JP4299834B2 - 帽子状関節面を有する椎間インプラント - Google Patents

Description

本発明は、特許請求の範囲第１項に記載の椎間インプラント、特に人工椎間板に関する。

障害のある天然の椎間板、または障害のある椎間板髄核の除去後、インプラントまたはプロテーゼが２つの隣接した椎体の椎間腔へ導入される。この場合、再びできるだけ自然な状態をもたらすこと、すなわち、特に本来の椎間板高さとともに隣接した椎体間の本来の距離を再現する目標が生じる。さらに、隣接した椎体の動きは互いに対してできるだけ障害なしにその自然な方式で達成されなければならない。このために、前方／後方傾斜、すなわち椎体の屈曲および伸展のほか、自然の限界内での椎体の外側の曲げに際しての可動性の保持が重要である。脊柱に沿った自然の靱帯および筋は実質的に無傷にされるため、これらが機械的椎間板代用物の動きを安定化する。
かかる椎間インプラントは国際公開第ＷＯ０１／０１８９３号（特許文献１）により周知である。この周知のインプラントは、その外面が隣接する椎体のカバーもしくはベースプレートへ取付け可能である下部と上部のカバープレート、およびカバープレート間に配置された関節を含んで成る。この関節は、実質的に帽子状の第１の関節部および第２の関節部としての補完的な関節曲面板から成り、カバープレートは互いに対して多軸に旋回可能である。この周知の椎間インプラントの不利点は、２つのカバープレートがそれぞれ関節部と結合されているが、関節部とともにインプラントの全体が原位置で特殊な器具によってのみ結合可能であることである。
米国特許第５，８９５，４２８号（特許文献２）により、関節部を結合する接続手段を含んで成る椎間インプラントが周知である。この周知の椎間インプラントの不利点は、接続手段が両方の関節部の相対運動の間にも遊びなしに次々に摺動し、体液から潤滑膜が形成されえないことである。
国際公開第ＷＯ０１／０１８９３号公報 米国特許第５，８９５，４２８号公報

この点で本発明は改善を提供する。本発明の課題は、その部品があらかじめ組立て可能であり、接続手段によって遊びと結合され、滑り面間に体液による潤滑膜が形成されうる椎間インプラントを提供することである。
本発明は、請求項１の特徴を有する椎間インプラント、特に人工椎間板で上記の課題を解決する。
本発明の別の有利な構成は、従属クレームにおいて特徴づけられている。
本発明によって達成される利点は、本発明による椎間インプラントのおかげで、
−関節が一対の関節面のみを有し、
−互いに係合可能な接続手段が関節部の旋回運動時に互いに対して生理的に必要な範囲でつねに遊びを有し、したがって関節部の運動を阻害せず、
−滑り面間に潤滑膜が体液で形成されうるとともに、少ない摩耗、もしくは摩滅が達成可能であり、
−それによって椎間インプラントが結合される接続手段が幾何学的に単純な要素から成り、
−低い製造コストが達成可能であり、かつ
−関節部がカバープレートと接続されているため、それらは移動することがなく、周囲の組織を破壊することがない点において実質的に確認される。
好ましい実施形態においては、遊びＸは少なくとも０．００５ｍｍ、好ましくは、少なくとも０．０５ｍｍである。これにより、厚さＸの潤滑膜が滑り面間の体液で形成されうるという利点が達成可能である。さらに、関節面は追加の一時的な固定手段によって簡単に損傷から保護されうる。
他の実施形態においては、遊びＸは最大０．５ｍｍ、好ましくは、最大０．６ｍｍである。

さらに他の実施形態においては、接続手段は２つの部分の１つと接続可能であり、２つの部分のもう１つにおいて緩く支持された固定要素を含んで成る。それによって、接続手段の簡単な構成とともに低い製造コストが達成可能である。
好ましくは、凸状関節部は、凸状関節部の実質的な先端において開放しており、その中で固定要素が、遊びＸの克服後に軸方向の空洞壁に達するまで軸方向に可動である 空洞を有する。これによっても接続手段の簡単な構成とともに低い製造コストが可能である。
別の実施形態においては、凸状関節部は球状の第１の関節面Ａを、関節曲面板はそれを補完する第２の関節面Ｂを含んで成る。関節面の球状の構成によって、両方の部分が互いに対して多軸方向に旋回可能であるという利点が達成可能である。
関節面の寸法は用途に応じて異なり、ここでさまざまな実施形態においては、凸状の球状の関節部の第１の関節面Ａの半径は３ｍｍ〜２５ｍｍ、好ましくは、４ｍｍ〜２０ｍｍである。
さらに別の実施形態においては、凸状関節部および関節曲面板は金属−プラスチックの材料ペアから成る。こうして、
−すでに実績のある関節代用材料、例えば、高架橋ポリエチレン（Ｘ−ＵＨＭＷＰＥ）およびコバルト−クロム合金の組合せが使用可能であり、
−滑り面の相対移動における少ない摩擦力が達成可能であり、かつ
−軸方向の衝撃荷重の減衰が達成可能である
という利点が達成可能である。

他の実施形態においては、関節面Ａ、Ｂはチタンカーバイトまたは非晶質カーボン（ＡＤＬＣ）で被覆されており、それによって摩擦係数の大幅な削減が達成可能である。
さらに他の実施形態においては、並置面における２つの部分がチタンで被覆されている。
別の実施形態においては、並置面は凸状に構成されており、隣接する椎体の天然のカバーもしくはベース面に適合している。
さらに別の実施形態においては、２つの部分にはその面並置に、好ましくは、***として構成されいる肉眼で見える構造物が備えられている。
これらの***は、さまざまな実施形態において、
−ピラミッド状の***を含んで成り、
−それぞれの並置面上の前後直線に沿って位置する中央面に対して対称の少なくとも１つの楔状リブを含んで成り、または
−中央面に対して対称に配置された鋸歯状の縁を含んで成る。

肉眼で見える構造物のこれらの構成によって、一方では並置面と交わる回転軸の周りの回転モーメントが良好に椎体から椎間インプラントへ伝達されうるとともに、他方では骨が成長しうる面が高くなりうるという利点が達成可能である。鋸歯状の縁は、隣接する椎体のエンドプレートへ侵入しうるという利点を有する。ピラミッド状の***は、好ましくは、０．１２ｍｍ^３〜１．４ｍｍ^３の体積Ｖを有する。
他の実施形態においては、***は、少なくとも部分的にヒドロキシアパタイトまたは二相性ヒドロキシアパタイト−リン酸三カルシウム混合物で被覆されており、それによって、両方の指定材料が完全に骨に組込まれ、または新しい天然の骨組織によって代用されるという利点が達成可能である。
用途に応じて、さまざまな実施形態においては、下記の形状および以下の寸法が適している。すなわち
−空洞は、中心軸に対して同軸に円筒状に構成されており、
−空洞は、６ｍｍ〜２０ｍｍの直径Ｄを有し、
−空洞は、中心軸に対して平行に測定して０．５ｍｍ〜８ｍｍの高さＨを有し、
−空洞は、凸状関節部の関節面Ａへ入る、中心軸に対して同軸の狭小部を含んで成り、
−狭小部は、中心軸に対して同軸に円筒状に構成されており、かつ
−狭小部は、比ｄ：Ｄが３０％〜７５％である、直径Ｄを有する。
本発明および本発明の発展形態を以下、複数の実施例の部分的概略図を用いてさらに詳細に述べる。

（図面の簡単な説明）
図１は、本発明による椎間インプラントの実施形態を示す断面図である。
図２は、本発明による椎間インプラントの図１に示されている実施形態を示す図である。
図３は、本発明による椎間インプラントの図１および２に示されている実施形態を示す斜視図である。
図４は、椎間インプラントの図１〜３に示されれている実施形態を示す分解立体図である。
図５は、椎間インプラントの実施形態の上部を示す斜視図である。
図６は、椎間インプラントの図５に示されている実施形態の上部を横方向から見た図である。
図７は、椎間インプラントの別の実施形態の上部を横方向から見た図である。
図８は、椎間インプラントの図７に示されている実施形態の上部を背側から見た図である。

本発明による椎間インプラント１の図１〜４に示されている実施形態は、上方の隣接する椎体のベースプレートへ取付けるための中心軸２と交わる上部面５を有する上部３と、下方の隣接する椎体のカバープレートへ取付けるための中心軸２と交わる下部並置面７を有する下部４と、２つの部分３、４の関節による接続のために２つの部分３、４間に配置された関節９とを実質的に含んで成る。関節９は２ピース構成されており、凸状関節部１２は球状に構成され、下部４と結合されており、かつ凸状関節部１２に補完的に構成された関節曲面板は上部３と結合されている。上部３および関節曲面板１３は、ここに示されている実施形態において２ピースであり、上部３は、例えば、チタンまたはコバルト−クロム合金で製造され、関節曲面板１３は、例えば、プラスチックで製造されうる。
凸状関節部１２は、中心軸２に対して同心に構成されており、これは上部３の下部表面６に向かって先細になっている。関節曲面板１３も中心軸２に対して同心に配置されており、ここで関節曲面板１３の開口は下部４の上部表面８に向けられている。それによって両方の部分３、４が結合される固定要素１５は、中心軸２に対して同軸に配置されており、その後方端２５とともに関節曲面板１３をその表面の実質的な先端３０において貫通し、上部２に固定されているピン１６を含んで成り、かつピン１６の前方端２７に配置されている大きな直径を有する円板状の拡張部２６を含んで成る。凸状関節部１２は、その先細の側から侵入する、中心軸２に対して同軸の開口２８を有し、これは凸状関節部１２の内部における、より大きな直径を有する円筒形の空洞２９に入る。固定要素１５ならびに開口２８および空洞２９の形状は、ピン１６が開口２８において、拡張部２６が空洞２９において可動で配置されるように選択されている。開口２８の直径は、円板状のプレート２６の直径よりも小さく、凸状関節部１２および関節曲面板１３とともにそれらに固定されている両方の部分３、４が軸方向で結合されるが、関節９の運動は妨害されない。開口２８におけるピン１６および空洞２９におけるプレート２６の可動性は、互いに対する２つの部分３、４の多軸の旋回性を可能にする。ピン１６の長さは、ピン１６の前方端２７における拡張部２６が、関節９の各連結に際して開口２８と空洞２９との間の移行部の遊びＸの克服後にようやく取付けられるように設計されている。

図４に示されているように、２つの部分３、４はそれぞれ１つの腹側側面３１、４１、それぞれ１つの背側側面３２、４２、およびそれぞれ２つの外側側面３３、３４、４３、４４を含んで成る。さらに、２つの並置面５、７は凸状に構成されており、***１８を備えている。外側３３、３４、４３、４４間の中央には中央面３５が位置しており、これはここで椎間インプラント１の対称面も形成する。さらに、２つの並置面５、７は、中央面３５に対して対称に配置され、少なくとも腹側側面３１、４１に入る２つの平行の溝３９を含んで成り、これらは、例えば、伸延器具（図示せず）のアームを受け入れるために適している。***１８はここではピラミッド状の***３８として構成されている。
図４に示されているピラミッド状の***３８と同時に、上部よび下部の並置面５、７上の***１８が、図５および６に示されているように、それぞれ１つの楔状の、中央面３５（図４）に位置する直線に対して平行に並置面５、７上に位置する、ビラミッド状の***３８に対して高くなったリブ３６を含んで成りうる。椎間インプラント１が良好に椎間腔へ挿入可能であるために、リブ３６の高さは背側側面３２に向かって減少する。
***１８の別の実施形態が図７および８に示されている。ピラミッド状の***３８に対して高くした鋸歯状の縁３７が部分的に鋸歯状に構成されており、ここで傾斜した側面が腹側の側面３１に対して向けられている。鋸歯状の縁３７は、ここでは中央面３５（図４）に位置する直線上に位置し、腹側の側面３１から背側の側面３２まで達する。
図５〜８においては、それぞれ上部３のみが例示されている。ピラミッド状の***３８、リブ３６（図５および６）または鋸歯状の縁３７（図７および８）を有する***１８の同じ構成が、同様に下部７へも転用可能である。

本発明による椎間インプラントの実施形態を示す断面図である。 本発明による椎間インプラントの図１に示されている実施形態を示す図である。 本発明による椎間インプラントの図１および２に示されている実施形態を示す斜視図である。 椎間インプラントの図１〜３に示されれている実施形態を示す分解立体図である。 椎間インプラントの実施形態の上部を示す斜視図である。 椎間インプラントの図５に示されている実施形態の上部を横方向から見た図である。 椎間インプラントの別の実施形態の上部を横方向から見た図である。 椎間インプラントの図７に示されている実施形態の上部を背側から見た図である。

符号の説明

１ 椎間インプラント ２ 中心軸 ３ 上部 ４ 下部
５ 上部並置面 ７ 下部並置面 ８ 上部平面 ９ 関節
１２ 凸状関節部 １３ 関節曲面板 １５ 固定要素 １６ ピン
１８ *** ２０ 接続手段 ２５ 後方端 ２６ 拡張部
２７ 前方端 ２８ 開口 ２９ 空洞 ３０ 先端
３１，３２，４１，４２ 側面
３３，３４，４３，４４ 側面
３５ 中央面

Claims (24)

1. 椎間インプラント（１）は、中心軸（２）と、上部（３）と、下部（４）とを有する人工椎間板であって、
   Ａ）前記上部（３）が、その上に位置する椎体のベースプレートへの取付けに適している上部並置面（５）を有し、
   Ｂ）前記下部（４）が、その下に位置する椎体のカバープレートへの取付けに適している下部並置面（６）を有し、
   Ｃ）前記２つの部分（３、４）の１つが、第１の関節面Ａを有する凸状関節部（１２）を、前記２つの部分（３、４）のもう１つが、前記第１の関節面Ａ上に摺動可能に支持されている第２の関節面Ｂを有する関節曲面板（１３）とを含んで成り、かつ
   Ｄ）前記凸状関節部（１２）および前記関節曲面板（１３）が関節（９）を形成し、それによって２つの部分（３、４）が互いに対して少なくとも１つの回転軸の周りを回転可能であり、ここで
   Ｅ）前記部分（３、４）の１つが少なくとも１つの接続手段（２０）を含んで成り、それによって２つの部分（３、４）が結合されるが、前記関節（９）の旋回性が影響されない椎間インプラント（１）において、
   Ｆ）前記接続手段（２０）が前記関節（９）の各連結において前記２つの部分（３、４）間に軸方向の遊びＸ＞０を許容し、かつ
   Ｇ）前記第２の部分（３、４）がその並置面（５、７）において肉眼で見える構造物を備え、
   Ｈ）前記上部（３）および関節曲面板（１３）が２ピース構成であることを特徴とする椎間インプラント（１）。
2. 前記遊びＸが少なくとも０．００５ｍｍ、好ましくは、少なくとも０．０５ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の椎間インプラント（１）。
3. 前記遊びＸが最大０．５ｍｍ、好ましくは、最大０．６ｍｍであることを特徴とする請求項１または２に記載の椎間インプラント（１）。
4. 前記接続手段（２０）が、前記２つの部分（３、４）の１つと接続可能な、かつ前記２つの部分（３、４）のもう１つにおいて緩く支持された固定要素（１５）を含んで成ることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の椎間インプラント（１）。
5. 前記凸状関節部（１２）が、前記凸状関節部（１２）の実質的な先端（３０）において開放している空洞（２９）を有し、かつ前記固定要素（１５）が前記遊びＸの克服後に空洞壁に達するまで軸方向に可動であることを特徴とする請求項４に記載の椎間インプラント（１）。
6. 前記凸状関節部（１２）が球状の第１の関節面Ａを含んで成り、かつ前記関節曲面板（１３）がそれを補完する第２の関節面Ｂを含んで成ることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の椎間インプラント（１）。
7. 前記凸状の帽子状関節部（１２）の第１の関節面Ａの半径が３ｍｍ〜２５ｍｍであることを特徴とする請求項６に記載の椎間インプラント（１）。
8. 前記凸状の帽子状関節部（１２）の第１の関節面Ａの半径が４ｍｍ〜２０ｍｍであることを特徴とする請求項７に記載の椎間インプラント（１）。
9. 前記凸状関節部（１２）および前記関節曲面板（１３）が金属−プラスチックの材料ペアから成ることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つに記載の椎間インプラント（１）。
10. 関節面Ａ、Ｂがチタンカーバイドまたは非晶質カーボン（ＡＤＬＣ）で被覆されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１つに記載の椎間インプラント（１）。
11. 前記２つの部分（３、４）が並置面（５、７）においてチタンで被覆されていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１つに記載の椎間インプラント（１）。
12. 前記並置面（５、７）が凸状に形成されていることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１つに記載の椎間インプラント（１）。
13. 前記肉眼で見える構造物が***（１８）であることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１つに記載の椎間インプラント（１）。
14. 前記***（１８）がピラミッド状の***（３８）を含んで成ることを特徴とする請求項１３に記載の椎間インプラント（１）。
15. Ａ）前記２つの部分（３、４）がそれぞれ腹側および背側の側面（３１、４１、３２、４２）およびそれぞれ２つの外側の側面（３３、３４、４３、４４）を含んで成り、
    Ｂ）側面（３３、３４、４３、４４）間の中央に中央面（３５）が位置し、かつ
    Ｃ）前記***（１８）が少なくとも１つの楔状のリブ（３６）を含み、前記楔状のリブ（３６）が前記中央面（３５）に対して対称であり、またそれぞれの並置面（５、７）上の前記中央面（３５）に位置する直線上に位置することを特徴とする請求項１３または１４に記載の椎間インプラント（１）。
16. Ａ）前記２つの部分（３、４）がそれぞれ腹側および背側の側面（３１、４１、３２、４２）およびそれぞれ２つの外側の側面（３３、３４、４３、４４）を含んで成り、
    Ｂ）側面（３３、３４、４３、４４）間の中央に中央面（３５）が位置し、かつ
    Ｃ）前記***（１８）が前記中央面（３５）に対して対称に配置された鋸歯状の縁（３７）を含んで成る
    ことを特徴とする請求項１３または１４に記載の椎間インプラント（１）。
17. ピラミッド状の***（３８）が、０．１２ｍｍ^３〜１．４ｍｍ^３の体積Ｖを有することを特徴とする請求項１４〜１６のいずれか１つに記載の椎間インプラント（１）。
18. 前記***（１８）が、少なくとも部分的にヒドロキシアパタイトまたは二相性ヒドロキシアパタイト−リン酸三カルシウム混合物で被覆されていることを特徴とする請求項１３〜１７のいずれか１つに記載の椎間インプラント（１）。
19. 前記空洞（２９）が前記中心軸（２）に対して同軸で円筒状に構成されていることを特徴とする請求項４〜１８のいずれか１つに記載の椎間インプラント（１）。
20. 前記空洞（２９）が、６ｍｍ〜２０ｍｍの直径Ｄを有することを特徴とする請求項１９に記載の椎間インプラント（１）。
21. 前記空洞（２９）が、前記中心軸（２）に対して平行に測定して０．５ｍｍ〜８ｍｍの高さＨを有することを特徴とする請求項１９または２０に記載の椎間インプラント（１）。
22. 前記空洞（２９）が前記中心軸（２）に対して同軸の開口（２８）を有し、開口（２８）が前記凸状関節部（１２）の関節面Ａへ通じることを特徴とする請求項４〜２１のいずれか１つに記載の椎間インプラント（１）。
23. 前記開口（２８）は円筒状に構成されていることを特徴とする請求項２２に記載の椎間インプラント（１）。
24. 前記開口（２８）が直径ｄを有し、かつ比ｄ：Ｄが３０％〜７５％であることを特徴とする請求項２３に記載の椎間インプラント（１）。

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