(57)【要約】  本出願は、第１の平面および第２の平面内での椎骨の運動のために構築され、第３の平面内での椎骨の動作を防止または抑制するために構築される椎骨ロッドに関する。椎骨ロッドは１つまたは複数のノッチを含むことができる。ノッチは、ロッドの断面形状および、したがって構造的特性を変える。ノッチは、第１の平面および第２の平面内での椎骨の運動を容易にし第３の平面内の運動を防止または抑制するように、形作り、寸法決定し、配置することができる。充填材はノッチ内に配置することができ、ロッドを強化し、かつ／または、耐久性を提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の材料で構築される細長い本体と、
前記本体に沿って間隔を隔てて配置される複数のノッチであって、前記本体を第１の平面および第２の平面内で屈曲させ且つ前記本体に第３の平面内での屈曲を実質的に防止させる、複数のノッチと、
前記複数のノッチの各々の内部に配置された、前記第１の材料と異なる充填材と
を備える椎骨ロッド。
【請求項２】
前記本体は、対称な断面形状を含む、ノッチを付けられていない部分を更に含んでいる、請求項１に記載のロッド。
【請求項３】
前記本体は、非対称な断面形状を含む、ノッチを付けられていない部分を更に含んでいる、請求項１に記載のロッド。
【請求項４】
前記本体内を延びる少なくとも１つの支持部材を更に含んでおり、前記少なくとも１つの支持部材は、前記本体および前記充填材と異なる第３の材料で構築される、請求項１に記載のロッド。
【請求項５】
前記複数のノッチは互いに重なり合った配置で位置決めされる、請求項１に記載のロッド。
【請求項６】
前記複数のノッチは、前記本体の共通する側に位置決めされる、請求項１に記載のロッド。
【請求項７】
前記充填材は前記複数のノッチのうち少なくとも１つから外側に延びる、請求項１に記載のロッド。
【請求項８】
前記複数のノッチのうち少なくとも１つは、前記本体を通って延びる内側ノッチである、請求項１に記載のロッド。
【請求項９】
第１の材料で構築される細長い本体と、
前記本体内に延びるノッチと、
前記ノッチ内に配置される充填材と
を備えており、
前記本体、前記ノッチおよび前記充填材は、第１の方向における屈曲のための第１の曲げ剛性、および、第２の方向における屈曲を実質的に防止するための第２の曲げ剛性を生じさせる、椎骨ロッド。
【請求項１０】
前記本体および前記充填材の弾性率が異なる、請求項９に記載のロッド。
【請求項１１】
前記ノッチは、互いに異なる深さを有する、異なる部分を含んでいる、請求項９に記載のロッド。
【請求項１２】
前記第１の方向および前記第２の方向は約９０°離れている、請求項９に記載のロッド。
【請求項１３】
第１の材料で構築される細長い本体と、
前記本体内に延びるノッチと、
前記複数のノッチの各々の内部に配置された、前記第１の材料と異なる充填材と
を備えており、
前記本体は、前記ノッチから離れた位置に第１の断面形状を含み、前記ノッチにおいて第２の断面形状を含み、前記第１及び第２の断面形状は、前記本体を第１の平面および第２の平面内で屈曲させ且つ前記本体に第３の平面内での屈曲を実質的に防止させる、椎骨ロッド。
【請求項１４】
第１の材料で構築される細長い本体と、
前記本体内に延びており、前記本体を第１の平面および第２の平面内で屈曲させ且つ前記本体に第３の平面内での屈曲を実質的に防止させるノッチと、
前記ノッチ内に配置される充填材であって、前記第１の平面および前記第２の平面内での屈曲の間、前記本体を強化する、前記第１の材料と異なる充填材と
を備える椎骨ロッド。
【請求項１５】
前記本体は、前記ノッチから離れた位置に対称な形状を含み、前記ノッチにおいて非対称な形状を含む、請求項１４に記載のロッド。
【請求項１６】
前記本体は実質的に円形の断面形状を含む、請求項１５に記載のロッド。
【請求項１７】
前記本体が実質的に矩形の断面形状を含む、請求項１４に記載のロッド。
【請求項１８】
前記本体を強化するように前記本体内を延びる支持部材であって、前記本体および前記充填材と異なる材料で構築される支持部材を更に備える、請求項１４に記載のロッド。
【請求項１９】
前記本体内に延びる、前記ノッチから間隔を隔てて配置される第２のノッチを更に備える、請求項１４に記載のロッド。
【請求項２０】
前記充填材は前記ノッチから外側に延びる、請求項１４に記載のロッド。
【請求項２１】
第１の材料で構築される細長い本体と、
前記本体内にそれぞれ延びる第１のノッチ及び第２のノッチであって、前記本体を第１の平面および第２の平面内で屈曲させ且つ前記本体に第３の平面内での屈曲を実質的に防止させる、第１のノッチおよび第２のノッチと、
前記第１のノッチおよび前記第２のノッチ内に配置される充填材であって、前記第１の平面および前記第２の平面内での屈曲の間、前記本体を強化する、前記第１の材料と異なる充填材と、
前記本体を支持するように前記本体に沿って延びる支持部材であって、前記本体および前記充填材と異なる材料で構築される支持部材と
を備える椎骨ロッド。
【請求項２２】
前記支持部材は、前記第１および前記第２のノッチのうち１つと前記充填材に重なり合う配置で位置決めされる、請求項２１に記載のロッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、１つまたは複数の椎骨部材を支持する椎骨ロッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
脊椎すなわち椎骨ロッドは、変性椎間板疾患、椎間板ヘルニア、脊柱側湾または他の湾曲異常、および骨折などの脊椎障害の外科治療において頻繁に使用される。様々な種類の外科治療が利用される。場合によっては、椎体間の相対的運動を抑制するために、脊椎融合が必要とされる。他の場合には、椎体間の運動を維持するために動的インプラント（ｄｙｎａｍｉｃ  ｉｍｐｌａｎｔ）が使用される。いずれの種類の外科治療についても、脊椎ロッドは、椎骨の後面であろうと、前面であろうと、側面であろうと、２つ以上の椎骨の外部に取付けできる。他の実施形態においては、脊椎ロッドは、動的インプラントまたは脊椎融合を利用せず、椎骨に取付けられる。
【０００３】
脊椎ロッドは、脊椎融合手術後に骨が融合するのを促進する安定した剛性の支柱を形成できる。更に、ロッドは、損傷または欠陥のある領域から離れて、より広い面積にわたって応力の方向を向け直すことができる。また、ロッドは脊椎を適切な配列に回復できる。場合によっては、可撓性のロッドが適切なものとなる可能性がある。可撓性のロッドは、剛性のロッドに比べて、椎間構造への荷重を増大させること、骨移植治療が行われている間に隣接する椎骨要素への応力転移を減少させること、および、強度を可撓性と概ね均衡させることなどのいくつかの利点を提供できる。
【０００４】
これらのそれぞれの特徴とは別に、外科医は手術後に解剖学的な運動を制御することを望む場合がある。すなわち、外科医は１つの種類の脊椎の運動を抑制または制限し、一方では第２の方向内でのより小さいまたはより大きい度合の運動を許容することを望む場合がある。一例示として、外科医は側方への屈曲の運動を抑制または制限し、一方ではより大きな屈曲度および伸長度を許容することを望む場合がある。しかし、従来のロッドは本来対称性を持つ傾向があり、この度合の制御を実現することができない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本出願は、第１の平面および第２の平面内での椎骨の運動のために構築され、第３の平面内での椎骨の運動を防止または抑制するために構築される椎骨ロッドに関する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本出願は、１つまたは複数の椎骨部材を支持する椎骨ロッドに関する。ロッドは、構造的特性を変更する１つまたは複数のノッチを含むことができる。ロッドは、第１の平面および第２の平面内での椎骨の運動を可能にし、第３の平面内での椎骨の運動を防止または抑制する。椎骨の運動中にロッドが屈曲する際にロッドを支持するように、充填材をノッチ内に配置することができる。一実施形態では、ロッドは、屈曲、伸長および回転運動を可能にし、一方では側方への屈曲を制限または防止する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】一実施形態による装置の斜視図である。
【図２】一実施形態による脊柱側湾の脊椎に取付けされる装置の前頭面に沿った概略図である。
【図３】図１の線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿った断面図である。
【図４】一実施形態による装置の断面図である。
【図５】一実施形態による装置の側面図である。
【図６】一実施形態による装置の斜視図である。
【図７】一実施形態による装置の断面図である。
【図８】一実施形態による装置の斜視図である。
【図９】一実施形態による装置の斜視図である。
【図１０】一実施形態による装置の側面図である。
【図１１】一実施形態による装置の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本出願は、第１の平面および第２の平面内での椎骨の運動のために構築され、第３の平面内での椎骨の運動を防止または抑制するために構築される椎骨ロッドに関する。図１は装置１０の一実施形態を例示し、装置１０は、１つまたは複数の椎骨部材に沿って延在する寸法になされたロッド２０を含む。１つまたは複数のノッチ３０はロッド２０内に配置される。ノッチ３０はロッド２０の構造的特性を変更して、椎骨部材の特定の運動を可能にする。充填材４０は、ノッチ３０内に配置され、椎骨の運動中にロッド２０が屈曲する際にロッド２０を支持する。
【０００９】
図２は、胸部領域Ｔ、腰部領域Ｌおよび仙骨Ｓの椎骨部材１００を含む患者の脊椎を例示する。この脊椎は、湾曲の頂点が前頭面内でその正しい配列から変位した脊柱側湾の湾曲を有する。この脊椎は側方に変形し、したがって椎骨部材１００の軸は患者の中心線を通る矢状面から変位する。装置１０は、１つまたは複数の留め具１０１によって椎骨部材１００に取付けられる。装置１０は２つの平面内での屈曲、伸長および軸回転を許容し、一方では第３の平面内の側方への屈曲を制限する。これらの運動に対する制約は、脊柱後湾、脊柱前湾および前頭面に沿った均衡を維持し、一方では脊柱側湾の変形を制御する。
【００１０】
図１に戻ると、ロッド２０は、第１の端部２３および第２の端部２４を有する細長い形状を含む。いかなる外力の影響下にもない場合、ロッド２０は実質的に真直ぐでよく、または湾曲していてよい。ロッド２０は、限定されないが、図１および図３に例示するような実質的な円形、楕円形、図６に例示するような実質的な矩形、または、図７に例示するような組合せを含む様々な断面形状を含むことができる。ロッド２０は全長に沿って中実であるか、または全長の一部または全体に沿って中空であってよい。
【００１１】
ロッド２０は、図４に例示するように１つまたは複数の支持部材２５を更に含むことができる。支持部材２５は、更なる強度および支持のためにロッド２０内に配置される細長い部材である。図４は、全長に沿って軸方向に間隔を隔てて配置される支持部材２５を有する一実施形態を例示する。図７に例示される他の一実施形態では、複数の支持部材２５が重なり合った配置で配置される。支持部材２５は様々な材料で構築でき、様々な長さおよび断面形状を含むことができる。複数の支持部材２５を有する実施形態では、部材２５は同一のまたは異なる材料から構築できる。
【００１２】
１つまたは複数のノッチ３０がロッド２０内に延びる。ノッチ３０は、図５に例示するように対称な形状を含むことができる。ノッチ３０は、異なる部分において異なる深さおよび表面形態を有して、図８に例示するように非対称であってもよい。図８の実施形態では、ノッチ３０は、第１の深さを有する第１の部分３１、第２の異なる深さを有する第２の部分３２、および更に異なる深さを有する中間部分３３を含む。
【００１３】
いくつかの実施形態では、ノッチ３０は、図１、図５および図８に例示するようにロッド２０の外側に配置される。外側ノッチ３０の互いに対向する側は、ロッド２０によって境界が定められていない（ｎｏｔ  ｂｏｕｎｄｅｄ）。ノッチ３０はまた、図６、図９および図１０に例示するようにロッド２０の内側を通って延びてよい。内側ノッチ３０はロッド２０の内側を通って延び、互いに対向する側は、ロッド２０によって境界が定められている。
【００１４】
図８に例示するような一実施形態では、１つのノッチ３０がロッド２０内に延びている。他の実施形態では、複数のノッチ３０がロッド２０内に延びている。図１に例示するような一実施形態では、ノッチ３０は複数の側からロッド２０内に延びている。図１および図５に例示するような１つの特定の実施形態では、ノッチ３０は互いに対向する側から内側に向けて延びている。図１０に例示するような他の一実施形態では、ノッチ３０は、長さ方向にノッチ３０の重なりがないように、互い違いに配置される。更に他の一実施形態では、複数のノッチ３０は、ノッチ３０の間にいくらかの重なりを有して配置される。他の組合せが可能で、それは、例えば、ノッチ３０のいくらかの重なりを含む長さ方向の部分、および、ノッチ３０の重なりのない長さ方向の他の部分を有する実施形態を含む。図１１は、ロッド２０の実質的に同一の側からそれぞれ延びる複数のノッチ３０を有する他の一実施形態を例示する。
【００１５】
ロッド２０は様々な外科用の品質等級の材料から構築できる。これらは、ステンレス鋼、コバルトクロム、チタンおよび形状記憶合金などの金属を含む。ＰＥＥＫおよび超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）などの材料から製造される重合体ロッドを含む非金属ロッドも考えられる。
【００１６】
ロッド２０およびノッチ３０の構造的特性は、１つまたは複数の方向における椎骨の屈曲を実現し、他の一方向における屈曲を防止または制限する。図２の例を用いると、運動は矢状面内で実現され、前頭面内で防止または制限される。構造的特性は、ロッド２０の材料選択を含む複数の要素と断面形状とに依存できる。曲げ剛性は、屈曲に対する剛さの指標であり、次式で与えられる。
【００１７】
【数１】
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ここでＥはロッド材料の弾性係数すなわちヤング率であり、Ｉは屈曲軸周りのロッド断面の慣性モーメントである。弾性係数は材料によって異なり、その材料に関する応力と歪みとの間の関係を反映する。例示として、チタン合金は一般に約１００から１２０Ｇｐａの間の範囲にある弾性係数を有する。比較として、移植可能な品質等級のポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）は約３から４Ｇｐａの間の範囲にある弾性係数を有し、因みにそれは皮質骨の弾性係数に近い。
【００１８】
一般に、物体の慣性モーメントはその形状およびその形状内の質量分布に依存する。物体の重心Ｃから離れた材料集中が大きいほど、慣性モーメントは大きい。重心Ｃは、材料が断面全体にわたって均一であると仮定した形状に関する質量の中心であってよい。図３は、図１のロッド２０のノッチをつけられた領域の断面を例示する。ｘ軸方向における断面積の幅がｙ軸方向における幅より大きいため、その結果として、ｘ軸における慣性モーメントＩｘは、ｙ軸における慣性モーメントＩｙより大きくなる。これは、ｙ軸と比較してｘ軸においてより大きい耐屈曲性があることを意味する。すなわち、装置１０は、ｙ軸周りを（図３に例示されるように左右に）屈曲するよりも容易にｘ軸周りを（図３に例示されるように上下に）屈曲する。再び図２の実施形態を用いると、ロッド２０は、側方への屈曲を防止しつつ屈曲および伸長を可能にするように、ｘ軸が前頭面に実質的に平行になるように配置することができる。外科医は、患者の矢状面および前頭面と位置合わせされた以外の角度に方向付けられたｘ軸およびｙ軸を有するロッド１０ａの据付けを選択することも可能である。
【００１９】
ノッチ３０の領域の外側では、図３のロッド２０は実質的に対称で、したがって１つまたは複数の平面内での屈曲を促進し、他の平面内での屈曲を防止または排除する構造的特性を含まない。したがって、ノッチ３０の配置、形状および寸法は、屈曲を制御する構造的特性をもたらす。他の実施形態において、構造的特性はロッドの形状およびノッチ３０の組合せによってもたらされる。
【００２０】
図６は実質的に矩形の断面を有するロッド２０を例示する。主軸（ｍａｊｏｒ  ａｘｉｓ）はｘ軸に沿って延在し、副軸（ｍｉｎｏｒ  ａｘｉｓ）はｙ軸に沿って延在する。この形状は、ｙ軸における慣性モーメントＩｙよりｘ軸における慣性モーメントＩｘがより大きいという結果をもたらす。これは、ｙ軸と比較してｘ軸においてより大きい耐屈曲性を結果として示す。ロッド２０を通って延びる内側ノッチ３０は、ｘ軸において耐屈曲性を低減する。これは、患者への初期配置中に脊椎の湾曲に適合するようにロッド２０を屈曲することを容易化できる。
【００２１】
屈曲性能に作用する他の方法は、１つまたは複数の支持部材２５をロッド２０内に配置することである。弾性係数および部材断面の慣性モーメントによって決定される部材２５の曲げ剛性は、装置１０の全体の構造的特性を更に調整するために利用できる。
【００２２】
様々な曲げ剛性を有する椎骨ロッドの一例は、「異なる軸周りに異なる曲げ剛性を有する脊椎ロッドおよび使用方法（“Ｓｐｉｎａｌ  Ｒｏｄｓ  Ｈａｖｉｎｇ  Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ  Ｆｌｅｘｕｒａｌ  Ｒｉｇｉｄｉｔｉｅｓ  ａｂｏｕｔ  Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ  Ａｘｅｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｏｆ  Ｕｓｅ”）と題された２００６年１月２７日に出願された米国特許出願第１１／３４２，１９５号に開示され、ここに参照により組み込まれる。
【００２３】
充填材４０はノッチ３０内に配置され、ロッド２０を強化し、かつ／または耐久性を提供する。充填材４０は、ロッド２０より小さい弾性係数すなわちヤング率を含む。したがって、充填材４０を有するロッド２０の強度および耐久性は、ノッチをつけられていないロッド２０よりも小さい。充填材４０は、限定されないが、炭素繊維、ポリカーボネート、シリコーン、ポリエーテルエーテルケトン、およびそれらの組合せを含む様々な異なる物質を含むことができる。
【００２４】
様々な量の充填材４０をノッチ３０内に配置することができる。図１および図５に例示するような実施形態では、充填材４０は実質的にノッチ３０を満たす。図４および図１０に例示するような他の一実施形態では、充填材４０はノッチ３０の全体より少なく充填される。更に他の実施形態では、図１１に例示するように充填材４０はノッチ３０を満たし、ノッチ３０から外側に延びる。複数のノッチの実施形態は、様々なノッチ３０内の充填材４０の量の変更も含むことができる。いくつかの複数のノッチの実施形態において、１つまたは複数のノッチは充填材４０を含まなくてよい。
【００２５】
一実施形態において、第１の方向における椎骨の運動中に、本体２０は屈曲し、１つまたは複数のノッチ３０は変形し、寸法が減少する。この変形はまた、これらのノッチ３０内の充填材を変形させる。
【００２６】
装置および方法は、図２に例示される脊柱側湾の脊椎などの前頭面内の脊椎の変形を治療するために利用できる。装置および方法は、脊柱後湾の脊椎すなわちシェイエルマン脊柱後湾症などの矢状面内での変形を治療するためにも利用できる。装置は、損傷した椎骨部材１００および、外傷、変形状態、腫瘍、または感染症などの特定の事象を含む様々な原因から損傷した椎間板を支持するためにも使用できる。
【００２７】
一実施形態では、装置１０は経皮的な方法で患者に挿入される。装置１０は脊椎の湾曲を反映する形状に変形できる。一実施形態は、頚椎への前方進入法による脊椎への接近を含む。他の用途は他の進入法を意図し、それは、脊椎への後方進入法、後側方進入法、前側方進入法および側方進入法を含み、脊椎の頸部、胸部、腰部および／または仙骨部分を含む脊椎の他の領域に接近する。
【００２８】
「下に（ｕｎｄｅｒ）」、「下方に（ｂｅｌｏｗ）」、「下側に（ｌｏｗｅｒ）」、「上方に（ｏｖｅｒ）」、「上側に（ｕｐｐｅｒ）」などの空間に関連する用語は、記述の容易化のために用いられ、１つの要素の第２の要素に対する相対的な配置を説明するものである。これらの用語は、図に示される方向と異なる方向に加えて、装置の異なる方向を網羅することを意図している。更に、「第１の（ｆｉｒｓｔ）」、「第２の（ｓｅｃｏｎｄ）」などのような用語はまた、様々な要素、領域、部分などを説明するために使用され、かつ制限することを意図していない。説明全体を通して、同じ用語は同じ要素を参照する。
【００２９】
ここに用いられる「有する（ｈａｖｉｎｇ）」、「収容する（ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」などの用語は、記述された要素または特徴の存在を示すが、追加の要素または特徴を排除しない非制限的用語である。冠詞の「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」および「その（ｔｈｅ）」は、文脈が明らかに他の意味を指定しない限り、単数と同様に複数も含むことを意図している。
【００３０】
本発明は、本発明の範囲および本質的特長から逸脱することなく、ここに説明された方法とは別の特定の方法で実施できる。したがって、本実施形態は、あらゆる点で例示的および非制限的であると看做されるべきであり、添付の特許請求の意味および等価な範囲内に入る全ての変更は、本実施形態に包含されることを意図している。
【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】
2010508081.tif 000012
【図１０】
2010508081.tif 000013
【図１１】
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【国際調査報告】
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2010508081.tif 000016