整形外科的擴張植入物和技術的製作方法

2023-10-10 07:02:14

專利名稱：整形外科的擴張植入物和技術的製作方法
背景技術：
相鄰骨部分會需要進行治療以求獲得理想的外科效果。例如，相鄰骨部分會需要在其間施加和/或保持擴張的力，以便為要求的外科糾正和康復對相鄰骨部分提供合適的定位和對齊。還存在著對植入物和便於外科手術地用擴張力糾正相鄰骨部分的技術的需要。

發明內容
為了便於外科手術糾正相鄰骨部分，一植入物包括一附連到相鄰骨部分的本體，其適於在相鄰骨部分之間施加和/或保持擴張力。
根據一個方面，一用於治療脊柱段的植入物包括一本體，其在椎骨內附連到各個第一和第二骨部分並適於在各個第一和第二骨部分之間施加和/或保持一擴張力，同時，允許在各個第一和第二骨部分之間運動。
根據另一方面，一用於擴張相鄰骨部分的植入物包括一具有一第一狀態和一第二狀態的本體。本體在椎骨內延伸在相鄰骨部分之間，以便在第二狀態中進行附連。當附連時，本體朝向第一狀態返回而對相鄰骨部分施加一擴張力。
在另一方面，一用來擴張相鄰骨部分的系統包括一第一錨固件和一第二錨固件，它們可與相鄰骨部分的對應部分接合。一植入物本體在相鄰骨部分的椎骨內延伸，並附連到第一和第二錨固件。本體在附連時在第一和第二錨固件之間施加一擴張力。
根據另一方面，一用來糾正脊柱段的弧形部分的方法包括將一植入物附連到脊柱段的凹陷弧形側上；用植入物對凹陷側施加一擴張載荷。
根據另一方面，一用來糾正脊柱段的弧形部分的方法包括提供一具有第一狀態的植入物，其中，植入物的端部間隔開一第一距離，一第二狀態，其中，植入物的端部間隔開一小於第一距離的第二距離；將植入物附連到處於第二狀態中的脊骨的凹陷側；以及將植入物從第二狀態重整到第一狀態以便施加一擴張載荷。
在另一方面，一擴張脊柱段的相鄰椎骨的方法包括沿著相鄰椎骨椎間盤外地定位一植入物；將植入物附連到相鄰的椎骨；以及用植入物將一擴張載荷施加到相鄰的椎骨。
本發明的上述的和其它的方面還將在下面予以討論。


圖1是一擴張植入物的一實施例的側視圖。
圖2是圖1擴張植入物的平面圖。
圖3是圖1擴張植入物的平面圖，示出一壓縮力的分布圖形。
圖4是另一實施例的擴張植入物的平面圖。
圖5是另一實施例的擴張植入物的平面圖。
圖6是通過圖5的線6-6的截面圖。
圖7是沿前－後方向觀看一帶有接合到其上的錨固件的脊柱段的凹陷弧形部分的側視圖。
圖8是沿中間－側向方向朝向圖7的脊柱段的凹陷弧形部分觀看的側視圖，圖1的擴張植入物固定在其上。
圖9是圖8的脊柱段和擴張植入物的前－後側視圖。
圖10是具有固定在其上的錨固件的脊柱段沿前－後方向的側視圖。
圖11是帶有固定在其上的另一實施例的擴張植入物的圖10的脊柱段的側視圖。
圖12是圖11的脊柱段和擴張植入物的平面圖。
圖13是另一實施例的擴張植入物的側視圖。
圖14是圖13的擴張植入物的立體圖。
圖15是另一實施例的擴張植入物的側視圖。
圖16是圖15的擴張植入物的立體圖。
圖17是另一實施例的擴張植入物的側視圖。
圖18是圖17的擴張植入物的立體圖。
圖19是另一實施例的擴張植入物的側視圖。
圖20是圖19的擴張植入物的立體圖。
圖21是另一實施例的擴張植入物的側視圖。
圖22是圖21的擴張植入物的立體圖。
圖23是另一實施例的擴張植入物的側視圖。
圖24是圖23的擴張植入物的立體圖。
圖25是另一實施例的擴張植入物的側視圖。
圖26是圖25的擴張植入物的立體圖。
圖27是另一實施例的擴張植入物的側視圖。
圖28是圖27的擴張植入物的立體圖。
具體實施例方式
為了便於理解本發明的原理，現將參照附圖中所示的實施例並將使用特殊的語言來描述它們。然而，應該理解到，由此並不意圖限制本發明的範圍。在所示裝置中的任何如此的替代和進一步的修改，以及如本文中所示的本發明原理的任何如此的進一步應用，對於本發明所涉及的技術領域內的技術人員來說，應認為是正常發生的。
在圖1中，圖中示出一治療系統20，它包括一擴張植入物40。擴張植入物40包括一具有沿一縱向軸線49延伸的長度的本體41(圖2)，其尺寸適於在相鄰骨部分之間延伸以便本體41附連在其上。擴張植入物40可在椎骨內附連到相鄰骨部分，使第一錨固件21和第二錨固件30接合到相鄰骨部分的對應部分。在所示的實施例中，第一錨固件21包括一遠端骨接合部分22和一近端附連部分24。第二錨固件30也包括一遠端骨接合部分32和一近端附連部分34。擴張植入物40的本體41延伸在錨固件21、30的附連部分24、34之間並分別附連到錨固件21、30的附連部分24、34上。
為了便於附連到錨固件21、30，擴張植入物40可設置有一鄰近於本體41的第一端43的第一孔42和一鄰近於本體41的第二端45的第二孔44。第一和第二孔42、44的尺寸可做成接納錨固件21、31的近端附連部分24、34。其它實施例構思擴張植入物40可構造在其各端處，以便附連到與相鄰骨部分的對應部分接合的兩個或兩個以上的錨固件。孔21、30可包括一寬和深的結構，以使擴張植入物40和各個錨固件21、30之間的表面接觸面積最大化。還可考慮錨固件可通過用錨固件貫穿本體41進行定位。
可以考慮本體41用合適的材料製成，該材料允許本體41在相鄰骨部分之間保持理想的空間關係。本體41可在錨固件21、30之間連續地保持和/或施加一擴張力，而不用剛性地彼此固定相鄰的骨部分。例如，本體41可包括一第一狀態，其中，它的端部彼此間隔開一第一距離。本體41可形成為一第二狀態，其中，它的端部朝向彼此移動，並間隔開一小於第一距離的第二距離。本體41可用壓縮、變形、非展開或其它轉換方式形成到第二狀態。本體41從第二狀態釋放、重整、展開或其它方式重整到第一狀態，以在所附連的椎骨之間提供一擴張力。
在使用中，本體41可在其第二狀態中附連到錨固件21、30。附連之後，本體41朝向其第一狀態返回而在錨固件21、30之間施加和/或保持一擴張力。也可考慮用擴張器械對錨固件21、30施加擴張力，而擴張植入物40可附連到張開的錨固件21、30，以至少部分地保持施加在其上的擴張力。還可以考慮一擴張力可施加到錨固件21、30之間，而擴張植入物40可在其第二狀態中附連到張開的錨固件21、30，並在附連到錨固件21、30之後朝向其第一狀態返回，以在錨固件21、30之間保持或增加擴張力。
各種材料可考慮用於本體41，包括凝膠、彈性體、粘彈性凝膠或塑料、泡沫、織物、網、形狀記憶合金，其它合適的生物相容材料，以及它們的組合。錨固件21、30可以是這樣一種類型，其構造成提供骨結合物結合到錨固件所附連的骨部分內。這樣的錨固件的實例提供在2002年5月2日提交的美國專利申請系列號No.10/137,038中，本文援引其全部內容以供參考。還可考慮錨固件21、30可以骨螺釘的形式提供，其包括有導管插入式骨螺釘和多軸骨螺釘、釘、縫合錨固件、長釘、螺栓、定位在相鄰骨部分之間的體間融合裝置、定位在相鄰骨部分之間的體間植入物，以及適合於接合骨結構的其它裝置。
本體41包括沿縱向軸線49方向的一長度和沿中間軸線51方向的一寬度。在所示實施例中，本體41的寬度沿著縱向軸線49變化。如圖1所示，本體41包括一在第一端43和第二端45之間延伸的底部53。本體41的下表面57沿底部53延伸，並定位在擴張植入物40所附連的骨部分附近。底部53可沿本體部分41的長度和寬度設置有基本上不變的厚度。呈一放大的中間部分48形式的擴張植入物40的可變剛度部分沿與底部53相對的下表面57延伸。
中間軸線51將本體41分離成一第一部分46和一第二部分47。本體41的第一部分46包括一位於縱向軸線49一側上的第一上表面48，以及一位於縱向軸線49相對側上的第二上表面54。在中間軸線51的另一側上，本體41的第二部分47包括一位於縱向軸線49一側上的第三上表面50，以及一沿縱向軸線49另一側的第四上表面52。相鄰的上表面48和54可沿著或鄰近於縱向軸線49相遇，而相鄰的上表面50和52可沿著或鄰近於縱向軸線49相遇。相鄰的上表面48和50可沿著或鄰近於中間軸線51相遇，而相鄰的上表面52和54可沿著或鄰近於中間軸線51相遇。
各個表面48、50、52、54可相遇於一頂點55，該頂點形成在或鄰近於縱向軸線49和中間軸線51的交點。可以考慮頂點55沿中間部分48對本體41提供最大厚度的區域或點。本體41的表面48、50、52、54可從頂點55起朝向本體41的外邊緣呈錐形。在所示實施例中，表面48、50、52、54呈平面形並形成一錐體形狀。還可考慮形成其它多邊形的較少的或附加的上表面，而表面48、50、52、54的任何一個或全部可設置有曲率，以使本體41包括一球根形或圓形。
在圖1和2所示的實施例中，本體41的上表面在縱向軸線49和中間軸線51的交點處或其附近處提供具有最大厚度的本體41。因此，本體抵抗趨於壓縮變形本體41的力，該本體阻力從本體41的各端43、45朝向頂點55增加。中間部分48的尺寸可做成防止本體41在預料的壓縮載荷下發生彎曲。本體41的壓縮變形量可在預料的壓縮載荷下予以限制，以在端部43、45之間保持最小的間距，但還允許端部43、45相對於彼此移動，這樣，相鄰骨部分彼此不是剛性地固定。
圖3示出擴張植入物40，其具有疊加在其上的壓縮力耗散圖形，用力箭頭56表示。這樣的壓縮力可通過作用在擴張植入物40上的靜態和動態壓縮載荷由相鄰骨部分形成。每單位橫截面的壓縮力就在孔42、44附近最高，其中，材料的橫截面區域最少。本體41的寬度和長度各從端部43、45朝向頂點55增加，以沿著其長度對本體41提供可變的剛度。每單位橫截面的壓縮力從端部43、45朝向頂點55減小，因此，因壓縮力的緣故減小本體41的變形。本體41可用作為一可被壓縮的衝擊吸收裝置，以提供一用於附連的第二狀態，並具有足夠的彈性返回到其未壓縮的第一狀態，以在錨固件21和30之間施加或保持擴張載荷。柔性的本體41還允許相鄰骨部分相對於彼此作一定的運動。本體41的可變剛度特性限制該運動，以保持相鄰骨部分的穩定性。
構造擴張植入物40的特殊實施例構造成應用於脊柱區域內，在相鄰椎骨體之間保持和/或提供擴張，同時，防止(至少部分地)椎骨體之間的脊柱段運動。對於這樣的脊柱應用，可考慮本體41在孔42和44的相鄰側之間設置有一沿縱向軸線49方向的全長度，長度範圍從2至4釐米。孔42、44可設置有一直徑，其範圍在1至2釐米之間。本體41可設置有沿中間軸線51方向的最大寬度，其範圍為2至4釐米。本體41可設置有從底表面57到頂點55的最大高度，其範圍約為1至3釐米。應該理解到，這樣的尺寸可以變化，根據病人解剖上特點、擴張植入物40所附連的病人身體的區域、包括擴張植入物40在內的材料特性，以及作用在擴張植入物40上預料的載荷，可以考慮其它的尺寸。
參照圖4，另一實施例的擴張植入物240包括一本體241和分別鄰近於端部243、245的第一和第二孔242、244。本體241可按以上對於擴張植入物40的本體41所討論的進行設置。本體241沿著縱向軸線249延伸，而中間軸線251將本體241分成一第一部分246和一第二部分247。本體241可設置有上表面部分248、250、252、254，它們全部地或主要地定位在由軸線249、251的交點形成的對應象限內。表面248、250、252、254提供一放大的中間部分，它從鄰近於或位於縱向軸線和中間軸線249、251的交點延伸。
擴張植入物240可在本體241內設置有一個或多個加強構件，以有助於保持本體241的結構完整性並對其提供可變的剛度特性。例如，加強構件258可圍繞通過本體241的一個或多個錨固孔設置，就如相對於孔242所顯示的。加強構件258可向中地設置在孔242周圍，以有助於本體241抵抗壓縮力。加強構件258可設置在孔242和端部243之間，以有助於本體241和加強構件258抵抗拉伸力。加強構件258可具有一弧形形狀，以便圍繞相鄰孔242延伸，從而在經受由延伸通過相鄰孔的錨固件施加的高應力集中的本體241區域內提供加強。
向中定向的加強構件260可設置在第一部分246內，它們橫向於縱向軸線249延伸，以抵抗壓縮力和拉伸力。加強構件260的端部可從縱向軸線249延伸並遠離中間軸線252朝向植入物的端部(諸如端部243)，以對壓縮和擴張載荷提供縱向的阻力。加強構件260的向中延伸的部件可抵抗施加到本體241上的扭轉或扭曲力。其它的實施例考慮向中定向的加強構件，它們從縱向軸線249朝向中間軸線251延伸，它們平行於中間軸線251延伸，以及它們的組合。
第一縱向定向的加強構件262橫貫中間軸線251延伸在本體241的第一部分246和第二部分247之間。加強構件262沿縱向軸線249的方向主要縱向地延伸。可設置第二縱向加強構件264，它們位於第一和第二部分246、247之一的本體241內，諸如第二部分247所示。本體241可設置有上述加強構件258、260、262、264中的任何一個或其組合。其它實施例考慮以直線和非直線布置方式通過本體241隨機分布的加強構件。
可考慮用於加強構件258、260、262、264的各種形式。加強構件可以呈材料密度增加的形式，或呈不同於本體241材料的材料形式。實例包括有杆、帶、纖維或金屬製成的細絲、塑料或其它合適材料。加強構件258、260、262、264可嵌入在本體241內，或沿著一個或多個上表面部分延伸，或沿本體241的下表面延伸。
參照圖5，提供另一實施例的擴張植入物340，其包括一本體341，本體具有一鄰近於第一端343的第一孔342和鄰近於第二端345的第二孔344。孔342、344可接納第一和第二錨固件，諸如上述的錨固件21、30。本體341沿縱向軸線349延伸，而一中間軸線351將本體341分成一第一部分346和一第二部分347。本體341包括一可變剛度的中間部分348，以對本體341提供理想的載荷阻力特性。在所示的實施例中，中間部分348包括一在頂點355處或鄰近於縱向軸線349和中間軸線351的交點具有最大厚度的球根形狀。中間部分348也可設置有錐體的或其它放大的形狀。
如圖6所示，中間部分348包括一上部構件352，其從帶有本體341底部353的各端延伸並形成在其中。上部構件352可形成一帶有一底部353的腔室350，第二裝置356可定位在其中。第二裝置356可在一段時間內吸收流體或水，以施加和/或保持對相鄰骨部分的擴張力。箭頭354(圖5)代表壓縮力施加到本體341上時由流體施加在腔室350內的朝向外的壓力。滲透到第二裝置356內的滲透梯度沿相反箭頭354方向延伸，造成第二裝置356變硬並一段時間上保持擴張力，或在一段時間上膨脹而增加由擴張植入物340施加的擴張力。第二裝置356可以以下的形式提供海綿、泡沫，或其它合適的滲透材料。其它實施例考慮一流體、凝膠、泡沫液體，或腔室350內其它可流動的材料，而沒有一第二裝置356。
參照圖7，圖中示出用於擴張植入物的一特殊應用中的相鄰骨部分，其包括一脊柱段500。脊柱段500包括一第一椎骨502、一第二椎骨504，以及一第三椎骨506。一第一盤空間508位於第一椎骨502和第二椎骨504之間，而一第二盤空間510位於第二椎骨504和第三椎骨506之間。第一錨固件21與第一椎骨502接合，第二錨固件30與第二椎骨504接合，而第三錨固件430與第三椎骨506接合。如以上對於錨固件21、30所述，第三錨固件430可包括一接合到椎骨506的遠端骨接合部分432，以及一從其中延伸的近端附連部分434以便附連一擴張植入物。
在圖7中，脊柱段500沿前—後方向觀看，並變形為一沿其一側的側向凹陷的曲率，這表示一種脊柱側凸。如圖8和9所示，擴張植入物系統420可附連到錨固件21、30和430，以便糾正脊柱段500的凹陷曲率。擴張植入物系統420包括第一擴張植入物40和一等同於第一擴張植入物40的第二擴張植入物440。第一植入物40脊柱內地附連到第一錨固件21和第二錨固件30。第二植入物440脊柱內地附連到第二錨固件30和第三錨固件430。
側向地沿著椎骨體的前部附連植入物40、440可避開與後椎骨元件相連的神經和肌肉組織，以及沿椎骨前面的脈管和纖細的韌帶。此外，植入物的擴張力直接沿椎骨體的凹陷弧形側施加，以推椎骨對齊。
當擴張植入物40附連到錨固件21和30時，例如，通過對其壓縮和將其附連到錨固件21、30的近端附連部分24、34上，它可放置在其第二狀態中。同樣地，植入物440可被壓縮和附連到錨固件30、430的近端附連部分34、434上。附連的擴張植入物40、440趨於從其第二狀態重整為其第一狀態，致使擴張力施加在附連到植入物的諸錨固件的對應錨固件之間，糾正脊柱500的凹陷曲率朝向如圖9所示的正常狀態。
現參照圖10-12，提供另一實施例的擴張植入物系統520。在圖10中，脊柱段500包括第一椎骨502和第二椎骨504，其間帶有盤空間508。盤空間508坍癟以使椎骨502、504之間不再提供正常的或理想的間距，如圖10中D1所指示的。一第一錨固件21沿著椎骨502的前部接合，而第二和第三錨固件521、621側向地或傾斜地接合在椎骨502的相對側上。同樣地，椎骨504包括一接合在前面的第四錨固件30，而第五和第六錨固件530、630側向地或傾斜地接合在椎骨504的相對側上。
為了對一張開的盤空間508提供以圖11中的D2所示的張開的盤空間高度，擴張力512、513和612可分別施加到接合在椎骨502的錨固件21、521和621上。擴張力514、515和614可分別施加到接合在椎骨504的錨固件30、530和630上。這樣的擴張力可通過附連一個或多個擴張植入物，和/或在附連一個或多個擴張植入物之前用一擴張器械予以施加。通過圍繞椎骨體502、504分配錨固件，盤空間508可橫貫其寬度被擴張到一均勻的高度。
一擴張植入物540示於圖11中，它附連到錨固件21、521、621和錨固件30、530、630。在所示的實施例中，擴張植入物540設置有一至少沿著其下表面的U或馬鞍形，其至少部分地圍繞各椎骨502、504並還在椎骨502、504之間延伸(如圖12所示)。相對的上表面552可設置有圍繞各錨固孔的凹陷554，以允許系統520保持一從椎骨502、504延伸的低的外形。擴張植入物540可設置有一具有某些特性的本體541，所述特性允許本體放置在一第二狀態中，並在附連之後朝向一第一狀態返回，以便在接合到椎骨502、504的諸錨固件的對應錨固件之間施加一擴張載荷，並恢復和保持要求的盤空間高度D2，同時，允許椎骨502、504之間的運動。在一實施例中，本體541包括一具有球根或圓形形狀的放大的中間部分，並包括一可壓縮的柔性材料以提供處於第二狀態的植入物540，且具有足夠彈性朝向其第一未壓縮狀態返回，以便施加一擴張力。
參照圖13-14，圖中示出另一實施例的擴張植入物700。擴張植入物700包括一本體702，其從第一端704延伸到一相對的第二端706。第一端704包括一孔710，而第二端706包括一孔712，以便於脊柱內地附連到一椎骨體，例如，使用如對於系統20所討論的第一錨固件21和第二錨固件30。端部704、706可各相對於本體702放大，以形成接納通過其間的一錨固件的對應孔710、712。還可以考慮無論是本體702還是孔710、712，以及對應的錨固件的尺寸可做成使端部704、706相對於本體702不放大。
第一孔710沿著縱向軸線701與第二孔712間隔一距離714，而一間隙沿縱向軸線701形成在其間，以便響應於本體702的壓縮、膨脹、變形，或重整，便於第一和第二端704、706朝向彼此和遠離彼此地運動。距離714可以是足夠的長度，以橫貫至少一個脊骨盤空間延伸，於是，端部704、706可附連到相鄰椎骨體的對應椎骨上。也可以考慮設置這樣的長度714，使本體702橫貫一個或多個椎骨延伸，而端部704、706可附連而提供多級的擴張。植入物700還包括一介於縱向軸線701和本體702外壁表面705之間的全寬度718。
可以構思植入物700沿諸如脊柱側凸的側部或前側部那樣的脊柱凹陷弧形部分定位，並適於在相鄰錨固件之間施加一擴張力以治療凹陷的曲率。本體702沿端部704、706之間的一半圓形路徑呈弧形，並包括一凹陷的第一表面703和一相對凸出的第二外表面705。本體702包括一介於第一和第二表面703、705之間的第一寬度708。本體702還包括在第一表面703和第二表面705之間延伸的相對的第三和第四表面707、709。第三和第四表面707、709包括一在其間延伸的第二寬度711。當固定到脊柱時，可以考慮第三和第四表面707、709之一將鄰近於脊柱定位，而第三和第四表面707、709之另一個將背離脊柱。
在擴張植入物700的一種應用中，以及本文所討論的其它擴張植入物的實施例中，植入物700包括一第一狀態，並通過朝向彼此移動端部704、706而形成為一第二狀態。在第二狀態中，端部704、706附連到與椎骨接合的錨固件上或沿脊柱凹陷弧形部分的其它結構上。然後，擴張植入物700朝向其第一狀態重組而在所接合的諸錨固件之間施加一擴張力，以糾正和/或保持脊柱的凹陷弧形部分處於理想的對齊狀態。通過相對於縱向軸線701側向地偏離本體702而形成的端部704、706之間的間隙，可便於端部704、706朝向彼此運動以獲得第二狀態。此外，端部704、706之間的間隙便於在第一狀態中彎曲本體702，以允許限制植入物700所接合的椎骨層的運動範圍。
擴張植入物700可以至少局部地由形狀記憶材料形成，該種材料大約在人體溫度下呈現準彈性特性或性狀。在一實施例中，植入物700由形狀記憶材料形成。然而，應該理解到端部704、706之間只是一部分可以至少部分地用形狀記憶材料形成，端部704、706可用任何合適的生物相容材料形成，例如，不鏽鋼或鈦。
SMA顯現一「形狀記憶」特性或性狀，其中，一用形狀記憶合金(「SMA」)形成的特殊部件能夠從一初始的「記憶」形狀或構造變形到不同的形狀或構造，然後，朝向其初始形狀或構造變形回來。擁有形狀記憶的能力是以下事實的結果SMA經受一從奧氏體狀態到馬氏體狀態的反向轉變過程。如果該種轉變因溫度變化而發生，則形狀記憶現象通常稱之為熱彈性馬氏體轉換。如果馬氏體轉換因強加的應力而發生，則形狀記憶現象通常稱之為應力誘致的馬氏體轉換。這裡考慮這兩種類型的變換。
已知SMA呈現超彈性現象或橡膠狀的性狀，其中，加載過程中超越SMA材料彈性極限的應變，在卸載過程中得以恢復。當應力在溫度略高於SMA開始轉變到奧氏體的溫度時(有時稱之為轉變溫度)施加到一SMA物品上時，該種超彈性現象就發生。當施加應力時，物品首先彈性地變形，直到SMA材料的屈服點(有時稱之為臨界應力)。然而，在進一步加強應力後，SMA材料開始變換到應力誘致的馬氏體或「SIM」。該種轉換基本上在恆定應力下發生，直到SMA材料完全地轉換到馬氏體點上為止。當移去應力時，SMA材料將變換回到奧氏體，於是，物品將返回到其原始的預編程的或記憶的形狀。這種現象有時稱之為超彈性或準彈性。應該理解到，該現象不需SMA材料溫度有對應的變化就可發生。
形狀記憶材料也可以易彎曲並可典型地在溫度低於轉變溫度的範圍時容易地重新成形。這樣的物品可培養其具有一預編程的形狀(通常稱之為「記憶形狀」)，當形狀記憶材料達到高於其轉變溫度範圍的溫度時，物品將形成為該預編程形狀。達到如此溫度之後，物品將企圖形成其預編程的記憶形狀。這樣，物品將熱能轉換為機械功。
有各種各樣形狀記憶材料適用於擴張植入物，包括形狀記憶金屬合金(例如，諸如銅和鋅、鎳和鈦，以及銀和鎘之類的已知金屬的合金)，以及形狀記憶聚合物。儘管有許多顯示形狀記憶特性的合金，但更為普通的SMA材料之一是鎳和鈦的合金。這樣一個合金是鎳鈦諾合金，它是由鎳和鈦形成的生物相容的SMA。鎳鈦諾很好地適用於擴張植入物的特殊應用，因為它可按程序地在正常人體溫度(即，約35-40攝氏度)下經受一應力誘致的馬氏體變換或熱彈性的馬氏體變換。此外，鎳鈦諾具有一非常低的腐蝕速率和優良的耐磨性，由此，當用作為人體內的一支承結構時，它提供一優點。此外，植入物在動物體內的研究已經表明，與鎳鈦諾材料接觸的組織內鎳含量的升高達到最小。然而，應該理解到，顯示超彈性特性的其它SMS材料也可考慮用於本發明的範圍之內。
可以考慮使用適用於由形狀記憶材料製成的擴張植入物700的各種技術。應該理解到，這樣的技術也適用於本文所討論的其它擴張植入物的實施例。諸如端部704、706那樣的擴張植入物端部可朝向彼此移動，以彎曲本體702和放置形狀記憶材料，其包括處於SIM狀態中的本體702的至少一部分。本體702保持在該SIM狀態中，而植入物700的端部704、706沿脊柱的凹陷弧形部分附連到椎骨或其它結構。然後，移去作用在本體702上的應力，而接合的擴張植入物700朝向其原始形狀返回到一奧氏體狀態，在與其接合的錨固件之間作用一擴張力，以此糾正和/或保持脊柱的凹陷弧形部分處於理想的對齊狀態。由相對於縱向軸線701側向地偏離本體702形成的端部704、706之間的間隙，便於端部704、706朝向彼此運動，以獲得SIM狀態或條件，並便於本體702在奧氏體狀態中彎曲，以允許植入物700所接合的椎骨有一限制的運動範圍。
為了達到附加的擴張力和提高剛度以減小脊柱運動，多個擴張植入物700可一個堆疊在另一個上，並用相同的骨錨固件在各端處與脊柱的凹陷弧形部分接合。堆疊植入物700的本體702可布置成側向地偏離到縱向軸線701的同一側，或布置成側向地偏離到縱向軸線701的相對側。多個擴張植入物700也可縱向地間隔開並沿脊柱接合，以便在多層處提供擴張。脊柱的不同層可用一個植入物700或不同數量堆疊的植入物700來擴張，以便沿脊柱對植入物系統提供不同的擴張力和剛度特性。
植入物700的一端或兩端704、706可剛性地固定到相鄰骨錨固件，或允許相對於其可轉動。允許端部704、706轉動，則當本體702變形到其第一狀態時，擴張力將主要地朝向端部704、706遠離彼此運動的方向。如果一個或兩個端部704、706固定到骨錨固件，則產生作用在錨固件上的合力。合力將包括橫向於脊柱中心軸線延伸的分量，並可用來對齊或保持相鄰椎骨沿橫向於脊柱中心軸線的方向對齊在前－後方向上，就如糾正脊椎前移所要求的那樣。
也可考慮其它形狀用於擴張植入物700。例如，圖15和16示出類似於擴張植入物700的一擴張植入物720。擴張植入物720包括一在第一端724和相對的第二端726之間延伸的本體722。本體722包括一介於第一和第二端724、726之間的半橢圓形。與具有相同總長的半圓形擴張植入物700相比，本體722的半橢圓形對相同長度的植入物714、734為擴張植入物720提供一減小的總寬度。
還有其它的實施例考慮，擴張植入物包括一在相對端部之間延伸的第二本體部分以提供附加的支承來保持一擴張力。例如，在圖17和18中，圖中示出擴張植入物760，它包括一具有一第一本體部分762和一第二本體部分763的本體761。本體部分762、763各在相對端部764、766之間延伸，其中，諸孔可沿縱向軸線769設置以便於附連到椎骨。
本體761形成一具有通過其間的開口768的圓形，允許端部764、766響應於本體部分762、763變形或形狀變化而發生彎曲，或朝向彼此或遠離彼此移動。本體部分762、763在各個第一和第二端764、766處彼此一體地形成，以圍繞開口768提供一連續的本體結構。
在另一實例中，圖19和20示出一擴張植入物780，它包括一具有一第一本體部分782和一第二本體部分783的本體781。本體部分782、783各在相對端部784、786之間延伸，其中，可設置諸孔以便於附連到椎骨。本體781形成一具有通過其間的一開口788的橢圓形，允許端部784、786響應於本體部分782、783變形或形狀變化而發生彎曲，或朝向彼此或遠離彼此移動。本體部分782、783在各個第一和第二端784、786處彼此一體地形成，以圍繞開口768提供一連續的本體結構。
擴張植入物780的本體781的橢圓形包括一介於本體部分782、783的外表面之間的總寬度790。本體781包括一介於端部784、786之間的長度792。同樣地，擴張植入物760包括一用於其圓形本體的寬度770和一基本上與寬度770相同的沿軸線769的長度。對於擴張植入物780，寬度790小於擴張植入物760的寬度770，因為植入物具有相同的長度772、792。因此，如果要求一較大的長度對寬度之比，則可採用擴張植入物780。
圖21和22示出一類似於擴張植入物780的擴張植入物800。擴張植入物800包括一具有一第一本體部分802和一第二本體部分803的本體801。本體部分802、803各在相對端部804、806之間延伸，其中，可設置諸孔以便於附連到椎骨。本體801形成一具有通過其間的一開口808的橢圓形，允許端部804、806響應於本體部分802、803變形或形狀變化而發生彎曲，或朝向彼此或遠離彼此移動。與擴張植入物780相比，擴張植入物800包括一在一個或兩個端部804、806處的鉸接連接，以允許本體部分802、803相對於彼此獨立地移動。鉸接的連接便於端部804、806朝向彼此和遠離彼此運動，因為不要求本體部分802、803彎曲或變形相鄰的端部804、806。
其它的形狀也可考慮用於擴張植入物760、780、800，包括有圓形、矩形、方形、菱形、波浪形、多邊形，或其它合適形狀。此外，擴張植入物700、720也可設置有其它形狀。例如，圖23-24示出—擴張植入物820，它包括一在一第一端824和一相對的第二端826之間延伸的本體822。本體822側向地偏離端部824、826，以便於端部824、826響應於本體822的壓縮、變形或變換而朝向彼此和遠離彼此運動。本體822包括一線性部分828和一對位於線性部分828相對端處的傾斜部分830、832。傾斜部分830、832從線性部分828延伸到端部824、826的對應端以從中偏離線性部分828。其它的實施例考慮，本體822可包括由傾斜部分互連的多個線性段，多個傾斜部分彼此互連，以及端部824、826之間的線性的、傾斜的、以及弓形的或弧形部分進行組合。
在圖25-26中，圖中示出包括在相對端部844、846之間延伸的一本體842的擴張植入物840。本體842包括一第一本體部分850和一第二本體部分856，它們沿開口848的相對側延伸並側向地偏離植入物840的縱向軸線。本體部分850包括一從第一端844延伸到一第二傾斜部分854的第一傾斜部分852，第二傾斜部分854從第一傾斜部分852延伸到第二端846。同樣地，第二本體部分856包括一從第一端844延伸到一第二傾斜部分860的第一傾斜部分858，第二傾斜部分860從第一傾斜部分858延伸到第二端846。傾斜部分852、854和傾斜部分858、860的接頭側向地偏離端部844、846，以一圍繞開口848的菱形形狀提供給本體842。傾斜部分便於端部804、806響應於第一和第二本體部分850、856的壓縮、變形或變換而朝向彼此和遠離彼此運動。
參照圖27-28，圖中示出包括在相對端部874、876之間延伸的一本體872的擴張植入物870。本體870包括多個本體部分878、880，它們沿本體872的長度和介於端部874、876之間彼此互連以形成一鏈形。在所示的實施例中，本體部分878、880呈菱形，以使各本體部分的至少一部分側向地偏離縱向軸線871。這種偏離便於端部874、876響應於全部的或一部分的本體部分878、880的壓縮、變形或變換而朝向彼此和遠離彼此運動。本體部分878、880也可設置有其它形狀，諸如圓形、橢圓形、方形、矩形或本文中討論的其它形狀。此外，本體部分878、880不需沿著擴張的縱向軸線871呈對稱性。例如，本體部分878、880可沿縱向軸線871或鄰近於其敞開，以沿縱向軸線871形成一鋸齒形或波形。
可以考慮，使用本文所述的植入物來糾正脊柱的變形，例如，通過擴張脊柱的凹陷弧形部分進行糾正。擴張植入物可以沿包括脊柱段的凹陷弧形部分的脊柱段的表面定位，以便用擴張力直接地抵消凹陷的曲率。擴張植入物可用於脊柱側凸的無融合的治療中，其既可單獨地也可作為一附件附連到凸出地應用的無融合的脊柱側凸治療系統。還可考慮，這裡所述的植入物可用於橫貫一盤空間脊柱內地擴張相鄰的椎骨，其中，盤空間已坍癟，或椎骨之間的關係或間距需要改變或保持。擴張植入物可穩定脊柱段，同時允許關節段的運動。還可考慮，一個或多個擴張植入物可附連到任何的骨部分，其中，需要有擴張和相鄰骨部分之間的運動。
儘管在附圖和上述描述中已經詳細地圖示和描述了本發明，但它們應被看作是說明性的，實質上並無限制意義，所有落入本發明精神範圍之內的變化和修改都要求加以保護。
權利要求
1.一用於治療弧形的脊柱段的植入物，包括一本體，該本體包括沿著第一和第二脊骨的表面能附連到第一和第二脊骨上的第一和第二端部，第一和第二脊骨的表面包括脊柱段的凹陷弧形表面，所述本體構造成沿著凹陷弧形的表面朝向一直線的結構擴張脊柱段，同時，在附連到第一和第二脊骨時允許脊柱段運動。
2.如權利要求1所述的植入物，其特徵在於，所述本體可形成在第一狀態和第二狀態之間，所述本體形成為所述第二狀態以便附連到第一和第二脊骨，並從所述第二狀態朝向所述第一狀態進行重整，以在附連於其上時連續地擴張第一和第二脊骨。
3.如權利要求2所述的植入物，其特徵在於，所述本體可通過壓縮所述第一和第二端部之間的所述本體而形成。
4.如權利要求2所述的植入物，其特徵在於，所述本體可包括一形狀記憶材料，所述本體可通過改變所述形狀記憶材料的相態而形成。
5.如權利要求1所述的植入物，其特徵在於，所述本體的所述第一端包括一第一孔，用來接受可接合到第一脊骨的一第一骨錨固件，所述第二端包括一第二孔，用來接受可接合到第二脊骨的一第二骨錨固件。
6.如權利要求5所述的植入物，其特徵在於，所述本體包括至少一個加強構件，所述加強構件鄰近於所述第一和第二開口中的至少一個而嵌入在其中。
7.如權利要求6所述的植入物，其特徵在於，所述至少一個加強構件至少局部地圍繞所述鄰近的開口延伸。
8.如權利要求1所述的植入物，其特徵在於，所述本體包括一剛度，所述剛度沿著所述第一和第二端部之間的所述本體的長度變化。
9.如權利要求8所述的植入物，其特徵在於，所述本體可從第一狀態壓縮到第二狀態，並具有彈性以便從所述第二狀態重整到所述第一狀態，從而在附連於其上時連續地擴張脊柱段。
10.如權利要求9所述的植入物，其特徵在於，所述本體包括多個嵌入於其中的加強構件。
11.如權利要求1所述的植入物，其特徵在於，所述本體包括一沿其中間部分的腔室，所述腔室包括一流體於其中。
12.如權利要求11所述的植入物，其特徵在於，還包括一位於所述腔室內的第二裝置，以便在脊柱段運動之後，適於響應於施加在所述本體上的壓縮和拉伸力，吸收所述腔室內的所述流體。
13.如權利要求1所述的植入物，其特徵在於，所述本體包括一在所述本體附連於其上時朝向脊柱段的下表面，所述本體還包括一與所述下表面相對的上表面。
14.如權利要求13所述的植入物，其特徵在於，所述本體包括一介於所述上和下表面之間的放大的中間部分。
15.如權利要求14所述的植入物，其特徵在於，所述放大的中間部分包括一介於所述本體的所述第一和第二端之間的錐體形狀。
16.如權利要求14所述的植入物，其特徵在於，所述放大的中間部分包括一介於所述本體的所述第一和第二端之間的球根形狀。
17.如權利要求13所述的植入物，其特徵在於，所述下表面包括一U形，適於至少部分地圍繞第一和第二椎骨的一前部延伸。
18.如權利要求1所述的植入物，其特徵在於，所述本體包括一長度，該長度大小適於附連到脊柱段的相鄰第一和第二椎骨。
19.如權利要求1所述的植入物，其特徵在於，所述本體沿著一縱向軸線從所述第一端延伸到所述第二端，所述本體還包括一與介於所述第一和第二端之間的所述縱向軸線正交定向的中間軸線，所述本體的寬度從所述中間軸線朝向各個所述第一和第二端呈錐形。
20.如權利要求19所述的植入物，其特徵在於，所述本體包括一位於所述中間軸線的第一側上的第一部分以及一位於所述中間軸線的第二側上的第二部分，所述第一和第二部分各具有一大致三角形形狀。
21.如權利要求19所述的植入物，其特徵在於，所述本體包括一介於其下表面和上表面之間的高度，所述高度從所述中間軸線朝向所述第一和第二端中的每一個呈錐形。
22.如權利要求1所述的植入物，其特徵在於，所述本體沿著一縱向軸線從所述第一端延伸到所述第二端，所述本體包括一在所述第一端和第二端之間延伸的第一部分，所述第一部分側向地偏離所述縱向軸線，以便在所述第一和第二端之間形成一間隙。
23.如權利要求22所述的植入物，其特徵在於，所述本體的所述第一部分包括一形狀，所述形狀選自以下的組群半圓、半橢圓形、半矩形以及三角形。
24.如權利要求22所述的植入物，其特徵在於，所述本體包括一在所述第一和第二端之間延伸的第二部分，沿與所述本體的所述第一部分相對的方向側向地偏離所述縱向軸線，所述第一和第二部分形成通過所述第一和第二端之間的所述本體的一開口。
25.如權利要求24所述的植入物，其特徵在於，所述本體的所述第一和第二部分在所述第一和第二端之間形成一形狀，該形狀選自以下的組群圓、橢圓、菱形，以及鏈形。
26.如權利要求24所述的植入物，其特徵在於，所述本體的所述第一和第二部分鄰近於所述第一和第二端中的至少一個並鉸接地聯接在一起。
27.一用來擴張脊柱段的第一和第二椎骨的植入物，包括一具有沿一縱向軸線的長度的本體，所述本體包括一第一狀態和一第二狀態，所述本體能以所述第二狀態在脊柱內植入，而且所述長度在第一和第二椎骨之間延伸，所述本體包括一在植入時用於從所述第二狀態重整到所述第一狀態的裝置，以在第一和第二椎骨之間施加一擴張力，並允許第一和第二椎骨之間有相對運動。
28.如權利要求27所述的植入物，其特徵在於，所述本體包括一沿所述長度變化的剛度。
29.如權利要求28所述的植入物，其特徵在於，所述本體包括一放大的中間部分，而所述剛度朝向所述本體的一中間軸線增加。
30.如權利要求29所述的植入物，其特徵在於，所述放大的中間部分包括一球根形狀。
31.如權利要求29所述的植入物，其特徵在於，所述放大的中間部分包括一錐體形狀。
32.如權利要求29所述的植入物，其特徵在於，所述本體包括一能鄰近於第一和第二椎骨定位的下表面和一沿所述下表面的底部，所述下表面沿所述本體具有一大致不變的厚度，所述本體還包括一從所述底部延伸的上部，並包括所述放大的中間部分，所述上部包括一介於所述底部和所述本體的一上表面之間的厚度，所述厚度沿所述本體的所述上部的一長度變化。
33.如權利要求32所述的植入物，其特徵在於，所述下表面形成一橫向於所述縱向軸線的U形。
34.如權利要求32所述的植入物，其特徵在於，所述厚度從所述本體的一中間部分朝向所述本體的相對端呈錐形。
35.如權利要求27所述的植入物，其特徵在於，所述本體包括一正交於所述縱向軸線的中間軸線，所述本體包括一位於所述中間軸線一側上的第一部分和一位於所述中間軸線另一側上的第二部分，所述第一和第二部分中的每一個均形成一大致三角形形狀，而且各個所述大致三角形形狀的底部沿所述中間軸線鄰近於彼此定位。
36.如權利要求35所述的植入物，其特徵在於，各個所述第一和第二部分包括一錨固孔，所述錨固孔與所述大致三角形形狀的所述底部相對。
37.如權利要求27所述的植入物，其特徵在於，通過沿所述縱向軸線壓縮所述本體，使所述本體形成為所述第二狀態，並且用於重整的所述裝置包括一包括所述本體在內的彈性材料。
38.如權利要求27所述的植入物，其特徵在於，所述本體包括一形狀記憶材料，並且用於重整的所述裝置包括改變所述形狀記憶材料的相態。
39.如權利要求27所述的植入物，其特徵在於，所述本體包括一沿所述縱向軸線的第一端和一相對的第二端，所述本體包括一在所述第一和第二端之間延伸的第一部分，所述第一部分側向地偏離所述縱向軸線，以便在所述第一和第二端之間形成一間隙。
40.如權利要求39所述的植入物，其特徵在於，通過沿所述縱向軸線朝向彼此地移動所述第一和第二端，使所述本體從所述第一狀態形成到所述第二狀態。
41.如權利要求39所述的植入物，其特徵在於，所述本體的所述第一部分包括一形狀，所述形狀選自以下的組群半圓、半橢圓形、半矩形以及三角形。
42.如權利要求39所述的植入物，其特徵在於，所述本體包括一在所述第一和第二端之間延伸的第二部分，所述第二部分沿與所述第一部分相對的方向側向地偏離所述縱向軸線，所述第一和第二部分形成通過所述第一和第二端之間的所述本體的一開口。
43.如權利要求42所述的植入物，其特徵在於，所述本體的所述第一和第二部分在所述第一和第二端之間形成一形狀，該形狀選自以下的組群圓、橢圓、菱形，以及鏈形。
44.如權利要求42所述的植入物，其特徵在於，所述本體的所述第一和第二部分鄰近於所述第一和第二端中的至少一個而鉸接地聯接在一起。
45.一用來治療弧形脊柱段的系統，包括一可接合到第一椎骨的第一錨固件；一可接合到第二椎骨的第二錨固件；以及一沿第一和第二椎骨的表面在脊柱內定位的本體，所述第一和第二椎骨包括脊柱段的一凹陷的弧形表面，並用所述第一和第二錨固件附連到其上，所述本體構造成沿凹陷弧形表面並且在第一和第二錨固件之間朝向一直線結構擴張脊柱段，同時，在附連到第一和第二椎骨時允許脊柱段運動。
46.如權利要求45所述的系統，其特徵在於，所述本體在一第一端和一相對的第二端之間延伸，所述第一和第二端可用第一和第二錨固件中的對應錨固件附連到脊柱段的第一和第二椎骨中的對應椎骨，所述本體可從第一狀態形成到第二狀態，其中，所述本體形成為所述第二狀態以便附連到第一和第二椎骨，並從所述第二狀態朝向所述第一狀態重整，以連續地擴張第一和第二椎骨。
47.如權利要求46所述的系統，其特徵在於，所述本體可通過壓縮所述第一和第二端部之間的所述本體而形成。
48.如權利要求46所述的系統，其特徵在於，所述本體包括一形狀記憶材料，所述本體可通過改變所述形狀記憶材料的狀態而形成為所述第二狀態，以使所述第一和第二端部朝向彼此移動。
49.如權利要求48所述的系統，其特徵在於，所述本體包括一在所述第一和第二端部之間延伸的第一部分，所述第一部分側向地偏離所述本體的縱向軸線，以便在所述第一和第二端部之間形成一間隙。
50.如權利要求46所述的系統，其特徵在於，所述本體包括一腔室、一位於所述腔室內的流體吸收裝置，以及所述腔室內的流體，其中，所述流體吸收裝置隨著時間的流逝而吸收所述流體，以抵抗所述第一和第二錨固件從所述第一狀態到所述第二狀態膨脹所述本體。
全文摘要
一用來穩定一骨段的植入物包括一柔性本體，其尺寸和形狀適於在至少第一和第二骨部分之間脊柱內地延伸。在使用中，本體脊柱內地附連到各個第一和第二骨部分，以擴張各個第一和第二骨部分，同時，允許各個第一和第二骨部分之間運動。
文檔編號A61B17/70GK1929792SQ200580006957
公開日2007年3月14日 申請日期2005年1月21日 優先權日2004年1月30日
發明者J·T·布朗, F·J·莫茲六世, J·R·賈斯蒂斯 申請人:華沙整形外科股份有限公司