(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の椎骨本体間に挿入されるようになった拡張可能な融合ケージにおいて、
外骨係合面と、内部チャンバ及び保持機構を画成する内面とを持つ本体であって、この本体は一対の向き合った拡張可能枝部を画成し、前記向き合った拡張可能枝部は、前記本体に連結された固定部分及び前記本体に関して移動自在の拡張可能な部分をそれぞれ含み、前記本体は、前記本体に連結された少なくとも一つの固定枝部を、前記向き合った拡張可能枝部の各々が長さ方向チャンネルによって前記固定枝部から離間されて、画成する、本体、及び
前記内部チャンバ内に少なくとも部分的に受け入れられる大きさを持ち、前記拡張可能な部分と係合する拡張機構であって、前記拡張機構は、前記保持機構と係合するようになった外面を有し、これによって、前記内部チャンバ内での前記拡張機構の移動により、前記向き合った拡張可能枝部の拡張可能な部分を押圧して前記本体に関して互いに離れるように移動させ、これによって前記本体を拡張し、前記拡張機構は、前記向き合った拡張可能枝部の拡張可能な部分を、前記少なくとも一つの固定枝部を実質的に固定した位置に保って、移動させ、前記拡張機構は前記本体の前記保持機構との係合により所定位置に保持される、拡張機構を含む、融合ケージ。
【請求項２】
前記骨係合面は雄ねじである、請求項１に記載のケージ。
【請求項３】
前記保持機構は、前記内面に設けられたねじパターンであり、前記拡張機構は、前記ねじパターンと係合するように形成された雄ねじを備えたプラグを含む、請求項１に記載のケージ。
【請求項４】
前記保持機構は内部肩部であり、前記拡張機構は、前記肩部と係合するようになった楔である、請求項１に記載のケージ。
【請求項５】
前記少なくとも一つの固定枝部は一対の向き合った固定枝部を含み、前記向き合った拡張可能枝部は前記向き合った固定枝部により離間され、前記拡張機構は前記向き合った拡張可能枝部の前記拡張可能部分を、前記向き合った固定枝部を実質的に固定の位置に保って、互いに離れるように移動させる、請求項１に記載のケージ。
【請求項６】
一対の椎骨本体間に挿入されるようになった拡張可能なケージにおいて、
外骨係合面と、内部チャンバ及び保持機構を画成する内面とを持つチューブ状本体であって、この本体は固定端部及び拡張可能な端部を含み、前記外面と前記内面との間を前記拡張可能な端部から前記固定端部に向かって延びる四つの長さ方向チャンネルを更に有し、前記チャンネルは、向き合った第３枝部及び第４枝部によって離間された、向き合った第１枝部及び第２枝部を画成する、チューブ状本体、及び
前記内面及び前記保持機構と係合するように形成された外面を有する拡張機構であって、前記拡張機構を前記内面に対して移動し、前記拡張可能な端部を移動して前記本体を拡張し、前記拡張機構は、前記向き合った第３及び第４の枝部を実質的に固定した位置に保って、向き合った第１及び第２の枝部を互いに離れるように拡張し、前記拡張機構は、前記保持機構との係合により所定位置に保持される、拡張機構を有する、ケージ。
【請求項７】
前記保持機構は、前記内面と隣接して画成された少なくとも一つのフランジを含み、前記拡張部材は、前記フランジと協働して前記拡張部材の位置を保つ肩部を含む、請求項６に記載のケージ。
【請求項８】
前記保持機構はねじパターンであり、前記拡張部材は対応する雄ねじパターンを含む、請求項６に記載のケージ。
【請求項９】
前記骨係合面は雄ねじである、請求項６に記載のケージ。
【請求項１０】
前記内部チャンバはねじ山を備えた傾斜面を有し、前記拡張機構が前記ねじ山を備えた傾斜面と係合するように形成されたねじ山を備えた外面を持ち、前記拡張機構が前記ねじ山を備えた傾斜面に沿ってねじ作用で前進して前記本体を拡張し、前記拡張機構が前記ねじ山を備えた傾斜面との係合により所定位置に保持される、請求項１又は６に記載のケージ。
【請求項１１】
前記本体は、更に、前記内面と前記外骨係合面との間に骨内方成長開口部を画成する、請求項１又は６に記載のケージ。
【請求項１２】
前記内部チャンバは、装置の容積の少なくとも５０％を構成し、これによって大量の骨成長促進物質を内部チャンバ内に挿入できる、請求項１又は６に記載のケージ。
【請求項１３】
前記拡張部材は、前記内部チャンバと連通した中央開口部を画成する、請求項１又は６に記載のケージ。
【請求項１４】
前記本体と係合して圧縮力を伝達するようになった外スリーブ、及び前記外スリーブ内に移動自在に配置されており、前記内部チャンバの少なくとも一部に挿入される大きさの内シャフトを有し、前記内シャフトは基端及び先端を有し、前記先端は前記拡張部材と取り外し自在に係合するように形成されており、これによって前記内シャフトの前記外スリーブに関する移動により前記拡張部材を前記本体に関して移動する、挿入工具を更に含む、請求項１又は６に記載のケージ。
【請求項１５】
前記拡張部材は、ねじパターンを持つ中央開口部を有し、前記内シャフトの前記先端は、対応する雄ねじパターンを含む、請求項１４に記載のケージ。
【請求項１６】
前記拡張部材は六角形中央開口部を含み、前記内シャフトの前記先端は、対応する六角形の外径を有する、請求項１４に記載のケージ。
【請求項１７】
前記本体は駆動溝を更に画成し、前記外スリーブは対応する噛み合う駆動突出部を画成する、請求項１４に記載のケージ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、二つの隣接した骨構造間の融合を促進するための埋め込み式の装置、及びこの装置の挿入方法に関する。更に詳細には、本発明は、大きさを小さくした形体で椎骨間空間に挿入した後、所望の大きさまで拡張できる拡張可能な融合ケージに関する。本発明による装置は身体の他の領域にも適用できるけれども、本発明は、好ましくは、椎骨本体間の融合に使用される。
【０００２】
【従来の技術】
損傷した椎間板の交換に使用でき、しかも隣接した椎骨間の椎間板中間空間の安定性を関節固定術の完了まで維持する特殊な椎間板間インプラントを開発する多くの試みがなされてきた。これらの「本体間融合装置」は、多くの形態をとる。例えば、比較的多く使用されている設計の一つは、円筒形インプラントの形態をとる。これらの種類のインプラントは、バッグバイに賦与された米国特許第４，５０１，２６９号、ブランチガムに賦与された米国特許第４，８７８，９１５号、レイに賦与された米国特許第４，９６１，７４０号及び第５，０５５，１０４号、及びミケルソンに賦与された米国特許第５，０１５，２４７号に記載されている。円筒形インプラントでは、レイ、ブランチガム、及びミケルソンの特許に記載されているように、本体間融合装置の挿入を容易にするために円筒体の外部分にねじ山を設けることができる。別の態様では、幾つかの融合インプラントは椎間板間空間内に閉じ込められるように設計されている。この種の装置は、ブランチガムの特許に記載されている。
【０００３】
本体間融合装置は、一般的には、二つの基本的カテゴリー、即ち中実インプラント及び骨が内方成長できるように設計されたインプラントに分けることができる。中実インプラントは、米国特許第４，８７９，９１５号、第４，７４３，２５６号、第４，３４９，９２１号、及び第４，７１４，４６９号に記載されている。上文中で論じた残りの特許は、骨がインプラントを横切って成長できるようにする幾つかの特徴を含む。骨の自然の内方成長を促す装置は、関節固定を更に迅速に且つ安定的にするということがわかっている。ミケルソンの特許に記載された装置がこの種の中空インプラントを代表する。このようなインプラントは、代表的には、骨成長促進物質で充填され、装置内及び装置を通る骨の成長を促す。このインプラントは、インプラントの中空内部と連通した複数の円形の孔を含み、これにより、椎骨端プレートとインプラント内の骨成長材料との間で組織が成長するための経路を提供する。椎間板間空間を形成する上で、好ましくは、端プレートの大きさを小さくし、骨の内方成長を助長する。融合中、ミケルソンのインプラントが提供する金属製構造は、開存性及び融合されるべき移動セグメントの安定性を維持するのを補助する。更に、ひとたび関節固定術が行われると、インプラント自体が中実の骨マス用の一種のアンカーとして役立つ。
【０００４】
上述の従来の装置が解決策を提示していない一つの問題点は、融合した脊椎セグメントの通常の解剖学的関係を維持し回復することに関する。当然のことながら、椎間板を除去すると、脊椎の通常の前湾又は後湾がなくなる。従来の装置では、この湾曲を回復することが無視されている。例えば、隣接した椎骨本体に特定のインプラントに合った円筒体のリーマーで孔を穿つ。場合によっては、リーマーによる穿孔前に通常の湾曲を確立した後、インプラントを挿入する。しかしながら、背側部分のこの過剰リーマー穿孔は、一般的には受け入れられない。これは、椎骨の荷重支持骨が除去されるためであり、前湾が最大の下腰椎セグメントの背側部分を通してリーマー穿孔を行うことが、代表的には、困難であるためである。この種のインプラントを使用する多くの場合において、前湾の回復のための努力が行われず、そのため、円筒形インプラントは、椎骨がインプラントの周囲に落ちつくときに後湾変形を生じ易い。この現象が起こると、多くの場合、復原手術を行うことになる。これは、脊柱が不安定になるためである。
【０００５】
上掲の特許の各々において、インプラントの横断面は、その長さに沿って実質的に一定であり、代表的には、正円の円筒体の形態である。本体間融合用の断面が一定でない他のインプラントが開発されてきた。例えば、マッケンナに賦与された米国特許第４，７１４，４６９号には、椎骨端プレート内に突出した細長いプロチュバランスを持つ半球形インプラントが示されている。更に、ゼデブリック等に賦与された米国特許第５，６６９，９０９号には、椎骨間空間に螺合により受け入れられるようになった截頭円錐形インプラントが示されている。しかしながら、これらの装置は、装置の最大のセグメントと少なくとも同じ大きさの開口部を必要とする。このような装置は、このような比較的大きな開口部を必要とするため、邪魔な血管や神経学的構造のために特に脊椎へのアクセスが限定されている場合、使用が制限される。
【０００６】
インプラントの大きさを挿入後に調節できる別のインプラントが開発されてきた。カンビンに賦与された米国特許第５，６６５，１２２号、ラヒル等に賦与された米国特許第５，５５４，１９１号、及びエリコ等に賦与された米国特許第５，６５３，７６３号には、前湾を回復するためにインプラントの高さを少なくとも或る程度調節できるインプラントが開示されている。しかしながら、これらのインプラントでは、装置を椎間板空間に容易に且つしっかりと挿入できず、内部拡張機構が、大量の骨内方成長材料で内部を充填する可能性を妨げる。
【０００７】
従来の装置の制限に関し、現在使用されている本体間インプラント設計と適合する方法で脊椎を安定化させることができると同時に、脊椎の通常の後湾を回復するための機構を提供する、本体間融合ケージに対する必要が残っている。拡張後、インプラントは、拡張させたインプラントを通した骨の成長を促す骨グラフト即ち骨代替物を受け入れるようになった内部キャビティを備えていなければならない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、挿入形体の大きさが小さく、挿入形体から大きな形体まで拡張可能なインプラントを提供することである。
【０００９】
本発明の別の目的は、骨成長促進材料を受け入れる上での邪魔が内部チャンバに実質的にない拡張可能なインプラントを提供することである。
本発明の更に別の目的は、挿入が容易であり且つ前湾を確立するために比較的大きな大きさまで拡張可能であるように形成された融合ケージを提供することである。
【００１０】
本発明の他の目的は、融合ケージを挿入し前湾を回復するための改良された方法を提供することである。
本発明の関連した目的及び利点は、以下の説明から明らかになるであろう。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
従来の装置によって未解決のまま残された必要に応じて、本発明は、隣接した椎骨間の通常の角度関係を回復するために一対の椎骨本体間に挿入されるようになった拡張可能な融合ケージを考えている。詳細には、本発明による装置は、外骨係合面及び内部チャンバを画成する内面を持つ本体及び保持機構を含む。本体は、固定部分及び拡張可能な部分を有する。拡張可能な部分は、少なくとも第１枝部及び第２枝部に分けられ、これらの枝部は固定部分のところで相互連結されている。融合ケージの大きさを全体として拡張するため、第１枝部は拡張可能な部分で第２枝部に関して移動自在である。拡張部材は、内部チャンバ内に少なくとも部分的に受け入れられる大きさを備えており、保持機構と係合するようになった外面を有する。内部チャンバ内での拡張部材の移動により第１枝部が押圧され、第２枝部に関して移動し、これによって拡張可能な部分を拡張する。拡張部材は、本体の保持機構との係合により所定位置に保持される。
【００１２】
本発明の別の特徴では、拡張可能なインターソマチック（ｉｎｔｅｒｓｏｍａｔｉｃ）ケージは、外骨係合面及び内部チャンバを画成する内面を持つチューブ状本体を有する。内面は、更に、傾斜面及び保持機構を画成する。本体は、固定部分及び移動自在の部分を画成し、傾斜面は、移動自在の部分と隣接して配置されている。本発明のこの特徴では、傾斜面及び保持部分と係合するように形成された外面を持つ拡張部材が含まれる。傾斜面に対して拡張部材を移動することにより、移動自在の部分を移動してケージを拡張する。拡張部材は、保持機構との係合により、所定位置に保持される。
【００１３】
別の実施例では、本発明は、拡張可能な融合インプラントと協働する挿入工具を考えている。挿入工具は、インプラントを挿入して拡張部材を移動し、ケージを拡張するように作動できる。本発明によるケージは、ケージの本体と係合して圧縮力をケージに伝達するようになった外スリーブを持つ挿入工具とともに使用される。挿入工具は、外スリーブ内に移動自在に配置された内シャフトを更に含む。内シャフトは、ケージの内部チャンバの少なくとも一部内に挿入される大きさになっている。内シャフトの先端は拡張部材と取り外し自在に係合するように形成されており、これによって、外スリーブに関する内シャフトの移動により、拡張部材をケージに関して移動する。
【００１４】
本発明の別の特徴では、拡張可能なインターソマチック装置を挿入するための方法を提供する。一つの特徴では、本発明による装置を椎間板空間に挿入する。装置の移動自在の部材を、追加の空間を必要とする椎骨の一部と隣接して位置決めする。次いで拡張部材を内部チャンバ内で移動して移動自在の部分に当て、ケージを所望の高さまで拡張する。拡張部材の移動を制限するため、拡張部材を保持機構と係合させるのがよい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の原理の理解を促す目的で、添付図面に示す実施例を参照し、特別の用語を用いてこれを説明する。それにも拘わらず、本発明の範囲をこれによって限定しようとするものではなく、本発明が属する分野の当業者は、例示の装置の変更及びその他の変形、及び本発明の原理の例示の用途以外の用途を容易に思い付くということは理解されよう。
【００１６】
次に、図１、図２、及び図３を参照すると、これらの図には本発明による拡張可能なケージ１０の第１実施例が示してある。本発明のこの実施例では、拡張可能なケージ１０は、二つの隣接した椎骨と係合し（図７のａ及びｂ参照）、ケージ１０を長さ方向軸線１３を中心として回転させたときにケージを椎間板空間内に前進させるようになった雄ねじパターン１２（図３には示さず）を画成する円筒形外面１１を有する。図３に最も明瞭に示すように、拡張可能なケージ１０は実質的に中空であり、内面２１が内部キャビティ１７を画成する。拡張可能なケージ１０は、拡張可能な枝部２４を通して形成された骨内方成長ウィンドウ１６及び拡張可能な枝部２６を通して形成された、同じ骨内方成長ウィンドウ１９を含む。これらの内方成長ウィンドウにより、椎骨本体（図７参照）と内部チャンバ１７との間を連結できるようになっている。多くの用途では、骨成長促進材料を拡張可能なケージ１０の内部チャンバ１７内に置き、融合装置１０内への及びこの装置を通した骨の成長を促進する。
【００１７】
添付図面に示すように、拡張可能なケージ１０は、好ましくは、四つの別々の枝部を含みこれらの枝部の各々は、拡張可能な端部１８のところで、拡張可能な端部１８から固定端部２０に向かって長さ方向に延びるチャンネルによって離間されている。次に図２のａを参照すると、拡張可能な第１枝部２４は、第１固定枝部４０からチャンネル１４によって離間されている。同様に、拡張可能な第２枝部２６は、第１固定枝部４０からチャンネル２２によって離間されている。各チャンネル１４及び２２は、拡張可能な端部１８から固定端部２０に向かって延びている。チャンネルは、僅かに大径の開口部で終端する。この開口部は、好ましくは、装置の拡張中にヒンジとして作用し、隣接した固定端部２０に応力及び変形を集中する。同様に、図３に示すように、第２固定枝部４１は、チャンネル１５によって拡張可能な第１枝部２４から離間されており、同様のチャンネル（図示せず）によって拡張可能な第２枝部２６から離間されている。かくして、拡張可能なケージ１０は四つの枝部によって形成されており、各枝部は、拡張可能な端部１８のところで外面１１から内部チャンバ１７まで延びるチャンネルによって他の枝部から離間されている。これらの枝部は、各枝部が拡張可能な端部１８のところで互いから実質的に独立して移動できると同時にリンク領域４４によって装置に連結されたままであるように、固定端部２０のところでリンク領域４４によって連結されている。本実施例は一体に形成された枝部を使用するが、別体の構成要素を接合して拡張可能なケージを形成することを、本発明から逸脱することなく、行うことができると考えられる。
【００１８】
好ましい実施例では四つの別々の枝部が示してあるけれども、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、これよりも多い又は少ない枝部を使用できる。更に、好ましい実施例ではチャンネルは外面１１から内部チャンバ１７まで延びているけれども、チャンネルは内部チャンバまで延びていなくてもよい。このようなチャンネルは、骨を内部チャンバ１７内に内方に成長するための開口部を形成することなく、二つの隣接した枝部間の重なり界面によって形成できる。チャンネルは拡張可能なケージに予備成形したものとして示してあるが、チャンネルは、インプラントの拡張時に形成されてもよいということが考えられる。これは、例として、及び限定でなく、隣接した枝部間の壊れやすい部分を壊すことによって、又は隣接した枝部間に配置された材料を変形させることによって行うことができる。
【００１９】
本発明の一つの特徴では、内部チャンバ１７は、ケージ１０全体の容積の大部分を占める。図２のａを特定的に参照すると、外面１１は、ねじ山１２を除く直径６３を画成する。内部チャンバ１７は、少なくとも直径６４を有する。これは、直径６３から枝部の厚さ６２の倍を減じた値である。
【００２０】
好ましい実施例では、枝部の厚さ６２は、内部チャンバ１７の容積、詳細には内方成長ウィンドウ１６及び１９及び様々なチャンネルが形成する空所を含む容積がケージ１０の全容積の大部分を占めるように選択される。かくして、本発明は、骨の内方成長を促すために大量の骨成長促進材料を装置に挿入するための空間を提供する。
【００２１】
枝部２４、４０、及び２６に関して図２のａに示すように、各枝部は、拡張端１８と隣接して傾斜面２８、３４、及び３０が夫々設けられている。傾斜面２８、３４、及び３０の各々の内部終端部と隣接して内部肩部３６、４２、３８が夫々形成されている。図３を参照すると、枝部４１は、同様に傾斜した表面３５及び内部肩部４３を含む。図２のａに示すように、円弧状傾斜面２８及び３０は、互いに関して角度３２で傾斜している。好ましい実施例では、この角度は約９６°であるが、所望の拡張量及び拡張させるために拡張部材を移動させる必要がある距離に応じて、様々な角度を使用できるということは理解されよう。
【００２２】
次に図２のｂを参照すると、ケージ１０が、拡張可能な端部１８と隣接して配置された拡張楔５０とともに示してある。この拡張楔５０は、図４及び図５にも示してある。拡張楔５０は、第１及び第２の拡張楔傾斜部５２及び５４を含み、これらの傾斜部は、枝部２４及び２６の傾斜面２８及び３０の夫々と噛み合い且つ対応するテーパした円弧状表面を有する。楔５０は、固定枝部４０及び４１の傾斜面３４及び３５の夫々と係合するようになった実質的に平らな表面を持つ側壁５８及び６０を含む。更に、拡張楔５０は、駆動工具を受け入れるようになった中央開口部５６を含む。好ましい実施例では、中央開口部５６にはねじ山が設けられており、駆動工具の対応するねじ山が設けられた端部を受け入れる。
【００２３】
楔５０を固定端部２０に向かって前進させると、傾斜面５２及び５４が傾斜面２８及び３０に夫々作用し、枝部２４及び２６を拡張可能な端部１８のところで互いに押し拡げるということは理解されよう。拡張楔５０を傾斜面２８及び３０に沿って挿入すると、枝部２４及び２６が拡張端部１８のところで拡張する。これは、固定端部２０と隣接して変形が起こるためである。実質的に連続したリンク材料４４が全ての枝部をリンクし、これらの枝部が固定端部２０のところで拡張できないようにする。拡張楔５０を固定端部２０に向かって更に前進させると、楔が肩部３６及び３８を越えて押され、楔５０がケージ１０内に捕捉される。楔の後面５５が肩部３６及び３８と係合することにより、拡張楔５０がケージから放出されないようにし、楔が所定位置にしっかりと保持された状態でケージが拡張状態に維持される。平らな表面５８及び６０の固定枝部４０及び４１の夫々との係合は、これらの枝部をほとんど変形拡張せず、従って、これらの枝部は実質的にその元の位置に固定されたままであるということは理解されよう。更に、固定枝部４０及び４１の各々は肩部４２及び４３を含み、これらの肩部は、楔５０が肩部を越えて通過した後、楔５０の後面５５と係合する。かくして、固定枝部４０及び４１もまた、楔を所定位置に保持し、楔を内部チャンバ１７から放出されないようにする傾向がある。
【００２４】
次に、図８乃至図１０を参照すると、これらの図には本発明の拡張可能なケージの変形例が示してある。この実施例では、拡張可能なケージ３１０は外面３１１及び雄ねじパターン３１２（図１０には示さず）を有する。図１の実施例と同様に、拡張可能なケージ３１０は二つの向き合った拡張可能な枝部３２４及び３２６、及び固定端部３２０のところで接合された二つの向き合った固定枝部３４０及び３４１を含む。これらの枝部の各々は、拡張楔３５０と係合してこれを受け入れるようになった傾斜面及び内部肩部を拡張可能な端部３１８と隣接して画成する。図１の実施例とは対照的に、拡張可能な枝部３２４は、リブ３３０によって離間された二つの骨内方成長ウィンドウ３１６及び３１７を含む。同様に、拡張可能な枝部３２６は、リブ３３２によって離間された二つの骨内方成長ウィンドウ３２２及び３２３を含む。拡張可能な枝部で複数の骨内方成長ウィンドウを使用することにより、枝部の全体としての強度が上昇し、これは比較的長いケージ又は比較的弱い材料で形成されたケージに必要である。この実施例は、拡張可能な枝部の各々に設けられた二つのウィンドウとともに示すけれども、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、二つ以上の骨内方成長ウィンドウを使用できる。
【００２５】
次に図６を参照すると、この図には、本発明による拡張可能なケージで使用するのに適した挿入工具７０が示してある。挿入工具７０は、拡張可能なケージ１０の駆動溝４６と係合するようになった駆動突出部７３を持つ外スリーブ７２を含む。挿入工具７０は、突出部７３を一つだけ持つように示してあるけれども、装置は、ケージ１０に駆動溝４６と向き合って配置された駆動溝（図示せず）と係合するための反対側の突出部（図示せず）を含むということは理解されよう。挿入工具７０は、回転力を外スリーブ７２に伝達し、ケージ１０を回転により挿入するようになったハンドル７１を更に有する。外スリーブ７２は、挿入工具内シャフト７５により占有される内部チャンバを含む。挿入工具内シャフト７５の先端７７には雄ねじ領域が設けられており、この領域は、対応する雌ねじが設けられた拡張部材５０の中央開口部５６と係合するようになっている。内シャフト７５の基端には、回転力を内シャフト７５に提供するためのハンドル７６が設けられている。内シャフト７５には、ハンドル７６と隣接して一連の雄ねじ７８が形成されている。内シャフト７５の周囲には、雌ねじナット７９が配置されており、このナットがねじ山７８と係合して内シャフト７５を外スリーブ７２に関して移動するようになっている。
【００２６】
作動では、挿入工具７０を拡張可能なケージ１０と図７のａに示すように係合する。外チューブ７２の駆動突出部７３が拡張可能なケージ１０の駆動溝４６と係合し、内シャフト７５のねじ山を備えた先端７７が拡張楔５０のねじ山を備えた開口部５６と螺合する。このようにして、拡張楔５０を拡張端部１８と隣接した位置に固定的に保持すると同時に、ねじ山を備えた円筒形ケージを椎間空間に挿入する。好ましい実施例では、この装置は、脊柱に対する背側アプローチから使用される。この際、拡張楔５０は、装置の前縁端部に位置決めされる。
【００２７】
図７のａを参照すると、拡張可能なケージ１０を椎間空間９２にねじ込む。この際、ねじパターン１２が椎骨８０及び８２と係合し、ケージを椎間板空間内に前進し、ケージが図７のａに示す最終位置に至ったとき、これを所定位置に固定的に保持する。拡張可能なケージが、好ましくは、直径が均等な円筒体であるため、ケージ１０のねじ直径と実質的に等しい直径を持つ挿入チューブを通して挿入できる。図７のａに示すように、椎骨８０の表面８８は、ケージ１０の外面１１と接触する。多くの用途において、ケージの挿入前に椎骨端プレートの一部を除去し、ケージ１０を椎骨の海綿状骨組織と係合させるということは理解されよう。同様に、椎骨８２の表面９０をケージ１０の外面１１と接触させる。その初期挿入位置において、椎骨８０の整合（ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）８４及び椎骨８２の整合８６は、長さ方向軸線１３及びケージ１０の拡張可能な枝部２４及び２６と実質的に平行な整合である。
【００２８】
次に図７のｂを参照すると、挿入装置のねじ山を備えた端部７７が拡張楔５０のねじ山を備えた開口部５６としっかりと係合し且つ駆動部分７３が駆動溝４６と係合した状態で、雌ねじナット７９を雄ねじ７８を中心として回転し、シャフト７５を外チューブ７２（図６参照）に引込み、これによって拡張楔５０を固定端部２０に向かって前進する。拡張楔５０を固定端部２０に向かって前進するとき、拡張楔５０の傾斜面により、拡張可能な枝部２４及び２６を拡張可能な端部１８と隣接して押し離す。同様の方法で、整合８４及び８６が拡張可能な枝部２４及び２６と夫々実質的に平行のままであるが、ケージ１０の長さ方向軸線１３とは平行でないように、椎骨８０及び８２を拡張可能な端部１８と隣接して押し離す。このようにして、治癒プロセス中、脊柱の前湾を確立し、維持する。更に、拡張楔５０と各枝部の上述の肩部との係合により、拡張楔がケージ１０から放出されないようにする。挿入工具を除去し、内部チャンバ１７内の実質的に障害のない領域を骨内方成長材料で充填し、装置を通した骨の成長を促す。このような骨内方成長材料には、自家移植組織、同種移植組織、キャリヤ内の骨形態形成蛋白質、又は他の周知の骨成長促進材料が含まれる。図８、図９、及び図１０に示す変形例の挿入及び拡張は、実質的に同じ方法で行われる。
【００２９】
次に図１１乃至図１３を参照すると、これらの図には、本発明による拡張可能なケージの別の実施例が示してある。上文中に説明した本発明の実施例と同様に、ケージ１１０は、雄ねじパターン１１２を画成する外面１１１を持つ実質的に円筒形の装置である。ケージ１１０は、実質的に円筒形の内部チャンバ１１７を画成する。ケージ１１０は、一対の向き合った固定枝部１４８及び１５０によって離間された一対の向き合った拡張可能な枝部１５２及び１５４を含む。固定枝部１４８は、拡張可能な枝部１５２及び１５４からチャンネル１４４及び１４６の夫々によって離間されている。固定枝部１５０は、拡張可能な枝部１５４及び１５２からチャンネル１４７及び同様のチャンネル（図示せず）の夫々によって離間されている。ケージ１１０は、拡張可能な枝部１５２を通して形成された骨内方成長ウィンドウ１２９及び１２０、及び拡張可能な枝部１５４を通して形成された同じ対をなした骨内方成長ウィンドウ１１９及び１２１を更に含む。各骨内方成長ウィンドウは、外面１１１から内部チャンバ１１７まで延びている。上文中に説明した実施例と同様に、ケージ１１０は、拡張可能な端部１１８と隣接したところから固定端部１１４まで長さ方向軸線１１３に沿って延びる大きな障害のない内部チャンバ１１７を含む。図１１乃至図１３に示す実施例では、ウィンドウ１２０及び１２１の各々は、拡張可能な端部１１８と隣接してノッチ１２２及び１２３を夫々有する。
【００３０】
拡張器１３０は、内部チャンバ１１７内に受け入れられる大きさになっている。拡張器１３０は、ノッチ１２２内に延びる突出部１２６を持つ第１部分１２５、及びノッチ１２３内に延びる突出部１２８を持つ反対側の第２部分１２７を含む。これらの突出部１２６及び１２８は、ケージ１１０内での拡張器１３０の位置を維持する上で、雄ねじが設けられたプラグ１２４と協働する。拡張器１３０は、更に、屈曲部１３２を含む。好ましい実施例では屈曲部を使用するけれども、拡張器１３０は、部分１２５と１２７との間に折畳み部又はヒンジを含み、図１２に示す大きさを小さくした形体に適合できるということは理解されよう。第１部分１２５は長さ方向軸線７２を含み、第２部分１２７は長さ方向軸線７０を含む。図１２に示す大きさを小さくした形体では、長さ方向軸線７０が長さ方向軸線７２に関して角度１６２を形成する。好ましい実施例では、角度１６２は９０°であるが、他の角度も考えられる。拡張形体（図示せず）では、長さ方向軸線７０と７２との間の角度は１８０°に近い。１８０°の角度では、装置が最大に拡張される。
【００３１】
内部チャンバ１１７は、上文中に説明した４つの枝部１４８、１５０、１５２、及び１５４によって画成される。これらの枝部の各々は、ねじパターン１６０の一部を画成する（図１２に部分的に示す）。プラグ１２４には、ねじパターン１６０と係合するようになった対応する雄ねじが設けられている。好ましい実施例では、連結部分１４９が固定枝部１４８と１５０との間を延び、ねじ山を備えたプラグ１２４を拡張可能な端部１１８に向かって前進させたときの固定枝部の拡がりを制限する。ねじ山を備えたプラグ１２４は、更に、挿入工具延長部と係合するようになった中央開口部１３６を含む。好ましい実施例では、中央開口部１３６は、六角形パターンをなして形成されており、同様の六角形形状の挿入工具（図示せず）を受け入れる。更に、ケージ１１０には、固定端部１１４と隣接して駆動溝１４２が設けられている。この駆動溝は、二つの隣接した骨構造間にケージ１１０を挿入できるようにするため、駆動工具突出部と係合するようになっている。図６の駆動工具をケージ１１０とともに使用する。ここで使用される駆動工具は、駆動工具内シャフト７５の先端７７に六角形形状部分が設けられているということが図６の駆動工具と異なる。ねじ山を備えたプラグ１２４を拡張可能な端部１１８に向かってねじの作用で前進させたとき、このプラグが拡張器１３０を押圧して拡張し、これによって枝部１５２及び１５４を押し離すということは理解されよう。図１３に示すように、本発明の拡張機構は、骨成長促進材料を受け入れるための大きな内部キャビティを提供する。
【００３２】
本発明による別の実施例を図１４に示す。ケージ１８０は、拡張可能な枝部１９２及び１９４に二つの大きなウィンドウでなく複数の小さな骨内方成長ウィンドウが設けられていることを除くと、ケージ１１０と同様の方法で製造される。骨内方成長ウィンドウの数、大きさ、形状、及び位置は、所望の骨内方成長特性で決まり、ケージの材料特性は、本発明で考えられている。更に、拡張器１８４が実質的に平らな装置である、即ち屈曲部分又はヒンジがなく、長さ方向軸線１９８を有するという点で拡張機構が異なる。拡張器１８４は実質的に平らであり、第１端１８８が拡張可能な枝部１９４と端壁１９９との間に形成された隅部１８６に係合する。反対端１９０は、拡張可能な枝部１９２の内面１９３と係合し、この内面に沿って移動する。ねじ山を備えたプラグ１８２は、枝部の内面に沿って形成された雌ねじパターン１９６と螺合する。非拡張状態では、軸線１９８はケージ１８０の長さ方向軸線１９７に関して傾斜しているということは理解されよう。しかしながら、ねじ山を備えたプラグ１８２が拡張可能な端部１８１に向かって前進するにつれて、拡張器１８４は直立位置に向かって移動し、軸線１９８が軸線１９７に関して垂直な配置に向かって移動する。直立位置に向かう拡張器１８４の移動により、ケージ１８０が拡張する。拡張位置では、障害のない大きな内部チャンバ１８９がプラグ１８２から固定端部１９５と隣接した開口部１８７まで延びている。かくして、大きな内部チャンバ１８９に骨内方成長材料を詰め込んで隣接した椎骨間の融合を促進することができる。
【００３３】
次に図１５を参照すると、この図には本発明の更に別の実施例が示してある。ケージ２１０は、ねじパターン２１２が表面上に画成された外面２１１を含む。ケージ２１０は、本明細書中上文中に開示したような駆動工具を受け入れるようになった駆動溝２４６を含む。ケージ２１０は、更に、外面２１１から内部チャンバ２１７まで連通する複数のウィンドウ２１４を含む。内部チャンバ２１７は、拡張可能な端部２２２から固定端部２２４に向かって傾斜した傾斜面２１６及び２１５（破線で示す）によって画成される。傾斜面２１６及び２１５の傾斜を逆にし、プラグ２１８の逆方向への移動により拡張できるようにすることもできる。プラグ部材２１８は、表面２１６及び２１５のねじパターン２２０と係合するようになった雄ねじパターンを含む。プラグ部材２１８を固定端部２２４に向かってねじの作用で前進させると、枝部２３０及び２３１が互いから拡がって離れるということは理解されよう。図１５に示すように、枝部２３０はプラグ部材２１８の前進時に変形するようになった狭幅領域２２５を含む。図示のように、プラグ部材２１８は、回転力を提供するために挿入工具延長部を受け入れるようになった中央開口部２３７を含む。更に、駆動溝２４６は拡張可能な端部２２２に形成されているように示してあるけれども、幾つかの挿入技術では、挿入工具溝２４６を固定端部２２４に形成するのが望ましいということは理解されよう。更に、固定端部２２４には、プラグ２１８と係合させるために挿入工具の延長部を通す中央孔が形成されているのがよい。
【００３４】
図１１の実施例のプラグ１２４、図１４の実施例のプラグ１８２、及び図１５の実施例のプラグ２１８を、装置の枝部に設けられた対応するねじパターンと係合する一連の雄ねじを持つものとして示し且つ説明したけれども、各装置の全ての枝部又は固定枝部だけを、一連のラチェットを画成するように形成できるということは理解されよう。ラチェット形体により、プラグ１２４、１８２、及び２１８の各々は、装置を拡張するためにラチェット上で前進するようになった外面を有し、脱出を阻止するためにラチェットと係合するようになった後縁部分を有するものと定義される。このように、プラグは、ねじ山を用いないで前進させることができる。この技術を使用する場合、挿入工具は、プラグ部材に及ぼされた押し力又は引き力により更に前進することがないように外ケージに固定的に保持されるようになっている。プラグに対する変更に加え、ケージ自体を押し込み挿入用に形成でき、ケージを円筒形以外の形状にできる。
【００３５】
本発明によるケージは、好ましくは、所与の用途で加えられる負荷に耐えるのに十分な強度を持つ生体親和性材料で形成されている。更に、好ましい実施例では、拡張プロセスによる少なくとも少量の変形に耐えるのに十分な可撓性を備えていなければならない。変形例では、幾つかの装置について、材料が変形に耐えることができるようにするのでなく、ヒンジ部材を提供するのが望ましい。最も好ましくは、本発明のケージを形成するのに使用される材料は、医療等級のチタニウム合金である。しかしながら、装置は、ステンレス鋼、様々な種類のプラスチック、カーボンファイバ装置を含む様々な複合材料、及び骨又は代替骨で形成できる。
【００３６】
本発明を添付図面に示し且つ以上の説明に詳細に説明したけれども、これは、例示であると考えられるべきであり、特徴を限定するものと考えられるべきではなく、単なる好ましい実施例を示し且つ説明したと理解され、本発明の精神の範疇に含まれる全ての変形及び変更を保護しようとするものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施例による拡張可能なケージの平面図である。
【図２】  ａは、図１の装置の側断面図であり、ｂは、本発明の一実施例による拡張楔を含むａの装置の図である。
【図３】  図１の拡張可能なケージを雄ねじパターンなしで示す部分断面斜視図である。
【図４】  図２のｂの拡張楔の斜視図である。
【図５】  図４の拡張楔の端面図である。
【図６】  本発明の一実施例による挿入工具の正面図である。
【図７】  ａは、二つの隣接した椎骨間に挿入した図２のｂの拡張可能なケージの本発明の一実施例による挿入形体での部分断面側面図を示す矢状平面図であり、ｂは、本発明の一実施例による拡張位置で示す図７ａのケージの図である。
【図８】  図１の拡張可能なケージの変形例の平面図である。
【図９】  図８の拡張可能なケージの側断面図である。
【図１０】  図８の拡張可能なケージを雄ねじパターンなしで示す部分断面斜視図である。
【図１１】  本発明による拡張可能なケージの別の実施例の平面図である。
【図１２】  図１１の拡張可能なケージの側部分断面図である。
【図１３】  図１１の拡張可能なケージを雄ねじパターンなしで示す部分断面斜視図である。
【図１４】  本発明の別の実施例の側部分断面図である。
【図１５】  本発明の更に別の実施例の部分断面側面図である。
【符号の説明】
１０  拡張可能なケージ
１１  円筒形外面
１２  雄ねじパターン
１３  長さ方向軸線
１６  骨内方成長ウィンドウ
１７  内部キャビティ
１８  拡張可能な端部
１９  骨内方成長ウィンドウ
２０  固定端部
２１  内面
２４、２６  拡張可能な枝部
４０  第１固定枝部
【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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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７ａ】
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【図７ｂ】
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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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