JP2022502164A - 伸長可能および調整可能な脊柱前弯椎体間固定システム - Google Patents
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Abstract
椎体間に配置するための脊椎インプラントデバイスが、第1のシェル部材と、第2のシェル部材とを有するハウジングと、ハウジング内の少なくとも1つのねじ部材と、ねじ部材と動作可能に係合可能な少なくとも1つの駆動シャフトとを含む。少なくとも第1のシェル部材は、可変高さの複数の個々のライザ部材を備えるステップトラッキングを有する。駆動シャフトは、少なくとも1つのねじ部材を複数の個々のライザ部材上で移動させる。少なくとも1つのねじ部材は、隣接する個々のライザ部材間の間隙内に嵌合するように構成された厚さを有する螺旋雄ねじ山を備える。第1のシェル部材および第2のシェル部材は、少なくとも1つのねじ部材の回転に応答して互いに対して移動し、ハウジングの伸長または収縮を行う。【選択図】図21
Description
[0001]本発明は、腰背痛を治療するための外科的処置および装置に関する。
[0002]腰椎固定は、人の脊椎に関連する問題を是正するための外科的処置である。腰椎固定は、一般に、損傷した椎間板および骨を2つの椎骨間から除去し、骨の成長を促進する骨移植片材料を挿入することを含む。骨が成長するにつれて、2つの椎骨が共に接合または癒合する。骨を共に癒合させることは、背のその特定のエリアをより安定にする助けとなり、また癒合の部位における神経刺激に関連する問題を低減する助けとなり得る。癒合は、脊椎の1つまたは複数の区間で行うことができる。
[0003]椎体間固定は、背に問題がある点で椎間板を構成する髄核および/または線維輪を除去し、隣接する椎骨間の距離を適正な状態の距離に復元するように形状および寸法が構成されたケージで置き換えるための一般的な手技である。椎体間固定を実施するための外科的手法は様々であり、患者の脊柱へは、腹または背を通じてアクセスすることができる。腰椎固定をより少ない侵襲性で達成するための1つの他の外科的方法は、身体の側部上の小さな切開を通じて脊柱にアクセスすることを含み得る。この手技は、側方経路腰椎椎体間固定術として知られている。
[0004]側方経路腰椎椎体間固定術中に椎間板が身体から除去された後で、外科医は、一般に、特定の領域の椎骨終板間に様々な試験インプラントを押し込み、隣接する椎骨間の距離を維持するために適切なインプラントのサイズを決定する。別の考慮すべき点は、脊椎の脊柱前弯または自然な湾曲に対処するために腰部椎体間の自然な角度を維持することである。したがって、内移植用のケージの選択中、椎間板の高さと脊柱前弯を共に考慮しなければならない。従来技術の固定ケージは、脊椎の自然な湾曲に対処するために互いに対する上部表面角および下部表面角を有するように、しばしば事前に構成される。これらの値を手術前に正確に決定することができる可能性は低く、これは現在の手技の欠点である。一般に、準備された骨移植片は、適正にサイズ設定されると、ケージインプラント内に詰め込まれ、その後椎体間に挿入される。
[0005]現在の側方経路椎体間固定ケージデバイスは、一般に、高さ伸長機能を提供することに限定され、脊柱前弯調整能力を提供しない。椎体間固定ケージをその患者についての特定の幾何学的構成のためにサイズ設定し標的領域内に嵌合することに対して試行錯誤手法を実施する際に、患者は、著しい侵襲的活動にさらされる。骨移植片材料は、一般に、所望の高さ伸長に達し、最終調整がなされた後で、固定デバイスに追加され、その中に詰め込まれる。
[0006]デバイスの一実施形態は、反対向きのシェル部材から構成された伸長可能なハウジングを備える。螺旋雄ねじ山を有する可動テーパ形のねじ様の要素が、ハウジング内に配置され、上部シェル部材および下部シェル部材に対して動作可能に係合し、ハウジングの高さの伸長を引き起こすようにそれらを押し離す。この機能は、定位置にあるとき隣接する椎骨間の距離(高さ)の調整を可能にする。テーパ形部材は、それらくさび形部材が異なる度合いで移動されるとき上部シェルおよび下部シェルの側方部分に沿ってテーパ形部材が独立して係合することがハウジングの外部表面に対する角度傾斜を引き起こすように、2重構成で配置される。この機能は、隣接する椎骨間の角度関係の調整を可能にし、患者の脊椎の脊柱前弯調整を助ける。デバイスのこれらの機能が外科医によって組合せで使用されるとき、デバイスは、側方経路腰椎椎体間固定術を実施するときその場で調整するための効果的なツールを提供する。
[0007]デバイスの一実施形態は、テーパ形螺旋雄ねじ山付き部材を、それらが上部シェル部材および下部シェル部材と係合した状態で案内するために、ハウジング内にトラック構成をさらに備える。トラックは、収縮位置にあるときハウジングの側方安定性のためにインターロック係合を可能にする上部シェル部材および下部シェル部材の内部表面のそれぞれの上の***した要素を備える。ハウジングが伸長すると、トラックエリアは、骨移植片材料を貯蔵するための空間を提供する。一実施形態は、骨移植片材料がケージからしみ出すのを防止し、構造安定性をハウジングに提供するようにケージ周りで圧縮力を提供するために、ハウジング周りに配置される弾性の膜を提供する。
[0008]デバイスの一実施形態は、テーパ形螺旋雄ねじ山付き部材を動作させるための駆動シャフトをさらに備える。駆動シャフトは、椎体間固定デバイスをその場で嵌合するために、ハウジングの伸長と、上部シェル部材および下部シェル部材の角度調整を制御する際に、外科医が補助ツールの使用を通じて、テーパ形螺旋雄ねじ山付き部材を動作可能に移動するシャフトを操作することを可能にする。ツールが係合されていないとき、およびツールによる操作が完了した後、シャフトの回転を防止するために、ロッキング機構が提供される。ツールはまた、その場での調整中、固定体内に骨移植片材料を挿入するのを容易にする。
[0009]本発明の一実施形態は、患者に対する手術中、その場で固定ケージを伸長し、固定ケージの脊柱前弯の角度を調整するための、またデバイスが定位置にある間、手術部位で骨移植片材料を導入するための能力を外科医に提供する。したがって、本発明のこの実施形態は、各患者に独特の脊椎の状態に対処するために幾何学的可変性を有する固定ケージを提供する。
[0010]したがって、本発明の実施形態は、隣接する椎骨間の距離を調整するための高さ伸長の機能を椎骨間の角度関係を制御する脊柱前弯調整と組み合わせた、側方経路腰椎椎体間固定術手技で使用するための椎体間ケージデバイスを提供する。本発明の椎体間ケージデバイスの実施形態は、椎間板高さおよび脊柱前弯調整はその場で行いながら、骨移植片材料を椎体間ケージデバイス内に容れるための貯蔵能力をさらに提供する。
[0011]本発明はまた、椎体間固定応用例以外の環境で使用されてもよいデバイスを提供する。そのデバイスは、隣接する要素間の分離効果をもたらすために、またそのデバイスが適用される要素間に可変の角度関係をもたらすために使用され得る。
[0012]椎体間に配置するための脊椎インプラントデバイスの一実施形態は、ハウジングと、ハウジング内の少なくとも1つのねじ部材と、ねじ部材と動作可能に係合可能な少なくとも1つの駆動シャフトとを含む。ハウジングは、第1のシェル部材と、第2のシェル部材とを含む。少なくとも第1のシェル部材は、少なくとも1つのねじ部材を受け取るための複数の個々のライザ部材を備えるステップトラッキングを有する。複数の個々のライザ部材の高さは、ステップトラッキングに沿って変化し得る。駆動シャフトは、少なくとも1つのねじ部材を回転させるように動作し得、少なくとも1つのねじ部材を複数の個々のライザ部材上で移動させる。少なくとも1つのねじ部材は、隣接する個々のライザ部材間の間隙内に嵌合するように構成された厚さを有する螺旋雄ねじ山を備え、第1のシェル部材および第2のシェル部材と係合可能であり、それにより、第1のシェル部材および第2のシェル部材は、少なくとも1つのねじ部材の回転に応答して互いに対して移動し、ハウジングの伸長または少なくとも1つのねじ部材の回転を逆にすることによる伸長からのハウジングの収縮を行う。
[0013]脊椎インプラントデバイスの一実施形態は、ハウジングと、ハウジング内の第1の一対のねじ部材および第2の一対のねじ部材と、第1の一対のねじ部材と動作可能に係合可能な第1の駆動シャフト、および第2の一対のねじ部材と動作可能に係合可能な第2の駆動シャフトとを備える。ハウジングは、それぞれが複数の個々のライザ部材を有する第1のシェル部材および第2のシェル部材を備える。第1のシェル部材および第2のシェル部材の複数の個々のライザ部材は、ハウジングの第1の側方エリアに沿った第1のステップトラッキング路、およびハウジングの第2の側方エリアに沿った第2のステップトラッキング路を画定する。複数の個々のライザ部材の高さは、第1のステップトラッキング路および第2のステップトラッキング路に沿って変化する。第1の駆動シャフトは、第1の一対のねじ部材を回転させるように動作可能であり、第1の一対のねじ部材を第1のステップトラッキング路に沿って移動させる。第2の駆動シャフトは、第2の一対のねじ部材を回転させるように動作可能であり、第2の一対のねじ部材を第2のステップトラッキング路に沿って移動させる。第1の駆動シャフトおよび第2の駆動シャフトは、互いに独立して動作可能である。第1の一対のねじ部材および第2の一対のねじ部材はそれぞれ、隣接する個々のライザ部材間の間隙内に嵌合するように構成された厚さを有する螺旋雄ねじ山を備え、第1のシェル部材および第2のシェル部材と係合可能であり、それにより、第1のシェル部材および第2のシェル部材は、第1の一対のねじ部材および/または第2の一対のねじ部材の回転に応答して互いに対して移動し、ハウジングの伸長または第1の一対のねじ部材および/または第2の一対のねじ部材の回転を逆にすることによる伸長からのハウジングの収縮を行い、ハウジングの第1の側方エリアの伸長または収縮の度合いは、第1の一対のねじ部材および第2の一対のねじ部材が第1のステップトラッキング路および第2のステップトラッキング路上の異なる位置に独立して回転されたとき、ハウジングの第2の側方エリアの伸長または収縮の度合いに対して独立して調整可能である。
[0014]本発明のこれらの、および他の特徴は、下記「発明を実施するための形態」という名称の節において詳細に述べられている。
[0015]本発明の一実施形態は、本明細書において、縮尺より見やすさがより重要視されている以下の図面の図を参照して述べられている。
[0015]本発明の一実施形態は、本明細書において、縮尺より見やすさがより重要視されている以下の図面の図を参照して述べられている。
[0055]図面の図を参照すると、本発明の、好ましい実施形態を含む様々な実施形態による椎体間固定本体デバイスが本明細書に記載され、示され、また他の方法で開示されている。椎体間固定デバイス10が、図1に全体的に示されている。椎体間固定デバイスは、上部シェル14および下部シェル16を有するハウジング12から構成される。ハウジング全体は、一例として50mmの長さ、および20mmの幅を有することができる。シェル材料は、チタン合金(Ti−6AL−4V)、コバルトクロム、またはポリエーテルエーテルケトン(PEEK)など、好適な材料から構成されてよい。十分な組成上の完全性をもたらすことができる、また好適な生体適合品質を有する他の材料が好適なものとなり得る。シェルの内部は、連なるステップトラッキング18、20がそれらの側方縁部に沿って配置されて構成される。図2に示されているように、ステップトラッキング18は、下部シェル16の内側表面の中点に向かって始まり、トラッキングが下部シェル16の第1の端部に延びるにつれて、連続するトラックステップの高さが増大する。同様に、ステップトラッキング20は、下部シェル16の内側表面の中点に向かって始まり、連続するトラックステップは、トラッキングのその部分が下部シェル16の第2の端部に延びるにつれて高さが増大する。図3に示されているように、ステップトラッキング18は、2重のトラック路22、24を備え、一方、ステップトラッキング20は2重のトラック路26、28を備える。対応するステップトラッキング30、32が、図4に示されているように上部シェル14上に設けられている。図1に示されているように上部シェル14が下部シェル16に隣接しているその完全に圧縮された状態にデバイスがあるとき、ステップトラッキング18は、ステップトラッキング30と噛み合い、ステップトラッキング20は、ステップトラッキング32と噛み合う。
[0056]それぞれのトラック路は、テーパ形螺旋雄ねじ山付き部材のねじ山を受けるように離隔されている一連のライザ、またはトラックステップを備える。テーパ形螺旋雄ねじ山付き部材は、上部シェルと下部シェルを分離するための割込み作用をもたらし、それによりハウジングの高さを増大し、デバイスが配置される椎体間で伸長する。図4に示されているように、トラック路22は、テーパ形螺旋雄ねじ山付き部材34を受け取り、トラック路24は、テーパ形螺旋雄ねじ山付き部材36を受け取り、トラック路26は、テーパ形螺旋雄ねじ山付き部材38を受け取り、トラック路28は、テーパ形螺旋雄ねじ山付き部材40を受け取る。トラック路22は、トラック路26と同一直線上で位置合わせされ、その結果、それぞれのトラック路内でのテーパ形螺旋雄ねじ山付き部材34、38の移動が、その同一直線上の位置合わせ内で行われる。テーパ形螺旋雄ねじ山付き部材34、38のねじ山の向きは、互いに反対であり、その結果、それらの回転は、互いに反対方向の移動をもたらす。図4に示されているように、駆動シャフト42は、トラック路22、26の同一直線上の範囲に沿って走り、テーパ形螺旋雄ねじ山付き部材34、38を通過する。シャフト42は、テーパ形螺旋雄ねじ山付き部材と係合し、それを回すために方形の断面構成を有する。図5に示されているように、テーパ形螺旋雄ねじ山付き部材の中心軸開口44は、シャフト42を受け取り、それと係合するように構成される。あるいは、シャフト42は、六角形などスプラインを効果的に生み出すための任意の形状を備えてもよく、中心軸開口44は、その形状を受け取るために対応する構成を備えてもよい。シャフト42がその端部48によって時計方向で回転されるにつれて、テーパ形螺旋雄ねじ山付き部材34、38が回転され、それらのそれぞれのねじ山の向きにより、それらのねじがそれぞれトラック路22およびトラック路26に沿って互いに離れるように移動する。同様に、シャフト42がその端部48によって反時計方向で回転されるにつれて、テーパ形螺旋雄ねじ山付き部材34、38は、それぞれトラック路22およびトラック路26に沿って互いに向かって移動させられる。
[0057]同様に、トラック路24は、トラック路28と同一直線上で位置合わせされ、その結果、それぞれのトラック路内でのテーパ形螺旋雄ねじ山付き部材36、40の移動が、その同一直線上の位置合わせ内で行われる。テーパ形螺旋雄ねじ山付き部材36、40のねじ山の向きは、互いに反対であり、その結果、それらの回転は、互いに反対方向の移動をもたらす。この場合も、シャフト46はテーパ形螺旋雄ねじ山付き部材36、40を通過し、それらと係合する。しかし、テーパ形螺旋雄ねじ山付き部材36、40の向きは、テーパ形螺旋雄ねじ山付き部材34、38の向きとは逆にされている。この向きで、シャフト46がその端部50によって反時計方向で回転されるにつれて、テーパ形螺旋雄ねじ山付き部材36、40が回転され、それらのそれぞれのねじ山の向きにより、それらのねじがそれぞれトラック路24およびトラック路28に沿って互いに離れるように移動する。同様に、シャフト46がその端部50によって時計方向で回転されるにつれて、テーパ形螺旋雄ねじ山付き部材36、40は、それぞれトラック路24およびトラック路28に沿って互いに向かって移動させられる。
[0058]図2に示されているように、ステップトラッキングは、高さが増大する一連の連なるライザと共に構成される。たとえば、各トラック路は、図2におけるステップトラッキング18について示されているようにライザ52〜60を有する。テーパ形螺旋雄ねじ山付き部材のねじ山がライザ52とライザ54の間の間隙内に移動すると、ライザ52、54上で支持されたテーパ形螺旋雄ねじ山付き部材本体の位置高さが、ハウジング12内で増大する。テーパ形螺旋雄ねじ山付き部材がトラック路に沿って移動し続けるにつれて、そのねじ山がライザ52とライザ54の間の間隙から渡り、ライザ54とライザ56の間の間隙に入り、それによりテーパ形螺旋雄ねじ山付き部材本体は、ライザ54、56上で支持されるので、ハウジング12内でさらに上昇する。テーパ形螺旋雄ねじ山付き部材がステップライザ58、60の残りの部分に沿ってその移動を継続するにつれて、その位置高さはさらに増大する。テーパ形螺旋雄ねじ山付き部材本体の位置高さが増大するにつれて、それは一連の図7A〜図7Cに示されているように、上部シェル14を下部シェル16から押し離す。
[0059]これらのテーパ形螺旋雄ねじ山付き部材を回転し、それぞれのトラック路の外側端部に向かってそれらの移動を引き起こす組み合わされた効果は、図7に示されているように、ハウジング12の伸長を引き起こす。完全に伸長されたシェルが図10に示されている。ハウジング12は、テーパ形螺旋雄ねじ山付き部材の移動をそれぞれのトラック路に沿ってハウジングの中点に向かって移動して戻るように逆にすることによって、収縮されてもよい。ハウジングは、本実施形態において、約7.8mmから16.15mmの範囲に渡る高さをインプラントデバイスに与えるように伸長および収縮を最適に提供することになる。本発明のこの実施形態のデバイスは、異なる伸長寸法を提供するように適合され得る。
[0060]各同一直線上2重トラック路内のテーパ形螺旋雄ねじ山付き部材の対は、平行のトラック路内のテーパ形螺旋雄ねじ山付き部材の対から独立して回転されてもよい。この構成では、各同一直線上トラック路の上のハウジングのその部分の伸長度は、デバイスの脊柱前弯効果を調整するために様々となり得る。図8に示されている一例として、テーパ形螺旋雄ねじ山付き部材36、40は、それぞれトラック路24およびトラック路28に沿って特定の距離に延ばされており、上部シェル14を下部シェル16から分離させ、それによりハウジング12を伸長する。テーパ形螺旋雄ねじ山付き部材34、38は、それぞれ平行のトラック路22、26に沿ってより短い距離に延ばされており、トラック路22、26の上の上部シェルのその部分を下部シェルからより少ない度合いで分離させる。一連の図15A〜図15Cは、テーパ形螺旋雄ねじ山付き部材36、40が互いにさらに増大する増分で離れるように延ばされるが、テーパ形螺旋雄ねじ山付き部材34、38は、互いに同じ相対距離を維持する、この効果を示す。
[0061]図15Aでは、テーパ形螺旋雄ねじ山付き部材36〜40のセットのそれぞれの配置が、テーパ形螺旋雄ねじ山付き部材34〜38のセットと、それらのそれぞれのトラッキングにおいてほぼ同じである。この位置では、上部シェル14は、下部シェル16と本質的に平行である。図15Bでは、テーパ形螺旋雄ねじ山付き部材36〜40のセットは、それらのトラッキングに沿ってさらに遠位に離れるように移動し、そのときテーパ形螺旋雄ねじ山付き部材34〜38のセットは、図15Aにおけるそれらの同じ位置にあるままである。この設定では、テーパ形螺旋雄ねじ山付き部材36、40が沿って移動する上部シェル14の側方縁部が、テーパ形螺旋雄ねじ山付き部材34、38が沿って移動する上部シェル14の側方縁部に対してより高く移動され、上部シェル14に下部シェル16に対する傾斜を与える。図15Cでは、テーパ形螺旋雄ねじ山付き部材36〜40のセットは、それらのトラッキングに沿ってテーパ形螺旋雄ねじ山付き部材34〜38のセットのものに対してさらに遠位に離れるように移動し、上部シェル14に下部シェル16に対するより大きな傾斜を与える。それぞれのテーパ形螺旋雄ねじ山付き部材セットの独立した移動を通じて、デバイスは、本実施形態において、0°と35°の間の脊柱前弯効果を達成することができる。本発明のこの実施形態のデバイスは、異なる脊柱前弯傾斜寸法を提供するように適合され得る。
[0062]テーパ形螺旋雄ねじ山付き部材は、図5に示されているようにDr1からDr2に増大する小径を有する本体プロファイルを備える構成を有する。ねじ山33は、図4に示されているトラック路内のライザ要素52〜60間の間隔に合致するピッチを有する。ねじ山33は、ライザ間の構成に合致する方形プロファイルを有することができるが、他のねじ山形状を適宜使用することができる。螺旋雄ねじ山付き部材の増大する直径およびテーパ形の面は、上述のように上部シェル14および下部シェル16を離れるように移動させる。ライザ52〜60の上部での接触は、螺旋ねじ山付き部材の小径にてなされる。
[0063]シェル12内での駆動シャフトの軸方向運動を制限するように、スラスト軸受が提供される。図9Aに示されているように、スラスト軸受62は、共に対合し、シャフトの端部周りで押し嵌めされる2ピースヨーク構成を備える。スラスト軸受ヨークの上部64は、シャフト端部の丸い部分66を受け取るための開口を画定する。図9Cでは、方形シャフト42が、シャフトの方形部分より小さい直径の丸い部分66を有する。スラスト軸受の対合部片65が上部64と係合し、駆動シャフト42の丸い部分66を取り囲む。
[0064]上部部分64および下部部分65のピン要素68が、対合部片内の対応する穴69と係合し、シャフト周りでスラスト軸受の押し嵌めを提供する。スラスト軸受62内に、ジャーナル溝67をも設けることができる。シャフト42は、図9Cに示されているようにジャーナル溝67内に受け取られるその丸い部分66周りに環状リッジ63を有することができる。スラスト軸受は、図9Bに示されているように、駆動シャフトの各端部に設けられる。図6に示されているように、スラスト軸受は、ハウジング内で駆動シャフトの軸方向移動を制限する。
[0065]シャフトの意図しない回転を防止するために、安全ロックがデバイスの近位端に設けられる。図12Aおよび図12Bに示されているように、駆動シャフト42、46の近位端と係合するために、安全ロック部材70が設けられる。安全ロック部材70内の開口73は、駆動シャフトの断面構成の形状で構成される(図13A参照)。駆動シャフトの一部分は、駆動シャフトが自由に回転することができ、一方、シャフトの丸い部分が安全ロック部材開口73と位置合わせされるように、細められた丸い構成71を有する(図13C参照)。図12Bは、安全ロック部材70、スラスト軸受62、および駆動シャフト42、46の間のこの関係を示す。シャフトの細められていない部分75が安全ロック部材開口73と位置合わせされて配置されたときには、シャフトの回転が防止される(図13B参照)。図12Aは、安全ロック部材70、スラスト軸受62、および駆動シャフト42、46の間のこの関係を示す。スラスト軸受62と安全ロック部材70の間に圧縮ばね77を配置し、駆動シャフトの方形部分75の上に安全ロック部材を押し戻すことができる。図12Bは、安全ロック部材70が方形部分75との位置合わせから外れて前方に押され、シャフト42、46の丸い部分71と位置合わせされて配置されたときのロック係合解除を示す。安全ロック部材70とスラスト軸受62の間にポスト79を配置することができ、その上に圧縮ばね77を配置することができる。ポスト79は、安全ロック部材70に固定接続させることができ、スラスト軸受62内に開口を設けることができ、そこを通ってポスト79が摺動することができる。ポスト79は、ばね77の圧縮力から安全ロック部材70の後方移動を制限するためにヘッド81を備える。
[0066]テーパ形螺旋雄ねじ山付き部材の、ステップトラッキングとの相互作用は、パワースクリュ理論(power screw theory)のもとで自己ロッキングに貢献する。テーパ形雄ねじ山付き部材の自己ロッキング面を促進するための変量を検討する際には、いくつかの要素が関連する。具体的には、これらの要素は、Ti−6Al−4Vグレード5など使用される材料の摩擦係数、螺旋ねじ山のピッチの長さ、およびテーパ形部材の平均直径を含む。以下の式は、テーパ形螺旋雄ねじ山付き部材がステップトラッキングに沿って移動するとき自己ロックすることができるかどうかを決定する際に、これらの要素間の関係を説明する。
[0067]
[0068]上式は、シェル部材を伸長するためにテーパ形螺旋雄ねじ山付き部材を係合する駆動シャフトに加えることが必要なトルクを決定する。このトルクは、テーパ形螺旋雄ねじ山付き部材の平均直径、隣接する椎体によって加えられる負荷(F)、作業材料の摩擦係数(f)、および螺旋ねじのリード(l)またはこの実施形態ではピッチに依存する。これらの要素のすべてが、回転運動を線形の持ち上げる力に変換し、伸長および脊柱前弯を達成する際にシェル部材を分離するために必要とされる動作トルクを決定する。
[0069]以下の式は、テーパ形螺旋雄ねじ山付き部材を逆にしてトラッキングに戻すために必要とされるトルクに関連する要素間の関係について述べる。
[0070]
[0070]
[0071]この式のもとでは、テーパ形螺旋雄ねじ山付き部材を下げるために必要とされるトルク(TL)は、正の値でなければならない。(TL)の値がゼロまたは正であるとき、ステップトラッキング内でのテーパ形螺旋雄ねじ山付き部材の自己ロッキングが達成される。(TL)の値が負の値になった場合、テーパ形螺旋雄ねじ山付き部材は、もはやステップトラッキング内で自己ロッキングしていない。自己ロックできないことに貢献し得る要素は、椎体からの圧縮荷重、螺旋ねじ山のピッチおよび平均直径が適切に大きくないこと、および材料の不十分な摩擦係数を含む。自己ロッキングのための条件が以下に示されている。
[0072]
πfdm>l
[0073]この条件下では、テーパ形部材がステップトラッキング内で自己ロッキングされ得るように、この特定の応用例では、製品材料がリードまたはピッチより大きい倍数であることと共に、テーパ形部材の十分な平均直径サイズの適切な組合せを選択することが必要である。患者が横臥している状態での平均値に基づいて、腰部椎体断面積は、約2239mm2であり、その面積での軸方向圧縮力は、86.35Nである。作業材料がTi−6Al−4Vとして選択された場合、脊柱のL4−L5間でシェルハウジング12を伸長するための動作トルクは、約0.148N−m(1.312lb−in)であり、脊柱のL4−L5間でシェルハウジング12を収縮するための動作トルクは、約0.029N−m(0.264lb−in)である。
πfdm>l
[0073]この条件下では、テーパ形部材がステップトラッキング内で自己ロッキングされ得るように、この特定の応用例では、製品材料がリードまたはピッチより大きい倍数であることと共に、テーパ形部材の十分な平均直径サイズの適切な組合せを選択することが必要である。患者が横臥している状態での平均値に基づいて、腰部椎体断面積は、約2239mm2であり、その面積での軸方向圧縮力は、86.35Nである。作業材料がTi−6Al−4Vとして選択された場合、脊柱のL4−L5間でシェルハウジング12を伸長するための動作トルクは、約0.148N−m(1.312lb−in)であり、脊柱のL4−L5間でシェルハウジング12を収縮するための動作トルクは、約0.029N−m(0.264lb−in)である。
[0074]伸長可能なシェルハウジングの代替の実施形態は、様々な外科的手法を提供する。図11Aは、外科医が患者の前方面から腰部エリアに接近する場合に使用するためのハウジング100を示す。この実施形態のためのトラッキング路の全体的な構成は、デバイス10のためのものと同様であるが、テーパ形螺旋雄ねじ山付き部材を移動するための駆動シャフトには、垂直のアプローチから送達されるトルクが加えられる。このために、図14に示されているように、ウォーム歯車102、104の2重セットが、駆動シャフト106、108にそれぞれトルクを伝達する。
[0075]図11Bは、外科医が患者の椎間孔から腰部エリアに接近する場合に使用するためのハウジング200を示す。この実施形態のためのトラッキング路の全体的な構成は、デバイス10のためのものと同様であるが、トルクは、オフセットされたアプローチから駆動シャフトに加えられる。このために、かさ歯車(図示せず)の2重セットを使用し、トルクを駆動シャフト206、208に伝達することができる。
[0076]ハウジング12は、骨移植片材料の貯蔵に対処するために、その表面および内部領域内に多数の切欠きおよび開いたエリアを備える。連なるステップトラッキングのライザ間の介在性の空間もまた、骨移植材料を受け取るためのエリアを提供する。膜を補助としてハウジング12周りに設け、上部シェルおよび下部シェルに対する圧縮を維持する助けとし、骨移植片材料を押さえることができる。図10に示されているように上部部材14と下部部材16を共に保持するために、引張ばね要素78を設けることができる。これらの要素はまた、椎体間固定デバイスに対して伸長の反対の方向で初期張力をもたらすように働くことができる。これは、外側シェルと椎体の間の接触が依然としてなされていない場合に、テーパ形螺旋雄ねじ山付き部材がライザを登ることを可能にする。
[0077]したがって、本発明の椎体間固定デバイスのこの実施形態は、椎体間に支持をもたらし、その領域に対してかけられる負荷に対処するように伸長することが可能である。さらに、本発明の椎体間固定デバイスは、罹患した領域に適切な脊柱前弯傾斜を提供することができる構成を達成することが可能である。したがって、このデバイスは、患者特有の椎間板高さ調整に関して著しい改善をもたらす。
[0078]このデバイスは、椎体間固定デバイスが患者の脊椎内でその場で調整されるときそれを操作するためのツールを備える。操作ツール300が図16に全体的に示されており、ハンドル部材302、歯車ハウジング304、およびトルクロッド部材306、308を備える。トルクロッド部材は、伸長可能なシェル12の駆動シャフトに接続する。トルクロッド部材を伸長可能なシェル12の駆動シャフトに接続するための一実施形態が図17に示されている。この構成では、駆動シャフト42、46の端部48、50は、六角形のヘッドを備えることができる。トルクロッド部材306、308の端部は、端部48、50周りで締め付けるために、対応して形作られた受け器を備えることができる。
[0079]歯車ハウジング304内では、ハンドル部材302がトルクロッド部材308を直接駆動する。トルクロッド部材308は、平歯車部材310を備え、トルクロッド部材306は、平歯車部材312を備える。平歯車312は、トルクロッド部材306上で摺動可能に受けられ、平歯車310と係合し、および係合から外れるように移動することができる。平歯車312を平歯車310と係合させ、および係合から外すように移動するために、平歯車レバー314が平歯車312と係合する。トルクロッド部材308がハンドル302によって回され、平歯車312が平歯車310と係合したとき、回転がトルクロッド部材306に移される。この状態では、図7A〜図7Cに示されているように、トルクロッド部材308は、トルクロッド部材306が駆動シャフト42を回転するのと同時に駆動シャフト46を回転し、シェル12の伸長を行う。平歯車312は、図20に示されているように、平歯車レバー314を後退させることにより、平歯車310との係合から外れるように移動され得る。平歯車312が平歯車310との係合から外れた状態では、ハンドル302の回転は、トルクロッド部材310を回すだけである。この状態で、トルクロッド部材308は、駆動シャフト46だけを回転し、駆動シャフト42は非活動状態のままであり、図8および図15A〜図15Cに示されているようにシェル12の上部部材に対する傾斜を行い、脊柱前弯を達成する。
[0080]記載の実施形態においてデバイスの伸長を達成するために、操作者は、ハンドル部材302を時計回りに回し、トルクを加える。次いで、この加えられたトルクは、平歯車部材310、312から構成される複合可逆平歯車トレインを係合することになる。次いで、この一連の歯車は、トルクロッド部材306、308を互いに反対方向で回転させることになる。トルクロッド部材310(ハンドル部材302と位置合わせされる)は、時計回りに(右へ)回転することになり、トルクロッド部材306は、反時計回りに(左へ)回転することになる。次いで、トルクロッド部材は、椎体間固定デバイス12の駆動シャフトを回転し、それを所望の高さに伸長することになる。
[0081]脊柱前弯を達成するために、操作者は、平歯車レバー314をハンドル部材302に向かって移動して戻すことになる。そうすることによって、トルクロッド部材306に接続された平歯車312は、歯車トレイン全体から係合解除され、それによりトルクロッド部材306が係合解除されることになる。その結果、トルクロッド部材308だけが椎体間固定デバイス12と係合されているものとなる。これは、操作者がインプラントデバイスの後方側を収縮し、脊柱前弯の所望の度合いを生み出すことを可能にすることになる。
[0082]次に図21〜29を参照して、本開示による脊椎インプラントデバイスの様々な実施形態について述べる。
[0083]図21は、本開示の実施形態による例示的な脊椎インプラントデバイス400の斜視上面図である。図22は、脊椎インプラントデバイス400の断面図である。図23は、脊椎インプラントデバイス400の斜視側面図である。図24は、脊椎インプラントデバイス400の切断正面図である。図21〜図24に示されているように、例示的な脊椎インプラントデバイス400は、伸長可能なハウジング402と、第1の一対のねじ部材404a、404bと、第2の一対のねじ部材406a、406bと、第1の一対のねじ部材404a、404bに係合する第1の駆動シャフト414と、第2の一対のねじ部材406a、406bに係合する第2の駆動シャフト416とを含む。
[0083]図21は、本開示の実施形態による例示的な脊椎インプラントデバイス400の斜視上面図である。図22は、脊椎インプラントデバイス400の断面図である。図23は、脊椎インプラントデバイス400の斜視側面図である。図24は、脊椎インプラントデバイス400の切断正面図である。図21〜図24に示されているように、例示的な脊椎インプラントデバイス400は、伸長可能なハウジング402と、第1の一対のねじ部材404a、404bと、第2の一対のねじ部材406a、406bと、第1の一対のねじ部材404a、404bに係合する第1の駆動シャフト414と、第2の一対のねじ部材406a、406bに係合する第2の駆動シャフト416とを含む。
[0084]ハウジング402は、第1の底部シェル部材422と、第2の上部シェル部材424とを含む。底部シェル部材422は、複数の個々のライザ部材432を含み得る(図23)。上部シェル部材424は、複数の個々のライザ部材434を含み得る(図23)。底部シェル部材422および上部シェル部材424の複数の個々のライザ部材432、434は、ハウジング402の第1の側方エリア403に沿った第1のステップトラッキング路436、およびハウジング402の第2の側方エリア405に沿った第2のステップトラッキング路438を画定し得る(図22)。複数の個々のライザ部材432、434の高さは、第1のステップトラッキング路436および第2のステップトラッキング路438に沿って変化し得る。たとえば、第1のステップトラッキング路436および第2のステップトラッキング路438のそれぞれの複数の個々のライザ部材432、434の高さは、中央部分から遠位に延びるステップトラッキングの中央部分440から増大し得る。第1の一対のねじ部材404a、404bおよび第2の一対のねじ部材406a、406bは、それぞれが、隣接する個々のライザ部材間の間隙内に嵌合するように構成された厚さを有する螺旋雄ねじ山を備え(図25〜図26)、下記でより詳細に述べる。
[0085]第1の駆動シャフト414は、第1の一対のねじ部材404a、404bを回転させるように動作可能であり、第1の一対のねじ部材404a、404bを、第1のステップトラッキング路436を画定する個々のライザ部材432、434上で移動させる。第2の駆動シャフト416は、第2の一対のねじ部材406a、406bを回転させるように動作可能であり、第2の一対のねじ部材406a、406bを、第2のステップトラッキング路438を画定する個々のライザ部材432、434上で移動させる。第1の一対のねじ部材404a、404bおよび第2の一対のねじ部材406a、406bの回転に応答して、底部シェル部材422および上部シェル部材424は、互いに対して移動し得、ハウジング402の伸長または第1の一対のねじ部材および/または第2の一対のねじ部材の回転を逆にすることによって伸長からのハウジング402の収縮を行う。第1の駆動シャフト414および第2の駆動シャフト416は、互いに独立して動作可能である。したがって、ハウジング402の第1の側方エリア403の伸長または収縮の度合いは、第1のセットのねじ部材404a、404bおよび第2のセットのねじ部材406a、406bが第1のステップトラッキング路436および第2のステップトラッキング路438上の異なる位置に独立して回転されたとき、ハウジング402の第2の側方エリア405の伸長または収縮の度合いに対して独立して調整可能である。
[0086]底部シェル部材422上の複数の個々のライザ部材432の位置は、ハウジング402が収縮構成にあるとき底部シェル部材422の複数の個々のライザ部材432が上部シェル部材424の複数の個々のライザ部材434と噛み合い得るように、上部シェル部材424上の複数の個々のライザ部材434の位置からオフセットするように配置され得る。
[0087]第1の一対のねじ部材404a、404bおよび第2の一対のねじ部材406a、406bは、図25〜26に関連して下記でより詳細に述べるように、それぞれがテーパ形構成を有し、螺旋雄ねじ山を備え得る。第1の一対のねじ部材404a、404bは、第1の対の第1のねじ部材404aの螺旋雄ねじ山の方向性の向きが第1の対の第2のねじ部材404bの方向性の向きの反対になるように配置され(arranged or disposed)、その結果、第1の駆動シャフト414が回転されたとき、第1の対の第1のねじ部材404aおよび第2のねじ部材404bが互いに対して第1のステップトラッキング路436における反対方向に移動する。同様に、第2の一対のねじ部材406a、406bは、第2の対の第1のねじ部材406aの螺旋雄ねじ山の方向性の向きが第2の対の第2のねじ部材406bの螺旋雄ねじ山の方向性の向きの反対になるように配置され(arranged or disposed)、その結果、第2の駆動シャフト416が回転されたとき、第2の対の第1のねじ部材406aおよび第2のねじ部材406bが互いに対して第2のステップトラッキング路438における反対方向に移動する。
[0088]例として、第1の一対のねじ部材404a、404bおよび第2の一対のねじ部材406a、406bは、第1の駆動シャフト414が第1の方向、たとえば時計回りに回転されたとき、第1の一対のねじ部材404a、404bがそれぞれ第1のステップトラッキング路436に沿って中央部分440から遠位に移動し、第2の駆動シャフト416が第1の方向に対して反対の第2の方向、たとえば反時計回りに回転されたとき、第2の一対のねじ部材406a、406bがそれぞれ第2のステップトラッキング路438に沿って中央部分440から遠位に移動するように配置され得る。
[0089]代替として、第1の一対のねじ部材404a、404bおよび第2の一対のねじ部材406a、406bは、第1の駆動シャフト414が第1の方向に回転されたとき、第1の一対のねじ部材404a、404bがそれぞれ第1のステップトラッキング路436に沿って中央部分440から遠位に移動し、第2の駆動シャフト416が第1の方向と同じ第2の方向に回転されたとき、第2の一対のねじ部材406a、406bがそれぞれ第2のステップトラッキング路438に沿って中央部分440から遠位に移動するように配置されてもよい。
可変のルート半径およびねじ山厚さを有するねじ部材
[0090]いくつかの実施形態では、第1の一対のねじ部材404a、404bおよび第2の一対のねじ部材406a、406bは、可変のピッチまたはルート半径を有するテーパ形ねじ部材および可変の厚さを有する螺旋雄ねじ山であり得る。ねじ部材の可変のルート半径およびねじ山厚さは、ねじ部材とシェル部材の個々のライザとの間によりきつい嵌合を生み出すことができ、これは、インプラントデバイスがその開始位置、伸長位置、または脊柱前弯調整された位置にあるとき、部分間の望ましくない微細運動を低減し、最小限に抑え、または解消する。ねじ部材の可変のルート半径およびねじ山厚さはまた、ねじ部材が移動している、たとえば高さの増大する個々のライザ上を登っているとき、より効率的な全体動作機構を可能にする。これらの特徴は、インプラントデバイスの伸長、収縮、および脊柱前弯調整中、より滑らかな運動およびより高い機械的効率を可能にする。
可変のルート半径およびねじ山厚さを有するねじ部材
[0090]いくつかの実施形態では、第1の一対のねじ部材404a、404bおよび第2の一対のねじ部材406a、406bは、可変のピッチまたはルート半径を有するテーパ形ねじ部材および可変の厚さを有する螺旋雄ねじ山であり得る。ねじ部材の可変のルート半径およびねじ山厚さは、ねじ部材とシェル部材の個々のライザとの間によりきつい嵌合を生み出すことができ、これは、インプラントデバイスがその開始位置、伸長位置、または脊柱前弯調整された位置にあるとき、部分間の望ましくない微細運動を低減し、最小限に抑え、または解消する。ねじ部材の可変のルート半径およびねじ山厚さはまた、ねじ部材が移動している、たとえば高さの増大する個々のライザ上を登っているとき、より効率的な全体動作機構を可能にする。これらの特徴は、インプラントデバイスの伸長、収縮、および脊柱前弯調整中、より滑らかな運動およびより高い機械的効率を可能にする。
[0091]図25は、本開示の実施形態による第1の一対のねじ部材404a、404bおよび第2の一対のねじ部材406a、406bの1つとして使用することができる例示的なねじ部材450を示す。図のように、ねじ部材450は、ねじ部材450の第1の端面454から第2の端面456まで巻いている螺旋雄ねじ山452を含む。ねじ部材450は、たとえば第2の端面456におけるルート半径とは異なる第1の端面454におけるルート半径を有するテーパ形であり得る。本明細書で使用されるとき、「ルート半径」という用語は、ねじ部材450の中心軸455から直交方向にねじ部材450のルート458まで測定されたねじ部材450の寸法を指す。
[0092]本開示の実施形態によれば、ねじ部材450は、ねじ部材450の一端面において、または両端面において可変のルート半径を有し得る。図25に示されているように、第1の端面454では、ねじ部材450は、第1のルート半径R1および第2のルート半径R2を有し得、R1およびR2は異なり、たとえば図のようにR1はR2より大きい。第2の端面456では、ねじ部材450は、第1のルート半径r1および第2のルート半径r2を有し得、r1およびr2は異なり、たとえば図のようにr1はr2より小さい。いくつかの実施形態では、ねじ部材450のルート半径は、第1の端面454から第2の端面456へ絶えず変化している、または連続的に変化し得る。たとえば、図25に示されているように、R1からr1へのルート半径の変化は、ねじ部材450の第1の端面454から第2の端面456へ連続的なものであってよく、または、R2からr2へのルート半径の変化は、ねじ部材450の第1の端面454から第2の端面456へ連続的なものであってよい。可変のルート半径は、ねじ部材450が異なる高さの2つの個々のライザ上に同時に着座することを可能にする。
[0093]本開示の実施形態によれば、ねじ部材450の雄ねじ山452は、可変の厚さを有し得る。図25に示されているように、雄ねじ山452は、第1の端面454における第1の厚さT1、および第2の端面456における第2の厚さT2を有し得、T1およびT2は異なり、たとえば図のように、T1はT2より大きい。本開示の実施形態によれば、ねじ山452の少なくとも一部分の厚さは、絶えず変化している、または連続的に、もしくは絶えず変化する。いくつかの好ましい実施形態では、雄ねじ山452全体の厚さは、第1の端面454から第2の端面456へ連続的に変化し得る。
[0094]図26を参照すると、本開示の実施形態によれば、ねじ部材450のねじ山の側面は、角度を有し得る。たとえば、図26において線464によって示されているように、ねじ部材450のねじ山の側面460は、角度を有する、すなわちねじ部材450のルート表面458に対して非直交であり得る。本開示の実施形態によれば、ライザ部材の側面の一部分もまた、角度を有し得る。たとえば、図26において線466によって示されているように、ライザ部材434の側面の一部分は、角度を有する、または面取りされる、すなわちライザ434の端面に対して非直交であり得る。ねじ部材および/またはライザ部材の角度を有する側面は、ねじ部材とライザ部材との間で異なる点で同時に接触させることができ、トルクが駆動シャフトに加えられ、ねじ部材を回転および移動させるとき、ステップトラック路に沿ったねじ部材の滑らかな運動を可能にする。
[0095]本開示によって提供されるねじ部材450の特徴は、個々のライザの間隙内でねじ部材のよりきつい嵌合を生み出す。ねじ部材と個々のライザとの間のよりきつい嵌合は、インプラントデバイスが、患者の脊椎の椎体間に内移植された後で安定した状態を保つことを、また望ましくない微細運動を解消または低減することを可能にする。これは、患者の椎骨空間を、医者が設定し骨の癒合をより良好に促進する位置に固定された状態で保つ助けとなることになる。また、ねじ部材と個々のライザとの間のよりきつい嵌合は、インプラントデバイスが患者の椎体間に配置された後、外科医がインプラントを伸長および/または脊柱前弯調整するためにインサータツールなど外科的器械を使用している間、外科手術中の滑らかな動作を可能にする。これは、外科手術中、流体および強い伸延力をも可能にする。患者の椎間板空間が潰れている場合、この機構を使用し、正しい椎間板高さを復元するために椎間板空間を伸延することができる。
引張ばね
[0096]いくつかの実施形態では、本開示による例示的な脊椎インプラントデバイスは、インプラントデバイス全体が共に留まることを確実にするために、1つまたは複数の引張ばねを含み得る。患者には極端な冠状または矢状の平衡異常が存在することがあり、これは、インプラントデバイスに対して、患者に内移植されたとき力の不均一な分布を与え得る。内部機構に対する力の不均一な分布は、デバイスの分離を引き起こし得る。患者に内移植される前でさえ、デバイスは、落下することも、振動またはがたつきを受けることもあり、デバイスを分離させる。
引張ばね
[0096]いくつかの実施形態では、本開示による例示的な脊椎インプラントデバイスは、インプラントデバイス全体が共に留まることを確実にするために、1つまたは複数の引張ばねを含み得る。患者には極端な冠状または矢状の平衡異常が存在することがあり、これは、インプラントデバイスに対して、患者に内移植されたとき力の不均一な分布を与え得る。内部機構に対する力の不均一な分布は、デバイスの分離を引き起こし得る。患者に内移植される前でさえ、デバイスは、落下することも、振動またはがたつきを受けることもあり、デバイスを分離させる。
[0097]本開示のインプラントデバイスに設けられた引張ばねは、それが完全に収縮した状態の間、上部シェル部材および底部シェル部材を共に保つことができ、その結果、デバイスが落下したり、振動またはがたつきを受けた場合、デバイス内のすべての構成部品が依然として共に保持される。
[0098]また、引張ばねは、アセンブリに対する反力を保つように働く。デバイス内の機構は、デバイスの上部シェル部材および底部シェル部材に圧力が加えられた後、伸長および/または脊柱前弯調整を受け得る。機構が効率的かつ正しく移動するために、均等かつ反対の力が必要とされ得る。本開示のデバイスに設けられた引張ばねは、機構に逆らう初期張力を生み出し得、たとえば患者の椎体がデバイスと接触されなかったとき伸長および/または脊柱前弯調整することを可能にする。
[0099]また、引張ばねは、伸長および/または脊柱前弯調整が行われた後、ねじ部材のルート表面およびねじ山に接して個々のライザの端面または先端を保つように働き得る。これは、デバイスのアセンブリ全体がその伸長または脊柱前弯調整された位置で共に留まることを確実にする。
[00100]次に図21〜図24を参照すると、インプラントデバイス400は、底部シェル部材422および上部シェル部材424を結合する第1の引張ばね472と、底部シェル部材422および上部シェル部材424を結合する第2の引張ばね474とを含み得る。1つまたは3つ以上の引張ばねがインプラントデバイス内に設けられ、機能を適切に実施してもよいことを理解されたい。第1の引張ばね472は、第1のステップトラッキング路に隣接する上部シェル部材および底部シェル部材に結合され得る。第2の引張ばね474は、第2のステップトラッキング路に隣接する上部シェル部材および底部シェル部材に結合され得る。引張ばね472、474は、任意の好適な手段を使用して上部シェル部材および底部シェル部材に取り付けられ得る。例として、引張ばね472、474は、ばねの両端にフックを有し得、これらのフックは、図のように底部シェル部材422および上部シェル部材424内のループ内に掛かる。引張ばね472、474は、フックの端部において上部シェル部材および底部シェル部材に溶接されてもよい。
[00101]インプラントデバイスが大きな椎間板の解剖学的構造を有する患者内に挿入される外科的症例では、引張ばね472、474は、患者の椎体に接触するまで伸長または脊柱前弯調整することを可能にするように、インプラントデバイス400の内部機構にかかる反力を提供することができる。インプラントデバイス400が高いレベルの前弯、後弯、または冠状の平衡異常を有する患者内に挿入される外科的症例では、引張ばね472、474は、インプラントの機構がそれ自体と接触して保つように張力を通じて反力を加えるように働くことになる。これは、医者がこれらの平衡異常のある椎間板空間の間にインプラントを配置することを可能にし、外科医が椎間板空間を正常な矢状および冠状の平衡に補正するのを助けることを可能にし得る。
軸受スナップ嵌めおよび移植片傾斜路
[00102]図21〜図24に戻ると、いくつかの好ましい実施形態では、脊椎インプラントデバイス400は、駆動シャフトが駆動シャフトの長手方向軸周りで回転または旋回することを可能にしながら、駆動シャフト414、416の軸方向および/または側方移動を制限するように構成された少なくとも1つのスラスト軸受480を含み得る。スラスト軸受480は、骨移植片材料を担持する器械がインプラントハウジング402内に案内されることを可能にする傾斜路状幾何形状486を有するように設計され得る。このデバイス特徴は、インプラントデバイスとのより効率的な外科的器械インターフェースを可能にし、最終的に外科手術をより効率的にする。
軸受スナップ嵌めおよび移植片傾斜路
[00102]図21〜図24に戻ると、いくつかの好ましい実施形態では、脊椎インプラントデバイス400は、駆動シャフトが駆動シャフトの長手方向軸周りで回転または旋回することを可能にしながら、駆動シャフト414、416の軸方向および/または側方移動を制限するように構成された少なくとも1つのスラスト軸受480を含み得る。スラスト軸受480は、骨移植片材料を担持する器械がインプラントハウジング402内に案内されることを可能にする傾斜路状幾何形状486を有するように設計され得る。このデバイス特徴は、インプラントデバイスとのより効率的な外科的器械インターフェースを可能にし、最終的に外科手術をより効率的にする。
[00103]図27は、本開示の実施形態による例示的なスラスト軸受480の分解図である。図のように、スラスト軸受480は、第1の部分または上部482および第2の部分または底部484を備えるくびき状構成を有し得る。接続されたとき、スラスト軸受480の上部482および底部484は、駆動シャフト414、416の対を、たとえば駆動シャフトの端部部分において受け取る、またはロックするための一対の開口または支承部位を画定する。
[00104]スラスト軸受480の上部482および底部484は、それぞれ上部および底部に設けられた機能を通じてスナップ嵌めまたは押し嵌めによって接続され得る。たとえば、図27〜29に示されているように、スラスト軸受480の底部484は、軸受480の上部482における対応する凹部488内に締まり嵌めによって受け取られるように形作られサイズ設定された突起またはガイド486を含み得る。いくつかの好ましい実施形態では、軸受480の上部482および底部484におけるスナップ嵌め機能は、図24によりよく示されているように、上部482および底部484が接続されたとき、底部484の一部分が上部482の一部分と重なり合い、上部482および底部484がより多く「掛かる」または接続されることを可能にするように構成され得る。
[00105]図29を参照すると、駆動シャフト414、416は、それぞれ駆動シャフトの方形の、または残りの部分より小さい直径の丸い部分415を有し得る。スラスト軸受480の上部482および底部484は、上部482および底部484が接続されたとき、駆動シャフト414、416の丸い部分415がスラスト軸受480の開口または支承部位内に受け取られ、それにより、駆動シャフト414、416がそれらの長手方向軸周りで旋回または回転することを可能にしながら、駆動シャフト414、416が軸方向または側方に移動するのを防止するように構成またはサイズ設定され得る。いくつかの実施形態では、駆動シャフト414、416はそれぞれ、丸い部分415内に環状リッジ417を備え得る。スラスト軸受480の上部482および底部484はそれぞれ、上部482および底部484が接続されたとき軸受のジャーナルが形成されるように、溝483、485(図27および図28によりよく示されている)を備え得る。駆動シャフト上の環状リッジ417は、軸受480の溝483、485に受け取られ得、スラスト軸受とのドラフトシャフトの改善された係合を提供する。インプラントデバイス400は、駆動シャフトの一端部部分または両端部部分に少なくとも1つ、または好ましくは2つのスラスト軸受480を含み得る。
[00106]図27〜図29をさらに参照すると、軸受480の上部482は、2つの湾曲した端部セクション間に「傾斜路状」幾何形状または平坦セクション486を含み得る。図21によりよく示されているように、この傾斜路状セクション486は、ハウジング402の上部424と共に、インプラントデバイス400のハウジング内に案内されることになる骨移植片材料を担持する外科的器械のための容易なアクセスを提供する。
[00107]図27〜図29をさらに参照すると、いくつかの実施形態では、スラスト軸受480は、インプラントデバイス400の動作における駆動シャフト414、416のある種の差異に対処するように構成され得る。たとえば、インプラントデバイス400が図30に示されているように平行構成にあるとき、駆動シャフト414、416はより近づいている。インプラントデバイス40が図31に示されているように脊柱前弯構成にあるとき、駆動シャフト414、416は、互いに離間されている。軸受開口は、図30〜図31に示されているように、差異に対処するために、完璧な円形であるよりは「スロット化」されるように構成され得る。
[00108]伸長可能および調整可能な脊柱前弯椎体間固定デバイスの様々な実施形態について述べた。本開示は、記載の特定の実施形態に限定されないことを理解されたい。特定の実施形態と共に述べられている態様は、必ずしもその実施形態に限定されず、任意の他の実施形態において実施することができる。
[00109]様々な実施形態が図を参照して述べられている。いくつかの図は、必ずしも原寸に比例して示されていないことに留意されたい。これらの図は、特定の実施形態の説明を容易にすることが意図されているにすぎず、網羅的な説明としても本開示の範囲に対する限定としても意図されていない。さらに、図および説明では、本開示を完全に理解するために、特定の詳細が記載されることがある。これらの特定の詳細のいくつかは、本開示の実施形態を実施するために使用され得ないことを、当業者なら理解するであろう。他の場合には、本開示の実施形態を不必要に不明瞭にすることを回避するために、周知の構成部品は詳細に示されない、または述べられていないことがある。
[00110]本明細書で使用されているすべての技術用語および科学用語は、特に別段定義されていない限り、当業者によって一般に理解される意味を有する。説明および添付の特許請求の範囲において使用されるとき、単数形の「a」「an」および「the」は、別段文脈によって明確に示されない限り、複数の参照を含む。「or」という用語は、別段文脈によって明確に示されない限り、非排他的な「or」を指す。
[00111]様々な他の修正が加えられ得ることを当業者なら理解するであろう。これらの、または他の変形および修正はすべて、本発明によって企図されており、本発明の範囲内にある。
Claims (19)
- 椎体間に配置するための脊椎インプラントデバイスであって、
ハウジングと、
前記ハウジング内の少なくとも1つのねじ部材と、
前記少なくとも1つのねじ部材と動作可能に係合可能な少なくとも1つの駆動シャフトとを備え、
前記ハウジングは、第1のシェル部材と、第2のシェル部材とを備え、少なくとも前記第1のシェル部材は、前記少なくとも1つのねじ部材を受け取るための複数の個々のライザ部材を備えるステップトラッキングを有し、前記複数の個々のライザ部材の高さは、前記ステップトラッキングに沿って変化し、
前記駆動シャフトは、前記少なくとも1つのねじ部材を回転させるように動作可能であり、前記少なくとも1つのねじ部材を前記複数の個々のライザ部材上で移動させ、
前記少なくとも1つのねじ部材は、隣接する個々のライザ部材間の間隙内に嵌合するように構成された厚さを有する螺旋雄ねじ山を備え、前記第1のシェル部材および前記第2のシェル部材と係合可能であり、それにより、前記第1のシェル部材および前記第2のシェル部材は、前記少なくとも1つのねじ部材の回転に応答して互いに対して移動し、前記ハウジングの伸長または前記少なくとも1つのねじ部材の前記回転を逆にすることによって前記伸長からの前記ハウジングの収縮を行う、脊椎インプラントデバイス。 - 前記螺旋雄ねじ山の少なくとも一部分は、連続的に変化する厚さを有する、請求項1に記載の脊椎インプラントデバイス。
- 前記複数の個々のライザ部材は、前記螺旋雄ねじ山と係合するように構成された角度を有する側面を有する、請求項1に記載の脊椎インプラントデバイス。
- 前記少なくとも1つのねじ部材は、可変のルート半径を備える、請求項1に記載の脊椎インプラントデバイス。
- 前記少なくとも1つのねじ部材は、第1の端面から第2の端面までテーパ形であり、前記少なくとも1つのねじ部材の前記第1の端面から前記第2の端面へ連続的に変化するルート半径を備える、請求項4に記載の脊椎インプラントデバイス。
- 前記少なくとも1つのねじ部材の前記螺旋雄ねじ山は、前記第1の端面から前記第2の端面へ連続的に変化する厚さを有する、請求項5に記載の脊椎インプラントデバイス。
- 前記第1のシェル部材および前記第2のシェル部材に結合され、前記第1のシェル部材および第2のシェル部材を、開始高さに、ならびに/または前記ハウジングの伸長および/もしくは収縮中に共に保持する少なくとも1つの引張ばねをさらに備える、請求項6に記載の脊椎インプラントデバイス。
- 前記第1のシェル部材および前記第2のシェル部材に結合され、前記第1のシェル部材および第2のシェル部材を、開始高さに、ならびに/または前記ハウジングの伸長および/もしくは収縮中に共に保持する少なくとも1つの引張ばねをさらに備える、請求項1に記載の脊椎インプラントデバイス。
- 椎体間に配置するための脊椎インプラントデバイスであって、
ハウジングと、
前記ハウジング内の第1の一対のねじ部材および第2の一対のねじ部材と、
前記第1の一対のねじ部材と動作可能に係合可能な第1の駆動シャフト、および前記第2の一対のねじ部材と動作可能に係合可能な第2の駆動シャフトとを備え、
前記ハウジングは、それぞれが複数の個々のライザ部材を有する第1のシェル部材および第2のシェル部材を備え、前記第1のシェル部材および前記第2のシェル部材の前記複数の個々のライザ部材は、前記ハウジングの第1の側方エリアに沿った第1のステップトラッキング路および前記ハウジングの第2の側方エリアに沿った第2のステップトラッキング路を画定し、前記複数の個々のライザ部材の高さは、前記第1のステップトラッキング路および前記第2のステップトラッキング路に沿って変化し、
前記第1の駆動シャフトは、前記第1の一対のねじ部材を回転させるように動作可能であり、前記第1の一対のねじ部材を前記第1のステップトラッキング路に沿って移動させ、前記第2の駆動シャフトは、前記第2の一対のねじ部材を回転させるように動作可能であり、前記第2の一対のねじ部材を前記第2のステップトラッキング路に沿って移動させ、前記第1の駆動シャフトおよび前記第2の駆動シャフトは、互いに独立して動作可能であり、
前記第1の一対のねじ部材および前記第2の一対のねじ部材はそれぞれ、隣接する個々のライザ部材間の間隙内に嵌合するように構成された厚さを有する螺旋雄ねじ山を有し、前記第1のシェル部材および前記第2のシェル部材と係合可能であり、それにより、前記第1のシェル部材および前記第2のシェル部材は、前記第1の一対のねじ部材および/または前記第2の一対のねじ部材の回転に応答して互いに対して移動し、前記ハウジングの伸長または前記第1の一対のねじ部材および/または前記第2の一対のねじ部材の前記回転を逆にすることによって前記伸長からの前記ハウジングの収縮を行い、前記ハウジングの前記第1の側方エリアの伸長または収縮の度合いは、前記第1の一対のねじ部材および前記第2の一対のねじ部材が前記第1のステップトラッキング路および前記第2のステップトラッキング路上の異なる位置に独立して回転されたとき、前記ハウジングの前記第2の側方エリアの伸長または収縮の度合いに対して独立して調整可能である、脊椎インプラントデバイス。 - 前記第1の一対のねじ部材および前記第2の一対のねじ部材のそれぞれの前記螺旋雄ねじ山は、連続的に変化する厚さを有する、請求項9に記載の脊椎インプラントデバイス。
- 前記複数の個々のライザ部材は、前記第1の一対のねじ部材および前記第2の一対のねじ部材のそれぞれの前記螺旋雄ねじ山と係合するように構成された角度を有する側面を有する、請求項9に記載の脊椎インプラントデバイス。
- 前記第1の一対のねじ部材および前記第2の一対のねじ部材のそれぞれは、可変のルート半径を備える、請求項9に記載の脊椎インプラントデバイス。
- 前記第1の一対のねじ部材および前記第2の一対のねじ部材のそれぞれは、第1の端面から第2の端面までテーパ形であり、前記第1の端面から前記第2の端面へ連続的に変化するルート半径を備える、請求項9に記載の脊椎インプラントデバイス。
- 前記第1の一対のねじ部材および前記第2の一対のねじ部材のそれぞれの前記螺旋雄ねじ山は、前記第1の端面から前記第2の端面へ連続的に変化する厚さを有する、請求項13に記載の脊椎インプラントデバイス。
- 前記第1のシェル部材および前記第2のシェル部材に結合され、前記第1のシェル部材および第2のシェル部材を、開始高さに、ならびに/または調整中に、ならびに/または前記ハウジングの伸長および/もしくは収縮中に共に保持する少なくとも1つの引張ばねをさらに備える、請求項14に記載の脊椎インプラントデバイス。
- 前記第1のシェル部材および前記第2のシェル部材に結合され、前記第1のシェル部材および第2のシェル部材を、開始高さに、ならびに/または脊柱前弯の調整中に、ならびに/または前記ハウジングの伸長および/もしくは収縮中に共に保持する少なくとも1つの引張ばねをさらに備える、請求項9に記載の脊椎インプラントデバイス。
- 前記第1の駆動シャフトおよび前記第2の駆動シャフトの軸方向移動および/または側方移動を防止するように構成された少なくとも1つのスラスト軸受をさらに備え、前記スラスト軸受は、共にスナップ嵌めし、前記第1の駆動シャフトに係合する第1の支承部位、および前記第2の駆動シャフトに係合する第2の支承部位を提供するように構成された第1の部分および第2の部分を備える、請求項9に記載の脊椎インプラントデバイス。
- 前記スラスト軸受部材の前記第2の部分は、前記第1の支承部位と第2の支承部位との間の中間セクションを備え、前記中間セクションは、移植片材料を担持する器械が前記ハウジング内に案内されることを可能にする傾斜路幾何形状を有する、請求項17に記載の脊椎インプラントデバイス。
- 前記少なくとも1つのスラスト軸受の前記第1の支承部位および前記第2の支承部位は、前記第2の側方エリアに対して前記第1の側方エリアになされた独立調整の前記度合いに応じて、前記第1の駆動シャフトと前記第2の駆動シャフトとの間の空間の差異に対処するようにスロット化されている開口を提供するように構成される、請求項17に記載の脊椎インプラントデバイス。
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