(57)【要約】本発明は、骨塊の代替品または接合添加用装置として使用するための三次元幾何学的多孔性に設計された構造体を提供する。構造体は、空間充填の自立構造に構築され、または規則的にくりかえされる幾何学的形状を形成するために一緒に結合された剛性フィラメント（１２）である。構造体は骨格構造及びその周辺の組織を、再生及び／または骨の接合の間支持する。更に構造体は、骨の成長のために適切に形作られ、寸法を決められた多くの開放間隙領域（２０）を提供する。１つの好ましい幾何学構造は五角形から形成されるくりかえし変形十二面体に基づく幾何学構造である。その結果生じる構造体は左右対称の２つの横断面を有する。他の実施例は円板状構造及び、自家移植片、同種移植片または人工骨代替品などの可能性を与えるための内部開放領域をもつ構造体を含む。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一連のくりかえし配列された開放形状を全体的に限定し相互に連結する硬質フィラメントからなる骨格再生のための自立性、生体適合性、多孔性の三次元構造体。
【請求項２】
該フィラメントがくりかえし幾何学的形状を限定するように結合している請求項１に記載の自立性、多孔性三次元構造体。
【請求項３】
該くりかえし形状の少なくとも１つが五辺形である請求項２に記載の自立性、多孔性三次元構造体。
【請求項４】
該くりかえし形状の少なくとも１つが五角形である請求項３に記載の自立性、多孔性三次元構造体。
【請求項５】
該くりかえし形状の少なくとも１つが十辺形である請求項２に記載の自立性、多孔性三次元構造体。
【請求項６】
該形状が変形十二面体である請求項５に記載の自立性、多孔性三次元構造体。
【請求項７】
フィラメントが金属である請求項１に記載の自立性、多孔性三次元構造体。
【請求項８】
フィラメントがチタンである請求項７に記載の自立性、多孔性三次元構造体。
【請求項９】
該構造体が骨のインプラントである請求項８に記載の自立性、多孔性三次元構造体。
【請求項１０】
該構造体がくりかえし開放構造を一緒に限定する相互に連結された固体エレメントをもちそして剪断面をもたない三次元自立性、空間充填構造である請求項９に記載の自立性、多孔性三次元構造体。
【請求項１１】
孔を限定する、不ぞろいでなく相互に連結する生体適合性のフィラメントから形成され、剪断破損のもとになる面を実質的に含まない構造体からなる整形外科用インプラント。
【請求項１２】
該構造体内部に骨移植片または骨代替品のための空隙を更に含む請求項１１に記載の整形外科用インプラント。
【請求項１３】
該構造体が実質的に平面状の第一の表面を限定する最上部と該第一の表面に実質的に平行な実質的に平面状の表面を限定する底面を有する請求項１１に記載の整形外科用インプラント。
【請求項１４】
該フィラメントがくりかえし幾何学的形状を限定するように連結している請求項１３に記載の整形外科用インプラント。
【請求項１５】
少なくとも１つの該くりかえし形状が五辺形である請求項１４に記載の整形外科用インプラント。
【請求項１６】
少なくとも１つの該くりかえし形状が五角形である請求項１５に記載の整形外科用インプラント。
【請求項１７】
少なくとも１つの該くりかえし形状が十辺形である請求項１６に記載の整形外科用インプラント。
【請求項１８】
該形状が変形十二面体である請求項１７に記載の整形外科用インプラント。
【請求項１９】
フィラメントが金属である請求項１１に記載の整形外科用インプラント。
【請求項２０】
フィラメントがチタンである請求項１９に記載の整形外科用インプラント。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の技術分野】
本発明は一般的に骨塊の代替品または接合添加装置として使用するための三次元構造体に関する。特にこの構造体は、空隙に対する金属の容積を最少にしそれによって骨の成長を再構築するために可能な容積を最大にするように、相互に連結する不ぞろいでない金属片から特別に設計されている。金属片またはフィラメントは、最大の強度を与え、かつ構造体による潜在的剪断面を最小にするために規則的なくりかえし幾何学的形状を形成するために結合されている。特に好ましい幾何学的形状は五角形に基づく変形十二面体である。その結果生じる構造体は、中心部に大きく限定された空隙部分を含むことのできる一般的な直角ブロック配置、円筒形配置を持つであろう。
【０００２】
【発明の概要】
本発明は、骨の接合または再構築のための外科手術によって骨を成長させるための構造体を与えることを目的として設計された三次元の構造体を提供する。構造体は更に、骨の再生期間中、即ち骨の再構築が起る回復期間中に骨格及び筋肉構造を支えるために十分強固であることを目的としている。
【０００３】
このように、本発明の目的は、再生期間中に必要な支持特性を与えるために更に基板または支持体を必要とすることのない自立性手段である構造体を提供することである。これは、多孔性被覆部をもつ寛骨臼カップのようなインプラントとは対照的である。同様に、これらの被覆はまた、孔が不ぞろいでありそして本発明の孔よりも（少なくともその大きさまたは寸法で）実質的に小さい傾向があるもので区別することができる。
【０００４】
更に、構造体は、骨のために許される適当な形と寸法の規則的な間隔の孔及び／または空隙を与えるようにフィラメント状のエレメントから構成されたくりかえし幾何学的形状である、分離したサブコンポーネントから構成されている。このように、フィラメントの断片が構造的な支持を提供するので、空隙部分へのゆっくりした成長が起り得る。この成長は、骨の移植片または骨の代替品の使用によって促進及び／または増大させることができる。“規則的”という語によって成分部分が均一、または同じ種類、または構造、または形、または寸法であること、または同じ寸法及び／または角度のくりかえしユニットを持つことを意味する。“幾何学的”という語によって、成分部分の少なくともいくらかは直線、棒状または十字状から形成されていることを意味する。“規則正しい”という語によって形状が不ぞろいでなく対称的な及び／またはくりかえされる連続体または図形に配列されていることを意味する。更に１つの実施態様では構造体は骨の移植片または骨の代替品を収容するための中央空隙領域をもっている。
【０００５】
本発明の更に付加的な特徴は、構造体をどんなサイズにも拡大することができそしてくりかえし構造としてその形状を維持することを意味する“空間充填物”である構造体を与えることである。このように構造体は規則正しくそして不ぞろいではない。それは均質であり対称的な多くの面を与える。
【０００６】
インプラントは好ましくは生体適合性鋳造金属、例えばチタンまたチタン合金から構成され、それによって強度を最大にし、断層ＣＴスキャン上に現われるかもしれない金属のアーティファクト（ａｒｔｉｆａｃｔ）を最少にする。構造体は、種々の利用のために所望のインプラント剛性を作り出すために変形することができる。構造体はまた必要に応じてその強度を増大し疲労低抗性を増すために変形することもできる。更に、成分となるくりかえし形状を構築することによって基本的な構造体が一度確定された後、例えば骨の成長空隙または締め具を付けるための手段のための空隙を含む機能性構造体を与えるために個々のフィラメントメンバーを変形または除去することができる。
【０００７】
可能性のある用途は背椎固定術、例えば後部腰椎椎体内固定（ＰＬＩＦ）、前部腰椎及び椎体内固定（ＡＬＩＦ）、椎体内固定リング、長骨改造、例えば体液または大腿部改造、脛骨プラトー改造、ミキシロー顔面（ｍｉｘｉｌｌｏ−ｆａｃｉａｌ）改造を含む頭部面改造及び骨盤欠陥の改造などを含む。このように本発明の構造体は一般に弱い骨組織を強化するための多くの整形外科的用途を有している。
【０００８】
【発明の記載】
図１は、骨接合添加装置のために骨塊代替品として使用するために設計された三次元幾何学的多孔性の構造体を示す。一般的に１０で示される構造体は、１種またはそれ以上のタイプのくりかえし幾何学的形状を形成する、相互に連結する一連のフィラメント１２から形成されている。図１〜３に示された構造体において、第一の形状１５は五角形であり、第二のくりかえし形状は変形十二面体１７である。この形状は介在する空隙２０の多孔性領域を限定するように相互に連結している。これらの領域は骨の再構築または接合の間に骨が成長するための空間を与える。このように、構造体は、その領域に成長する骨によって最終的に余分なもの及び／または一次的に移植されたものとなることを目的としている。
【０００９】
特に図１〜３に見られるように、構造体１０は一般に規則的な全体形状をもっている。この例において、構造体は、上端２５、底部２７、側面２９及び末端部３１をもつブロック配置を有し幾何学的構造が実質的に平面を限定している。然し乍らここで明らかであるように、構造体は一般に“剪断面”、即ち構造体内で剪断欠陥のもとになるような面をもっていない。本発明のこの特徴は、骨がさらされる軸方向のストレス、剪断ストレス及びねじれストレス１０のための特性を含むすべての方向での強度を最大にさせ、一方金属の足場または基礎構造を最少にする。
【００１０】
図４は、背柱の体内接合で使用するための本発明の一実施例を示す。特に、この円板または腎臓形の装置は、内部トップリング４１外部トップリング４０及び内部底面リング４３及び外部底面リング４２を有し、所望の強度特性を与えるためにフィラメント状の圧縮材４４によって相互に結合されている。更にこの装置は骨移植片または骨代替品を構造体内に埋め込ませるために内部リングによって限定される大きな空隙４６を有している。
【００１１】
弱い骨の組織を強化するための同様のリング状インプラントが図５及び図６中に５０で示されている。この構造体は、図１〜３に示された第一の実施例において示されたものと同様に孔５１を限定する個々のフィラメント５２で構成されたフィラメントの五角形及び十二面体の形をもつものとして示されている。然し乍ら、図４に示された実施例と同様に、図５及び図６に示されたインプラントはリング形でありそのため図４におけるものと同じ目的のために意図された内部空隙５４を含んでいる。
【００１２】
図７及び図８は、変形五角形及び高度に変形された十二面体を形成するために、規則的なくりかえし角６３で結合されたフィラメント６２から再び構成されたブロック形の構造体６０を示している。“変形された”という語は、図形を三次元空間充填構造体の部分に接近させ結合させるために、基本的な形の１つまたはそれ以上の角度、または１つまたはそれ以上のフィラメント片の長さがこの幾何学的な形状の一般的理解から変更されたことを意味する。五角形は規則的な五辺形であり、一方十二面体は結合する１０個の五角形によって形成される球状構造体である。この構造体もまた閉鎖した八角形の内部リング６６によって限定される中央空隙６４を持っている。
【００１３】
特殊な用途のための特別な構造体の設計において考慮されるであろう特性は、医学的な試験のＡＳＴＭドラフトに従ってテストされるような圧縮、剪断、回転及びねじれ特性を含む。フィラメントは一般に約０．２５ミリメートルないし２ミリメートル、好ましくは０．５ないし１．５ミリメートル、最も好ましくは０．５ないし１ミリメートルの厚さを有する。これらのフィラメントの五角形内での長さは一般に約１ミリメートルないし約１０ミリメートル、好ましくは１ないし６ミリメートル、最も好ましくは１．５ないし３ミリメートルである。十二面体形状は最大２０ミリメートルの寸法である。鋳造チタンまたはチタン合金が好ましい材料として構想されるけれども、本発明は、例えばＰＥＥＫ、他の金属を含む他の生体適性物質から作ることもでき又セラミックの骨代替品も構想することができる。
【００１４】
一般的に、本発明のために使用される外形は、三次元空間に規則的にくりかえされる凸状多面体で、例えば正四面体、立方体、規則的八面体、１２個の規則的五角形によって結合された五角形の十二面体及び２０個の規則的三角形によって結合された二十面体を含む。このようにして、幾何学的形状を形成するためにフィラメント構造体が一緒に結合しており、これが構造体の一般的全体輪郭を意味する、より大きな配列構造を形成するための構築ブロックである。従って本発明は、このような種類の幾何学的形状に基づく他の配列または構造をも構想されるであろう。
特許法に従って、ベストモード及び好ましい実施態様を記載したけれども、本発明の範囲はこれらに限定されるものではなく、むしろ付記した特許請求の範囲によって限定されるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施例の側面図を示す。
【図２】図１に示した第一の実施例の末端図を示す。
【図３】図１に示した実施例の上面図を示す。
【図４】前部腰椎体内接合において使用するための本発明の第二の実施例を示す。
【図５】本発明の第三の、環状の実施例を示す。
【図６】第三の実施例の異なる概略図を示す。
【図７】第四の実施例の概略図を示す。
【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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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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