られる。
【００４０】
　椎間板関節整形装置にチタンのインサートカップを使用した際の別の利点は、インサートカップが抵抗フィンやスパイクや歯をセラミックよりも容易に取り付けることのできる表面を提供できることである。第６図はインサートカップの外表面の前端への抵抗フィン９２の取り付けを示す。これらのフィンは軸回転に対する関節整形装置の抵抗を向上させるように作用し、機械加工、はんだ付け、溶接又は接着の如き既知の方法でインサートカップに取り付けることができる。一実施例においては、フィンはインサートカップに溶着される。第２２図は、椎間板空間への関節整形装置の容易な挿入を許容するが反対方向への移動には抵抗する、インサートカップ７０の表面に取り付けられた列をなす歯９４を示す。列をなす歯９４をインサートカップに取り付けるために上述の任意の取り付け方法を使用できるが、一実施例においては、インサートカップの機械加工中に歯をインサートカップ内に形成する。
【００４１】
　椎間板関節整形装置にチタンのインサートカップを使用した際の更に別の利点は、インサートカップがコーティングを容易に接着できる表面を提供することである。第６、７図は骨内部成長式の固定を促進するためにインサートカップの外表面へのチタンビードコーティング９０の適用を示す。コーティングを施すために焼結やスプレーの如き種々の既知の技術を使用でき、一実施例においては、チタンビードコーティング９０がインサートカップの外表面に噴霧（スプレー）される。第２２図はチタンビードのコーティングを受け入れるために３組の歯列９４間に設けられたビードボケット９６を示す。第２２図の実施例においては、列をなす歯は装置挿入方向とは逆の方向への椎間板関節整形装置の移動に抵抗する。ビードポケット９６内に位置したチタンビードコーティングは、インサートカップの外表面を適所に保持し、任意の方向におけるインサートカップの運動に対する抵抗を高めるように作用する骨内部成長式の固定を助長する。
【００４２】
　以上、図面に基づき本発明の実施例を詳細に説明したが、本発明は実施例のみに限定されるものではなく、本発明の要旨内で種々の変形、修正が可能であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】椎骨本体間の健全な椎間板を示す腰椎の前面図である。
【図２】図１と同様の図であるが、椎間板の代わりに本発明に係る椎間板関節整形装置を配置した図である。
【図３】本発明の参考例に係る椎間板関節整形装置の側断面図である。
【図４】図３の装置の前面図である。
【図５】本発明の実施例に係る椎間板関節整形装置の斜視図で、ボール及びソケットの形状を破線にて示す図である。
【図６】図５の椎間板関節整形装置を配置した状態を示す２つの椎骨の前面図である。
【図７】図５の装置の側面図である。
【図８】本発明の他の実施例に係る椎間板関節整形装置の下方部材の斜視図である。
【図９】椎間板関節整形装置の上方部材の斜視図で、図８のボール形状に対応するソケット形状を破線にて示す図である。
【図１０】本発明の更に別の実施例に係る椎間板関節整形装置の下方部材の斜視図で、ボール形状を破線にて示す図である。
【図１１】図１０のボール形状に対応するソケット形状を備えた椎間板関節整形装置の斜視図である。
【図１２】本発明に係る別のボール形状を備えた椎間板関節整形装置の上面図である。
【図１３】１３−１３線における図１２の椎間板関節整形装置の断面図である。
【図１４】１４−１４線における図１２の椎間板関節整形装置の断面図である。
【図１５】本発明に係るインサートカップの上方から見た斜視図である。
【図１６】図１５のインサートカップの側面図である。
【図１７】椎間板関節整形装置の下方部材を装着した状態での図１５のインサートカップの側面図である。
【図１８】本発明に係る別のインサートカップの上方から見た斜視図である。
【図１９】図１８のインサートカップの側面図である。
【図２０】一対の図１８のインサートカップ内に装着された椎間板関節整形装置の断面図で、一方のインサートカップへの関節整形装置のネジ取り付けを示す図である。
【図２１】図２０の円内の拡大図で、図１８のインサートカップへの関節整形装置のネジ取り付けを示す図である。
【図２２】列をなす抵抗歯及びビードポケットを合体したインサートカップの上方から見た斜視図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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