JP3999279B2 - モジュール式脊椎プレート - Google Patents

Description

発明の分野
本発明は一般に、モジュール式多重軸茎(pedicle)スクリューと共に使用するための脊椎プレート固定システムに関するものである。より特定すると、本発明は、モジュール式多重軸スクリューを受容し、かつ、それにより脊椎の背部または前部横表面に装着されて脊柱を固定し得るモジュール式プレート固定アセンブリに関連する。
先行技術の説明
成人脊柱の骨および接続組織は、前部円板(anterior disc)および２つの後部椎間関節から構成される３関節複合体により１つの母体へと連続的に連結される、20を超える別個の骨から成るが、各隣接骨の前部円板は、椎間板と称する軟骨スペーサにより衝撃緩和される。この構造は神経系の重要要素を収納および保護する一方で、近接して無数の末梢神経と循環体もまた有する。この複雑さにも関わらず、脊椎は高度に柔軟な構造であり、ほぼあらゆる方向への高度の曲率と捻りの能力がある。しかし、遺伝的または発育上の不整、外傷、慢性ストレス、腫瘍、および疾病は、結果的に脊椎の諸病状を生じる可能性があるが、これら病状はその範囲の運動を制限し、かつ/または、脊柱内に収容される神経系の重要要素を脅かす。多様なシステムが当該技術分野で開示されているが、これらは、脊柱内および脊柱上の人工アセンブリ移植によりこの固定化を達成する。
これら移植システムは一般に、連続する脊椎骨に挿入される複数スクリューを備え、次いで同スクリューは、ロッドまたはプレートと共に堅固に連結される。しかし、患者の解剖は、非平行な相対的に整列状態でスクリューを挿入することを必要とすることが多いことが認識されている。スクリューのヘッドが柔軟でなければ、それに対応して、スクリューのヘッド上またはその中に載置するべきロッドまたはプレートの輪郭形成することは困難となる。
それゆえ、当該技術は、スクリューおよびロッドを整列させることに関して医者に向上した自由を許容するように意図した器具使用を提供する際の、多様な試みを含む。しかし、その大半は複雑で、信頼性が不足し、長期耐久性を欠く。これに加えて、その大半は一般に、全ての患者の脊椎の特定解剖要件に適するように構成されているという特性を欠いている。使用の容易さと上級の外科手術用途に必要な信頼性をうまく達成した１つのシステムは、各々の名称が「モジュール式多重軸茎スクリュー」である、米国特許第5,735,851号および第5,725,528号に開示されたモジュール式多重軸スクリュー設計である。
それゆえ、本発明の主たる目的は、先に引例に挙げたモジュール式多重軸茎スクリューなどと関連して利用され得る、モジュール式プレート固定システムを提供することである。
これに加えて、本発明の目的は、脊椎固定および強直(fusion)処置手順において使用するためのロッドおよびプレートを輪郭成形するのに必要な外科手術時間の低減を達成する、かかるプレート固定アセンブリを提供することである。
従って、本発明の目的はまた、信頼性と耐久性に富み、長期固定支持を提供するプレート固定システムを提供することである。
明確には述べられていないが、本発明の別な目的がここに明示され、以下に開示される好ましい実施態様の記載に関連づければ、より明瞭に理解される。
発明の要約
先の目的は、モジュール式多重軸ロック茎スクリューと共に使用するためのモジュール式脊椎プレート固定システムである本発明により、達成される。より特定すると、脊椎プレート固定システムは、平行に間隔を設けて離され、各端部で連結される1対のレールから成る、細長いトラックを備える。レールはその周囲に多数の圧縮可能連結要素を滑動自在に受容する。各圧縮可能連結要素は第１の貫通孔を備え、この中へと平行レールが挿入されるが、これは、圧縮される前に連結要素がトラックの軸方向長さに沿って滑動できるようにする態様で行われる。連結要素における第２の貫通孔は、上述の米国特許第5,735,851号および第5,725,528号に示されるような茎スクリューアセンブリのねじ加工されたシャフトを受容し得るように、設けられる。
これに加えて、連結要素は各々が外側横両端縁上に1対のスロットを備える（各端縁は、トラック要素が連結要素に挿入される時には、トラック要素の各レールに隣接し、横方向にそれらを包含する）。スロットは連結要素の軸方向長さの半分を越える長さにわたって延び、対向する方向に向かう。これらスロットは、圧縮力を付与した時には、連結要素を圧縮自在に変形（deflect）できるようにする。この変形により、連結要素はレールに堅固にロックされる。
好ましい実施態様において、モジュール式多重軸スクリューは、椎骨に挿入されるねじ加工したシャフト部と、ボウル状ソケットおよび第２ねじ部を含むシャフト部の頂部と、ロックナットを受容するためのねじ部を有するステム部と、ステム部の球状である底部（半球状セクション）と、ステムの球状底部の周囲に取付けられ、シャフトのボウル状ソケットでステムの球状体を固定するようにシャフトの頂部にねじ固定される円筒型ロックカフスとを備える。カフスの完全な締結の前に、ステムは多重軸方向にシャフトに連結される。カフスの締めにより、ステムの球状端部はシャフトのボウル状ソケットに圧縮ロックされる。
本発明を利用する１つの外科手術方法によれば、複数のかかる多重軸茎スクリューは椎骨に移植され、ステムは、プレート固定システムを受容するように大雑把に位置決めされ、カフスは締結され、それにより、ステムを適所にロックする。次に、適切な数の圧縮可能連結要素がトラック要素上へと滑動自在に前進させられる（トラック要素自体は、外科医の要求に従って、寸法設定され得る）。連結要素はステムの各位置に従って整列され、次いでステムの各々は対応する圧縮可能連結要素の第２貫通孔を通して挿入される。レールと第２貫通孔を備える連結要素の開口部は、互いに平行ではなく、かつ、連結要素自体には直交しないステム部分を受容するように十分に輪郭成形されることが、理解されるべきである。
次いで、頂部ロックナットは、圧縮可能連結要素の頂部表面に接触するまで、ステムのねじ部に沿って前進させられる。ナットにより付与される継続する下方向力により、連結要素のスロットは狭められ、連結要素は変形される。この変形により、連結要素はトラック要素のレールをロックし、従って、アセンブリを一緒に完全に固定する。
【図面の簡単な説明】
図１ａから図１ｃは、本発明に従って利用され得るねじ加工シャフト、ステム部、およびカフス要素それぞれの側面図である（図１ａの一部および図１ｃの全体は断面図である）。
図２は、図１ａから図１ｃに例示された各要素を備える組立てられた多重軸茎の部分断面側面図である。
図３ａおよび図３ｂはそれぞれ、本発明のトラック要素の頂面図および側部断面図であり、図３ｂの断面図は図３ａの線Ａ-Ａに沿う断面である。
図４ａは、本発明の圧縮可能結合要素の頂面図である。
図４ｂは図４ａに例示された圧縮可能連結要素の側部断面図であり、同断面は図４ａの線Ｂ−Ｂに沿う断面図である。
図４ｃは図４ａに例示された圧縮可能連結要素の側面図であり、同図は点Ｃから見た図である。
図５は、図３ａから図３ｂに例示されたトラック要素の周囲に搭載された、図４ａから図４ｃに例示される圧縮可能連結要素の初期位置の側部断面図である。
図６は、本発明を用いて利用され得る頂部ロックナットの側部断面図である。
図７は、図１から図６に例示される各要素から構成される十分に組み立てられたモジュール式多重軸ロックスクリューに搭載される本発明の実施態様の部分断面側面図である。
好ましい実施態様の詳細な説明
本発明は、特定の実施態様および移植の方法が示される添付の図面を参照しながらより以下により十分に記載されるが、最初に、当業者なら、本発明の機能と結果を達成しながら、以下に記載される本発明を修正し得ると、理解されるべきである。従って、後述の解説は、本発明の広い範囲内の特定の構造、局面、および特性の例示および具体例として理解されるべきで、かかる広い範囲を限定すると理解されるべきではない。
より特定すると、ここで図１ａから図１ｃを参照すると、本発明に関連して使用され得るモジュール式多重軸茎スクリューが提示される。この多重軸スクリューのシャフト部は図１ａに提示されるが、ねじ加工式骨スクリュー部102、６角形中央部104（従来の６角スクリューねじ込み手段により骨の中にシャフト部がねじ込まれるように設けられる）、および上部ソケット部106を含む。上部ソケット部106は、ボウル状上端108とねじ加工型円筒状外部表面110とを含む。
ここでまた図１ｂを参照すると、好ましいモジュール式多重軸茎スクリューのステム部112は、ねじ加工された上部ポスト部114と、シャフト部102のボウル状ソケット108と実質的に同一曲率半径を有する下部球状端116とを備える。この形状の呼応により、球状端116がボウル状ソケット108に緩く載置された場合には、ステム部112はシャフト102に相対して多重軸方向に回転できるようになる。
ここでまた図１ｃを参照すると、好ましい実施態様のカフス部122は、シャフト部のねじ加工された上部外側円筒状表面110と組になる内部ねじ部126を備える下部124を有する円筒状要素を備える。カフス122は、ステム112の球状端116の上部が保持され得る上部内側ソケット128を更に含む。カフス122の上部132は開口部130を含み、そこを通して、ステムのポスト部114が延在し得る（また、カフスおよびシャフトと相対して多重軸方向に角度付けされ得る）。
ここでまた図２を参照すると、組立られたモジュール式多重軸茎スクリューが示されるが、ねじ加工シャフト部のねじ加工上部110上にカフス122を締結することにより、ステムl12の球状端116はシャフト102のボウル状ソケット108にロックされるということが理解される。締めつけ前に、ステム112は多重軸方向に浮動可能であり、その結果、ポストは他の同様の多重軸茎スクリューのポストと大体整列可能となり、それらは全てそれぞれの上に本発明のプレートシステムを受容し得る。
ここで図３ａおよび図３ｂを参照すると、本発明のトラック要素は、頂面図と断面図にそれぞれ示される。図３ｂは図３ａの線Ａ-Ａに沿った側部断面図である。トラック要素150自体は、トラックの軸方向長さにわたって互いに平行に、間隔を設けて離した関係で延在する、1対のレール152ａおよび152ｂを備えるにすぎない。トラック要素150の両端154ａおよび154ｂは、トラックが長手のループ形状を維持するように、レール152ａおよｂ152ｂの内方向に湾曲および連続する端部を備える。図３ｂを参照すると、本明細書中に例示されるレール152ａおよび152ｂの断面は、レールの内方向に面する表面156ａおよび156ｂの湾曲状態を示す。この内方向曲率は、それが各レール間のポスト114の挿入角度の範囲を可能にする程、茎スクリューのポスト部114との連結のより大きな柔軟性を許容する限りにおいては、好ましい（以下により十分に記載される）。
ここで図４ａから図４ｃを参照すると、本発明の圧縮可能連結要素200の多様な図が示される。より特定すると、図４ｂに提示される連結要素に関して、要素200は中空矩形本体を備え、そこを貫通して延在する第１貫通孔202を有する。この第１貫通孔202はトラック要素150の軸方向長さを受容するように設計される。特に、横方向内側表面204ａおよび204ｂはそれぞれ、レール152ａおよび152ｂの外側表面の周囲を杯状に包むような輪郭に成形され、連結要素200がトラック150の軸方向長さに沿って自由に滑動し得るようにする。これに加えて、連結要素は、横壁204ａおよび204ｂにそれぞれ形成される1対のスロット206ａおよび206ｂを含む。スロット206ａおよび206ｂは、連結要素200の半分を超えるが、軸長を通った全長を越えないで延在し、それぞれの配向で対角に向かい合う（図４ａを参照されたい）。
図４ａも参照すると、圧縮可能連結要素200の頂面図が提示されるが、反対向きの非完結スロット206ａおよび206ｂが例示される。第２貫通孔208は、連結要素の上部表面および下部表面を通って延在するが、図１ａから図１ｃおよび図２に関して例示および記載されるタイプの茎スクリューのポスト部114を受容するように設けられる。第２貫通孔のリップ210ａおよび210ｂは、レールの内側表面156ａおよび156ｂのテーパ状部と同様の態様で内方向に孔に向けてテーパ状にされ、非直交状態で受容されるポスト部114により容易に連結するのを可能にする。図４ｃに示される実施態様は、各スロットの非完結性を例示する、結合要素の代替の側面図である（スロット206ｂが示される）。
結合要素200は、連結要素200への下方向力の付与によりスロット206ａおよび206ｂが変形し、その内部で狭くなる限りにおいては、圧縮可能に固めることができるように設計される。この狭まりは、図５に例示されるように、連結要素200がレールに搭載された場合に強制されれば、同要素がレール152ａおよび152ｂに圧縮ロックされるのを引き起こす。それゆえ、圧縮可能連結要素200への十分な圧縮力の付与は、同要素がトラック要素150に搭載された場合は、その２つが共に十分にロックされ得るようにする（トラック150の軸方向延在部に相対して、結合要素200の滑動可能性を取り除く）。
ここで図６を参照すると、茎スクリューのステム114の上部ポスト部のねじ部上にねじ係合するように設けられた頂部ロックナット220が側部断面図に示される。ナットの内側部分はねじ部222であるが、外部表面224は、その内部へのポスト部114の非直交状態挿入とは無関係に、圧縮可能連結要素200のテーパ状第２貫通孔208内に受容されるように、湾曲状態でテーパ状にされる。ロックナット220の頂部はまた、６角形陥凹226または他のかかるねじ込みツール受容開口を備えて、ねじ加工ポスト部114上を前進されるようにしてもよい。
ここで図７を参照すると、茎スクリューとモジュール式脊椎プレートの十分に組立てられた部分断面図が提示されるが、本発明のアセンブリおよび移植処置手順が提示される。まず、骨スクリュー部102のシャフトは患者の椎骨に予備穿孔した適所に前進挿入される。次に、茎スクリューのステム112およびカフス122はシャフト部102の頂部に連結され、球状部116がソケット陥凹108に多重軸方向に載置され、その中で、そのねじ部106上へカフス122を下方向に締めつけることにより、ロックされる。この位置では、ポスト部114は外科医が所望する多重軸方向位置へと堅固にロックされる。（この多重軸方向位置は、球状部116およびソケット108の相互係合の結果として、シャフト部およびカフス部と非同軸である角度状態を含むと、理解されるべきである。）
次いで、圧縮可能連結要素200は、トラック要素150のレール152ａおよび152ｂに沿った位置へ前進させられる。次に、茎スクリューのステムのねじ加工ポスト部114は、カフス122の上部が連結要素200のテーパ状下部リップ210ｂ内に載置されるまで、連結要素の第２貫通孔208を通して前進させられる。今度は、頂部ロックナット220が、ナットの湾曲状底部224が第２貫通孔208の上部開口部内で上部リップ210ａに抗して載置されるまで、ねじ加工ポスト部114上をねじ式に前進させられる。頂部ロックナット220の連続前進により、圧縮力を圧縮可能連結要素200に付与する。付与された負荷は、固定されたカフス122と頂部ロックナット220との間に生じるが、非完結スロット206ａおよび206ｂを狭まらせ、それにより、連結要素をレール152ａおよび152ｂに圧縮ロックさせる。
連結要素200をレール152aおよび152bの周囲に載置させる利点は、頂部ロックナット自体の力のような、結果として生じる（または予測されない）広がる力のもとでレールが外方向に拡張するのを防ぐ点であることに、更に留意すべきである。
多重軸茎スクリューと共に使用するためのモジュール式脊椎プレート固定システムの実施態様を解説および例示してきたが、本発明の広い精神および原理から逸脱せずに、変更および修正が可能であることが、当業者には明白となるであろう。それゆえ、本発明は、本明細書に添付する請求の範囲によってのみ、限定されるべきである。

Claims (7)

1. 脊椎骨上方に突出したポスト部を有する脊椎スクリューを使用するためのモジュール式脊椎プレート固定アセンブリであって、
   1対の平行に間隔を設けたレールを含むトラック要素と、
   少なくとも１つの圧縮可能連結要素であって、
   該平行に間隔を設けたレールを受容する第１貫通孔と、
   該脊椎スクリューの該ポスト部のうちの対応するものを受容する第２貫通孔と、
   少なくとも１つのスロットであって、該スロットは圧縮力の付与により狭められ得る、スロットとを含む、圧縮可能連結要素と、
   該ポスト部を該対応する圧縮可能連結要素に連結する手段とを備え、
   連結するための該連結手段は、該圧縮可能連結要素上に下方向力を更に供与し、該少なくとも１つのスロットの狭まりと該連結要素の対応する圧縮とを引き起こし、該連結要素が該レールに潰れロックするようにし、また、該対応する茎スクリューと該プレートアセンブリとが一緒に堅固にロックされるようにする、アセンブリ。
2. 前記少なくとも１つの圧縮可能連結要素の前記少なくとも１つのスロットが、その対向横部分に1対の対角にオフセットされた非完結スロットを備える、請求項１に記載のアセンブリ。
3. 前記ポスト部はねじ部を更に備え、前記ポスト部の各々を前記対応する圧縮可能連結要素に連結する前記手段がねじ加工した頂部ロックナットを備える、請求項１に記載のアセンブリ。
4. モジュール式多重軸茎スクリューおよびプレートのアセンブリであって、
   上部ポスト部を有する少なくとも２つの茎スクリューであって、少なくともその一方が、
   下部および上部を有するシャフトであって、該上部がその上のねじ部とその頂部に形成された湾曲ソケットとを有する、シャフトと、
   該上部ポスト部のうちの一方と下部球状部とを有するステムであって、該球状部は該湾曲ソケットに載置され、かつ、そこで初期的に回転するような形状にされる、ステムと、
   上部および下部を有するカフスであって、該上部は該上部ポスト部を受容するための開口部を有し、該カフスが該シャフト上に初期的に位置決めされた場合は、該ステムが該カフスの該開口部から外へ延び、かつ、該ステムの該球状部が該シャフトの該湾曲ソケット内に載置された状態で、該ステムが、同軸配向と非同軸配向を含む各配向の範囲にわたって該シャフトおよび該カフスに相対的に多重軸方向に回転し得るようにし、該下部は、該上部シャフト部の該ねじ部と係合し得る内部ねじ部を有して、該球状部が該湾曲ソケット内で潰れロックした時には、該シャフト上の該カフスの十分な前進により、該カフス、該シャフト、および該茎状部が一緒にロックするようにした、カフスとを含む、茎スクリューと、
   プレートアセンブリであって、
   1対の平行に間隔を設けたレールを含むトラック要素と、
   対応する少なくとも２つの圧縮可能連結要素であって、その各々が、
   該平行に間隔を設けたレールを受容するための第１貫通孔と、
   該茎スクリューの該ステム部を受容するための第２貫通孔と、
   少なくとも１つのスロットであって、該スロットは圧縮力の付与により狭められ得る、スロットとを含む、圧縮連結要素とを含む、プレートアセンブリと、
   対応する圧縮可能連結要素に該上部ポスト部を連結する手段とを含み
   該手段を該上部ポスト部に沿って下方向に前進させて、該対応する圧縮可能連結要素と接触させることにより、各連結要素の少なくとも１つのスロットを狭めさせ、かつ、該連結要素を対応して圧縮させ、該連結要素が該レールに潰れロックするようにし、また、該茎スクリューおよび該プレートアセンブリが一緒に堅固にロックされるようにする、アセンブリ。
5. 前記少なくとも１つの圧縮可能連結要素の前記少なくとも１つのスロットは、その対向する横方向部分上に1対の対角にオフセットされた非完結スロットを備える、請求項４に記載のアセンブリ。
6. 前記ポスト部はねじ部を更に備え、前記ポスト部の各々を前記対応する圧縮可能連結要素に連結する前記手段は、ねじ加工した頂部ロックナットを備える、請求項４に記載のアセンブリ。
7. モジュール式多重軸茎スクリューおよびプレートのアセンブリであって、
   ねじ加工した上部ポスト部を有する少なくとも２つの茎スクリューであって、少なくともその一方が、
   第１ねじ部をその上に有する下部、および、第２ねじ部をその上に有し、かつ、その頂部に湾曲ソケットが形成された上部を有するシャフトと、
   該ねじ加工された上部ポスト部と下部球状部を有するステムであって、該下部球状部は該湾曲ソケットに載置され、かつ、そこで初期的に回転するような形状にされる、ステムと、
   上部および下部を有する中空の円筒状本体を有するカフスであって、該上部は該上部ポスト部の直径よりも大きいが該球状部の直径よりは小さい直径を有する開口部を有して、該カフスが該シャフト上に初期的に位置決めされた場合は、該ステムが該カフスの開口部から外へ延び、かつ、該ステムの該球状部が該シャフトの該湾曲ソケット内に載置された状態で、該ステムが、同軸配向と非同軸配向を含む各配向の範囲にわたって該シャフトおよび該カフスに相対的に多重軸方向に回転し得るようにし、該下部は、該シヤフト部の該第２ねじ部と係合し得る内部ねじ部を有して、該球状部が該湾曲ソケット内で潰れロックした時には、該シャフト上への該カフスの十分な前進により、該カフス、該シャフト、および該ステムが一緒にロックするようにした、カフスとを含む、茎スクリューと、
   該ポスト部上の該ねじ部と係合し得る対応する少なくとも２つの頂部ロックナットと、
   プレートアセンブリであって、
   1対の平行に間隔を設けたレールを含むトラック要素と、
   対応する少なくとも２つの圧縮可能連結要素であって、その各々が、
   該平行に間隔を設けたレールを受容するための第１貫通孔と、
   該茎スクリューの該ステムを受容するための第２貫通孔と、
   少なくとも１つのスロットであって、該スロットは圧縮力の付与により狭められ得る、スロットを含む、圧縮可能連結要素とを含む、プレートアセンブリとを含み、
   該頂部ロックナットを該ねじ加工した上部ポスト部に沿って下方向に前進させて、該対応する圧縮可能連結要素と接触させることにより、各連結要素の少なくとも１つのスロットを狭めさせ、かつ、該連結要素を対応して圧縮させ、該連結要素が該レールと潰れロックするようにし、また、該茎スクリューおよび該プレートアセンブリが一緒に堅固にロックされるようにする、アセンブリ。

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