JP2010515550A - 脊椎安定化装置 - Google Patents

Abstract

脊椎を安定させる装置であって、この装置によれば、第１の緩衝部材が脊椎への圧縮荷重に応答して圧縮され、第２の緩衝部材が脊椎への引張荷重に応答して圧縮される。
【選択図】図４

Description

本発明は、人の脊椎を安定させるための装置に関する。人体の脊柱の隣接する椎骨間に延びる椎間板は、複数度の運動を可能にしながら隣接する椎骨間に重要な支持を与えるものである。こうした椎間板は、損傷、衰え、疾患などによって、椎間板の支持機能の少なくとも一部が失われると、隣接する椎骨間の椎間腔がつぶれる程度まで、破裂、変性、かつ／または突出することがあり、それによって神経根が侵害され、激痛が起こることがある。

この疾患を治療するための幾つかの現在の処置は、圧縮状態の運動を可能にする粘弾性緩衝部材を含む椎骨の動的安定化のための有茎装置（ｐｅｄｉｃｕｌａｒ ｓｙｓｔｅｍｓ）を含むものである。しかし、こうした装置は、引張状態において可撓性または柔軟性を有しておらず、したがって非対称の屈伸の生体力学が引き起こされ、望ましくない。

本発明は、圧縮および引張状態の運動を可能にし、対称の屈伸の生体力学をもたらす、上記の種類の改良型装置を対象とする。

本発明の様々な実施形態は、１つまたは複数の上記の特徴および利点を有し、あるいは従来技術に存在する上記の問題への１つまたは複数の解決策を提供することができる。

大人の脊柱の一部を示す側面図である。 本発明の一実施形態による装置を示す図１の脊柱の後部立面図である。 図１および２の脊柱の椎骨の１つを示す立面図である。 図１および２の脊柱の一部、並びに図２の装置を示す拡大図である。 図２および４の装置の緩衝機構を示す拡大等角図である。 図６は図５の機構を示す断面図である。 緩衝機構の動きを示す図６と同様の縮尺図である。 緩衝機構の動きを示す図６と同様の縮尺図である 図６の機構の代替実施形態を示す分解図である。 図８は図７の機構を示す断面図である。 緩衝機構の動きを示す図８と同様の縮尺図である。 緩衝機構の動きを示す図６と同様の縮尺図である

図１および２を参照すると、参照番号１０は全体的に人の脊柱の下部を指す。脊柱１０は、腰部１２、仙骨１４、および尾骨１６を含む。胸部および頚部を含む脊柱１０の可撓性のある軟性部分は示していない。

脊柱１０の腰部１２は、椎間板Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、およびＤ４で分離された５つの椎骨Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、およびＶ５を含み、椎間板Ｄ１は椎骨Ｖ１とＶ２の間に延び、椎間板Ｄ２は椎骨Ｖ２とＶ３の間に延び、椎間板Ｄ３は椎骨Ｖ３とＶ４の間に延び、椎間板Ｄ４は椎骨Ｖ４とＶ５の間に延びる。

仙骨１４は５つの融合した椎骨を含み、その１つは椎間板Ｄ５によって椎骨Ｖ５から分離された上部椎骨Ｖ６である。仙骨１４の他の４つの融合した椎骨は集合的にＶ７と称される。椎間板Ｄ６は仙骨１４を尾骨１６から分離させ、尾骨１６は４つの融合した椎骨（参照しない）を含む。

図３を参照すると、椎骨Ｖ４は、（図２で見ると）棘突起２２の両側に延びる２つの板２０ａおよび２０ｂを含み、棘突起２２は２つの板の接合部から後ろに延びる。横突起２４ａおよび２４ｂはそれぞれ板２０ａおよび２０ｂから横方向に延びる。２つの関節突起２６ａおよび２６ｂはそれぞれ板２０ａおよび２０ｂから上方に延びる。２つの関節突起２８ａおよび２８ｂはそれぞれ板２０ａおよび２０ｂから下方に延びる。下方の関節突起２８ａおよび２８ｂは椎骨Ｖ５（図５）の上方関節突起内に担持されて、椎間関節（ｆａｃｅｔ ｊｏｉｎｔ）を形成する。椎骨Ｖ１〜Ｖ３およびＶ５は椎骨Ｖ４と同様であり、椎骨Ｖ６およびＶ７は本発明に関係しないため、詳細に記載しない。

上記の１つまたは複数の理由から、椎骨Ｖ４および／またはＶ５が上記の１つまたは複数の理由で椎間板Ｄ４によって適切に支持されないため、追加の支持を与え、これらの椎骨を安定させる必要があることが予想される。そのため、図２で示し、図４でさらに詳細に示した装置３０が設けられる。

図４を参照すると、装置３０は、椎骨Ｖ４に締結されるねじ３２の形態の固定装置、および椎骨Ｖ５に締結されるねじ３４の形態の固定装置を含む。理解されるように、ねじ３２および３４を、限定的ではないが、突起、板、または茎を含む椎骨Ｖ４およびＶ５の様々な部位に締結することができる。

ねじ３２は、椎骨Ｖ４にねじこまれる雄ねじ付き軸部３２ｂから延びる頭部３２ａを有し、ねじ３４は、椎骨Ｖ５にねじこまれる雄ねじ付き軸部３４ｂから延びる頭部３４ａを有する。各頭部はその中を通る孔、または貫通開口を有する。２つの止めねじ３２ｃおよび３４ｃが、それぞれ、頭部３２ｂおよび３４ｂ内に設けられ、止めねじには、後述されるように、部材を各開口内に固定するようにトルクを与えることができる。

図４および５を参照すると、ねじ３２および３４に取り付けられる緩衝（ｄａｍｐｅｎｉｎｇ）機構４０が設けられている。機構４０は、全体的に僅かに湾曲しており、ロッド４２を含む。ロッド４２の端部は上記のねじ３２の開口内に延びる。ロッド４２をねじ３２に固定するのに必要なだけ、ロッド４２上で止めねじ３２ｃにトルクが与えられる。

管状部材４４も設けられ、図６で示したように、ロッド４２の一部は管状部材４４の孔を通って延び、ロッドの対応する端部は管状部材から突き出る。環状フランジ４２ａはロッドの各端部の間でロッド４２から半径方向に外側に突き出る。環状フランジ４４ａは管状部材４４の一端から半径方向に外側に突き出る。フランジ４４ａはフランジ４２ａに対して間隔をおいて延びる。

リング形状の緩衝部材４６はロッド４２の周囲でフランジ４２ａと４４ａの間に、かつねじ３２と３４の間の概ね中間に延びる。緩衝部材４６は、感知可能な結合された粘性と弾性の特性を有する材料から製作される。緩衝部材４６と緩衝部材５０が異なる緩衝特性を有するように、緩衝部材４６の軸方向の長さは緩衝部材５０の軸方向の長さよりも大きくされている。キャップ４８は、雄ねじが付けられた軸部４８ａを有し、軸部４８ａはロッド４２の他方の端部の対応する雌ねじが付けられた孔と螺合する。キャップ４８の直径はロッド４２の直径よりも大きく、ロッドの対応する端部と共に環状空間を画定する。リング形状の緩衝部材５０はロッド４２の周囲で後者の空間内に延びる。緩衝部材５０は、感知可能な結合された粘性と弾性の特性を有する材料から製作される。部材４４の一部分はねじ３２の開口内に延びる。部材４４の長さはねじ３２の直径よりも大きく、キャップ４８および緩衝部材５０がねじの開口の外に延びるようになされる。管状部材４４をねじ３２に固定するのに必要なだけ、管状部材４４の後者の部分上で止めねじ３２ｃにトルクが与えられる。

図６では、機構４０が、非荷重状態、すなわち椎骨Ｖ４および／またはＶ５上に感知可能な引張または圧縮の荷重がない状態で示されている。しかし、患者の対応する動きによって生じる脊柱１０の屈曲または伸張があると、機構４０は、結果として生じる椎骨Ｖ４およびＶ５への圧縮および引張の荷重に以下のように反応する。

椎骨Ｖ４およびＶ５への圧縮荷重は、ねじ３２と３４（図４）の互いに接近する方向への相対運動を生じさせる。それによって、ロッド４２と管状部材４４、したがってフランジ４２ａと４４ａの互いに接近する方向への相対運動が生じ、図６Ａで示したように、緩衝部材４６を圧縮して、運動を緩衝する。圧縮荷重および上記のねじ３２と３４の互いに接近する方向への相対運動の終止後、緩衝部材４６は元の非圧縮状態に戻る傾向があり、フランジ４２ａと４４ａの相対運動を生じさせ、それによってロッド４２と部材４４が互いから離間するように移動して、装置３０が図６の非荷重位置に戻る。

椎骨Ｖ４およびＶ５への引張荷重に応答するねじ３２と３４の互いから離間する方向への相対運動によって、ロッド４２と管状部材４４の互いから離間する方向への相対運動が生じる。それによって、キャップ４８と部材４４の互いに接近する方向への相対運動が生じて、図６Ｂで示したように、緩衝部材５０が圧縮されて、運動が緩衝される。引張荷重および上記のねじ３２と３４の互いから離間する方向への相対運動の終止後、緩衝部材５０は、元の非圧縮状態に戻り、キャップ４８と部材４４を互いから離間するように移動させる傾向があり、装置３０が図６の非荷重位置をとる。

図７および８の実施形態によれば、上述の実施形態のねじ３２および３４（図４）を、これらねじに取り付けられる緩衝機構６０と共に含む装置が設けられる。具体的には、機構６０は、２つの軸方向に整列し間隔をおいて配置されたロッド６２および６４を含み、ロッド６２の一端部がねじ３２内に延び、ロッドの一端部がねじ３４内に延びる。ロッド６２および管状部材６４をそれぞれねじ３２および３４に固定するのに必要なだけ、止めねじ３２ｃおよび３４ｃにトルクを与えることができる。

軸（ｓｔｅｍ）６６は、ロッド６２を貫通して形成された孔を通って延び、任意の従来の方法で孔内に固定される。軸６６の一端はロッド６２の対応する端部と同一面上に位置するように延び、軸６６の一部は後者のロッドから突き出る。ロッド６４の対応する端部に孔が形成されて、軸６６の対応する部分を受け入れる。ロッド６４には切欠き６４ａも形成されており、その中に軸６６の他方の端部が延びる。

環状フランジ６２ａはロッド６２の他端から半径方向に外側に突き出る。環状フランジ６４ｂはロッド６４の他端から半径方向に外側に突き出て、フランジ６２ａに対して間隔をおいて延びる。リング形状の緩衝部材７０は軸６６の周囲でフランジ６２ａと６４ｂの間に延びる。緩衝部材７０は、感知可能な結合された粘性と弾性の特性を有する材料から製作される。

噛み合いリング部分７２ａおよび７４ａを有する２つの実質的に半円形のプレート７２および７４が設けられる。噛み合いリング部分７２ａおよび７４ａは切欠き６４ａ内で係合され、軸６６の対応する端部に任意の従来の方法で連結される。リング形状の緩衝部材７６は、ロッド６４の対応する部分の周囲で、フランジ６４ｂと、係合したプレート７２および７４との間の空間内に延びる。緩衝部材７６は、感知可能な結合された粘性と弾性の特性を有する材料から製作される。

図８では、緩衝機構６０が、非荷重状態、すなわち椎骨Ｖ４および／またはＶ５への感知可能な引張または圧縮の荷重がない状態で示されている。しかし、患者の対応する動きによって生じる脊柱１０の屈曲または伸張があると、機構６０は、結果として生じる椎骨Ｖ４およびＶ５への圧縮および引張の荷重に以下のように反応する。

椎骨Ｖ４およびＶ５への圧縮荷重は、ねじ３２および３４（図４）の互いに接近する方向への相対運動を生じさせる。それによって、ロッド６２と６４、したがって、フランジ６２ａと６４ｂの互いに接近する方向への相対運動が生じて、図８Ａで示したように、緩衝部材７０が圧縮されて、運動が緩衝される。圧縮荷重および上記のねじ３２と３４の互いに接近する方向への相対運動の終止後、緩衝部材７０は、元の非圧縮状態に戻り、フランジ６２ａと６４ｂの相対運動を引き起こす傾向があり、それによってロッド６２と６４が互いに離れるように移動して、装置３０が図８の非荷重位置に戻る。

椎骨Ｖ４およびＶ５への引張荷重に応答するねじ３２と３４の互いから離間する方向への相対運動によって、ロッド６２と６４の互いから離間する方向への相対運動が生じる。それによって軸６６の運動が生じて、係合したプレート７２および７４がフランジ６４ｂに対して互いに接近する方向に運動し、図８Ｂで示したように、緩衝部材７６を圧縮して、運動を緩衝する。引張荷重および上記のねじ３２と３４の互いから離間する方向への相対運動の終止後、緩衝部材７６は、元の非圧縮状態に戻り、軸６６、したがって、係合したプレート７２および７４をフランジ６４ｂから離れるように相対運動させる傾向があり、装置３０が図８の非荷重位置をとる。

理解されるように、両方の上記の実施形態では、上記で論じたように、緩衝部材４６、５０、７０、および７６が椎骨Ｖ４およびＶ５への荷重に応答して圧縮されるとき、緩衝部材の荷重に対する抵抗は荷重の増加と共に増加する。
変形例
理解されるように、本発明から逸脱することなく、上記における変形例を作成することができる。幾つかの変形形態の例は以下の通りである。
（１）上記の実施形態のそれぞれの装置を椎骨以外の解剖学的構造に連結することができる。
（２）上記のねじ以外の固定装置を使用して、緩衝機構を解剖学的構造に連結することができる。
（３）上記の実施形態のそれぞれの緩衝機構を椎骨の様々な部位に一体に連結することができる。
（４）追加の固定装置、またはねじを、上記の例で示したように２つの隣接する椎骨、あるいはこの２つの椎骨の１つに隣接する第３の椎骨に取り付けることができる。いずれの場合も、上記のロッドおよび／または管状部材は追加のねじまで十分延びる長さである。
（５）１つまたは複数の追加の固定装置、またはねじが椎骨に取り付けられる場合、追加の緩衝機構を追加の固定装置とそれに隣接するねじの間に取り付けることができる。
（６）上記の緩衝部材を、上記の材料以外の材料から製作することができ、軟性と剛性の材料の組み合わせを含むことができる。
（７）緩衝部材４６および５０の緩衝特性を、緩衝部材に異なる軸方向の長さを与える以外の方法で、例えばそれらを異なる材料から製作するなどによって、変えることができる。
（８）上記の１つまたは複数の構成要素は、その中に形成された貫通孔を有して、骨成長との一体性を向上させることができる。
（９）上記の実施形態の１つまたは複数の構成要素の形状、大きさ、組成、および物理的特性を変えることができる。
（１０）上記の実施形態のそれぞれの１つまたは複数の構成要素を通る貫通開口を設けて、装置を椎骨に取り付けるためのテザーを受け入れるようにすることができる。
（１１）上記の実施形態のそれぞれの装置を上記の椎骨以外の脊柱の２つの椎骨の間に配置することができる。
（１２）隣接する椎骨の間の椎間板を除去する椎間板切除術、または、少なくとも１つの椎骨を除去する椎体切除術の後に、上記の実施形態の装置を２つの椎骨の間に挿入することができる。
（１３）「下」、「上」、「間」、「可撓性」、「軟性」、「下方」、「頂部」、「底部」、「軸方向」、「横方向」など上記の空間的基準は、単に例示のためであり、上記の構造の特定の方向また配置を限定するものではない。

上記の特定の実施形態は本発明を実施するための例である。したがって、理解されるように、当業者に周知の、または本明細書に開示した他の手段を、詳細に上述したように、本発明または添付の特許請求の範囲から逸脱することなく使用することができる。特許請求の範囲では、手段と機能の節は、列挙した機能を果たすものとして本明細書に記載した構造、および構造的に等価のものの他に、等価の構造物を含むものとする。したがって、爪は円筒形表面を使用して木製部品を共に固定するが、ねじはらせん状表面を使用するという点で、爪とねじは構造的に等価ではないが、木製部品を締結する環境では爪とねじは等価の構造である。

Claims (10)

1. ２つの解剖学的構造を連結する装置であって、
   前記構造のうち一方に固定された第１の固定装置と、
   前記構造のうち他方に固定された第２の固定装置と、
   緩衝機構であって、
   前記第１の固定装置に連結され、第１のフランジを有する第１の部材、
   前記第２の固定部材に連結され、前記第１のフランジに対して間隔をおいて延びる第２のフランジを有する第２の部材、
   前記第１及び第２の部材の互いに接近する方向への相対運動を緩衝するように前記第１及び第２のフランジの間に延びる、第１の緩衝部材、
   前記第１の部材に連結され、前記第２の部材と共に空間を画定する第３の部材、および
   前記第１及び第２の部材の互いから離間する方向への相対運動を緩衝するように前記空間内に延びる、第２の緩衝部材を備える緩衝機構とを含む装置。
2. 前記第１の緩衝部材および前記第２の緩衝部材が異なる緩衝特性を有する、請求項１に記載の装置。
3. 前記第１の部材と前記第２の部材の互いに接近する方向への相対運動が前記第１の緩衝部材の圧縮を生じさせ、前記第１の部材と前記第２の部材の互いから離間する方向への相対運動が前記第２の緩衝部材の圧縮を生じさせる、請求項１に記載の装置。
4. 前記第１の部材がロッドであり、前記第１のフランジが前記ロッドから半径方向外側に延びる、請求項１に記載の装置。
5. 前記第２の部材が管状部材であり、前記第２のフランジが前記管状部材から半径方向外側に延びる、請求項４に記載の装置。
6. 前記ロッドの一部が前記管状部材の孔内に延び、前記第１の緩衝部材が前記ロッドの周囲で前記第１及び第２のフランジの間に延びるリングの形態である、請求項５に記載の装置。
7. 前記第２の部材がロッドであり、前記第２のフランジが前記後者のロッドから半径方向外側に延びる、請求項３に記載の装置。
8. 前記ロッドの各々に孔が形成され、前記孔を通って延びる軸をさらに含む、請求項７に記載の装置。
9. 前記軸が、前記第１に述べたロッドに固定され、前記第２に述べたロッドに対して移動する、請求項８に記載の装置。
10. 前記第１の緩衝部材がリング形状であり、前記軸の周囲に延びる、請求項３に記載の装置。

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