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技術 マトリックス・インプラント

出願人 エスアイ−ボーン・インコーポレイテッド
発明者 ブレット・ダブリュー・シュナイダーロクサン・サイモンデレク・リンジースコット・エイ・ヤービー
出願日 2015年9月18日 (4年0ヶ月経過) 出願番号 2017-515113
公開日 2017年9月28日 (1年11ヶ月経過) 公開番号 2017-528251
状態 特許登録済
技術分野 手術用機器 補綴
主要キーワード ガイドピン受け 横方向支持 ラピッドプロトタイピング技術 交差ポイント 非円筒状 体積空孔率 カット構造 寸法構成
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (20)

課題・解決手段

2つの骨セグメントを融合または固定するためのインプラントが説明されている。例えば、インプラントは、仙腸関節を融合または固定するために使用することができる。インプラントは、マトリックス構造を有し、直線の横断面のエリアを有し、曲率を有することができる。

概要

背景

多くのタイプのハードウェアは、骨折した骨の固定に、および融合される(関節固定される)ことになっている骨の固定に利用可能である。

例えば、人間の腰帯(図1および図2を参照)は、3つの相対的に動かない関節で結合された、3つの大きな骨から構成される。当該骨のうちの1つは、仙骨と呼ばれ、それは腰椎の底にあり、それがL5の脊椎骨に接続する。他の2つの骨は、一般に「寛骨」と呼ばれ、技術的に右腸骨および左腸骨と呼ばれる。仙骨は、仙腸関節(簡略化してSI関節)で両方の寛骨に接続する。

SI関節は、脊椎から下肢までの力の伝達に働き、その逆も成立する。SI関節は、腰痛患者の22%までの痛み発生器のように説明されている。

SI関節から発生した痛みを取り除くために、仙腸関節融合は、外科的処置として(例えば骨盤退行変性仙腸骨炎炎症性の仙腸骨炎、仙腸関節の医原性不安定性硬化性腸骨炎または骨盤の外傷性骨折脱臼のために)典型的に示される。現在、ねじとプレートを備えたねじが、仙腸骨の融合に使用される。同時に、軟骨はSI関節の「滑膜関節」部分から除去されなければならない。これは、損傷しているか、部分的に脱臼しているか、脱臼しているか、骨折しているか、または、変性した関節に接近するために、大きな切開を要求する。組織の大きな切開および除去は、患者に重大な外傷を引き起こし、痛みをもたらし、手術後に治癒するための時間を増加させる。

加えて、ねじタイプのインプラントは、特にねじり力にさらされる関節(SI関節)において、回転および緩みに影響される傾向がある。埋め込み後のインプラントの過度動きは、インプラントが骨に対して組み込むことおよび融合することの失敗をもたらすことがある。それは、失敗したインプラントを除去して交換する必要性をもたらすことがある。

したがって、回転に抗し、最小侵襲性の手順を使用して移植でき、および/または、失敗したインプラントを救助するために使用できる骨融合または固定にインプラントを提供することは望ましいであろう。

概要

2つの骨セグメントを融合または固定するためのインプラントが説明されている。例えば、インプラントは、仙腸関節を融合または固定するために使用することができる。インプラントは、マトリックス構造を有し、直線の横断面のエリアを有し、曲率を有することができる。

目的

したがって、回転に抗し、最小侵襲性の手順を使用して移植でき、および/または、失敗したインプラントを救助するために使用できる骨融合または固定にインプラントを提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

SI関節を固定または融合するためのインプラントであって、長手方向軸と、前記長手方向軸に対して横断する直線の全体的な横断面の形状とを有する細長い本体であって、当該細長い本体が近位端および遠位端を有する細長い本体であり、前記細長い本体が、前記長手方向軸に整列されて、前記細長い本体の前記近位端および前記遠位端の間に延在する複数の頂点支柱と、マトリックス構造を形成するために一方の頂点支柱から他方の頂点支柱に延在する複数の支持支柱と、前記細長い本体の前記長手方向軸に沿って配置された第1のガイドピン受けとを備えるインプラント。

請求項2

前記直線の全体的な横断面の形状が、三角形である、請求項1に記載のインプラント。

請求項3

前記直線の全体的な横断面の形状が、矩形または正方形である、請求項1に記載のインプラント。

請求項4

前記細長い本体が、前記細長い本体の前記近位端から前記遠位端まで前記長手方向軸に沿って湾曲している、請求項1に記載のインプラント。

請求項5

前記細長い本体が、約5度〜約45度の曲率を有する、請求項4に記載のインプラント。

請求項6

前記細長い本体が、約15〜約30度の曲率を有する、請求項1に記載のインプラント。

請求項7

前記第1のガイドピン受けが、ガイドピンをしっかりと受け入れるのに適応した円形の開口部を有する、請求項1に記載のインプラント。

請求項8

前記細長い本体が、チタンプラズマスプレーコーティングされている、請求項1に記載のインプラント。

請求項9

前記細長い本体が、ハイドロキシアパタイトでコーティングされている、請求項1に記載のインプラント。

請求項10

前記細長い本体が、金属からなる、請求項1に記載のインプラント。

請求項11

前記金属が、チタンである、請求項10に記載のインプラント。

請求項12

前記金属が、格子構造を備える、請求項10に記載のインプラント。

請求項13

前記格子構造が、立方体である、請求項12に記載のインプラント。

請求項14

前記格子構造が、六方晶系である、請求項13に記載のインプラント。

請求項15

前記格子構造が、約100ミクロン〜約1000ミクロンの直径を備えた複数の梁を備える、請求項12に記載のインプラント。

請求項16

前記細長い本体が、セラミック材料からなる、請求項1に記載のインプラント。

請求項17

前記細長い本体が、プラスチック材料からなる、請求項1に記載のインプラント。

請求項18

前記細長い本体が、多孔質の外面を有する、請求項1に記載のインプラント。

請求項19

前記多孔質の外面が、約100ミクロン〜約1000ミクロンの気孔サイズを有する、請求項18に記載のインプラント。

請求項20

前記頂点支柱および前記支持支柱の厚さが、約1mm〜約5mmである、請求項1に記載のインプラント。

請求項21

前記第1のガイドピン受けが、前記細長い本体の前記遠位端に位置する、請求項1に記載のインプラント。

請求項22

前記第1のガイドピン受けが、前記細長い本体の前記近位端に位置する、請求項1に記載のインプラント。

請求項23

前記第1のガイドピン受けが前記細長い本体の前記遠位端に位置して、第2のガイドピン受けが前記細長い本体の前記近位端に位置する、請求項1に記載のインプラント。

請求項24

前記第1のガイドピン受けと前記第2のガイドピン受けとの間に延在するカニューレをさらに含む、請求項23に記載のインプラント。

請求項25

第3のガイドピン受けが、前記第1のガイドピン受けと前記第2のガイドピン受けとの間に位置する、請求項23のインプラント。

請求項26

複数のピン受けが、前記第1のガイドピン受けと前記第2のガイドピン受けとの間に位置する、請求項23のインプラント。

請求項27

SI関節を固定または融合するためのモジュールのインプラントであって、遠位のガイドピン受けと、直線状に配置された複数の横方向の支持支柱とに結合されたフレームを備える遠位部と、近位のガイドピン受けと、直線状に配置された複数の横方向の支持支柱とに結合されたフレームを備える近位部と、頂部支柱の間で斜めに配置された傾斜した支持支柱によって互いに結合された複数の頂部支柱と、前記頂部支柱に垂直に配置された複数の横方向支持支柱であって、繰り返しの内部部分の近位端および遠位端の両方において直線状に配置された複数の横方向支持支柱と、前記支持支柱に固定され、前記遠位のガイドピン受けおよび前記近位のガイドピン受けの両方に整列された内部のガイドピン受けとを備える少なくとも1つの繰り返しの内部部分であって、前記遠位部の前記横方向の支持支柱が、前記繰り返しの内部部分の第1のセットの横方向の支持支柱に整列され、前記近位部の前記横方向の支持支柱が、前記繰り返しの内部部分の第2のセットの横方向の支持支柱に整列されるように、前記少なくとも1つの繰り返しの内部部分が前記遠位部と前記近位部との間に位置決めされる少なくとも1つの繰り返しの内部部分とを備えるモジュールのインプラント。

請求項28

前記傾斜した支持支柱が、「X」構成に配置される、請求項27に記載のモジュールのインプラント。

請求項29

前記傾斜した支持支柱が、オーバーラップしない対角線の構成に配置される、請求項27に記載のモジュールのインプラント。

技術分野

0001

この発明の実施形態は、一般に、2つの骨セグメント一緒に融合させるのに使用できる骨インプラントに関する。

背景技術

0002

多くのタイプのハードウェアは、骨折した骨の固定に、および融合される(関節固定される)ことになっている骨の固定に利用可能である。

0003

例えば、人間の腰帯(図1および図2を参照)は、3つの相対的に動かない関節で結合された、3つの大きな骨から構成される。当該骨のうちの1つは、仙骨と呼ばれ、それは腰椎の底にあり、それがL5の脊椎骨に接続する。他の2つの骨は、一般に「寛骨」と呼ばれ、技術的に右腸骨および左腸骨と呼ばれる。仙骨は、仙腸関節(簡略化してSI関節)で両方の寛骨に接続する。

0004

SI関節は、脊椎から下肢までの力の伝達に働き、その逆も成立する。SI関節は、腰痛患者の22%までの痛み発生器のように説明されている。

0005

SI関節から発生した痛みを取り除くために、仙腸関節融合は、外科的処置として(例えば骨盤退行変性仙腸骨炎炎症性の仙腸骨炎、仙腸関節の医原性不安定性硬化性腸骨炎または骨盤の外傷性骨折脱臼のために)典型的に示される。現在、ねじとプレートを備えたねじが、仙腸骨の融合に使用される。同時に、軟骨はSI関節の「滑膜関節」部分から除去されなければならない。これは、損傷しているか、部分的に脱臼しているか、脱臼しているか、骨折しているか、または、変性した関節に接近するために、大きな切開を要求する。組織の大きな切開および除去は、患者に重大な外傷を引き起こし、痛みをもたらし、手術後に治癒するための時間を増加させる。

0006

加えて、ねじタイプのインプラントは、特にねじり力にさらされる関節(SI関節)において、回転および緩みに影響される傾向がある。埋め込み後のインプラントの過度動きは、インプラントが骨に対して組み込むことおよび融合することの失敗をもたらすことがある。それは、失敗したインプラントを除去して交換する必要性をもたらすことがある。

0007

したがって、回転に抗し、最小侵襲性の手順を使用して移植でき、および/または、失敗したインプラントを救助するために使用できる骨融合または固定にインプラントを提供することは望ましいであろう。

0008

この発明は、一般に、2つの骨セグメントを一緒に融合させるために使用できる骨インプラントに関する。

0009

いくつかの実施形態では、SI関節の固定または融合のためのインプラントが提供される。インプラントは、長手方向軸、および長手方向軸に対して横方向の直線断面形状を有する細長い本体を含むことができる。細長い本体は、近位端および遠位端を有する。細長い本体は、長手方向軸に整列されて、細長い本体の近位端と遠位端との間に延在する複数の頂点支柱と、マトリックス構造を形成するために一方の頂点支柱から他方の頂点支柱まで延在する複数の支持支柱と、細長い本体の長手方向軸に沿って配置された第1のガイドピン受けとを含むことができる。

0010

いくつかの実施形態では、直線の横断面の形状が、三角形である。

0011

いくつかの実施形態では、直線の横断面の形状が、矩形または正方形である。

0012

いくつかの実施形態では、細長い本体が、細長い本体の近位端から遠位端まで長手方向軸に沿って湾曲している。いくつかの実施形態では、細長い本体は、約5度〜約45度の曲率を有する。

0013

いくつかの実施形態では、細長い本体が、約15度〜約30度の曲率を有する。

0014

いくつかの実施形態では、ガイドピン受けが、ガイドピンをしっかりと受け入れるのに適応した円形の開口部を有する。

0015

いくつかの実施形態では、細長い本体が、チタンプラズマスプレーコーティングされている。

0016

いくつかの実施形態では、細長い本体が、ハイドロキシアパタイトでコーティングされている。

0017

いくつかの実施形態では、細長い本体が、金属からなる。

0018

いくつかの実施形態では、金属が、チタンである。

0019

いくつかの実施形態では、金属が、格子構造を備える。

0020

いくつかの実施形態では、格子構造が立方体である。

0021

いくつかの実施形態では、格子構造が、六角形である。

0022

いくつかの実施形態では、格子構造が、約100ミクロン〜約1000ミクロンの直径を備えた複数の梁を備える。

0023

いくつかの実施形態では、細長い本体が、セラミック材料からなる。

0024

いくつかの実施形態では、細長い本体が、プラスチック材料からなる。

0025

いくつかの実施形態では、細長い本体が、多孔質の外面を有する。

0026

いくつかの実施形態では、支柱のすべてが、多孔質の表面で覆われる。

0027

いくつかの実施形態では、支柱のすべてが、多孔質の表面で優先的に覆われる。

0028

いくつかの実施形態では、多孔質の外面が、約100ミクロン〜約1000ミクロンの気孔サイズを有する。

0029

いくつかの実施形態では、頂点支柱および支持支柱の厚さが、約1mm〜約5mmである。

0030

いくつかの実施形態では、第1のガイドピン受けが、細長い本体の遠位端に位置している。

0031

いくつかの実施形態では、第1のガイドピン受けが、細長い本体の近位端に位置する。

0032

いくつかの実施形態では、第1のガイドピン受けが、細長い本体の遠位端に位置する。また、第2のガイドピン受けがボディの近位端に位置する。

0033

いくつかの実施形態では、インプラントが、第1のガイドピン受けと第2のガイドピン受けとの間に延在する連続的なカニューレをさらに含むことができる。

0034

いくつかの実施形態では、第3のガイドピン受けが、第1のガイドピン受けと第2のガイドピン受けとの間に位置する。

0035

いくつかの実施形態では、複数のピン受けが、第1のガイドピン受けと第2のガイドピン受けとの間に位置する。

0036

いくつかの実施形態では、SI関節を固定または融合するためのモジュールのインプラントが提供される。モジュールのインプラントは、遠位のガイドピン受け、および直線状に配置された複数の横方向の支持支柱とに結合されたフレームを備える遠位部と、近位のガイドピン受け、および直線状に配置された複数の横方向の支持支柱に結合されたフレームを備える近位部と、少なくとも1つの繰り返しの内部部分とを含む。少なくとも1つの繰り返しの内部部分は、頂点支柱の間で斜めに配置される傾斜した支持支柱で一緒に結合された複数の頂点支柱と、繰り返しの内部部分の近位端および遠位端の両方で直線状に配置されて頂点支柱に直交に配置される複数の横方向の支持支柱と、支持支柱に固定されて、遠位のガイドピン受けと近位のガイドピン受けとの両方に整列される内部ガイドピン受けとを備える。少なくとも1つの内部繰り返しの部分は、遠位部の横方向の支持支柱が繰り返しの内部部分の第1のセットの横方向の支持支柱に整列されるとともに、近位部の横方向の支持支柱が繰り返しの内部部分の第2のセットの横方向の支持支柱に整列されるように、遠位部と近位部との間に位置決めされる。

0037

いくつかの実施形態では、傾斜した支持物支柱が、「X」構成に配置される。いくつかの実施形態では、傾斜した支持物支柱は、オーバーラップしない対角線の構成に配置される。

0038

いくつかの実施形態では、頂点支柱および支持支柱が、外面からインプラントの中心の方に骨移植材料を受け入れるように、間を置いて配置される(arranged and spaced)。

0039

いくつかの実施形態では、移植材料が、自家移植片である。

0040

いくつかの実施形態では、移植材料が、同種移植片である。

0041

いくつかの実施形態では、移植材料が、骨形成タンパク質である。

0042

いくつかの実施形態では、インプラントが、外面からインプラントの中心の方に延在する支柱を有しないで、それによって、移植材料および/またはガイドピンを受け入れるための空洞を形成する。

0043

この発明の新規の特徴は、クレームで具体的に示される。この発明の特徴および利点のより良い理解は、この発明の原理が利用される例示的な実施形態を示す以下の詳細な説明、および添付図面を参照することにより得られるであろう。

図面の簡単な説明

0044

仙骨および寛骨(右腸骨および左腸骨)を備える人間の腰帯の前方の解剖学的図である。仙骨は、仙腸関節(簡略化してSI関節)で両方の寛骨に接続されている。
仙骨および寛骨(右腸骨および左腸骨)を備える人間の腰帯の後方の解剖学的図である。仙骨は、仙腸関節(簡略化してSI関節)で両方の寛骨に接続されている。
関節または2つの骨セグメントの融合または固定に使用できる様々な直線状のインプラントの実施形態である。
関節または2つの骨セグメントの融合または固定に使用できる様々な直線状のインプラントの実施形態である。
腸骨、SI関節、および仙骨S1を横切る側方アプローチを使用して、SI関節を固定するためのインプラントを備えたSI関節の軸方向の断面図を例示する。
腸骨の後方の腸骨棘から入り、SI関節を通して曲がり、仙骨翼終端する後側方のアプローチを使用して、SI関節を固定するためのインプラントを備えたSI関節の軸方向の断面図を例示する。
複数の支柱から形成されるマトリックス構造を有するインプラントの様々な実施形態を例示する。
複数の支柱から形成されるマトリックス構造を有するインプラントの様々な実施形態を例示する。
複数の支柱から形成されるマトリックス構造を有するインプラントの様々な実施形態を例示する。
複数のピン受けを持ったマトリックス構造を有するインプラントの様々な実施形態を例示する。
複数のピン受けを持ったマトリックス構造を有するインプラントの様々な実施形態を例示する。
複数のピン受けを持ったマトリックス構造を有するインプラントの様々な実施形態を例示する。
様々な角度および断面からのマトリックス構造を有するインプラントの別の実施形態を例示する。
様々な角度および断面からのマトリックス構造を有するインプラントの別の実施形態を例示する。
様々な角度および断面からのマトリックス構造を有するインプラントの別の実施形態を例示する。
有窓のインプラントの実施形態を例示する。
インプラント微構造の様々な横断面の形状を例示する。それは形状を変える梁微構造で形成される。
インプラント微構造の様々な横断面の形状を例示する。それは形状を変える梁微構造で形成される。
インプラント微構造の様々な横断面の形状を例示する。それは形状を変える梁微構造で形成される。
インプラント微構造の様々な横断面の形状を例示する。それは形状を変える梁微構造で形成される。
様々な代替の梁微構造を例示する。
様々な代替の梁微構造を例示する。
様々な代替の梁微構造を例示する。
インプラント微構造を形成する梁に対する様々なサイズを例示する。
インプラント微構造を形成する梁に対する様々なサイズを例示する。
インプラント微構造を形成する梁に対する様々なサイズを例示する。
インプラント微構造を形成する梁に対する様々なサイズを例示する。
湾曲したマトリックス・インプラントの実施形態を例示する。
モジュールのマトリックス・インプラントの実施形態を例示する。

実施例

0045

図3および図4は、2つの骨セグメントの固定または融合に使用できる、中実の細長い本体12を備えた直線状のインプラント10を例示する。図3に示されるインプラント10は、円筒状であり、インプラント・ボディの外側に沿ってねじ山任意選択で有することができる。上述のように、円筒状のねじタイプのインプラントは、過度の回転を受けることができる。この問題の1つの解決策は、図4でのインプラント10である。それは非円筒状の横断面のエリアを有する。例えば、図示のように、インプラント10は、三角形の断面積を有することができるが、矩形、六角形などを含む他の直線状の断面プロファイルも使用することができる。非円筒状のインプラントは、回転に抗するためには厳密な直線断面形状を有する必要はない。非円形である横断面のエリアは、一般に十分であろう。例えば、滴状の横断面のエリア、または少なくとも1つの頂点を備えた横断面のエリアは、回転に抗することができる。卵形の断面のように直線の構成要素を有さない他の非円形の横断面の形状も、機能することができる。

0046

図5は、腸骨を横切り、SI関節を横切って仙骨に入る側面のアプローチを使用する、SI関節を横切る図3または図4のインプラント10の挿入を例示する。図6は、腸骨の後方の腸骨棘から入り、SI関節を通して曲がり、仙骨翼で終端する後側方のアプローチを使用して、SI関節を横切る同じインプラントの挿入を例示する。本明細書に説明されるインプラントの多くは、同様の方法でSI関節を横切って挿入されることがある。

0047

マトリックス・インプラント
いくつかの実施形態では、インプラントを曲げることまたは失敗なしで関節または2つの骨セグメントの融合を容易にするために十分な強度を提供しながら、骨移植材料および/または生物学的援助充填できるオープンフレーム構造をインプラントに提供することは望ましいことがある。

0048

オープン・フレーム構造を提供するための1つの方法は、図7A図7Cおよび図7G図7Iに図示するように、マトリックス構造を使用して、インプラント10の細長い本体12を構成することができる。いくつかの実施形態では、細長い本体12の面またはサイドは、それぞれマトリックス構造を使用して構成することができる。インプラント10は、細長い本体12の長さを貫通して延びる長手方向軸に横方向の直線の全体的な横断面の形状を有することができる。細長い本体12の角または頂点のそれぞれは、細長い本体12の近位端16と遠位端18との間に延在する頂点支柱14で形成される。正方形または矩形の全体的な横断面の形状を備えたインプラントが、4つの頂点支柱などを有しているが、三角形の全体的な横断面の形状を備えたインプラントは、3つの頂点支柱を有する。インプラントの面を形成するために、支持支柱20は様々なマトリックス構造において配置される。

0049

例えば、図7Aは、支持支柱20が2つの頂点支柱14の間に対角線上に(diagonally)延在し、支持支柱20が三角形および正方形の開口を画定するように、互いに「X」構成で交差する、マトリックス構造の一実施形態を例示する。両方の頂点支柱に対して直角で2つの頂点支柱の間に延在する追加の横方向の支持支柱も加えることができる。横方向の支持支柱は、「X」の支持支柱間で位置決めすることができ、および/または「X」の支持支柱の中間部または交差部を横切るように位置決めすることができる。

0050

図7Bは、支持支柱20が交互の対角線で横方向のパターンに配置されるマトリックス構造の別の実施形態を例示する。この実施形態では、対角線の支持支柱が互いに平行にあるように、インプラントの1つの面の上の対角線の支持支柱のすべては、同じ方向に角度をなしている。支持支柱20は三角形の開口を画定する。

0051

図7Cは、支持支柱20が交互の対角線で横方向のパターンに配置されるマトリックス構造の別の実施形態をさらに例示する。この実施形態では、対角線の支持支柱がジグザグパターンを形成するのに互いに約90度を指向するように、対角線の支持支柱は交互のパターンで角度をなしている。支持支柱20は三角形の開口を画定する。

0052

様々なマトリックス構造は、インプラントがさらされる様々な力(圧縮力張力剪断力曲げ応力、およびねじり力を含む)に対する異なるレベル抵抗を提供することができる。

0053

図8は、開口を提供するためにマトリックス構造を使用する代替を例示する。インプラント10は、開窓22を備えた細長い本体12を有することができる。示されるように、開窓22は円形にすることができ、例えば大小の開窓の交互のパターンで異なるサイズのものにすることができる。開窓22は、別法として、三角形、正方形または矩形などの直線形状、あるいは、楕円形、卵形または円形などの曲線形状であってもよい。

0054

いくつかの実施形態では、開窓22が三角形、正方形、矩形、またはこれらの組み合わせであってもよく、マトリックス構造を形成するのに配置される。言いかえれば、支持支柱20で画定された、図7A図7Bの開口は、開窓22と考えられることができる。

0055

細長い本体12の壁は、上述されるように平面にすることができ、例えば、図7G図7Iに示されるように支持支柱20および/または開窓22から形成される。細長い本体12を形成するために平面の壁を使用することは、全体的なインプラントと同一または類似の横断面の形状を備えた中空の空洞をもたらすことができる。例えば、三角形の全体的な横断面の形状を備えたインプラントは、三角形の横断面の形状を備えた空洞を有することができる。壁と頂点支柱および支持支柱の厚さは、約1mm〜約5mmであるか、または約1mm〜約3mmである。加えて、壁の遠位端は、先細りにすることができる。

0056

これらのインプラントを備えた従来のガイドピンの使用を容易にするために、インプラントの遠位端は、図7A図8に示されるようにガイドピンを受け入れるように寸法構成され且つ形作られる開口26を備えた遠位のガイドピン受け24を含むことができる。例えば、開口26は、典型的なガイドピンを受け入れるために円形にすることができる。いくつかの実施形態では、近位端は、追加的にまたは別法としてガイドピンを受け入れるように寸法構成され且つ形作られた開口を備えた近位のガイドピン受けを有することができる。いくつかの実施形態では、連続的なカニューレは、近位のガイドピン受けから遠位のガイドピン受けまで延在することができる。いくつかの実施形態では、複数の個別で共線形の(multiple individual and co-linear)ガイドピン受けは、近位のガイドピン受けと遠位のガイドピン受けとの間でインプラント・ボディ内に存在することができる。

0057

例えば、図7Dは、「X」構成で頂点支柱14の間に対角線上に延在する支持支柱20を備える、図7Aに示される実施形態に類似する、マトリックス構造の別の実施形態を例示する。しかしながら、この実施形態では、インプラント10が、インプラントの近位端に位置する近位のガイドピン受け28と、インプラントの遠位端に位置している遠位のガイドピン受け24と、インプラントの長手方向軸に沿って配置された複数の内部ガイドピン受け30とを有する。内部ガイドピン受け30は、支持支柱20および/または頂点支柱14に取り付けることができる。示されるように、内部ガイドピン受け30は、「X」形状の支持支柱20の交差ポイントで取り付けられる。ガイドピンを受け入れることに加えて、内部ガイドピン受け30は、マトリックス構造に追加の支持および筋かい(bracing)を提供することができる。

0058

図7Eは、図7Dに示される実施形態に類似しているマトリックス構造の別の実施形態を例示する。両方の実施形態は、「X」形状の支持支柱20および複数の内部ガイドピン受け30を有する。しかしながら、この実施形態は、直角で頂点支柱14の間に横方向に延在する、追加の支持支柱20を有する。横方向の支持支柱は、示されるような「X」形状の支持支柱の間で位置決めすることができるか、または「X」形状の支持支柱に統合される。横方向の支持支柱は、マトリックス構造に追加の支持および筋かいを提供することができる。

0059

図7Fは、図7Dに示される実施形態に類似しているマトリックス構造の別の実施形態を例示する。しかしながら、複数のガイドピン受けを有することの代わりに、インプラント10は、インプラントの近位端から遠位端まで延在する単一のガイドピン受け32を有する。このガイドピン受け32は、支持支柱20に取り付けることができるチューブまたはカニューレにすることができる。いくつかの実施形態では、チューブまたはカニューレは、複数の開窓34を有することもできる。いくつかの実施形態では、開窓34は支持支柱の開口に沿って位置決めすることができる。開窓34が骨の内部成長を促進し、インプラントを通じて骨移植材料の導入を可能にする一方、チューブが支持支柱20を支持することを可能にする。

0060

図7G図7Iは、図7Eに示される実施形態に類似しているマトリックス構造の別の実施形態を例示する。この実施形態は、「X」形状の支持支柱20および直角で頂点支柱14の間に横方向に延在する追加の支持支柱20を有する。この実施形態と図7Eに例示された実施形態との間の1つの差異は、図7Eに開示した実施形態が一般に円形の支持支柱20および頂点支柱14を有しているが、この実施形態での支持支柱20および頂点支柱14が、一般に直線断面形状を有するということである。いくつかの実施形態では、頂点支柱14はインプラントの鋭いエッジおよび頂点を除去するために面取りすることができる。加えて、この実施形態は、遠位のガイドピン受け24および近位のガイドピン受けを有することができるが、上述された実施形態のうちのいくつかと異なり、内部ガイドピン受けを欠くことができる。その代りに、ガイドピンは、頂点支柱および/または支持支柱の固有の横断面の形状によって内部に支持することができる。本明細書の実施形態のいずれもが、直線、円形、あるいは2つの形状の組み合わせの横断面を有することができる。管状の支柱が一緒に溶接されることがあるが、直線の支柱の使用は、壁構造カットするレーザーによってマトリックス・インプラントの製作を可能にする。レーザー・カット構造溶接構造よりも構造上強いことがある。それは、埋め込み後にインプラントに印加された大きな負荷を支持することにとって重要である。インプラント10の遠位端18は、埋め込み後にインプラントを通じて移植材料が遠位に注入されることを可能にする、1つ以上の開口29を有することができる。加えて、本明細書に説明される実施形態のいずれもが、任意選択で、内部ガイドピン受けを有するか、または内部ガイドピン受けを省略することができる。図7Hは、横方向の支柱を通る断面図を例示し、図7Iは、「X」形状の支持支柱を通る断面図を例示する。

0061

微構造を形成する梁(beam)と同様に、マトリックスの頂点支柱および/または支持支柱を含むインプラントは、様々な形を有することができる。例えば、梁および/または支柱は、図9A図9Dに図示するように、曲線の、直線の、または2つの組み合わせの断面を有することができる。例えば、梁および/または支柱は、図9Aに示されるような円形の断面を、図9Bおよび図9Cに示されるような曲線の断面を、または図9Dに示されるような正方形または矩形の断面を有することができる。所望の場合、梁および/または支柱の角およびエッジが丸くなることができることが理解されるに違いない。

0062

インプラントは、様々な材料からなることができる。例えば、インプラントは、チタンまたは鋼のような金属または合金、またはセラミックまたはポリマーのような非金属の材料からなることができる。いくつかの実施形態では、インプラント材料は、梁微粒子から形成される或る格子微構造を有することができる。例えば、インプラントの頂点支柱、支持支柱および他のパーツの格子微構造は、研磨または金属プラズマスプレーの適用、ならびに格子微構造を形成する梁のサイズおよび形状のような、使用される表面処理技術に応じて、粗面のまたは平滑な表面組織をもたらすことができる。例えば、図10A図10Cは、格子微構造を形成することができる様々な梁微構造を例示する。図10Aは立方体の梁構造を例示し、図10B六方晶系の(hexagonal)梁構造を例示し、図10C八角形の(octagonal)梁構造を例示する。他の梁構造には、正方晶系菱面体晶系斜方晶系単斜晶系、および三斜晶系が含まれる。図11A図11Dは、梁が様々なサイズを有することができることを例示する。例えば、図11A図11Dは、直径が約100ミクロン、約200ミクロン、約350ミクロン、約500ミクロンおよび約1000ミクロンである梁を例示する。他の実施形態では、梁のサイズは50ミクロン〜5000ミクロンで変化することができる。

0063

マトリックス・インプラントは、様々な技術を使用して製造することができる。例えば、マトリックス・インプラントは、米国の特許公開第2010/0161061号明細書に説明されるような、積層造形(additive manufacturing)を含むラピッドプロトタイピング技術を使用して3D印刷することができる。それは、すべての目的のために、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。3D印刷されたマトリックス・インプラントは、金属、ポリマーまたはセラミック材料からなることができる。例えば、金属粉(チタン・パウダー)は、インプラント構造を形成するために一緒に融合される場合がある。他の技術は、開窓または開口を切り取ること、頂点支柱および支持支柱を形成するために例えばレーザーを使用すること、あるいはマトリックスまたは開窓を作り出すために放電加工(EDM)を使用することを含む。

0064

3D印刷は、インプラントの空孔率が制御されることを可能にする。例えば、インプラントは、100ミクロン〜1000ミクロンの平均気孔サイズと共に、約30パーセント〜約70パーセントの体積空孔率を有することができる。気孔は、その大部分が互いにつながっている気孔に、その大部分がつながっていない気孔に、あるいは互いにつながっていて且つつながっていない気孔の混合にすることができる。いくつかの実施形態では、気孔は、頂点支柱および支持支柱を含むインプラントの材料の全体にわたって位置することができ、および内側のおよび外側のインプラント表面を含む支柱表面のすべてまたはいくらかの上に位置することができる。例えば、支柱を形成するための梁微粒子の融合は、梁微粒子間の融合の度合いに応じて、多孔質の、半多孔質の、または非多孔質の構造をもたらすことができる。他の実施形態では、気孔は、インプラント上に施すことができる多孔質コーティングに位置することができる。例えば、多孔質コーティングは、チタンのプラズマスプレープロセス、または別金属のプラズマスプレープロセスを使用して施すことができる。コーティングは、インプラントの外面に、インプラントの内面にまたはインプラントの外面および内面の両方に施すことができる。例えば、骨の内部成長および表面成長を提供するためにマトリックス化されたインプラントの外面に優先的にコーティングが施される。インプラント内で骨の貫通成長最大限にするためにインプラントの内側部分にコーティングが施されない。さらに、コーティングは、近位から遠位に優先的に施すことができ、その逆も正しい。多孔質コーティングの厚さは、約500ミクロン〜約1500ミクロンである。多孔質金属コーティングに加えてまたは別法として、ハイドロキシアパタイトのコーティングもインプラントに施すことができる。いくつかの実施形態では、空孔率は、インプラントの長さに沿って変えることができる。いくつかの実施形態では、コーティングの厚さは、インプラントの長さに沿って変えることができる。いくつかの実施形態では、外面に施されたコーティングの厚さは、内側のコーティングの厚さと異なることができる。例えば、いくつかの実施形態では、外側のコーティングは、内側のコーティングよりも大きいことがある。他の実施形態では、内側および外側のコーティングの厚さは、同じであってもよい。

0065

いくつかの実施形態では、図12に図示するように、頂点支柱14は、頂点支柱14の近位端から遠位端まで湾曲することができ、それによって、2014年9月18日に出願されて「骨の固定または溶融のためのインプラント」というタイトル同時係属の米国仮出願第62/052,318号明細書において説明される湾曲したインプラントに類似している湾曲したマトリックス・インプラント10をもたらす。当該仮出願は、すべての目的のために、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。

0066

インプラントの長さは、約25mm〜約95mmで変化することができる。マトリックス構造は、図13に示されるように、モジュールとすることができる。それは、インプラントの設計および/または製作の間に追加の繰り返しのサブユニットの追加によってインプラントの長さが変えられることを可能にできる。例えば、モジュールのマトリックス・インプラント130は、遠位端部分132、近位端部分134および1つ以上の繰り返しの内部部分136を有することができる。遠位端部分132は、遠位のガイドピン受け138を有することができる。また、近位端部分134は、上に説明された実施形態のように、近位のガイドピン受け136を有することができる。繰り返しの内部部分136は、上述されるように、頂点支柱140および支持支柱142を有することができる。例えば、示されるように、支持支柱142は、「X」構成を有することができ、2つの横方向の支持支柱144の間に位置することができる。2つの繰り返しの内部部分136が一緒に結合されるとき、2つの支持支柱の半分が全体の横方向の支持支柱を形成するために融合するように、2つの横方向の支持支柱144は、垂直な横方向の支持支柱の半分にすることができる。近位端部分134および遠位端部分132は、繰り返しの内部部分136の横方向の支持支柱144の半分と融合することができる、横方向の支持支柱144の半分から形成される結合部を有することができる。いくつかの実施形態では、繰り返しの内部部分136は、内部ガイドピン受け146を有することができる。

0067

いくつかの実施形態では、繰り返しの内部部分136の長さは、約10mmにすることができる。他の実施形態では、長さは約5mm〜約25mmにすることができる。いくつかの実施形態では、繰り返しの内部部分136は、繰り返しの内部部分が、「X」形状の支持支柱を形成するために、交互のパターンに配置されるように、「X」の半分を形成する支持支柱を有することができる。いくつかの実施形態では、支持支柱は、繰り返しの内部部分の長さを横断して延在する、単純に対角線の支柱である。

0068

埋め込み方法
本明細書に説明される様々なインプラントの埋め込み方法は、米国特許出願第2011/0087294号明細書、米国特許第8,425,570号明細書、米国特許第8,444,693号明細書、米国特許第8,414,648号明細書、および米国特許第8,470,004号明細書および同時係属中の米国仮特許出願第61/891,326号明細書において説明される。それらの各々は、すべての目的のために、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。これらの方法は、具体的には直線状のインプラントの用途に適している。

0069

図12に例示された湾曲したインプラントは、挿入プロトコルの方法に対して改変を要求することがある。インプラントが湾曲しているので、ストレートなガイドピン、ストレートなドリル、ストレートなブローチなどを使用して、インプラントをストレートなパスに沿って骨に打ち込むタッピングすることを試みることは、可能でないかまたは望ましくない場合がある。代わりに、インプラントの曲率と一致する湾曲した挿入パスを作り出して形成することは望ましい場合がある。

0070

例えば、湾曲した挿入パスを作り出すために使用される工具は、インプラントの曲率半径と一致する曲率半径を有することができる。例えば、工具およびインプラントのうちのいくらかまたはすべては、一致する曲率半径を有することができる。ガイドピン、ツール・ガイドドリルビット、ブローチおよびインパクトハンマーなどを含むことができる工具は、曲率半径と等しい長さのアームで回転自在に固定することができる。アームの一端がピボットに取り付けられ、アームの他端が、ツールおよび/またはインプラントを固定するために使用される。

0071

回転アームは、骨(腸骨と仙骨)を通る湾曲したパスを作り出すために湾曲したガイドピンを骨に打ち込むために使用することができる。ガイドピンを受け入れるための内腔を備えた相対的に短いドリルビットは、湾曲したパイロット穴穿孔するために湾曲したガイドピン上に配置することができる。いくつかの実施形態では、ドリルビットは、湾曲したガイドの端部に回動アームで固定することができ、湾曲したガイドピンの挿入なしで湾曲したパイロット穴を穿孔するために使用することができる。

0072

円形断面を備える湾曲したインプラントについては、湾曲したインプラントは、湾曲したガイドピン上に、および湾曲したパイロット穴で形成される湾曲した挿入パスの中に進むことができる。いくつかの実施形態では、湾曲したインプラントは、回動アームで保持され、湾曲したアームを回転させることによってガイドピンの援助なしで湾曲した挿入パスの中に挿入される。

0073

直線のインプラントまたはより広くは非円形のインプラントについては、湾曲したパイロット穴は、インプラントの全体的な横断面の形と一致する、適切な形状のブローチを使用して形作ることができる。存在するならば、湾曲したブローチまたは短いブローチは、湾曲したガイドピン上を進むことができる。そうでなければ、湾曲したブローチまたは短いブローチは、回動アームに保持されて、回動アームの回転でパイロット穴を通じて進む。ブローチが進むとき、ブローチは、インプラントの形と一致する形にパイロット穴を形作る。

0074

湾曲したインプラントは、湾曲したガイドピン上を進むとともに、湾曲したパイロット穴で形成される湾曲した挿入パスの中に進むことができる。いくつかの実施形態では、湾曲したインプラントは、回動アームで保持され、湾曲したアームを回転させることによってガイドピンの援助なしで湾曲した挿入パスの中に挿入される。

0075

より一般に、本明細書に説明されるインプラントは、いずれか2つの骨セグメント(骨折に起因する関節または2つの骨を形成する2つの骨)を融合するために使用することができる。

0076

「約」および「ほぼ」などの用語は、5パーセント、10パーセント、15パーセント、20パーセント、25パーセント、または30パーセント以内を意味することができる。

0077

この開示が、多くの点で、この発明の多数の代替のデバイス実施形態の単なる例証であることは理解される。詳細な変更は、具体的にはこの発明の様々な実施形態の範囲を超えること無く、様々なデバイス構成要素の形、サイズ、材料および配置に関する変更は行なわれることがある。当業者は、例示の実施形態およびその記載が全体としてこの発明の単なる例示であることを理解するであろう。この発明のいくつかの原理が上述された例示の実施形態において明らかにされているが、当業者は、構造、配置、大きさ、要素、材料および使用方法の改変が、この発明の実行において利用されることがあることを理解するであろう。そして、そうでなければ、それらは、この発明の範囲から逸脱することなく、特定の環境および動作上の要件に具体的には適応する。加えて、特定の特徴および要素が、特定の実施形態に関連して説明されているが、当業者はそれらの特徴および要素が本明細書に開示した他の実施形態と結合できることを理解するであろう。

0078

関連出願との相互参照
この出願は、2014年9月18日に出願された米国の仮出願第62/052,379号明細書に対して優先権を主張する。当該仮出願は、すべての目的のために、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。

0079

参照による組み込み
あたかも、個々の刊行物または特許出願がそれぞれ具体的にかつ個別に、参照で組み込まれるように示されているかのように、本明細書に言及された刊行物および特許出願のすべてが、同じ範囲を参照することにより本明細書に組み込まれる。

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