JP4280445B2 - 補強した合成椎骨体間融合インプラント - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の背景】
本発明は、広義には、医療用インプラントに関する。より具体的には、本発明は、補強した椎骨体間融合インプラント、及びそのインプラントの製造方法並びに使用方法に関する。
【０００２】
隣接する椎骨の端板間に配置された椎間板は、脊柱を安定化させ、椎骨間にて力を分配し且つ椎骨体を緩衝する。正常な椎間板は、環状線維と称される外側の線維輪によって取り巻かれ且つ封止された、半ゼラチン状の構成要素、すなわち髄核を有している。健康な無傷の脊柱において、環状線維は髄核が椎間板空間から突き出すのを防止する。
【０００３】
脊柱の椎間板は、外傷、病気又は老化によって変位し又は損傷される可能性がある。環状線維が傷付くと、髄核は髄管内に突き出し、これは、一般にヘルニア症すなわち椎間板の裂傷と呼ばれる状態である。押し出された髄核は、脊柱の神経を圧迫し、その結果、神経の損傷、痛み、無感覚、筋肉の弱体化及び麻痺を生じる可能性がある。椎間板は、また、正常な老化過程又は病気のため変性することもある。椎間板が水分を失い且つ硬くなると、椎間板空間の高さが低下し、脊柱の不安定さ、易動性の低下及び痛みを生じることになる。
【０００４】
場合によっては、これら症状の唯一の治療法は、椎間板切除すること、すなわち椎間板の一部分又はその全てを外科的に除去し、その後、隣接する椎骨を融合させることである。損傷し又は不健康な椎間板を除去することは、椎間板空間が潰れるのを許容することになる。椎間板空間が潰れることは、顕著な痛みに加えて、脊柱の不安定化、関節機構の異常、関節炎又は神経の損傷の過早の発現を生じさせる可能性がある。椎間板切除及び関節固定を介して痛みを緩和することは、椎間板空間を保存し且つ影響を受けた動作分節を最終的に融合させることを必要とする。
【０００５】
椎間板空間の潰れを防止し且つ椎間板空間を亙る隣接する椎骨の融合を促進するため椎間板空間を充填すべく骨移植片がしばしば使用されている。初期の技術において、骨材料は、単に、典型的に、椎骨の後方面にて隣接する椎骨の間に配置され、影響を受ける椎骨を跨ぐ板又はロッドを介して脊柱を安定化させていた。一旦融合したならば、分節の安定状態を保つのに使用した金物は不要となり、永久的な異物となるものであった。更に、融合中に位置を安定化させるためにロッド又は板を埋込むのに必要な外科的方法は、時間がかかり且つ面倒であることが多かった。
【０００６】
このため、切開した椎間板空間を安定化させるためのより好適な解決策は、好ましくは、前方又は後方に板止めすることを必要とせずに、そのそれぞれの端板間にて椎骨を融合させることであることが分かっていた。損傷した椎間板に置換し且つ少なくとも完全な関節固定が達成される迄、隣接する椎骨間の椎間板間空間の安定性を保つために使用できる許容可能な椎間板間インプラントを開発しようとする極めて多数の試みが為されている。このインプラントは、一時的な支持体を提供し且つ骨の内部成長を許容するものでなければならない。インプラントは、患者の寿命の間、脊柱に加わる圧縮荷重に耐えることができないから、椎間板切除及び融合方法が成功するためには、中実な塊体を形成すべく骨を隣接するように成長させることが必要となる。
【０００７】
隣接する椎骨が融合する迄、脊柱を支えるのに十分な強度を有し且つ融合後、全ての永久的な異物を解消し又は少なくとも最小限にする椎骨体間融合インプラントが常に必要とされている。
【０００８】
【発明の概要】
本発明の１つの特徴によれば、インプラントは、少なくとも１つの構造的補強部材の周りで硬化させた合成リン酸カルシウム材料で出来た多孔質の生体適合性の荷重支承体を有している。該補強部材は、埋め込んだとき、荷重支承体が曲げ力に抵抗するのに助力することが好ましい。該支承体は、典型的に、２つの椎骨間にて係合可能な寸法及び形態とされており、また、１つの椎骨に接触可能な形態とされた上面と、別の椎骨に接触可能な形態とされた内面とを有している。補強部材は、内側部材であることが好ましく、また、上面と下面との間に配置されており、また、支承体の長さに沿って伸びている。
【０００９】
更にその他の実施の形態において、該インプラントは、硬化させた合成リン酸カルシウム材料から成る荷重支承体と、埋め込んだ後、押し出しに抵抗する少なくとも１つの構造的補強部材とを有している。該構造的補強部材は、荷重支承体内に少なくとも部分的に埋め込まれ且つ隣接する椎骨に接触可能な形態とされている。支承体は、２つの椎骨の間にて係合可能な形態とされ且つ上面及び下面を有している。
【００１０】
本発明の更に別の特徴において、隣接する椎骨間の融合骨成長を促進する方法が提供される。本発明の１つの形態において、方法は、上述した椎骨体間融合インプラントを提供することと、隣接する椎骨間の椎間板空間内にインプラントを受け入れ得るように隣接する椎骨を準備することと、インプラントを椎間板空間内に配置することとを備えている。
【００１１】
本発明のその他の特徴は、本発明の椎骨体間融合インプラントを製造する方法を提供することである。好ましい方法は、その内部に構造的補強部材が配置された金型を提供することと、硬化可能な合成リン酸カルシウム材料を金型内に注入することと、材料を硬化させて荷重支承インプラントを形成することとを備えている。
【００１２】
本発明の上記及びその他の目的並びに有利な点は、本明細書の説明から明らかになるであろう。
【００１３】
【好ましい実施の形態の説明】
本発明の原理の理解を促進する目的のため、好ましい実施の形態に関して以下に説明し、その説明のために特定の語を使用する。しかし、これにより本発明の範囲を何ら限定することを意図するものではなく、本発明が関係する技術分野の当業者に通常案出されると考えられる本発明の変更例及び更なる改変例、及び本明細書に記載した本発明の原理の更なる適用例を含むものであることが理解されよう。
【００１４】
上記に開示したように、本発明は、全体として、合成補強医療用インプラントに関するものである。本発明の１つの特定の特徴は埋め込まれたとき、曲げ力又は引張り力に抵抗し得るように少なくとも１つの椎骨体間補強部材の周りで硬化させた合成リン酸カルシウム材料で出来た多孔質、生体適合性の荷重支承体を有する椎骨体間融合インプラントを提供するものである。該インプラントは、自己硬化性であり、また、金属製メッシュのような金属製補強部材の周りで硬化状態に形成するため熱又は圧力を外部から付与することを必要としない、低結晶性リン酸カルシウム材料を含むことができる。代替的な実施の形態において、材料は、圧力及び（又は）約５℃乃至約５０℃、典型的に、約２０℃乃至４０℃の範囲の温度に曝されたとき硬化可能である。
【００１５】
かかるインプラントは、例えば、コンピュータ断層写真法（ＣＴ）又は磁気共鳴画像法（ＭＲＩ）における人為的金属構造を最小限にし、このことは術後の合併症の診断を一層容易にする点にて有益である。また、融合状態を放射線写真によって評価することも一層容易である。更に、上記のリン酸カルシウム材料は時間の経過と共に分解し且つ骨にて置換することができる。更に、かかるインプラントは、応力遮蔽効果が相対的に存在しないことを可能にすると共に、セラミックが分解した後、融合状態を評価することを一層容易にする構造とすることができる。更に、線維状組織が金属装置と接合することに代えて、骨がリン酸カルシウムに直接、付着することも有益である。
【００１６】
次に、図１乃至図５を参照すると、インプラント１０は、構造的補強部材３０が内部に配置された荷重支承体２０を備えることができる。荷重支承体２０は、第一の端部２１と、第二の端部２２と、第一の端部２１及び第二の端部２２を接続する壁２３とを有している。壁２３は第一の面である上面２４及び第二の面である下面２５を画成し、これらの面は隣接する椎骨に接触可能な形態とされている。荷重支承体２０は、選択的に、以下に更に説明するように骨形成性材料にて充填することのできる貫通穴２６を含むことができる。当業者にはその他の形態が明らかであろう。例えば、その他の実施の形態において、穴は荷重支承体を完全に貫通して伸びるようにしなくてもよい。荷重支承体は、１つのキャビティを画成し又は骨形成性材料にて充填することが有益である上面及び（又は）下面にその他の不連続部分を画成することができる。荷重支承体は、図３及び図４に図示するように、工具係合穴又は器具取り付け穴２８を画成する工具係合端部２７を更に有することができ、この場合、支承体２０´はまた、第二の端部２２´と、壁２３´と、上面２４´と、下面２５´とを更に有している。該支承体は図３及び図４に図示するように、例えば、穴２６及び（又は）補強部材３０並びに雄ねじ部１９０のようなインプラント１０のその他の構成要素の方位を示すため刻目２９を更に有することができる。
【００１７】
荷重支承体２０は硬化可能なリン酸カルシウム材料で形成することが好ましい。ハイドロキシアパタイト、リン酸三カルシウム及びその混合体を含む多岐に亙るリン酸カルシウム材料を使用することができる。荷重支承本体を形成するリン酸カルシウム材料は、生来の骨とほぼ同様の組成を有することが好ましい。更に、１つの好ましい合成リン酸カルシウム材料は、約５０℃以下のような低温度、特に室温（約２５℃）にて流動可能であり且つかかる温度にて硬化可能なものである。より好ましい材料は、室温（約２５℃）にて流動可能であり且つ約体温（約３７℃）にて硬化可能なものである。かかる合成リン酸カルシウム材料は、全てリー（Ｌｅｅ）らに対する米国特許第５，７８３，２１７号、米国特許第５，６７６，９７６号、米国特許第５，６８３，４６１号、米国特許第５，６５０，１７６号及び国際公開第ＷＯ９８／１６２６８号、国際公開第ＷＯ９６／３９２０２号、国際公開第ＷＯ９８／１６２０９号に記載されているように、エテックスコーポレーション（Ｅｔｅｘ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）から入手可能なハイドロキシアパタイトを含む、低又は不十分結晶性アパタイトのような不十分又は低結晶性リン性酸カルシウムを含む。引用した特許及び本明細書にて記載するように、「不十分又は低結晶性」リン酸カルシウム材料は、長範囲シークエンスを殆ど又は全く含まない非結晶性材料及び（又は）ナノメートル又はオングストローム程度の結晶性領域を示すナノ結晶性材料を意味するものとする。荷重支承体のカルシウム対リン酸の比は、典型的に約１．３対１．７、より典型的には、約１．５対１．７の範囲にある。
【００１８】
支持材料又は補強フィラー材料、孔形成材及び以下に説明するように骨誘発因子を含む、その性質を調節するためのその他の添加剤を本発明の荷重支承体を形成する組成物に含めることができる。
【００１９】
上述し且つ図１乃至図５に図示するように、インプラント１０は、その内部に配置された少なくとも１つの構造的補強部材３０を有している。図１乃至図４には、インプラント１０の長さに沿って配置された２つの構造的補強部材３０が図示されている。リン酸カルシウム材料は構造的補強部材３０の周りで硬化し、補強部材が荷重支承体内に保持されるようにすることが好ましい。図１乃至図４に図示した部材は荷重支承体により完全に取り巻かれているが、これら部材は代替的な実施の形態において、部分的に露出させてもよい。
【００２０】
補強部材は、上面と下面との間に配置し且つ支承体の上面及び下面に対し斜め又は横断状の如き平行でない状態で伸び或いはこれらの面に対し平行に伸びる状態を含んで、荷重支承体の長さに沿って伸びるようにしてもよい。更に、補強部材は、斜め又は横断状を含む平行でない状態で伸びるようにし、また、その他の形態にて、インプラントの荷重支承体の中央の長手方向軸に対し平行に伸びるようにしてもよい。
【００２１】
構造的補強部材３０は、多岐に亙る形状とすることができる。例えば、部材３０は図５に最も良く図示するように円筒状の形状とすることができる。部材３０は、球状、角錐体、矩形及びその他の多角形の形状を含む当該技術分野で既知のその他の形状とすることができる。図６乃至図１６には、構造的部材の多岐に亙るその他の形態が図示されている。
【００２２】
図６及び図７には、その一端５２にて端部材５３に接続された２つの長手方向部材５１を有する構造的部材５０が図示されている。長手方向部材５１の端部５２の各々は端部材５３の内面５４に取り付けられている。長手方向部材５１は円筒状の形状の部材のような細長い部材であることが好ましく、また、互いにほぼ平行に配置されることが更に好ましい。長手方向部材５１及び端部材５３は、別個に製造し、次に、当該技術分野で既知の方法により接続し、又は単一の一体の装置として製造し、又は、当業者に既知の任意のその他の方法により製造することができる。
【００２３】
次に、図８を参照すると、補強バンド部材６０は丸味を付けた端部６１、側部６３を有し且つ空隙６２を画成するほぼ楕円形の形状に形成された長い材料であることが好ましいものとして図示されている。補強部材６０の寸法は、本明細書に記載した全ての補強部材の場合と同様に、荷重支承体を曲げ力に対して補強するようなものである。現場にてインプラントに加えられるかかる曲げ力は、例えば、引張り力及び圧縮力を含む。次に、図９を参照すると、補強部材７０は、補強バンド７１と、該補強部材７０を形成し得るように取り付けられた中間部材７２とを有することができる。中間部材７２は補強バンド７１により画成された領域又は空隙７３を跨ぎ、補強部材７０を形成し、また、中間部材７２の長手方向軸Ａ_Gが図９及び図１０に図示するように、補強部材７１の長手方向軸Ａ_Rに対し垂直となるように配置されることが好ましい。中間部材が組み込まれる荷重支承体の構造的一体性に影響を与え得るように中間部材は２つより少なくし又はより多数の中間部材が存在するようにすることができるが、図９には２つの中間部材７２が図示されている。図９及び図１０に図示した中間部材７２はリング形状構造体であるが、上述したように、当該技術分野で既知のその他の形状とすることもできる。
【００２４】
次に、図１１を参照すると、補強部材８０が図示されている。補強部材８０は外面８２を有する細長い板８１である。板８１は板８１の長さに沿って配置された貫通穴８３を更に含むことができる。１つの特定の荷重支承体内には１つ又はより多くの補強部材８０を配置することができる。
【００２５】
次に、図１２を参照すると、ら旋状又はヘリカル形態の形状とされた補強部材９０が図示されている。この特定の形態は、本発明の１つの好ましい形態において、補強部材９０は荷重支承体内に部分的にのみ埋め込み、以下により詳細に説明するように、荷重支承体の外面にねじ部を形成することができる点にて有益である。
【００２６】
本明細書に記載した補強部材又は支持部分は曲げ荷重又は引張り荷重に抵抗する多岐に亙る材料にて製造することができる。このため、かかる材料は本明細書に記載した荷重支承体の構造的一体性を増すことになろう。補強部材はチタン、ステンレス鋼、タンタル及びその合金並びにコバルトクロム、コバルトクロムニッケル及びコバルトクロムモリブデン合金を含む金属材料にて製造されることが好ましい。補強部材はまた、例えば炭素繊維、炭素繊維複合材、コラーゲンストランド（例えば、繊維又は織ったロープ）又はポリエチレン、ダクロン（Ｄａｃｒｏｎ）（登録商標名）及び分解性ポリマーのようなプラスチックの如きその他の材料にて製造することもできる。補強部材は、荷重支承体と有益に組み合わさって少なくとも約４０ＭＰａの圧縮力に耐えることができるインプラントを形成することができる点で有益である。
【００２７】
本発明の１つの好ましい実施の形態において、上述した補強部材はチタンメッシュのようなメッシュから構成されている。該メッシュは上述した所要形状の部材を形成する補強部材に形成することができる。例えば、金属メッシュは図５及び図６に図示した円筒状の形状の補強部材を形成する幾つかの形態に形状設定することができる。更なる代替的な補強部材が図１７乃至図２４に図示されており、これらについて以下により詳細に説明する。
【００２８】
先ず、図１３及び図１４を参照すると、補強部材１００は、その端部にて全体としてほぼ円筒状の形状を形成し得るように取り付けられたほぼ楕円形の３つのリング１０１、１０２、１０３を有している。補強部材１００はまた、補強部材１００に更なる安定性を付与し得るように交差点にて楕円形のリング１０１、１０２、１０３が取り付けられる端部リング１０４、１０５も備えている。
【００２９】
次に、図１５及び図１６を参照すると、補強部材１１０が図示されており、この補強部材は、更なる安定性を提供し得るように楕円形リングの長さに沿って取り付けられた中間リング１１１、１１２が存在する点を除いて、補強部材１００と同一である。
【００３０】
次に、図１７及び図１８を参照すると、補強部材１２０は、丸味を付けた端部１２２、側部１２４ａ、１２４ｂを有し且つ空隙すなわち領域１２３を画成する楕円形の形状の中央ワイヤー１２１ａを備えている。上側ワイヤー１２１ｂ、中間ワイヤー１２１ｃ、下側ワイヤー１２１ｄとして識別された３つの追加的な楕円形のワイヤー部材は、中央ワイヤー１２１ａの長さに沿って配置され且つ側部１２４ａ、１２４ｂの間で互いの頂部に１つずつ配置し、上側ワイヤー、中間ワイヤー及び下側ワイヤーの各々を独立的に貫通する長手方向面は中央ワイヤー１２１ａを貫通する同様の長手方向面に対し平行でない、例えば、垂直とされているが、その他の形態とすることも可能であると考えられる。補強部材１２０は、交差位置にてワイヤー１２１ａ乃至１２１ｄに接続されたワイヤー安定化リング１２５を更に備えている。
【００３１】
次に、図１９及び図２０を参照すると、補強部材１２０に対して図示したものと同一の形態にてそれぞれ配置された上側ワイヤー１３１ａ、中間ワイヤー１３１ｂ及び下側ワイヤー１３１ｃを備える補強部材１３０が図示されている。補強部材１３０は交差点の周りに配置され且つ交差点にてワイヤー１３１ａ乃至１３１ｃに接続された端部安定器１３５を備えている。端部安定器１３５は、リング形状ワイヤーにて製造されることが好ましく、リング形状ワイヤーの外形は図２０に図示した補強部材１３０の端面図で最も良く図示するように円弧状であるようにこのリング形状ワイヤーは曲げられている。
【００３２】
次に、図２１及び図２２を参照すると、インプラント４０は、ほぼ矩形の形状である荷重支承体４１を備え、また、第一の面である上面４２と、第二の面である下面４３と、該２つの面を接続する壁４４とを備えている。壁４４は人間のような哺乳動物の椎間板間空間の高さに近似する高さであることが好ましい。荷重支承体４１は骨形成性材料を内部に配置することができる貫通穴４５を更に画成することができる。代替的な実施の形態において、荷重支承体は、上面４２及び（又は）下面４３にキャビティ又はその他の不連続部分を画成し、骨形成性材料を該キャビティ内に配置することができる。補強部材１４０が荷重支承体４１内に配置されている。
【００３３】
荷重支承体１４１に対する補強部材１４０は図２３に別個に図示されている。補強部材１４０は、同様に、ほぼ矩形の形状であり、また、インプラント４０の貫通穴４５の位置に相応する開口部を提供し得るように空隙１４３を画成する本体１４１を備えている（図２１参照）。
【００３４】
本発明のインプラントの形態の更に別の例が図２４及び図２５に図示されている。インプラント１５０はほぼ楕円形の形状である荷重支承体１５１を備えるものとして図示され、該荷重支承体は、第一の面である上面１５２と、第二の面である下面１５３と、第一の面１５２及び第二の面１５３を接続する壁１５４とを備えている。荷重支承体１５１はまた、上述したように、骨形成性材料をその内部に保持するために使用することができる貫通穴１５５又はその他の領域を備えることもできる。内部構造的補強部材１６０が荷重支承体１５１内に配置されている。図２５に図示するように、補強部材１６０は、実質的に楕円形の形状であり、インプラント１５０の貫通穴１５５の位置に相応する開口部を提供し得るように空隙１６３を画成する本体１６１を備えている。
【００３５】
上述したように、貫通穴又はその他の開口或いは不連続部分は骨形成性材料で充填することができる。自家移植片、同種移植片、異種移植片、脱鉱物骨、合成及びバイオセラミック、ポリマー及び骨誘発因子のような生来の骨移植片代替品を含む、任意の適宜な骨形成性材料又は組成物を採用することが考えられる。本明細書で使用する骨形成性材料又は骨形成性組成物という語は、自家移植片、同種移植片、異種移植片、骨移植片代替品及び生来、合成及び遺伝子組み換え蛋白、ヌクレオチド順位（例えば、成長促進遺伝子のような遺伝子）、ホルモン等を含む、骨の成長、又は治癒を促進する実質的に任意の材料を意味するものとする。
【００３６】
自家移植片は、ドリル、切骨器、掻爬器、冠状鋸及びこの分野の外科医に周知のその他の工具及び方法を使用して腸骨の先端のような位置から採取することかできる。好ましくは、自家移植片は最小侵襲性外科手術により腸骨の先端から採取するものとする。骨形成性材料はまた、インプラントのため端板を準備する間に外科医が広げるために除去した骨を含むこともできる。
【００３７】
好ましくは、骨形成性材料として自家移植片が選ばれる場合、貫通穴を充填するため極少量の骨材料があればよい。インプラントによって構造的支持体が提供されるから、自家移植片自体がこの構造的支持体を提供する必要はない。かかる少量の骨を得るためのドナーの外科手術は侵襲程度が少なく、患者が一層良く耐えることができる。通常、かかる少量の骨を得るため筋肉を切開する必要性は殆どない。このため、本発明は、自家移植片を採用するときの不利益な点の多くを解消し又は最小にするものである。
【００３８】
骨の構造又は機能に置換する生来の移殖片及び合成移植片の代替品はまた、骨形成性組成物として採用することも考えられる。例えば、脱鉱物骨基質、鉱物組成物及びバイオセラミックを含む、任意のかかる移植片の代替品を採用することが考えられる。ラリーＬ．ヘンチ（Ｌａｒｒｙ Ｌ．Ｈｅｎｃｈ）及びジュン ウィルソン（Ｊｕｎｅ Ｗｉｌｓｏｎ）（１９９３年ワールドサイエンティフィックパブリッシング（ＷｏｒｌｄＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ）有限会社、巻１）編集によるバイオセラミックの入門（ＡｎＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｔｏ Ｂｉｏｃｅｒａｍｉｃｓ）という文献から明らかであるように、バイオグラス（ＢＩＯＧＬＡＳＳ）（登録商標名）、ハイドロキシアパタイト及びこの目的のため有益に使用することのできる当該技術分野で既知のリン酸カルシウム組成物を含む、極めて多岐に亙るバイオセラミック材料が存在する。上記の開示内容はこの目的のため参考として引用し本明細書に含めてある。好ましい組成物は、生物活性ガラス、リン酸三カルシウム及びハイドロキシアパタイトを含む。１つの実施の形態において、移植片代替品は、リン酸三カルシウム及びハイドロキシアパタイトを含む、２相性リン酸カルシウムセラミックである。
【００３９】
幾つかの実施の形態において、本発明にて使用される骨形成性組成物は、薬学的に許容可能な担体内のほぼ純粋な骨誘発又は成長因子又は蛋白の骨成長を刺激し又は誘発するのに治療上有効な量を備えている。好ましい骨誘発因子は遺伝子組み換え人間の骨形態形成蛋白（ｒｈＢＭＰｓ）であり、それは、これら蛋白は制限されずに供給でき、また、感染性病気を伝染することがないからである。最も好ましくは、骨の形態形成蛋白は、ｒｈＢＭＰ−２、ｒｈＢＭＰ−４、ｒｈＢＭＰ−７又はそのヘテロダイマーである。
【００４０】
遺伝子組み換えＢＭＰ−２は、約０．４ｍｇ／ｍｌ乃至約１．５ｍｇ／ｍｌ、好ましくは、１．５ｍｇ／ｍｌ付近の濃度にて使用することができる。しかし、ＢＭＰ−１乃至ＢＭＰ−１８として特定された骨の形態形成蛋白を含む任意の骨の形態形成蛋白が採用可能であると考えられる。ＢＭＰｓは、マサチューセッツ州、ケンブリッジのジェネティクス インスティテュート（Ｇｅｎｅｔｉｃｓ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ）インコーポレーテッドから入手可能であり、また、ＢＭＰｓ及びそれを暗号化する遺伝子はまた、当該技術分野の当業者が作成することができ、これについては、以下の米国特許に記載されている。すなわち、ウォーズニー（Ｗｏｚｎｅｙ）らへの米国特許第５，１８７，０７６号、ウォーズニーらへの米国特許第５，３６６，８７５号、ワング（Ｗａｎｇ）らへの米国特許第４，８７７，８６４号、ワングらへの米国特許第５，１０８，９２２号、ワングらへの米国特許第５，１１６，７３８号、ワングらへの米国特許第５，０１３，６４９号、ウォーズニーらへの米国特許第５，１０６，７４８号、及びウォーズニーらへの国際特許第ＷＯ９３／００４３２号、セレステらへの国際特許第ＷＯ９４／２６８９３号及びセレステらへの国際特許第ＷＯ９４／２６８９２号である。骨誘発因子の全ては、上述のように得られたものか又は骨から隔離されたものであるかどうかを問わずに採用可能であると考えられる。骨の形態形成蛋白を骨から隔離する方法は、ユリスト（Ｕｒｉｓｔ）への米国特許第４，２９４，７５３号及びユリストらの１９８４年８１ＰＮＡＳ３７１に記載されている。
【００４１】
骨形成性組成物に対する担体材料の選択は、生体適合性、生物分解性、機械的性質及びインターフェースの性質並びに荷重支承部材の構造に基づいて行われる。本発明の組成物の特定の適用例は、適宜なフォーミュレーションを画成する。可能な担体は、リン酸カルシウム、ポリラクティク酸、ポリ無水物、コラーゲン、リン酸カルシウム、ヒアルロン酸、高分子アクリル酸エステル及び脱鉱物骨を含む。該担体は、蛋白、ヌクレオチド順序等を供給することのできる任意の適宜な担体とすることができる。最も好ましくは、担体は最終的に身体に分解吸収することができる。１つの好ましい担体は、インテグラ ライフサイエンセズ コーポレーション（Ｉｎｔｅｇｒａ ＬｉｆｅＳｃｉｅｎｃｅｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）によりヘリスタット（Ｈｅｌｉｓｔａｔ）（登録商標名）吸収可能コラーゲンヘモスタティック剤という商品名で販売されている、吸収可能なコラーゲンスポンジである。セラミックブロック及び粒子はフランス国Ｐ．４−６２１８０ ラング−デュ−フリエールズのソファモールダネックグループ．Ｂ（Ｓｏｆａｍｏｒ Ｄａｎｅｋ Ｇｒｏｕｐ．Ｂ）及びフランス国、３１１００トロウセ １３２ ラウ ディ エスファンジニのバイオランド（Ｂｉｏｌａｎｄ）から商業的に入手可能である。骨誘発因子は、任意の適宜な方法にて担体内に導入される。例えば、担体はその因子を保持する溶液中に浸漬させることができる。
【００４２】
多くの場合、硬化が典型的に３７℃又はそれ以下にて行われるとき、椎骨体間融合インプラントを形成し得るように補強部材の周りで硬化する前に、リン酸カルシウム材料中に骨誘発因子を含めることができる。これと代替的に、硬化させた後、硬化した多孔質の荷重支承体に且つ（又は）その内部に適宜な液体担体中の骨の形態形成蛋白のような因子を例えば、浸漬、滴下等によって付与してもよい。
【００４３】
本発明の椎骨体間融合インプラントにはその外面に画成された表面機能部分を設けることができる。例えば、本発明の１つの形態において、インプラントの少なくとも１つの端部は、図３及び図４に図示するように工具係合穴又は器具取り付け穴２８を画成する工具係合端部２７である。１つの好ましい実施の形態において、穴２８はねじ付きであるが、任意の適宜な取り付け形態とすることも考えられる。
【００４４】
本発明の椎骨体間融合インプラントは、埋込み工具を受け入れる工具係合スロット２９を更に備えることができる。該スロットは、例えば、図３に図示するように、インプラントの中央の長手方向軸Ａ_Lに対し典型的に垂直である。更なるその他の実施の形態において、スロット２９は、図２６に図示したインプラント１０´´の工具係合端部２７´に画成された１つの整合用の刻目標識又は溝２９´として機能し、これによりその他端を挿入端部とすることができる。インプラント１０´´は、インプラントの一端に存在する機能部分が相違し且つ外ねじが存在しない点を除いて、全ての点にてインプラント１０´と同一である。このように、スペーサ１０´´の構成要素は、プライム符号「´´」を付する点を除いて、スペーサ１０´の構成要素に相応する番号が付けてある。
【００４５】
これと代替的に、スロットに代えて、突起を端部壁に形成してもよい。かかる突起は、直線状の平坦な側部の形状（図３に図示したスロットの鏡像のような）、楕円形の突出部、両凹型突出部、四角形の突出部又は突出部を破損させ又はその他の損傷を与えずに挿入トルクを伝達することを許容すべく十分な端部キャップ又は工具係合端部の強度及び駆動てこ作用を提供する任意のその他の突き出す形状を形成することができる。
【００４６】
更なるその他の表面機能部分をスペーサの長さＬに沿って画成することができる。図３及び図４に関して上述したように、インプラントの外面はねじ部１９０を画成し、又は歯、溝、ワッフルパターン等のような押出し抵抗可能なその他の形態を画成することができる。ねじ部又はその他の表面機能部分はまた、骨−スペーサの境界面を安定化させ且つ微小動作を少なくして融合を促進することもできる。本発明のインプラントには、荷重支承体がその内部で硬化する、金型内にねじ付き機能部分を含め及び（又は）硬化した後、部品を機械加工することといった当業者に周知の方法によってねじ部を設けることができる。
【００４７】
特定の実施の形態において、ねじ部又はその他の押出し抵抗性の表面機能部分は、図２７及び図２８に図示するように、補強部材から形成することができる。インプラント２００は、構造的補強部材９０がその内部に配置された荷重支承体２０１を備えており、該補強部材９０はヘリカル又はら旋状の形態をした本体９１を備えている。荷重支承体２０１は、第一の端部である端部２０２と、第二の端部である端部２０３と、該第一の端部２０２及び第二の端部２０３を接続する壁２０４とを更に備えている。壁２３は、第一の面である上面２０５と、第二の面である下面２０６とを更に画成する。補強部材９０は、荷重支承体２０１内に配置されており、補強部材９０の少なくとも一部分が本体９１の外面から露出されてインプラント２００の外面２０８の上にねじ部を形成する。補強部材９０の大部分が荷重支承体２０１内に埋め込まれて部材９０を支承体２０１の内部で固定し、また、曲げ力に対するインプラント２００の抵抗性を向上させることも好ましい。
【００４８】
次に、図２９及び図３０を参照すると、補強部分を提供し且つ埋め込んだ後、インプラントが押し出されるのを防止するのに更に助力することのできる板を含むインプラント２５０が図示されている。インプラント２５０は、第一の端部である端部２５１と、第二の端部である端部２５２と、第一の端部２５１及び第二の端部２５２を接続する壁２５３とを有する荷重支承体２５６を備えている。図示したインプラントは、荷重支承体２５６内に配置され、好ましくはその荷重支承体内に部分的に埋め込まれた細長い補強部材２７０を備えている。補強部材２７０は、インプラント２５０の中央の長手方向軸に沿って伸びる本体２７１を備えている。板２６０が補強部材２７０の本体２７１から半径方向に伸び且つインプラント２５０の上面２５４及び下面２５５の上で部分的に露出されるか又は荷重支承体２５６内に部分的に埋め込まれている。板２６０は埋め込んだ後、インプラントの押し出しに抵抗可能な形態及び配置とすることができる。半径方向に伸びる板２６０を有する補強部材２７０は図３１に最も良く図示されている。
【００４９】
本発明の更なる別の特徴において、隣接する椎骨間の融合骨成長を促進させる方法が提供される。本発明の１つの形態において、１つの方法は、補強部材がその内部に配置された荷重支承体を有するもののような、本明細書に記載した第一の椎骨体間融合インプラントを提供することを含む。選ばれたインプラントは、形成されるキャビティの寸法及び融合を行う特定の患者の必要性に基づいた適宜な寸法のものである。隣接する椎骨は、従来の方法に従って隣接する椎骨間の椎間板空間内にスペーサを受け入れ得るように準備される。スペーサは好ましくは器具の取り付け穴を介して当該技術分野で既知の器具の上に取り付けられる。インプラントの貫通穴又は空隙が存在するならば、その貫通穴又は空隙内に骨形成性材料を選択的に配置することができる。次に、融合すべき隣接する椎骨間に形成されたキャビティ内にインプラントを挿入する。インプラントが椎間板空間内で適正な方位とされたならば、インプラントを器具から非係合状態にすることができる。本発明の１つの好ましい形態において、第一のインプラントが椎骨体Ｖ付近に適正に配置された後、第二のインプラントを椎間板空間内に挿入し、その結果、図３２に図示するようにスペーサが両側から配置されるようにする。貫通穴を有するインプラント内に骨形成性材料を選択的に配置することもできる。
【００５０】
本発明の更なる特徴において、椎骨体間融合インプラントを製造する方法が提供される。本発明の１つの形態において、椎骨体間融合インプラントを製造する方法はその内部に構造的補強部材が配置された金型を提供することを含む。該金型は、所望の形状を有するインプラントを形成し得るように所望の形状とする。補強部材は本明細書に記載した補強部材又は同様の部材の少なくとも１つを含むことができる。例えば、上述した材料から選ばれた硬化可能、流動可能な合成リン酸カルシウム材料を次に金型内に注入し又はその他の方法で送り込む。次に、材料を例えば、３７℃又はそれ以下の温度に曝すことにより且つ（又は）材料を圧力に曝すことにより材料を硬化させる。
【００５１】
図面及び上記の説明にて本発明を図示し且つ詳細に説明したが、これは一例であり、特徴を限定するものではないとみなすべきであり、好ましい実施の形態のみを図示し且つ説明したものであり、本発明の範囲内に属する全ての変更及び改変例を保護することを望むものであることを理解すべきである。更に、本明細書に引用した全ての参考文献は当該技術の水準を示すものであり、その内容の全体を参考として引用し本明細書に含めてある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 椎骨体間融合インプラントの１つの実施の形態の斜視図である。
【図２】 図１のインプラントの端面図である。
【図３】 本発明の椎骨体間融合インプラントの１つの代替的な実施の形態の斜視図である。
【図４】 図３のインプラントの端面図である。
【図５】 図１のインプラントを補強するために使用される構造的補強部材の斜視図である。
【図６】 補強部材の１つの代替的な実施の形態の斜視図である。
【図７】 図６の補強部材の端面図である。
【図８】 補強部材の１つの代替的な実施の形態の斜視図である。
【図９】 補強部材の１つの代替的な実施の形態の斜視図である。
【図１０】 図９の補強部材の端面図である。
【図１１】 補強部材の１つの代替的な実施の形態の斜視図である。
【図１２】 ら旋形状の補強部材の斜視図である。
【図１３】 補強部材の１つの代替的な実施の形態の斜視図である。
【図１４】 図１３の補強部材の端面図である。
【図１５】 補強部材の１つの代替的な実施の形態の斜視図である。
【図１６】 図１５の補強部材の端面図である。
【図１７】 補強部材の１つの代替的な実施の形態の斜視図である。
【図１８】 図１７の補強部材の端面図である。
【図１９】 補強部材の１つの代替的な実施の形態の斜視図である。
【図２０】 図１９の補強部材の端面図である。
【図２１】 楔形状の椎骨体間融合インプラントの斜視図である。
【図２２】 図２１のインプラントの端面図である。
【図２３】 図２１の楔形状インプラントを補強することができる補強部材の図である。
【図２４】 楕円形状の椎骨体間融合インプラントの斜視図である。
【図２５】 図２４のインプラントの補強部材の斜視図である。
【図２６】 一端に刻目標識を有する本発明の椎骨体間融合インプラントの１つの代替的な実施の形態の斜視図である。
【図２７】 インプラントの外面にねじ部を形成するら旋状補強部材にて補強された荷重支承体を示す、本発明の椎骨体間融合インプラントの１つの代替的な実施の形態の斜視図である。
【図２８】 図２７のインプラントの端面図である。
【図２９】 本発明の椎骨体間融合インプラントの１つの代替的な実施の形態の斜視図である。
【図３０】 図２９のインプラントの端面図である。
【図３１】 図３０のインプラントを補強するために使用することのできる、半径方向に伸びる板２６０を有する補強部材２７０の斜視図である。
【図３２】 椎間板間空間内に両横方向から埋め込まれた本発明の２つのインプラントの頂面図である。

Claims (16)

1. 椎骨体間融合インプラントにおいて、
   生体適合性の荷重支承体であって、硬化させた合成リン酸カルシウム材料で出来ており、２つの椎骨の間に係合可能な寸法及び形態とされ、上面と、下面とを有する、荷重支承体と、
   少なくとも１つの構造的補強部材であって、該構造的補強部材の少なくとも一部が前記荷重支承体内に埋め込まれ、且つ、該構造的補強部材の残りの部分が前記荷重支承体上に露出されて、埋め込んだ後、押出しに抵抗するように隣接する椎骨に接触可能な形態とされた、構造的補強部材と、
   を備える、椎骨体間融合インプラント。
2. 請求項１の椎骨体間融合インプラントにおいて、
   前記リン酸カルシウム材料がリン酸カルシウムアパタイトである、椎骨体間融合インプラント。
3. 請求項２の椎骨体間融合インプラントにおいて、
   前記リン酸カルシウムアパタイトが低結晶性アパタイトである、椎骨体間融合インプラント。
4. 請求項１の椎骨体間融合インプラントにおいて、
   前記補強部材が金属で出来ている、椎骨体間融合インプラント。
5. 請求項４の椎骨体間融合インプラントにおいて、
   前記金属がチタンである、椎骨体間融合インプラント。
6. 請求項５の椎骨体間融合インプラントにおいて、
   前記チタンがチタンメッシュである、椎骨体間融合インプラント。
7. 請求項４の椎骨体間融合インプラントにおいて、
   前記金属が、チタン、ステンレス鋼、コバルトクロム、タンタル、その混合体及びその合金から成る群から選ばれる、椎骨体間融合インプラント。
8. 請求項１の椎骨体間融合インプラントにおいて、
   少なくとも約４０ＭＰａの圧縮強度を有する、椎骨体間融合インプラント。
9. 請求項１の椎骨体間融合インプラントにおいて、
   前記支承体が、スペーサを埋め込む推進工具を受け入れる工具係合穴を画成する工具係合端部を更に備える、椎骨体間融合インプラント。
10. 請求項１の椎骨体間融合インプラントにおいて、
    前記荷重支承体上に露出された、前記構造的補強部材の前記残りの部分は、該インプラント上の押出し抵抗性の表面機能部分を形成する、椎骨体間融合インプラント。
11. 請求項１の椎骨体間融合インプラントにおいて、
    前記インプラントが止め釘である、椎骨体間融合インプラント。
12. 請求項１の椎骨体間融合インプラントにおいて、
    前記インプラントが楔である、椎骨体間融合インプラント。
13. 請求項１の椎骨体間融合インプラントにおいて、
    前記支承体が前記上面及び前記下面を接続する壁を更に備える、椎骨体間融合インプラント。
14. 請求項１３の椎骨体間融合インプラントにおいて、
    前記支承体が楕円形である、椎骨体間融合インプラント。
15. 請求項１の椎骨体間融合インプラントにおいて、
    前記荷重支承体上に露出された、前記構造的補強部材の前記残りの部分は、該インプラント上のねじ部を形成する、椎骨体間融合インプラント。
16. 請求項１の椎骨体間融合インプラントにおいて、
    前記荷重支承体上に露出された、前記構造的補強部材の前記残りの部分は、該荷重支承体から半径方向外側に向かって突出している、椎骨体間融合インプラント。

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