平成２５年度
次世代医療機器評価指標作成事業

脊椎インプラント分野
審査ＷＧ報告書

平成２６年３月

審査ＷＧ座長 戸山 芳昭
慶應義塾大学医学部
整形外科学教室

目次
Ⅰ

委員構成 .............................................................................................................. 1Ⅱ

議事概要 .............................................................................................................. 3

Ⅲ

評価指標（案） ................................................................................................. 11Ⅳ

委員報告
１．総括（戸山座長） .......................................................................................... 17２．頸椎人工椎間板（根尾委員、山崎委員） ...................................................... 22
３．腰椎後方制動インプラント（長谷川委員、石井オブザーバ） ...................... 40
４．腰椎人工椎間関節（松本委員、松山委員） ................................................... 58
５．脊椎インプラントの固定性および可動性評価法（稲葉委員） ...................... 63
６．脊椎インプラントの機械的安全性評価の考え方（高久田委員） ................... 69
７．脊椎インプラント評価法の標準化（堤委員） ............................................... 73

Ⅴ

資料
脊椎インプラント関連文書 ................................................................................... 77
厚生労働省医薬食品局審査管理課医療機器審査管理室長通知

薬食機発第0306007 号「脊椎内固定器具の審査ガイドラインについて」 .................... 79
Guidance for Industry and FDA Staff

Preparation and Review ofInvestigational Device Exemption Applications (IDEs) for Total
Artificial Discs .......................................................................................... 101

Ⅰ

委員構成

委員（○：座長）○

稲葉 忠司

三重大学大学院工学研究科機械工学専攻 生体システム工学研究室 教授

高久田 和夫

東京医科歯科大学 生体材料工学研究所 医歯工連携実用化施設 教授

堤定美

日本大学 特任教授

戸山 芳昭

慶應義塾 常任理事
慶應義塾大学 医学部 整形外科学教室 教授

根尾 昌志

大阪医科大学 生体管理再建医学講座 整形外科学教室 教授

長谷川 和宏医療法人愛仁会 新潟脊椎外科センター センター長

松本 守雄

慶應義塾大学 医学部 整形外科学教室 准教授

松山 幸弘

浜松医科大学整形外科 教授

山崎 正志

筑波大学 医学医療系 整形外科 教授

オブザーバ
石井 賢

慶應義塾大学 医学部 整形外科学教室 講師

厚生労働省
古元 重和

医薬食品局審査管理課 医療機器審査管理室長

近藤 英幸

医薬食品局審査管理課 医療機器審査管理室 新医療材料専門官

境 啓満

医薬食品局審査管理課 医療機器審査管理室 企画調整専門官

藤田 倫寛

医薬食品局審査管理課 医療機器審査管理室 先進医療機器審査調整官

津田 亮

医薬食品局審査管理課 医療機器審査管理室 主査

山下 雄大

医薬食品局審査管理課 医療機器審査管理室

独立行政法人医薬品医療機器総合機構

鈴木 由香

医療機器審査第二部長

郭 怡

医療機器審査第二部 審査役代理

宮城 正行

医療機器審査第二部 審査役専門員

野口 裕史

医療機器審査第二部 審査役専門員

鹿野 真弓

規格基準部長井出 勝久

規格基準部 医療機器基準課 主任専門員

事務局
新見 伸吾

国立医薬品食品衛生研究所 医療機器部長

宮島 敦子

国立医薬品食品衛生研究所 医療機器部 室長

迫田 秀行

国立医薬品食品衛生研究所 医療機器部 主任研究官

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-2-

Ⅱ

議事概要
平成２５年度 次世代医療機器評価指標作成事業
脊椎インプラント分野 審査ワーキンググループ
第１回会議 議事概要

開催日時：平成２５年１０月３０日（水）９：００－１２：００
開催場所：東京八重洲ホール ３０１室
（東京都中央区日本橋３丁目４番１３号 新第一ビル）
出席者（敬称略）
委員：稲葉忠司（三重大学）、高久田和夫（東京医科歯科大学）、堤定美（日本大学）
戸山芳昭（慶應義塾大学）、根尾昌志（大阪医科大学）
長谷川和宏（新潟脊椎外科センター）、松本守雄（慶應義塾大学）
松山幸弘（浜松医科大学）、山崎正志（筑波大学）

欠席委員 ：なし
オブザーバ：石井賢（慶應義塾大学）、岡崎義光（産業技術総合研究所）
厚生労働省：古元重和、境啓満、津田亮（医薬食品局審査管理課医療機器審査管理室）
ＰＭＤＡ ：鈴木由香、郭怡、宮城正行、野口裕史（医療機器審査第二部）
井出勝久（規格基準部）
事務局：新見伸吾、宮島敦子、迫田秀行（国立医薬品食品衛生研究所）

配布資料
資料１ 第１回ＷＧ会議議事次第
資料２ 次世代医療機器評価指標作成事業について
資料３ 次世代医療機器評価指標作成事業の主な成果について
資料４ 委員名簿
資料５ メーリングリストについて
資料６ カスタムメイド脊椎インプラント開発 WG 資料
資料７ 本邦の脊椎インプラントの使用状況について
資料８ 脊椎インプラント関連文書（規格、ガイダンスなど）
資料９ 本ＷＧにおける検討対象候補（案）概要
配布資料の確認に引き続き、厚生労働省より挨拶があり、当事業での成果は順次通知という形になり実際の審査で活用されていることなどが紹介された。
座長挨拶および各委員の自己紹介があった。

-3-

資料７に基づいて、本邦における脊椎インプラントの使用状況について説明があり、インプラントを用いる脊椎手術は毎年増加傾向にあること、2013 年の手術件数は約 6 万件と予測されることが報告された。
資料９に基づいて、脊椎インプラントの分類及び本ＷＧにおける検討対象候補について討議を行った。頸椎と胸腰椎で分類しているが、頸椎から胸椎にかけて治療することもあるため、頸胸
椎と胸腰椎というように分類すべきとの意見があった。腰椎の人工椎間板は成績が悪いため、検討対象としないことになった。一方、頸椎用の人工椎間板は、今後本邦に申請がある可能性があり、対象候補とすることになった。骨癒合を目指さず、可動性を残す製品（制動術）が開発されており、本邦でも申請がある可能性がある、これについては固定術と異なる考え方が必要になるとの意見があった。人工骨を使用することが多いが、脊椎でのみ使用するものではないため、検討対象としないことになった。骨形成因子（BMP）等を含む製品が外国では出ているが、そのような製品はどのように取り扱うのかとの指摘があり、これに対して、米国でも日本でも、最も主要な作用機序により医療機器か、医薬品かに分類されること、そのため製品ごとにケースバイケ
ースであるとの説明があった。
製品は欧米からの輸入品が多いが、日本人の体格は小さいため、より小さな製品が必要とされているとの意見があった。新製品の力学的安全性の評価は、既承認品に対する非劣性を示す場合が多いのではないかとの意見があった。これに対して、文献値を用いて妥当性を示す方法もあるとの意見があった。また、多くのサイズバリエーションのうち、最も力学的安全性が低いワース
トケースを用いて評価を行っているとの説明があった。各社の製品のワーストケースの力学特性に関する情報を収集することで、より小さな製品の開発に寄与できるのではないかとの意見があった。これに対し、企業からそのような情報を得るのは困難であるとの意見があった。従って、ワーストケースの力学的評価基準を独自に持つべきであるという意見があった。患者の体格に応じた複雑な製品の評価には、コンピュータシミュレーション（有限要素法）を応用することが可能であるとの意見があった。
頸椎前方（山崎委員）、頸椎後方（根尾委員）、胸腰椎前方（松山委員）、胸腰椎後方（松本委員）
MIS（低侵襲手術、長谷川委員）と、適用部位別に担当を決め、担当ごとに製品群の抽出と、本WG における検討対象候補を挙げて頂くことになった。その上で、工学系委員から意見を求め、本邦や米国のガイドラインの整備状況も考慮しながら、メールベースで検討することになった。
また、メーカーからの情報提供が得られるか検討することになった。
今後の会議日程として、12 月 26 日（木）と 2 月 27 日（木）が予定されていることを確認し、会議を終了した。

-4-平成２５年度 次世代医療機器評価指標作成事業
脊椎インプラント分野 審査ワーキンググループ
第２回会議 議事概要
開催日時：平成２５年１２月２６日（木）１７：００－１９：００
開催場所：東京八重洲ホール ３０１室
（東京都中央区日本橋３丁目４番１３号 新第一ビル）
出席者（敬称略）
委員：稲葉忠司（三重大学）、高久田和夫（東京医科歯科大学）、堤定美（日本大学）
戸山芳昭（慶應義塾大学）、根尾昌志（大阪医科大学）
長谷川和宏（新潟脊椎外科センター）、松本守雄（慶應義塾大学）
松山幸弘（浜松医科大学）、山崎正志（筑波大学）

欠席委員 ：なし
オブザーバ：石井賢（慶應義塾大学）、岡崎義光（産業技術総合研究所）
厚生労働省：近藤英幸、境啓満、津田亮（医薬食品局審査管理課医療機器審査管理室）
ＰＭＤＡ ：鈴木由香、宮城正行、野口裕史（医療機器審査第二部）
井出勝久（規格基準部）
事務局：新見伸吾、宮島敦子、迫田秀行（国立医薬品食品衛生研究所）

配布資料
資料１ 第２回ＷＧ会議議事次第（案）
資料２ 第１回ＷＧ会議議事概要（案）資料３ 厚生労働省通知「次世代型高機能人工心臓の臨床評価のための評価指標」
資料４ FDA ガイダンス 人工椎間板 （原版）
資料５ FDA ガイダンス 人工椎間板 （邦訳版）
資料６ 検討対象候補（案）
資料７ 評価項目（たたき台）
資料８ 報告書分担（たたき台）
参考資料（CD-R で配布）
人工椎間関節等参考文献、関連通知、FDA ガイダンス、人工椎間板 FDA 審査報告書
概要
配布資料の確認に引き続き、前回会議の議事概要の確認を行った。修正意見はなく、会議終了をもって確定となった。
事務局より、本事業では革新的な医療機器を対象として、品質、有効性、安全性の確保の視点
から、承認に必要な評価項目を示すことが目標であること、また、「次世代型高機能人工心臓の臨-5-床評価のための評価指標」を参考に、非臨床の工学的試験だけでなく、必要であれば動物試験、治験についても検討して頂きたいとの説明があった。
座長より、前回会議及びその後のメールベースでの議論の結果、挙げられた検討対象候補の中から、本事業の目標を鑑み、国内の承認実績がなく、さらに既存のガイドラインやその延長では審査が難しい品目を対象とすること、また、具体的には、頸椎人工椎間板、人工椎間関節、後方
制動システムを対象とすることが提案された。加えて、場合によっては、Magnetically controlled
growing rod についても議論したいとの提案があった。これに対して参加者から異議がなく、承認された。
頸椎人工椎間板について、椎体間固定を行うと隣接椎間の負担が大きくなり障害が起きることから、可動性を許容する人工椎間板が開発されたこと、米国でも不具合の報告が出てきていること、米国での報告ではほとんどが神経根症を対象としているが、本邦では神経根症に対しては保存療法が用いられることが多く、米国ほど症例数は増えないと考えられることなどが報告された。
これに対して、治療の選択肢として人工椎間板があることは有用であるとの意見があり、検討対象とすることになった。人工椎間板に関しては FDA のガイダンスがあることから、これを参考に評価項目を検討することとなった。治験について、人種差があるため海外のデータだけでは不十分との意見があった。また、本邦では多くの症例数は見込めないことから、対照機器を設定する
大規模な治験は現実的ではなく、少数の治験を実施して、安全性と有効性を確認するのが適当ではないかとの意見があった。さらに、適用を絞り慎重に進める方が良いとの意見があった。海外における臨床実績の有無により、考慮する内容、ステップに違いがあるのではとの意見があった。
次に後方制動システムについて、腰椎でも椎体間固定を行うと隣接椎間病変が生じるため、可動性を持つ製品が求められていること、海外では腰椎の人工椎間板が多く使用されたが、不具合が多く発生し現在は使用されていないこと、後方制動システムと呼べる製品は種類が多く、中には国内で長年使用されてきたものもあることなどが報告された。これに対し、変形部における破損の可能性や、負荷が大きい骨との接合部において問題が生じる可能性があるとの意見があった。
また、可動性が残る点と、脊椎にかかる荷重の一部のみを負担する点が固定用のインプラントとは異なり、検討が必要であるとの議論があった。臨床的必要性があり、検討対象とすることとなった。
続いて人工椎間関節について、椎間関節の表面のみを置換する Resurfacing、関節を置換する
Replacement などに分類でき、種類が多いこと、短期の良好な成績の報告がある一方、折損例もあることなどが報告された。これに対し、後方制動システムと重なる部分があるのではないかとの意見があり、後方制動システムの一部として取り上げることになった。
Magnetically controlled growing rod について、小児の側弯症に使用されること、既存の方法では何回も手術を繰り返す必要があり、それに伴い感染などの合併症が高率で発生すること、今のところ良好な成績が報告されていることなどが紹介された。また、人道的観点から早期に導入されることが望ましい、症例数は少ないと思われるとの意見があった。これに対し、「医療ニーズの高い医療機器等の早期導入に関する検討会」において類似の製品についての議論があることが紹介され、その動向を見ながら進めることになった。

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それぞれの検討対象分野において、対象となる製品の定義をはっきりとさせる必要があるとの意見があった。
人工椎間板を山崎委員と根尾委員、人工椎間関節を松山委員と松本委員、後方制動システムを
長谷川委員と石井オブザーバに担当して頂き、評価指標（案）を検討することになった。
次回の会議日程が 2 月 27 日（木）、報告書原稿の締め切りが 3 月 5 日（水）であることを確認し、会議を終了した。

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平成２５年度 次世代医療機器評価指標作成事業
脊椎インプラント分野 審査ワーキンググループ
第３回会議 議事概要
開催日時：平成２６年２月２７日（木）１７：００－１９：００
開催場所：東京八重洲ホール ３０１室
（東京都中央区日本橋３丁目４番１３号 新第一ビル）
出席者（敬称略）
委員：稲葉忠司（三重大学）、高久田和夫（東京医科歯科大学）、堤定美（日本大学）
戸山芳昭（慶應義塾大学）、根尾昌志（大阪医科大学）
長谷川和宏（新潟脊椎外科センター）、松本守雄（慶應義塾大学）
松山幸弘（浜松医科大学）、山崎正志（筑波大学）

欠席委員 ：なし
オブザーバ：石井賢（慶應義塾大学）、岡崎義光（産業技術総合研究所）
厚生労働省：境啓満、津田亮（医薬食品局審査管理課医療機器審査管理室）
ＰＭＤＡ ：野口裕史（医療機器審査第二部）、井出勝久（規格基準部）
事務局：新見伸吾、宮島敦子、迫田秀行（国立医薬品食品衛生研究所）

配布資料
資料１ 第３回ＷＧ会議議事次第（案）
資料２ 第２回ＷＧ会議議事概要（案）資料３ 関連規格リスト
資料４ 評価指標案
資料５ 報告書分担案
資料６ 合同検討会報告用資料
資料７ 報告書原稿案
資料８ 厚生労働省通知「脊椎内固定器具の審査ガイドラインについて」
資料９ FDA ガイダンス 人工椎間板 （邦訳版）
概要
配布資料の確認に引き続き、前回会議の議事概要の確認を行った。修正意見はなく、会議終了をもって確定となった。
稲葉委員より動物の脊椎を用いた脊椎インプラントの固定性評価に関するプレゼンテーションがあり、本邦ではヒト脊椎の入手が困難であることから、動物の脊椎で代用していること、特に製品の可動域の検証において有用であること、角変位規定試験により隣接椎間障害発生要因の検討が可能であること、動物で代用する場合は大きさの違いから絶対値はヒトと異なるが、損傷を模擬した場合や製品を設置した場合等の可動域の相対的な変化は類似しており、動物の脊椎を用-8-いた試験の妥当性はある程度示されていること、等が報告された。これに対して委員より、ヒト脊椎を用いた疲労試験実施の困難さに対する同意見、模擬骨を用いた評価系の可能性について意見があった。
次に、事務局より脊椎インプラントに関する試験法の国際規格（ASTM、ISO）について紹介があり、製品間の比較を目的にした強度試験法に関する規格が品目ごとに存在すること、安全性を担保する目標値の記載はないこと、摩耗試験法の規格は複数あるが、同一製品を対象とした規格でも試験条件は統一されていないこと、等が報告された。
続いて、評価指標案に関する討議を行った。初めに座長より、頸椎人工椎間板、腰椎後方制動システム、腰椎人工椎間関節では、試験方法は異なるものの、評価項目は共通のものがほとんどであることから、一つの評価指標にまとめることが提案され、異議なく了承された。続いて事務局で修正したたたき台を基に討議を行った。表題について、「可動性及び安定性を維持する脊椎イ
ンプラントに関する評価指標（案）」としてはどうかとの提案があり、了承された。一部の評価項
目で、試験すべき検体数や試験条件等が具体的に記載されていたが、それらの値が必須のものとは言えないことから、削除することになった。一方で、何も目安がないと使いにくいものになるとの意見から、末尾に参考資料として試験条件等の考え方について記載するとともに、数値を例示することになった。頸椎人工椎間板では、症例の選択が重要であるとの意見があったが、評価指標に記載するのはそぐわないとの意見があり、報告書の委員報告に記載することで対応することになった。その他、不要な項目の削除、文言の修正等を行った。事務局にて以上の意見をまとめた修正版を作成し、以後メールベースで検討することになった。
報告書の構成について確認した。報告書原稿の締め切りが 3 月 5 日（水）であることを確認し、会議を終了した。

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- 10 -

Ⅲ

評価指標（案）

可動性及び安定性を維持する脊椎インプラントに関する評価指標（案）１．序文
本邦の脊椎脊髄外科は過去約 50 年において、先人の努力により独創性と有効性の高い手術手技や治療法が数多く開発され、進歩してきた。特に過去 20 年においては、耐久性や生体親和性の高い脊椎インプラント（薬事法上の医療機器）が開発され、不安定性脊椎疾患
に対する脊椎前方及び後方固定術との併用により強固な固定が得られ、早期離床や良好な
骨癒合の獲得を可能にした。これらの手術手技は国内外の優れたインプラントの開発及び基礎・臨床研究の功績と共に更なる進歩を遂げ、本邦の医療ならびに国民の生活の質の向上に貢献してきた。
一方、脊椎前方及び後方固定術は生体の持つ脊椎可動性などの生理機能を破綻させるた
め、術後の体幹可動域制限、疼痛、隣接椎間病変などの問題も数多く指摘されてきた。1990
年代からはこれらの問題の解消を目的に、脊椎に可動性を持たせる新たなインプラントが欧米中心に開発された。その代表的インプラントが人工椎間板であり、頚椎人工椎間板は
現在日本を除く多くの諸外国で臨床応用され、良好な治療成績が報告されている。その一方で、欧州で開発され 2004 年からは米国 FDA の承認を得て臨床応用された腰椎人工椎間板は、術後のインプラント脱転や破損、血管損傷、再手術などの報告が相次ぎ、今日ではほとんど実用されなくなった。これらの失敗を踏まえ、その後欧米では変性した椎間板の広範囲な切除を実施せずに腰椎制動が獲得できる新たな後方制動インプラントが数多く開発され、現在臨床試験されている。これらの可動性及び安定性を維持する脊椎インプラン
トはなお臨床治験中であるものが多いが、慎重かつ適切な適応選択により、良好な治療成績が期待され、患者、医療の発展、医療費削減において有益である可能性がある。
本評価指標においては、次世代脊椎インプラントの中で可動性及び安定性を維持する脊椎インプラント、特に①頚椎人工椎間板、②腰椎後方制動システム、③腰椎人工椎間関節における品質、有効性、及び安全性に関する必要事項及び承認申請に際し留意すべき事項を定めた。

２．本評価指標の対象
本評価指標は、脊椎に使用され、椎間に加わる荷重の支持と椎間の可動性の維持を目的- 11 -

とするインプラントのうち、頸椎人工椎間板、腰椎後方制動システム、腰椎人工椎間関節を対象とする。本評価指標において頸椎人工椎間板とは、椎間板を置換し、椎間に加わる荷重の支持と椎間の可動性の維持を目的とするインプラントで、頸椎に対して使用するものとする。本評価指標において腰椎後方制動システムとは、後方より腰椎を安定化するイ
ンプラントで、椎間に加わる荷重を支持と椎間の可動性の維持を目的とするものとする。
本評価指標において腰椎人工椎間関節とは、椎間関節を置換し、椎間に加わる荷重を支持と椎間の可動性の維持を目的とするインプラントで、腰椎に対して使用するものとする。
可動性を維持する機構としては、摺動によるものや、材料のコンプライアンスを利用したものなどがある。申請予定の医療機器が本評価指標の対象に該当するか判断が難しい場合には、必要に応じ、厚生労働省医薬食品局審査管理課医療機器審査管理室に相談すること。

３．本評価指標の位置づけ
本評価指標は、技術開発の著しい脊椎インプラントを対象とするものであることを勘案し、問題点、留意すべき事項を網羅的に示したものではなく、現時点で考えられる点について示したものである。よって、今後の更なる技術革新や知見の集積等を踏まえ改定されるものであり、申請内容等に関して拘束力を有するものではない。
本評価指標が対象とする可動性及び安定性を維持する脊椎インプラントの評価にあたっては、個別の製品の特性を十分理解した上で、科学的な合理性をもって柔軟に対応することが必要である。
また、本評価指標の他、国内外のその他の関連ガイドラインを参考にすることも考慮すべきである。

４．評価に当たって留意すべき事項（１）非臨床試験
１）機械的安全性
椎間を固定するインプラントの場合は、インプラントに加わる負荷及びインプラン
トと骨の界面に加わる負荷が骨癒合の進行に従い低下すると考えられるのに対し、可動性を維持するインプラントの場合は、それらが永続的であるため、その点を十分に考慮した試験方法を検討すること。
①

静的強度、動的強度
静的強度及び動的強度を製品の特徴、適用部位等に応じて ASTM F1717、ASTM
F2346、ASTM F2624、ASTM F2790 等を参考に評価すること。

②

摩耗- 12 -

摺動部があるデザインの場合は、製品の特徴、可動域、適用部位等を考慮しつつ、
ASTM F2423、ASTM F2624、ASTM F2694、ISO 18192 シリーズ等を参考に摩耗試験を行い、評価すること。また、ISO 17853 等を参考に、一定期間ごとに摩耗粉を回収し、分析、評価すること。摩耗粉に対する生物学的評価を行うこと。
③

クリープ及び応力緩和
粘弾性材料が含まれている場合は、クリープや応力緩和が生じる可能性がある。
最終製品に対して連続的な圧縮荷重を加えクリープ試験を行い、耐用年数が経過するまで椎間の高さを維持できるか等を評価すること。

④

可動域
可動域（ROM）について評価すること。

⑤

骨との固定性骨との直接結合を期待する目的で表面処理が施されている場合は、平成 20 年 10
月 8 日付け薬食機発第 1008001 号「整形外科インプラント製品の承認申請に際し添付すべき臨床試験の試験成績に関する資料の取り扱いについて」等を参考に評価す
ること。

⑥

初期固定性
人工椎間板等、該当する場合は、脱転のリスクにつながる初期固定性について評価すること。

２）動物試験
動物試験により、対象機器のコンセプトの検証、手術手技の評価、不具合メカニズ
ムの特定、機能性の試験（可動性、椎間板高さの維持等）、摩耗粉及び材料に対する生物学的安全性の評価等を行うこと。

（２）臨床試験
海外において臨床使用実績がある場合でも、人種差及び医療環境の差を考慮し、国内の特定の施設において少数例の治験を実施することが望ましい。なお、個々の機器の特徴等に応じて評価すべき内容は異なると考えられるため、独立行政法人医薬品医療機器総合機構へ相談することが推奨される。

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参考資料

機械的安全性試験の考え方について
１．試験試料の選定
機械的安全性評価のためには、必ずしも全てのサイズバリエーションについて試験を実施する必要はなく、ワーストケースを対象にした試験により全てのサイズバリエーション
について評価することも可能である。ワーストケースの判定には、適切な理論計算あるいは有限要素解析（FEA）等の利用が考えられる。ただし、どのサイズの製品がワーストケースになるかは、評価項目及び試験毎に異なる可能性があるので、注意が必要である。

２．静的強度及び動的強度の評価項目
静的強度及び動的強度の評価に当たっては、製品の特徴に応じた試験を実施することが必要である。以下に試験項目の例を示す。ただし、これらは例示であって、全ての試験項
目が求められるものではない。また、製品の特徴によっては、さらに試験を追加する必要がある場合も考えられる。

頸椎人工椎間板

後方制動システム

静的強度

動的強度

軸方向圧縮試験

軸方向圧縮試験

圧縮せん断試験

圧縮せん断試験

ねじり試験（回旋に関して拘束ねじり試験（回旋に関して拘束しないデザインの場合は除く）

しないデザインの場合は除く）

圧縮曲げ試験

圧縮曲げ試験

引張曲げ試験

屈曲伸展試験

屈曲試験

ねじり試験

伸展試験

側屈試験

ねじり試験
側屈試験
人工椎間関節

圧縮引張試験

圧縮引張試験

前後方せん断試験

前後方せん断試験

側方せん断試験

側方せん断試験

屈曲伸展試験

屈曲伸展試験

側屈試験

側屈試験

ねじり試験

ねじり試験

その他（該当する場合） 接続強度試験

接続強度試験

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３．静的試験の検体数
静的試験では、ワーストケースを想定した 5 検体以上を供することが推奨される。

４．動的試験の検体数及び試験条件
動的試験（疲労試験）では、ワーストケースを想定した 6 検体以上を供し、荷重（トルク）-サイクル数（L-N）曲線を作成することが推奨される。なお、荷重（トルク）の代わりに変位（角度変位）を規定した試験でもよい。2 個以上の検体が規定荷重で 500 万サイ
クルを耐え抜くこと。なお、多くの国際規格等に従い、1000 万サイクルの試験を考慮することが望ましい。
製品にポリマー等が含まれる場合は、検体の発熱による影響が懸念されるため、周波数は 1-2 Hz が推奨される。局所温度の計測や試験結果等により妥当性が説明できる場合は、この範囲を超える周波数を用いることも可能である。

５．摩耗試験
摩耗試験の可動方向は複数の方向の動きとし、少なくとも 500 万サイクルの試験が必要と考えられる。なお、多くの国際規格等に従い、1000 万サイクルの試験を考慮することが望ましい。

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Ⅳ

委員報告

１．総括
慶應義塾 常任理事
慶應義塾大学医学部整形外科学教室 教授
戸山 芳昭
序文
日本は世界に類を見ない超高齢社会を迎えている。今後は平均寿命のみならず、健康でいられる日常生活に制限のない期間、いわゆる“健康寿命”を如何に延伸するかが大きな課題となっている。この健康寿命に関与する因子の１つとして運動が注目されている。近年では運動は生活習慣病や癌、認知症、生命予後に深くかかわっていることが証明されている。運動の実践には運動器の健康維持が重要であることは言うまでもなく、厚生労働省の「健康日本２１（第 2 次）
」では癌、脳卒中、心筋梗塞、糖尿病、精神疾患の重要５大疾患に加え、運動器疾患を加えた６大疾患の克服に基づく健康づくりを提唱している。
ところで、整形外科領域で扱う脊椎固定材料や人工関節などに代表されるインプラントは、医療の進歩や生体材料の改良に伴って広く普及し多様化してきた。運動器疾患に対してこれらのイ
ンプラントを用いた外科的治療は過去に国民の健康維持に多大な恩恵をもたらし、今後も超高齢社会の中で更なる発展と進歩が期待されている。運動器疾患で扱うインプラントの中で特に脊椎インプラントは疾患多様性により最も種類が豊富で、需要が大きい。本邦の脊椎脊髄外科では特に過去 20 年において、耐久性や生体親和性の高い脊椎インプラントが開発され、不安定性を有す
る脊椎疾患に対する脊椎固定術との併用により強固な固定が得られ、早期離床とリハビリテーシ
ョンによる廃用性症候群の予防にも大きく貢献している。一方で脊椎固定術は生体の持つ脊椎可動性などの生理機能を破綻させるため、術後の体幹可動域制限、疼痛、隣接椎間病変などの問題点も指摘されている。本来の脊椎可動性を有する生体再現を目指した治療を考慮した場合、強固な椎間固定を目的とする脊椎インプラントでなく、現在諸外国で開発が進んでいる可動性及び安定性を維持する脊椎インプラントの導入は重要と思われる。近い将来、これらの次世代脊椎インプラントの慎重かつ適切な導入により、患者、医療の発展、医療費削減において有益であると考えられる。
本事業では、可動性及び安定性を維持する脊椎インプラント（頚椎人工椎間板、腰椎後方制動システム、腰椎人工椎間関節）における品質、有効性、及び安全性に関する必要事項及び承認申請に際し留意すべき事項を検討し評価指標を設けた。これらの指標が次世代脊椎インプラントの導入に際して有益なものとなり、国民の運動器疾患の推進と健康寿命の延伸に繋がれば幸いである。
（１）国内の脊椎インプラント使用手術の現状調査
本事業を開始するにあたり、本邦における脊椎インプラント使用手術の現状について把握して- 17 -

おく必要がある。表１に 2013 年 1 年間（1-12 月）の脊椎インプラント使用の手術の累計 66,000
例の内訳を示す（2013 年 10 月算出）
。本データは市場調査データ（2012 年版 メディカルバイ
オニクス（人工臓器）市場の中期予測と参入企業の徹底分析 株式会社矢野経済研究所）、疾病及び関連保健問題の国際統計分類（International Statistical Classification of Diseases andRelated Health Problems：ICD）の最新版 ICD-10 関連データ、日本脊椎脊髄病学会学術誌デー
タ、本事業参加委員からの情報などをもとに算出した推測データである。その内訳は、頚椎前方固定術 7,000 例、頚椎椎弓形成術 10,000 例、頚椎後方固定術 6,000 例、腰椎後方固定術各種（Posterior lumbar interbody fusion （PLIF）／Transforaminal lumbar interbody fusion（TLIF）／Posterolateral instrumented fusion（PLF）／Cortical bone trajectory（CBT））25,000
例、脊椎後方固定術（転移性脊椎腫瘍や外傷など）10,000 例、脊椎前方固定術 3,000 例、脊柱側弯症 1,000 例、経皮的椎体形成術 4,000 例である。ただし、頚椎椎弓形成術はスクリューを含む
インプラントや人工骨の併用やインプラント未使用など手技が多彩であり、あくまでインプラン
トや人工骨の併用の推測値で、経皮的椎体形成術は Balloon Kyphoplasty （BKP）のみのデータである。以上のように脊椎インプラント使用手術症例数の調査はあくまで企業からの発表されたデータを参考にした推測データであるものの、1 年間に 66,000 例ものインプラント手術が実施されている現状は、インプラント併用脊椎手術がいかに有用性が高く、普及しているかを示している。
表１

全国脊椎インプラント使用手術の内訳

術式内訳

手術件数（例）

頚椎前方固定術（インプラント使用）

7,000

頚椎椎弓形成術（インプラント使用）

10,000

頚椎後方固定術（インプラント使用）

6,000

PLIF／TLIF／PLF／CBT（インプラント使用）

25,000

脊椎後方固定術（転移性脊椎腫瘍、外傷など）

10,000

脊椎前方固定術（インプラント使用）

3,000

脊柱側弯症（インプラント使用）

1,000

BKP

4,000

合計

66,000（２）国際市場におけるインプラント調査
全国脊椎インプラント使用手術の現状調査に引き続き、本事業における対象候補インプラントを選定する上で、国際市場におけるインプラントを調査した。頚椎前方、頚椎後方、胸腰椎前方、胸腰椎後方、低侵襲関連に分類し、かつ日本承認・未承認に分けて記載した（表２，３）。記載のインプラントはすでに臨床応用されているものと現在治験実施中のものの両方を含み、治験実施
中のインプラントの情報はネット検索と論文検索で取得した。

- 18 -

- 19 -

人工椎体

椎弓用
C1後弓用

脊椎固定ワイヤー・テープ

後頭骨プレート・スクリュー
後頭骨-頚胸椎ロッド
後頭骨-頚胸椎プレート
椎弓形成用プレート
椎弓形成用スクリューオフセットコネクター
棘突起プレート
頚椎アンカー用スクリュー

頚椎後方クロスリンク

頚椎フック

人工椎体

スパイクワッシャー

頚椎ロッド
胸腰椎前方ロッド
アジャスタブルロッド
頚椎ロッドコネクター
ロッドコネクター
タンデム
ドミノ

頚椎後方スクリュー
胸腰椎前方スクリュー
椎弓根スクリュー
外側塊スクリュー

頚椎前方スクリュー

胸腰椎前方
胸腰椎プレート

頚椎後方

頚椎前方
頚椎プレート
椎体間ケージ

表２ 日本承認 脊椎インプラント一覧
MIS（低侵襲）

Grafバンド
脊椎固定ワイヤー・テープ
腸骨スクリュー
人工椎体
腰仙椎固定スクリュー
骨盤固定スクリュー

胸腰椎後方クロスリンク

胸腰椎フック
椎弓用
横突起用
椎弓根用

棘突起間制動インプラント

棘突起プレート

経皮的椎体形成

経皮フック
椎弓用
C1後弓用

胸腰椎後方ロッド（Growing Rod含）（Growing Rod含）
胸腰椎後方ロッドコネクター
経皮ロッドコネクター
タンデム
ドミノ
トランスバース
VEPTER(胸郭形成不全に対する人工肋骨）

胸腰椎後方ロッド

胸腰椎後方椎体間ケージ

胸腰椎前方椎体間ケージ（XLIF/OLIF/DLIF）
胸腰椎後方スクリュー
胸腰椎後方経皮的スクリュー（PPS）
椎弓根スクリュー
CBT用スクリュー

胸腰椎後方

- 20 -

椎間関節スペーサー

頚椎ロッド（PEEK）

椎体ステープル

胸腰椎前方

脊椎インプラント一覧

頚椎後方

日本未承認

頚椎前方
人工椎間板

表３

Expandable pedicle screw
Magnetically controlled growing rod(体外から磁石によりロッドを延長する、
小児側弯に対する手術法）

胸腰椎後方スクリュー with PMMA

人工椎間関節胸腰椎後方ロッド（PEEK）

胸腰椎後方

椎間板ヘルニア再発防止インプラント

MIS用頚椎後方スクリュー
椎弓根スクリュー
外側塊スクリュー
後方制動システム

経皮的ファセット・スクリュー
経皮的椎体間ケージ
経皮的セメント注入可能スクリュー
経皮的エクスパンブダル・スクリュー
MIS用クロスリンク

胸腰椎後方ロッド（PEEKを含む）
経皮的椎体形成インプラント

MIS（低侵襲）

（３）本事業における検討候補の選定
表３に示す日本未承認のインプラントが今回の検討候補となるため、その全てについて審査
WG にて検証した。まず、スクリューのサイズバリエーション拡大などの「小さなインプラン
ト」については、今後申請されることが予想される革新的な次世代医療機器という本事業の趣
旨にそぐわないこと、さらに現在の審査システムでも承認を得ることが可能であると考えられることから検討対象から除外した。次に日本未承認インプラントの中で類似インプラントが既に日本で承認されているものも除外した（例：MIS 用クロスリンクなど）。新規インプラントとして本事業において検討すべきインプラントが、１）人工椎間板、２）PEEK ロッド、３）
人工椎間関節、４）セメント注入スクリュー、５）Magnetically controlled growing rod、６）
腰椎後方制動システム、７）椎間板ヘルニア再発防止インプラントの７つに絞られた。７つのインプラント検討候補の中で、２）PEEK ロッドは素材の異なるチタン、チタン合金、コバル
トクロムなどが既に日本で承認を得ているため除外した。４）セメント注入スクリューも既存
スクリューの改良型である事と椎間の固定を目的としており、既存のガイドラインの考え方の延長で審査が可能であると考慮し除外した。５）Magnetically controlled growing rod はその有用性は高いと推測されるが、インプラント情報が不足している点で除外した。同様に７）椎間板ヘルニア再発防止インプラントも情報不足の点で除外した。
最終的に頚椎人工椎間板、腰椎人工椎間関節、腰椎後方制動システムの３つが本事業で検討すべき次世代インプラントとして選ばれた。本事業ではこれらの脊椎インプラントにおける品
質、有効性、及び安全性に関する必要事項及び承認申請に際し留意すべき事項を検討した。

- 21 -

２．頚椎人工椎間板大阪医科大学

生体管理再建医学講座

筑波大学

整形外科学教室

教授

根尾

昌志

整形外科

教授

山崎

正志

医学医療系

（１）背景
A. 頚椎の構造と疾患（椎間板ヘルニア）
頚椎の椎間板は線維軟骨で構成されており、椎体と椎体をつなぐ、いわゆるクッション装置の役割を果たしている。椎間板の中心部の髄核が脱出する状態を頚椎椎間板ヘルニアと呼称する。ヘルニアが脊柱管の外側方向に脱出すると神経根が圧迫され、通常は一側上肢への放散痛が出現する（神経根症）。一方、ヘルニアによって脊髄の中央部分が圧迫されると、両手巧緻運動障害、歩行障害および排尿障害が生じる（脊髄症）（図1）[1]。

図1．頚椎椎間板ヘルニアと症状(文献1から一部改変)（２）頚椎疾患に対する治療法
A. 保存療法と手術治療
本邦では、神経根症の場合には原則として安静、カラー固定、投薬などの保存療法が選択されることがほとんどである。耐えがたい疼痛を有する神経根症と歩行障害など日常生活動作に支障をきたす脊髄症の場合は手術治療（一般に前方除圧固定術）が選択される[1]。
これに対し、欧米、特に米国では、症状が重度でない神経根症に対しても手術治療が積極的に選択される傾向にある[2]。

- 22 -

B. 本邦と欧米における頚椎手術の適応の相違
頚椎疾患は神経根症と脊髄症に大別される。本邦では、脊髄症の患者に対しては、四肢の麻痺が生じて重篤な障害を残す可能性があることから、積極的に手術が行われる。一方、神経根症の患者は痛みが主な症状であり、保存治療で多くの症例で症状が軽快することが分かっている。したがって、本邦では神経根症に対して積極的に手術が行われることは少ない[2]。
神経根症に対する手術の適応に関しては、本邦と欧米との違いが顕著である。欧米、特に米国では積極的に手術療法が行われており、多数の手術件数を報告している論文が多い[3-10]。しかし本邦では原則として保存療法を施行している施設が圧倒的に多く、手術療法となる患者の割合はわずかである。国分[11]は東北大学とその関連施設の10年間の頚椎手術3,977例のうち頚椎症性神経根症に対する手術は194例（5%）に過ぎなかったと述べている。千葉大学医学部附属病院では、10年間で402例の頚椎の手術が行われたが、頚椎症性神経根症の手術はわずか3例（0.7％）に過ぎなかった（表1）[2]。その理由について明確に述べた文献はないが、われわれは現時点で以下のように考察している。本邦と欧米、特に米国の医療を比較した場合、健康保険の制度および医師の給与体系が大きく異なっている。一部の例外は否定できないが、本邦では、患者が比較的少ない経済負担で、保存療法を長期間にわたって受けることが可能であり、このことが本邦での保存療法の普及の一因となっていると考えられる。また、米国の医師の給与体系は基本的には出来高制であり、手術の数が増えれば、医師の収入が増す仕組みになっている。手術により劇的に疼痛が消失するという利点と併せれば、米国の整形外科医が煩雑な保存療法を敬遠し、積極的に手術治療を選択することも納得できる。ただ、本邦で保存療法の有効性を実感している立場
からみれば、米国では不必要な手術が相当数行われていると言わざるをえない[2]。
C. 本邦における神経根症に対する手術の現状
本邦における神経根症に対する治療法に関して、近年、変化の兆しがみられる。保存療法に固執することに対する懸念が論じられており、適用があれば手術を積極的に行うべき、との意見も散見される。田中ら[12]は、本邦で手術治療が敬遠される理由として、①保存療法で改善しないはずがないという先入観、②手術選択の基準および時期が不明、③障害
神経根の診断が容易でない、④椎間板ヘルニアあるいは骨棘の病態別の手術成績が明らかでない、⑤神経根症の手術そのものに馴染みがない、などの点を指摘している。今後は、本邦においても、手術治療の適応が拡大していくことが予測される。

- 23 -

表1. (文献2から一部改変)（３）現時点での手術治療法と問題点
A. 頚椎前方除圧固定術
頚椎椎間板ヘルニアに対して、本邦で最も行われている術式は頚椎前方除圧固定術である（図2, 3）。この術式は、前方進入によりヘルニアを摘出した後に椎間に骨移植を行なうものであり、成績も良好で安定している [1,2]。
本術式では、ヘルニアを全て摘出して神経に対する圧迫を解除するという 効果 に加 え、椎間に骨移植を行って病変部を固定するという効果があると言われている。すなわち、圧迫をとることによって神経由来の症状をとり、さらに、その部を固定することによって神経への刺激をさらに少なくするという原理である。手術で、たとえヘルニアを全て摘出することが出来なくとも、骨移植による固定が完成すれば痛みや麻痺が良くなることも多く、その意味で除圧と固定の両者を同時に行う前方除圧固定術は有用な術式と言える。

- 24 -

図2．頚椎前方除圧固定術のシェーマ(文献1から一部改変)

図3．頚椎前方除圧固定術施行例の画像所見
頚椎症性脊髄症例。第5頚椎後下方の骨棘により脊髄が圧排を受けている。前方除圧固定術（C5-C6）が施行された。本例では第5-第6頚椎椎間を除圧して自家腸骨を移植、さらにプレートを用いて固定を行った。最近では、自家腸骨の代わりにケージを用いて固定する術式が多くなっている。
（左画像）脊髄造影後CT矢状断再構築像。第5頚椎後下方の骨棘により脊髄が圧排を受けている。（中央左画像）術後頚椎X線側面像。（中央右画像）術後頚椎X線正面像。（右画像）術後CT第5および第6頚椎高位。

- 25 -

B. 頚椎前方除圧固定術後の隣接椎間障害
前方除圧固定術の代表的な合併症として隣接椎間障害が挙げられる。これは、固定術が行われた椎間に隣接している椎間に代償性に過大な負荷が加わり、椎間板の変性が進行するために生じる。
会田らは、頚椎前方除圧固定術を施行した11例の術後10年以上の長期経過観察中、全例
で隣接椎間に単純X線上の変化を認めたとしている[13]。高石らは、頚椎前方除圧固定術施行例49例の10年以上の長期経過観察中、28例（57%）でMRI上、隣接椎間病変による脊髄への圧迫を認めたとしている。だだし、画像上の障害が、必ずしも症状の増悪に直結しな
いことも指摘している[14]。
本邦における頚椎前方除圧固定術後の隣接椎間障害による再手術率について、2002年までの報告をまとめると1.4%から18%であった（表2）[13,15-22]。5%程度が再手術に至ったと考えられる。

表2．（文献13,15～22）

本邦において、頚椎前方除圧固定術は主に脊髄症に対して行われている。 これ に対 し、欧米では主に神経根症に対して行われている。したがって、本邦と欧米の頚椎前方除圧固
定術後の隣接椎間障害による再手術率を、同じ条件で比較することはできない。
脊髄症の術後では、脊柱管狭窄を有する例で隣接椎間障害により長期経過後に脊髄症の再悪化が起きやすいことが明らかにされてきた。2005年に出版された「頚椎症性脊髄症診療ガイドライン」では、「脊柱管前後径13mm以下の症例に前方除圧固定術を施行する場
合は、隣接椎間障害による症状の再増悪に注意し経過をみる必要がある」と注意喚起している[23]。したがって、本邦では2005年以降、脊柱管前後径13mm以下の症例に頚椎前方除圧固定術が選択される機会が減っており、それに伴い隣接椎間障害による再手術率も減- 26 -少している可能性が考えられる。脊髄症例において隣接の椎間板障害が、どの程度の症状悪化に関与するかについては、あらためて検証が必要である。

（４）頚椎人工椎間板について
A. 頚椎人工椎間板の開発の目的
頚椎人工椎間板置換術（cervical artificial disc replacement: cervical ADR）では、椎間板を摘出した後に、人工椎間板を挿入する。すなわち、除圧は行うが固定はせず、椎間の可動性を保持することによって隣接障害の発生を防ぐという目的で開発された[24,25]。
B. 米国FDAによる頚椎人工椎間板の認可（図4～9）① PRESTIGE ® Cervical Disc System（Medtronic Sofamor Danek）認可2007年7月16日
http://www.accessdata.fda.gov/cdrh_docs/pdf6/P060018c.pdf
http://www.medtronic.com/patients/cervical-herniated-discs/device/our-artificial-disc/prestige/

図4．
② ProDisc™-C Total Disc Replacement（Synthes Spine）認可2007年12月17日
http://www.synthes.com/MediaBin/US%20DATA/Product%20Support%20Materials/Br
ochures/SPBROProdDisc-CJ8414D.pdf- 27 -

図5．
③ BRYAN ® Cervical Disc（Medtronic Sofamor Danek）認可2009年5月12日
http://www.accessdata.fda.gov/scripts/cdrh/cfdocs/cfPMA/pma.cfm?id=17401
http://www.accessdata.fda.gov/cdrh_docs/pdf6/P060023a.pdf

図6．
④ SECURE ® -C Cervical Artificial Disc（Globus Medical, Inc.）認可2012年9月28日
http://www.fda.gov/MedicalDevices/ProductsandMedicalProcedures/DeviceApprovalsa
ndClearances/Recently-ApprovedDevices/ucm322270.htm
http://www.accessdata.fda.gov/cdrh_docs/pdf10/p100003a.pdf- 28 -

図7．
⑤ PCM ® Cervical Disc（NuVasive ® , Inc.）認可2012年10月26日
http://www.fda.gov/MedicalDevices/ProductsandMedicalProcedures/DeviceApprovalsa
ndClearances/Recently-ApprovedDevices/ucm327487.htm
http://www.accessdata.fda.gov/cdrh_docs/pdf10/p100012a.pdf

図8．
⑥ Mobi-C ® Cervical Disc Prosthesis (LDR Spine USA, Inc) 認可2013年8月7日
http://www.fda.gov/MedicalDevices/ProductsandMedicalProcedures/DeviceApprovalsa
ndClearances/Recently-ApprovedDevices/ucm366047.htm
http://www.accessdata.fda.gov/cdrh_docs/pdf11/P110002a.pdf

図9．

- 29 -

C. 米国FDAが推奨する人工椎間板置換術の臨床試験計画「人工椎間板全置換術用治験医療機器の適応免除(IDE)申請書類の作成と審査」( http://www.fda.gov/medicaldevices/deviceregulationandguidance/guidancedocuments/
ucm071154.htm ) と題する業界およびFDAスタッフ向け手引書に、FDAが推奨する試験
デザイン、対照の選択、治験参加基準、除外基準が詳細に記載されている。この中で、特に頚椎人工椎間板置換術の適応に関して、特に重要と思われる事項を抽出して以下に示す。
除外基準として①脊髄症、②脊柱管の中央部の狭窄および側方部の狭窄、③脊椎の不安
定性、④脊椎の変形、⑤骨代謝に影響を与える長期薬物治療、等が記載されている。これ
らの除外基準に当てはまらない病態としては、神経根症が挙げられる。ただし、頚椎症性神経根症の場合は、大部分の例で脊柱管の側方部の狭窄を伴うため、適応とはならない。
したがって、FDAが頚椎人工椎間板置換術の適応として推奨する病態は、その主なものが「頚椎椎間板ヘルニアに伴う神経根症」であると考えられる。
D. 国内の状況
本邦では現時点で人工椎間板は認可されておらず、保険診療で頚椎人工椎間板置換術を受けることはできない。
インターネットでの検索で、自費診療で頚椎人工椎間板置換術を行っている施設が本邦に存在することが確認できる(2014年2月23日現在)。その施設のホームページ（ http://www.itoortho.jp/spine/cmiss/acnr/ ）では、3泊入院、170万の費用で頚椎人工椎間板置換術を受けられることを明記している。そして、頚椎人工椎間板置換術が「日本で当院のみの最先端手術」であることを強調している。さらに、この施設の解説では、現在、日本で行われている前方固定術は「従来の方法」とされ、「術後に首が動かなくなる」とされている。前方固定術後に「数年後に25％の患者さんで上下の椎間板に負担がかかり、新たな障害が生じてきます」との記載もある。
これまでの国内外の文献から考察すると、本邦の頚椎疾患患者の治療において、頚椎人工椎間板置換術が頚椎前方固定術に比して明らかに優れていると断言するのは時期尚早と思われる。隣接椎間障害は、あくまで画像上では、ある程度の頻度で生じるが、それが必
ずしも症状の発現に結びつくとは言えない。したがって、上記施設の頚椎人工椎間板に関する説明が適切か否かに関しては、検証が必要と思われる。
E. 米国学会における頚椎人工椎間板の報告
2013年12月に米国ロサンゼルス市で開催されたCervical Spine Research Society（米国、
頚椎外科学会）では、3日間で約60題の口演発表があった。その中で人工椎間板のセッシ
ョンが1つ組まれ、4題の口演発表がなされていた（図10）。
Trayneilsらは頚椎人工椎間板置換術のランダム化多施設前向き比較対照試験の7年経過- 30 -

例の報告を行った。対象は541例の1椎間病変で、全例が神経根症であった。276例が頚椎人工椎間板置換術、265例が頚椎前方除圧固定術を受けた。経過観察はそれぞれ212例、183
例で可能であった。結果として、疼痛および神経症状は頚椎人工椎間板置換術群で有意に良好であった。人工椎間板の可動性は、術後5年で平均6.67度、術後7年で平均6.75度であった。隣接椎間での追加手術は、人工椎間板置換術群で11例（4%）、前方除圧固定術群で29例（10.9%）であった（P=0.0008）。
Kellyらは、頚椎人工椎間板置換術後の合併症についての報告を行った。頚椎前方除圧固定術75,678例と頚椎人工椎間板置換術1,640例を比較したコホート研究で、手術の際の合併症を検討したところ、椎骨動脈損傷は人工椎間板置換術で有意に多かった（前方除圧固
定術: 0.07% vs 人工椎間板置換術: 0.3%）。早期の再手術も人工椎間板置換術で有意に多かった（前方除圧固定術: 0.06% vs 人工椎間板置換術: 0.49%）。
Lehmanらは、頚椎人工椎間板置換術の成績不良と再手術（リビジョン）についての報告を行った。2施設の手術データベースから300例以上の頚椎人工椎間板置換術のうち14例で再手術が行われていた。要因として、11例で神経根症の症状が改善しなかった。1例
で人工椎間板が不適切な位置に挿入された。1例で椎間板が突出し、さらに1例では感染をきたした。再手術では、5例で前方除圧固定術が行われた。2例では人工椎間板の再置換が行われた。4例では後方除圧術が、そして、3例では後方固定術が行われた。11例とも再手術後の経過良好であった。結論として頚椎人工椎間板置換術後の再手術率は5%程度であるとした。

図10. 2013年米国頚椎外科学会における人工椎間板のセッション- 31 -

F. 本邦における頚椎人工椎間板の臨床ニーズ
FDAが頚椎人工椎間板置換術の適応として推奨している「頚椎椎間板ヘルニアに伴う神経根症」に対しては、本邦ではこれまでのところ保存治療が主に選択されてきており、手術治療（頚椎前方除圧固定術）が選択されることは少なかった。しかし、本邦における神経根症に対する治療法選択に関して、近年、変化の兆しがみられ、適用があれば手術を積極的に行うべきとの意見もある。したがって、今後は、本邦においても手術治療の適応が拡大していくことが予測される。
本邦で行われた頚椎前方除圧固定術の術後調査では、隣接椎間障害に伴う再手術例が5%程度で存在した。これらの調査の対象となった頚椎前方除圧固定術は、大部分が脊髄症に対して行われたものであり、脊柱管狭窄を伴う例で脊髄症が再発して再手術に到った例が大部分である。したがって、このデータをそのまま「脊柱管狭窄のない症例で、かつ、頚椎椎間板ヘルニアに伴う神経根症」に対して頚椎前方除圧固定術を行った場合の隣接椎間障害に結びつけることはできない。しかしながら、隣接椎間障害を完全に無視することが出来ないことも事実である。
頚椎人工椎間板は上記の隣接椎間障害の問題を解決できるインプラントであり、本邦に導入されることにより、その恩恵を受ける患者は明らかに存在する。対象となる患者数を正確に推測することは困難である。しかし、本邦における神経根症に対する治療法選択に関する考え方が変化していることを考慮すると、年々、頚椎人工椎間板置換術を受ける患者数は増加すると考えられる。

（５）評価指標に当たっての留意点
North American Spine Society (NASS) の2010年版ガイドライン “Diagnosis andtreatment of cervical radiculopathy from degenerative disorders”では Clinicalquestion “Does ACD（前方除圧術）and reconstruction with total disc replacement result
in better outcomes (clinical or radiographic) than ACDF（前方除圧固定術）in thetreatment of cervical radiculopathy from degenerative disorders?”に対して、
RECOMMENDATION“ACDF and total disc arthroplasty (TDA) are suggested ascomparable treatments, resulting in similarly successful short term outcomes, forsingle level degenerative cervical radiculopathy.”(Grade B; fair evidence, level II or III
studies)となっている[26]。また、最近のreview論文においても、決して人工椎間板置換術の前方除圧固定術に対する優位性が確立されているわけではない[27,28]。従って、その評価においては、治験も含め頚椎人工椎間板置換術が前方除圧固定術に比べて大きな手術リスクや合併症が無く、前方除圧固定術を臨床的な長期成績において凌駕できる可能性を示す（たとえば、可動性が一定期間以上保たれていることなど）ことが重要である。

- 32 -

１）手術に伴うリスク、合併症
まず頚椎人工椎間板置換術に伴う手術リスクについて述べる。これを「前方アプローチに伴うリスク」、「インプラントそのものに起因するリスク」「人工椎間板が可動性をもつことによるリスク」に分けて列挙し、治験での留意点について述べる。
A. 前方アプローチに伴うリスク① 血管損傷② 食道損傷③ 神経合併症（一過性、永続性）④ 術後血腫⑤ 嗄声⑥ 嚥下障害⑦ 疼痛・しびれを伴う手術瘢痕などが挙げられる。前方アプローチは、現在の標準的治療法である頚椎前方除圧固定術で用いられる一般的なアプローチであり、人工椎間板に特有な合併症は比較的少ないと考える。しかし、人工椎間板置換術では、単に椎間に骨移植をする前方除圧固定術と違い、インプラント（人工椎間板）母床の綿密な作成およびインプラントの正確な設置が求められ、
概して前方除圧固定術よりも手術手技の難易度が高い。施術椎間板数が増えればさらに難易度が上がる。比較的大きなインプラントの設置と正確なオリエンテーションをつけるた
めには、十分に広い展開が必要となる。また、神経根症状に対しては、「固定することによる神経症状の改善」が期待できないため、前方除圧固定術よりも徹底的な外側の神経根除圧が必要となる。このため、血管損傷（特に椎体脇を走行する椎骨動脈の損傷。前方除圧固定術で 0.18 % - 0.5% [29]）、術後血腫、嗄声、嚥下障害の可能性が高くなる可能性は否定できない。論文は見当たらないが、2013 年 12 月の Cervical Spine Research Societyの annual meeting で Kelly らが、人工椎間板置換術においては頚椎前方固定術よりも椎骨動脈損傷が有意に多かったことを発表している（本報告（４）E「米国学会における頚
椎人工椎間板の報告」参照）。本邦においては、近年後方手術が主となり、頚椎前方アプ
ローチの行われる機会が減少している現実がある[30]。これらのことを勘案すると、頚椎人工椎間板置換術は、決して誰にでも手軽にできる手術ではないことを念頭に置く必要がある。
B. インプラントそのものに起因する合併症① 感染② インプラントの破損・脱転③ インプラントのゆるみ・沈降- 33 -

④ 椎体骨折⑤ 摩耗粉による炎症反応、金属アレルギー反応⑥ 摩耗粉による発癌性、全身的影響⑦ 頚椎アラインメント不良

人工椎間板は、これまで日本で認可されてきた「骨癒合までの固定性を保つためのインプラント」ではなく、「永続的に安定しかつ可動性を有する」という目的の、今までとは全く概念の違ったインプラントであることを認識する必要がある。
感染は、どんな手術にでも起こり得る一般的な手術合併症である。しかし、前方除圧固定術に比べて、インプラントの大きさや材質が異なることや、椎間可動性が保たれていることが、感染を重症化、遷延化させる可能性があり得る。
インプラントの破損・脱転に関しては、腰椎人工椎間板でインプラントの脱転が血管損
傷を起こしたり、再手術が極めて困難であったりという報告があり、それが全世界における腰椎人工椎間板の衰退の一因となった。頚椎においては椎体前方に食道が存在し、前方固定術においては頚椎前方インプラント（螺子やケージ、移植骨など）による食道損傷、それに引き続く損傷食道からの感染の報告がある。これは人工椎間板置換術においても絶対に避けなければならない。また、後方に脱転すれば脊髄を圧迫し四肢麻痺を起こす可能性がある。このためには十分なインプラントの初期固定性が必要であることは言うまでもないが、中長期的にインプラントが上下椎体と何らかの方法によって強固に固定されなけ
れば、術後ある程度の時間が経ってから脱転が起きることもあり得る。実際に、術後 7 ヶ月で頚椎人工椎間板が外傷もなく脱転して不全四肢麻痺をきたし、緊急手術を受けるも最終的に麻痺を遺残した症例報告がなされている（図 11）[31]。

図 11. 術後 7 ヶ月で C6/7 の人工椎間板の後方脱転により不全四肢麻痺をきたした症例（文献 31）。

- 34 -

インプラントのゆるみ・沈降に関しても、椎体終板とインプラントの界面における化学的または機械的結合が重要となる。このためには、インプラントの界面の性状やデザインだけでなく、計画通り厳密にインプラントの母床を作成し、正確にインプラントを設置することが必要である。少なくとも治験終了まで緩みや沈降がないことが望まれる。
椎体骨折に関しては、キールをもつ腰椎人工椎間板での報告がある[32]。頚椎ではイン
プラントは小さいが、椎体も小さいため、腰椎と同様この点についても注意する必要がある。ヒト屍体標本を用いた実験では、人工椎間板（ProDisc-C）を設置し椎体終板に軸圧をかけた場合、椎体骨折ではなく椎体終板の骨折とインプラントの沈降が起こるとした報告がある。また、この破壊荷重は、椎体の骨密度と比例することが示されており、骨粗鬆症の強い症例への使用に警鐘を鳴らしている[33]。
摩耗粉による炎症反応、アレルギー反応、発癌性、全身的影響は、今までに生体内で使われてきた既知の材料であれば、摩耗粉の単位時間あたりの生成量から推測できる。未知の材料を使用する場合には、厳密な評価が必要となる。メタルオンメタルの人工関節ではその摩耗粉に対する局所反応による合併症率の上昇や摩耗粉による全身的影響が懸念されており、次第に使われなくなってきている[34]。メタルオンメタルの頚椎、腰椎人工椎間板に関しても少数ながら同様の報告があり、十分な注意が必要である[35,36]。
正確な手技によってインプラントが設置された場合、頚椎の良好なアラインメントが保たれることを示す必要がある。
C. 人工椎間板が可動性を持つことに伴うリスク① 神経症状の改善不良② 隣接椎間変性③ 同一レベルでの椎間関節変性④ 異所性骨化（可動域低下、椎間固定や脊髄圧迫の原因となる）

人工椎間板は、前方固定術とは違って椎間の可動性を維持できることに意義がある。しかし、前方除圧固定術は、除圧だけでなく固定することにより脊髄や神経根への刺激が減り神経症状が改善するという側面を持っている。従って椎間が固定されない人工椎間板置
換術において、手術の最大の目的である神経症状の改善が固定術よりも劣る可能性を否定できない。
人工椎間板の利点と謳われる隣接椎間変性やそれによる再手術の抑制が、本当に人工椎間板によって達成されるのかどうかについては結論が出ていない[27]。一般的には当該椎間が動けば隣接椎間の力学的負担は小さくなると考えられるが、人工椎間板の動きは正常の椎間板と全く同じではないはずで、そのため返って当該椎間の椎間関節や他の組織に悪影響を及ぼす可能性を否定できない。当該椎間板の可動性が保たれることに加え、隣接椎- 35 -

間障害や再手術の頻度を減少させることが、人工椎間板置換術の最終目的である。
異所性骨化については前方除圧固定術よりも少ないと報告されているが、避けられない
合併症でもある[37]。前方除圧固定術で椎体の前方にプレートをおいた場合、そのプレートに沿って骨が形成され、隣接椎間の自然癒合につながる可能性が指摘されている。一方、人工椎間板置換術においては、当該椎間後方にも骨棘が形成され、それが脊柱管を狭くすることが報告されており、これらが脊髄症を引き起こす可能性がある（図 12）。これは人工椎間板の持つ可動性との関係を否定できない。また、異所性骨化によって、本来の利点である可動域が維持されなくなり、結局は前方固定術を施行したことと変わらなくなってしまう可能性もある。これについても、最終的に固定されてしまうとしても、ある程度の期間可動性が保てたことを利点とする考え方も存在する。異所性骨化は避けられない合併症ではあるが、機種によってその頻度に違いがあるとする論文があり、人工椎間板のデザインによってはこの合併症を抑制できるかもしれない[37]。

図 12. 頚椎人工椎間板設置後、椎間板後方の異所性骨化が起こった症例。この骨化により、新たに脊髄が圧迫される可能性がある（文献 37）。
２）治験に対しての考え方
上記を踏まえ、治験については以下のように考える。
① FDA に認可され、それなりの臨床結果が報告されているものに関しては、日本への導入にあたって適応症を絞り、前方アプローチの経験の豊富な術者によって、少数例の治験を実施することが望ましい。日本人の体格や生活に合うかどうかを調査し、手術適応を絞った場合重大な合併症の無いことを再確認するためである。
② 人工椎間板の効果に関しては、前方除圧固定術よりも隣接椎間障害やそれに伴う再手術率の減少が期待されている。しかし、治験で経過観察する短期間にそのことを証明するのは難しく、現に米国における術後 4 年以上経過をみた報告でも意見の一致を見ていない。治験終了時に、合併症の頻度と程度が許容範囲以内であり、当該椎間板の可動性が保たれていることが証明されることが望ましい。
③ 手術適応は、頚椎前方除圧固定術と重なると思われるが、日本では頚椎前方除圧固定
術は脊髄症に対して多く行われている。しかし、FDA の審査ガイダンスでは脊髄症は除外項目に入っており、日本でも比較的脊柱管の広い 1 椎間の神経根症に対して治験- 36 -

を行うことが望ましい。しかし、神経根症に対しては、前方除圧固定術よりもさらに徹底的な外側の除圧が必要となることに注意すべきである。また、前述の理由により骨粗鬆症は除外すべきである。
④ 日本人の小さな椎体に対して、外国の人工椎間板は大きすぎる可能性がある。しかし、サイズを小さくすると、沈降やゆるみ、脱転のリスクが増えることが危惧される。FDAで現在認可されている様々なインプラントの最小サイズのものは多くは日本人に適応できそうである。しかし、新たにそれらのインプラントのサイズをさらに小さくする
場合には、コンピュータシミュレーションの上、治験が必要と考える。
⑤ 諸外国で認可されていない、全く新しい人工椎間板の場合には、FDA ガイドラインに準じた大規模な治験が必要である。

参考文献
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- 39 -

３．腰椎後方制動システム
医療法人愛仁会

新潟脊椎外科センター

慶應義塾大学

医学部

センター長
長谷川

和宏

整形外科学教室

講師

石井

賢

（１）背景
腰椎の構造と疾患
脊椎は体幹支持機構として重要な役割を担い、特に腰椎は胸郭と骨盤の間を連結し、脊髄と馬尾神経を保護しながら、十分な可動性を有する構造を有する。腰椎は5つの椎骨より構成され、椎骨と椎骨の間（椎間）に存在する椎間板はいわゆるクッションの役割を果たしている。
腰椎疾患は多彩で、椎間板の退行変性を基盤として生じる腰部椎間板症や腰椎椎間板ヘ
ルニア、椎骨や椎間関節の変形ならびに靭帯肥厚が基盤となり生じる腰部脊柱管狭窄症、
腰椎変性すべり症、腰椎変性側彎症などがある。いずれも腰椎不安定性に起因する腰痛やヘルニアや脊柱管狭窄によって生じる下肢痛やしびれ（いわゆる坐骨神経痛）や間欠は行などが典型的な症状である。症状の進行により下肢筋力低下や頻尿などに代表される膀胱
直腸障害を呈することもある。

椎間関節
椎間板
椎骨

棘突起

脊柱管内を
脊髄神経・馬尾神経が走行する

図(1)－１腰椎の構造と解剖- 40 -

横断図

（２）過去と現時点での治療法とその問題点
腰部脊柱管狭窄症、腰椎変性すべり症、腰椎変性側彎症に代表される脊椎不安定性や脊椎変形を呈する症例に対する手術治療は、腰椎前方固定術や腰椎後方固定術が広く用いられている。近年ではインプラントの発展に伴い強固な固定性が得られることから腰椎後方固定術が主流となり、良好な手術治療成績が報告されている。

図(2)－１

脊椎不安定性や脊椎変形を呈する症例のX線写真

腰椎X線側面像では、椎間板の破綻による不安定性から椎間板の後方突出による脊柱管狭窄（左：矢印）や高度の椎骨のずれいわゆるすべり症（中：矢印）を呈する。中高齢者においては腰椎X線正面像において椎骨が斜めに傾き側彎症を呈することもある（右）。

図(2)－2

インプラントを用いた腰椎後方固定術後のX線写真

インプラントを用いた腰椎後方固定術では破綻した椎間板を切除し、同部に人工骨を併用した自家骨移植を施し（矢印）、不安定性腰椎を骨癒合させ安定化を図る。不安定性腰- 41 -

椎に対する手術ではインプラントを用いた腰椎後方固定術が近年では最も一般的な手技の１つとして普及し、良好な治療成績が報告されている。

一方で、傷んだ椎間板を人工骨と自家骨に置換することは従来可動性を有する腰椎の可動性を損なう。したがって、固定部位の頭尾側の椎間板である隣接椎間には過度な負担がかかり、術後中長期的に隣接する椎間板が傷んだり、椎骨のずれが生じたりすることもあ
る。

＊

＊

図(2)－3

インプラントを用いた腰椎後方固定術後に隣接椎間病変を呈した症例のX線像

左：固定椎間（＊）に隣接する頭側の椎間板（白矢印）は傷み隣接椎骨が従来よりも後方にずれている。右：固定椎間（＊）に隣接する尾側の椎間板の破綻により固定した椎骨が前方へシフトしている（黒矢印）。これらの症例では再手術を実施することも少なくない。特に固定範囲が広ければその発生頻度は高率になる。

（３）対象機器について
以下に国内外の開発・使用状況や製品特性について列挙する。
1990年代には腰椎後方固定術後の隣接椎間障害を予防する目的から、破綻した椎間板の切除部位に対してCharité（シャリテ）腰椎人工椎間板置換術が急速に普及した。本法では術後の椎間可動性を維持させるために可動性を有するインプラントを設置する画期的なアイデアのもと臨床現場に導入された。従来の腰椎後方固定術の手術概念を大きく変える
きっかけになった。

- 42 -

図(3)－1

腰椎人工椎間板置換術

腹部から傷んだ椎間板を切除し、同部に可動性を有する人工椎間板を設置する。
（http://jeffreydgrossmd.com/pages/artificial_disc.html
Hochschuler SH., et al. Artificial disc: preliminary results of a prospective study in the
United States, Eur Spine J 11 (Suppl. 2): S106-110, 2002）

さらに腰椎後方固定術の金属製ロッドの代わりにポリエステル線維を用いて、椎間可動性を維持するGraf制動術が臨床現場に導入された。本術式の特徴は、椎間関節の安定化と腰椎の伸展位での制動を可能としている点である。同術式も1990年代より普及し、今日では実施症例数は減少しているが適応を選んで実施されている。さらに、椎骨の棘突起間に
インプラントを設置することにより腰椎の伸展位（反らす体位）により脊柱管狭窄を予防
し腰痛や下肢痛などの神経症状を軽快する棘突起間制動インプラントが臨床応用されている。本術式も腰椎後方固定術後の隣接椎間障害を予防する目的で開発された術式である。

- 43 -

図(3)－2

Grafバンドによる脊椎制動術

図(3)－3棘突起間制動インプラント（Bowers C., et al. Dynamic interspinous process stabilization: review ofcomplications associated with the X-Stop device, Neurosurg Focus 28 (6): E8, 2010）
以上のように腰椎固定術とは対照的に椎間可動性を維持するインプラントや術式は数多く報告されてきたが、特に腰椎人工椎間板置換術はその術式やインプラントの脆弱化が原因で脱転や破損が欧米で数多く発生し日本国内の臨床応用は実現せず、欧米でも現在ほ- 44 -

とんど行われなくなっている。また、Graf制動術や棘突起間制動インプラントは国内に導入されたが、その適応が狭く、実際の臨床現場では腰椎後方固定術がなお広く行われている。
今日では腰椎人工椎間板置換術の問題を回避するため、傷んだ椎間板組織は温存し、椎間の安定性を椎骨後方に付加する数多くのインプラントの開発が進められている。これらのインプラントは欧州での承認は受けているが、FDAと日本では未承認であり、現在臨床試験が実施されている。

いくつかをイラストと写真で紹介する。

図(3)－4

Total Posterior-element System (TOPS™, Implant Ltd., Israel)(McAfee et al., Neurosurg Focus, 22(1):E13, 2007)

図(3)－5

Stabilimax NZ Dynamic Spine

Stabilization System(Timm, “Stabilimax NZ TM A Dynamic Lumber Spine Internal Fixation System”,
Applied Spine Technologies Inc.)- 45 -

図(3)－6

Total Facet Arthroplasty System (TFAS; Archus Orthopedics)(Phillips et al., The Spine Journal, 9, 96-102, 2009、Palmer et al., The Spine Journal
11, e15-e19, 2011)

図(3)－7

Anatomic Facet Replacement System (AFRS) (Carl et al., “Anatomic Facet

Replacement System (AFRS)” in Yue et al., “Motion Preservation Surgery of the Spine”,
p577-580, 2008)- 46 -

図(3)－8

The FlexSuRe TM posterior dynamic

motion restoration system(http://babel.byu.edu/content/motion-preservation-devices?destination=node%2F31)

図(3)－9Dynesys Spinal Stablization System(http://www.zimmer.com/en-US/hcp/spine/product/dynesys-dynamic-stabilization-sy
stem.jspx)- 47 -

図(3)－10(https://www.google.co.jp/search?q=Spinal+Stabilization+System&hl=ja&rlz=1T4GUE
A_jaJP565JP565&tbm=isch&tbo=u&source=univ&sa=X&ei=gpQQU7HYIMilkQWHz4
CIDw&ved=0CDcQsAQ&biw=1280&bih=858)

DSS™

図(3)－11

Coflex™

TOPS™

次のページに続く- 48 -

Int. Fix.

図(3)－11

４つの腰椎後方制動インプラントと従来の腰椎後方固定術の比較

本論文では4つの制動インプラントを従来の固定術とバイオメカニカル評価を行い、いずれの腰椎後方制動インプラントも固定術と比較して椎間板膨瘤と線維緊張が生理学的範囲での挙動を示したと報告されている。（Heuer et al., Clinical Biomechanics, 27,
218-225, 2012）
一方で、Total Facet Arthroplasty System (TFAS; Archus Orthopedics)の実施例におけるインプラント折損の2症例が報告され、論文では通常の椎弓根スクリュー折損に類似した金属疲労による現象であろうと推測しているが、同時に更なるバイオメカニカル
Studyと破損分析の必要性が指摘されている。

図(3)－12

症例１：55歳男性、BMI 40kg/m2, 変性すべり症（I度）：術後9ヶ月で折損し、腰椎後方固定術を施行。

- 49 -

症例２：60歳男性、BMI 31kg/m2, 変性すべり症（I度）：術後27ヶ月で折図(3)－13

損し、腰椎後方固定術を施行。
(Palmer et al., The Spine Journal 11, e15-e19, 2011)（４）臨床ニーズ
腰椎後方制動インプラントの目的・形状・種類は多様でかつ日進月歩であり、本項では現時点で考えられる手術対象疾患などについて述べる。椎間板が傷んだこと（椎間板変性）による椎間不安定性による腰痛症や神経根症（下肢痛）を呈する腰部椎間板症、腰椎椎間板ヘルニア、腰痛複数手術例（MOB）、椎骨や椎間関節の変形による腰部脊柱管狭窄症などにその適応があると思われる。いずれも motion preservation を基本概念として、有用性は示唆される。さらに本邦では超高齢社会を迎え、このような退行性変化を基盤とする症例は今後も増加傾向にあると考えられる。一方で、いくつかの腰椎後方制動インプラン
トは欧州では CE マークの認証が得られていても、FDA にて承認されているインプラントは存在していない。過去の米国での腰椎人工椎間板の失敗を繰り返さないためにも、現在
慎重な臨床試験が FDA 中心で実施されている。
（５）評価指標に当たっての留意点
１）手術手技に伴うリスク
一般的な腰椎後方手術に伴う共通のリスク、すなわち神経損傷、術後感染、術後硬膜外血腫、背筋群損傷、腹部血管損傷、手術瘢痕等を考慮する必要がある。また、近年、普及しつつある低侵襲手術においては、術式導入初期において、インプラントの設置位置誤認、神経損傷などが発生しやすいが、低侵襲制動術においても同様の注意が必要である。

参考文献
Sclafani JA, Kim CW. Complications associated with the initial
learning curve of minimally invasive spine surgery: A systematic
review. Clin Orthop Relat Res 2014 Feb. [Epub ahead of print]- 50 -



神経損傷
インプラントは、脊柱管近傍の骨に接して、あるいは骨内に刺入して設置する。そのため、設置時の位置誤認により神経を損傷するリスクがある。損傷型は、1 本の神経根の場合（神経根損傷）から馬尾全体を含む場合（馬尾損傷）まで考えられる。損傷程度によっては、一時的な障害で改善する場合
から、高度な損傷のために改善しない場合までの様々な損傷程度が想定される。リスクは、インプラント設置位置が神経に近ければ近いほど高まる。神
経根は椎弓根に接して走行するので、椎弓根スクリューでは神経損傷リスつが常に付きまとう。したがって、椎弓根スクリューを基盤とした制動術では、とくに注意を要する。



術後感染
日本整形外科学会の骨関節術後感染予防ガイドラインによると脊椎外科
術後感染率は、0.9%~11.9%と、稀ではない。発生時期により、術後 1 か月未満で発症する早期感染症と、術後 1 か月以降に発症する晩期感染症に分けられ、また、感染形態によって、表創感染と深部感染とに分けられる。一度
術後深部感染が発生すると、患者の苦痛と、それに注がれる医療資源は甚大なものとなる。

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

術後硬膜外血腫
術後硬膜外血腫は稀であるが、一度発生すると麻痺を遺残する可能性がある。後方制動術においても、同様のリスクがあると認識して、術後管理を行わなければならない。

参考文献
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- 51 -



背筋群損傷
従来法では、背筋群を開き、これを開創器で左右に圧排維持しつつ、手術を行う。この操作は、筋に対する圧排力と持続時間に比例して、筋損傷、ひいては筋の変性を引き起こす。この損傷程度を軽減するためには、制動術に於いても、出来る限り低侵襲な手術を心がけることが望ましい。

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

腹部血管損傷
椎弓根スクリュースクリューが椎体外に逸脱すると、腹部臓器とくに椎体近傍に存在する大血管を損傷するリスクがある。通常、スクリューが血管に接しただけならば、その時点では障害は生じないが、持続的に摩擦されていると徐々に動脈瘤などの血管損傷が発生してくることがある。肉眼での手技
では、設置中にその先端を直視することはできない。したがって、術中 X 線
透視やナビゲーションなどの補助手段を併用する場合が多い。

参考文献
Parker SL, et al. Incidence and clinical significance of vascular
encroachment resulting from free hand placement of pedicle
screws in the thoracic and lumbar spine: analysis of 6,816
consecutive screws. Spine 2014 Jan. [Epub ahead of print]

２）インプラントに関連するリスク
腰椎の動きをなくして永続的な治療効果を得ようとする椎間固定術と異なり、制動術は、動きを残しつつ固定術と同等の効果を目指す術式である。長期経過を観察した結果が判明している固定術に比べて、制動術後長期経過に関する研究は少なく不明の点が多い。
骨関節の周辺で、動き続けながら存在してゆくインプラントがどのように力学的、形態的に変化してゆくかはよく分かっていない。Graf制動術後、当日、7日目、234日目に摘出したポリエチレンバンドをSEMで観察してみると、術当日に摘出したbandにはPEの断裂を認めなかったが、術後7日目および55日後に摘出したbandでは、いずれもごくわずかな
ポリエチレン繊維の断裂と撓みや線維芽細胞による療痕形成をみとめた。術後234日目に摘出したbandでは、表面に著しい療痕形成を認めたものの、PE束の明らかな断裂は認め- 52 -

なかった(図(5)―1)。

A. 肉眼像

B. 走査電子顕微鏡像図(5)―1

Graf バンドの術後摘出例

参考文献
長谷川和宏、平野徹．術後摘出した Graf band の組織学的および力学的検討．
日本脊椎インストゥルメンテーション学会誌. 2004;3:21-25.
以上のように、一般的な椎弓根スクリューを基盤とした制動術は、短期的には十分な強度と安全性を有すると考えられるが、10 年以上の長期経過におけるインプラントの運命については未知であり、慎重な経過観察が必要である。


術後感染
一般的に、インプラントを使用するインストゥルメンテーション手術では、
インプラントを使用しない手術に比べて、感染率は高くなる。さらに、インプラントが存在すると感染は沈静化しにくく、さらにそのインプラントに可動性がある場合には、より難治性となり得る。

- 53 -



インプラント周辺骨の骨折


インプラントの受け皿となる骨が脆弱な場合(例：骨粗鬆症)、設置する際に、周辺骨に骨折が生じるリスクがある(図(5)―2)。

A. 手術直後MRI像

B. 手術直後X線側面像

C.術後2年MRI像

D. 術後2年X線側面像、スクリュー刺入椎体の骨折(矢印)

図(5)―2Graf スクリュー刺入椎体の骨折例

棘突起に挟み込むタイプのインプラントでは、棘突起の浸食や骨折が発生- 54 -

するリスクがある。

参考文献
Zang L, et al.

Device related complications of the Coflex interspinous

process implant for the lumbar spine. CMJ 126:2517-22, 2013.


インプラント破損、脱転

椎弓根スクリューを基盤とするシステムの場合には、スクリューに負荷がかかり続けるために、折損のリスクがある(図(3)－12,13)。



ルースニング、沈降

椎弓根スクリューを基盤とするシステムにおいて、スクリューが折損しな
くとも、スクリューと周辺骨との境界には負荷がかかり続けるために、周辺骨が破綻してインプラントのルースニングや沈降が生じるリスクがある。

参考文献
Zang L, et al.

Device related complications of the Coflex interspinous

process implant for the lumbar spine. CMJ 126:2517-22, 2013.


椎間自然癒合後方制動術は、椎間安定性を保持しつつ、その可動性も維持することを目的としている。しかし、経過と共に椎間自然癒合が発生する可能性がある。後方制動術(Graf 手術)において、術後 10 年の経過観察で、32.6％の症例で手術椎間の自然癒合が生じたという報告がある。

参考文献
Kanayama M, et al. A minimum 10-year follow-up of posterior dynamic
stabilization using Graf artificial ligament. Spine 32:1992-6, 2007.



Tian

NF,

et

al.

Fusionafter

interspinous

deviceplacement.

Osrthopedics 35 :e1822-5, 2012.


摩耗粉による炎症反応
手術操作そのものによって発生する瘢痕に加え、インプラント関連するもの、
とくに可動性を有するインプラントの場合には、摩耗粉が発生する。例えば、
人工椎間板におけるコバルトクローム合金の摩耗粉は、脊椎近傍に存在し続け、炎症反応を惹起するリスクがある。

- 55 -

参考文献
Hallab NJ, et al. Quantifying subtle but persistent peri-spine
inflammation in vivo to submicron cobalt–chromium alloy particles. Eur
Spine J 21:2649-58, 2012.



稀ではあるが、インプラント材の成分に対するアレルギー反応も発生し得る。



インプラントの微量成分による発癌性等の問題もあり得る。

３）治験の考え方
あらゆるインプラントに共通の事項として、体格の差を考慮しなければならない。国外で開発された製品は、開発した国の人種を基準として設計されているので、その製品が世界で普遍的に使用できるとは考えられない。現在、日本国内で販売されている多くの脊椎インプラントは、国外で開発されたものであり、日本人にとっては、サイズが大きい。患者の体格に比して不釣り合いに大きなサイズのインプラントを使うと、インプラント先端が皮下に突出しやすい。これは、背筋群の委縮した高齢者では顕著になり患者の愁訴になる(図(5)－3)。この皮下に突出した部分に褥創ができると、感染につながり、大きな問題となる。

A. 腰背部手術創部

B. 術後 X 線側面像
図(5)－3 腰椎固定術後椎弓根スクリューの一部が皮下に突出して(矢印)、慢性の圧痛を訴えている- 56 -

以上の様な人種差に基づく体格の差に鑑みて、海外で開発された製品については、
日本国内に於いて独自の治験を行うことが望ましい。
 治験の方法としては、基本的に米国 FDA の方法を踏襲しても良い。ただし、治験を許可する施設は、日本脊椎脊髄病学会認定指導医およびその認定研修施設の中から、当該疾患治療において十分な経験を有する施設を選定するのが望ましい。

参考文献



U.S. Department of Health and Human Services Food and Drug
Administration, Center for Devices and Radiological Health, Orthopedic
Spinal Devices Branch, Division of General, Restorative, andNeurological Devices Office of Device evaluation. Guidance for Industry
and FDA Staff: Preparation and Review of Investigational Device
Exemption Applications (IDEs) for Total Artificial Discs: Document
issued on: April 11, 2008

- 57 -

４．腰椎人工椎間関節
慶應義塾大学

医学部

整形外科学教室

准教授

松本

守雄

浜松医科大学整形外科

教授

松山

幸弘

（１）背景
腰椎の構造と疾患
脊椎は体幹支持機構として重要な役割を担い、脊髄や馬尾神経を保護しながら、十分な可動性を持つ構造を有する。腰椎は通常5つの椎骨より構成され、椎骨と椎骨の間（椎間）に存在する椎間板は腰椎前方、背側に位置する椎間関節は腰椎後方の可動性と安定性の維持を担っている。
椎間関節は退行性変化による軟骨の変性・消失や滑膜炎を契機に関節炎を来たし、椎間関節変形（急峻化や回旋など）を生じる。椎間関節変形は関節可動域制限や馬尾神経や神経根障害を招き、腰椎変性すべり症や腰椎変性側彎症などの症状発生の原因になる。

椎間関節
椎間板
椎骨

棘突起

脊柱管内を
脊髄神経・馬尾神経が側面図

図(1)－1

走行する

腰椎の構造と解剖- 58 -

横断図

Fibrous capsule
Articular cartilage

図(1)－2

腰椎椎間関節の構造と解剖（http://www.spineuniverse.com/professional/pathology/anatomy/lumbosacral-spino
pelvic-anatomy-pathology-isthmic-0）（２）過去と現時点での治療法とその問題点
腰椎疾患における椎間関節の機能破綻は、腰部脊柱管狭窄症、腰椎変性すべり症、腰椎変性側彎症などで観察される。従来の外科的治療は、変形した椎間関節の部分切除による神経除圧を目的とした椎弓切除術、あるいはこれらの疾患群の多くは腰椎前方の可動性と安定性を担う椎間板の変性も同時に来たしているため、椎弓根スクリューを併用した腰椎後側方固定術や腰椎後方椎体間固定術などの腰椎後方固定術が行われている。

図(2)－1

腰椎椎弓切除術

腰椎椎弓切除術では椎骨後方の椎弓を切除し、椎間関節の一部を切除し神経を除圧する。
(http://healthcare.utah.edu/healthlibrary/library/tests/ortho/doc.php?type=92&id=P
07681)- 59 -

正面図

横断図

腰椎後方固定術では片側椎間関節を切除し（左：A）、椎間板掻把後に骨移植を実施する手法（腰椎後方椎体間固定術）あるいは、両側椎間関節の一部を温存し椎間関節癒合を目的に椎間関節部に骨移植を施す手法（腰椎後側方固定術）などが実施されている。

術後X線画像図(2)－2腰椎後方固定術の手術手技（Salehi SA., et al. Transforaminal lumbar interbody fusion: surgical technique andresults in 24 patients, Neurosurg, 54: 368-374, 2004）
腰椎椎弓切除術の問題点には、新たなすべり症・狭窄症・変性側彎症の発生などがある。
腰椎後側方固定術や腰椎後方椎体間固定術などの腰椎後方固定術の問題点には、隣接椎間病変の発生などが挙げられる（３．腰椎後方制動システムの項を参照）。

（３）対象機器について
国内外の開発・使用状況や製品特性について列挙する。

- 60 -

人工椎間関節インプラントは、１）Replacement （椎間関節切除部にインプラントを置
換：３．腰椎後方制動システムの項参照）、２）Spacer（椎間関節部にスペーサーを設置）、
３）Resurfacing（椎間関節の関節面を置換）の3つに分類される。

図(3)－1
Spacerの代表的インプラントがZyre Facet Replacement Deviceで、Resurfacingの代表的インプラントがFENIX Facet Resurfacing Implantである。

図(3)－2Zyre Facet Replacement Device (Lauryssen et al., “The Zyre Facet

Replacement Device” in Yue et al., “Motion Preservation Surgery of the Spine”,
p581-584, 2008)
傷んだ椎間関節の関節面にドーム型のインプラントを挟む。

- 61 -

図(3)－3

FENIX Facet Resurfacing Implant (Fagerstrom et al., “FENIX Facet

Resurfacing Implant” in Yue et al., “Motion Preservation Surgery of the Spine”,
p585-592, 2008.、Hale et al., United States Patent 7,988,712, 2011)
傷んだ椎間関節の関節面をインプラントで置換する。

（４）臨床ニーズ
本邦では超高齢社会を迎え、退行性変化を基盤とする椎間関節症の症例は増加傾向にあると思われる。将来的には椎間関節の resurfacing や spacer は、椎間関節症や滑膜嚢腫の嚢腫切除後に対して単独で使用される可能性はある。腰部脊柱管狭窄症などの椎弓切除時の併用による有効性についてはなお不明であるため、その適応については慎重に検討すべきである。

（５）評価指標に当たっての留意点
人工椎間関節の評価指標に当たっての留意点は、腰椎後方制動インプラントと共通する
ため、３．腰椎後方制動システムの項（手術手技に伴うリスク、インプラントに関連するリスク、治験の考え方）にまとめて記載した。

- 62 -

５．脊椎インプラントの固定性および可動性評価法
三重大学大学院工学研究科機械工学専攻 教授稲葉 忠司（１）はじめに
脊椎インプラントに限らず、機械や構造物は、使用期間中、種々の荷重に対して“安全”にその“機能”を果たさなければならない。ここで安全とは、その機械や構造物が十分な強度を有していること、すなわち、荷重が作用してもインプラントが破損（破壊や塑性変形）しないということを意味する。強度に関しては、本評価指標の「静的強度、動的強度」の項目で示されるように、ASTM
F1717、ASTM F2346、ASTM F2624、ASTM F2790 等を参考に評価され、その試験は主にインプラント単体の評価試験となる。一方、機能とは、ここで対象とする脊椎インプラントに関しては、不安定となった脊椎を固定する能力を有すること、あるいは正常に近い可動性を維持して固定できることを意味し、その評価には実際の脊椎に装着した状態での椎間可動域（以下 ROM,
Range of motion）の評価試験が必要となる。
このような背景から本報告では、脊椎インプラントの固定性および可動性評価法の一例として、
当研究室で行っている動物脊椎を用いた ROM 評価試験の概要および得られる結果について紹介する。
（２）ROM 評価試験の概要
2・1

試験体

ROM 評価試験において、試験体にはヒト脊椎を用いることが望ましい。しかし、ヒト脊椎は入手が困難であるため、動物脊椎が代用される。文献等で比較的よく利用されている動物はウシ、ブタ、ヒツジ等であるが、本研究では、獣害対策のために捕獲され食肉に供されたイノシシおよびシカを使用している。図 1 にヒト、イノシシおよびシカ腰椎の機能的脊椎単位（以下 FSU, Functional spinal unit）を、また表 1 に曲げ試験にて得られたヒト、イノシシおよびシカ腰椎 FSU の ROM および変化率を示す。同表において、ROM はトルク 3 [Nm]負荷時の値であり、変化率は正常モデルに対する損傷モデルおよび PS（Pedicle screw and rod system）
固定モデルの ROM 変化率である。表 1 に示すように、ROM の値はヒト、イノシシ、シカ間で異なり、イノシシおよびシカの ROM はヒトに比べ大きい値を示すものの、変化率はいずれの脊椎もほぼ同程度であることがわかる。このことから、イノシシおよびシカ脊椎を用いて脊椎インプラントの固定性・可動性評価を行う場合、ROM の変化率、すなわち固定モデルの ROM を正常
あるいは損傷モデルと比較して評価することが重要だと考えられる。

- 63 -

図 1 ヒト、イノシシおよびシカ腰椎 FSU

表 1 ヒト、イノシシおよびシカ腰椎 FSU の ROM および変化率
ヒト（n=4）イノシシ（n=5）

シカ（n=7）

ROM [deg.] 変化率 [%] ROM [deg.] 変化率 [%] ROM [deg.] 変化率 [%]
正常

3.4

―

6.1

―

7.5

―

損傷

5.0

47

8.9

46

9.8

31

PS固定

1.1

-68

1.6

-74

2.0

-73

2・2 試験機および方法

本研究では、図 2 に示す脊椎強度測定用 6 軸材料試験機 [1,2]を使用

して、脊椎インプラントの固定性・可動性を評価する力学試験を行っている。本試験機は、2 本 1組の直動型アクチュエータを 120°対称に並行配置した垂直直動型パラレルメカニズムが採用されており、これら 6 本の駆動源を独立して制御することにより空間中で任意の 6 自由度運動を生成することができる。また、エンドエフェクタに荷重－モーメントセンサを備えているため x、y、

z 軸方向の力と各軸回りのトルクを検出することができ、さらに、検出した値を制御系にフィードバックすることによって力／トルクによる制御を行うことも可能である。
上述の試験機に試験体を取り付け、ヒトの運動を想定した力学試験、例えば前後屈・左右側屈
方向の曲げ試験や頭尾軸周りの回旋試験等を実施する。これら各種力学試験にて得られたトルク－回転角度曲線より、所定のトルク負荷時の回転角度を ROM と定義し、ROM を評価指標として
脊椎インプラントの固定性・可動性を検討する。

- 64 -

図 2 脊椎強度測定用 6 軸材料試験機および曲げ試験の模式図（３）ROM 評価試験の結果
ROM 評価試験により脊椎インプラントの固定性・可動性を検討した例として、PS を片側のみに装着する片側 PS 固定術の固定性評価 [3]、および脊椎制動術の一つである segmental spinal
correction system（以下 SSCS）の可動性評価 [4] の結果を以下に示す。
3・1 片側 PS 固定術の固定性評価

近年、脊椎固定術に関して、患者への負担を軽減する目的で低侵襲手術が導入されており、その中の一つに椎間孔経由腰椎椎体間固定術（以下 TLIF）がある。TLIF は、経椎間孔から進入し片側の椎間関節を切除して除圧術等の処置を行い、その後に
PS による脊椎固定術を併用する手術法である。これは、従来の後方進入腰椎椎体間固定術（以下PLIF）のように両側の椎間関節を切除する必要がなく、比較的低侵襲で良好な固定性が得られるとされている。さらに最近では、TLIF に、通常は両側に施す PS 固定を片側のみとする術式が併用され、この TLIF と片側 PS を併用した固定術は、出血量や手術時間の点において低侵襲であり、その短期臨床成績は良好であるとされている。しかし、片側 PS 固定時の脊椎の剛性について力学的観点より検討した報告は少ない。そこで、イノシシ腰椎の FSU に対し、前後屈、左右側屈、およびこれらの中間方向の計 8 方向の曲げ試験を実施することにより、本術式の脊椎固定性について実験的に調査した。
図 3(a)および(b)に、それぞれ PLIF－両側 PS 併用モデルおよび TLIF－片側 PS 併用モデルの- 65 -

曲げ試験の結果を示す。同図は、トルク 3 [Nm]負荷時の ROM を、トルク負荷した各軸上にプロットし、モデルごとに連結したグラフである。図 3(a)に示すように、PLIF と両側 PS を併用したモデルの ROM は、すべての方向において損傷モデルから大きく減少して正常モデル以下となる
ことがわかる。このことから、両側 PS 固定術はすべての方向において強固な固定性を有していると考えられる。一方、図 3(b)に示すように、TLIF に片側 PS を併用したモデルの ROM は、前後屈、左右側屈、左前および右後の 6 方向に関しては損傷モデルから減少して正常モデル以下となるが、右前および左後方向では損傷モデルからほとんど変化せず、曲げ方向によって大きく異なることがわかる。このことから、片側 PS 固定術は、曲げ方向によって固定性が異なり、特にPS 挿入の対角方向（右前左後方向）の固定性が弱い術式だと考えられる。

前屈ROM 14[deg.] 12
10
8
6
4
2
0

左側屈

前屈

mean (n=10)

ROM 14[deg.] 12

系列1
正常
系列2
損傷
両側PS
系列3

右側屈

10
8
6
4
2
0

左側屈

mean (n=7)
系列1
正常
系列2
損傷
片側PS
系列3

右側屈

片側PS
挿入方向

後屈

後屈

(a) PLIF－両側PS併用モデル(b) TLIF－片側PS併用モデル

図 3 イノシシ腰椎 FSU の曲げ試験結果

3・2

SSCS の可動性評価

現在、各種脊椎疾患の外科的治療には、PS を用いた脊椎固定術が幅広く行われており、さまざまな脊椎疾患の治療において PS の良好な短期成績が示されている。
しかし、長期の臨床成績として、固定した椎間（責任椎間）に隣接する椎間（隣接椎間）において椎間板変性やすべりが生じる、いわゆる隣接椎間障害の発生例が多く報告されている。そのため隣接椎間障害の防止を目的として、固定を行わない脊椎制動術が選択されることがある。その際に用いる脊椎インプラントの一つとして、SSCS を用いた固定術がある。この SSCS は、スク
リューとロッドの連結後にも脊椎の頭尾側方向に 20 [deg.]の可動性を許容する機構を有しており、術後の臨床成績は良好であるとされている。しかし、SSCS が隣接椎間に及ぼす影響を力学的に調査した報告は少ない。そこで、イノシシ腰椎の 3 椎間に対し、前後屈および左右側屈方向の曲げ試験を実施することにより、本術式の脊椎固定性および隣接椎間に及ぼす影響について実験的に調査した。

- 66 -

図 4(a)および(b)に、それぞれ前後屈および左右側屈方向の曲げ試験の結果を示す。同図は、中央の椎間を責任椎間として、3 椎間全体で±13 [deg.]の角変位を与えた際の各椎間の ROM [deg.]を示す。図 4(a)および(b)に示すように、前後屈および左右側屈のどちらの曲げ試験に関しても、
PS 固定モデルの ROM は、責任椎間では損傷モデルから大きく減少していること、および上位・下位の隣接椎間では増加していることがわかる。このことから、PS による強固な固定は、隣接椎間の ROM を増加させるといった影響を及ぼしていると考えられる。同様に、SSCS 固定モデルの ROM も、責任椎間では損傷モデルから大きく減少し、上位・下位の隣接椎間では増加していること、およびその値は PS 固定モデルと同程度であることがわかる。このことから、SSCS の可動性を許容する機構は、前後屈および左右側屈方向の曲げ運動に関してはほとんど機能しておらず、本術式の固定性および隣接椎間に及ぼす影響は PS 固定術と同等であると考えられる。

mean±SD (n=8)
損傷

PS

10

5

0

mean±SD (n=8)

15

SSCS

ROM [deg.]

ROM [deg.]

15

損傷

PS

SSCS

10

5

0
上位椎間

責任椎間

下位椎間

上位椎間

(a) 前後屈方向

責任椎間

下位椎間

(b) 左右側屈方向

図 4 イノシシ腰椎 3 椎間の曲げ試験結果（４）おわりに
本報告では、脊椎インプラントの固定性・可動性評価法の一例として、動物脊椎を用いた ROM
評価試験の概要および結果について紹介した。現時点では、入手困難なヒト脊椎の代わりに動物
脊椎を用いた ROM の評価試験は、脊椎インプラントの固定性や可動性を評価する上で有効な手法であると考えられる。近い将来、材料の機械的性質（ヤング率やポアソン比等）および 3 次元形状等がヒト脊椎と同等である模擬骨が開発され、この種の評価試験が少しでも容易に実施できるようになることを期待したい。

- 67 -

参考文献[1] M. Fujiwara, T. Masuda, T. Inaba, T. Katoh, Y. Kasai, S. Ito, Development of 6-Axis
Material Tester for Measuring Mechanical Spine Properties, Journal of Robotics andMechatronics, Vol.18, No.2, pp.160-165, 2006.
[2] 茂木万梨子，稲葉忠司，笠井裕一，正岡卓也，加藤貴也，増田峰知，藤原基芳，徳田正孝，6
軸材料試験機を用いた脊椎変形挙動の実験的解明（第 1 報, 脊椎強度測定用試験機の開発），日本
機械学会論文集 A 編，74 巻，740 号，pp.621-627，2008．
[3] 稲葉忠司，笠井裕一，渡邉隆司，加藤貴也，吉川高正，6 軸材料試験機を用いた脊椎変形挙動の実験的解明（第 2 報，片側 PS 固定術の脊椎固定性に関する力学的評価），日本機械学会論文集
A 編，76 巻，770 号，pp.1373-1378，2010．
[4] 渡部貴大，中上祐希，榊原紀彦，吉川高正，稲葉忠司，笠井裕一，Segmental spinal correction
system に関する生体力学的研究，臨床雑誌整形外科，64 巻，11 号，pp.1213-1216，2013．

- 68 -

６．脊椎インプラントの機械的安全性評価の考え方
東京医科歯科大学 生体材料工学研究所 教授
高久田 和夫（１）はじめに
脊椎インプラントでの安全性評価においてとりわけ困難なのは機械的安全性に関わる問題である．生体内で少なくとも 10 年程度の耐久性，望むらくは 20 年の耐久性を期待したいが，脊椎インプラントのように複雑かつ過酷な力学的環境下に置かれるものでは長期的には破損を生じる可能性がある．このような長期にわたる耐久性を評価することは動物実験や臨床試験では困難であり，ベンチテスト，すなわち生体の外での試験機上において加速試験を行って評価することが必
要になる．
（２）荷重条件
骨折固定のための骨接合デバイスあるいは脊椎関連であればケージのようなインプラントであれば，骨折が治癒するまでもしくは骨癒合が完了するまでは強度が要求されるが，それ以降では負荷される荷重の大きさは格段に減少する．したがって強度的な耐久性への要求としては１年間といった比較的短い期間を想定すれば良い．しかし可動性を維持しつつ安定性を求める種類の脊椎インプラントでは，荷重関節に適用される人工関節と同様に体内で継続的に負荷を受け続ける．
そのために 10 年間といった長期的な耐久性を何らかの手段で担保しなくてはならない．
そのためには今のところ，生体の外での試験機上において加速試験を行って現実的な期間内で評価が可能なようにするしかない．このとき，生体内での力学的な状況を実験室で再現するように設定する必要がある．しかし生体内での力学的な状況について知り得る範囲はごく限定されていて，理論的な推定，直接的あるいは間接的な測定に基づく推定になる．推定され得る力学量は荷重やモーメントである場合もあるし，変位や角度の場合もあり得る．
ここで大きな問題が２つある．一つは，このように推定された力学量は生理的な条件において求められたものであるので，埋植されたインプラントについても当てはまるかどうかという問題である．そしてもう一つは，生体内でインプラントが置かれた力学的条件が実験室で再現できるかどうかという問題である．例えば，球面の摺動面を持つインプラントでは回転が拘束されていないのでねじり荷重に対して耐久性を評価する必要がないという意見があるが，必要ないかどうかは自明ではない．確かにこのようなインプラントの実験室実験でねじり負荷を荷重条件的に与えようとするならば偶力でもってモーメントを規定して実験することになり，その場合には回転
軸は球面の幾何学的な回転軸に一致するので耐久試験にはほとんど意味がない．しかしこのインプラント固有の回転軸が生体の回転運動の軸と一致していなければ，生体内ではねじりの運動によってインプラントに負荷がかかる．生理的な回転軸とインプラントの回転軸が一致しない場合にどうなるかは複雑であるが，ワーストケース的に考えれば軸圧縮荷重が負荷された状態で生理的な回転軸まわりに角度で規定された回転をインプラントに与えて耐久性を評価することが必要なのかもしれない．もしそうであるならば実験室での試験ではねじり負荷を変位条件的に与えね- 69 -

ばならないために外部的に回転軸を設定して回転角度を規定して実験を行うことになり，その回転軸が球面の回転軸と一致しないように設定するのであるから摺動面においては大きなせん断力が作用して極めて過酷な耐久性試験になる．
いずれにせよ生体内での荷重条件を模倣する状況を実験室で作り出さねばならないが，このとき多軸の運動シミュレータのような装置を製作すれば生体内の複雑な荷重条件を設定することが可能になる．しかし評価のためには多数の試料について長期的に運転させることが要求され相当に困難である．したがって生体内での荷重状況を検討して，インプラントの損傷に大きく影響する因子を抽出して単純な荷重条件を設定し，汎用の荷重試験機を使用して実験が出来るようにしなくてはならない．具体的には単純な繰返し圧縮試験などをモディファイし，通常は１自由度で多くとも２自由度に制限した試験系で実験を行うことになる．
（３）繰返し数耐久性を決めるのは材料の疲労現象であると考えられ，疲労には静的な負荷よりも繰返しの荷重，すなわち動的な負荷の影響が大きいことが知られていることから，ベンチテストではインプラントに繰返し荷重を負荷して耐久性を評価することになる．もちろん環境因子の影響が大きい
場合には，それについての配慮も要求される．実験室での実験では 24 時間でも連続的に負荷することが出来るし，場合によっては荷重負荷の周波数を高く設定することが出来ることから加速試験が実現でき，生体内での 10 年間程度の使用を想定しての耐久性評価が可能になる．このとき荷重負荷を何回程度まで繰り返せば良いのかが問題である．実験としては 1000 万回ぐらいまでであれば実施可能であり，種々のガイドラインなどでも 500 万回あるいは 1000 万回といった回数を推奨することが多い．
ここで生体内の荷重の状況について考えてみると，概念的には大きな負荷は稀で，小さな負荷
は頻度が高いように思われる．したがって荷重については，大負荷・低頻度，中負荷・中頻度，
小負荷・高頻度といったように分類しても良いであろう．すると 1000 万回という繰返し負荷というのは，20 年の期間を考えると 1 日で一千数百回になることから日常生活での比較的に中負荷で中頻度の荷重ということに該当するように思われる．また一方では，一日一万歩と言うことか
ら推論してこの 1000 万回は歩くといった低負荷高頻度であれば 1000 日分にしかならない．逆に過激な運動の一週間で千回ほどの高負荷低頻度であれば 1000 万回は 200 年弱分ととても長い期間に相当することになる．
繰返し数の設定は大変に難しく，具体的なデバイスを想定し臨床例での破損状況を検討しないと議論が出来ないものであるが，一週間で千回ほどの高負荷低頻度負荷を想定するのであれば 20年分として 100 万回程度で十分である．1 日で一千数百回程度の日常生活での比較的に中負荷で中頻度の荷重が破損の主因であると想定するのであれば，確かに 500 万回あるいは 1000 万回といった回数での実験になる．また低負荷高頻度の荷重での破損は周波数の加速が可能でない限り実施不可能なので，中負荷での耐久性試験などを参考にして破損の可能性について検討するしか方法がない．なおこのあたりの荷重と繰返し数については，後述の（５）２）における議論も参考にされたい．

- 70 -

（４）組合せ荷重
生体内での荷重状況を模倣するようにベンチテストはデザインされるが，組合せ荷重が要求される場合には多軸の試験機が必要になり実施困難である．このような場合には一軸的な負荷について荷重方法を変化させながら順次負荷してやって代用することが考えられるが，これでは相当に危険側の評価になってしまう．なぜならば疲労損傷はき裂の進展と見做せるが，き裂の進展速
度はき裂先端での応力状態に支配されるのに一軸的な荷重と同時の組合せ荷重とでは応力状態が全く異なり，したがってき裂進展速度も異なってしまうからである．
どうしても組合せ荷重の評価が必要なのであれば，一軸的な動的荷重にもう一軸の静的荷重を重畳する手法が考えられる．実際に一軸的な負荷の場合であってすら静的な引張荷重が動的な荷重に重ね合わせられると，き裂の進展が加速されることが知られている．これはき裂の先端が開口してき裂進展速度が増加するためであるが，このような現象を考え合わせると，経験された破損状況においてき裂の進展を推定し，このき裂先端における応力状態がもっとも厳しくなるように試験をデザインするべきである．
（５）試料の数力学試験であっても 0.2% 耐力のような静的試験では，一つの実験の実施により一つのデータが得られ，数回の実験より試料の平均値やばらつきも知ることが出来る．またこれらを利用して試料群の間で強度を統計学的に比較することも可能である．これに対して疲労試験のような耐久性試験においては規程の回数で実験が終了されることから，一つの実験の実施で得られるのは設定した実験条件の下で破壊したか破壊しないかというデータとなる．このような実験をむやみに繰り返しても実験値のばらつきはおろか平均値の算出さえ出来ない．また試料群の間について統計学的な根拠をもって比較することも出来ない．そこでこのような問題を解決するための手法として既に種々の方法が提案されている．現状で試料群間の厳密な比較を要求する段階ではないといった理由からかガイドラインなどには含まれていないようであるが，方法自体は衆知のものである．
１）疲労強度
疲労試験では荷重条件と繰返し回数を設定して実験を行い，試料が破壊する，しないの結果をもとに荷重－寿命曲線を作成する．この作成方法について，例えばねじ部品の JIS 規格 1)では次のように記載されている．
「S-N 曲線の傾斜部を決定するために，4 応力振幅段階で各 2 個ずつ（計 8 個）を用い，水平部を決定するために 6 個の供試体を用いて少数の供試体によるステアケース法を適用するので，
少なくとも 14 個の供試体が試験に必要である。
」
このステアケース法により，規程の繰返し数での疲労強度やそのばらつきを推定することが可能であり，またこれらの値を用いて，例えば疲労強度の 95% 信頼限界値 2)を求めることが出来る．
疲労試験では可能な限り試料数を減らしたいが，もし疲労強度だけを知りたいのであれば，荷- 71 -

重－寿命曲線の傾斜部のデータは不要である．また開発では試作などを繰返しているわけなので，疲労強度の目安もあるはずである．したがって 6 個の試料数で上記のようなステアケース法にて実験を行って疲労強度を推定することは合理的である．
２）大荷重の重畳が寿命に及ぼす影響の評価
荷重－寿命曲線の傾斜部についてガイドラインなどで言及された例はないが，場合によってこれは非常に重要な判断材料になる．というのも生体内では一定の繰返し荷重が負荷されるわけではなく，いろいろな大きさの荷重が作用しているはずである．疲労強度を求めるために設定した荷重よりも実際には大きな荷重が作用するのであれば，ごく近似的な考え方ではあるがその影響を次のようにして推定することが出来る．
荷重 σ i のもとで寿命が N i であるならば，1 回の荷重負荷で生じる損傷は破損に要する損傷の
1/N i であると見做せる．線形累積疲労損傷則（マイナー則）3) と呼ばれているこの仮定のもとでは，
荷重 σ i が n i 回だけ繰返されるならばそれによる損傷は完全破損への n i /N i の寄与比率となり，各荷重レベル i でのこのような完全破損への寄与比率の総和が１になった時点で最終破損が生じると推定できる．
荷重の大きさについてワーストケースの原則を適用すると，大きな荷重が頻回に作用する設定
条件となり疲労強度的にインプラントが実現不可能になる可能性がある．このような場合にはまず中程度の荷重が頻回に作用するとして疲労強度を求め，大荷重については少数回しか作用しないとして上記の方法で耐久性への影響を評価して生体内での使用可能期間を担保する方法が妥当である．もちろん荷重－寿命曲線をこのように利用するのであれば曲線の傾斜部についても信頼のおけるものが必要となり，上記のように傾斜部だけで最低でも 8 個の試料数が要求される．

参考文献
1．日本工業規格 JIS B 1081: 1997 （ISO 3800: 1993） ねじ部品－引張疲労試験－試験方法
及び結果の評価
2．Lipson C, Sheath NJ. Engineering Experiments. McGraw-Hill. p.270-274.
3．西谷弘信編. 疲労強度学. オーム社. p.231.

- 72 -

７．脊椎インプラント評価法の標準化
日本大学 特任教授
堤定美

脊椎インプラント評価法の標準化に関する国際的動向について概要を報告する。
（１）ISO での動き
国際標準化機構／外科用インプラント専
門 部 会 （ ISO/TC150 ） の 小 委 員 会 SC5（Osteosynthesis and spinal devices）では作業部会 WG2（Spinal devices）を設けて、脊椎インプラントの規格案を審議して
いる。
（図 1）
これまで既に発行済みの ISO 規格は；①

ISO 12189:2008

surgery–

Implants for

Mechanicaltestingofimplantable spinal devices – Fatigue test
method for spinal implant assemblies
using an anterior support②

ISO 18192-1:2011

Implants forsurgery – Wear of total intervertebral
spinal disc prostheses – Part 1: Loading
and displacement parameters for wear
testingandcorresponding

図 1 ISO/TC150/SC5 の組織構造

environmental conditions for test
③ ISO 18192-2:2010

Implants for surgery – Wear of total intervertebral spinal disc

prostheses – Part 2: Nucleus replacementsなどであり、WG1（Osteosynthesis devices）における総計 21 もの規格制定数に比べると、これまでやや低調な動向であった。しかし、この数年は活発に推移しており、2013 年 9 月の London
総会での議事録によると；休止していた④ ISO/TR 13077-1, Implants for surgery – Flexibility testing of spinal segments– Part 1: Hybrid protocol.が再始動することになった。
また、future work として、⑤ Minimal performance requirements for spinal constructsが提案され、さらに、⑥ an ad hoc project team to draft new work item proposals for spinal cages andpedicle screwsが作られた。⑦ wear testing of spinal devicesに関して ISO/TC 150/SC 4（Boneand joint replacement）との連絡係（Liaison Officer）として小委員長を指名している。
将来への検討業務事項として；- 73 -

⑧ Impingement testing of artificial spinal disks が採り上げられ、椎間板形成術におけるimpingement testing に関する規格は未だないが、FDA で使用されている試験法などを調査して、新規事業提案とするように準備を進めることになった。
⑨ An extrusion test for spinal cagesについては、現在 ASTM でも審議中であり、これも調査を始めることになった（２）ASTM での動き
米国材料試験協会（ASTM: American Society for Testing and Materials）での専門委員
会 Committee F04 （ Medical and Surgical Materials and Devices ） の 中 に 小 委 員 会
Subcommittee F04.25（Spinal Devices）が設けられ、活発な標準化活動を行っている。
現在、効力を有している規格は以下の 13 件にのぼる；① F1582-98(2011) Standard Terminology Relating to Spinal Implants② F1717-13 Standard Test Methods for Spinal Implant Constructs in a Vertebrectomy Model③ F1798-13 Standard Test Method for Evaluating the Static and Fatigue Properties ofInterconnection Mechanisms and Subassemblies Used in Spinal Arthrodesis Implants④ F2077-11 Test Methods For Intervertebral Body Fusion Devices⑤ F2193-02(2007) Standard Specifications and Test Methods for Components Used in the
Surgical Fixation of the Spinal Skeletal System⑥ F2267-04(2011) Standard Test Method for Measuring Load Induced Subsidence ofIntervertebral Body Fusion Device Under Static Axial Compression⑦ F2346-05(2011) Standard Test Methods for Static and Dynamic Characterization of Spinal
Artificial Discs⑧ F2423-11 Standard Guide for Functional, Kinematic, and Wear Assessment of Total Disc
Prostheses⑨ F2624-12 Standard Test Method for Static, Dynamic, and Wear Assessment ofExtra-Discal Single Level Spinal Constructs⑩ F2694-07(2013) Standard Practice for Functional and Wear Evaluation of
Motion-Preserving Lumbar Total Facet Prostheses- 74 -

⑪ F2706-08 Standard Test Methods for Occipital-Cervical and Occipital-Cervical-Thoracic
Spinal Implant Constructs in a Vertebrectomy Model⑫ F2789-10 Standard Guide for Mechanical and Functional Characterization of Nucleus
Devices⑬ F2790-10 Standard Practice for Static and Dynamic Characterization of Motion
Preserving Lumbar Total Facet Prostheses
現在、審議中の新提案は以下の 8 件である；⑭ WK45142 New Practice for Mechanical Characterization of Spinous Process Plates⑮ WK39467 New Practice for Dynamic load verification of medical device test systems.
⑯ WK28841 New Test Methods for Durability testing of non-articulating intervertebral disc
prostheses⑰ WK30925 New Test Method for Wear Assessment of Articulating Total Disc Prostheses⑱ WK39085 New Test Method for In Vitro Comparison of Bone Implant Interface for Spinal
Implants⑲ WK33006 New Guide for Impingement Testing of Lumbar Total Disc Prostheses⑳ WK33008 New Guide for the mechanical characterization of cervical and lumbar total disc
prostheses
21 WK34549 New Test Methods for Intervertebral Body Fusion Devices with Integrated○
E

A

Fixation Components（３）疲労試験など力学評価の実試験と数値試験（FEA: Finite Element Analysis）
以上に見るように規格の内容には、実際の脊椎インプラントを用いた力学的評価試験が要求されている。中でも疲労試験においては 1000 万回の繰り返し試験が要求されており、その実施には多大なる時間と労力が消費され、高価な実験となっている。効率化を求める加速試験は、被実
験材料への温度上昇の影響などが懸念され、1 Hz 以上の実験の高速化は制限されている。長時間の実験は試料のみならず試験機器に対しても疲労を促す過酷な影響をもたらしかねない。しかも、新製品の開発過程において、たとえ少しの設計変更でも全て実疲労試験を実施して評価しなければならないのでは、必要な費用と時間は無駄で効率は低い。

- 75 -そこで、一般工業製品の開発過程においては実試験に代えて、コンピュータによる数値実験が多用されているように、医療機器においても力学的評価のために数値実験の代表としての有限要素解析（FEA）が利用されるようになってきた。FEA は実試験での試料の固定条件、荷重条件、および変位・作動条件などの設定が容易ではない場合に比較的容易に適用できる利点がある。従って、ステントのように実試験が困難な評価に FEA を実施する規格がある（ASTM F2514-08:
Standard Guide for Finite Element Analysis (FEA) of Metallic Vascular Stents Subjected to
Uniform Radial Loading）。ASTM と日本との共同プロジェクトとして数年前から人工股関節ス
テムの疲労強度を推定する FEA の適用を目的とする規格案を作成する努力を続けてきたが、主として FDA に所属する委員長の強い意向によって、最終的に疲労寿命の推定を除外する静的・弾性
応力解析に限定した FEA 規格が昨年制定された：ASTM F2996-13： Standard Practice for
Finite Element Analysis (FEA) of Non-Modular Metallic Orthopaedic Hip Femoral Stems。
日本から ISO/TC150/SC4 へ同様の FEA による人工股関節ステムの疲労強度評価の規格提案を行って、国際投票で多くの国の賛成票を得たが、FDA などアメリカなどの反対が強く、現在、中断している。医療機器以外の分野での FEA の適用規格を調査すると、以下のように多くの国際規格において、単なる弾性解析のような基本的な適用ではなくアンダーラインで示すように広範囲の高度な力学的現象を解析するための規格が存在する；① ISO 7905-2:1995: Plain bearings - Bearing fatigue - Part 2: Test with a cylindrical
specimen of a metallic bearing material② BS ISO 18437-5:2011: Mechanical vibration and shock. Characterization of the dynamic
mechanical properties of visco-elastic materials. Poisson ratio based on comparison between
measurements and finite element analysis (ISO-British Standard)③ ISO 22889:2013: Metallic materials - Method of test for the determination of resistance tostable crack extension using specimens of low constraint④ BS EN ISO 26203-1:2010: Metallic materials. Tensile testing at high strain rates.
Elastic-bar-type systems (British Standard)⑤ DIN EN 14869-1:2011: Structural adhesives - Determination of shear behaviour ofstructural bonds - Part 1: Torsion test method using butt-bonded hollow cylinders (ISO11003-1:2001, modified); German version EN 14869-1:2011 (Foreign Standard)
このような FEA の適用の広がりは、近い将来、医療機器においても到来すると期待される。現に、韓国 FDA では既に FEA を導入（脊椎後方可動性固定材の物理的・機械的特性評価のガイド
ライン 11-1470000-002648-01）しているようである。

- 76 -

Ⅵ

資料

脊椎インプラント関連文書（１）厚生労働省通知1.

平成21年3月6日付け 薬食機発第0306007号 厚生労働省医薬食品局審査管理課医療機器審査管理室長通知「脊椎内固定器具の審査ガイドラインについて」2.

平成21年3月6日付け 厚生労働省医薬食品局審査管理課医療機器審査管理室事務連
絡「脊椎内固定器具の審査ガイドラインに関する質疑応答集(Q&A)」（２）FDA ガイダンス
1.

Guidance for Industry and FDA Staff: Spinal System 510(k)s (May 3, 2004)

2.

Guidance for Industry and/or FDA Staff: Guidance Document for the
Preparation of IDEs for Spinal Systems (January 13, 2000)

3.

Guidance for Industry and FDA Staff: Preparation and Review of Investigational
Device Exemption Applications (IDEs) for Total Artificial Discs (April 11, 2008)

4.

Guidance for Industry and FDA Staff: Class II Special Controls GuidanceDocument: Intervertebral Body Fusion Device (June 12, 2007)

5.

Guidance for Industry and FDA Staff - Clinical Trial Considerations: Vertebral
Augmentation Devices to Treat Spinal Insufficiency Fractures (October 24,
2004)（３）JIS 規格
該当なし。
（４）ISO 規格（ISO TC150 SC5 Osteosynthesis and spinal devices）
1.

ISO 12189:2008 Implants for surgery -- Mechanical testing of implantable spinal
devices -- Fatigue test method for spinal implant assemblies using an anterior
support2.

ISO 18192-1:2011 Implants for surgery -- Wear of total intervertebral spinal disc
prostheses -- Part 1: Loading and displacement parameters for wear testing andcorresponding environmental conditions for test3.

ISO 18192-2:2010 Implants for surgery -- Wear of total intervertebral spinal disc
prostheses -- Part 2: Nucleus replacements- 77 -

（５）ASTM 規格（F04.25 Spinal Devices）
1.

F1582-98(2011) Standard Terminology Relating to Spinal Implants

2.

F1717-13 Standard Test Methods for Spinal Implant Constructs in a
Vertebrectomy Model

3.

F1798-97(2008) Standard Guide for Evaluating the Static and Fatigue
Properties of Interconnection Mechanisms and Subassemblies Used in Spinal
Arthrodesis Implants

4.

F2077-11 Test Methods For Intervertebral Body Fusion Devices

5.

F2193-02(2007) Standard Specifications and Test Methods for Components Usedin the Surgical Fixation of the Spinal Skeletal System

6.

F2267-04(2011) Standard Test Method for Measuring Load Induced Subsidenceof Intervertebral Body Fusion Device Under Static Axial Compression

7.

F2346-05(2011) Standard Test Methods for Static and Dynamic
Characterization of Spinal Artificial Discs

8.

F2423-11 Standard Guide for Functional, Kinematic, and Wear Assessment of
Total Disc Prostheses

9.

F2624-12 Standard Test Method for Static, Dynamic, and Wear Assessment ofExtra-Discal Single Level Spinal Constructs

10. F2694-07(2013) Standard Practice for Functional and Wear Evaluation of
Motion-Preserving Lumbar Total Facet Prostheses
11. F2706-08 Standard Test Methods for Occipital-Cervical andOccipital-Cervical-Thoracic Spinal Implant Constructs in a Vertebrectomy
Model
12. F2789-10 Standard Guide for Mechanical and Functional Characterization of
Nucleus Devices
13. F2790-10 Standard Practice for Static and Dynamic Characterization of Motion
Preserving Lumbar Total Facet Prostheses- 78 -

薬食機発第０３０６００７号
平成２１年３月６日
各都道府県衛生主管部（局）長

殿

厚生労働省医薬食品局審査管理課
医 療 機 器 審 査 管 理 室 長

脊椎内固定器具の審査ガイドラインについて
医療機器の承認申請に際し添付すべき資料については、平成 17 年 2 月 16 日付け薬食機発第 0216001 号審査管理課医療機器審査管理室長通知「医療機器の製造販売承認申請に際し留意すべき事項について」により取り扱ってきたところである。
今般、脊椎内固定器具の承認申請に際し添付すべき資料の作成の効率化とともに審査の迅速化に資するため、添付のとおり審査ガイドラインをとりまとめたので、下記事項に留意の上、承認申請に当たって参考とするよう、貴管下関係企業に対し指導方御配慮願いたい。
なお、本通知の写しを各地方厚生局長、独立行政法人医薬品医療機器総合機構理事長、日本医療機器産業連合会会長、在日米国商工会議所医療機器・ＩＶＤ小委員会委
員長、欧州ビジネス協会医療機器委員会委員長及び薬事法登録認証機関協議会代表幹事あて送付することとしている。

記
１．本審査ガイドラインは、承認申請に際し添付すべき資料の作成の効率化とともに審査の迅速化に資するため、規定する適用範囲に示す医療機器について、必要な評価項目等を示すものであること。
２．本審査ガイドラインは、現時点における科学的知見に基づき審査の考え方について示したものであり、今後の科学技術の進歩等に応じて随時見直され、改訂されるべきものであること。

- 79 -

脊椎内固定器具審査ガイドライン

1． 適用範囲
本審査ガイドラインの適用範囲は、薬事法第 2 条第 5 項から第 7 項までの規定により厚生労働大臣が指定する高度管理医療機器、管理医療機器及び一般医療機器（平成 16 年厚生労働省告示
第 298 号）別表第 1 の以下の機器のうち、２．技術評価ガイドライン 2.2 項に定義する構成品を組み合わせて使用するものとする。
第 604 号

脊椎内固定器具（JMDN コード：37272003）

2． 技術評価ガイドライン
適用範囲に該当する医療機器については、別紙 1 の技術評価ガイドラインを参考として評価すること。評価項目の一部を省略する場合や別の評価方法を用いる場合には、その妥当性を説明すること。
本ガイドラインでは、評価に当たって用いる規格または基準を限定するものではなく、本ガイ
ドラインで引用する規格と同等又はそれ以上の規格等を用いて評価を行うことは差し支えないこと。その場合、使用した規格等の妥当性を説明すること。
なお、適用範囲に該当する機器であっても既に承認を受けた医療機器と比較して構造・原理、原材料、品目仕様、使用方法、製造方法のいずれかに新規性がある場合には、その新規性について適切な評価を行い、品質、有効性及び安全性の評価に関し必要な資料を提出すること。
3． 基本要件への適合性
別紙 2 に示す基本要件適合性チェックリストに基づいて、基本要件への適合性を説明すること。

- 80 -

別紙 1
脊椎内固定器具
1.

技術評価ガイドライン

引用規格
本技術評価ガイドラインは、以下の規格又は基準、ガイダンス（以下、「規格等」という。）を引
用する。
1.1

非能動型外科用埋込み型機器の規格等

1.1.1 ISO 14630 Non-active surgical implants -General requirements
1.2

物理学的要求事項の試験方法の規格等

1.2.1 ASTM F1717 Standard Test Methods for Spinal Implant Constructs in a Vertebrectomy Model
1.2.2 ASTM F1798 Standard Guide for Evaluating the Static and Fatigue Properties ofInterconnection Mechanisms and Subassemblies Used in Spinal Arthrodesis Implants
1.3

生物学的安全性

1.3.1 平成 15 年 2 月 13 日付け医薬審発第 0213001 号「医療用具の製造（輸入）承認申請に必要な
生物学的安全性試験の基本的考え方について」
1.3.2 JIS T 0993-1 医療機器の生物学的評価-第 1 部：評価及び試験
1.3.3 ISO 10993-1～18 Biological evaluation of medical devices- part1-18
1.4

原材料

1.4.1 JIS H 4600 チタン及びチタン合金の板及び条1.4.2 JIS H 4650 チタン及びチタン合金の棒
1.4.3 ISO 5832-2 Implants for surgery -- Metallic materials -- Part 2: Unalloyed titanium
1.4.4 ASTM F67 Standard Specification for Unalloyed Titanium for Surgical Implant
Applications (UNS R50250, UNS R50400, UNS R50550, UNS R50700)
1.4.5 ISO 5832-3 Implants for surgery -- Metallic materials -- Part 3: Wrought titanium
6-aluminium 4-vanadium alloy
1.4.6 ASTM F136 Standard Specification for Wrought Titanium-6 Aluminum-4 Vanadium ELI (Extra
Low Interstitial) Alloy for Surgical Implant Applications (UNS R56401)
1.4.7 ASTM F1108 Standard Specification for Titanium-6 Aluminum-4 Vanadium Alloy Castings
for Surgical Implants (UNS R56406)
1.4.8 ASTM F1472 Standard Specification for Wrought Titanium-6 Aluminum-4 Vanadium Alloy for
Surgical Implant Applications (UNS R56400)
1.4.9 ISO 5832-11 Implants for surgery -- Metallic materials -- Part 11: Wrought titanium
6-aluminium 7-niobium alloy
1.4.10 JIS G 4303 ステンレス鋼棒
1.4.11 JIS G 4305 冷間圧延ステンレス鋼板及び鋼帯
1.4.12 ISO 5832-1 Implants for surgery -- Metallic materials -- Part 1: Wrought stainlesssteel
1.4.13 ASTM F138 Standard Specification for Wrought 18 Chromium-14 Nickel-2.5 Molybdenum
Stainless Steel Bar and Wire for Surgical Implants (UNS S31673)
1.4.14 ISO 5832-9 Implants for surgery -- Metallic materials -- Part 9: Wrought high nitrogen- 81 -

stainless steel
1.4.15 ASTM F1314 Standard Specification for Wrought Nitrogen Strengthened 22 Chromium-13
Nickel-5 Manganese-2.5 Molybdenum Stainless Steel Alloy Bar and Wire for Surgical
Implants (UNS S20910)
1.4.16 ASTM F562 Standard Specification for Wrought 35 Cobalt-35 Nickel-20 Chromium-10
Molybdenum Alloy for Surgical Implant Applications (UNS R30035)
1.5

滅菌

1.5.1 平成 17 年 3 月 30 日付け薬食監麻発第 0330001 号「薬事法及び採血及び供血あつせん業取締法の一部を改正する法律の施行に伴う医薬品、医療機器等の製造管理及び品質管理（GMP/QMS）に係る省令及び告示の制定及び改廃について」第 4 章

機器・体外診 QMS 省令 第 4 滅菌

バリデーション基準
1.5.2 平成 19 年 6 月 12 日付け薬食機発第 0612005 号「医療機器の放射線滅菌の滅菌線量設定の根拠に関する基準について」、平成 19 年 6 月 12 日薬食監麻発第 0612008 号「医療機器の放射線滅菌バリデーションガイドラインの取扱いについて」
1.5.3 平成 10 年 3 月 31 日付け医薬審第 353 号「エチレンオキサイドガス滅菌における残留ガス濃度の限度値の取扱いについて」
1.5.4 ISO 10993-7 Biological evaluation of medical devices -- Part 7: Ethylene oxide
sterilization residuals
2. 定義
2.1

本技術評価ガイドラインで用いられる用語の定義は、ASTM F1582 及び ISO 14630 を参照する。

2.2

本技術評価ガイドラインで用いられる構成品の名称の定義は、以下のとおりとする。

2.3

脊椎固定用構成品
脊椎固定用構成品は機械的安全性強度への関与に応じて以下に区分する。

2.4

基本構成部品

2.4.1 脊椎ロッド
脊椎を一定の形状に固定保持することを目的に使用する。脊椎ロッド以外の脊椎固定用材料と組み合わせて使用する。
2.4.2 脊椎プレート
主として、脊椎を固定保持することを目的に使用する。脊椎スクリューと併用する。
2.4.3 脊椎スクリュー（固定型）
脊椎ロッド、脊椎プレート又は脊椎コネクターを脊椎に固定することを目的に使用する。
スクリュー本体に可動・可変部の機能がないものとする。
2.4.4 脊椎スクリュー（可動型）
脊椎ロッド、脊椎プレート又は脊椎コネクターを脊椎に固定することを目的に使用する。
スクリュー本体に可動・可変部の機能があるものとする。
2.5

補強・機能調整部品

2.5.1 椎体フック
脊椎ロッドを挿入又は単独で脊椎に掛けることを目的に使用する。
2.5.2 脊椎コネクター
複数の脊椎ロッドを直線上に連結すること又は脊椎ロッドと椎体フック又は脊椎スクリュ
ー又はケーブルを連結することを目的に使用する。
2.5.3 トランスバース固定器- 82 -

複数の脊椎ロッド、複数の脊椎プレート又は複数の脊椎スクリューをそれぞれ並列に連結し固定する目的で使用する。
2.5.4 椎体ステープル
棘状の形状を有しており、先端を椎体に刺入して使用する。
2.5.5 複合機能材料
上記部品を組合せた U 字型脊椎ロッド、レクタングル型脊椎ロッド、脊椎ロッド脊椎プレート、トランスバース固定器椎体フック等を含むものとする。
2.5.6 付属品
上記各材料には、他の材料と組み合わせるための付属品を含むものとする。
2.6

形状特定部品

2.6.1 椎体ワッシャー
脊椎スクリューと併用される脊椎固定用専用の材料である。中央部に孔を有し脊椎スクリューと併用して使用する。
2.6.2 承認範囲部品
既にガイドラインの品目仕様を適用して承認された機器の寸法範囲の構成品。
2.7

システムの定義は、以下のとおりとする。

2.7.1 頚椎前方システム：頚椎前方固定術に使用することを目的とした脊椎固定システムの総称。
2.7.2 頚椎後方システム：頚椎後方固定術（後頭骨から上位胸椎間）に使用することを目的とした脊椎固定システムの総称。
2.7.3 非頚椎前方システム：胸椎及び/又は腰椎の前方固定術に使用することを目的とした脊椎固定システムの総称。
2.7.4 非頚椎後方システム：非頚椎後方固定術（胸椎から仙椎及び/又は腸骨間）に使用することを目的とした脊椎固定システムの総称。
3.

使用目的、効能又は効果
使用目的、効能又は効果は「脊椎の一時的な固定、支持又はアライメント補正を目的に使用する」
とする。

4.

製品への要求事項
品目仕様は、原則として 4.2 項、4.3.1 項、5.1 項（滅菌製品に限る）とする。ただし、製品の使用目的、使用状況に応じて品目仕様を設定できるものとする。これらの場合、性能評価に実施した試験のうち品目仕様に設定しないものは、その妥当性を説明すること。
技術ガイドラインに従って申請する場合は、以下の項目について評価する。ただし、既にある科
学的根拠等によって製品が評価できる場合は、該当する根拠資料を示すことで試験の実施を省略できるものとする。
既承認前例材料及び別表に示す規格材料は、4.1 項及び 4.2 項について改めて試験実施・評価の必要がない原材料である。
4.1

物理的、化学的特性
公的原材料規格のない又は脊椎適用承認前例のない原材料については、当該原材料の物理的、化学的特性について評価する。

4.2

生物学的安全性
平成 15 年 2 月 13 日付け医薬審発第 0213001 号「医療用具の製造（輸入）承認申請に必要な生物学的安全性試験の基本的考え方について」を参考に、JIS T 0993-1 又は ISO 10993-1 に準拠して評価する。

- 83 -

4.3

機械的安全性システムの新規申請は、4.3.1 項及び 4.3.2 項に従って評価する。
単品申請及びシステムに構成品を追加、変更する場合は、2.4 項、2.5 項、2.6 項の区分に応じて評価する。
2.4 項、2.5 項の構成品は、4.3.1 項及び 4.3.2 項又は 4.3.3 項に従って評価する。
2.6 項の構成品は、原材料に変更がなければ改めて評価の必要がない構成品である。
各項目の評価は、科学的根拠に基づき設計検証用に設定した値を満たす、又は類似医療機器と同等以上の場合に適合とする。
試験構成品、試験検体数、負荷荷重は、科学的根拠に基づいて選定又は設定する。

4.3.1 動的圧縮曲げ試験
本試験は、ASTM F 1717 に準拠して動的圧縮曲げ試験を行うとき、原則として 2 検体がいず
れも 5,000,000 サイクルに耐える荷重を評価する。
4.3.2 静的ねじり試験
本試験は、ASTM F 1717 に準拠して静的ねじり試験を行うとき、原則として 5 検体の降伏ト
ルクの平均値を評価する。
4.3.3 接続強度試験
ASTM F1798 等によって構成品の接続強度に関して実施する。
本試験は、押し出し強度、ねじり負荷、接続部疲労強度の 3 項目のうち、適切な項目を選択して評価する。
4.3.4

補完試験
4.3.1～4.3.3 による試験に加えて製品の特徴部分の機械的安全性を担保する必要がある場
合に試験を追加して評価する。

5.

滅菌に関する要求事項
滅菌済で供給される場合は、以下の事項を満たすものとする。
5.1

無菌性
滅菌品は SAL 10-6 を担保していることを確認する。

5.2

残留エチレンオキサイドガス
エチレンオキサイドガス滅菌における残留ガス濃度の限度値は、ISO 10993-7 に規定された基準値を超えないものとする。又は平成 10 年 3 月 31 日付け発医薬審第 353 号「エチレンオ
キサイドガス滅菌における残留ガス濃度の限度値の取扱いについて」も参考とするものとす
る。

5.3

包装

5.3.1 一次包装
一次包装は、使用前に容易に破損及びピンホールを生ずるおそれがなく、微生物の侵入を防止することができ、通常の取り扱い、輸送、保管中に製品を適切に保護できるものとする。
5.3.2

二次包装
二次包装は、取扱い、輸送又は保管中に製品及び一次包装を適切に保護できるものとする。

6.

提供情報の要求事項

6.1 表示平成 17 年 3 月 31 日付け薬食監麻発第 0331008 号「改正薬事法における医薬品等の表示の取扱いについて」、及び平成 20 年 3 月 28 日付け医政経発第 0328003 号「医療機器等へのバーコード表- 84 -

示の実施について」に基づいて表示する。
6.2. 添付文書
平成 17 年 3 月 10 日付け薬食安発第 0310001 号「医療機器の添付文書の記載要領について」、平
成 17 年 3 月 10 日付け薬食発第 0310003 号「医療機器の添付文書の記載要領について」、並びに平成 17 年 3 月 10 日付け薬食安発第 0310004 号「医療機器の添付文書の使用上の注意記載要領について」に基づき作成した添付文書を製品に添付する。

- 85 -

附属書（参考）
参考規格(非能動型外科用埋込み型機器の規格等)
ISO 14602 Non-active surgical implants -Implants for Osteosynthesis-Particular requirements
FDA Guidance for Spinal System 510(k)（物理学的要求事項の試験方法の規格等）
ASTM E8 Standard Test Methods for Tension Testing of Metallic Materials
ASTM F543 Standard Specification and Test Methods for Metallic Medical Bone Screws（原材料)
JIS T 7401-1 外科インプラント用チタン材料―第 1 部
JIS T 7401-2 外科インプラント用チタン材料－第 2 部
JIS T 7401-5 外科インプラント用チタン材料－第 5 部
ASTM F1295 Standard Specification for Wrought Titanium-6 Aluminum-7 Niobium Alloy for
Surgical Implant Applications
JIS T 7403-1 外科インプラント用鉄基合金－第 1 部
JIS T 7403-2 外科インプラント用鉄基合金－第 2 部
ASTM F139 Standard Specification for Wrought-18 Chromium-14Nickel-2.5Molybdenum StainlessSteel Sheet and Strip for Surgical Implants
ASTM F899 Standard Specification for Wrought Stainless Steels for Surgical Instruments
ASTM F1350 Standard Specification for Wrought 18 Chromium-14 Nickel-2.5 Molybdenum StainlessSteel Surgical Fixation Wire (UNS S31673)
ASTM F1586 Standard Specification for Wrought Nitrogen Strengthened 21 Chromium-10 Nickel-3
Manganese-2.5 Molybdenum Stainless Steel Bar for Surgical Implants (UNS S31675)
ASTM F2229 Standard Specification for Wrought, Nitrogen Strengthened 23 Manganese-21
Chromium-1 Molybdenum Low-Nickel Stainless Steel Alloy Bar and Wire for Surgical Implants(UNS S29108)（滅菌）
平成 9 年 3 月 31 日付け薬機第 60 号「医療用具の放射線滅菌の滅菌線量設定の根拠に関する基準について」
平成 19 年 6 月 12 日付け薬食機発第 0612005 号「医療機器の放射線滅菌の滅菌線量設定の根拠に関する基準について」
平成 19 年 6 月 12 日付け薬食監麻発第 0612008 号「医療機器の放射線滅菌バリデーションガイドラ
インの取扱いについて」（品質管理等）
ISO 13485, Medical devices - Quality management systems - Requirements for regulatory purposes
平成 16 年 12 月 17 日付け厚生労働省令第 169 号「医療機器及び体外診断用医薬品の製造管理及び品質管理の基準に関する省令」
JIS T 14971：医療機器―リスクマネジメントの医療機器への適用- 86 -

別表
脊椎内固定器具として使用が確認された規格材料
原材料
チタン

原材料規格
・JIS H4600 チタン及びチタン合金の板及び条・JIS H4650 チタン及びチタン合金の棒・ISO 5832-2 Implants for surgery -- Metallic materials -- Part 2: Unalloyedtitanium
・ASTM F67 Standard Specification for Unalloyed Titanium for Surgical Implant
Applications (UNS R50250, UNS R50400, UNS R50550, UNS R50700)

チタン合金

・ISO 5832-3 Implants for surgery -- Metallic materials -- Part 3: Wrought titanium
6-aluminium 4-vanadium alloy
・ISO 5832-11 Implants for surgery -- Metallic materials -- Part 11: Wroughttitanium 6-aluminium 7-niobium alloy
・ASTM F136 Standard Specification for Wrought Titanium-6 Aluminum-4 Vanadium ELI(Extra Low Interstitial) Alloy for Surgical Implant Applications (UNS R56401)
・ASTM F1108 Standard Specification for Titanium-6 Aluminum-4 Vanadium Alloy
Castings for Surgical Implants (UNS R56406)
・ASTM F1472 Standard Specification for Wrought Titanium -6Aluminum -4Vanadium
Alloy for Surgical Implant Applications (UNS R56400)

鉄基合金

・JIS G4303 ステンレス鋼棒・JIS G4305 冷間圧延ステンレス鋼板及び鋼帯・ISO 5832-1 Implants for surgery -- Metallic materials -- Part 1: Wrought stainlesssteel
・ISO 5832-9 Implants for surgery -- Metallic materials -- Part 9: Wrought highnitrogen stainless steel
・ASTM F138 Standard Specification for Wrought 18 Chromium-14 Nickel-2.5
Molybdenum Stainless Steel Bar and Wire for Surgical Implants (UNS S31673)
・ASTM F1314 Standard Specification for Wrought Nitrogen Strengthened 22 Chromium- 13 Nickel - 5 Manganese - 2.5 Molybdenum Stainless Steel Alloy Bar and Wire
for Surgical Implants (UNS S20910)

コバルトクロム ・ASTM F562 Standard Specification for Wrought 35 Cobalt-35 Nickel-20 Chromium-10
合金
Molybdenum Alloy for Surgical Implant Applications (UNS R30035)- 87 -

別紙２

基本要件適合性チェックリスト（脊椎内固定器具審査ガイドライン）
第一章

一般的要求事項
基本要件

当該機器への適用･不適用（設計）
第 1 条 医療機器（専ら動物のために使 適用用されることが目的とされているものを除く。以下同じ。）は、当該医療機器の意図された使用条件及び用途に従い、また、必要に応じ、技術知識及び経験を有し、並びに教育訓練を受けた意図された使用者によって適正に使用された場合において、患者の臨床状態及び安全を損なわないよう、使用者及び第三者（医療機器の使用にあたって第三者の安全や健康に影響を及ぼす場合に限る。
）の安全や健康を害すことがないよう、並びに使用の際に発生する危険性の程度が、その使用によって患者の得られる有用性に比して許容できる範囲内にあり、高水準の健康及び安全の確保が可能なように設計及び製造されていなければならない。
（リスクマネジメント）
第 2 条 医療機器の設計及び製造に係る 適用
製造販売業者又は製造業者（以下「製造販売業者等」という。）は、最新の技術に立脚して医療機器の安全性を確保しなければならない。危険性の低減が要求される場合、製造販売業者等
は各危害についての残存する危険性が許容される範囲内にあると判断されるように危険性を管理しなければならない。この場合において、製造販
売業者等は次の各号に掲げる事項を
当該各号の順序に従い、危険性の管理に適用しなければならない。
一 既知又は予見し得る危害を識別し、意図された使用方法及び予測し得る誤使用に起因する危険性を評価すること。
二 前号により評価された危険性を本
質的な安全設計及び製造を通じて、合理的に実行可能な限り除去すること。
三 前号に基づく危険性の除去を行った後に残存する危険性を適切な防護手段（警報装置を含む。
）により、実行可能な限り低減すること。
四 第二号に基づく危険性の除去を行った後に残存する危険性を示すこと。
（医療機器の性能及び機能）
第 3 条 医療機器は、製造販売業者等の 適用
意図する性能を発揮できなければな
らず、医療機器としての機能を発揮できるよう設計、製造及び包装されなけ
ればならない。

適合の方法

特定文書の確認

要求項目を包含する認知された基準に適合することを示す。

医療機器及び体外診断用医薬品の製造管理及び品質管理の基準に関する省令（平成 16 年
厚生労働省令 第 169 号）

認知された規格に従い、機器のリスク管理が計画・実施されていることを示す。

JIS T 14971：医療機器―リス
クマネジメントの医療機器への適用認知された規格に従い、機器のリスク管理が計画・実施されていることを示す。

JIS T 14971：医療機器―リス
クマネジメントの医療機器への適用

要求項目を包含する認知された基準に適合することを示す。

医療機器及び体外診断用医薬品の製造管理及び品質管理の基準に関する省令（平成16年
厚生労働省令 第169号）- 88 -

基本要件

当該機器への適用･不適用（製品の寿命）第 4 条 製造販売業者等が設定した医療 適用機器の製品の寿命の範囲内において
当該医療機器が製造販売業者等の指示に従って、通常の使用条件下において発生しうる負荷を受け、かつ、製造販売業者等の指示に従って適切に保守された場合に、医療機器の特性及び性能は、患者又は使用者若しくは第三者の健康及び安全を脅かす有害な影
響を与える程度に劣化等による悪影響を受けるものであってはならない。
（輸送及び保管等）
第 5 条 医療機器は、製造販売業者等の 適用
指示及び情報に従った条件の下で輸送及び保管され、かつ意図された使用方法で使用された場合において、その特性及び性能が低下しないよう設計、製造及び包装されていなければならない。
（医療機器の有効性）
第 6 条 医療機器の意図された有効性は、 適用起こりうる不具合を上回るものでなければならない。

適合の方法

特定文書の確認

要求項目を包含する認知された基準に適合することを示す。

医療機器及び体外診断用医薬品の製造管理及び品質管理の基準に関する省令（平成 16 年
厚生労働省令 第 169 号）

認知された規格に従い、機器のリスク管理が計画・実施されていることを示す。

JIS T 14971：医療機器―リス
クマネジメントの医療機器への適用

要求項目を包含する認知された基準に適合することを示す。

医療機器及び体外診断用医薬品の製造管理及び品質管理の基準に関する省令（平成 16 年
厚生労働省令 第 169 号）

認知された規格に従い、機器のリスク管理が計画・実施されていることを示す。

JIS T 14971：医療機器―リス
クマネジメントの医療機器への適用認知された規格に従い、機器のリスク管理が計画・実施されていることを示す。

JIS T 14971：医療機器―リス
クマネジメントの医療機器への適用

当該機器に適用される認知されたガイドラインに従い、該当する項目に適合することを示す。

脊椎内固定器具技術評価ガイ
ドライン
4 項 製品への要求事項- 89 -

第二章

設計及び製造要求事項
基本要件（医療機器の化学的特性等）
第 7 条 医療機器は、前章の要件を満たすほか、使用材料の選定について、必要に応じ、次の各号に掲げる事項について注意が払われた上で、設計及び製造されていなければならない。
一 毒性及び可燃性

使用材料と生体組織、細胞、体液及び検体との間の適合性

当該機器への適用･不適用適合の方法

特定文書の確認

適用

認知された規格に従い、機 JIS T 14971：医療機器―器のリスク管理が計画・実 リスクマネジメントの医施されていることを示す。 療機器への適用

適用

当該機器に適用される認
脊椎内固定器具技術評価知されたガイドラインに
ガイドライン
従い、該当する項目に適合 4.2 項 生物学的安全性することを示す。

適用

当該機器に適用される認知されたガイドラインに従い、該当する項目に適合することを示す。
認知された規格に従い、機器のリスク管理が計画・実施されていることを示す。

JIS T 14971：医療機器―
リスクマネジメントの医療機器への適用

当該機器に適用される認知されたガイドラインに従い、該当する項目に適合することを示す。

脊椎内固定器具技術評価
ガイドライン
5.項 滅菌に関する要求
事項

二

三

硬度、摩耗及び疲労度等

2 医療機器は、その使用目的に応じ、当 適用
該医療機器の輸送、保管及び使用に携わる者及び患者に対して汚染物質及び残留物質（以下「汚染物質等」という。）
が及ぼす危険性を最小限に抑えるように設計、製造及び包装されていなければならず、また、汚染物質等に接触する生体組織、接触時間及び接触頻度について注意が払われていなければならない。
3 医療機器は、通常の使用手順の中で当 適用
該医療機器と同時に使用される各種材
料、物質又はガスと安全に併用できるよう設計及び製造されていなければならず、また、医療機器の用途が医薬品 不適用の投与である場合、当該医療機器は、
当該医薬品の承認内容及び関連する基準に照らして適切な投与が可能であり、その用途に沿って当該医療機器の性能が維持されるよう、設計及び製造されていなければならない。
4 医療機器がある物質を必須な要素とし 不適用て含有し、当該物質が単独で用いられる場合に医薬品に該当し、かつ、当該医療機器の性能を補助する目的で人体に作用を及ぼす場合、当該物質の安全性、品質及び有効性は、当該医療機器の使用目的に照らし、適正に検証されなければならない。
5 医療機器は、当該医療機器から溶出又 適用は漏出する物質が及ぼす危険性が合理的に実行可能な限り、適切に低減するよう設計及び製造されていなければならない。

脊椎内固定器具技術評価
ガイドライン
4.3項 機械的安全性認知された規格に従い、機 JIS T 14971：医療機器―器のリスク管理が計画・実 リスクマネジメントの医施されていることを示す。 療機器への適用
医薬品の投与を意図した
機器ではない。

医薬品を含有する医療機器ではない。

認知された規格に従い、機 JIS T 14971：医療機器―器のリスク管理が計画・実 リスクマネジメントの医施されていることを示す。 療機器への適用- 90 -

当該機器への適用･不適用
6 医療機器は、合理的に実行可能な限り、 適用
当該医療機器自体及びその目的とする使用環境に照らして、偶発的にある種の物質がその医療機器へ侵入する危険
性又はその医療機器から浸出することにより発生する危険性を、適切に低減できるよう設計及び製造されていなけ
ればならない。
基本要件

適合の方法

特定文書の確認

認知された規格に従い、機 JIS T 14971：医療機器―器のリスク管理が計画・実 リスクマネジメントの医施されていることを示す。 療機器への適用- 91 -

基本要件

当該機器への適用･不適用適合の方法

特定文書の確認

適用

要求項目を包含する認知された基準に適合することを示す。

医療機器及び体外診断
用医薬品の製造管理及び品質管理の基準に関する省令（平成 16 年厚生労働省令 第 169 号）

二

不適用

一般的に感染及び微生物
感染に関するリスクがある機器ではない。

三適用

要求項目を包含する認知された基準に適合することを示す。

（微生物汚染等の防止）
第 8 条 医療機器及び当該医療機器の製造工程は、患者、使用者及び第三者（医療機器の使用にあたって第三者に対する感染の危険性がある場合に限る。）
に対する感染の危険性がある場合、これらの危険性を、合理的に実行可能な限り、適切に除去又は軽減するよう、次の各号を考慮して設計されていなけ
ればならない。
一

取扱いを容易にすること。

必要に応じ、使用中の医療機器からの微生物漏出又は曝露を、合理的に実行可能な限り、適切に軽減すること。

必要に応じ、患者、使用者及び第三者による医療機器又は検体への微生物汚染を防止すること。

2 医療機器に生物由来の物質が組み込ま 不適用
れている場合、適切な入手先、ドナー及び物質を選択し、妥当性が確認されている不活性化、保全、試験及び制御
手順により、感染に関する危険性を、合理的かつ適切な方法で低減しなければならない。
3 医療機器に組み込まれた非ヒト由来の 不適用
組織、細胞及び物質（以下「非ヒト由来組織等」という。）は、当該非ヒト由来組織等の使用目的に応じて獣医学的に管理及び監視された動物から採取されなければならない。製造販売業者
等は、非ヒト由来組織等を採取した動物の原産地に関する情報を保持し、非ヒト由来組織等の処理、保存、試験及び取扱いにおいて最高の安全性を確保し、かつ、ウィルスその他の感染性病
原体対策のため、妥当性が確認されている方法を用いて、当該医療機器の製造工程においてそれらの除去又は不活性化を図ることにより安全性を確保しなければならない。

生物由来の物質を含有する機器ではない。

非ヒト由来の組織、細胞及び物質を含有する機器ではない。

- 92 -

医療機器及び体外診断
用医薬品の製造管理及び品質管理の基準に関する省令（平成 16 年厚生労働省令 第 169 号）

当該機器への適用･不適用
4 医療機器に組み込まれたヒト由来の組 不適用
織、細胞及び物質（以下「ヒト由来組
織等」という。）は、適切な入手先か
ら入手されたものでなければならない。製造販売業者等は、ドナー又はヒト由来の物質の選択、ヒト由来組織等の処理、保存、試験及び取扱いにおいて最高の安全性を確保し、かつ、ウィルスその他の感染性病原体対策のため、妥当性が確認されている方法を用いて、当該医療機器の製造工程においてそれらの除去又は不活性化を図り、安全性を確保しなければならない。
5 特別な微生物学的状態にあることを表 不適用示した医療機器は、販売時及び製造販売業者等により指示された条件で輸送及び保管する時に当該医療機器の特別な微生物学的状態を維持できるように
設計、製造及び包装されていなければならない。
6 滅菌状態で出荷される医療機器は、再 適用（申請品使用が不可能である包装がなされるよ が該当する場
う設計及び製造されなければならな合）い。当該医療機器の包装は適切な手順に従って、包装の破損又は開封がなされない限り、販売された時点で無菌であり、製造販売業者によって指示された輸送及び保管条件の下で無菌状態が維持され、かつ、再使用が不可能であるようにされてなければならない。
基本要件

7 滅菌又は特別な微生物学的状態にある 適用（申請品ことを表示した医療機器は、妥当性が が該当する場
確認されている適切な方法により滅菌 合）又は特別な微生物学的状態にするための処理が行われた上で製造され、必要に応じて滅菌されていなければならない。

- 93 -

適合の方法

特定文書の確認

ヒト由来の組織、細胞及び物質を含有する機器ではない。

特別な微生物学的な状態にある機器ではない。

認知された基準に適合し、製品を滅菌状態で保持することを示す。

薬事法及び採血及び供血あつせん業取締法の一部を改正する法律の施行に伴う医薬品、医療機器等の製造管理及び品質管理（GMP/QMS）に係る省令及び告示の制定及び改廃について（平成 17 年 3 月 30 日付け薬
食監麻発第 0330001 号）
第 4 章第４ 滅菌バリデーション基準当該機器に適用される認知されたガイドラインの該当する項目に適合することを示す。
認知された基準に適合し、製品を滅菌状態で保持することを示す。

脊椎内固定器具技術評
価ガイドライン
5 項 滅菌に関する要求事項
薬事法及び採血及び供血あつせん業取締法の一部を改正する法律の施行に伴う医薬品、医療機器等の製造管理及び品質管理（GMP/QMS）に係る省令及び告示の制定及び改廃について（平成 17 年 3 月 30 日付け薬
食監麻発第 0330001 号）
第 4 章第 4 滅菌バリデー
ション基準

当該機器に適用される認知されたガイドラインの該当する項目に適合することを示す。

脊椎内固定器具技術評
価ガイドライン
5 項 滅菌に関する要求事項

当該機器への適用･不適用8 滅菌を施さなければならない医療機器 適用は、適切に管理された状態で製造されなければならない。
基本要件

9 非滅菌医療機器の包装は、当該医療機器の品質を落とさないよう所定の清浄度を維持するものでなければならない。使用前に滅菌を施さなければならない医療機器の包装は、微生物汚染の危険性を最小限に抑え得るようなものでなければならない。 この場合の包装は、滅菌方法を考慮した適切なものでなければならない。

10

同一又は類似製品が、滅菌及び非滅菌の両方の状態で販売される場合、両者は、包装及びラベルによってそれぞれが区別できるようにしなければならない。
（製造又は使用環境に対する配慮）
医療機器が､他の医療機器又は体外診断薬又は装置と組み合わせて使用される場合､接続系を含めたすべての組み合わせは､安全であり､各医療機器又は体外診断薬
が持つ性能が損なわれないようにしなければならない｡ 組み合
わされる場合、使用上の制限事項
は､直接表示するか添付文書に明示しておかなければならない｡
第 9 条 医療機器については、次の各号に掲げる危険性が、合理的かつ適切に除去又は低減されるように設計及び製造されなければならない。

要求項目を包含する認知された基準に適合することを示す。

医療機器及び体外診断
用医薬品の製造管理及び品質管理の基準に関する省令（平成16年厚生労働省令 第169号）
医療機器及び体外診断
用医薬品の製造管理及び品質管理の基準に関する省令（平成16年厚生労働省令 第169号）

要求項目を包含する認知された基準に適合することを示す。

適用（使用前に滅菌を施さなければならない機器の場合）適用（申請品が該当する場合）

当該機器に適用される認知されたガイドラインの該当する項目に適合することを示す。

脊椎内固定器具技術評
価ガイドライン6項 提供情報の要求事
項

当該機器に適用される認知されたガイドラインの該当する項目に適合することを示す。

脊椎内固定器具技術評
価ガイドライン6項 提供情報の要求事
項

適用（申請品が該当する場合）

認知された規格に従い、機器のリスク管理が計画・実施されていることを示す。

JIS T 14971：医療機器―リスクマネジメントの医療機器への適用

使用に際して適切な情報が提供されていることを示す。

脊椎内固定器具技術評
価ガイドライン6項 提供情報の要求事項認知された規格に従い、機器のリスク管理が計画・実施されていることを示す。
認知された規格に従い、機器のリスク管理が計画・実施されていることを示す。
認知された規格に従い、機器のリスク管理が計画・実施されていることを示す。
認知された規格に従い、機器のリスク管理が計画・実施されていることを示す。
検体を扱う機器ではない。
認知された規格に従い、機器のリスク管理が計画・実施されていることを示す。

JIS T 14971：医療機器―リスクマネジメントの医療機器への適用

適用

二 合理的に予測可能な外界からの影
響又は環境条件に関連する危険性

適用

三 通常の状態で使用中に接触する可 適用
能性のある原材料、物質及びガスとの同時使用に関連する危険性
四 物質が偶然医療機器に侵入する危
険性

適用

五

不適用

六 研究又は治療のために通常使用される他の医療機器又は体外診断用医薬品と相互干渉する危険性

特定文書の確認

適用（非滅菌医療機器の場合）

一 物理的特性に関連した傷害の危険
性

検体を誤認する危険性

適合の方法

適用

- 94 -

JIS T 14971：医療機器―リスクマネジメントの医療機器への適用
JIS T 14971：医療機器―リスクマネジメントの医療機器への適用
JIS T 14971：医療機器―リスクマネジメントの医療機器への適用

JIS T 14971：医療機器―リスクマネジメントの医療機器への適用

基本要件

当該機器への適用･不適用不適用

七 保守又は較正が不可能な場合、使用材料が劣化する場合又は測定若し
くは制御の機構の精度が低下する場
合などに発生する危険性
2 医療機器は、通常の使用及び単一の故 不適用
障状態において、火災又は爆発の危険性を最小限度に抑えるよう設計及び製造されていなければならない。可燃性物質又は爆発誘因物質に接触して使用される医療機器については、細心の注
意を払って設計及び製造しなければならない。
3 医療機器は、すべての廃棄物の安全な 不適用処理を容易にできるように設計及び製造されていなければならない。
（測定又は診断機能に対する配慮）
第 10 条 測定機能を有する医療機器は、 不適用
その不正確性が患者に重大な悪影響を及ぼす可能性がある場合、当該医療機器の使用目的に照らし、十分な正確性、精度及び安定性を有するよう、設計及び製造されていなければならない。正
確性の限界は、製造販売業者等によって示されなければならない。
2 診断用医療機器は、その使用目的に応 不適用
じ、適切な科学的及び技術方法に基づいて、十分な正確性、精度及び安定性を得られるように設計及び製造されていなければならない。設計にあたって
は、感度、特異性、正確性、反復性、再現性及び既知の干渉要因の管理並びに検出限界に適切な注意を払わなければならない。
3 診断用医療機器の性能が較正器又は標 不適用
準物質の使用に依存している場合、これらの較正器又は標準物質に割り当てられている値の遡及性は、品質管理シ
ステムを通して保証されなければならない。
4 測定装置、モニタリング装置又は表示 不適用装置の目盛りは、当該医療機器の使用目的に応じ、人間工学的な観点から設計されなければならない。
5 数値で表現された値については、可能 不適用
な限り標準化された一般的な単位を使用し、医療機器の使用者に理解されるものでなければならない。
（放射線に対する防御）
第 11 条 医療機器は、その使用目的に沿 不適用って、治療及び診断のために適正な水準の放射線の照射を妨げることなく、患者、使用者及び第三者への放射線被曝が合理的、かつ適切に低減するよう設計、製造及び包装されていなければ
ならない。

適合の方法
保守又は較正を要する機器ではない。

火災又は爆発のリスクのある機器ではない。

医療廃棄物である。特別な手続きを必要とする機器ではない測定機能を有する機器ではない。

診断用機器ではない。

診断用機器ではない。

表示装置等を有する機器ではない。

表示装置等を有する機器ではない。

放射線を照射する機器ではない。

- 95 -

特定文書の確認当該機器への適用･不適用2 医療機器の放射線出力について、医療 不適用
上その有用性が放射線の照射に伴う危険性を上回ると判断される特定の医療目的のために、障害発生の恐れ又は潜在的な危害が生じる水準の可視又は不可視の放射線が照射されるよう設計されている場合においては、線量が使用者によって制御できるように設計されていなければならない。当該医療機器
は、関連する可変パラメータの許容される公差内で再現性が保証されるよう設計及び製造されていなければならない。
3 医療機器が、潜在的に障害発生の恐れ 不適用のある可視又は不可視の放射線を照射するものである場合においては、必要に応じ照射を確認できる視覚的表示又は聴覚的警報を具備していなければならない。
4 医療機器は、意図しない二次放射線又 不適用
は散乱線による患者、使用者及び第三者への被曝を可能な限り軽減するよう設計及び製造されていなければならない。
5 放射線を照射する医療機器の取扱説明 不適用
書には、照射する放射線の性質、患者及び使用者に対する防護手段、誤使用の防止法並びに据付中の固有の危険性の排除方法について、詳細な情報が記載されていなければならない。
6 電離放射線を照射する医療機器は、必 不適用
要に応じ、その使用目的に照らして、照射する放射線の線量、幾何学的及びエネルギー分布（又は線質）を変更及び制御できるよう、設計及び製造されなければならない。
7 電離放射線を照射する診断用医療機器 不適用は、患者及び使用者の電離放射線の被曝を最小限に抑え、所定の診断目的を達成するため、適切な画像又は出力信号の質を高めるよう設計及び製造されていなければならない。
8 電離放射線を照射する治療用医療機器 不適用は、照射すべき線量、ビームの種類及びエネルギー並びに必要に応じ、放射線ビームのエネルギー分布を確実にモ
ニタリングし、かつ制御できるよう設計及び製造されていなければならない。
基本要件- 96 -

適合の方法
放射線を照射する機器ではない。

放射線を照射する機器ではない。

放射線を照射する機器ではない。

放射線を照射する機器ではない。

電離放射線を照射する機器ではない。

電離放射線を照射する機器ではない。

電離放射線を照射する機器ではない。

特定文書の確認基本要件

当該機器への適用･不適用（能動型医療機器に対する配慮）
第12条 電子プログラムシステムを内蔵 不適用した医療機器は、ソフトウェアを含めて、その使用目的に照らし、これらのシステムの再現性、信頼性及び性能が確保されるよう設計されていなければならない。また、システムに一つでも故障が発生した場合、実行可能な限り、
当該故障から派生する危険性を適切に除去又は軽減できるよう、適切な手段が講じられていなければならない。
2 内部電源医療機器の電圧等の変動が、 不適用患者の安全に直接影響を及ぼす場合、
電力供給状況を判別する手段が講じられていなければならない。
3 外部電源医療機器で、停電が患者の安 不適用
全に直接影響を及ぼす場合、停電による電力供給不能を知らせる警報システ
ムが内蔵されていなければならない。
4 患者の臨床パラメータの一つ以上をモ 不適用
ニタに表示する医療機器は、患者が死
亡又は重篤な健康障害につながる状態に陥った場合、それを使用者に知らせる適切な警報システムが具備されていなければならない。
5 医療機器は、通常の使用環境において、 不適用
当該医療機器又は他の製品の作動を損なう恐れのある電磁的干渉の発生リス
クを合理的、かつ適切に低減するよう設計及び製造されていなければならない。
6 医療機器は、意図された方法で操作で 不適用きるために、電磁的妨害に対する十分な内在的耐性を維持するように設計及び製造されていなければならない。
7 医療機器が製造販売業者等により指示 不適用されたとおりに正常に据付けられ及び保守されており、通常使用及び単一故障状態において、偶発的な電撃リスク
を可能な限り防止できるよう設計及び製造されていなければならない。
（機械的危険性に対する配慮）
第13条 医療機器は、動作抵抗、不安定 不適用性及び可動部分に関連する機械的危険性から、患者及び使用者を防護するよう設計及び製造されていなければならない。
2 医療機器は、振動発生が仕様上の性能 不適用の一つである場合を除き、特に発生源における振動抑制のための技術進歩や既存の技術に照らして、医療機器自体から発生する振動に起因する危険性を実行可能な限り最も低い水準に低減するよう設計及び製造されていなければ
ならない。

適合の方法
電子プログラムシステムを内蔵している機器ではない。

内部電源を有している機器ではない。

外部電源に接続する機器ではない。

臨床パラメータをモニタする機器ではない。

電磁的干渉の発生リスクを有している機器ではない。

電磁的妨害を受ける機器ではない。

電撃リスクを有している機器ではない。

機械的危険性を有する機器ではない。

振動を発生する機器ではない。

- 97 -

特定文書の確認当該機器への適用･不適用3 医療機器は、雑音発生が仕様上の性能 不適用の一つである場合を除き、特に発生源における雑音抑制のための技術進歩や既存の技術に照らして、医療機器自体から発生する雑音に起因する危険性を、可能な限り最も低水準に抑えるよう設計及び製造されていなければならない。
4 使用者が操作しなければならない電気、 不適用
ガス又は水圧式若しくは空圧式のエネ
ルギー源に接続する端末及び接続部
は、可能性のあるすべての危険性が最小限に抑えられるよう、設計及び製造されていなければならない。
5 医療機器のうち容易に触れることので 不適用
きる部分（意図的に加熱又は一定温度を維持する部分を除く。
）及びその周辺部は、通常の使用において、潜在的に危険な温度に達することのないようにしなければならない。
（エネルギーを供給する医療機器に対する配慮）
第14条 患者にエネルギー又は物質を供 不適用
給する医療機器は、患者及び使用者の安全を保証するため、供給量の設定及び維持ができるよう設計及び製造されていなければならない。
2 医療機器には、危険が及ぶ恐れのある 不適用
不適正なエネルギー又は物質の供給を防止又は警告する手段が具備され 、エネルギー源又は物質の供給源からの危険量のエネルギーや物質の偶発的な放出を可能な限り防止する適切な手段が講じられていなければならない。
3 医療機器には、制御器及び表示器の機 不適用
能が明確に記されていなければならな
い。 操作に必要な指示を医療機器に表示する場合、或いは操作又は調整用のパラメータを視覚的に示す場合、これらの情報は、使用者（医療機器の使用にあたって患者の安全及び健康等に影響を及ぼす場合に限り、患者も含む。
）
にとって、容易に理解できるものでなければならない。
（自己検査医療機器等に対する配慮）
第15条 自己検査医療機器又は自己投薬 不適用
医療機器（以下「自己検査医療機器等」という。
）
は、それぞれの使用者が利用可能な技
能及び手段並びに通常生じ得る使用者の技術及び環境の変化の影響に配慮し、用途に沿って適正に操作できるよ
うに設計及び製造されていなければな
らない。
基本要件

- 98 -

適合の方法
雑音を発生する機器ではない。

電源等のエネルギー源に接続する端末及び接続部を有する機器ではない。

熱を発生する又は熱源を有する機器ではない。

エネルギー又は物質を患者に供給する機器ではない。

エネルギー又は物質を患者に供給する機器ではない。

エネルギー又は物質を患者に供給する機器ではない。

自己検査医療機器、自己投薬医療機器ではない。

特定文書の確認当該機器への適用･不適用2 自己検査医療機器等は、当該医療機器 不適用の取扱い中、検体の取扱い中（検体を取り扱う場合に限る。）及び検査結果の解釈における誤使用の危険性を可能な限り低減するように設計及び製造されていなければならない。
3 自己検査医療機器等には、合理的に可 不適用
能な場合、製造販売業者等が意図したように機能することを、使用に当たって使用者が検証できる手順を含めておかなければならない。
（製造業者・製造販売業者が提供する情報）
使用者には、使用者の訓練及び知識
適用の程度を考慮し、製造業者・製造販
売業者名、安全な使用法及び医療機器又は体外診断薬の意図した性能を確認するために必要な情報が提供されなければならない。この情報は、容易に理解できるものでなければな
らない。
基本要件

（性能評価）
第16条 医療機器の性能評価を行うために収集されるすべてのデータは、薬事法（昭和三十五年法律第百四十五号）
その他関係法令の定めるところに従って収集されなければならない。
2 臨床試験は、医療機器の臨床試験の実施の基準に関する省令（平成十七年厚生労働省令第三十六号）に従って実行されなければならない。

適合の方法

特定文書の確認

自己検査医療機器、自己投薬医療機器ではない。

自己検査医療機器、自己投薬医療機器ではない。

認知規格に従ってリスク管理が計画・実施されていることを示す。

JIS T 14971：医療機器―リスクマネジメントの医療機器への適用

当該機器に適用される認知されたガイドラインの該当する項目に適合することを示す。

脊椎内固定器具技術評
価ガイドライン
6 項 提供情報の要求事項

適用認知された基準に従ってデータが収集されたことを示す。

医療機器の製造販売承認申請について(平成 17
年 2 月 16 日付け薬食発第 0216002 号) 第 2 の 1

適用（臨床試験が必要な場合）

認知された基準に従ってデータが収集されたことを示す。

医療機器の臨床試験の実施の基準に関する省
令（平成 17 年厚生労働省令第 36 号）- 99 -

- 100 -Guidance for Industry and FDA
Staff
Preparation and Review ofInvestigational Device Exemption
Applications (IDEs) for Total
Artificial Discs
Document issued on: April 11, 2008
For questions regarding this document contact Barbara Buch, MD at 240-276-3737 or via email atbarbara.buch@fda.hhs.gov or contact Sergio de del Castillo at 240-276-3751 or via email at
sergio.dedelcastillo@fda.hhs.gov.

U.S. Department of Health and Human Services
Food and Drug Administration
Center for Devices and Radiological HealthOrthopedic Spinal Devices Branch
Division of General, Restorative, and Neurological Devices
Office of Device evaluation- 101 -

Contains Nonbinding Recommendations

PrefacePublic Comment
Written comments and suggestions may be submitted at any time for Agency consideration to the Divisionof Dockets Management, Food and Drug Administration, 5630 Fishers Lane, Room 1061, (HFA-305),
Rockville, MD, 20852. When submitting comments, please refer to the exact title of this guidance
document. Comments may not be acted upon by the Agency until the document is next revised or updated.

Additional Copies
Additional copies are available from the Internet at:
http://www.fda.gov/cdrh/ode/guidance/1637.html. You may also send an e-mail request to
dsmica@fda.hhs.gov to receive an electronic copy of the guidance or send a fax request to240-276-3151 to receive a hard copy. Please use the document number (1637) to identify theguidance you are requesting.

- 102 -

Contains Nonbinding Recommendations

Table of Contents
A. Introduction ........................................................................................................................................ 1
THE LEAST BURDENSOME APPROACH ....................................................................................... 2
B. Device Description.............................................................................................................................. 2
C. Report of Prior Investigations........................................................................................................... 3
1.
Clinical Data ................................................................................................................................... 3
2.

Animal Data.................................................................................................................................... 3

3.

Mechanical Data ............................................................................................................................ 6

4.

Biocompatibility Data.................................................................................................................. 10

5.

Shelf Life Data............................................................................................................................. 11

D. Clinical Investigational Plan ........................................................................................................... 11
1.
Choosing a Clinical Investigation Plan: Feasibility or Pilot Study vs. Pivotal Study ........... 12
2.

Purpose or Objective of the Protocol ......................................................................................... 12

3.

Study Design................................................................................................................................. 12

4.

Choice of Control ......................................................................................................................... 13

5.

Inclusion Criteria ......................................................................................................................... 13

6.

Exclusion Criteria ........................................................................................................................ 15

7.

Number of Investigators, Investigational Sites, and Subjects.................................................. 17

8.

Study Duration and Follow-up Schedule ................................................................................... 17

9.

Post-operative Regimen............................................................................................................... 17

10.

Safety and Effectiveness Endpoints............................................................................................ 17

11.

Subject Success............................................................................................................................. 22

12.

Study Success................................................................................................................................ 22

13.

Statistical Analyses and Data Presentations.............................................................................. 23

14.

Patient Data Report Forms (Case Report Forms (CRF)) ........................................................ 23

15.

Risk Analysis ................................................................................................................................ 24

16.

Retrieval Study............................................................................................................................. 26

17.

Spinal Tumors .............................................................................................................................. 26

E.
F.
G.

Monitoring ........................................................................................................................................ 26
Labeling............................................................................................................................................. 27
Informed Consent............................................................................................................................. 27- 103 -

Contains Nonbinding Recommendations

Guidance for Industry and FDA Staff
Preparation and Review of Investigational
Device Exemption Applications (IDEs) for
Total Artificial Discs
This guidance represents the Food and Drug Administration's (FDA's) current thinking
on this topic. It does not create or confer any rights for or on any person and does notoperate to bind FDA or the public. You can use an alternative approach if the approachsatisfies the requirements of the applicable statutes and regulations. If you want to discuss
an alternative approach, contact the FDA staff responsible for implementing thisguidance. If you cannot identify the appropriate FDA staff, call the appropriate number
listed on the title page of this guidance.

A. Introduction
This document was developed to describe our recommendations for IDE applications for
total artificial disc devices. It provides guidance for developers on the appropriate preclinical tests and clinical trial designs to adequately evaluate the safety of these devices aswell as their effectiveness to relieve symptoms of spinal etiology and improve quality of life.
This document makes additional recommendations and supplements “Guidance Document
for the Preparation of IDEs for Spinal Systems” (i.e., Spinal Systems Guidance). 1
The purpose of this document is to provide guidance to industry sponsors and FDA staff
about important preclinical and clinical information, which should be presented in an
Investigational Device Exemption (IDE) application for total intervertebral disc replacement
systems (i.e., total artificial discs). FDA is issuing this document to help ensure consistency
and understanding between FDA and sponsors when developing IDE submissions for total
artificial discs. We hope this guidance will conserve FDA and industry resources andfacilitate timely review.
This IDE guidance document is applicable only to total artificial discs. This guidance
document is not applicable to other types of spinal systems that are designed to allow somedegree of motion in the spine, such as spinal stabilization systems using pedicle screws orother flexible implants without fusion, disc nucleus replacements, partial intervertebral discreplacements, any spinal joint replacements (e.g., facet joint replacement), any other joint
motion sparing or replacing implants, and combination products that may include biologic or1

http://www.fda.gov/cdrh/ode/87.html
1- 104 -

Contains Nonbinding Recommendations
pharmaceutical materials. Because of the complexity of such devices and design-specificissues, sponsors are encouraged to submit pre-IDE submissions to the Orthopedic Spine
Devices Branch (OSDB) to facilitate discussion regarding the important preclinical andclinical information required for an IDE application. Please contact the OSDB Branch Chief for
additional information regarding the pre-IDE submission process.
This guidance does not pertain to spinal implant devices that are intended for intervertebral
body fusion, which may include cages, vertebral body replacement devices, or spinal
vertebral body augmentation devices for vertebroplasty. For information about the
preclinical testing FDA recommends for other spinal systems, please see the Spinal Systems
Guidance, 2 “Clinical Trial Considerations: Vertebral Augmentation Devices to Treat Spinal
Insufficiency Fractures,” 3 and “Class II Special Controls Guidance Document: Intervertebral
Body Fusion Device. 4
In this guidance, a spinal “system” is defined here as the complete implant configuration. A“component” is a single element in a system. “Construct” references are typically made when
discussing testing. For the purposes of this guidance, “system” and “device” are usedinterchangeably.
FDA’s guidance documents, including this guidance, do not establish legally enforceable
responsibilities. Instead, guidances describe the Agency's current thinking on a topic andshould be viewed only as recommendations, unless specific regulatory or statutory
requirements are cited. The use of the word should in Agency guidances means thatsomething is suggested or recommended, but not required.

THE LEAST BURDENSOME APPROACH
The issues identified in this guidance document represent those that we believe need tobe addressed. In developing the guidance, we carefully considered the relevant statutory
criteria for Agency decision-making. We also considered the burden that may be
incurred in your attempt to comply with the guidance and address the issues we haveidentified. We believe that we have considered the least burdensome approach toresolving the issues presented in the guidance document. If, however, you believe that
there is a less burdensome way to address the issues, you should follow the procedures
outlined in the “A Suggested Approach to Resolving Least Burdensome Issues”
document. It is available on our Center web page at:www.fda.gov/cdrh/modact/leastburdensome.html.

B. Device Description
In accordance with 21 CFR 812.25, your investigational plan must include a device
description, which should include the following:2

http://www.fda.gov/cdrh/ode/87.html
http://www.fda.gov/cdrh/ode/guidance/1543.html
4
http://www.fda.gov/cdrh/ode/guidance/1540.html
3

2- 105 -

Contains Nonbinding Recommendations•

the device’s intended use and indications for use;•

supporting magnified sketches or photographs of the total artificial disc attached to a
spinal model;•a table that includes each component name and corresponding part number;•a complete written description of the individual components, including how any
components interconnect;•

complete mechanical drawings with all dimensions and tolerances of each individualcomponent and, if applicable, of the total system;•a list of all instruments unique to the implantation of the subject system andsupporting magnified sketches or photographs of them; and•identification of the materials from which the device components are manufactured
and any voluntary material standards to which these materials conform.

C. Report of Prior Investigations
Please refer to the Report of Prior Investigations section of the spinal systems guidance on
preparing reports of prior investigations. In addition to the information in the spinal system
guidance, you must indicate whether all non-clinical tests comply with Good Laboratory
Practices (GLP) (21 CFR Part 58). (21 CFR 812.27(b)(3)) Otherwise, we recommend you
explain why you believe the GLP requirements do not apply.

1. Clinical Data
Please refer to Item 1 of the Report of Prior Investigations section of the spinal systems
guidance for information about this section.
A description of how the prior investigations have influenced subsequent changes indevice design, patient selection and/or surgical technique and instrumentation should be
included within clinical data reports, where applicable. (21 CFR 812.27(a))
Refer to the “Clinical Data Presentations for Orthopedic Device Applications” (Clinical
Data Presentations Guidance) 5 for detailed descriptions of and sample tables for
information concerning the items requested in this section.

2. Animal Data
Animal data used to establish the relative safety of your total artificial disc prior toinitiating human clinical studies must also be included. (21 CFR 812.27(a)) Reasons for
conducting animal studies could include:5•

providing proof of concept;•

evaluating different design concepts, surgical instrumentation, or technique;http://www.fda.gov/cdrh/ode/guidance/1542.html
3- 106 -

Contains Nonbinding Recommendations•

identifying failure mechanisms;•

conducting functional studies (such as maintenance of motion and/or disc height
without fusion or subsidence);•

addressing biologic response to particle and substrate materials; and•assessing biocompatibility or toxicity.

In accordance with 21 CFR 812.27(a), you must include complete reports of any animal
testing conducted on the device or its components, whether adverse or supportive, thatare relevant to the evaluation of the safety or effectiveness of your system. The animal
report must specify the purpose of the study and provide any supporting pathological,
histological, and radiological evaluations. The animal report should also include an
executive summary of the evaluation by a pathologist. 6 If testing was not done on the final,
sterilized version of the system included in the IDE, describe the differences between thatsystem and the version of the system used in your animal studies, and explain why you
consider the testing and the results to be meaningful.
Your report of any animal testing should include:•

identification of the animal model and a rationale for the choice of animal model(e.g., relevance to human anatomy or disease);•

identification of the device components or materials (e.g., particles) used in the
study and a rationale for why these were selected;•

the evaluation timepoints of the study and a rationale for choosing thesetimepoints;•

the number of animals evaluated at each timepoint and rationale for the number ofanimals chosen;•

identification of the test control;•

the results; and•a discussion of the results in terms of the expected in vivo and clinical behavior ofthe device.

We recognize that choosing and validating an animal model may be difficult because there
is no perfect model. Many animal studies have involved sheep, goats, primates, dogs, orkangaroos. In choosing an animal model for evaluating your device or system, you should
ensure the model you select addresses the anatomy, physiology, biomechanics, and in vivoloads expected in clinical use. Each animal model should be appropriate to the purpose of
the study.

6

Cunningham BW, Orbegoso CM, Dmitriev AE, Hallab NJ, Sefter JC, and PC McAfee. The
effect of titanium particulate on development and maintenance of a posterolateral spinal
arthrodesis: an in vivo rabbit model. Spine 15: 1971-1981, 2002.

4- 107 -

Contains Nonbinding Recommendations
Functional Animal Study
For functional animal testing, we recommend that you perform all testing onsterilized components of the final device design. You should use a control for yourfunctional animal testing to establish a frame of reference for the performance of yourdevice and materials.
The functional animal model should reflect the intended use of the device. In
particular, your test model and the levels of implantation in the animals should reflect
the intended use of your device.
Particulate Animal Study
If the wear particles of any material in your device or system have not been
comprehensively evaluated in the spine or at the indicated spinal level, FDA may
recommend you conduct a study using a small animal model (e.g., rabbit). The
objective of this study is to evaluate the local and systemic responses (e.g.,
biocompatibility, neurologic response, tissue response, and toxicity) to the wear
debris.
The wear particles used in the study should represent the size, shape, amount, andchemical composition of those expected from in vivo use (i.e., representative ofparticles generated from durability and/or wear testing). Regardless of the amount ofwear debris generated from bench-top testing, one group of animals should receive a
sufficient dose so that particles can be located during histologic analysis. If wear
particles cannot be identified and located, it may not be possible to draw conclusions
about either particle transport or the local tissue reaction to particles from yourdevice. We recommend 10 million particles for the high-dose group, although alarger amount may be necessary depending on particle size and composition. The
histology results should account for the total amount of wear particles injected into
the animal. For instance, if the particulates are injected into the lumbar spine, theseparticles should be observed at the injection site and/or in other parts of the body.
FDA recommends you document physical and neurological observations throughout
the study. Animals should be sacrificed at 3 and 6 month time points, though longer
time points might be needed depending on the material or device. You should harvest
three (3) samples from three (3) different points of each organ/tissue evaluated in thefollowing areas: spinal region, paraspinal region, dura, and local lymph nodes.
Depending on the materials and the level the implant is indicated, FDA may
recommend you evaluate additional tissues or organs such as spleen, kidneys, heart,
liver, lung, and pancreas. An independent toxicologist should harvest all samples andanalyze the pathological slides generated from the samples.
References to animal studies in the literature may be appropriate for evaluating thebiological response to wear particles. If you cite the literature to support thebiological response of your device, explain how the particles in the literature studies
are representative of the particles expected from in vivo use of your device (e.g.,
representative of wear particles generated from durability and/or wear testing).
5- 108 -

Contains Nonbinding Recommendations

Cytokine Analysis
It may be appropriate to assess the potential for osteolysis by evaluating the cytokine
response to wear debris. This testing may be accomplished through evaluation of thecytokine response during either a small animal particle implantation study or afunctional animal study using, for example, the methods described by Cunningham etal.

3. Mechanical Data
FDA recommends you characterize your total artificial disc by preclinical mechanicaltesting. Alternatively, you may submit a rationale explaining why you believe suchtesting is not necessary to establish the relative safety of your device. Identification of
appropriate mechanical testing influenced by the design, material, method of attachment
to the spine, and target patient population must be included. (21 CFR 812.27(a)).
Your IDE must include complete reports for each test for all mechanical testing conducted
on your system or its components, whether adverse or supportive, that is relevant to theevaluation of the safety or effectiveness of your total artificial disc. (21 CFR.278(a))
You must also include a comprehensive summary of all mechanical testing. (21
CFR812.(b)(3)) Each test report should include:•

an identification of the components that comprised the constructs or subconstructs
tested;•an identification of any test standard(s) to which the testing conforms, including
identification and justification of all deviations from the test standard;•

the testing set-up;•

the testing procedures;•a rationale supporting that the testing you conducted represents the worst casedesign;•a rationale for the loading modes chosen (axial, bending, torsional, shear, etc.);•

the results, including the failure modes; and•a discussion of the results in terms of the clinical requirements of the system (withreference to expected physiological loads and any supporting literature).

Unless you provide an adequate rationale, all mechanical testing should represent a worst
case construct design of the total system and not mechanical testing of individualcomponents. The device components that comprise the chosen worst case construct
should be final, sterilized components. When there are differences between the systemtested and your system, we recommend you explain how or why the results are relevantin establishing the relative safety of your system.
The test environment is dependent on the type of mechanical test being conducted. Sometests may be done under ambient conditions, while it may be necessary for other tests to6- 109 -

Contains Nonbinding Recommendations
be conducted in a simulated physiologic solution (e.g., dynamic and wear debris testing).
We recommend you include the rationale supporting the test environment you select foreach type of mechanical testing.
All testing should be well-described and summarized with a clear, detailed rationale
supporting that the testing and results are appropriate and clinically relevant.
Test standards are currently being developed by the American Society for Testing andMaterials (ASTM) and the International Organization for Standardization (ISO) for staticand dynamic characterization and wear assessment of total artificial discs. Two of thesestandards are published (ASTM Standard F2345-05: Standard Test Methods for Staticand Dynamic Characterization of Spinal Artificial Discs; ASTM Standard F2423:
Standard Guide for Functional, Kinematic, and Wear Assessment of Total Disc
Prostheses) and we recommend that you refer to these standards when devising a test
protocol. 7
Static and Dynamic Characterization
We recommend static and dynamic mechanical testing to characterize the device
fully. For most artificial disc designs, we recommend you conduct axial compression
and compression shear testing. Depending on the design of your device, FDA may
recommend additional testing.
Static testing should involve six samples of a worst case construct. Fatigue testingshould also involve six samples of the worst case construct to generate an Applied
Force vs. Number of Cycles (AF/N) curve. Two or more samples should survive ten
million cycles at a specific load. If the frequency of the dynamic testing exceeds 1-2
Hz, then you should explain the test frequency in terms of its effects on the devicematerials, test environment, test temperature, and machine accuracy. For example, if
your device contains viscoelastic materials, such as ultra high molecular weight
polyethylene (UHMWPE), your explanation should address how the chosen test
frequency will affect these materials.
We recommend you conduct compression-shear testing using the device’s maximum
theoretical range of motion (ROM) in one or more of the directions of motion (e.g.,full flexion/extension, full lateral bending). For any direction you did not test, werecommend you include the rationale that supports omitting that testing.
Many total artificial discs are unconstrained in rotation. Therefore, torsional testing
may not be applicable. Nonetheless, a rationale for not providing torsional testingshould be included.
Durability and Wear
We recommend you describe the theoretical range of motion (ROM) for your device
in the various directions of motion (i.e., flexion, extension, lateral bending, axial
7

http://www.fda.gov/cdr/ost/guidance/321.html
7- 110 -

Contains Nonbinding Recommendations
rotation) to adequately characterize the device. You should also describe the method
through which you determined the ROM of your device.
The objective of the durability testing is to establish wear generation potential for thedevice as well as to possibly assess the stability. The durability or wear testingshould involve cyclic loading that incorporates all directions of motion. This testingshould be combined to incorporate all directions of motion into one test. Because
most devices will be subjected to coupled motions (simultaneous motion about
multiple axes) in vivo, FDA recommends you couple two or more of the motions
during durability testing. We recommend subjecting each test specimen, regardlessof test method used, to ten million cycles in all directions. If one or more motions aretested separately, you should vary the order of the motions among different test
specimens to determine if there is any effect by the order of testing.
Because different areas of the spine have different ROMs, the parameters for the
durability testing will depend on the intended locations (i.e., cervical or lumbar) for
the device. The table below outlines test parameters FDA recommends for cervicaland lumbar disc replacements. These parameters have been chosen based on testingthat has been reported for various total artificial discs. If you chose different
parameters, we recommend you provide a rationale supporting your choice, which
may include evaluation of the device in simulated motion studies in cadaver spines.
Because the motion of the device can depend on the level of implantation and the test
methods employed, if you provide cadaver testing results, we recommend you explain
how the results from cadaver testing represent worst case ROMs for your device.
Recommended Durability and Wear Test Parameters
SpinalRegionCervicalLumbar

Flexion/Extension(degrees)
±7.5
±7.5

LateralBending(degrees)
±6
±6

Axial
Rotation(degrees)±6±3Frequency(Hz)

Test Duration

Preload(N)≤2≤2

10 million cycles

100
1200

You should perform all durability and wear testing in a physiological solution (e.g.,bovine calf serum) and extract the wear debris from the test solution forcharacterization. Wear debris should be extracted from the solution using a filter
with a pore size that allows collection of sub-micron particles. You should include acomplete description of the debris extraction or filtering procedure. In addition, you
should characterize the wear debris in terms of size distribution, shape, and chemicalcomposition and retain the wear debris for future analysis. The methods described in
ASTM F561 and ASTM F1877 or equivalent methods may be helpful in collecting
and characterizing the wear debris.
FDA recommends you collect and characterize wear debris at least once every
million cycles to determine if wear is increasing, decreasing, or remaining the same.

8- 111 -

Contains Nonbinding Recommendations
Some artificial disc devices are constrained (i.e., have limited ROMs) and alternative
testing may be needed to evaluate the device at the upper limits of the device’sROMs. Testing at the upper limits of the ROMs should demonstrate that the device
does not break down or generate excessive wear debris when the device reaches theselimits.
Depending on the amount of data that you submit in an IDE for your device (e.g.,
animal data and/or clinical data collected outside the U.S.), durability and wear
testing may not be necessary when you submit your IDE. In some cases, it may bepossible to perform this testing concurrent with the clinical study and report theresults in your IDE’s annual reports and in your premarket approval (PMA)
application. We recommend you contact the OSDB to discuss your plans to address
the biological response to wear debris.
Subluxation and Expulsion
We recommend you assess the risk of subluxation of the superior components,
inferior components, and any disc spacer used in the system. You should include arationale to support that the testing conducted was adequate. The device should betested in shear (or compression-shear) to expected in vivo loads that include anappropriate factor of safety. Depending on the design of the device, FDA may
recommend you evaluate the risk of subluxation and expulsion in more than one
loading direction.
Creep and Stress Relaxation
Because many disc replacement devices include viscoelastic materials that may besubject to creep and stress relaxation, we recommend you provide testing to assess
this behavior and your rationale to support that the testing conducted was adequate.
You should conduct creep testing under continuous compressive loading on the final,
sterilized device to demonstrate that the disc height can be maintained over the life of
the device. You should also include an accompanying hysteresis analysis.
Subsidence
We recommend you address the risk of subsidence of device components into thevertebral bodies through appropriate testing. You should include a rationale tosupport the test method used.
Kinematic Testing
We recommend you conduct a cadaver study evaluating the range of motion of thedevice in vivo compared to a normal spine. Please explain how the chosen number ofcadaver specimens supports statistically significant results.
Device Migration
Sometimes, total artificial discs rely on press-fitting, ligamentotaxis, and rapid bony
ingrowth into the endplates of the device to achieve adequate fixation. The rationales
supporting your selection of tests and conclusions based on the test results should
establish that the risk of device migration is minimal. Generally, we recommend
9- 112 -

Contains Nonbinding Recommendations
testing in an in vivo animal model to demonstrate that the surfaces of the endplates
allow for rapid bone ingrowth and adequate fixation. We also recommend you
provide complete test reports including a rationale for the test model selected,
histology, characterization of ingrowth, and time to achieve ingrowth.
Durability of Coatings
We recommend you provide results from testing (e.g., shear, tension, abrasion) tocharacterize the stability and durability of any coatings on your device. You should
also include a rationale explaining how your testing supports your conclusions. In
addition, we recommend you describe the coatings in terms of materials, physicalcharacteristics (e.g., thickness, morphology, pore size), and how the coating isapplied to the device surface. Testing should include an evaluation of the device
coatings under expected in vivo conditions to demonstrate that the coatings do notshear off. Methods described in ASTM F1044, F1147, F1160 and F1978 orequivalent methods may be appropriate for these tests. If the coating is not
permanent, we recommend you describe any potential in vivo by-products, including:•the degradation mechanism;•

the type of chemical reaction, if any; and•whether the coating or any of its degradation products causes any damage tosurrounding tissues.

We believe testing in a functional animal model with appropriate histological analysis
may provide the best characterization and evaluation of any coating.

4. Biocompatibility Data
FDA may recommend biocompatibility testing depending on the materials used tocomprise your system. Please refer to the guidance entitled “Use of International
Standard ISO-10993, Biological Evaluation of Medical Devices Part 1: Evaluation andTesting” 8 for additional information. We suggest you reference AAMI/ANSI/ISO
10993-1 or an equivalent method for a description of the type of information you should
provide to address biocompatibility.
In addition, FDA may recommend animal data describing the response to the devicematerial(s) in the spine (see Section C.2. - Animal Data).
If any of the total artificial disc components is manufactured from a polymer, werecommend that you provide the following information to characterize the final, sterilizedmaterial:••
8

information describing leachables
average molecular weight

http://www.fda.gov/cdrh/g951.html

10- 113 -

Contains Nonbinding Recommendations••••

molecular weight distribution
chemical and crystal structures
percent of crystallinity
degree of cross-linking of that polymer.

For any materials manufactured from polymers or that have the potential for leachables,
we recommend that you provide an exhaustive extraction analysis of the final, sterilized
device. Extractions should be done using both a polar (e.g., saline) and a non-polar
solvent (e.g., hexane, acetonitrile). We recommend that you provide your rationale forthe solvents you select for the extraction tests. The test report should include:•••

the instrument sensitivities
the type of solvent used
the amount of leachables and impurities detected at part-per-billion (ppb) levels.

We recommend that you identify each leachable and impurity, whether detected
qualitatively or quantitatively, examples of which include:
•
•
•
•
•
•
•

any low molecular weight materials
residual monomers
solvent
sulfur contents
catalysts
initiators
lubricants.

5. Shelf Life Data
We recommend you evaluate all devices that can be affected by shelf life, sterilization, or
aging (e.g., those with polymers or resorbable compounds). You should characterize thematerial of the final, sterilized device before and after aging to determine whether aging
altered the material structure (e.g., molecular weight distribution, crystallinity, crosslinking) or the mechanical properties of the device. If shelf life or aging affects thecomponent’s material, you should perform the same mechanical testing of thatcomponent or system before and after aging.

D. Clinical Investigational Plan
The clinical studies submitted to support PMA applications should be designed andconducted in a manner that provides data that constitutes valid scientific evidence within themeaning of 21 CFR 860.7(c)(2). For FDA’s recommendations about data presentation,please refer to the clinical data presentations guidance.

11- 114 -

Contains Nonbinding Recommendations
Much of the information provided in the spinal systems guidance is directly applicable to
IDEs for total artificial discs. For the sake of brevity, only information specific to total
artificial discs is presented in this guidance.

1. Choosing a Clinical Investigation Plan: Feasibility or Pilot Study vs.
Pivotal Study
Unlike IDEs for many orthopedic implants, IDEs for total artificial discs often involvethe introduction of new device designs or technologies or new clinical endpoints orassessments. Therefore, protocols for total artificial discs may vary in scope from afeasibility or pilot study to a pivotal study used to support the safety and effectiveness ofthe device for a future PMA application. These various types of studies are intended toaddress different questions and collect different types and amounts of safety andeffectiveness information.
Your investigational plan must contain the elements listed in 21 CFR 812.25. In addition
to the information in this section, please refer to Item 1 in the Investigational Plan sectionof the Spinal Systems Guidance for recommendations about information you should
include in your investigational plan.

2. Purpose or Objective of the Protocol
The clinical protocol should begin with one or more clearly defined objectives and one ormore clearly defined hypotheses. Please refer to Item 2 in the Investigational Plan
section of the Spinal Systems Guidance for additional recommendations about
information you should include in your protocol.

3. Study Design
FDA’s regulations implementing section 513(a)(3) of the Food Drug and Cosmetics Act
allow for FDA to determine whether other evidence submitted or otherwise available
constitutes valid scientific evidence for the purpose of determining the safety oreffectiveness of a particular device. The implementing regulations also allow for FDA todetermine whether the available evidence, when taken as a whole, is adequate to support
a determination that there is reasonable assurance that the device is safe and effective forits conditions of use for PMA submissions based on data provided from IDE studies. 21
CFR 860.7(c)(2) identifies the following sources of valid scientific evidence:•well-controlled investigations•

partially controlled studies•

studies and objective trials without matched controls•

well documented case histories conducted by qualified experts•

reports of significant human experience with a marketed device from which it canbe fairly and responsibly be determined by qualified experts that there isreasonable assurance of the safety and effectiveness of a device under its
conditions of use.
12

- 115 -

Contains Nonbinding Recommendations

While uncontrolled studies may be appropriate in some cases for feasibility studies, (e.g.
to establish safety, to evaluate surgical technique, and/or endpoint, subject enrollment
criteria and design appropriateness), when developing a future pivotal trial todemonstrate safety and effectiveness for artificial disc systems, FDA recommends that a
multi-center, randomized, prospective, concurrently controlled clinical trial isappropriate. Such a study design offers the benefits of prospectively acquired data. It
also provides advantages over other types of study designs by offering greater control of
all parameters and by addressing some of the biases introduced by the other study
designs.
Depending upon the specific situation, randomized concurrently controlled studies, nonrandomized concurrently controlled studies, or historical-based studies may beappropriate so long as the chosen study design provides data that adequately supports thesafety and effectiveness of the spinal system and minimizes inherent biases. Because
artificial disc devices are novel and not currently in wide usage, it may be difficult toestablish validated objective performance criteria in place of clinical outcomes.
Regardless of the type of control you incorporate into your protocol, you should provide
a complete description of the investigational and control groups as described below. You
should also provide a rationale for your study design based on established scientificallysound clinical and statistical principles. Your rationale should describe how yourprotocol addresses inherent biases and accurately reflects the intended use of your device.
Please refer to Item 3 in the Investigational Plan section of the spinal systems guidance
for additional recommendations about information you should include about your study
design.

4. Choice of Control
Regardless of the type of control you plan to incorporate into the protocol, you should
provide a complete description of the investigational and control groups. Please refer to
Items 3.1 and 3.2 in the Investigational Plan section of the spinal systems guidance for
additional recommendations about the choice of controls.
If you plan to use a control based on a literature control, i.e., a meta-analysis, werecommend you provide a rationale that supports pooling of patients into a single control
cohort from published studies. You should demonstrate that any meta-analysis you
provide is statistically valid. We encourage you to consult with the review branch about
literature controls.

5. Inclusion Criteria
We recommend you provide a complete list of your inclusion criteria. Your inclusion
criteria should adequately define the patient group you plan to investigate. The inclusion
criteria appropriate for your study depend on your device, the target (disease) population,and the anatomic location of the disease process (i.e., cervical, lumbar). Please refer to13- 116 -

Contains Nonbinding Recommendations
Item 4 in the Investigational Plan section of the spinal systems guidance for additional
recommendations about inclusion criteria.
In addition to the inclusion criteria listed in the spinal systems guidance, we recommend
the following additional criteria for total artificial disc studies:•description of any restrictions regarding prior fusion, non-fusion, or adjacent level
surgeries;•

description of the status of the adjacent spinal levels both radiographically andclinically (facet degeneration, disc height, osteophytes, etc.);•

scoliosis of less than 5 degrees;•conditions of minimum bone density or quality for bony ingrowth or fixation;•

condition of instability or presence of stability defined by accepted parameters;
and•Minimum and maximum scores on baseline assessment scales.

Because of the inherent instability of the spine that may occur from the resection ofprimary or metastatic tumors, the use of some non-fusion spinal systems may not beappropriate in patients with spinal tumors. Information specific to tumors metastatic tothe spine is described below in 17. Spinal Tumors.
Studies involving patients with more than one level of fusion have typically demonstrated
poorer outcomes than patients with single level of fusion. Since little is known about thetreatment of multiple levels with motion sparing devices if you plan to include anevaluation of the use of your device at two or more levels, you should include astatistically significant sample size and a clinical relevance explanation that supports
actual clinical use or accurately reflects the intended use of your device or target
population. We also recommend you stratify the results from multiple level fusion
separately from subjects with single level fusion. FDA also recommends that you limit
any multiple fusion level study subjects to subjects with disease confined to one or two
adjacent levels for study consistency.
The next sections address specific disease processes and anatomic spinal regionsindividually.
Degenerative Disc Disease (DDD)
Please refer to Items 4.1 (lumbar DDD) 4.6 (cervical DDD) in the Investigational
Plan section of the spinal systems guidance for recommendations about including
subjects with these conditions.
Scoliosis
Currently, diagnosis of pediatric congenital and adolescent scoliosis may beconsidered contraindications for total artificial discs. Axial, translational, androtational forces of the spine in these patient populations may lead to early failure of

14- 117 -

Contains Nonbinding Recommendations
these types of devices. Please refer to Item 4.2 in the Investigational Plan section of
the spinal systems guidance for recommendations about including subjects with these
conditions.
Fractures Secondary to Trauma
FDA believes the principles of acute fracture treatment contradict allowing
immediate motion if fracture healing is desired. You should provide a rationale
supporting that the safe use of total artificial discs for the treatment of fractures
secondary to trauma. Please refer to Item 4.3 in the spinal systems guidance forrecommendations about including subjects with these conditions.
Spondylolisthesis
FDA believes that patients with moderate to severe (Myerding Grade II, III, IV andV) cases of spondylolisthesis, related instability or both are not appropriate
candidates for total artificial discs. If you plan to include subjects with mild
spondylolisthesis (Grade I), however, you should provide a rationale supporting thatyour device is safe for the treatment of Grade I spondylolisthesis. Please refer to Item
4.4 in the Investigational Plan section the spinal systems guidance forrecommendations about including subjects with these conditions.
Revision Surgery for Pseudoarthrosis
FDA believes that it is appropriate to contraindicate total artificial discs for patients
undergoing revision surgery for failed fusions used to previously treat
pseudoarthrosis.

6. Exclusion Criteria
We recommend you provide a complete list of your exclusion criteria. Your exclusion
criteria should adequately define the patient group you plan to investigate. Exclusion
criteria may address a safety concern associated with a specific type of subject or exclude
subjects who may negatively impact the study results or data analyses. Please refer to
Item 5 in the Investigational Plan section of the spinal systems guidance for additional
recommendations about exclusion criteria.
In addition to the exclusion criteria listed in the spinal systems guidance, we recommend
the additional exclusion criteria discussed below.
Exclusion Criteria That Address Safety Concerns
Your exclusion criteria should address safety concerns by excluding subjects:•

with less than 5 mm of disc space remaining (We recommend, however, you
identify subjects with a remaining disc space of 5-7 mm because it may beappropriate to modify this criterion based on the particular intended use ormechanics of your device.);15- 118 -

Contains Nonbinding Recommendations•

with an additional spinal condition, other than the condition you plan to study,
that may increase symptoms with additional motion or preclude insertion of
the device (You should clearly define and list the excluded conditions.);•

on chronic medication affecting bone metabolism (steroids, osteoclast
inhibitors, etc.);•

who have congenital stenosis or acquired degenerative stenosis with central,lateral, or combined central/lateral stenosis of the spinal canal or cord inwhom treatment that destabilizes the spine or in whom increased motion may
increase symptoms;•

with myelopathy (If you include subjects with myelopathy, you should
provide a rationale supporting using your device design in these subjects andinclude a stratification of diagnostic groups);•

with severe spondylolisthesis of greater than 3mm (> Myerding Grade I);•

with severe degenerative disease, including facet degenerative arthrosis andadjacent level degeneration, which precludes safe implantation of the device
without significant destabilization of any portion of the spinal column,•

with an anatomic deformity that inherently renders instability of the spine or
facet joints•

who have undergone or will undergo any procedure that will leave the patientwith deficient postoperative deficiency of the posterior elements or
postoperative instability of the middle or anterior columns occurs, (e.g. with
facet arthroplasty devices.); and•with any other spinal deformity, instability, scoliosis, or kyphosis that
precludes safe use of your device or other surgical intervention. (You should
indicate and clearly define the range of radiographic measurements or clinicalsymptoms on which these diagnoses are made and which would exclude
patients from your study; e.g., Cobb angle >10.)

Exclusion Criteria That Simplify or Clarify the Study Design
To help simplify the study design and to allow for interpretation of the study results,
we recommend that you exclude subjects:••

with multiple involved levels in the spine; andwith prior surgery at the surgical level you plan to study. (If you include
subjects with prior surgery, however, we recommend you provide a rationale
supporting pooling these subjects with subjects who have had no priorsurgeries.)16- 119 -

Contains Nonbinding Recommendations

7. Number of Investigators, Investigational Sites, and Subjects
We recommend you specify the number of investigators, investigational sites, andsubjects. Please refer to Item 6 in the Investigational Plan section of the spinal systems
guidance for additional recommendations about investigators, investigational sites, andsubjects.

8. Study Duration and Follow-up Schedule
In order to properly assess all safety and primary effectiveness outcomes, your study
should be designed to include 2 or more years of follow-up data. Please refer to Item 7 in
the Investigational Plan section of the spinal systems guidance for additional
recommendations.
Because novel spinal devices are often developed to address spinal disorders in younger,
more active populations, we recommend that you design your study to address thepossibility of a post approval study that may continue 5-10 years after implantation (i.e.,
studies FDA may require as a condition of the approval of your PMA application 9 ).
Therefore, we recommend that your IDE protocol include consent by all subjects to longterm follow-up. In addition, you should enroll a sufficient initial number of subjects tosubmit long term data on a statistically significant number of subjects remaining after
unexpected loss to follow-up.

9. Post-operative Regimen
We recommend you describe in detail any additional patient care procedures you plan toemploy during the treatment period, e.g., surgery, rehabilitation, immobilization, weightbearing ambulation.

10. Safety and Effectiveness Endpoints
For the primary and secondary evaluation parameters that are measured at each
timepoint, you should describe the specific parameter scales and methods ofinterpretation (i.e., success and failure criteria) along with your rationale and any
validation of these measures. Please refer to Item 8 in the Investigational Plan section of
the spinal systems guidance for additional recommendations.
Recommended endpoints for total artificial disc studies are summarized below, and are
discussed in more detail in the sections that follow.
For lumbar spinal studies, primary evaluation parameters should include• back and/or leg pain; and9

See also the guidance entitled “Procedures or Handling Post-Approval Studies Imposed by
PMA Order: available at http://www.fda.gov/cdrh/osb/guidance/1561.html
17- 120 -

Contains Nonbinding Recommendations•

patient activities of daily living (ADL) function.

For cervical spinal studies, primary evaluation parameters should include:• neck and arm pain; and• patient ADL function.
FDA recommends you evaluate and document for each spinal level treated and theadjacent “normal” spinal levels, the clinical and radiographic:•

absence of device migration;•

absence of device failure;•absence of fusion; and•presence and amount of motion.

Depending on the design of your device, FDA may also recommend you evaluate as
study endpoints:•bone ingrowth;•adequacy or stability of fixation; or•other applicable parameters.

The choice of the following parameters as primary or secondary depends on the intended
use. We recommend that you assess :•neurologic status, which should be evaluated at each time point;•

disc height and vertebral height maintenance assessment;•

range of motion at the treated level;•

health-related quality of life;•

patient satisfaction; and•return to work status.

The success criteria for each of the individual primary evaluation parameters will differ
depending upon the design of the system, the patient population, and the goals of thetreatment. (See Section D.10 Study Success)Radiographic Success
For total artificial discs, the radiological assessments depend on the patient
population and study goals. These assessments may include integrity of implant,
maintenance of correction, maintenance of spinal segment stability, lack of migration,and maintenance or improvement of range of motion.
Radiographic evaluation should provide both safety information and effectivenessinformation about the investigational artificial disc device. Measurement of the sameradiographic parameter can often provide both safety and effectiveness information.
18- 121 -

Contains Nonbinding Recommendations
Please refer to Item 8.1 in the Investigational Plan section of the spinal systems
guidance for additional recommendations about radiographic endpoints.
Radiographic Safety Success
We recommend you provide evidence that the operative level and adjacent levels arestable and do not allow slippage in any direction in situ. We also recommend you
document the degree of motion in each plane of potential motion for the operative
and adjacent levels.
There are two distinct purposes for radiographic evaluation of implant location,
evaluation of the initial placement, and evaluation of any subsequent migration of thedevice. You should determine and document whether the implant was successfully
placed in the intended location at the time of surgery or immediately after theprocedure. At each follow-up interval visit you should clearly assess and document
the position of the device in relation to the initial implantation location and in relation
to the ideally desired location. A radiographic report should include, but is not
limited to, the position relative to the initial implantation, the position relative to thedesired location, and the position during flexion and extension.
In addition to the above measurements, you should report your radiographic
evaluation of the adjacent segment degeneration and general status of those segments.
FDA believes that for implant fixation to be considered stable, depending on thedesign of the device, the bone ingrowth area should exceed 75% of the bone to
implant interface area intended for ingrowth.
Radiographic Effectiveness Success
For devices intended to maintain motion, we recommend you radiographically
document maintained or improved motion. Radiographic motion as determined fromflexion/extension plain radiographs, MRIs, or other specialized radiographic methods
may be appropriate to estimate both preservation of motion at both the operative andat the adjacent levels. You should include an explanation of how motion is measured
in your radiographic protocol.
Radiographic effectiveness endpoints that we recommend you evaluate include:•

successful preservation or improvement of motion (rotational, flexion,
extension, lateral bending, translational, and angular motion or coupledmotion of two or more of these) based on the physiology of the anatomic level
being treated and levels adjacent to it; and the preoperative motion at thetreated level as well as the design of your device;•absence of evidence of bridging trabecular bone between the involved motion
segments; andFor two-level treatment with the device, both levels should maintain motion to beconsidered a success.

19- 122 -

Contains Nonbinding Recommendations

Pain and Function
In addition to the information below, please refer to Item 8.2 in the Investigational
Plan section of the spinal systems guidance for general recommendations regarding
pain and function assessments.
We recommend you assess the subjects’ severity and frequency of pain preoperatively and post-operatively at specific follow-up times using a pain assessmentscore. You should attempt to distinguish pain due to problems with the spine, e.g.,nerve root impingement, from the general pain that subjects might experience as theresult of their overall medical condition, both at enrollment and post-operatively.
You should also attempt to account for the type of analgesic medication the subject isusing and how that may affect the pain assessment score.
Evaluation of function should focus on the post-operative ability of subjects tofunction independently, e.g., how does their ability to move around the house orneighborhood, dress themselves, or accomplish other daily activities compare to theirpre-operative status. Evaluation may also include, depending on the population
studied, the subjects’ return to recreational activities. Return to work is also aparameter of interest in the working population.
When determining criteria for patient success for pain and function improvement, you
should take into account the potential for a placebo effect 10,11 and use a consistentnumerical value [such as 15/50 on the Oswestry Disability Index (ODI)] for patient
success determination on each subjective assessment scale. You should clearlyspecify the clinically meaningful level of improvement, which may be different than
the statistical level of improvement.
Because one of the purported mechanisms of pain relief is preservation of motion at
the spinal level treated with a total artificial disc, you should include an analysis toevaluate any correlation between range of motion and pain and function outcomes (inyour final analysis only).
Disc and Vertebral Height Assessment
In addition to the information below, please refer to Item 8.3 in the Investigational
Plan section of the spinal systems guidance for additional recommendations about
disc and vertebral height assessment.
10

Moseley JB, O'Malley K, Petersen NJ, Menke TJ, Brody BA, Kuykendall DH,
Hollingsworth JC, Ashton CM, Wray NP. A controlled trial of arthroscopic surgery forosteoarthritis of the knee. N Engl J Med. 2002 Jul 11;347(2):81-8. Summary for patients in:
J Fam Pract. 2002 Oct;51(10):813.
11
Harris W.H: Traumatic arthritis of the hip after dislocation and acetabular fractures:
Treatment by mould arthroplasty J Bone Joint Surg p.737, 51-A, No.4, June 1969.

20- 123 -

Contains Nonbinding Recommendations

We recommend you measure disc heights adjacent to the operative level and follow
the stability of disc height measurements over time. FDA does not necessarily
recommend specific success criteria for this parameter, as these will depend on theintended use and expected performance of your device.
Health-Related Quality of Life
Please refer to Item 8.4 in the Investigational Plan section of the spinal systems
guidance for FDA’s recommendations about health related quality of life in thesestudies.
Safety Endpoints
Please refer to Item 9 in the Investigational Plan section of the spinal systems
guidance for additional recommendations about safety evaluations.
We recommend you report and categorize as a supplemental fixation, any subsequent
procedures related to the index level. This includes posterior fusion (whether
removing the device or leaving it in place), decompression, facet rhizotomy, at thesame, adjacent, or distant levels. Other surgical interventions should be reported
separately.
We recommend you also include signs of myelopathy and gait disturbances asadverse events, particularly for cervical implant investigations. Cervical tension
signs (Spurling’s sign) and gait analysis may be appropriate assessments to determine
the presence of these signs for cervical implants that allow semi-constrained or
unconstrained range of motion.
Metal Ion Release
Published information for use of hip implants using metal-metal articulating surfaces
has raised safety concerns, e.g., the risk of tumor formation, chromosomal
aberrations, carcinogenesis potential in human patients. 12 Although retrieval
analyses may be able to address some safety issues regarding metal-on-metal wear
debris, FDA believes that metal ion release is an issue for devices implanted in thespine. FDA believes that all investigational protocols for metal-on-metal articulating
devices intended to maintain motion in the any part of the human spine should
include serum metal ion level analyses. You may wish to refer to therecommendations published in the literature to evaluate metal ion release levels inpatients with metal-on-metal total artificial discs. Your investigation should evaluate
the potential for the risk of tumor formation and carcinogenesis. Alternatively, you
should provide a rationale with supporting references that either indicates that

12

Doherty AT, Howell RT, Ellis LA, Bisbinas I, Learmonth ID, Newson R, Case CP.
Increased chromosome translocations and aneuploidy in peripheral blood lymphocytes ofpatients having revision arthroplasty of the hip. J Bone Joint Surg Br. 2001; 83(7):10751081.
21- 124 -

Contains Nonbinding Recommendations
additional safety testing is not needed or that you have adequately addressed thesewith other testing.

11. Subject SuccessSubject success may include a combination of objective and subjective criteria. You
should take into account the placebo effect (typically 20-30% 13,14 ) when determining theamount of clinically significant improvement that constitutes subject success insubjective self-administered assessment scales.
Subject success should be based on success in the:
•
•
•
•
•

primary evaluation parameter of pain;
primary evaluation parameter of function;
absence of permanent neurological deficit;
absence of secondary surgical intervention; andabsence of serious adverse events.

Depending on the target population, study design, and study goals, it may be appropriate
to include other assessments. You should count subjects who undergo certain secondary
surgical interventions or experience serious adverse events or neurological deficits as
failures of treatment. Improvement in pain and function should indicate clinicallysignificant benefit, such as improvement of at least one subjective severity category tojustify the risks of surgery (such as “marked disability to moderate disability,” or “severe
pain to moderate or mild pain”).
Please refer to Item 10 in the Investigational Plan section of the spinal systems guidance
for additional recommendations about subject success.

12. Study Success
You should also define study success for your clinical trial which takes into consideration
the purpose of the treatment and comparison to a control group as well as the study goals(e.g., superiority or equivalency). All primary endpoint parameters, as well as safety
information, should be accounted for in the definition of study success. You should
clearly identify and justify the pre-specified allowable difference (delta) used to define
differences between study arms.

13

Moseley JB, O'Malley K, Petersen NJ, Menke TJ, Brody BA, Kuykendall DH,
Hollingsworth JC, Ashton CM, Wray NP. A controlled trial of arthroscopic surgery forosteoarthritis of the knee. N Engl J Med. 2002 Jul 11;347(2):81-8. Summary for patients in: J
Fam Pract. 2002 Oct;51(10):813.
14
Harris W.H: Traumatic arthritis of the hip after dislocation and acetabular fractures:
Treatment by mould arthroplasty J Bone Joint Surg p.737 , 51-A,No.4,June 1969.

22- 125 -

Contains Nonbinding Recommendations
Study success rates should be provided at each postoperative time point, but there will be
particular focus on the results at the study primary endpoint (e.g., 2 years).
Please refer to Item 10 in the Investigational Plan section of the spinal systems guidance
for additional recommendations about subject success.

13. Statistical Analyses and Data Presentations
We recommend you define the type of statistical analysis that you intend to perform
before the study commences. Either Bayesian or frequentist statistical methods ofanalysis may be appropriate. Please see “Statistical Guidance for Clinical Trials of Non
Diagnostic Medical Devices” 15 and “Guidance for the Use of Bayesian Statistics in
Medical Device Clinical Trials.” 16
If you switch methods after the study begins, we recommend you explain and model thereasons for the switch in order to avoid possible biases. We also recommend that you
discuss with FDA any proposal to switch statistical methods before such a change is
implemented.
We believe statistical methods are not an adequate substitute for completing your study(i.e., following patients through the entire study or for ending the IDE prematurely). You
should provide statistical plans to account or adjust for missing data in your initial IDE.
Subgroup analyses may help you and FDA better understand the behavior of the
subpopulations for which the device is indicated. Therefore, when you submit your PMA
application, FDA may request further subgroup analyses to assess the safety andeffectiveness of the investigational device in these subpopulations. However, post-hoc
subgroup analyses should not be used to demonstrate effectiveness in the absence of astatistically and clinically significant effect in the total population.
In order to better assure that the study collects adequate data, your protocol should reflect
the types of data presentations you plan to submit in your PMA application.
Please refer to Item 11 in the Investigational Plan section of the spinal systems guidance
for additional recommendations about statistical analyses.

14. Patient Data Report Forms (Case Report Forms (CRF))
The CRFs that you develop should capture all relevant information from the protocol.
Please refer to the spinal systems guidance for recommendations about CRFs. Original
source documents (such as doctor’s office notes, operative notes, radiographs or patient
self-assessment questionnaires) must be consistent with the data recorded on these CRFs.
(21 CFR 812.140(a))
1516

http://www.fda.gov/cdrh/ode/odeot476.html
http://www.fda.gov/cdrh/osb/guidance/1601.html
23- 126 -

Contains Nonbinding Recommendations
We also recommend your IDE include the forms and information described below.
The operative data form should document implant type, size, number used, and any
intraoperative observations or adverse events. The adverse event form should identify all
potential risks associated with implantation of your device. The form should also provide
space for reporting of other adverse events, device related or not, and include spaces forthe date, action taken, and date of resolution of the event. Where applicable, you should
include the severity and association of the event to the device or procedure in the
documentation.
We recommend you submit copies of each of the clinical evaluation scales or assessment
questionnaires, e.g., Visual Analog Scale (VAS), Oswestry Disability Index, Short Form36, patient satisfaction, work status.
We recommend you include a separate CRF for the independent radiographic review.
The study exit form should document the patient’s reason for exiting the study, e.g.,
study completion, withdrawal, or loss to follow-up.
We recommend you include a special testing report form for reporting the results of any
additional assessments specific to your investigational protocol (e.g., blood metal ion
results).
Please refer to Items 12 in the Investigational Plan section of the spinal systems guidance
for full details.
When using computerized or internet-based patient assessment forms, we recommend
you follow the FDA guidance entitled “Computerized Systems Used in Clinical Trials.” 17

15. Risk Analysis
In accordance with 21 CFR 812.25(c), your IDE must include a description and analysisof all increased risks to which subjects will be exposed by the investigation; the mannerin which these risks will be minimized; a justification for the investigation; and a
description of the patient population, including the number, age, sex, and condition.
You should include information adequate to determine that the benefits and knowledge tobe gained outweigh the risks and potential complications the subjects may experience. In
listing all of the potential risks, you should stratify the risks according to whether they
are general to spinal surgery or specific to the device. Please refer to Item 13 in theInvestigational Plan section of the spinal systems guidance for additional
recommendations.

17

http://www.fda.gov/ora/compliance_ref/bimo/ffinalcct.htm

24- 127 -

Contains Nonbinding Recommendations
Examples of potential risks related to device related complications include, but are notlimited to:•loss of function;•

fracture, subluxation, subsidence, or dislocation of the device;•fracture of the adjacent bony structures;•

heterotopic ossification or segmental fusion (as relates to loss of motion);•excessive wear or migration of the device or any of its components, even if such
failure does not lead immediately to revision surgery or symptoms;•

facet degeneration at same level;•

adjacent segment degeneration;•

adjacent disc degeneration or intravertebral space height loss;•

infection at the level of the device;•

neurovascular compromise secondary to device impingement of these structures;and•toxicity, carcinogenic potential or other biologic local or distant tissue or systemic
effects due to by-products, debris (metal ion release) or breakdown products
related to the device functioning in situ under physiologic conditions.

Examples of potential risks associated with the surgical approach include, but are notlimited to:•neurological complications, temporary and permanent•

vascular injury•

sympathetic disturbance•painful or numb scar•hematoma•

local drainage•

new pain or pain progression•

retrograde ejaculation•

dysphagia•

hoarseness/vocal cord dysfunction•

abdominal adhesions.

Examples of potential risks considered to be general complications of surgery include,
but are not limited to:•visceral dysfunction•

abdominal pain•

disturbance of urinary function

25- 128 -

Contains Nonbinding Recommendations•

urinary tract infection•

deep vein thrombosis•

phlebitis•

pulmonary embolism•

myocardial infarction•

cerebrovascular accident•

death.

16. Retrieval Study
We recommend you incorporate a plan to conduct retrieval analyses of explanted devices
into your protocol, because the long term performance of total artificial discs is not wellcharacterized. Please refer to Item 15 in the Investigational Plan section of the spinal
systems guidance for additional recommendations about retrieval studies.
In addition to the recommendations about retrieval studies presented in the spinal systems
guidance, we recommend you analyze a biopsy (within the limits of safety) of
surrounding bony and soft (neurovascular) tissue for any inflammatory or other reaction
to the device, and, where appropriate, metal ion or material debris content in surrounding
tissue. Your protocol, labeling, and surgical technique manual should include specificinstructions for the handling and returning explanted devices. Investigator training
should also address this aspect of the investigation.

17. Spinal Tumors
Devices that maintain motion may not be appropriate for use in subjects with primary or
metastatic neoplastic disease, due to the disease processes and adjunctive treatments that
affect bone quality, spinal stability, and subject longevity. If you choose, however, to use
a motion retaining device in patients with spinal neoplastic disease, you should provide arationale explaining why such an investigation is scientifically sound and how theanticipated benefits to the subjects outweigh the risks to the subjects. Please refer to Item
16 in the Investigational Plan section of the spinal systems guidance for additional
recommendations about devices intended to stabilize the spine when treating spinal
tumors.

E. MonitoringYour investigational plan must include your written procedures 18 for monitoring theinvestigation and the name and address of any monitor. (21 CFR 812.25(c)). Your monitor
must be qualified by training and experience to monitor the investigational study inaccordance with this part and other applicable FDA regulations. (21 CFR 812.43(d)). Pleaserefer to the Monitoring section of the spinal systems guidance for additional
18

These procedures should address the response to noncompliance, as described in 21 CFR
812.46.
26- 129 -

Contains Nonbinding Recommendations
recommendations about the monitoring procedures to be included in your IDE.
Your comprehensive monitoring plan must include the following:•••

selecting qualified monitors (21 CFR 812.43(d));
ensuring investigator adherence to the investigational plan and requirements (21 CFR
812.43(c)(4)); andensuring investigator compliance in regard to record keeping and reporting (21 CFR
812.25(j)).

F. Labeling
In accordance with 21 CFR 812.20(b)(10), your IDE must include copies of all labeling 19 forthe system. Please refer to the Labeling section of the spinal systems guidance forrecommendations about labeling content.
In addition to the information recommended in the spinal systems guidance, your surgical
technique manual for an artificial disc system should include:•
intended uses and indications;•device description;•
contraindications;•precautions;•warnings; and•potential risks associated with the subject system or a reference to the product insert
for this information.
You should highlight or bold the text of instructions that affect the safety of use or are
uncommon in current practice for emphasis.
FDA also recommends you include information in the surgical technique manual for
explanting the device and revising the original procedure. In addition, your surgical
technique manual should describe a salvage procedure alternative to revision orreimplantation.

G. Informed Consent
In accordance with 21 CFR 812.20(b)(11), your IDE must include copies of all forms andinformational materials to be provided to the subjects to obtain informed consent. In
accordance with 21 CFR Part 50, you must obtain and document the informed consent of thesubject before the subject may enter the study. Your protocol should explain how you ensurethat investigators properly obtain and document informed consent.

19

Labeling for an investigational device must meet the requirements of 21 CFR 812.5.
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Contains Nonbinding Recommendations
In addition, the informed consent document must contain the elements described in 21 CFR
50.25. Please refer to the Informed Consent section of the spinal systems guidance for
additional recommendations about informed consent documents.

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