(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
人工の椎間関節において、
第一の椎骨に係合するボール構成要素であって、凸状面と、第一の椎骨に係合する、該ボール構成要素の一端に設けられたフランジと、を有するボール構成要素と、
第一の椎骨に隣接する第二の椎骨に係合する樋状構成要素であって、平坦部分を有する凹状面と、第二の椎骨に係合する、該樋状構成要素の一端に設けられたフランジと、を有する樋状構成要素とを備え、
前記ボール構成要素及び前記樋状構成要素がそれぞれ第一の椎骨及び第二の椎骨に係合したとき、前記凸状面及び前記凹状面が共に係合し、前記凸状面と前記凹状面との係合が前記ボール構成要素及び前記樋状構成要素が互いに対して回転するのを許容し、前記凸状面と前記凹状面の前記平坦部分との係合が前記ボール構成要素及び前記樋状構成要素が互いに対して並進するのを許容するようにした、人工の椎間関節。
【請求項２】
請求項１に記載の人工の椎間関節において、前記凸状面が球状である、人工の椎間関節。
【請求項３】
請求項２に記載の人工の椎間関節において、前記凹状面が前記平坦部分に接続する球状部分を備える、人工の椎間関節。
【請求項４】
請求項３に記載の人工の椎間関節において、前記凹状面が２つの球状部分を有し、前記平坦部分が前記球状部分に対して中央に配置される、人工の椎間関節。
【請求項５】
請求項４に記載の人工の椎間関節において、前記平坦部分が矩形である、人工の椎間関節。
【請求項６】
請求項５に記載の人工の椎間関節において、前記凹状面の前記球状部分及び前記凸状面の前記球状部分が等しい半径を有する、人工の椎間関節。
【請求項７】
請求項４に記載の人工の椎間関節において、前記平坦部分が前記樋状構成要素の前記フランジに対して平行である、人工の椎間関節。
【請求項８】
請求項１に記載の人工の椎間関節において、前記ボール構成要素の前記フランジ及び前記樋状構成要素の前記フランジの各々が骨ねじを受け入れる少なくとも１つの穴を有する、人工の椎間関節。
【請求項９】
請求項８に記載の人工の椎間関節において、前記ボール構成要素の前記フランジ及び前記樋状構成要素の前記フランジの各々が骨ねじを受け入れる２つの穴を有する、人工の椎間関節。
【請求項１０】
請求項８に記載の人工の椎間関節において、前記ボール構成要素及び前記樋状構成要素の各々が、骨ねじを受け入れる前記穴に隣接する、回り止めねじを受け入れる穴を有する、人工の椎間関節。
【請求項１１】
請求項１に記載の人工の椎間関節において、前記ボール構成要素の前記フランジ及び前記樋状構成要素の前記フランジの双方が湾曲部分を有する、人工の椎間関節。
【請求項１２】
請求項１に記載の人工の椎間関節において、前記ボール構成要素が、第一の椎骨に係合する、前記凸状面と反対側の面を有し、前記ボール構成要素の前記フランジが、第一の椎骨に係合する該面に対して８０°の内角を形成する、人工の椎間関節。
【請求項１３】
請求項１に記載の人工の椎間関節において、前記樋状構成要素が、第二の椎骨に係合する、前記凹状面と反対側の面を有し、前記樋状構成要素の前記フランジが、第二の椎骨に係合する該面に対して９５°の内角を形成する、人工の椎間関節。
【請求項１４】
人工の椎間関節システムにおいて、
第一の椎骨に係合するボール構成要素であって、凸状面と、第一の椎骨に係合する、該ボール構成要素の一端に設けられたフランジと、を有するボール構成要素と、
第一の椎骨に隣接する第二の椎骨に係合する樋状構成要素であって、平坦部分を有する凹状面と、第二の椎骨に係合する、該樋状構成要素の一端に設けられたフランジと、を有する樋状構成要素と、
前記ボール構成要素及び前記樋状構成要素を保持し且つ前記構成要素を所定の空間的関係に保ち得るようにされた挿入器具とを備え、
前記ボール構成要素及び前記樋状構成要素がそれぞれ第一の椎骨及び第二の椎骨に係合したとき、前記凸状面及び前記凹状面が共に係合し、前記凸状面と前記凹状面との係合が前記ボール構成要素及び前記樋状構成要素が互いに対して回転するのを許容し、前記凸状面と前記凹状面の前記平坦部分との係合が前記ボール構成要素及び前記樋状構成要素が互いに対して並進するのを許容するようにした、人工の椎間関節システム。
【請求項１５】
請求項１４に記載のシステムにおいて、前記ボール構成要素の前記フランジ及び前記樋状構成要素の前記フランジの各々が、少なくとも１つの貫通穴を有する、システム。
【請求項１６】
請求項１５に記載のシステムにおいて、前記ボール構成要素及び前記樋状構成要素を前記穴を通じてそのそれぞれの椎骨に締結する複数の骨ねじを更に備える、システム。
【請求項１７】
請求項１５に記載のシステムにおいて、前記挿入器具が複数の穴を有し、該挿入器具が前記構成要素を保持するとき、該複数の穴が前記ボール構成要素の前記フランジ及び前記樋状構成要素の前記フランジの前記貫通穴と連通する、システム。
【請求項１８】
請求項１７に記載のシステムにおいて、前記挿入器具が、人工の椎間関節係合面を有し、該挿入器具が前記構成要素を保持するとき、該人工の椎間関節係合面が前記構成要素を前記所定の空間的関係に保つ形態とされた、システム。
【請求項１９】
請求項１８に記載のシステムにおいて、前記挿入器具が前記構成要素を保持する複数のクリップ部材を備える、システム。
【請求項２０】
請求項１８に記載のシステムにおいて、前記挿入器具が前記構成要素を保持する複数のカムねじを備える、システム。
【請求項２１】
請求項１４に記載のシステムにおいて、前記凹状面が平坦部分を有する、システム。
【請求項２２】
請求項２１に記載のシステムにおいて、前記凹状面が少なくとも１つの球状部分を有する、システム。
【請求項２３】
請求項２２に記載のシステムにおいて、前記凸状面が球状である、システム。
【請求項２４】
請求項２３に記載のシステムにおいて、前記凹状面の少なくとも１つの球状部分および前記球状の凸状面が等しい半径を有する、システム。
【請求項２５】
請求項１に記載の人工の椎間関節において、前記ボール構成要素および前記樋状構成要素の一方に楔状面が設けられる、人工の椎間関節。
【発明の詳細な説明】
発明の分野
本発明は、人工の椎間関節に関する。より具体的には、本発明は、変性し又は失われた椎間板の組織の代わりに埋め込まれる装置と、該装置を埋め込むための器具及び方法とを含むものである。
発明の背景
脊柱の動作部分（隣接する２つの椎骨と、円板組織と、又はその間のスペースとを含む）に影響を与える病気、損傷又は変形を治療するとき、特に、円板組織に影響する部分を治療するとき、変性し、ヘルニアを生じ、又はその他の不良な円板の一部分又は全てを除去することは永年に亙って公知である。脊柱の動作部分から椎間板組織が除去され、又はその他、椎間板組織が存在しない場合、それ以前に除去した円板組織によって分離されていた椎骨の間隔を適正にするための矯正的な手段が必要とされる。一般に、移植した骨組織、人工の融着要素、又はその他の組成物若しくは装置を使用して、その２つの椎骨を共に融着させる。隣接する椎骨を融着させることは、米国又はカナダ国で毎年、何万件も行われている方法である。
しかしながら、椎間関節の融着の生物機械的な剛さが、その隣接する脊柱の動作部分を急速に劣化させることに関して脊柱の医療分野で関心が増している。例えば、Ｊ・神経外科手術（Neurosurg）88:943-948,1998にＢ.Ｈ.カミンズ（Cummins）、Ｊ.Ｔ.ロバートソン（Robertson）及びＳ.Ｓ.ジル（Gill）が掲載した、埋め込んだ人工の頸部関節についての外科的経験（Surgical Experience With An Implanted Artificial Cervical Joint）を参照するとよい。例えば、椎間板を除去し、その後に、Ｃ３−Ｃ４椎骨を融着させることは、Ｃ２−Ｃ３及びＣ４−Ｃ５部分の劣化に拍車をかける可能性がある。脊柱の融着は、自然の円板組織が許容するような、融着した椎骨が互いに対して回転可能に又は並進可能に動くことを妨げる。この動作性が欠如することは、隣接する脊柱の動作部分に加わる応力を増すことになる。融着がうまくいった患者を追跡調査してみると、隣接する部分に病気が発生する率は20％と高率であり、また、融着を行った患者の50％が依然として痛みを訴えることが明らかとなっている。脊柱の融着部分に隣接する脊柱部分にて、円板の変性、円板のヘルニア形成、不安定さ、脊柱狭窄症、脊椎症及び面関節の関節炎を含む、幾つかの状態が観察されている。その結果、多くの患者は、脊柱の融着の結果として、更なる円板の除去及び／又は融着法を必要とする。このため、脊柱の動作部分の融着に対する代替的な手段があるならば、当然に有利であることは明らかである。
隣接する椎骨の間のスペースの潰れを防止し、痛みを軽減し且つ椎骨の間の安定性及び回転動作範囲を保つため、幾つかの異なる型式の関節形成装置が提案されている。例えば、米国特許第5,755,796号には、隣接する椎骨の間の円板スペース内に埋め込まれる補綴具が開示されている。この補綴具は、円板空隙の上方にて椎骨に取り付けられる１つの要素と、円板スペースの下方にて椎骨に取り付けられるもう一方の要素という２つの要素を有している。下側の要素は、内部に球状座部を有する中空の箱形フレームを備えており、上側要素は、該球状座部に嵌まる球状の形状のヘッド部分を備えている。米国特許第5,556,431号には、各々が一側部に中空部を有する２つの板が隣接する椎骨に固定され、その２つの中空部分が円板スペースを横断して互いに面するようにした、３つの部分から成る体内の人工椎間板が開示されている。この第三の要素は、椎骨板の中空部分内に嵌まる外方に丸味を付けた面を各側部に有するコアである。同様に、米国特許第5,684,296号には、各々が湾曲部分を有し、弾性的な円板本体が該湾曲部分の間に配置される、２つのＬ字形部材を備える補綴具が開示されている。
米国特許第5,782,832号及び同第5,683,465号には、円板スペース内にて隣接する椎骨に固着された２つの板部材を有するインプラントが開示されている。米国特許第5,782,832号において、上側板部材は丸味を付けた下側部を有し、下側板部材は上側板部材の下側部に係合して回転を許容する中空の上側部を有している。米国特許第5,683,465号において、該板部材は、回転を許容する、スナップ嵌め式ボール・ソケット係合部分を有している。その他の人工的な椎間板も又公知である。その幾つかは、金属及びゴム製又はポリマー製の挿入体を有する複合的構成要素であり、該挿入体は、隣接する椎骨が分離し且つ互いに対して動作することを許容するとき、円板の特徴及び性能を模擬し得る設計とされている。それぞれの設計は、正常な円板の挙動に近似し得る設計とされたばね又はその他の減衰機構を含む、より機械的な性質のものである。
椎骨が互いに対して正常に動作することは、回転及び並進の変動を伴う。これら動作成分は、鉤状突起関節（頸部脊柱における）の相対的位置、面関節の方向及び靭帯の圧迫方向を含む、個々の椎骨の形状及び寸法により決まる。要するに、任意の２つの椎骨に対する回転軸線は独特であり、曲がり又は伸びる間に、移動し又は並進する。
従来技術には、一定の回転軸線を必要とする人工円板又は関節が記載されており、この一定の回転軸線は、並進動作を許容せず、従って、正常な動作を妨げ且つ動かなくする傾向がある。後者の結果、補綴具に過剰な応力が加わり、摩耗又は破損が生じ、若しくはその応力が隣接する動作部分に伝達され、痛み及び／又は加速された変性を生じさせる。
更に、多くの従来の装置は、埋め込むことが比較的難しい。殆どは、一体のアンカーを介して椎間板のスペースに面する椎骨面に取り付ける設計とされている。かかる装置を埋め込むためには、隣接する椎骨を互いに対してその正常な距離より更に実質的に拡げて、椎骨の間で補綴具を操作し、アンカーをそのそれぞれの椎骨内に挿入しなければならない。かかる操作は、アンカーの位置のずれ又は引っ掻きにより、椎骨自体を傷付け且つ椎骨がその正常な範囲を超えて拡がることに起因してその他の組織を傷付けるという更なる危険性を伴う。
このため、埋め込んだ補綴具の間の並進及び回転動作を許容し、しかも、円板スペース内に容易に埋め込まれる人工の椎間関節が依然として必要とされている。また、かかる人工の椎間関節を埋め込むための方法及び器具も必要とされている。
発明の概要
本発明は、第一の椎骨と係合するボール構成要素と、第一の椎骨に隣接する第二の椎骨と係合する樋状構成要素とを有する人工の椎間関節に関するものである。該樋状構成要素は、略平坦部分を有する略凹状面を備えている。ボール構成要素及び樋状構成要素がそのそれぞれの椎骨に係合すると、該ボール構成要素及び樋状構成要素はボール・ソケット関係にて互いに係合して互いに対して回転し且つ並進することを許容する。該ボール構成要素及び該樋状構成要素の双方は、該構成要素の一端に椎骨と係合するためのフランジを備えている。
該ボール構成要素は、樋状構成要素の略球状の形状の凹状部分と係合する略球状の形状の凸状部分を備えており、また、該凹状部分は、平坦部分を備えている。１つの実施の形態において、構成要素の各々のフランジは穴を有しており、該穴を通じて骨ねじを取り付けて構成要素をそのそれぞれの椎骨に取り付けることができる。該フランジは、人間の椎骨の全体形状に適合する形態とすることができる。
ボール構成要素が樋状構成要素内にて摺動し又は並進することを許容することにより、本発明は、関節の回転軸線及び並進程度を動作部分の解剖学的拘束により許容可能な範囲に設定することを可能にする。
本発明は、長いハンドル部分と、人工的な椎間関節の１つ以上の部分を把持する要素を有する人工の椎間関節に結合する部分とを有する、人工の椎間関節を埋め込むために使用される器具にも関するものである。１つの実施の形態において、該器具の人工の椎間関節係合部分は、人工の椎間関節又はその一部分が所定の方向に保たれる、すなわち所定の空間的関係に保たれるようにするような形態とされた中央フランジ及び／又は面を有している。人工の椎間関節が骨ねじを受け入れる穴を有する場合、該器具の人工の椎間係合部分は、骨ねじの穴を穿孔し及び／又は人工の椎間関節を器具に対して保持する、関連した穴を含むことが好ましい。
本発明は、２つの部分から成る人工の椎間関節を埋め込む方法であって、人工の椎間関節の部分を所定の空間的関係にて配置することと、人工の椎間関節の部分の一方が椎骨の１つに当接し、人工の椎間関節の部分のもう一方が別の椎骨に当接し、人工の椎間関節部分の所定の空間的関係が保たれるように、該部分を２つの隣接する椎骨の間の円板スペース内に挿入することと、その部分をそのそれぞれの椎骨に対し締結することとを含む方法をも対象とするものである。この方法の特別な実施の形態は、該部分を互いに対し所定の関係にて挿入器具に接続することと、人工の椎間関節の双方の部分の一部分が隣接する椎骨の間の円板スペース内にあるように挿入器具を体内に挿入することと、人工の椎間関節の各部分をそれぞれの椎骨に対して締結することとを含んでいる。この締結するステップの１つの好適な実施の形態は、人工の椎間関節部分及び接続された挿入器具の孔を通じて椎骨に穴を穿孔することと、ねじを該孔を通じて且つ骨内に捩込むこととを含んでいる。
本発明は、人工の椎間関節が締結される隣接する椎骨間の正常な並進及び回転範囲を許容する、人工の椎間関節、及び埋め込むための器具並びに方法を提供するものである。この人工の椎間関節は、そのフランジを介して容易に埋め込むことができ、円板スペースを拡げるため、隣接する椎骨を拡張することが不要である。また、この人工の椎間関節は、人工の椎間関節を所定の方向にして、又はその構成要素の間の所定の空間的関係にして埋め込まれる。このことは、体内で調節する必要性を少なくし、又は解消することになる。また、本発明の人工の椎間関節は高さが低く且つ部品の数が最小である。上記及びその他の有利な点は、図面及び本明細書の詳細な説明を参照することにより当業者に明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
図１は、隣接する椎骨の間に埋め込まれた、本発明の人工の椎間関節の１つの実施の形態の側面図を示す。部分断面図である。
図１ａは、図１に図示した人工の椎間関節の実施の形態の断面図である。
図２は、図１に示した人工の椎間関節のボール構成要素の１つの実施の形態の正面図である。
図３は、矢印の方向に示した、線３−３に沿った図２に示したボール構成要素の断面図である。
図４は、矢印の方向に示した、線４−４に沿った図２に示したボール構成要素の断面図である。
図５は、図１に図示した人工の椎間関節の樋状構成要素の１つの実施の形態の斜視図である。
図６は、図１に図示した人工の椎間関節の樋状構成要素の１つの実施の形態の正面図である。
図７は、矢印の方向に示した、図６の線７−７に沿った図５に示した樋状構成要素の断面図である。
図８は、矢印の方向に示した、図６の線８−８に沿った図５に示した樋状構成要素の断面図である。
図９は、図２に図示したボール構成要素の１つの実施の形態の側面図である。
図１０は、図５に図示した樋状構成要素の１つの実施の形態の側面図である。
図１１は、矢印の方向に示した、線１１−１１に沿った図９に示したボール構成要素の断面図である。
図１２は、矢印の方向に示した、線１２−１２に沿った図１０に示した樋状構成要素の断面図である。
図１３は、本発明の挿入器具の１つの実施の形態の斜視図である。
図１４ａは、図１３に図示した挿入器具の実施の形態の側面図である。
図１４ｂは、図１４ａに図示した長手方向軸線の周りで90°回転させた図１３に図示した挿入器具の実施の形態の平面図である。
図１５ａは、本発明の挿入器具の１つの代替的な実施の形態の側面図である。
図１５ｂは、図１５ａに図示した挿入器具の実施の形態の人工の椎間関節係合部分に係合した、本発明の人工の椎間関節の１つの実施の形態の斜視図である。
図１６は、図１３に図示した挿入器具に係合した、本発明の人工の椎間関節の１つの実施の形態の斜視図である。
図１７は、図１３に図示した挿入器具の人工の椎間関節係合面の１つの実施の形態に結合した、本発明の人工の椎間関節の１つの実施の形態の側面図である。
好適な実施の形態の説明
本発明の原理の理解を容易にする目的のため、次に、図面に図示した１つの実施の形態に関して説明し、その説明のために特定の用語を使用する。しかしながら、これは、本発明の範囲を何ら限定することを意図するものではなく、図示した装置のかかる変更例及び更なる改変例、図示した本発明の原理の更なる適用例は、本発明の技術分野の当業者に通常、案出されるものであると考えられる。
全体として、図１乃至図１２を参照すると、本発明の人工の椎間関節２０の１つの実施の形態が図示されている。人工の椎間関節２０は、該人工の椎間関節２０を形成するように相互に係合可能である、ボール構成要素２２と、樋状構成要素２４とを備えている。隣接する２つの椎骨２６、２７の間の椎間板スペース２８内において、ボール構成要素２２は、隣接する椎骨の一方（例えば、図１の椎骨２６）に固定され、樋状構成要素２４は、別の隣接する椎骨（例えば、図１の椎骨２７）に固定され、これら構成要素は、椎間スペース２８の少なくとも一部分内で相互に係合している。
ボール構成要素２２は、略凸状面３０と、１つの実施の形態にて、対向する略平坦な椎骨係合面３２とを備えている。１つの特定の実施の形態において、略凸状面３０は、略球状の形状をしている。１つの特定の実施の形態において、椎骨係合面３２の一端には楔状面３３が提供されており、該楔状面は、ボール構成要素２２を円板スペース内に挿入するのをより容易にし且つボール構成要素２２が変位するのを防止する。ボール構成要素２２を椎骨に取り付けるため、フランジ３４がボール構成要素２２の一端に設けられており、該フランジは、高さが低く且つ容積が小さいように形成することが好ましい。ボール構成要素２２が楔状面３３を備える１つの実施の形態において、フランジ３４は、楔状面３３から反対側のボール構成要素の他端に設けられけている。フランジ３４は、椎骨係合面３５を有している。
ボール構成要素２２の特定の実施の形態において、フランジ３４は、１つ以上の骨ねじの穴３６を有しており、また、特別な実施の形態において、フランジ３４を貫通して、２つの骨ねじの穴３６が対称に形成されている。この特別な実施の形態において、１つ以上の骨ねじ３７（図４）を１つ以上の穴３６を通じて椎骨に捩込んで、ボール構成要素２２を椎骨に固定する。図示した実施の形態において、回り止めねじ３９（図１）に対する穴３８（図２及び図３）がフランジ３４を貫通して形成されている。ボール構成要素２２を骨ねじ３７を使用して椎骨に取り付けた後、回り止めねじ３９をフランジ３４の回り止めねじ穴３８内に捩込んで、骨ねじ３７の頭部を覆い且つ骨ねじ３７がボール構成要素２２に対して緩むのを防止する。更に、ボール構成要素２２の図示した実施の形態は、以下に更に説明するように、挿入器具によりボール構成要素２２を把持すべく凹状部分４０を有している。該凹状部分４０は、フランジ３４の基部に配置され、この位置にてフランジ３４は略平坦な椎骨係合面３２に交わるようにすることが好ましい。
フランジ３４は、ボール構成要素２２の椎骨係合面３２に対して角度を為すようにすることができる。図３に図示した、特に好適な実施の形態において、椎骨係合面３５と椎骨係合面３２との間の内角Ａは約80°である。この角度はＣ４−Ｃ５のような中間又は下側頸部脊柱動作部分の、上側椎骨の前方部分との良好な嵌め合い状態を提供することができることが分かった。ボール構成要素２２は、埋め込むべき椎骨及び患者の必要性に従って椎骨係合面３５、３２との間に異なる角度を有するような構造とすることもできる。例えば、Ｃ２−Ｃ３のような上側頸部の脊柱動作部分の場合、椎骨係合面３５と椎骨係合面３２との間の内角は、70乃至80°の範囲にて多少より鋭角にすることができる。また、フランジ３４は、図４に図示するように側部方向に向けて僅かに湾曲させることもできる。かかる湾曲は、人間の椎骨の前方面の横方向の曲率に近似するため、人工の椎間関節２０を前方から配置する上で特に有用である。
図示した実施の形態において、樋状構成要素２４は、多くの点にてボール構成要素２２と同様である。樋状構成要素２４は、略凹状面５０を有しており、該凹状面５０は、略平坦部分５２（図５乃至図７）を備えている。凹状面５０の反対側にあるのは、椎骨係合面５４であり、該椎骨係合面５４は、図示した実施の形態において、ボール構成要素２２の楔状面３３と同様の楔状面５５を備えている。また、樋状構成要素２４は、ボール構成要素２２のフランジ３４及びフランジの椎骨係合面３５と同様である、フランジ５６と、フランジの椎骨係合面５７とを備えている。
ボール構成要素２２の特定の実施の形態の場合と同様に、樋状構成要素２４のフランジ５６の図示した実施の形態は、少なくとも１つの穴５８、好ましくは２つの対称の穴５８を有し、その穴の各々が骨ねじ５９（図８）を受け入れることができる。この実施の形態において、フランジ５６は、ボール構成要素２２に関して説明したように、回り止めねじの穴６０と、回り止めねじ６１とを備えることができる。更に、１つの実施の形態における樋状構成要素２４は、ボール構成要素２２の凹状部分４０と同様の位置にあり且つ同様の構造をした凹状部分６２を有している。また、１つの好適な実施の形態において、樋状構成要素２４のフランジ５６は、椎骨係合面５４に対して角度が付けられている。この図示した実施の形態において、フランジの椎骨係合面５７と椎骨係合面５４との間の内角Ｂは約95°であり、これは、中間又は下側の頸部脊柱動作部分の、下側椎骨の前方部分との良好な嵌め合い状態を提供することができる。ボール構成要素２２について説明したように、樋状構成要素２４は、患者の必要性又はその他のファクタに従って面５７、５４の間の角度が異なる角度で製造することができる。例えば、上側頸部脊柱動作部分の場合、面５７、５４間の角度は90°乃至100°とすることができる。
次に、図５、図７及び図１０を参照すると、本発明の１つの実施の形態における樋状構成要素２４の略凹状面５０が図示されている。この実施の形態において、略凹状面５０は、該略凹状面５０の略中央に配置された略平坦（この場合、球状ではなくて円筒状）面５２を有している。特定の実施の形態において、略凹状面５０は、略平坦面５２の両側部に略球状面６４を有している。略平坦面５２は、任意の所望の幾何学的形態とすることができるが、現在の好適な実施の形態において、略平坦面５２は、略凹状面５０に形成されたスロットと類似する矩形の形状をしており、また、フランジ５６に対して略平行である。ボール構成要素２２及び樋状構成要素２４の特に好適な実施の形態において、略凸状面３０の半径及び略凹状面５０の球状部分の半径は略等しい。
使用時、構成要素２２、２４の一部分が円板のスペース内にあり且つ互いに係合してボール・ソケット機構を提供するように、ボール構成要素２２及び樋状構成要素２４は隣接する椎骨に取り付けられる。このボール・ソケット機構は、構成要素の回転及び並進を許容し、これによりこれらの構成要素が互いに対して固定される椎骨の回転及び並進を許容する。これを実現するためには、人工の椎間関節２０を埋め込んだとき、ボール構成要素２２の略凸状面３０が樋状構成要素２４の略凹状面５０に係合するようにする。略凹状面５０に係合したとき、略凸状面３０は任意の方向に回転させることができる。略凸状面３０が略凹状面５０の略平坦部分５２に接触したとき、略凸状面３０は略平坦部分５２に沿って並進し且つ略凹状面５０に対して回転することができる。人工の椎間関節２０の特定の実施の形態において、ボール構成要素２２は、「上側」構成要素であり、円板スペースの真上又は上方にある椎骨（すなわち、頭部により近い椎骨）に固定される。この実施の形態において、樋状構成要素２４は、下側又は下方椎骨（すなわち、尾骨に近い椎骨）に取り付けられる。このように、ボール構成要素２２が１つの椎骨に取り付けられ、樋状構成要素２４が隣接する椎骨に取り付けられたとき、略凸状面３０及び略凹状面５０が係合し、人工の椎間関節２０が隣接する椎骨が互いに対して回転し且つ並進するのを許容し、椎間関節の通常の動作範囲を提供する。
また、本発明は、人工の椎間関節２０の埋め込みに使用される挿入器具７０も対象とするものである。図１３乃至図１７に図示するように、挿入器具７０は、１つの実施の形態において、伸長部分７４と一体にするか又は該伸長部分に取り付けられた長いハンドル部分７２を有している。人工の椎間関節係合部分７６は、伸長部分７４の端部に取り付けられている。人工の椎間関節係合部分７６は、人工の椎間関節係合面７８を有している。図示した実施の形態において、人工の椎間関節係合面７８は、中央の分離フランジ７９を有している。また、人工の椎間関節係合部分７６の図示した実施の形態は、１組みの穴８０も有している。この挿入器具７０の実施の形態は、それぞれ骨ねじの穴３６、５８を有するボール構成要素２２及び樋状構成要素２４と共に使用することを目的とするものであり、人工の椎間関節係合部分７６の穴８０は、ボール構成要素２２の穴３６及び樋状構成要素２４の穴５８と連通可能な形態とされている。この実施の形態において、穴８０は、骨ねじ３７の頭部より僅かに大きい寸法とされており、このため、器具７０を固定することなく、ねじ３７を穴８０に挿入して、人工の椎間関節２０の構成要素２２、２４をそのそれぞれの椎骨に固定することができる。
挿入器具７０の人工の椎間関節係合部分７６は、人工の椎間関節２０を人工の椎間関節係合部分７６と係合した状態に保持することもできる。また、人工の椎間関節係合部分７６の図示した実施の形態は、人工の椎間関節係合部分７６の両側部に一対のクリップ８２も備えている。クリップ８２は、それぞれ凹状部分４０、６２を有するボール構成要素２２及び樋状構成要素２４の実施の形態も保持し得る設計とされている。クリップ８２の各々は、人工の椎間関節係合部分７６に取り付けられ、該クリップは、各々がボール構成要素２２の凹状部分４０及び樋状構成要素２４の凹状部分６２内に挿入される増厚部分８６を有する２つのクリップフィンガ８４を備えている。挿入器具７０の１つの代替的な実施の形態において、（図１５ａ乃至図１５ｂ）、人工の椎間関節係合部分７６には、穴８０と、一対のカムねじ９０とが設けられており、該一対のカムねじは、分離フランジ７９の各側部にて１つの穴８０を貫通して伸長している。ボール構成要素２２及び樋状構成要素２４がそれぞれ骨ねじの穴３６、５８を有する実施の形態において、ボール構成要素２２及び樋状構成要素２４は、人工の椎間関節係合面７８に係合して、穴３６、５８が人工の椎間関節係合部分７６の穴８０と連通するようにする。次に、ボール構成要素２２及び樋状構成要素２４を人工の椎間関節係合面７６に対し係止し得るように、穴３６の１つの及び穴５８の１つにカムねじ９０を挿入する。
図１４ａ乃至図１７に図示するように、人工の椎間関節係合部分７６の特定の実施の形態は、ボール構成要素２２及び樋状構成要素２４を所定の空間的関係すなわち中立位置に保ち、構成要素が互いに対して且つ該構成要素が埋め込まれる円板スペース及び椎骨に対して確実に正確に整合し且つ配置されるような形態とされている。人工の椎間関節係合部分７６の分離フランジ７９は、ボール構成要素２２と樋状構成要素２４との間に嵌まり且つその両者の間の正確な間隔を確保し得るような形態とされている。フランジ７９と協働したとき、人工の椎間関節係合部分７６がボール構成要素２２及び樋状構成要素２４を互いに対して正確な所定の空間的関係の保持し得るように人工の椎間関節係合面７８に角度が付けられている。例えば、ボール構成要素２２の椎骨係合面３２、３５が80°の内角を有する上述した実施の形態において、人工の椎間関節係合面７８は、分離フランジ７９に対して略80°の内角を形成する部分を含む。同様に、椎骨係合面５４、５７が略95°の内角を有する、樋状構成要素２４の実施の形態において、人工の椎間関節係合面７８は、分離フランジ７９に対して略95°の内角を形成する部分を含んでいる。これにより、ボール構成要素２２及び樋状構成要素２４は埋め込み得るように共に保持され、ボール構成要素２２の椎骨係合面３２及び樋状構成要素２４の椎骨係合面５４は略平行となり、また、凸状面３０が凹状面５０と係合する。
挿入器具７０は、本明細書に記載した人工の椎間関節２０の実施の形態に関して主として上記に説明した。しかしながら、特定の所定の方向に保持しなければならず、又は特定の空間的関係に保持しなければならない部品を有するその他の人工の椎間関節に対しても該挿入器具７０は有用であることが当業者には理解されよう。
椎間板を切除し且つ／又は円板スペースを処理した後、本発明の人工の椎間関節２０を埋め込むことができる。人工関節２０のボール構成要素２２及び樋状構成要素２４は、好ましくは、本発明の挿入器具７０又は同等の器具に対して係合させることにより、互いに対して所定の関係に配置される。次に、所定の空間的関係に保持された構成要素２２、２４を体内に挿入し、椎骨係合面３２、５４が円板スペース内にあるようにする。それぞれ楔状面３３、５５を有する構成要素２２、２４の実施の形態において、必要であるならば、構成要素２２、２４を円板スペース内に進めるとき、隣接する椎骨を僅かに付勢して分離させることにより、楔状面３３、３５は、人工の椎間関節２０の埋め込みをより容易にすることを可能にする。構成要素２２、２４を円板スペース内に挿入したならば、楔状面３３、５５はそのそれぞれの椎骨にかみ合って、人工の椎間関節２０の変位を妨げ又は防止する。
人工の椎間関節２０が椎骨の間の所定位置にあるとき、構成要素２２、２４は、１つの実施の形態において、フランジ３４、５６を介して椎骨に取り付ける。フランジ３４、５６がそれぞれ骨ねじの穴３６、５８を有する本発明の実施の形態において、構成要素２２、２４の椎骨への取り付けは、穴３６、５８を通って椎骨内へ穴をあけることにより行うことができる。次に、ドリルを除去し、骨ねじを穴３６、５８を通じて椎骨内に捩込み、これにより、構成要素２２、２４をそのそれぞれの椎骨に対して固定する。全ての穴を穿孔し、全てのねじ３７を椎骨内に捩込んだならば、（器具を使用しているならば）、その挿入器具７０を除去し、回り止めねじを（穴が構成要素２２、２４に形成されているならば）、それらの穴３８、６０内に捩込みこれにより操作を終了させる。
人工関節２０を埋め込む方法の特定の実施の形態は、挿入器具７０の１つの実施の形態を使用することを含む。人工の椎間関節係合部分７６の両側部に４つの穴８０と、クリップ８２とを有する挿入器具７０の実施の形態を使用する方法において、人工関節２０の構成要素２２、２４は、上述したような所定の空間的関係にて挿入器具７０に係合する。人工関節２０が隣接する椎骨の間で円板空隙内にあるように挿入器具を体内に挿入する。人工の椎間関節係合部分７６の穴８０及び該穴８０と連通する構成要素２２又は構成要素２４の穴３６又は５８を通じてドリル（および、必要であるならば、ドリルスリーブ）を挿入し、その下方の椎骨に穴を穿孔する。ボール構成要素２２又は樋状構成要素２４の穴３６又は穴５８にそれぞれ連通する人工の椎間関節係合部分７６の穴８０の各々に対してこの穿孔手順を繰り返す。穴８０及び穴３６、５８を通じてねじ３７を椎骨内に捩込んで、構成要素２２、２４をそのそれぞれの椎骨に固定する。人工の椎間関節係合部分７６の穴８０は、構成要素２２、２４をそのそれぞれの椎骨に取り付けるために使用される骨ねじ３７の頭部よりも僅かに大きい寸法とされている。全ての穴を穿孔し、全てのねじを骨内に捩込んだならば、クリップ８２を構成要素２２、２４からはずして、挿入器具７０を取り外す。同様に、カムねじ９０を有する、図１５ａ及び図１５ｂに図示した挿入器具７０の実施の形態において、カムねじ９０を穴３６、５８の各々に係止することにより、構成要素２２、２４を人工の椎間関節係合部分７６に取り付ける。カムねじ９０が入っていない穴８０及び穴３６、５８を通って穴を穿孔する。かかる穿孔の後、かかる椎骨の穴内にねじを捩込む。次に、カムねじを非係止状態にし、挿入器具７０を除去し、構成要素２２、２４の穴３６、５８を通って残りの穴を穿孔する。骨ねじ３７を構成要素２２、２４を通じて椎骨内に捩込んで、構成要素２２、２４のそのそれぞれの椎骨への固定が完了する。
本発明の装置及び方法は、現在、頸部領域内の椎骨関節を修復するために最も有用であると考えられている。しかしながら、本発明の装置及び方法は同様に、その他の脊柱動作部分の修復にも有用であると考えられる。
回り止めねじの穴３８、６０をそれぞれ有するボール構成要素２２、樋状構成要素２４の実施の形態において、回り止めねじ（図示せず）を穴３８、６０内に捩込むことにより人工関節２０の固定が完了する。人工関節２０の構成要素２２、２４を満足し得るように固定したならば、その手順を終了させることができる。
構成要素を椎骨に固定する骨ねじを使用することを通じて、構成要素２２、２４を椎骨に対して取り付けることに関して主として説明した。連続的な回転及び並進動作に必然的に伴う応力に耐え得るように、構成要素２２、２４をそのそれぞれの椎骨に対してしっかりと固定する限り、椎骨係合面３２、３５、５４及び／又は５７に対してステープル止めし、又は接着剤を付与するといった方法により、代替的な取り付け構造体又は方法が使用可能であることが理解される。更に、人工関節２０及び該人工関節を身体内に埋め込むのに使用される骨ねじ又はその他の構造体は、ステンレス鋼、チタニウム又はその他の公知の生体適合材料又はその同等物のような生体適合材料で出来たものであることが好ましい。挿入器具７０は、ステンレス鋼が好ましいが、任意の適当な材料で製造することができる。
本発明は図面に詳細に図示し且つ上記の説明にて詳細に記述したが、これは単に一例であって、その性質を限定するものではなく、好適な実施の形態のみを図示し且つ説明したものであり、本発明の精神に属する全ての変更及び改変例が保護されることを望むものである。
【図１】
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【図１ａ】
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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１４ａ】
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【図１４ｂ】
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【図１５ａ】
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【図１５ｂ】
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【図１６】
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【図１７】
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