專利名稱：椎間盤假體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及人造關(guān)節(jié)植入物或關(guān)節(jié)假體的領(lǐng)域。在一個方面，本發(fā)明涉及脊柱植入物，尤其涉及提供動態(tài)脊柱穩(wěn)定的包括椎間盤假體的植入物。
背景技術(shù)：
脊柱是由各種結(jié)構(gòu)組織組成的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，盡管具有極大的撓性，但其為身體提供結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性。脊柱由椎骨組成，每個椎骨具有大體圓柱形的椎體。相鄰椎體的相對表面由纖維軟骨材料組成的椎間盤(或盤)連接在一起和分離。椎體也由一起作用的韌帶的復(fù)雜布置彼此連接，以限制過度運動和提供穩(wěn)定性。穩(wěn)定脊柱對于防止使喪失能力性疼痛、漸重性畸形和神經(jīng)損害是重要的。脊柱的組織結(jié)構(gòu)允許在沒有大阻力的情況下發(fā)生運動(沿正向和反向的平移和旋轉(zhuǎn))，但是當(dāng)運動的范圍達到生理極限時，運動阻力逐漸增加以使運動以受控方式逐漸地停止。椎間盤是具有高度功能性并且復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。它們包含親水性蛋白物質(zhì)，所述親水性蛋白物質(zhì)能夠吸水，由此增加其體積。所述蛋白也被稱為髓核，由被稱為纖維化環(huán)的韌帶結(jié)構(gòu)圍繞和包含。椎間盤的主要功能是承載負荷和運動。通過它們的承重功能，椎間盤將負荷從一個椎體傳遞到下一個，同時在相鄰椎體之間提供緩沖。椎間盤允許運動發(fā)生在相鄰椎體之間，但是在有限范圍內(nèi)發(fā)生，由此提供脊柱結(jié)構(gòu)和硬度。由于許多因素，例如年齡、損傷、疾病等，常發(fā)現(xiàn)椎間盤失去其尺寸穩(wěn)定性并且塌陷、收縮、移位、或者以另外方式被損壞。通常用本領(lǐng)域中已知的假體和各種形式的此種假體或植入物來置換病變或受損椎間盤。已知方法之一包括在椎間盤所占據(jù)的空間中用墊塊置換受損椎間盤。然而，這樣的墊塊也將相鄰椎骨融合在一起，由此防止它們之間的任何相對運動。最近，已提出允許相鄰椎骨之間運動的椎間盤置換植入物。在以下美國專利 no.5，562，738 (Boyd 等人)；no.6，179，874 (Cauthen)；和 no. 6，572，653(Simonson)中，提供了一些現(xiàn)有技術(shù)的植入物的例子。不幸的是，在現(xiàn)有技術(shù)中教導(dǎo)的椎間盤置換(即植入物)方案通常是有缺陷的，原因在于它們并不考慮脊柱的獨特和生理功能。例如，許多已知的人造椎間盤植入物關(guān)于脊柱的正常生理運動范圍在多數(shù)運動平面中無約束。盡管一些現(xiàn)有技術(shù)的設(shè)備提供了運動的約束范圍，但是這些約束常在正常生理運動范圍之外；由此導(dǎo)致此種設(shè)備在功能上無約束。 此外，已知的無約束植入物依賴于正常結(jié)構(gòu)、以及在許多情況下例如變性小面的病變結(jié)構(gòu)來限制過度運動。這常常導(dǎo)致小面關(guān)節(jié)過早變性和對脊柱組成的其他附帶損害。因此，需要存在一種克服現(xiàn)有技術(shù)方案中的至少一些缺陷的椎間盤植入物。尤其是，需要存在這樣一種脊柱植入物，其允許重建脊柱結(jié)構(gòu)，同時防止運動和保護脊柱的受影響區(qū)段的小面關(guān)節(jié)不加速變性。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明， 提供一種椎間盤假體，其包括-第一配合元件和第二配合元件，所述元件具有前端和后端以及側(cè)面；-所述第一元件包括外表面和指向所述第二元件的內(nèi)表面；_所述第二元件包括外表面和指向所述第一元件的內(nèi)表面；_所述第一元件的內(nèi)表面包括大體位于中央的縱向延伸的鉸接突舌，所述突舌在所述第一元件的前端和后端之間延伸；以及第一對鉸接肩部，所述第一對鉸接肩部在所述突舌的相對側(cè)縱向延伸；_所述第二元件的內(nèi)表面包括大體位于中央的縱向延伸的鉸接凹槽，所述凹槽在所述第二元件的前端和后端之間延伸；以及第二對鉸接肩部，所述第二對鉸接肩部在所述凹槽的相對側(cè)縱向延伸；-所述突舌和所述凹槽形狀大體互補，由此當(dāng)假體處于已組裝狀態(tài)時，所述凹槽適于以可移動方式在其內(nèi)接收所述突舌；-所述第一對肩部和所述第二對肩部配合地設(shè)置，其中當(dāng)假體處于已組裝狀態(tài)時， 所述第一元件的肩部靠在所述第二元件的肩部上；所述突舌包括鄰近所述第一元件內(nèi)表面的近端和與所述第一端相對的末端，其中所述近端比所述末端在橫截面上具有較窄的寬度；所述凹槽包括開口和用于容納所述突舌的末端的基部，所述凹槽的開口比所述突舌的末端在橫截面上具有較窄的寬度；所述第一元件和所述第二元件中的一個包括大體位于中心的、從所述第一元件和所述第二元件中的一個的內(nèi)表面延伸的柱樁，其中所述第一元件和所述第二元件中的另一個包括用于接收所述柱樁的凹部。在一個方面，本發(fā)明提供了一種人造關(guān)節(jié)，其允許在預(yù)定范圍內(nèi)沿不同軸線的單獨或耦合運動。在另一方面，本發(fā)明提供了一種用于置換椎間盤的植入物。在另一方面，本發(fā)明提供了一種人造椎間盤，其允許相鄰椎骨繞不同軸線的運動范圍。此種運動被限制在預(yù)定范圍內(nèi)，在所述預(yù)定范圍內(nèi)相鄰椎骨的運動不會導(dǎo)致鄰接脊柱結(jié)構(gòu)部件的惡化。在另一方面，繞不同軸線的上述運動可被耦合以更精密地模擬自然運動。


參考附圖，在以下具體描述中將更清楚本發(fā)明的特征，其中圖1是椎骨的運動范圍的示意圖。圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的脊柱植入物的立體圖。圖3是圖2的植入物的端視圖。圖4是圖2的植入物的側(cè)視圖。
圖5是圖2的植入物的俯視圖。圖6是圖2的 植入物的下部分的立體圖。圖7是圖6的下部分的端視圖。圖8是圖6的下部分的俯視圖。圖9是圖6的下部分的側(cè)視圖。圖10是圖2的植入物的上部分的立體圖。圖11是圖10的下部分的端視圖。圖12是圖10的下部分的俯視圖。圖13是圖10的下部分的側(cè)視圖。圖14是沿著圖5的線I-I所剖得的端視橫截面圖。圖15是沿著圖5的線II-II所剖得的側(cè)視橫截面圖。圖16是圖2的植入物沿端對端方向移位時的立體圖。圖17是圖16的植入物的俯視圖。圖18是沿著圖17的線III-III所剖得的側(cè)視橫截面圖。圖19是圖2的植入物旋轉(zhuǎn)地移位時的立體圖。圖20是圖19的植入物的俯視圖。圖21是沿著圖20的線IV-IV所剖得的側(cè)視橫截面圖。圖22是圖2的植入物沿側(cè)面對側(cè)面方向移位時的立體圖。圖23是圖22的植入物的俯視圖。圖24是沿著圖23的線V-V所剖得的側(cè)視橫截面圖。圖25是根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式的植入物的立體圖。圖26是根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式的植入物的立體圖。圖27是根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式的植入物的立體圖。圖28是圖27的植入物的前視圖。圖29是圖27的植入物的側(cè)視圖。圖30是圖27的植入物的平面圖。圖31是圖27的植入物沿端對端方向移位時的平面圖。圖32是圖29的植入物的橫截面?zhèn)纫晥D。圖33是圖36的植入物處于圖31的移位位置的橫截面?zhèn)纫晥D。圖34是圖27的植入物旋轉(zhuǎn)地移位時的平面圖。圖35是圖27的植入物沿側(cè)面對側(cè)面方向移位時的平面圖。圖36是圖28的植入物的橫截面?zhèn)纫晥D。圖37是圖36的植入物位于圖35的移位位置的橫截面前視圖。
具體實施例方式本發(fā)明提供了用于置換受損或出 現(xiàn)另外功能障礙的椎間盤的人造椎間盤或植入物。本發(fā)明的植入物設(shè)計成保持相鄰椎體之間的運動，但是以預(yù)定限制的方式。在以下描述中，將使用術(shù)語“上”，“下”，“前”，“后”，和“側(cè)向”。這些術(shù)語用來描述本發(fā)明的植入物定位在脊柱內(nèi)時的方位。因而，當(dāng)脊柱處于豎直位置時“上”表示頂部，“后”表示面對身體后部的植入物的部分(或其他脊柱組成)?？梢岳斫獾氖?，這些位置術(shù)語無意將本發(fā)明限制到任何特定方向，而是用于便利描述植入物。圖1通過標(biāo)示關(guān)聯(lián)于椎骨的各種自由度而示出椎骨運動的復(fù)雜度。在生理運動的正常范圍內(nèi)，椎骨在“中性區(qū)”和“彈性區(qū)域”之間延伸。中性區(qū)是總運動范圍內(nèi)的區(qū)域，在該區(qū)域內(nèi)韌帶相對不受應(yīng)力；也就是說，韌帶提供相對小的運動阻力。當(dāng)運動發(fā)生在運動范圍極限處或附近時，就到達了彈性區(qū)域。在該區(qū)域，韌帶的粘彈性質(zhì)開始提供運動阻力， 使運動減慢直到該運動停止為止。日常運動大多發(fā)生在中性區(qū)內(nèi)，僅偶爾延續(xù)進彈性區(qū)域內(nèi)。包含在中性區(qū)內(nèi)的運動不會對軟組織結(jié)構(gòu)施壓，而進入彈性區(qū)域內(nèi)的運動將引起不同程度的彈性反應(yīng)。因此，尤其在脊柱植入物的領(lǐng)域中，通過將運動約束于模擬中性區(qū)的預(yù)定區(qū)域，將使對相鄰骨組織和軟組織結(jié)構(gòu)的應(yīng)力最小化。例如，此運動約束將減小小面關(guān)節(jié)變性。
總體而言，本發(fā)明提供了一種用于置換椎間盤的脊柱植入物。然而，由于獨特的設(shè)計特征，本發(fā)明的概念也可以用于置換，重建或修改需要運動保持的其他關(guān)節(jié)和或結(jié)構(gòu)。同樣地，本發(fā)明并不限于人或任何特定動物，而是可以用于脊柱或身體內(nèi)的任何其它地方。本發(fā)明的植入物通常由兩個部分組成，所述部分由獨特的互鎖機構(gòu)連接并且相對于彼此可移動。此相對運動包括各種自由度，但是借助于止動器的獨特組合被限制到預(yù)定的指定范圍， 這取決于待置換結(jié)構(gòu)的解剖和功能要求。在本公開內(nèi)容中，將參考本發(fā)明的關(guān)于人造椎間盤的實施方式。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解的是，在其他實施方式中，本發(fā)明可用于形成人造小面關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)、髖關(guān)節(jié)、指關(guān)節(jié)等。圖2示出了本發(fā)明的一個實施方式。如圖所示，植入物10包括被設(shè)計成互鎖的兩個部分12和14，這將在下面進一步進行描述。為了方便起見，將第一部分12稱為上部分， 而將第二部分14稱為下部分?？梢岳斫獾氖牵@些描述詞并不意味著表示各個部分的任何特定布置或定位。部分12和14各自分別具有外表面16和18。外表面16和18各自均呈回旋狀并且包括縱向延伸并大體平行的凹槽20和22。如圖2的實施方式中所示，部分12 和14組合在一起時，植入物10包括一個主體，該主體具有帶側(cè)面11和13的大體雙圓柱形外形。為了方便起見，將側(cè)面11和13分別稱為左側(cè)面和右側(cè)面。然而，側(cè)面的這種描述不應(yīng)當(dāng)被認為是以任何方式對本發(fā)明進行空間地或另外地限制。圖3示出了圖2的植入物的端視圖?？梢钥闯觯谝呀M裝的植入物中，上部分12 包括縱向延伸突舌24，該突舌被限定尺寸以與設(shè)在下部分14內(nèi)的縱向延伸凹槽26配合。 突舌24通常包括“T”形結(jié)構(gòu)，該“T”形結(jié)構(gòu)具有最接近部分12主體的腰部28和擴張端部 30。設(shè)在下部分14內(nèi)的配合凹槽26通常包括“U”形形狀，該“U”形形狀具有比口部或開口 34寬的基部32。如圖中所示，凹槽26的口部34比突舌24的擴張部分30窄。然而，基部32比擴張部分30寬?？梢岳斫?，通過用撓性材料形成至少擴張部分30并將突舌24壓入到凹槽26內(nèi)，上部分12和下部分14都可通過“卡扣配合”鎖定在一起。而且，根據(jù)圖3所示的實施方式，突舌24的擴張部分30被限定尺寸以比(即在側(cè)面11和13之間獲得的尺寸)凹槽26的基部32的寬度窄，同時以類似的方式，突舌24的腰部28的寬度比凹槽26的口部34的寬度窄。此外，突舌24和凹槽26分別設(shè)置有互相配合的凹表面36和凸表面38。表面36和38都在側(cè)面11和13之間傾斜，并且在下面對其相同曲率進一步進行討論。因而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，以上裝置允許上部分12可滑動地接合在下部分14內(nèi)，以允許該上部分借助于一個在另一個上滑動的凹表面36和凸表面38在側(cè)面11和13之間移動。為了進一步便利該運動，上部分12和下部分14的各自鄰近突舌24和凹槽26的接觸表面設(shè)置有傾斜邊緣。更具體而言，在圖3中所示的本發(fā)明的實施方式中，上部分12包括兩個向下傾斜的、各自位于突舌24相對側(cè)的側(cè)表面或肩部40a 和40b。此外，下 部分14也設(shè)置有向下傾斜的側(cè)表面或肩部42a和42b，其定位成分別與表面40a和40b配合?？梢岳斫獾氖?，術(shù)語“向下”在這里使用是為了方便相對于如圖3所示植入物的方向進行描述，而不是意味著以任何方式限制本發(fā)明的植入物的方向。如圖所示， 傾斜表面40a、40b、42a和42b的角度略有不同，由此導(dǎo)致在任何時刻各表面僅有一部分接觸。此關(guān)系用于將運動的范圍逐漸限制在各個接觸表面之間，并因此將各運動限制在部分 12和14之間。該關(guān)系在下面進行更詳細的描述。如上所述，上部分12設(shè)計成在下部分14上移動或滑動以允許部分12朝側(cè)面11 和13移動。此外，如圖3中可見，突舌24和凹槽26的布置盡管允許它們之間的一些相對運動，但也限制此側(cè)向運動的范圍。例如，可以看出，上部分12可朝著側(cè)面11移動，僅到凹槽26的口部34的壁接觸突舌24的腰部28為止。在該點，部分12沿朝著側(cè)面11方向的任何進一步運動均被禁止?？梢岳斫獾氖?，關(guān)于朝著側(cè)面13的運動存在類似限制。最后，也如圖3所示，在一個實施方式中，在側(cè)面11和13之間測得的上部分12的寬度略窄于下部分14的寬度。如本文所述并且本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，該尺寸差異允許上部分12在下部分14上“搖動”而不會導(dǎo)致上部分12的邊緣延伸超過下部分14的邊緣。圖4從側(cè)面11的視角示出了植入物10。如圖所示，部分12和14的鄰接表面40a 和42a分別地進一步包括在植入物的端部15和17之間延伸的曲線。為了方便起見，將端部15和17分別稱為后端和前端。然而，對端部的此種描述不應(yīng)當(dāng)被認為是以任何方式對本發(fā)明進行空間地或另外地限制?？梢岳斫獾氖?，在表面40a和42a上所設(shè)置的曲率允許上部分12的表面40a在下部分14的表面42a上滑行。此外，這樣的滑動運動可描述為“搖動”。圖5在俯視圖中示出了上部分12。可以看出，在這種實施方式中，部分12和植入物10本身通常包括矩形主體，該矩形主體具有在側(cè)面11和13之間延伸的主要尺寸“X”和在端部15和17之間延伸的次要尺寸“Y”。在一個實施方式中，X和Y的尺寸分別為18mm 和15mm。在此種實施方式中，植入物的高度將為10mm?？梢岳斫獾氖?，提供前述尺寸僅用于作為例子幫助理解本發(fā)明而無意以任何方式限制本發(fā)明。植入物的各種其他尺寸對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言是很清楚的。圖6-9示出了圖2的植入物的下部分14當(dāng)未連接到上部分時的各種視圖。如圖所示，凹槽26橫過部分14在端部15和17之間縱向地延伸。也如圖所示，形成凹槽26基部的凸表面38包括在部分14的端部15和17之間延伸的另一凸形彎曲部。如下面將進一步所述，相應(yīng)凹形彎曲部設(shè)置在上部分12的突舌24上。如圖6-8中所示，下部分14設(shè)置有大體卵形的柱樁44。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，柱樁44的各種其他形狀也是可能。柱樁44從表面38延伸到凹槽26內(nèi)，并且通常設(shè)置在部分14的中心。在優(yōu)選實施方式中，柱樁44設(shè)置有錐形上部46。柱樁44優(yōu)選地與部分 14的其余部分一體地形成。柱樁44的目的將在下面進一步進行討論。
在另一實施方式中，所述的柱樁44和狹槽48可被修改以獲得抗壓縮能力，同時仍然允許該獨特的卡扣鎖定機構(gòu)按照所設(shè)計地作用。這可通過修改柱樁、狹槽或兩者來實現(xiàn)。 柱樁可與部分14分離地被制造。它可以部分地或完全地由適應(yīng)各種壓縮程度的材料——例如凝膠——來制造?？蓧嚎s材料可粘結(jié)或固定到縮短的柱樁以獲得相同的總高度和功能， 但是抗壓縮。基部或柱樁端部也可部分地或完全地由線圈型機構(gòu)代替以允許壓縮。
狹槽48可深入到部分12內(nèi)，以允許用例如凝膠的可壓縮材料部分地或完全地填充狹槽?？梢灶A(yù)料到，然后柱樁將推抵狹槽內(nèi)的可壓縮材料，因此產(chǎn)生壓縮阻力。因而，此阻力將用于——特別是當(dāng)移植時——吸收施加到椎間盤的軸向力。柱樁和狹槽機構(gòu)的修改可涉及在14內(nèi)產(chǎn)生狹槽48，從而導(dǎo)致在兩個側(cè)面上均產(chǎn)生狹槽。這將在14和12之間產(chǎn)生腔，所述腔可填充有例如凝膠的可壓縮材料的“塊料”。 然后它可以以與柱樁相同的方式作用，但是可移動，并且當(dāng)兩個部分相對于彼此移動時可在“腔”內(nèi)移動。圖10-13示出了植入物10的上部分12。如圖所示，突舌24的彎曲表面36設(shè)置有在端部15和17之間延伸的另一曲率半徑，由此為表面36提供附加的凹形結(jié)構(gòu)。如上所述，表面36的兩個曲率半徑與凹槽26的表面38的曲率半徑配合。也如圖所示，特別在圖10和12中，突舌設(shè)置有狹槽48，該狹槽適合接收下部分14 的柱樁44。狹槽48限定尺寸以比柱樁44略大，因此當(dāng)柱樁44和狹槽48接合時允許沿所有方向的有限運動。也可以理解的是，除了本文所述的其他目的之外，柱樁44和狹槽48也用于當(dāng)將部分12和14接合在一起時主動地定位部分12和14。參考圖6-8，將會看到下部分14的口部34的開口由分別位于側(cè)面11和13上的相對突舌39a和39b限定，各所述突舌均彼此相向延伸。突舌39a和39b是相對凸出形狀，并且包括突伸進口部34內(nèi)的彎曲部。此布置導(dǎo)致口部34在開口的中心(在最接近柱樁44 的區(qū)域處)具有較窄間隙，并且在端部15和17處具有較寬間隙。如圖10-12中所示，腰部 28包括分別位于側(cè)面11和13上的凹槽41a和41b。在一個實施方式中，凹槽41a和41b 大體平行，由此腰部28設(shè)置有在端部15和17之間恒定的寬度。然而，在其他實施方式中， 所述凹槽可以是相對凸出形狀以使腰部在中心(在最接近柱樁44的區(qū)域處)具有較大寬度，并且在端部15和17處具有較小寬度。從以上描述和附圖中可以理解，當(dāng)部分12和14 被連接時，突舌39a和39b適合分別接收在凹槽41a和41b內(nèi)。此外，由于至少突舌39a和 39b的凸曲率，可以理解的是部分12和14由此被允許相對于彼此繞中心軸旋轉(zhuǎn)。該運動在下面進一步進行描述。另外，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解的是，通過調(diào)整突舌39a、39b和/ 或相應(yīng)凹槽41a、41b的曲率半徑，可以增加或減小部分12和14的相對旋轉(zhuǎn)的允許范圍。因而，從以上描述可以理解上部分12和下部分14的配合彎曲狀表面的特定設(shè)計和布置提供以下特征(1)用于兩個部分12和14的卡扣和鎖定機構(gòu)；和(2)用于限制兩個部分沿各個方向的相對運動的軟止動機構(gòu)。此外，可以理解的是部分12和14的配合表面允許各種定向運動被耦合，或同時發(fā)生。例如，本發(fā)明允許椎間盤耦合與屈曲、側(cè)向旋轉(zhuǎn)和側(cè)向彎曲關(guān)聯(lián)的運動。如上所述，在本發(fā)明的一個方面，這些運動范圍被限定，其中植入物包括人造椎間盤。因此可以理解的是對于其他關(guān)節(jié)，與脊柱關(guān)節(jié)關(guān)聯(lián)的所有運動自由度并非都是必需的。例如，對于指關(guān)節(jié)，在單一平面內(nèi)的運動就已足夠。首先，如上所述，通過使部分12和14的面對表面接觸以將突舌24引入到凹槽26內(nèi)，使上和下部分卡扣在一起。通過將突舌壓入到凹槽內(nèi)以形成“卡扣”配合，實現(xiàn)了將兩個部分鎖定在一起。通過將上部分12的突舌24的腰部28形成為略寬于下部分14的凹槽 26的口部34，使得需要較小力將突舌壓入到凹槽內(nèi)，產(chǎn)生卡扣機構(gòu)?？梢岳斫獾氖?，僅當(dāng)柱樁44和狹槽48對準(zhǔn)以允許柱樁44進入狹槽48內(nèi)時，才產(chǎn)生這樣的卡扣配合。所述部分優(yōu)選地設(shè)計成一旦卡扣在一起，就極難將它們分離?？弁簧嗪桶疾蹤C構(gòu)導(dǎo)致兩個鄰接部分12和14之間的可變不完全約束運動?？梢岳斫獾氖牵鰴C構(gòu)允許運動，同時它也約束超出可變預(yù)定范圍的過度運動。此外，如上所述，通過將上部分12的狹槽48的尺寸形成為略大于下部分14的柱樁44，防止發(fā)生的運動超出柱樁和狹槽強加的約束而在所有運動平面中超過預(yù)定范圍。兩種情況下的預(yù)定范圍將優(yōu)選地被限制到上述預(yù)定范圍內(nèi)的運動。其次，相對于如上所述的本發(fā)明的“軟止動”機構(gòu)，部分12和14的每一個的鉸接鄰接表面(即表面36和38，40a和42a，40b和42b)為了平滑鉸接而被定型和優(yōu)化以使設(shè)計區(qū)域內(nèi)的磨損最小化，但是在其他區(qū)域內(nèi)鉸接表面被優(yōu)化以增加運動阻力，形成軟止動機構(gòu)。通過設(shè)置組成上端板和下端板兩者的鉸接側(cè)面的凸表面和凹表面，產(chǎn)生軟止動機構(gòu)。 具體而言，當(dāng)兩個部分12和14相對于彼此移動時，本發(fā)明的相應(yīng)凸表面和凹表面的曲率半徑相對于彼此變化。在此方面，植入物的凸表面優(yōu)選地設(shè)置有小于對應(yīng)凹表面的曲率半徑。 以此方式，當(dāng)凸表面沿著凹表面滑動時，運動阻力初始最小，然后當(dāng)運動范圍增加而遠離中性區(qū)時，運動阻力逐漸增加。該裝置在本文稱為“軟止動”。當(dāng)阻力增加時，運動的容易性減小，但是如果運動繼續(xù)增加，將到達“硬止動”(即，例如當(dāng)突舌24的壁接觸凹槽26的壁時)。這可以被解釋成上坡運動的阻力，原因是凸表面沿著凹表面向上滑動。阻力的逐漸增加導(dǎo)致在到達硬止動之前產(chǎn)生“緩沖區(qū)域”。在總運動范圍內(nèi)的該緩沖區(qū)域保護融合/固定表面免受與現(xiàn)有技術(shù)的植入物相關(guān)聯(lián)的突然剪切力，現(xiàn)有技術(shù)的植入物具有低運動阻力和突然硬性止動機構(gòu)。因而，通過產(chǎn)生此“緩沖區(qū)域”，本發(fā)明保護相鄰軟組織免受過度應(yīng)力， 原因是止動器被構(gòu)建到設(shè)備的設(shè)計中并且不依賴于正常功能結(jié)構(gòu)或部分病變結(jié)構(gòu)，例如韌帶或小面關(guān)節(jié)。由于鎖定機構(gòu)和軟止動的性質(zhì)，本發(fā)明的植入物具有獨立于相鄰椎骨的小面關(guān)節(jié)作用的能力，原因是成對小面關(guān)節(jié)的功能被構(gòu)建到植入物設(shè)計本身中。因此，本發(fā)明的植入物可為脊柱提供穩(wěn)定性，即使在沒有后元件的情況下亦如此。這使本發(fā)明在某些應(yīng)用中極其有用，例如損傷或不穩(wěn)定的其他情況。可以理解的是本發(fā)明的椎間盤可植入到脊柱的各種區(qū)域內(nèi)，包括頸、胸和腰?，F(xiàn)在將參考以下附圖描述部分12和14的相對運動。中性位置圖14和15分別是沿著圖5的平面1_1和II-II所剖得的植入物的橫截面圖。可以看出，當(dāng)植入物處于中性位置時，部分12和14對準(zhǔn)。通過示出相對表面的僅某些部分接觸，圖14也示出了部分12和14的各配合彎曲狀表面的曲率半徑的差異。圖14和15也示出了柱樁44和狹槽48之間的尺寸差異。如圖所示，并且在以下描述中將更清楚，狹槽沿其長度——也就是端部15和17之間所測得的尺寸——具有較大尺寸差異。1)屈曲和伸展圖16-18示出了當(dāng)以端對端方式移位時的圖2的植入物10，也就是說，其中一個部分，例如上部分12，相對于另一個部分，例如下部分14，朝著端部15和17之一移動。當(dāng)包
10含植入物的脊柱區(qū)域沿從后向前(屈曲)或從前向后(伸展)方向移動時，將發(fā)生此種移位。應(yīng)當(dāng)注意的是，植入物的上部分12和下部分14之間的運動的范圍以兩種方式被限制。 首先，在上部分12朝著后端15移動的運動過程中，突舌24的擴張部分30在前端17處向上上升，以接觸下部分14的凹槽26的口部34的壁。該運動約束在圖16中示出。此外，如圖18中所示，上部分朝著后端15的運動繼續(xù)，直到狹槽的前壁50接觸柱樁44為止，在該點，進一步的運動被阻止。也如圖18中所示，上部分12的運動繼續(xù)，直到所述部分的端壁偏移位移角Θ1為止。在一個實施方式中，對于每個方向而言該位移角可以是4. 25°。因而，對于屈曲和伸展的全部范圍而言，植入物所提供的運動范圍可以是8.5°。可以理解的是，該范圍僅僅是例子，不應(yīng)當(dāng)被認為是以任何方式限制本發(fā)明。2)旋轉(zhuǎn)圖19-21示出了當(dāng)上部分12相對于下部分14繞垂直軸線軸向旋轉(zhuǎn)時的本發(fā)明的植入物。使用術(shù)語“垂直”是為了方便起見，并且該術(shù)語不應(yīng)當(dāng)被認為是將本發(fā)明限制到任何特定空間方向。如圖19和21中所示，上部分12的旋轉(zhuǎn)運動被限制在突舌39a(未示出) 和39b (示出)的端部分別與凹槽41a(示出)和41b (未示出)的端部接觸的點處。上部分12繞中心軸點P的旋轉(zhuǎn)可以允許達到角θ 2。根據(jù)前面的描述可以理解，依據(jù)突舌39a 和39b的凸出形狀，軸點P基本上位于椎間盤的中心。如上所述，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在研讀本公開內(nèi)容的基礎(chǔ)上將清楚各種運動限制部件的相對尺寸。例如，可以使部件形成為允許沿一個方向的旋轉(zhuǎn)角(θ 2)為4°的尺寸。因而，植入物所提供的總旋轉(zhuǎn)范圍可以是8°。 可以理解的是，該范圍僅僅是例子并且不應(yīng)當(dāng)被認為是以任何方式限制本發(fā)明。3)側(cè)丨向彎曲圖22-24示出了植入物的上部分12在側(cè)面對側(cè)面或側(cè)向屈曲運動中的運動。通過側(cè)面對側(cè)面或側(cè)向屈曲，表示上部分12朝著植入物的右側(cè)面13側(cè)向地移動的運動方向。 可以理解，部分12也可以朝著左側(cè)面11移動。在圖22和24所示的例子中，應(yīng)當(dāng)注意的是當(dāng)突舌24左側(cè)的擴張部分30鄰接口部34的壁時，上部分12的運動被約束。也應(yīng)當(dāng)注意的是，此約束通過上部分12的表面40b鄰接下部分14的表面42b產(chǎn)生。上部分12沿每個方向的運動可被允許達至角θ 3，例如4°。因而，由植入物所提供的側(cè)向運動的總運動范圍將為8°。可以理解的是該范圍僅僅是例子并且不應(yīng)當(dāng)被認為是以任何形式限制本發(fā)明。其他實施方式在本發(fā)明的其他方面，部分12和14的外表面或融合表面16和18可被處理以促進骨向內(nèi)生長或者可定型以促進植入物固定到相鄰骨結(jié)構(gòu)。可采用表面制備的各種方法以增強植入物的骨傳導(dǎo)性質(zhì)以用于與相鄰骨堅固地一體成形。例如，可以使用帶有等離子、鈦或羥磷灰石等的不同涂層。此外，植入物可設(shè)置有孔或微孔、釘或銷以及其他特征以促進固定到相鄰骨結(jié)構(gòu)。圖25和26示出了本發(fā)明的其他可能實施方式。圖25示出了 “單銷釘”設(shè)計，其中植入物IOa具有大體圓柱形的形狀。像上述實施方式一樣，植入物IOa由上部分12a和下部分14a組成，并且包括所有類似特征。在圖25中也示出了各種孔60和釘62，它們可分別設(shè)在上部分和下部分的外表面16a和18a上。如上所述，孔60和釘62用于方便或促進骨向內(nèi)生長，由此用于錨固植入物10a。圖26在IOb處示出了本發(fā)明的植入物的另一實施方式，其中所述植入物具有大體
11矩形的形狀，具有相應(yīng)的上部分12b和下部分14b。像前面的圖一樣，部分12b和14b的外表面16b和18b可設(shè)置有多個孔60和釘62。在圖27-37中示出了本發(fā)明的進一步實施方式，其中對應(yīng)于上述的元件用相同的參考數(shù)字示出，但是為了方便起見帶有前綴“1”。如圖所示，人造椎間盤或植入物110包括上部分112和下部分114，所述部分各自均具有相應(yīng)的外表面116和118 (當(dāng)植入到脊柱內(nèi)時，分別形成植入物的頂表面和底表面)。像先前的實施方式一樣，上部分112包括突舌 124，該突舌適合接收在下部分114中的凹槽126內(nèi)。椎間盤110包括相應(yīng)的前端117和后端115以及各自的左側(cè)面111和右側(cè)面113。圖27-37的實施方式優(yōu)選地用于置換脊柱頸部中的椎間盤；然而，可以理解的是椎間盤同樣可以植入到脊柱的其他部分中(即胸或腰)。在圖27-30所示的實施方式中，頂表面116和底表面118分別設(shè)置有突出部64和 66。在一個方面，突出部64和66定型為從每個表面116和118沿大體垂直于該表面的方向延伸的大體圓柱形隆突。當(dāng)植入時突出部64和66用于錨固椎間盤110，其中所述突出部植入到椎骨內(nèi)。可以理解的是，椎間盤的突出部和/或其他表面可設(shè)置有紋理或涂層等以增強植入物固定到相鄰固有結(jié)構(gòu)。如圖30中特別所示，一方面，椎間盤110設(shè)置有大體方形的“足跡”。此外，在優(yōu)選方面，椎間盤110的后端115可具有比前端117更大的寬度(即側(cè)面111和113之間的尺寸)。這例如可如圖30中所示地倒圓前端117的角來實現(xiàn)。此種幾何形狀用于使椎間盤 110與該椎間盤待連接的大體不對稱的椎骨一致。以此方式，使接觸相鄰椎骨的骨組織的椎間盤110的表面積最大化，由此使骨向內(nèi)生長到椎間盤內(nèi)的程度最大化。本領(lǐng)域的技術(shù)人員也將理解，使椎間盤110與相鄰骨表面的接觸最大化用于最小化或防止椎間盤安置在椎骨的較軟組織內(nèi)。在后一種情況下，可以理解的是此“安置”的最小化保持了植入后椎骨/ 椎間盤復(fù)合體的高度。圖27-30示出了本發(fā)明的位于中性位置的椎間盤。下面的圖將示出移位時的椎間盤。在圖31-37中可見，并且如下面進一步所述，這些圖中所示的本發(fā)明的實施方式包括與上述相同的“止動”機構(gòu)。圖31示出了在矢狀面中向前移位的圖30的椎間盤。也就是說，上部分112相對于下部分114向前(即朝著端部17)移動。在對照圖32和33中可以更清楚地看到該運動。 圖32示出了椎間盤110位于中性位置的橫截面?zhèn)纫晥D，而圖33示出了位于圖31的位移位置的椎間盤。圖32和33也示出了椎間盤的柱樁144和相應(yīng)狹槽148，它們組合起來以提供以上運動的“止動器”之一。如圖中所示，上部分112被允許一直移動到一點，在該點所述部分的中心軸線移過角θ 1，其與上述實施方式的運動范圍相同。在一個實施方式中，角 θ 1為4. 25°，由此允許8. 5°的運動范圍。圖34示出了圖27的實施方式在繞中心軸旋轉(zhuǎn)地移位時的平面圖。圖34示出了相對于下部分114沿朝著側(cè)面111的方向旋轉(zhuǎn)的上部分112。設(shè)在椎間盤上的各種“止動器”基本上與上述相同，允許所述部分中的一個旋轉(zhuǎn)大約角θ 2。像前面的實施方式一樣， 該角可沿每個方向均為4°，由此提供8°的旋轉(zhuǎn)范圍。圖35示出了當(dāng)沿側(cè)面對側(cè)面方向(即在冠狀面中)移位時圖27的椎間盤，更具體而言，其中上部分112相對于下部分114朝著右側(cè)面113移位。圖36示出了椎間盤110位于中性位置的橫截面正視圖，而圖37示出了位于圖35的移位位置的椎間盤。如圖所示，上部分112被允許移動到一點，在該點其中心軸線偏移角θ 3，此運動以與上述實施方式相同的方式被限制。在一個實施方式中，角Θ3為4°，由此允許在冠狀面中的運動范圍為8°。 像先前的實施方式一樣，部分112在冠狀面中的運動范圍通過擴張部分130接觸凹槽126 的口部134來限制。參考脊柱中置換椎間盤的植入物描述了本發(fā)明的各種實施方式。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解本發(fā)明的植入物(或盤)可在身體的各種其他關(guān)節(jié)區(qū)域中得到應(yīng)用。盡管參考某些特定實施方式描述了本發(fā)明，在不脫離如本文所述的本發(fā)明的目的和范圍的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將清楚其各種修改。在此通過引用將上述所有參考文獻的全部公開內(nèi)容納入本申請。
權(quán)利要求
1.一種椎間盤假體，其包括-第一配合元件和第二配合元件，所述元件具有前端和后端以及側(cè)面； -所述第一元件包括外表面和指向所述第二元件的內(nèi)表面； -所述第二元件包括外表面和指向所述第一元件的內(nèi)表面；-所述第一元件的內(nèi)表面包括大體位于中央的縱向延伸的鉸接突舌，所述突舌在所述第一元件的前端和后端之間延伸；以及第一對鉸接肩部，所述第一對鉸接肩部在所述突舌的相對側(cè)縱向延伸；-所述第二元件的內(nèi)表面包括大體位于中央的縱向延伸的鉸接凹槽，所述凹槽在所述第二元件的前端和后端之間延伸；以及第二對鉸接肩部，所述第二對鉸接肩部在所述凹槽的相對側(cè)縱向延伸；-所述突舌和所述凹槽形狀大體互補，由此當(dāng)假體處于已組裝狀態(tài)時，所述凹槽適于以可移動方式在其內(nèi)接收所述突舌；-所述第一對肩部和所述第二對肩部配合地設(shè)置，其中當(dāng)假體處于已組裝狀態(tài)時，所述第一元件的肩部靠在所述第二元件的肩部上；所述突舌包括鄰近所述第一元件內(nèi)表面的近端和與所述第一端相對的末端，其中所述近端比所述末端在橫截面上具有較窄的寬度；所述凹槽包括開口和用于容納所述突舌的末端的基部，所述凹槽的開口比所述突舌的末端在橫截面上具有較窄的寬度；所述第一元件和所述第二元件中的一個包括大體位于中心的、從所述第一元件和所述第二元件中的一個的內(nèi)表面延伸的柱樁，其中所述第一元件和所述第二元件中的另一個包括用于接收所述柱樁的凹部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的假體，其中所述突舌的末端和所述凹槽的基部包括配合的鉸接部，以允許所述第一元件和所述第二元件在前端和后端之間的相對平移運動，并允許所述第一元件和所述第二元件的相對側(cè)向運動。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的假體，其中所述突舌的末端和所述凹槽的開口之間的尺寸差異限制所述平移運動和側(cè)向運動的量，其中當(dāng)所述突舌的末端接觸所述凹槽的開口時，所述運動被約束。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的假體，其中所述凹槽的基部比所述突舌的末端寬，以允許所述第一元件和所述第二元件之間的相對軸向旋轉(zhuǎn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的假體，其中所述凹槽的基部和所述突舌的末端之間的尺寸差異限制所述旋轉(zhuǎn)運動的運動量，其中當(dāng)所述突舌的末端接觸形成所述凹槽的基部的壁時， 所述運動被約束。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的假體，其中所述凹部大于所述柱樁。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的假體，其中所述凹部的尺寸被形成為允許所述柱樁在其內(nèi)運動。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的假體，其中所述柱樁與所述凹部的壁的接觸限制了所述第一元件和所述第二元件之間的相對運動。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的假體，其中所述凹部包括容納彈性材料的基部。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的假體，其中所述柱樁設(shè)置在所述第二元件上，并且所述凹部設(shè)置在所述第一元件上。
11.根據(jù)權(quán)利要求1-10中任一項所述的假體，其中所述第一元件和所述第二元件的外表面均設(shè)置有一個或多個骨錨固裝置。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的假體，其中所述骨錨固裝置包括一個或多個物理和化學(xué)錨固裝置。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的假體，其中所述骨錨固裝置選自柱樁、銷、微孔、孔洞、粘合齊U、和組織生長促進劑。
14.根據(jù)權(quán)利要求1-10中任一項所述的假體，其中所述第一元件和所述第二元件的外表面關(guān)于垂直于所述第一元件和所述第二元件的前_后軸線的橫平面呈大體凸形。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的假體，其中所述第一元件和所述第二元件的外表面均設(shè)置有沿所述第一元件和所述第二元件的前_后軸線延伸的凹槽。
16.根據(jù)權(quán)利要求1-10中任一項所述的假體，其中所述第一元件和所述第二元件的外表面大體平坦。
全文摘要
一種椎間盤假體包括第一配合元件和第二配合元件，其中所述元件中的一個包括柱樁，且所述元件的另一個包括適合接收所述柱樁的凹部。
文檔編號A61F2/44GK102217983SQ20111015863
公開日2011年10月19日 申請日期2006年5月2日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月2日
發(fā)明者R·約翰·赫爾伯特, 拉利·塞科, 斯特凡·J·迪普萊西 申請人:活動脊柱技術(shù)有限公司