JPH084607B2 - 人工椎間板 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、椎間板ヘルニア等の疾患や事故による脊
椎の損傷等を治療するために用いられる人工椎間板に関
するものである。

〔従来の技術〕

人体の脊椎は、第７図に示すように、縦一列に並ぶ硬
い椎体１と、上下に隣接する椎体１同士を連結する軟骨
質の椎間板２から形成されている。上記脊椎の疾患や損
傷がひどい場合には、切開手術によつて椎体１の全部な
いし一部と椎間板２を除去し、その部分に自家骨または
人工椎体を埋め込むという外科的な治療が行われてい
る。

このような人工椎体としては、従来から、第８図およ
び第９図に示すように、アルミナセラミツクスを略円板
状もしくは直方体状に成形したものが用いられている。
また、最近では、アパタイト結晶相を有する公知の生体
活性セラミツクス材料や、これに高密度ポリエチレンも
しくはメタクリレート系樹脂等を配合したもの等が用い
られている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、これらの人工椎体は、いずれも、椎間
板等を切除した場合にその隙間を埋めて荷重を支持する
スペーサーとして用いられているにすぎず、本来の椎間
板のような柔軟性がない。したがつて、人体の運動に追
従しきれず、無理な荷重が治療部にかかつて、治療部あ
るいはその周辺部を再度損傷することが多く、問題とな
つている。

この発明は、このような事情に鑑みなされたもので、
人体の運動に充分に追従しうる柔軟な人工椎間板の提供
をその目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的を達成するため、この発明の人工椎間板
は、全体が略円柱状もしくは略角柱状で、その上部領域
と下部領域が生体適合性ある高分子弾性材料をベースと
しこの中に生体活性セラミツクス粉末を分散含有させた
組成物によつて形成され、上記上部領域と下部領域に挟
まれる中央領域が上記高分子弾性材料のみによつて形成
されているという構成をとる。

〔作用〕

すなわち、この発明は、従来の人工椎体が硬いブロツ
ク状のものであつたのに対し、全体を略円柱状体もしく
は略角柱状体とし、その上部領域と下部領域を、生体適
合性ある高分子弾性材料をベースとしその中に生体活性
セラミツクス粉末を分散含有させた組成物で形成し、上
記上部領域と下部領域で挟まれる中間領域を上記高分子
弾性材料のみで形成するようにしたものである。したが
つて、この人工椎間板の上端面および下端面を生体内の
椎体に接合すれば、この部分に分散含有される生体活性
セラミツクス粉末が生体内の椎体と化学的に接合して人
工椎間板が椎体間に一体的に結合される。そして、人工
椎間板の中間領域部が高分子弾性材料のみから構成され
ていて弾力性を有しているため、この中間領域部を中心
にして、上下のセラミツクス含有領域がある程度自由に
旋回する。したがつて、この人工椎間板は前屈，後屈等
の動きに合わせて柔軟に動くので、脊椎全体がスムーズ
に動き、無理な荷重がかからない。また、全体の形状や
高分子弾性材料の硬度を適宜に選択することにより、患
者の体格や他の脊椎機能とのバランス等をみながら、そ
の人その人に合つた人工椎間板を提供することができ、
きめこまやかな治療を施すことができる。

つぎに、この発明を詳細に説明する。

この発明の人工椎間板は、例えば、第１図に示すよう
に、全体が円柱状体10に成形されている。そして、この
円柱状体10の上部領域Ａおよび下部領域Ｂは、生体適合
性ある高分子弾性材料11をベースとし、その中に生体活
性セラミツクス粉末12を分散含有させた組成物によつて
形成されている。また、上記上部領域Ａと下部領域Ｂに
挟まれた中央領域Ｃは、上記高分子弾性材料11のみによ
って形成されている。

上記上部領域Ａおよび下部領域Ｂを形成する組成物の
ベースとなる高分子弾性材料としては、生体適合性およ
び一定の弾力性を備えていることが必要で、例えば生体
用シリコーンゴムや生体用ウレタンゴム等が用いられ
る。また、発泡によつて弾性が与えられた発泡シリコー
ン樹脂や発泡ウレタン樹脂等を用いてもよい。これらの
高分子弾性材料は、硬さ（JIS Ａ）が10〜50度の範囲
内であることが望ましい。硬さが10度未満では、軟らか
すぎて脊椎途中に埋め込んだ場合に、負荷によつてこの
部分が簡単に変形して前後左右方向にはみ出し、神経組
織を圧迫するため不適である。逆に、硬さが50度を超え
ると硬すぎて得られる人工椎間板に屈曲性がなくなり、
使い勝手が悪い。

また、円柱状体10の上部領域Ａと下部領域Ｂにおいて
上記高分子弾性材料11の中に分散含有されるセラミツク
ス粉末12は、骨と化学的に結合し分離不可能となる生体
活性を備えていることが必要であり、生体活性を備えた
セラミツクス材料からつくられる。上記セラミツクス材
料としては、例えば、ハイドロキシアパタイト，バイオ
ガラス，ガラスセラミツクス等があげられる。なかで
も、結晶化ガラスであるアパタイト−ウオラストナイト
含有セラミツクスが好適である。

この発明の人工椎間板は、上記生体適合性高分子弾性
材料11と、生体活性セラミツクス粉末12とを用い、例え
ばつぎのようにして製造することができる。すなわち、
まず未架橋の生体適合性高分子弾性材料液と生体活性セ
ラミツクス粉末12とを混合し、円板状の型内に充填して
硬化させ、２枚のセラミツクス粉末含有円板を作製す
る。つぎに、円柱状型内の両端面に上記２枚の円板をは
め込み、その状態で未架橋の高分子弾性材料液を型内に
充填する。そして、硬化させることにより、第１図に示
すような３層構造の円柱状体10を得ることができる。ま
た、型内の底部にセラミツクス粉末12を均一に敷き、そ
の上から高分子弾性材料液を充填し、さらにこの高分子
弾性材料液の上部にセラミツクス粉末12を均一に載せ、
その状態で型をセツトして硬化させることにより製造す
ることもできる。

なお、上記製法において、円柱状体10の上部領域Ａと
下部領域Ｂを形成する生体適合性高分子弾性材料11と生
体活性セラミツクス粉末12の混合組成物は、高分子弾性
材料11に対し、セラミツクス粉末12が30〜80容積％含有
されるよう設定することが好適である。30容積％未満で
は円柱状体10の上面および下面に露出するセラミツクス
粉末12の量が少なくなり生体内の椎体との接合が弱くな
る傾向がみられ、逆に80容積％を超えると、セラミツク
ス粉末12間を結合させるバインダーとしての働きを有す
る高分子弾性材料11の割合が少なすぎてこの部分の成形
性，保形性が悪くなる傾向がみられるからである。

また、この発明の人工椎間板において、全体のの厚
み、あるいは生体活性セラミツクス粉末12を含有させる
上部領域Ａと下部領域Ｂの厚み等は、患者の体格や他の
脊椎機能とのバランス等に応じて個別に設定することが
できる。例えば、略円柱状体10の中央領域外周面を、第
２図に示すように、凹状にへこませて全体がくの字状に
屈曲しやすくしてもよいし、逆に、第３図に示すよう
に、凸状の丸みを持たせて上下方向にかかる荷重に対し
強い抵抗力を示すようにしてもよい。

また、円柱状体10の上面および下面に、第４図に示す
ような突起（あるいは筋状の溝）10aを形成するように
してもよい。このようにすると、生体内に埋め込む場合
に、椎体（第７図参照）と人工椎間板との接合面積が大
きくなり、人工椎間板の固定が強固に行われるようにな
る。

さらに、人工椎間板を、実際の脊椎を模して、第５図
に示すように、円の片側がおしつぶれたような横断面形
状に設定してもよい。

なお、全体の形状は、円柱状に限定されず、四角柱状
等、適宜の形状に成形することができる。

つぎに、実施例について説明する。

〔実施例１〜７〕 後記の表に示す材料を用い、上記の製法に従つて第１
図に示すような人工椎間板をつくつた。そして、得られ
た７種類の人工椎間板のうち、実施例１〜３のものにつ
いて、試験速度1mm/minで試料を圧縮することにより圧
縮ばね特性を測定した。その結果を第６図に示す。

また、上記実施例１〜７の人工椎間板を死体標本に埋
め込んで、前方屈曲性、後方屈曲性、軸方向ねじり性、
側方屈曲性を測定し、実際の椎間板のそれと対比し、動
きの良否を評価した。

これらの結果を下記の表に示す。また、対照例とし
て、第８図に示す従来のアパタイト人工椎体を準備し、
上記と同様の評価を行い、その結果を下記の表に併せて
示した。

以上の結果から、実施例品は、いずれも良好なばね圧
縮性を示し、また、対照品に比べて屈曲性に優れている
ことがわかる。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明の人工椎間板は、全体が略円
柱状体もしくは略角柱状体で、その上部領域と下部領域
が生体適合性高分子弾性材料中に生体活性セラミツクス
粉末が分散含有させた組成物で形成され、中間領域が上
記高分子弾性材料のみで形成されているため、この人工
椎間板の上端面および下端面を生体内の椎体に接合すれ
ば、この部分に分散含有されるセラミツクス粉末が生体
内の椎体と化学的に接合して人工椎間板が椎体間に一体
的に結合される。そして、人工椎間板の中間領域部が高
分子弾性材料のみから構成されていて弾力性を有してい
るため、この中間領域部を中心にして、上下のセラミツ
クス含有領域がある程度自由に旋回する。したがつて、
この人工椎間板は前屈，後屈等の動きに合わせて柔軟に
動くので、脊椎全体がスムーズに動き、無理な荷重がか
からない。また、全体の形状や高分子弾性材料の硬度を
適宜に選択することにより、患者の体格や他の脊椎機能
とのバランス等をみながら、その人その人に合つた人工
椎間板を提供することができ、きめこまやかな治療を施
すことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す縦断面図、第２図は
他の実施例を示す斜視図、第３図はさらに他の実施例を
示す斜視図、第４図は他の実施例を示す縦断面図、第５
図は円柱状体の変形例を示す平面図、第６図は実施例品
の圧縮ばね特性を示す線図、第７図は脊椎の構成を示す
部分的な斜視図、第８図および第９図はそれぞれ従来品
の一例を示す斜視図である。 10……円柱状体、11……高分子弾性材料、12……セラミ
ツクス粉末、Ａ……上部領域、Ｂ……下部領域、Ｃ……
中間領域

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石川 博將 北海道札幌市厚別区もみじ台南３―12―10 (72)発明者 渋谷 武宏 滋賀県大津市本宮２丁目41―７ (72)発明者 高木 雅隆 滋賀県神埼郡能登川町躰光寺626番地 (72)発明者 桜場 幸雄 愛知県小牧市大字北外山字哥津3600 東海 ゴム工業株式会社内 (72)発明者 馬場 潔 愛知県小牧市大字北外山字哥津3600 東海 ゴム工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平２−215461（ＪＰ，Ａ)

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】全体が略円柱状もしくは略角柱状で、その
   上部領域と下部領域が生体適合性ある高分子弾性材料を
   ベースとしこの中に生体活性セラミツクス粉末を分散含
   有させた組成物によつて形成され、上記上部領域と下部
   領域に挟まれる中央領域が上記生体適合性ある高分子弾
   性材料のみによつて形成されていることを特徴とする人
   工椎間板。
2. 【請求項２】生体活性セラミツクス粉末が、生体活性ガ
   ラスまたは生体活性結晶化ガラスである請求項（１）記
   載の人工椎間板。
3. 【請求項３】生体適合性ある高分子弾性材料が、ウレタ
   ンゴムもしくはシリコーンゴムである請求項（１）また
   は（２）記載の人工椎間板。