JP4813293B2 - 脊柱インプラント - Google Patents

Description

本発明は、脊椎固定せずに脊柱を安定化することができる、脊柱用動的安定化システムに関する。特許クレーム１に従うと、弾性接続要素は，新たな態様で骨または椎弓根ねじに接続される。

先行技術に従うと、金属ロッド用の多数のロッド／ねじ接続が利用可能であり、主に固定手術（脊椎固定）でこれらが用いられている。脊柱セグメントを支持および安定化させるのみで固定しない弾性的システムはわずかしか存在せず、したがって、椎弓根ねじを用いて弾性接続要素を装着するための装置はわずかしか存在しない。

原則として、金属ロッドに好適なロッド／ねじ接続は、必ずしも弾性接続要素にも好適であるとは限らない。なぜなら、たとえばプラスチック製の弾性ロッドは、比較するとより硬い金属製のロッドとは異なる特性を有するからである。したがって、可塑性材料製の弾性ロッドを、摩擦（または圧力嵌め）接続を用いて永続する態様で単にクランプ留めすることはできない。なぜなら、それらは通常は流動によりクランプ留め力を低減し得るからである。その結果、可能な摩擦型クランプ留めとは別に、たとえば局所的弾性変形または塑性変形によって達成される形状適合による寄与を含む接続の概念の必要性が存在する。

以下、公知のロッド／ねじ接続を掲記し、本発明に関してそれらの欠点を説明する。
以下に説明される発明の特別な特徴が、接触域での増大した圧力、および従って、ロッド表面で局所的にいわば弾性または塑性流動を達成することができるとしても、可塑性材料製の弾性ロッドの場合にはこれは不十分である：クランプ留めねじの球体を用いた特許出願ＷＯ９５／０１１３２（シュレプファ他（Schlapfer et al.））による発明；中空固定ねじの端縁を用いた特許出願ＤＥ４２３４１１８ Ａ１（ハルムス他（Harms et al.））による発明；クランプ留めねじ上の歯付き円形プロファイルを用いた刊行済特許明細書ＵＳ第５，００５，５６２号（コトレル（Cotrel））による発明；帽子形状のクランプ留めねじ下の歯を用いた特許出願ＷＯ０３／０１５６４８ Ａ１（マッキンリ（McKinley））による発明。

刊行済特許明細書ＵＳ第６，１１７，１３７号（ハルム他（Halm et al.））による発明は、ねじ頭部の下方ロッド受け部に溝を備えるが、これらは、長手方向の変位に対する付加的な支持を与えるように働くに過ぎない。さらに、これらの溝と反対の側は、一致する相補構造を有していない。

刊行済特許明細書ＥＰ ０ ６８９ ７９８ Ｂ１（セバスティアン ブエノ他（Sebastian Bueno et al.））による発明は、金属ロッドのクランプ留め力を増大させ得る丸いロッドとは合同でない（卵型）受け部を備える。このプロファイルは反対側に特定的に一致する形状を備えていないので、流動性および張力の低減の恐れのために、可塑性材料製の弾性ロッドには好適でない。

刊行済特許明細書ＥＰ １ ３６４ ６２２ Ｂ１（フロイディガー（Freudiger））および特許出願ＥＰ １ ５２７ ７４２ Ａ１（フロイディガー）による発明は、相互に幾何学的に一致する形状適合アンカ固定具を備え、従って、可塑性材料製の弾性ロッドを椎弓根ねじに接続するのに好適である。しかしながら、溝付き表面の位置決めは、引っかかりを防止するためには、非常に精度の高い挿入を必要とする。さらに、溝付き表面の
ために、不連続でない位置決めが許されない。

刊行済特許明細書ＵＳ第６，４７８，７９７号Ｂ１（ポール（Paul））および特許出願ＵＳ２００３／０１２５７４２ Ａ１（ユアン他（Yuan et al.））による発明は、両者とも、上からの挿入の際に金属ロッドの全面クランプ留めを可能にする充填片を備える。しかしながら、２つのシステムのいずれも、十分な形状適合寄与を利用した、可塑性材料製の弾性ロッドに好適であろう表面構造をクランプ留めの区域に備えていない。

特許出願ＦＲ２７３９５４８（ユイテマ（Huitema））による発明は、金属ロッドの周の一部の上に溝付き接続部を備える。溝を有するブッシュは押し込みによってロッドに適用する必要があるので、ブッシュは、詰まってしまう恐れがあるために、可塑性材料製の弾性ロッドには好適でない。
ＵＳ第５，００５，５６２号 ＵＳ第６，１１７，１３７号 ＥＰ ０ ６８９ ７９８ Ｂ１ ＥＰ １ ３６４ ６２２ Ｂ１ ＵＳ第６，４７８，７９７号Ｂ１ ＷＯ９５／０１１３２ ＤＥ４２３４１１８ Ａ１ ＷＯ０３／０１５６４８ Ａ１ ＥＰ １ ５２７ ７４２ Ａ１ ＵＳ２００３／０１２５７４２ Ａ１ ＦＲ２７３９５４８

このように、本発明は、連続した平滑な表面を有する可塑性材料製の弾性ロッドを、連続的かつ確実な態様で骨または椎弓根ねじに接続し、その過程で、近隣の椎骨の間で引張り力および圧縮力ならびにせん断力および捻り力を伝達するという課題に基づいている。

この課題に対する解決策は、接続が、直接的摩擦（または圧力嵌め）接続と、間接的形状適合接続との組合せであることを特徴とする。間接的形状適合は、可塑性材料の（たとえば流動による）局所的弾性変形または可塑性変形によって達成される。理想的には、形状適合の膨張は、予期される引張り力の下では、可塑性材料製の弾性ロッドの収縮よりも大きい。理想的には、突起および凹部の体積は、接続域の可塑性材料製のロッドの体積が、流動過程が完了した際にその元の値をほぼ再達成するように、同様または等しい大きさである。理想的には、ねじ接続とロッドとの接続面は、ロッド材料が制御不可能に流出してしまうのを防止し、かつ関連のロッドの制御不可能な位置変化を防止することができるケージである。

したがって、本発明の目的は、特許クレーム１に規定されるような間接的形状適合部を用いた摩擦的ねじ／ロッド接続である。この接続により、可塑性材料製の平滑な弾性ロッドを骨または椎弓根ねじの頭部に接続可能になり、これにより、腰椎の動的安定化具としてのその適用により、予期される力を永続的かつ確実に伝達することができるようになる。関連の利点は、容易かつ連続的に位置決め可能な摩擦的接続と、接続に対する形状適合部の信頼性とを組合わせることに関する。しかしながら、形状適合は、弾性可塑性材料の流動特性を利用した接続の際にのみ発生する。このように、本発明の具体的な利点は、外科的条件下でのシステムの単純かつ確実な取り扱いである。

以下、添付の図面を用いて本発明をより詳細に説明する。図面には例示的な実施例を示す。図において、以下を概略的に示す。

図１ａは、２つの反対方向の力により、新たな形状、すなわち楕円形の断面に変換される、たとえば丸い断面を示す。

図１ｂは、２つの反対方向の力により、新たな形状、すなわち矩形の断面に変換される、たとえば方形の断面を示す。

図１ｃは、２つの反対方向の力により、新たな形状、すなわちより鋭角の底角を有する別の三角形に変換される、たとえば三角形の断面を示す。

図２は、たとえばクランプ留め要素としての留めねじ（４）によって充填片（３）を介してクランプ留めされる椎弓根ねじ（１）の受け部の中の例示的な丸いロッド（２）を示す。

図３は、図２と同じ対象を側面図で示す。
図４は図２の断面図を示す。ここで、接触域の１つ以上の断面は、例示的な接続要素としての例示的な丸いロッド（２）の当初の断面から特定的にずれている。たとえば、ねじ（１）上の底部（５ａ）および充填片（３）上の頂部（５ｂ）上に、隆起したリブが装着される。ここで、接続要素は、たとえば横方向にガイド（７）される充填片（３）を介して、例示的なクランプ留め要素としての留めねじ（４）によって圧縮される。このように変位された材料を受けるため、ねじ（１）および充填片（３）の左（６ａ）および右（６ｂ）に対応の凹部が設けられ、これにより、変位した材料が凹部（６ａ，６ｂ）に流入し、形状適合寄与を達成する。

図５は、図２の断面図である。ここで、図４に従う突起（５ａ，５ｂ）は、ねじ（１）上の１つ以上の円錐形のペグ（８）とされるか、または横方向にガイド（７）される充填片（３）上の１つ以上の円錐形のペグ（９）とされる。ここで、円錐形のペグ（８，９）は、形状適合寄与が発生するように弾性可塑性材料に当たる。

図６ａは、例示的な横方向ガイド具（７）および対抗保持具（１０）のための例示的な受け部を備える充填片（３）の側面図である。

図６ｂは、図６ａの上面図である。
図６ｃは、図６ａの別の上面図で代替的な横方向ガイド具（７）を示す。

図７ａおよび図７ｂに充填片のさらなる変形例を示す。充填片（３０）は、接続要素（２）に面する側に、接続要素（２）の長手方向の軸に垂直な方向に延在する複数のリブ（３１）がそれぞれ形成されている点で上述の充填片と異なっている。示される例では、互いと平行で、かつ互いから等距離にある３つの突出リブ（３１）が図示されている。しかしながら、これより多くの数のまたは少ない数のリブを設けることができる。距離は異なり得る。

充填片（３０）の中のリブに対応して、ねじ（１）の受け部の中に複数の突出リブも設けることができる。これらリブは、接続要素（２）の長手方向の軸に垂直な方向に延在する。複数のそのようなリブを設けることにより、接続要素（２）の表面での負荷分散が改良される。

充填片の上およびねじの受け部の中に設けられるリブの数は互いに異なってもよい。

負荷を受けていない丸い断面、および負荷を受けている楕円形の断面を示す図である。 負荷を受けていない方形の断面、および負荷を受けている矩形の断面を示す図である。 負荷を受けていない三角形の断面、および負荷を受けている底辺が広がった三角形の断面を示す図である。 充填片（３）およびクランプ留め要素（４）とともに、椎弓根ねじ（１）の受け部の中のたとえば丸い接続要素（２）を示す図である。 図２の側面図である。 受け部（５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂ）に沿った接続要素の断面からの局所的ずれとともに、図２の断面を示す図である。 ねじ（１）および充填片（３）上の受け部に沿った接続要素の断面からのペグ形状のずれ（８，９）とともに、図２の断面を示す図である。 対圧力装置のための例示的な受け部（１０）を備える充填片（３）を示す図である。 図６ａの上面図である。 代替的な横方向ガイド具（７）を示す、図６ｂと同じ上面図である。 変形例に従う充填片の斜視図である。 図７ａの充填片の底面図である。

符号の説明

１ ねじ、２ 接続要素、３ 充填片、４ クランプ留め要素。

Claims (10)

1. 脊柱インプラントであって、接続要素（２）と、この接続要素のための各々１つの受け部、各々１つの横向きに導かれる充填片（３）および各々１つのクランプ留め要素（４）を有する複数の骨ねじ（１）とからなり、これにより、前記接続要素（２）は、ねじ頭部と充填片（３）との間で摩擦態様で前記クランプ留め要素（４）によってクランプ留めされ、
   ねじ頭部上の下方受け部の区域（５ａ）と充填片上の上方受け部の区域（５ｂ）とにおいて、輪郭は前記接続要素の輪郭からずれており、
   上方および下方のずれは突出し（５ａ，５ｂ）、横方向のずれは凹み（６ａ，６ｂ）、 前記接続要素（２）は、弾性可塑性材料から作製されることを特徴とする、脊柱インプラント。
2. 前記輪郭は、前記ねじ頭部および充填片上の横方向受け部の区域（６ａ，６ｂ）においても前記接続要素の輪郭からずれることを特徴とする、請求項１に記載の脊柱インプラント。
3. 前記輪郭からのずれは、同じ平面または異なる平面で、前記接続要素の長手方向の軸を横切る１つ以上の断面に位置することを特徴とする、請求項１または２に記載の脊柱インプラント。
4. 前記輪郭からのずれは突出する（５ａ，５ｂ）かまたは凹む（６ａ，６ｂ）ことを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載の脊柱インプラント。
5. 前記輪郭からのずれは、リブ形状（５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂ）であるかまたはぺグ形状（８，９）であることを特徴とする、請求項１から４のいずれかに記載の脊柱インプラント。
6. 前記接続要素（２）はロッドであることを特徴とする、請求項１から５のいずれかに記載の脊柱インプラント。
7. 前記ロッドは丸いことを特徴とする、請求項６に記載の脊柱インプラント。
8. 前記接続要素（２）は、ＰＣＵ（ポリカーボネートウレタン）から作製されることを特徴とする、請求項７に記載の脊柱インプラント。
9. 前記クランプ留め要素（４）は留めねじであることを特徴とする、請求項１から８のいずれかに記載の脊柱インプラント。
10. 前記充填片（３）は、保持具（１０）の受け部を含むことを特徴とする、請求項１から９のいずれかに記載の脊柱インプラント。

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