專利名稱：尤其用于脊柱的動(dòng)態(tài)穩(wěn)固的桿狀植入物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及尤其用于脊柱的動(dòng)態(tài)穩(wěn)固的桿狀植入物。所述桿狀植 入物包括由形成基體的撓性第一材料制造的至少一部分，包括由第二 材料制造的至少一個(gè)纖維的撓性結(jié)構(gòu)嵌入所述基體中。
背景技術(shù)：
由塑性材料制造的用于脊柱的動(dòng)態(tài)穩(wěn)固的桿狀植入物例如從美國
文獻(xiàn)US 2007/0093820 Al, US 2007/0161999 Al和US 2007/0270843 Al獲知。
US 2006/0142758 Al描述了 一種用于脊柱固定系統(tǒng)的聯(lián)接元件，
本同軸的彎曲或非彎曲桿組成。所述桿例如由具有軸線和匝的螺旋彈 簧制造，所述匝至少部分地嵌入由聚合材料制造的支撐件中。所述螺 旋彈簧例如由金屬或金屬合金制造。聯(lián)接元件的結(jié)構(gòu)允許壓縮和撐開， 以便允許脊柱的動(dòng)態(tài)穩(wěn)固。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目標(biāo)是提供一種尤其用于脊柱的動(dòng)態(tài)穩(wěn)固的桿狀植入 物，其允許由所述植入物穩(wěn)固的脊柱運(yùn)動(dòng)節(jié)段沿預(yù)定方向運(yùn)動(dòng)，同時(shí) 防止或抑制沿其它方向運(yùn)動(dòng)。
根據(jù)技術(shù)方案1所述的桿狀植入物解決了該目標(biāo)。在從屬的技術(shù) 方案中給出了本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)。
根據(jù)本發(fā)明的桿狀植入物具有撓性，該撓性取決于作用在由植入 物穩(wěn)固的推骨之間的力的方向。當(dāng)扭力作用在桿上時(shí)它表現(xiàn)出特別剛 性的特性，而當(dāng)軸向壓縮或張力作用在植入物上時(shí)它分別允許軸向壓縮或伸展。
可以根據(jù)臨床要求通過選擇由纖維形成的合適撓性結(jié)構(gòu)，特別地 設(shè)計(jì)桿狀植入物的撓性性質(zhì)。


結(jié)合附圖從實(shí)施例的以下詳細(xì)描述將顯而易見本發(fā)明的進(jìn)一步特
征和優(yōu)點(diǎn)。在圖中
圖1顯示了桿狀植入物的第一實(shí)施例的示意性側(cè)視圖。
圖2示意性地顯示了垂直于桿軸線的根據(jù)圖1的植入物的截面。
圖3顯示了根據(jù)圖1的植入物的示意性透視圖。
圖4a顯示了圖1的桿狀植入物的內(nèi)撓性結(jié)構(gòu)的第一例子的透視圖。
圖4b顯示了根據(jù)圖4a的第一內(nèi)撓性結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。
圖5a顯示了圖1的桿狀植入物的外撓性結(jié)構(gòu)的第一例子的透視圖。
圖5b顯示了圖5a的外撓性結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。
圖6a顯示了圖4a-5b的組合式內(nèi)和外撓性結(jié)構(gòu)的透視圖。
圖6b顯示了圖6a的組合式內(nèi)和外撓性結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。
圖7顯示了根據(jù)圖l-6b的桿狀植入物連同單軸推弓根螺釘?shù)姆纸?br> 圖8顯示了處于組裝狀態(tài)的根據(jù)圖7的桿狀植入物和單軸螺釘?shù)?截面圖，所述截面垂直于桿軸線獲得。
圖9顯示了處于組裝狀態(tài)的圖7的單軸螺釘與桿狀植入物的截面 圖，所述截面沿著桿軸線獲得。
圖IO顯示了處于組裝狀態(tài)的多軸推弓根螺釘連同根據(jù)圖l-6b的 桿狀植入物的截面圖，所述截面垂直于桿軸線獲得。
圖11在截面中顯示了多軸螺釘與桿狀植入物，所述截面沿著桿軸 線獲得。
圖12顯示了處于組裝狀態(tài)的圖10和11的多軸螺釘?shù)耐敢晥D。圖13-15顯示了桿狀植入物連同兩個(gè)推弓根螺釘，所述推弓根螺 釘固定在相鄰?fù)乒侵?，以分別將脊柱運(yùn)動(dòng)節(jié)段穩(wěn)固在推骨的中立、屈 曲和伸展位置。
圖16顯示了處于中立狀態(tài)的桿狀植入物的示意性側(cè)視圖。
圖17顯示了在軸向壓縮力作用下的桿狀植入物的示意性側(cè)視圖。
圖18顯示了在扭力作用下的桿狀植入物。
圖19a-19c分別顯示了根據(jù)改進(jìn)實(shí)施例的撓性結(jié)構(gòu)的透視圖、截 面圖和側(cè)視圖。
圖20a和20b分別顯示了進(jìn)一步改進(jìn)實(shí)施例的撓性結(jié)構(gòu)的透視圖 和側(cè)^L圖。
具體實(shí)施例方式
圖1-3以示意性側(cè)視圖、橫截面圖和透視圖顯示了根據(jù)第一實(shí)施 例的桿狀植入物。桿狀植入物1為大體圓柱形形狀，具有外徑D。它 由嵌入聚合材料的基體3中的撓性結(jié)構(gòu)2組成。撓性材料表現(xiàn)出撓性 并且優(yōu)選地為彈性體。合適的彈性體材料的例子是生物相容的聚氨酯 或聚碳酸酯型聚氨酯(PCU)。桿狀植入物的外徑D被設(shè)計(jì)成使得桿 狀植入物可以被固定在例如推弓根螺釘?shù)慕邮詹糠种?。聚合材料的?性通常是各向同性的。為了將方向依賴性的特定撓性提供給桿狀植入 物，提供撓性結(jié)構(gòu)2。尤其從圖2和4a-5b可以看出，根據(jù)第一實(shí)施 例的撓性結(jié)構(gòu)2包括內(nèi)結(jié)構(gòu)2a和外結(jié)構(gòu)2b。內(nèi)結(jié)構(gòu)2a包括與桿狀植 入物的縱軸L同軸布置的四個(gè)螺4t 2al、 2a2、 2a3和2a4。內(nèi)結(jié)構(gòu)2a 具有對于所有四個(gè)螺旋來說相同的第一直徑(h。螺旋2al-2a4相對于 彼此旋轉(zhuǎn)90。。第一內(nèi)結(jié)構(gòu)2a由此形成中空圓柱形網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。
在圖5a-5b中可以看出，外結(jié)構(gòu)2b類似地包括也與縱軸L同軸 布置并且相對于彼此旋轉(zhuǎn)卯。的四個(gè)螺旋2bl、 2b2、 2b3和2b4。外結(jié) 構(gòu)的螺旋的直徑d2大于內(nèi)結(jié)構(gòu)的螺旋的直徑但是小于桿狀植入物1 的外徑D。外結(jié)構(gòu)2b相對于內(nèi)結(jié)構(gòu)2a旋轉(zhuǎn)180°。外結(jié)構(gòu)2b也形成 中空圓柱形網(wǎng)絡(luò)狀或網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。在圖6a， 6b和1-3中可以看出，在桿狀植入物中外結(jié)構(gòu)2b包圍內(nèi)結(jié)構(gòu)2a。
螺旋由纖維制造，所述纖維沿纖維伸展的方向具有高強(qiáng)度。纖維 的類彈簧性質(zhì)例如拉伸強(qiáng)度和壓縮強(qiáng)度由纖維的幾何形狀限定。因此， 螺旋的繞組的距離和數(shù)量、纖維的厚度以及直徑A和(12限定螺旋和 因此整個(gè)撓性結(jié)構(gòu)2的撓性特性。
纖維的材料優(yōu)選地為聚合物，例如聚丙烯或類似材料。然而，也 可以使用碳或凱夫拉爾纖維。內(nèi)結(jié)構(gòu)和外結(jié)構(gòu)的螺旋的材料可以相同 或者可以不同以提供特定性質(zhì)。纖維的彈性模量與聚合物基體的彈性 模量之間的差異小于金屬彈簧與聚合物基體之間的差異。所以在負(fù)荷 期間在聚合物基體內(nèi)纖維松弛的風(fēng)險(xiǎn)小或不存在。
例如通過首先組裝內(nèi)結(jié)構(gòu)和外結(jié)構(gòu)，并且然后圍繞整個(gè)撓性結(jié)構(gòu) 2注射模塑聚合物基體，使得撓性結(jié)構(gòu)2被嵌入聚合物基體3中，從 而制造桿狀植入物1。
圖7-9顯示了桿狀植入物在單軸推弓根螺釘中的固定。推弓根螺 釘5包括螺紋柄部6和在螺紋柄部6的一端形成的接收部分7。接收 部分7為大體圓柱形并且包括U形凹窩8，所述凹窩8沿螺紋柄部的 方向從自由端延伸，由此形成兩個(gè)自由支腳，內(nèi)螺紋9設(shè)在所述自由 支腳上。在U形凹窩的底部設(shè)有橫交于桿狀植入物的縱軸L延伸的肋 的形式的嚙合結(jié)構(gòu)10。為了固定提供了固定螺釘11，所述固定螺釘 11可以被檸入接收部分7的內(nèi)螺紋9內(nèi)。固定螺釘11在它面對U形 植入物1的側(cè)面處包括嚙合結(jié)構(gòu)12，如圖8和9中所示，所述嚙合結(jié) 構(gòu)12可以是環(huán)狀突出部。
在使用中至少兩個(gè)推弓根螺釘5被擰入相鄰?fù)乒侵?，并且桿狀植 入物l被插入并由固定螺釘固定。接收部分的嚙合結(jié)構(gòu)IO和固定螺釘 的嚙合結(jié)構(gòu)12壓在桿狀植入物1上，由此以如下這樣的方式變形聚合 物基體3的表面在嚙合結(jié)構(gòu)和聚合物基體之間產(chǎn)生將桿狀植入物安 全保持就位的部分形狀配合連接。嚙合結(jié)構(gòu)的尺寸被設(shè)計(jì)成使得當(dāng)上 緊固定螺釘ll時(shí)桿狀植入物1的撓性結(jié)構(gòu)不會變形。
圖10-12顯示了桿狀植入物在多軸推弓根螺釘中的固定。多軸推弓根螺釘15包括帶有螺紋柄部和球形頭部16a的螺釘元件16和接收 部分17。接收部分17為大體圓柱形并且包括U形凹窩18和逐漸變細(xì) 到開口 20內(nèi)的同軸腔孔19，螺釘元件16的頭部16a被保持在所述開 口20中，使得它可以相對于接收部分17樞轉(zhuǎn)。借助于U形凹窩18 形成包括內(nèi)螺紋21的兩個(gè)支腳。提供了壓力元件22，壓力可以借助 于所述壓力元件22被施加在頭部16a上以固定頭部16a。壓力元件22 可以被插入腔孔19內(nèi)，并且被設(shè)計(jì)成接收桿狀植入物1。提供了固定 螺釘23，所述固定螺釘23在它面對桿狀植入物1的側(cè)面處包括嚙合 結(jié)構(gòu)24。
在使用中，至少兩個(gè)推弓根螺釘被檸入相鄰?fù)乒侵校邮詹糠?7 被對準(zhǔn)以接收桿狀植入物，然后桿狀植入物由固定螺釘23固定。通過 將壓力施加到壓力元件22上，并且頭部16a凈皮固定就位。同時(shí)桿狀植 入物被固定在接收部分中。
圖13-15顯示了固定到兩個(gè)多軸推弓根螺釘15、 15'的桿狀植入物 1，所述推弓根螺釘15、 15'被錨固在將推間盤103封閉在彼此之間的 相鄰?fù)乒荌OI、 102的推弓根中。圖13顯示了中立位置。在該位置中 撓性結(jié)構(gòu)2和桿狀植入物的聚合物基體既未壓縮也未伸展。圖14顯示 了脊柱的屈曲狀態(tài)，其中推弓根和因此推弓根螺釘?shù)木嚯x變得比在中 立位置中更大。作用在桿狀植入物上的張力導(dǎo)致內(nèi)結(jié)構(gòu)和外結(jié)構(gòu)2a、 2b連同周圍的聚合物基體一起伸展。圖15顯示了脊柱的伸展?fàn)顟B(tài)， 其中推弓根彼此接近，使得推弓根螺釘之間的距離變得比在中立位置 中更小。該壓縮力導(dǎo)致內(nèi)結(jié)構(gòu)和外結(jié)構(gòu)連同聚合物基體一起被壓縮， 使得桿狀植入物變得更短。
圖16示意性地顯示了處于中立位置的桿狀植入物的長度，并且圖 14顯示了桿狀植入物的長度的壓縮和縮短。當(dāng)撓性結(jié)構(gòu)由軸向力F壓 縮時(shí)，內(nèi)結(jié)構(gòu)和外結(jié)構(gòu)的直徑變得更大。由于聚合物基體是彈性體材 料，它跟隨撓性結(jié)構(gòu)2的壓縮或伸展。
當(dāng)扭力F如圖18中所示圍繞桿狀植入物的縱軸作用時(shí)，撓性結(jié) 構(gòu)2承受該扭力，使得實(shí)際上不會發(fā)生桿狀植入物的扭曲。由于內(nèi)結(jié)構(gòu)和外結(jié)構(gòu)相對于彼此旋轉(zhuǎn)180。，可以提供高抗扭剛度?？梢酝ㄟ^選 擇撓性結(jié)構(gòu)的撓性性質(zhì)特別地設(shè)計(jì)桿狀植入物的抗扭剛度。 由于纖維的強(qiáng)度，也不會發(fā)生桿狀植入物的紐結(jié)。
圖19a-19c顯示了桿狀植入物的撓性結(jié)構(gòu)的第二實(shí)施例。它與圖 1-18中所示的第一實(shí)施例的區(qū)別在于外結(jié)構(gòu)具有與內(nèi)結(jié)構(gòu)相同的直 徑。內(nèi)和外螺旋被連接成網(wǎng)絡(luò)狀或網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。
圖20a和20b顯示了撓性結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步改進(jìn)。撓性結(jié)構(gòu)由單一內(nèi) 螺旋2a'和單一外螺旋2b'組成，所述外螺旋具有大于內(nèi)螺旋的直徑并 且相對于內(nèi)螺旋4t轉(zhuǎn)180°。
可以預(yù)見進(jìn)一步的改進(jìn)。螺旋的繞組的節(jié)距可以在單一螺旋內(nèi)或 不同螺旋之間變化。撓性結(jié)構(gòu)不一定由螺旋組成。它也可以是由纖維 制造的另 一個(gè)網(wǎng)絡(luò)狀或網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，例如帶有鉆石形開口的織物狀結(jié)構(gòu)，
結(jié)構(gòu)
代替推弓根螺釘可以使用任何其它骨錨固裝置,
權(quán)利要求
1.尤其用于脊柱的動(dòng)態(tài)穩(wěn)固的桿狀植入物，所述桿狀植入物的至少一部分包括形成基體(3)的撓性第一材料，包括由第二材料制造的至少一個(gè)纖維的撓性結(jié)構(gòu)(2)嵌入所述基體(3)中。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的桿狀植入物，其中第一材料是聚合物， 尤其是彈性材料。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的桿狀植入物，其中笫二材料是合成 材料，尤其是聚丙烯。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l-3之一所述的桿狀植入物，其中所述撓性結(jié) 構(gòu)(2)包括相對于彼此旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度的至少兩個(gè)螺旋狀纖維。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的桿狀植入物，其中所述角度為180。。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的桿狀植入物，其中所述螺旋狀纖維 具有相同的直徑。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4或權(quán)利要求5所述的桿狀植入物，其中所述螺 旋狀纖維具有不同的直徑。
8. 根據(jù)權(quán)利要求l-7之一所述的桿狀植入物，其中所述撓性結(jié) 構(gòu)(2)為網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)，所述網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)增強(qiáng)桿狀植入物(1)的抗扭 剛度。
9. 根據(jù)權(quán)利要求l-8之一所述的桿狀植入物，其中所述撓性結(jié) 構(gòu)(2)包括同軸網(wǎng)絡(luò)狀的內(nèi)結(jié)構(gòu)(2a)和圍繞內(nèi)結(jié)構(gòu)布置的同軸網(wǎng)絡(luò) 狀的外結(jié)構(gòu)(2b)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的桿狀植入物，其中內(nèi)結(jié)構(gòu)(2a)包括 四個(gè)螺旋(2al， 2a2, 2a3， 2a4)，并且外結(jié)構(gòu)(2b)包括四個(gè)螺旋 (2bl， 2b2, 2b3， 2b4)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9或IO所述的桿狀植入物，其中內(nèi)結(jié)構(gòu)的螺旋 相對于彼此旋轉(zhuǎn)90°,并且外結(jié)構(gòu)的螺旋相對于彼此旋轉(zhuǎn)90。。
12. 根據(jù)權(quán)利要求9-11之一所述的桿狀植入物，其中內(nèi)結(jié)構(gòu)(2a ) 和外結(jié)構(gòu)(2b)相對于彼此旋轉(zhuǎn)180。。
全文摘要
提供了一種尤其用于脊柱的動(dòng)態(tài)穩(wěn)固的桿狀植入物(1)，所述桿狀植入物(1)的至少一部分包括形成基體(3)的撓性第一材料，包括由第二材料制造的至少一個(gè)纖維的撓性結(jié)構(gòu)(2)嵌入所述基體(3)中。所述桿狀植入物可以沿著桿狀植入物的縱軸被壓縮和伸展，同時(shí)它提供高抗扭剛度。
文檔編號A61B17/70GK101574278SQ200910132270
公開日2009年11月11日 申請日期2009年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月6日
發(fā)明者L·比德爾曼, W·馬蒂斯 申請人:比德曼莫泰赫有限公司