(57)【要約】  本発明は、隣接する２つの椎骨間に埋め込まれる脊椎固定ケージに関し、荷重下におけるケージ全体の最大圧縮は、脊椎固定ケージの元の高さの０．０５％より大きく、最大圧縮によってケージの構造的完全性は変化しない。【特許請求の範囲】
【請求項１】
隣接する２つの椎骨間に埋め込まれる脊椎固定ケージであって、荷重下におけるケージ全体の最大圧縮が、脊椎固定ケージの元の高さの０．０５％より大きく、前記最大圧縮によってケージの構造的完全性が変化しない、脊椎固定ケージ。
【請求項２】
最大圧縮が、前記脊椎固定ケージの元の高さの１２％未満である、請求項１に記載の脊椎固定ケージ。
【請求項３】
生体安定性ポリマー材料を含む、請求項１または２に記載の脊椎固定ケージ。
【請求項４】
前記ポリマー材料の引張弾性率が３５００ＭＰａ未満である、請求項３に記載の脊椎固定ケージ。
【請求項５】
前記ケージが発泡ポリマー材料を含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載の脊椎固定ケージ。
【請求項６】
２種類以上のポリマー材料が存在し、
−少なくとも１種類のポリマー材料の引張弾性率が０．００１〜＜１．０ＧＰａであり、
−他の少なくとも１種類のポリマー材料の引張弾性率が前記他のポリマー材料の引張弾性率より高く、
−前記ポリマー材料が、互いに化学的にまたは物理的に接合されている、
請求項１〜５のいずれか１項に記載の脊椎固定ケージ。
【請求項７】
前記他のポリマー材料の引張弾性率が１．０〜２０ＧＰａである、請求項６に記載の脊椎固定ケージ。
【請求項８】
前記１．０〜２０ＧＰａの引張弾性率を有するポリマー材料がポリエステルである、請求項７に記載の脊椎固定ケージ。
【請求項９】
前記０．００１〜＜１．０ＧＰａの引張弾性率を有するポリマー材料が、ポリエステル硬質ブロックを有する熱可塑性エラストマー材料である、請求項６〜８のいずれか１項に記載の脊椎固定ケージ。
【請求項１０】
前記ポリマー材料が、１層以上の材料の層として存在する、請求項１〜９のいずれか１項に記載の脊椎固定ケージ。
【請求項１１】
前記ポリマー材料が材料の層として存在し、前記比較的高い引張弾性率を有するポリマー材料が、０．００１〜＜１．０ＧＰａの引張弾性率を有する２層のポリマー材料層の間に埋設されている、請求項６〜１０のいずれか１項に記載の脊椎固定ケージ。
【請求項１２】
前記異なるポリマー材料が、多成分成形で一体化される、請求項６〜１１のいずれか１項に記載の脊椎固定ケージの製造方法。
【請求項１３】
請求項１〜１１のいずれか１項に記載の脊椎固定ケージを含む脊椎固定システム。
【請求項１４】
ポリマー材料のロッドも含む、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
退縮した、損傷した、または欠損した椎間板を含む脊椎領域に請求項１〜１１のいずれか１項に記載の脊椎固定ケージを挿入する工程を含む、哺乳動物の脊椎の治療方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、脊椎固定ケージ、脊椎固定ケージの製造方法、および脊椎固定ケージを含む脊椎固定システムに関する。
【０００２】
脊椎固定は、脊椎固定術または脊椎癒着術としても知られ、２つ以上の椎骨を結合させるのに使用される外科的方法である。脊椎固定は、最も一般的には脊椎の腰部で行われるが、頸部および胸部の疾患（ｐｒｏｂｌｅｍｓ）の治療にも使用される。２つの主な外科的脊椎固定方法があり、それらを互いに併用することもできる：
・後側方固定は、後方または側方アプローチにより椎骨間に移植骨片を挿入配置する。次いで、スクリューおよび／またはワイヤを各椎骨の椎弓根を通して椎骨の各側の金属ロッドに取り付け、これらの椎骨を所定の位置に固定する。
・椎体間固定は、椎骨間の通常椎間板が占める領域に移植骨片を挿入配置する。脊椎固定の準備として椎間板を完全に除去する。脊椎アラインメントおよび椎間板の高さを維持するために、椎骨間にケージを挿入配置することができる。椎間ケージはポリマー材料製であってもまたはチタン製であってもよい。このとき、固定は椎骨の終板間で行われる。
・上記の両方のタイプの固定の使用は、３６０度固定として知られている。骨癒合率は、椎体間固定より高い。
【０００３】
手術後、固定には通常６〜１２ヶ月かかる。この間、体外装具（矯正器具）を必要とすることがある。
【０００４】
脊椎固定システムは従来技術で知られており、脊椎固定を行う時、隣接する椎骨を所望の位置に保持するため、脊椎外科医によって日常的に使用されている。
【０００５】
脊椎固定システムは、脊椎固定を促進するために、隣接する２つの椎骨間に挿入配置される脊椎固定ケージからなってもよい。脊椎固定システムは、また、椎骨を互いに対して固定するため、隣接する２つの椎骨に連接されるロッドまたはプレートからなってもよく、脊椎固定ケージとロッドまたはプレートの両方の組み合わせからなってもよい。本発明は、脊椎固定ケージを単独で、またはロッドもしくはプレートと組み合わせて含む脊椎固定システムに関する。
【０００６】
最も一般的な脊椎固定システムは、チタンもしくはコバルトクロム合金などの金属から、または、医用インプラントに一般的に使用されるポリマーであるポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）から製造される。これらのインプラント材料の弾性率は、骨の弾性率よりはるかに高く、天然骨とインプラント材料との機械的不適合性によるものと考えられるインプラントの沈下および移動といった臨床所見がある。また、これらの金属インプラントが存在する結果として、骨の圧力による壊死が起こる。
【０００７】
提供者から（同種異系移植片）または患者自身から（自家移植片）の骨材料をベースにするインプラントは機械的強度が一貫しておらず、時間の経過に伴い沈下が見られる。これらのインプラントの性質には一貫性がないため、それらは一般に予測不能で、高信頼性の機械切削を行うことが困難であり、上下のインプラント接触面に一貫性のある歯の機械切削を行うことが困難であるため、とりわけ移動や排除が起こり易い。
【０００８】
例えば、米国特許出願公開第２００５／００４９７０６号明細書に多孔質セラミック材料が開示されており、それは骨の機械的特性と同等の機械的特性を有する脊椎固定システムを提供することを試みている。しかし、これらのインプラントは、依然として非常に硬質で剛性の材料で製造されている。これらの脊椎固定システムには圧縮性がなく、依然として骨への沈下が起こることになる。
【０００９】
多孔質ポリマー材料または中に穴のあるポリマー材料で製造された脊椎固定ケージが、それぞれ米国特許出願公開第２００５／０２４６０２１号明細書および欧州特許第１８１８０２４号明細書に記載されている。これらのケージは、ＰＬＡのような生体吸収性ポリマー材料で製造されているが、この材料には、体内への吸収のため、材料の機械的特性が安定でないという欠点がある。ポリマー材料自体には圧縮性がない。多孔質ポリマー材料の使用の目的は、材料内に様々な構造パターンが作り出されるように制御して材料を圧縮できることである。多孔質ケージおよび穴を有するケージは、荷重下で高さが永久に低くなる。従って、これらの脊椎固定ケージは荷重に耐えるように設計されておらず、荷重条件下で（さらに）永久変形を示すことになる。
【００１０】
従って、骨の引張弾性率と同等の引張弾性率を有し、沈下せず、良好な安定性を提供する、生体安定性脊椎固定ケージが依然として必要とされている。
【００１１】
本発明により、これらの脊椎固定ケージを提供する。
【００１２】
本発明による生体安定性脊椎固体ケージは隣接する２つの椎骨間に埋め込まれ、荷重下におけるケージ全体の最大圧縮は、脊椎固定ケージの元の高さの０．０５％より大きく、最大圧縮によってケージの構造的完全性は変化しない。
【００１３】
ケージの元の高さと圧縮高さは共にｍｍで表される。脊椎固定ケージの元の高さとは、１つの椎骨と脊椎固定ケージとの接触面と、隣接する椎骨と同脊椎固定ケージとの接触面との間の、脊椎固定ケージに荷重がかかっていない状態における最短の距離である。
【００１４】
圧縮高さは、ケージの接触面に作用する２Ｍｐａの応力レベルに等しい荷重での機械的圧縮条件における脊椎固定ケージの高さ（単位：ｍｍ）である。２ＭＰａは、既に、ヒトの脊椎海綿骨の圧縮降伏強度より高く（Ｋｏｐｐｅｒｍａｎ，Ｄ．Ｌ．，Ｂｉｏｍｅｃｈａｎｉｃｓ  ３１，６０１−６０８）、従って、脊椎海綿骨の中へのケージの望ましくない沈下が起こる境界条件を提供する。
【００１５】
ケージの圧縮高さは、脊椎固定ケージの（一方または両方の）接触面に荷重が加えられ、その結果、ケージが機械的に変形するときに達せられる。ケージの圧縮高さは、ケージの機械的試験中にしか達せられず、通常、ヒトまたは他の哺乳動物の体内で生じる条件では達せられない。機械的変形はケージの破損または永久的変形に繋がらない。
【００１６】
最大圧縮は、元の高さと、ケージの接触面に作用する２Ｍｐａの応力レベルに等しい荷重での圧縮高さとの差（単位：ｍｍ）である。
【００１７】
脊椎固定ケージの元の高さの０．０５％より大きい最大圧縮は、金属、セラミックスまたはＰＥＥＫなどの従来の材料の最大圧縮より大きい圧縮である。好ましくは、最大圧縮は、脊椎固定ケージの元の高さの０．１％より大きい。
【００１８】
最大圧縮は、好ましくは脊椎固定ケージの元の高さの１２％未満、より好ましくは脊椎固定ケージの元の高さの１０％未満である。
【００１９】
最大圧縮は、脊椎固定ケージに荷重が加わるときの脊椎固定ケージの変形の尺度である。脊椎固定ケージは、ヒトまたは動物の身体の荷重を支持し、破損することなく身体の通常の動きに耐えるのに十分な強度がなければならない。脊椎固定ケージは、また、脊椎海綿骨の中に沈下することなくまたは椎骨間からケージが排除されることなく、動きによって起こるヒトまたは動物の身体の衝撃を吸収できるように柔軟性を有していなければならない。
【００２０】
脊椎固定ケージの最大圧縮の増大は、例えば、設計特徴によって、または、より柔軟なもしくはよりゴムのような材料を使用することによって達成することができる。脊椎固定ケージは、例えば、金属、セラミックスおよび／またはポリマーから製造することができる。脊椎固定ケージに設計特徴を組み込むことができる。これらには、脊椎固定ケージの圧縮を可能にするばね、コイルなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００２１】
好ましくは、脊椎固定ケージは、生体安定性ポリマー材料を含む。
【００２２】
脊椎固定ケージに使用されるポリマー材料は、単独重合体、共重合体、ブロック共重合体、およびランダム共重合体であってもよい。ポリマーは、例えば、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリアミド、ポリウレタンおよびエラストマーから選択されてもよい。
【００２３】
好ましくは、ポリマー材料の引張弾性率は３５００ＭＰａ未満であり、この引張弾性率は骨の引張弾性率より低い。
【００２４】
引張弾性率は、以下、ＩＳＯ５２７に準拠して測定される弾性率と定義される。
【００２５】
脊椎固定ケージは、１種類以上のポリマー材料、またはポリマー材料と他の１種類以上の材料（金属もしくはセラミックスなど）との組み合わせを含有してもよい。
【００２６】
本発明の好ましい実施形態の１つによれば、脊椎固定ケージは１種類のポリマー材料を含み、脊椎固定ケージの最大圧縮の増大は、例えば、ポリマー材料を発泡させることによって、溶融積層造形（ＦＤＭ）法を使用して脊椎固定ケージを製造することによって、ある一定量の衝撃調整剤もしくは可塑剤をポリマー材料とブレンドすることによって、または脊椎固定ケージの設計特徴によって達成される。さらに、選択的レーザー焼結（ＳＬＳ）法および他のラピッドプロトタイピング法を使用して脊椎固定ケージを製造してもよい。
【００２７】
ポリマー材料の発泡体は、当業者に既知の方法により調製してもよい。物理的および／または化学的発泡剤を使用して、ポリマー材料を発泡ケージまたはケージ部品に変換してもよい。発泡体は、連続気泡発泡体であっても、または独立気泡発泡体であってもよい。
【００２８】
ＦＤＭまたはＳＬＳを使用することにより、本発明による最大圧縮を有する所定の三次元構造化されたケージを調製してもよい。
【００２９】
衝撃調整剤は、ポリマー材料とブレンドされ、ポリマー材料の耐衝撃性を改善することができる化合物である。衝撃調整剤は、例えば、ポリマーマトリックスと相溶性のある官能化されたエラストマー材料であってもよい。衝撃調整剤の例としては、ポリオレフィン中に衝撃調整剤として使用されるエラストマー性ポリマー（例えば、クレイトン（Ｋｒａｔｏｎ）（登録商標））がある。
【００３０】
可塑剤は、それらが添加される材料の可塑性または流動性を増加させる添加剤である。最も一般的に使用される可塑剤はフタル酸エステルである。
【００３１】
好ましくは、脊椎固定ケージ中のポリマー材料は、少なくとも部分的に発泡されている。
【００３２】
本発明の別の好ましい実施形態によれば、脊椎固定ケージは、２種類以上の材料を含む。
【００３３】
例えば、金属またはセラミックスと、引張弾性率がはるかに低い材料との組み合わせが可能である。
【００３４】
好ましくは、脊椎固定ケージは２種類以上のポリマー材料を含み、
−少なくとも１種類のポリマー材料の引張弾性率は０．００１〜＜１．０ＧＰａであり、
−他の少なくとも１種類のポリマー材料の引張弾性率は他のポリマー材料の引張弾性率より高く、
−ポリマー材料は互いに化学的にまたは物理的に接合されている。
【００３５】
この実施形態によれば、少なくとも２種類の異なるポリマー材料が脊椎固定ケージに使用される。これらのポリマー材料は異なる弾性率を有する。
【００３６】
ポリマー材料は、前述のポリマー材料から選択されてもよい。ポリマー材料は、脊椎固定ケージに個別の部品または片として存在する。部品または片は、０．００１〜＜１．０ＧＰａの引張弾性率または他のポリマー材料の引張弾性率より高い引張弾性率を有するポリマー材料で製造される。好ましくは、比較的高い引張弾性率を有するポリマー材料の引張弾性率は、１．０〜２０ＧＰａである。複数の部品または片の中で、このような引張弾性率を有する異なるポリマー材料が混合されていてもよいが、１つの部品または片が、０．００１〜＜１．０ＧＰａの引張弾性率を有するポリマー材料と１．０〜２０ＧＰａの引張弾性率を有するポリマー材料を含有することはできない。
【００３７】
異なるポリマー材料は、互いに化学的にまたは物理的に接合されている。これは、例えば、異なるポリマー材料間に共有結合、イオン結合、水素結合またはファンデルワールス結合が存在し得ることを意味する。これらの結合は、脊椎固定ケージ中に存在する２種類のポリマー材料の分離を防止する。また、異なるポリマー材料を接着剤もしくは脊椎固定ケージを形成する異なるポリマー材料と結合できる他の材料で、または異なるポリマー材料を接合する機械的構造により接合することも可能である。
【００３８】
比較的高い引張弾性率を有するポリマー材料は、好ましくはポリエステルである。好ましくは、ポリエステルは１．０〜２０ＧＰａの引張弾性率、より好ましくは１．５〜３ＧＰａの引張弾性率を有する。
【００３９】
ポリエステルは、熱可塑性ポリエステルであっても、または熱硬化性ポリエステルであってもよい。熱硬化性ポリエステル（熱硬化性樹脂としても知られる）は、不可逆的に硬化するポリエステル材料である。硬化は、熱（一般に１５０℃より高い）によって、化学反応または照射によって行われてもよい。
熱可塑性ポリエステル（熱軟化性プラスチックとしても知られる）は、加熱すると液体に変化し、十分冷却すると凝固して非常にガラス質の状態になるポリマーである。大部分の熱可塑性樹脂は、鎖が弱いファンデルワールス力によって会合する高分子量ポリマーである。熱可塑性ポリエステルは、熱硬化性ポリマーと異なり再溶解および再成形できるため、熱硬化性プラスチックとは異なる。
【００４０】
ポリエステルは、単独重合体であっても、または共重合体であってもよい。また、異なる種類のポリエステルのブレンドを使用してもよい。
【００４１】
ポリエステルの例としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンナフテネート（ＰＥＮ）およびポリ（シクロヘキシレン−ジメチレンテレフタレート）（ＰＣＴ）がある。
【００４２】
好ましくは、ポリエステルは熱可塑性ポリエステルである。ここで、および説明の残りの部分において、ポリカーボネートはポリエステルであると理解される。
【００４３】
好ましくは、０．００１〜＜１．０ＧＰａの引張弾性率を有するポリマー材料は、硬質相と軟質相を含む熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）である。１０〜１０００ＭＰａの引張弾性率を有するＴＰＥがより好ましい。
【００４４】
熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）は、（ブロック）共重合体またはポリマーの物理的ブレンドであり、これらは熱可塑性とエラストマー性の両方を有するポリマー材料からなる。一般的な６種類のＴＰＥが市販されていると考えられる。これらには、スチレン系ブロック共重合体、ポリオレフィンブレンド、エラストマーアロイ（ＴＰＥ−ｖまたはＴＰＶ）、熱可塑性ポリウレタン（ＴＰＵ）、熱可塑性コポリエステル（ＴＰＣ）、および熱可塑性ポリアミドがある。ＴＰＥ製品の例としては、スチロフレックス（Ｓｔｙｒｏｆｌｅｘ）（ＢＡＳＦ）、クレイトン（シェル（Ｓｈｅｌｌ））、ペレタン（Ｐｅｌｌｅｔｈａｎｅ）（ダウ（Ｄｏｗ））、ペバックス（Ｐｅｂａｘ）（アルケマ（Ａｒｋｅｍａ））、アーニテル（Ａｒｎｉｔｅｌ）（ＤＳＭ）、ハイトレル（Ｈｙｔｒｅｌ）（デュポン（Ｄｕ  Ｐｏｎｔ））、サントプレーン（Ｓａｎｔｏｐｒｅｎｅ）（モンサンント（Ｍｏｎｓａｎｔｏ））、ジオラスト（Ｇｅｏｌａｓｔ）（モンサント）、サーリンク（Ｓａｒｌｉｎｋ）（ＤＳＭ）、およびアルクリン（Ａｌｃｒｙｎ）（デュポン）などがある。
【００４５】
好ましくは、熱可塑性エラストマーは、熱可塑性コポリエステル（ＴＰＣ）および熱可塑性ポリウレタン（ＴＰＵ）から選択される。
【００４６】
熱可塑性ポリウレタン（ＴＰＵ）の用語は、通常、３つの主成分を含むポリマー系を包含する。これらは、マクログリコール、ジイソシアネートおよび連鎖延長剤である。その主鎖がウレタン基、およびしばしば尿素基も含む（これらの基はポリマー主鎖内の繰り返し単位である）ため、それらは、一般にポリウレタンとして分類される。特に、ポリウレタンのマクログリコール成分に関して、一般に、３種類の主なマクログリコールが現在市販されている。これらは、ポリエステルグリコール、ポリエーテルグリコール、およびポリカーボネートグリコールである。
【００４７】
好ましくは、ＴＰＥは硬質相と軟質相を含み、硬質相は、ポリエステル、ポリアミド、ポリスチレン、ポリアクリレートおよびポリオレフィンからなる群から選択され得るポリマーを含み、軟質相は、ポリエーテル、ポリエステル、ポリアクリレート、ポリオレフィンおよびポリシロキサンからなる群から選択されるポリマーを含む。
【００４８】
ＴＰＥ中の硬質相は、溶融温度（Ｔｍ）またはガラス転移温度（Ｔｇ）が３５℃より高い硬質ポリマー相を含む。ＴＰＥ中の軟質相は、Ｔｇが３５℃未満、好ましくは０℃未満の軟質の非晶質ポリマー相を含む。ＴｍおよびＴｇは乾燥試料で測定した。
【００４９】
好ましくは、ＴＰＥは、１．０〜２０ＧＰａの引張弾性率を有するポリマー材料と同じポリマーを含む硬質相を有する。例えば、１．０〜２０ＧＰａの引張弾性率を有するポリオレフィンを、ポリオレフィン硬質相を有するＴＰＥと組み合わせる。
【００５０】
本発明により使用されるＴＰＥは、例えば、前述の硬質相ポリマーと軟質相ポリマーとのブレンド、およびブロック共重合体を含む。硬質相と軟質相は、１種類のポリマーからなってもよいが、前述のポリマー材料のうちの２種類以上の混合物で構成されてもよい。
【００５１】
好ましくは、本発明により使用されるＴＰＥは、ブロック共重合体である。ＴＰＥがブロック共重合体であるとき、脊椎固定ケージに使用されるＴＰＥは、硬質ブロックと軟質ブロックを含むポリマーを含み、ここで、硬質ブロックは、ポリエステル、ポリアミド、ポリスチレン、ポリアクリレートおよびポリオレフィンからなる群から選択されるポリマーを含み、軟質ブロックは、ポリエーテル、ポリエステル、ポリアクリレート、ポリオレフィンおよびポリシロキサンからなる群から選択されるポリマーを含む。
【００５２】
ＴＰＥブロック共重合体の例としては、ブロックコポリエステルエステル、ブロックコポリエーテルエステル、ブロックコポリカーボネートエステル、ブロックコポリシロキサンエステル、ブロックコポリエステルアミド、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）硬質ブロックとポリ（オキシテトラメチレン）軟質ブロックを含有するブロック共重合体、ポリスチレン硬質ブロックとエチレンブタジエン軟質ブロック（ＳＥＢＳ）を含有するブロック共重合体、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）硬質ブロックとポリカルバメート軟質ブロックを含むポリウレタンがある。
【００５３】
また、ポリウレタンブロック共重合体は、硬質ポリマーブロックと軟質ポリマーブロックを含んで存在する。一般に知られているポリウレタンブロック共重合体およびこれらの共重合体の調製方法は、例えば、米国特許第４７３９０１３号明細書、米国特許第４８１０７４９号明細書、米国特許第５１３３７４２号明細書、および米国特許第５２２９４３１号明細書に記載されている。これらのポリウレタンブロック共重合体は、硬質ポリカーボネート相を有し、生体安定性がある。
【００５４】
ＴＰＥ中の硬質ブロックは、ＴｍまたはＴｇが３５℃より高い前述の硬質ポリマーからなる。原則的に、前述のような様々なポリマーを硬質ブロックとして使用することができる。
【００５５】
また、硬質ポリマーブロックのＴｍまたはＴｇが３５℃より高い限り、エステル、アミド、スチレン、アクリレート、およびオレフィンの共重合体も硬質ポリマーブロックとして使用することができる。
【００５６】
好ましくは、ＴＰＥの少なくとも１相、即ち、硬質相または軟質相はポリエステルを含む。より好ましくは、０．００１〜＜１．０ＧＰａの引張弾性率を有するポリマー材料は、ポリエステル硬質ブロックを有するＴＰＣである。
【００５７】
本発明による脊椎固定ケージにおける使用に関して、特に、ポリエステル硬質ブロックを有するＴＰＣまたはＴＰＵには、低クリープ性、低い圧縮永久歪、高い寸法安定性、および高い耐湿性を含む多くの利点があることが分かった。ここで、および説明の残りの部分において、ポリカーボネートはポリエステルであると理解される。
【００５８】
硬質ポリカーボネートブロックを含むＴＰＣまたはＴＰＵにおいて、硬質ブロックは、少なくとも１種類のアルキレングリコールおよび少なくとも１種類の芳香族ジカルボン酸またはそのエステルから誘導される繰り返し単位からなる。アルキレン基は、一般に、炭素数２〜６、好ましくは炭素数２〜４である。アルキレングリコールとして使用するのに好ましいのは、エチレングリコール、プロピレングリコール、および特にブチレングリコールである。テレフタル酸、２，６−ナフタレンジカルボン酸、および４，４’−ジフェニルジカルボン酸が、芳香族ジカルボン酸として使用するのに非常に適している。これらのジカルボン酸、および／または他のジカルボン酸（イソフタル酸など）の組み合わせを使用してもよい。それらの効果は、硬質ポリエステルブロックの結晶化挙動、例えば、融点に影響を及ぼすことである。
【００５９】
最も好ましくは、硬質ブロックはポリブチレンテレフタレートである。
【００６０】
ＴＰＣまたはＴＰＵ中の軟質ブロックは、Ｔｇが３５℃未満の前述のような軟質ポリマーからなる。原則的に、前述のポリマーを軟質ブロックとして使用してもよい。また、軟質ポリマーブロックのＴｇが３５℃未満である限り、エーテル、エステル、アクリレート、オレフィンおよびシロキサンの共重合体も軟質ポリマーブロックとして使用してもよい。
【００６１】
好ましくは、軟質ブロックは、ポリエステルまたはポリエーテル、より好ましくは脂肪族ポリエステルまたはポリエーテルを含む。ポリエステルまたはポリエーテル軟質ブロックを含むＴＰＣまたはＴＰＵの特別な利点は、脂肪族ポリエステルおよびポリエーテルが高い化学的安定性を特徴とすることである。とりわけ、アルキレンカーボネートおよび脂肪族ポリエステルが軟質ブロックとして好ましく、その結果、特に低い感湿性と好ましい接着性を有するＴＰＣまたはＴＰＵが得られる。
好ましくは、ＴＰＣまたはＴＰＵ中の軟質ブロックは少なくとも１種類のアルキレンカーボネート、および、任意に、脂肪族ジオールおよび脂肪族ジカルボン酸から誘導される繰り返し単位で構成されるポリエステルから誘導される。
【００６２】
アルキレンカーボネートは、式、
【化１】
2012519516.tif 000002
｛式中、
Ｒ＝Ｈ、アルキルまたはアリールであり、
ｘ＝２〜２０である｝
で表すことができる。
【００６３】
好ましくは、Ｒ＝Ｈおよびｘ＝６であり、従って、アルキレンカーボネートはヘキサメチレンカーボネートである。
【００６４】
脂肪族ジオール単位は、好ましくは、鎖中の炭素数が２〜２０、好ましくは鎖中の炭素数が３〜１５のアルキレンジオール、および炭素数２〜２０、好ましくは炭素数４〜１５のアルキレンジカルボン酸から誘導される。
【００６５】
より好ましくは、軟質ブロックはポリカーボネートを含む。
【００６６】
最も好ましくは、ＴＰＣは、ポリブチレンテレフタレートを含む硬質ブロックと、ポリカーボネートを含む軟質ブロックを含む。任意に、このＴＰＣは、ジイソシアネートで連鎖延長されている。
【００６７】
ブロックコポリエステルエステルの例および調製は、例えば、Ｈａｎｄｂｏｏｋ  ｏｆ  Ｔｈｅｒｍｏｐｌａｓｔｉｃｓ，ｅｄ．Ｏ．Ｏｌａｂｉｓｈｉ，Ｃｈａｐｔｅｒ  １７，Ｍａｒｃｅｌ  Ｄｅｋｋｅｒ  Ｉｎｃ．，Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ  １９９７，ＩＳＢＮ  ０−８２４７−９７９７−３、Ｔｈｅｒｍｏｐｌａｓｔｉｃ  Ｅｌａｓｔｏｍｅｒｓ，２ｎｄ  Ｅｄ．，Ｃｈａｐｔｅｒ  ８，Ｃａｒｌ  Ｈａｎｓｅｒ  Ｖｅｒｌａｇ（１９９６），ＩＳＢＮ  １−５６９９０−２０５−４、およびＥｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ  ｏｆ  Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  ａｎｄ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｖｏｌ．１２，ｐｐ．７５−１１７、およびそれらに記載されている参考文献に記載されている。
【００６８】
脊椎固定ケージは、２つの隣接する椎骨間に埋め込まれることになる。従って、ケージ内に存在する少なくとも１種類のポリマー材料は、これらの椎骨のそれぞれと接触する。
【００６９】
好ましくは、０．００１〜＜１．０ＧＰａの引張弾性率、または１．０〜２０ＧＰａの引張弾性率を有するポリマー材料は、脊椎固定ケージ中に層として存在する。層は、脊椎固定ケージによって支持される荷重がケージ中に存在する異なる層に伝達されるような向きに配置されている。換言すれば、一方の椎骨と他方の椎骨との間に異なるポリマー材料層が存在する。
【００７０】
より好ましくは、ポリマー材料は材料の層として存在し、比較的高い引張弾性率を有するポリマー材料が、０．００１〜＜１．０ＧＰａの引張弾性率を有する２層のポリマー材料層の間に埋設されている。
【００７１】
脊椎固定ケージ中の層の組成例としては、比較的高い引張弾性率を有する材料としてのポリプロピレンと、比較的低い引張弾性率を有する材料としてのＴＰＶ（サーリンク）の組み合わせ；比較的高い引張弾性率を有する材料としてのポリアミドと、比較的低い引張弾性率を有する材料としての熱可塑性ポリアミドの組み合わせ；比較的高い引張弾性率を有する材料としてのポリエステルと、比較的低い引張弾性率を有する材料としてのＴＰＣの組み合わせ；および、比較的高い引張弾性率を有する材料としてのポリエステルと、比較的低い引張弾性率を有する材料としてのＴＰＵの組み合わせがある。
【００７２】
脊椎固定ケージは多くの異なる方法で調製することができる。ポリマー材料の部品または片は、このようなポリマー材料を成形する既知のいずれかの方法で製造することができる。既知の方法としては、（共）射出成形、（共）押出成形、吹込成形、射出オーバーモールド成形、ミューセル（ＭｕＣｅｌｌ）（登録商標）微細射出発泡成形、プレートの共押出、またはクエン酸のような添加剤を分解することによる射出成形発泡体の形成が挙げられる。
【００７３】
使用できる他の方法には、選択的積層焼結および溶融積層造形法などのラピッドプロトタイピング法がある。
【００７４】
２種類以上のポリマー材料を含有する脊椎固定ケージでは、異なるポリマー材料から製造される部品または片を、例えば、接着、溶接、または成形により組み合わせてもよい。
【００７５】
好ましくは、２種類以上のポリマー材料を含有する脊椎固定ケージの調製に、多成分成形が使用される。
【００７６】
多成分成形は、「２ショット」または「マルチショット」射出成形とも称される。これは、単一の金型内で２種類以上の材料を結合させる方法である。多成分成形は、硬質部品と軟質部品、または異なる特性を有する部品を含む設計の製造を可能にする。使用できる様々な方法がある：
【００７７】
マルチショットオーバーモールド成形は、１つの金型内で１種類のプラスチックを別のプラスチック上に成形する方法である。この方法は、部品を金型から取り出さないため、非常に正確である。オーバーモールド成形を行うとき基材は依然として高温であるため、異なる材料の接着は優れている。良好な接着により、脊椎固定ケージ部品の分離が防止されるが、脊椎固定ケージ部品の分離は、ケージの移動、移動したケージによる血管および／または神経の損傷を含む多くの問題につながる可能性がある。
【００７８】
マルチプロセス成形は、同じ金型内で異なる材料から製造される異なる部品を成形する方法である。これは、とりわけ、溶接組立品などのように２つの部品を一緒に使用する場合に有用となり得る。
【００７９】
金型内組み立ては、マルチプロセス成形と類似しており、金型内の機構だけを使用して異なる部品（形状的に可能である場合）を組み立てて、各サイクルで組み立てられた構成部品を製造する。
【００８０】
サンドイッチ成形（「共射出成形」と称されることもある）は、１種類の材料を、別の材料の溶融液の中を通して射出し、外側に別の材料のスキン層を有するコア材料を形成する方法である。
【００８１】
脊椎固定ケージは、脊椎固定システムとして単独でまたは他のケージと組み合わせて使用される。また、ケージを１本以上のロッドと組み合わせて、脊椎固定を達成することもできる。
【００８２】
ロッドは、例えば、金属またはポリマー材料で製造されていてもよい。
【００８３】
好ましくは、ロッドは、ポリマー材料を含む。このようにして、脊椎固定システムのロッドは、また、骨の引張弾性率と同等の引張弾性率、即ち、３５００ＭＰａ未満の引張弾性率を有する。
【００８４】
より好ましくは、ロッドの可撓性を向上させ、椎弓根ねじへの堅固な固定を可能にするため、ロッドは少なくとも２種類の異なるポリマー材料を含む。
【００８５】
次の非限定的実施例を参照して、本発明を以下で説明する。
【００８６】
［実施例］
［材料］
・アーニテル（登録商標）ＣＭ５５１（硬質相：ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、軟質相：ポリカーボネート）、ＤＳＭ  Ｎ．Ｖ．製
・アーニテル（登録商標）ＥＬ２５０（硬質相：ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、軟質相：ポリテトラメチレンオキサイド（ＰＴＭＯ））、ＤＳＭ  Ｎ．Ｖ．製
・ＰＢＴ：アーナイト（Ａｒｎｉｔｅ）（登録商標）Ｔ０６−２００、ＤＳＭ  Ｎ．Ｖ．製
・ＵＨＭＷＰＥ：スタミラン（Ｓｔａｍｙｌａｎ）（登録商標）ＵＨ  ＭＧ００３、ＤＳＭ  Ｎ．Ｖ．製
・バイオネート（Ｂｉｏｎａｔｅ）（登録商標）７５Ｄ、ＤＳＭ  Ｎ．Ｖ．製
・バイオネート（登録商標）８０Ａ、ＤＳＭ  Ｎ．Ｖ．製
・ＰＥＥＫ：Ｋｅｔｒｏｎ（登録商標）ＰＥＥＫ−１０００、Ｅｒｉｋｓ製
【００８７】
［実施例Ｉ］
この実施例の目的は、異なる材料から調製された脊椎固定ケージを比較することであった。
【００８８】
後述の実験のケージは全て、長方形（１８×１０×６ｍｍ３）の開放箱形であり、肉厚１．５ｍｍであった。
６種類の異なる材料から調製したケージを試験した：
ａ．ＰＥＥＫ（比較実験）；
ｂ．アーニテル（登録商標）ＣＭ５５１；以下、ＴＰＥケージと称する。
ｃ．ケージの頂部と底部に１ｍｍのアーニテル（登録商標）ＥＬ２５０層を有する、厚さ４ｍｍのＰＢＴのコアを含む２Ｋ成形で調製したケージ；以下、２Ｋａケージと称する。
ｄ．ＵＨＭＷＰＥ
ｅ．バイオネート（登録商標）７５Ｄ；以下、Ｂ７５Ｄケージと称する。
ｆ．ケージの頂部と底部に１．５ｍｍのバイオネート（登録商標）８０Ａ層を有する、厚さ３ｍｍのバイオネート（登録商標）７５Ｄのコアを含む２Ｋ成形で調製したケージ；以下、２Ｋｂケージと称する。
【００８９】
以下の実験を行った：
【００９０】
［１．静的試験によるケージの機械的特性の測定］
ケージは、埋め込み後、最大荷重に耐えるのに十分な強度を有していなければならない。準静的荷重試験により、裸ケージの強度および剛性を測定した。
【００９１】
実験は、ＡＳＴＭ２０７７−０３に準拠して行った。荷重速度は、同ガイドラインに準拠して１３ｍｍ／分であった。各実験において３つのケージを試験した（ｎ＝３）。
【００９２】
［２．静的および動的荷重形態における骨の中への沈下の測定］
ＡＳＴＭ２２６７に準拠し、ポリウレタンフォーム（グレード１５、ＡＳＴＭ１８３９）を再生可能な母床骨（ｂｏｎｅ  ｂｅｄ）模擬器として使用して、母床骨の中へのケージの沈下を測定した。インプラントと母床骨との不適合がケージの荷重および沈下の重要なパラメータであると思われた時は、一方の発泡体母床を機械切削し、半径２８ｍｍの曲面を有するようにした。他方の発泡体母床は平坦なままとした。まず、３種類のケージ全てについて、発泡体母床上での開放ケージの静的強度を測定した。発泡体は、約４５０Ｎの荷重で破損すると思われた。その後、この静的強度の７０％（即ち、３００Ｎ）の静的荷重を２つのポリウレタンブロックおよびその間のケージに１０分間加えた。次に、５０〜３００Ｎの動的荷重（正弦曲線）を２Ｈｚの周波数で１００，０００サイクル（約１５時間）加えた。空のケージ（最悪の場合のシナリオ）との比較を行った。各種類のケージ材料について、試料数は３つであった（ｎ＝３）。
【００９３】
［３．排除実験］
Ｇｏｅｌ  ｅｔ  ａｌ．，Ｓｕｍｍｅｒ  Ｂｉｏｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，Ｋｅｙ  Ｂｉｓｃａｙｎｅ，Ｆｌｏｒｉｄａ，Ｊｕｎｅ  ２００３により記載の試験に準拠して排除実験を行った。排除試験は、２つの平坦なポリウレタンフォームブロック（グレード１５、ＡＳＴＭ１８３９）の間に締付固定されたケージで、３００Ｎの予備加重および０．４ｍｍ／秒の一定速度で行った。全種類のケージについて試料数は３つであった。
【００９４】
［結果］
実験の結果を表１に記載する。
【００９５】
【表１】
2012519516.tif 000003
【００９６】
ケージは全て、動物およびヒトにおける生体内荷重（体重の約１０倍に等しい）に対して十分であると考えられるのに十分な強度があった。
【００９７】
意外なことに、ＴＰＥ、ＵＨＭＷＰＥおよび２Ｋａ＋ｂのケージは排除／移動において著しい改善を示した。
【００９８】
さらに、２つの２Ｋケージは、沈下においてさらなる改善を示した。
【００９９】
静的および動的沈下実験から、２Ｋケージはそれに関しても、「硬質」ＰＥＥＫケージと比較して、性能がより優れていることが分かった、即ち、沈下が２０％超減少した。２Ｋケージは摩擦のため排除力が最も高かった。
【０１００】
最後に、２Ｋケージは、２つの剛性範囲、即ち、まず約１．０ｋＮ／ｍｍの非常に低い剛性に続き、ＴＰＥケージと同等の剛性を有する顕著な挙動を示した。ＴＰＥケージ、ＵＨＭＷＰＥケージおよび２Ｋケージは共に剛性が、ＰＥＥＫケージの剛性より一桁低かった；このため、生体内の状態でケージ内への骨の成長が促進され得る。
【国際調査報告】
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