可移動支承脊椎裝置及方法

2023-08-03 09:14:51

專利名稱：可移動支承脊椎裝置及方法
技術領域：
本發明諸實施例總地涉及用於完成脊椎手術的裝置和方法，尤其在一些實施例中涉及能從背側放置到脊椎間盤空間中的脊椎關節成形裝置。已預見到本發明的各種實現方法，包括藉由背側方法而用於整個脊椎關節成形替換，不管是脊椎間盤還是自然脊椎關節的小面功能。
背景技術：
如業內公知地那樣，在人的解剖體系中脊椎是總體上可伸縮的柱狀體，它能承受拉伸和擠壓負載，能夠作彎曲運動並提供對肋骨、肌肉和韌帶的連接空間。一般來說，脊椎被分成三個部分頸脊椎、胸脊椎和腰脊椎。圖1示意性地示出健康的人的脊柱的腰脊椎1和骶骨區域3。脊椎部分由被稱為椎骨的單獨的骨頭構成並且椎骨由位於它們之間的椎間盤分開。
圖2示出具有位於兩相鄰的椎骨7、9之間的健康的椎間盤5的腰椎區域的右側部分。在任何給出的關節處，頂椎骨被稱為上椎骨而底椎骨被稱為下椎骨。每塊椎骨總體上包括作為承受重量的主要區域的圓柱體7a、9a以及三個骨突，即7b、7c、7d(其中兩個在圖2中可見)。在圖7A中可看到所有的骨突，如圖7A所示，骨突7b、7c、7d從椎骨體7開始在沿圓周隔開的位置上向外延伸。作為其它功能，骨突提供對肌肉和韌帶連接的區域。相鄰的椎骨可藉由多個小面部分7e(圖2)彼此相對移動，這些小面部分7e從椎骨的圓柱體開始延伸並在彎曲時能一個在另一個上地滑動以引導脊椎的移動。存在兩個小面關節，每個小面關節由上、下小面部分界定並聯接於附近的椎骨。圖3示出了健康的椎間盤。如圖3所示，椎間盤具有4個區域髓核11、過渡區13、內環纖維區15和外環纖維區17。一般來說，內環纖維區15和外環纖維區17由牢固地粘結於椎骨體之上和之下的軟骨纖維材料層構成。髓核11典型地從本質上說更具水合性。
這些椎間盤用作吸震結構和關節。它們被設計成吸收脊柱可能受到的擠壓和拉伸負載並同時允許相鄰的椎骨體彼此相對地移動一有限量，尤其是在脊椎彎曲(屈曲)時。因此，椎間盤處於恆定的肌肉和/或重力壓迫下並且一般作為腰椎的首要部分以表現出「磨損和撕裂」的跡象。
由於小面關節幾乎一直通過脊椎而運動，因此小面關節退化是常見的。事實上，小面關節退化和椎間盤退化經常一起發生。總地來說，儘管一個是造成脊椎機能變化的主要問題而另一個是次要問題，在考慮選擇手術前，一般小面關節退化和椎間盤退化均已發生。例如，小面關節和/或椎間盤機能變化會造成脊椎收縮、退化性脊椎前移以及退化性脊柱側凸。
治療這些症狀的一個手術過程是脊椎關節固定術(即脊椎融合術)，這可以從前側和/或從背側進行。背側過程包括原位融合、背側橫向器械融合、變形腰椎中間體融合(「TLIF」)以及背側腰椎中間體融合(「PLIF」)。將脊椎部分緊密地融合以消除該層上任何運動能夠緩解即刻的症狀，但對於某些患者而言保持運動才是有利的。另外通過手術將退化性椎間盤或小面關節替換以人造椎間盤或人造小面關節也是已知的。然而，沒有一種已知的裝置或方法提供本公開實施例的優點。
因此，前述內容表現出一種需要，即提供能避免已知植入和外科技術的缺陷和缺點的經改進的脊椎關節成形法。

發明內容
在一個實施例中，人造脊椎關節置於上椎骨和下椎骨之間，人造脊椎關節包括上保持部分和下保持部分。關節還包括插入在上保持部分和下保持部分之間的半圓柱形可移動支承，其中半圓柱形可移動支承還可在下保持部分中移動。
在第二實施例中，人造脊椎關節置於上椎骨和下椎骨之間。人造脊椎關節置於上椎骨和下椎骨之間。人造脊椎關節包括具有第一上保持部分、第一下保持部分以及插入於第一上保持部分和第一下保持部分之間的第一半圓柱形可移動支承的第一關節造型半部。第一半圓柱形可移動支承可在第一下保持部分中移動。人造脊椎關節還包括具有第二上保持部分、第二下保持部分以及插入於第二上保持部分和第二下保持部分之間的第二半圓柱形可移動支承的第二關節造型半部。第二半圓柱形可移動支承可在第二下保持部分中移動。
在第三實施例中，植入人造脊椎關節的方法包括經由患者的背部形成第一暴露部以進入椎間空間；以及將人造脊椎關節的至少一部分通過第一暴露部插入。該方法還包括將人造脊椎關節的第一前側關節部分定位在椎間空間中。第一前側關節部分包括第一上保持部分、第一下保持部分以及位於第一上保持部分和第一下保持部分之間的第一半圓柱形可移動支承。第一半圓柱形可移動支承還能夠在第一下保持部分中移動。
所公開的實施例可用於腰脊柱、外傷後的、椎間盤性的、小面疼痛或脊椎前移的退化性變化和/或保持在多個腰脊柱高度中的運動。
實施例的其它或額外的特徵、優點、用途在後面的說明書、附圖和權利要求中被展開並且變得明顯。


圖1是健康人脊柱的腰椎和骶骨區的側視圖。
圖2是示出圖1的腰椎骨的右側部分的詳細立體圖，其中健康椎間盤位於兩椎骨之間。
圖3是示出椎間盤主要部分的圖2所示的椎間盤的頂部立體圖。
圖4是表示根據本公開原理構造的人造椎間關節的第一實施例的腰椎的一部分的分解圖。
圖5是表示根據本公開的第一實施例構造的經組合的人造椎間關節的左右半部的上部、椎間盤和下部的腰椎的一部分的前側視圖；圖6是圖5所示的人造椎間關節的右半部的側視圖；圖7A是表示圖4所示人造椎間關節的上部的腰椎的一部分的橫貫的、自下至上的視圖；圖7B是表示圖4所示人造椎間關節的下部的腰椎的一部分的橫貫的、自上至下的視圖；圖8是表示人造椎間關節的上部的第二實施例的腰椎的一部分的橫貫的、自下至上的視圖，其中蒂螺釘被用來協助植入；圖9是表示人造椎間關節的下部的第二實施例的腰椎的一部分的橫貫的、自上至下的視圖，其中蒂螺釘被用來協助植入；圖10是表示圖8所示的人造椎間關節的上部的腰椎的一部分的側視圖，其中的一個蒂螺釘是可見的；圖11是表示圖9所示的人造一體椎間關節的下部和一體的椎間盤部分的腰椎的一部分的側視圖，其中的一個蒂螺釘是可見的；圖12是表示圖8所示的人造椎間關節的上部的腰椎的一部分的背側視圖，其中的兩個蒂螺釘是可見的；圖13是表示圖9所示的人造椎間關節的下部的腰椎的一部分的背側視圖，其中的兩個蒂螺釘是可見的；圖14是表示第二實施例的腰椎的一部分的側視圖，其中蒂螺釘處於組裝位置；圖15是表示第三實施例的人造椎間關節的下部、椎間盤和上部的腰椎的一部分的背側視圖，其中使用張緊帶；圖16是表示第三實施例的腰椎的一部分的側視圖，其中張緊帶被用於組裝位置；圖17是表示根據本公開原理構造的人造椎間關節的第四實施例的上部的腰椎的一部分的橫貫的、從下至上的視圖，其中未更換小面關節；圖18是表示人造椎間關節的第四實施例的下部的腰椎的一部分的橫貫的、從上至下的視圖；圖19是本公開的另一實施例的立體分解圖；圖20是本公開的另一實施例的立體分解圖；圖21是本公開的另一實施例的立體分解圖；圖22是本公開的另一實施例的立體分解圖；圖23是本公開的另一實施例的橫截面圖；圖24是本公開的另一實施例的橫截面圖；圖25是本公開的另一實施例的橫截面分解的立體圖。
具體實施例方式
附圖示出用於替換椎間盤或椎間盤和至少一個相應小面關節的組合的人造椎間關節的各實施例。根據本公開原理的人造椎間關節的各種實施例可用於解決將它們用於關節更換的任何問題，尤其是例如腰椎、外傷後、椎間盤、小面疼痛或脊椎前移的退化性變化和/或保持腰椎的多個高度上的運動。
圖4-圖7示出人造椎間關節的第一範例性實施例。如圖4和圖5所示，每個關節由兩個關節造型半部構成，每個關節造型半部具有間隔物或椎間盤19以及保持部分21。保持部分21包括第一保持部分21a和第二保持部分21b。在圖4所示例子中，第一保持部分21a高於第二保持部分21b(在它之上)並且椎間盤19位於保持部分21a、21b之間。儘管根據該範例性實施例的人造椎間關節具有用於第一保持部分和第二保持部分的兩個半部，但要理解在一個代替性實施例中，其中人造椎間關節具有單個的第一保持部分，單個的第二保持部分和單個的間隔物。要理解代替性實施例可實現具有第一保持部分、第二保持部分和/或椎間盤的關節造型，第一保持部分、第二保持部分和/或椎間盤均由不等尺寸的半部或兩個以上部分形成。
此外，如圖4所示，第一保持部分21a和第二保持部分21b位於兩相鄰椎骨之間。更具體地說，第一保持部分沿兩相鄰椎骨的上面一個的下表面定位而第二保持部分被定位在兩相鄰椎骨的下面一個的上表面上。然而，本領域內技術人員應當理解第一保持部分和第二保持部分不局限於這種配置，第一保持部分和第二保持部分可位於與本文中所述的不同位置和/或不同地構形。
接觸椎骨的其餘終板的關節造型的保持部分21a、21b的表面可塗覆以粒狀材料或被等離子噴濺以促進骨增長和它們之間的連接。特別地，增進骨增長的表面可以是具有鈦/鈣/磷雙層覆層、嚙合面或其它有效的面精加工的鈷鉻鉬合金。作為代替或組合，諸如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的粘合劑或膠泥可用來將植入部分全部或部分地固定於一個或兩個終板。
如下面將要更詳細說明的那樣，在某些實施例中大約300度的外環部分17的重要部分(例如參閱圖4、7B)被保持在終板的下部，它作為止動結構而在發生骨增長之前將下保持部分固定在位，從而牢固地使保持部分結合於它們各自的椎骨(圖4僅示出外環17被保持的那一部分)。相反地，在傳統的前側關節造型中，大約270度的外環區17被去除。此外，蒂螺釘被用於即刻固定，正如結合下面討論的其它實施例而更詳細說明的那樣。
在本公開的各實施例中，第一保持部分21a和第二保持部分21b被構造成將椎間盤19保持在它們之間。例如，在椎間盤19具有兩凸面19a的情況下，第一保持部分21a和第二保持部分21b的每一個具有凹面21c，它界定其中支承椎間盤19的空間。例如，在圖4所示的範例性實施例中，椎間盤19的上凸面19a配合入由第一保持部分21a的凹面21c界定的凹陷處，而椎間盤19的下凸面19b配合入由第二保持部分21b的凹面21c界定的凹陷處。
圖5示出兩關節造型半部在位的範例性組合的人造椎間關節的前側視圖，而圖6示出圖5所示的組合的人造椎間關節的側視圖。如圖5和圖6所示，椎間盤19被保持在第一保持部分21a和第二保持部分21b之間。要注意儘管椎間盤19被保持在第一保持部分21a和第二保持部分21b之間，但椎間盤19可在由第一保持部分21a和第二保持部分21b的相應表面21a界定的空間內自由滑動。由此提供在相鄰椎骨之間的有限移動。
在圖4、圖5和圖6所示的範例性實施例中，椎間盤19是被插入到第一保持部分21a和第二保持部分21b之間的獨立部分。然而，正如下面所討論的那樣，要理解間隔物或椎間盤19可與第一保持部分21a和第二保持部分21b中的一個或兩個一體地形成或形成在它們中間。
在本公開的範例性實施例中，如圖4、6、7A和7B所示，人造椎間關節的每個保持部分包括第一人造小面部分23a和第二人造小面部分23b。如圖7A和圖7B所示，第一人造小面部分23a具有表面25a而相應的第二人造小面部分23b具有表面25b，表面25a與表面25b匹配以固定相鄰的椎骨，同時保留和引導每塊椎骨相對於另一椎骨的運動。每組上/下保持部分21a、21b可以具有一對小面部分23a、23b，它們一起界定一個小面關節。對根據本實施例的用小面代替整個關節，當從背側觀察，左右關節造型界定兩個相鄰小面關節。
不管是否提供人造小面關節，與關節造型左右半部連接的各上下保持部分可完全彼此獨立。即，如圖7A所示，例如與每個半部相連的第一保持部分21a彼此不直接接觸。對圖7B所示的第二保持部分21b亦然如此。然而，本領域內技術人員應當理解即使在包括人造小面關節的本公開的實施例中，每個半部的第一保持部分21a的至少一部分和/或每個半部的第二保持部分21b的至少一部分彼此連接，如結合圖17-18更詳細說明地那樣。
此外，在公開的各實施例中，椎間盤19、第一保持部分21a和第二保持部分21b可由任何合適材料製成，這些材料有利於在提供各相鄰表面間大致沿橫向的滑動的同時傳遞擠壓和拉伸力的連接。例如，在第一實施例中，第一保持部分21a和第二保持部分21b典型地由用於手術植入的任何金屬或金屬合金製成，例如不鏽鋼、鈦和鈷鉻或諸如碳纖維的的複合材料、或諸如聚醚醚酮(PEEK)的或任何其它合適材料。椎間盤可由諸如高分子重量聚乙烯或PEEK的塑料或陶瓷、金屬和例如(但不局限於)碳纖維、橡膠或其它合適材料製成。一般來說，為有助於保持表面的滑動特性，這些表面被拋光和/或塗層以提供光滑表面。例如，如果表面由金屬製成，金屬表面可以是拋光金屬。
圖8-14示出人造椎間關節的第二實施例。僅有與第一實施例的不同特徵將在下面進行討論。在第二範例性實施例中，設有例如蒂螺釘27的固定部分以提供各第一保持部分21a和/或第二保持部分21b至相應椎骨之間的更安全和快速的連接。此外，該實施例示出與其中一個剩餘部分(在這裡是下保持部分21b)形成一體的椎間盤19。椎間盤19可用與其保持部分相同材料一體地形成，但也能用相同或不同材料獨立地形成並永久地連接於此以形成整體單元。在該實施例中，椎間盤19和保持部分可均由金屬形成。
圖15和16示出人造椎間關節的第三實施例。在第三實施例中，例如張緊帶31的額外固定部分被提供以補充或代替背側韌帶的功能以通過將第一保持部分21a固定於第二保持部分21b而限制相鄰椎骨之間的移動。如圖15-16所示，可通過將其纏繞在相應蒂螺釘27或其它傳統接合點周圍而提供背側張緊帶31。
圖17和圖18示出人造椎間關節的第四實施例。在圖17和圖18所示的範例性實施例中，人造椎間關節可具有除人造小面部分外的上述所有特徵。在該實施例中自然小面關節保留。韌帶張緊帶在某些實施例中也可保存完好。另外，本實施例包括在各上/下保持部分之間的前側中線連接的一個特定實施例，它有助於保持第一保持部分21a和第二保持部分21b的定位。
圖17和圖18示出可提供具有鎖型和鑰匙型圖案的第一保持部分21a，這些圖案由設置在第二保持部分21b上的相應匹配部分配合。更具體地，第一保持部分21a的一般具有U形部分35a的外輪廓而相應第一保持部分21a的一般具有帶凸起部分35b的外輪廓，它能嵌入U形部分35a。結果，第一保持部分21a、21b的每半部可保持在預設位置。然而，上或下保持部分可便於植入和/或有助於提供和/或保持關節在大致穩定、對稱的結構的方式配合在一起和/或連接於例如在它們前側部分的中間體空間中。更重要的是由於由圖18所示下終板上殘留的外環17提供的向內的力在下保持部分之間提供這樣的連接。在各下保持部分之間的中線連接將抵抗外環使保持部分向中線37移動的力。
如各範例性實施例所示，除了象鎖和鑰匙那樣彼此配合以保持彼此相對定位的第一和/或第二保持部分，每半個人造椎間關節基本沿椎骨的中線37對稱。
再者，這些範例性實施例僅為示例性的並且不旨在成為本發明所有可能的設計、實現、修正以及使用的窮舉性列表。此外，結合本公開的一個實施例描述的特徵可與其它實施例結合使用，即使在上面沒有直接說明也是如此。
儘管上述說明對本領域內技術人員而言已經很明白，不過下面還是提供了對用來植入人造關節的合適手術過程的簡單說明。如上所述，人造椎間關節一般通過使用與TLIF或PLIF過程相似的背側穿孔方法被植入到人體內。根據該方法，可在患者的背部形成諸如中線切口的切口並且經由孔將一些或全部受影響的椎間盤以及周圍組織去除。根據是否更換任何小面關節，可修剪自然小面關節以形成容納人造小面關節的空間。然後，人造椎間關節的半部通過左/右穿孔開口被逐塊地插入。即包括上下保持部分(具有或不具有小面部分和人造椎間盤，如果單獨提供的話)的人造椎間關節塊配合在通孔中並位於適當椎間空間中。人造關節塊可以是完全獨立的或者在插入通孔前，用紗布或其它業內公知的材料將兩個以上的人造關節塊捆綁或包裹在一起。在固定自然椎間盤的外環的至少一部分的情況下，人造椎間關節的每側的下保持部分被插入以使它們毗鄰環的相應部分。如果提供中線前側連接，保持部分的左、右半部配合在一起並由外環保持在位。這樣，環的保持部分可位於與手術過程前大致相同的位置。
此外，在必須完全去除自然椎間盤環的情況下，例如可使用本公開的實施例，其中採用蒂螺釘以確保人造椎間關節塊保持在位。本領域內技術能夠理解，即使背側過程的優點是有限的，也可經由前側方法或結合前側方法和背側方法將人造關節植入。例如，某些人造椎間關節塊將通過前側方法插入而其它關節塊則通過背側方法插入。前側和背側定位的部分可與圖17和圖18所示實施例相同的方式彼此配合。
現在參閱圖19，在該實施例中，人造椎間關節100包括夾在兩終板組件104、106之間的間隔物或可移動支承102。終板組件104包括外表面108和上保持部分110。終板組件106包括外表面112、下保持部分114以及止動表面115。在該實施例中，保持部分110可以是能夠與間隔物102形成光滑接合的半槽或半圓柱形槽。保持部分110具有狹長形狀，它具有近乎與經組裝關節100的橫向軸線118共線或平行對齊並以延伸通過經組裝關節100的前後軸線120為中心的縱向軸線116。當安裝關節100時，橫向軸線118和前後軸線120延伸通過椎骨7、9之間的椎間盤空間。
間隔物102是具有曲面形上表面122和平坦下表面124的半圓柱形。間隔物102是狹長形狀，其縱向軸線126近乎平行或共線對齊於經組裝關節100的橫向軸線118。間隔物102具有高度尺寸128。間隔物102的半圓柱形狀被廣泛地理解為包括多種狹長形狀，包括珠形、橢圓形、具有圓滑邊緣的半圓柱形、或具有曲面形上表面和下表面的半圓柱形。儘管也可採用半球表面，但圓柱形更加容易製造。
保持部分114可以是允許與間隔物102光滑作用的盤。在該實施例中，保持部分114是平的以配合變平的下表面124。止動表面115可形成圍繞保持部分114的抬高的周緣。保持部分114稍寬於寬度尺寸130以允許間隔物102相對於保持部分114的前後平移。保持部分114稍長於長度尺寸132以允許間隔物102相對於保持部分114的橫向平移。要理解在替代性實施例中，下保持部分可以是曲面以配合間隔物的曲面形下表面的形狀。提交於2004年1月7日的題為「Mobile Bearing Articulating Disc」的10/75860號美國專利申請公開了另一種接合間隔物的實施例並被援引於此以供參考。提交於2004年3月23日的題為「Constrained Artificial Spinal Disc」的10/806961號美國專利申請也公開了另一種接合間隔物的實施例並被援引於此以供參考。
要理解在另一實施例中，間隔物相對於下保持部分的移動受到止動表面的位置和變平下表面的結果尺寸的控制。例如，如果下保持部分比間隔物的寬度尺寸更寬但與長度尺寸近乎匹配，間隔物的運動被限制在沿下保持部分的前後平移。如果下保持部分與間隔物的寬度尺寸匹配但提供沿長度尺寸的間隙，則間隔物的運動被限制為橫向平移。如果下保持部分比變平的下表面更寬和更長，則允許間隔物在上保持部分上轉動或樞轉。
人造椎間關節100還包括連接部分134、136，連接部分134、136可以是分別從終板組件104、106延伸的龍骨。龍骨134、136可分別嚙合椎骨體7、9以固定關節100。要理解可使用多個連接部分以將椎間關節固定在位。例如，其它適當的連接部分包括長釘、脊、骨銷釘和/或表面紋理。
可採用前側、背側、穿孔或其它業內公知的方法將關節100安裝在椎骨體7、9之間。可將曲面形上表面122與上保持部分110接觸地並且將變平下表面124與下保持部分114接觸地設置在止動表面115的邊界內。在該實施例中，保持部分114提供對間隔物102的寬度130和長度132尺寸的間隙，從而允許間隔物在關節100中沿前側—背側方向和橫向平移以及有限的扭轉。曲面形上表面122以及上保持部分110彼此接合以允許關節100處的關節彎曲—延伸運動。在該實施例中，可限制或排除橫向彎曲，除了間隔物102從終板組件104、106任何一個中脫開並產生「上抬」的運動。
間隔物102和兩終板組件104、106可由任何合適的生物兼容材料，包括諸如鈷鉻合金、鈦合金、鎳鈦合金和/或不鏽鋼合金。諸如鋁氧化物或氧化鋁、鋯氧化物或氧化鋯的陶瓷材料，金剛石微粒的壓緊體和/或熱解碳也是適用的。另外可適用聚合材料，包括任何聚芳醚酮(PAEK)族的成員，例如聚醚醚酮(PEEK)、碳強化PEEK或聚醚酮酮(PEKK)、聚碸、聚醚醯亞胺；聚亞醯胺、超高分子重量聚乙烯(UHMWPE)和/或交聯的UHMWPE。間隔物和終板組件104、106可由不同材料形成，由此實現金屬上金屬、陶瓷上金屬、聚合物上金屬、陶瓷上陶瓷、聚合物上陶瓷或聚合物上聚合物的結構。為在所有接觸表面間形成光滑接合，可對上保持部分、下保持部分和間隔物至少一些表面進行磨削或拋光。
外表面108、112可包括加強植入修復固定的特徵或覆層。例如，可通過化學蝕刻、噴丸、打磨、磨削、鋸齒化和/或金剛石切割而使表面粗糙化。外表面108、112的骨接觸表面的全部或其一部分被塗覆以生物兼容和骨傳導性材料，諸如羥磷灰石(HA)、磷酸三鈣(TCP)和/或碳酸鈣以增進骨的生長與固定。或者可使用諸如來自變形生長因子(TGF)β總科的蛋白質或諸如BMP2或BMP7的骨成形蛋白質的骨傳導性塗層。
現在參閱圖20，人造椎間關節150基本類似於關節100除了下述區別外。在該實施例中，關節150包括設置在兩終板組件154、156之間的間隔物152。終板組件154包括外表面158和上保持部分160。終板組件156還包括外表面162、下保持部分164和止動表面165。在該實施例中，保持部分160可以是與間隔物152光滑接合的半槽或半圓柱形槽。保持部分160具有狹長形狀，它具有近乎與經組裝關節150延伸的前後軸線120共線或平行對齊的縱向軸線166。間隔物152具有狹長形狀，它具有近乎與前後軸線120平行或共線對齊的縱向軸線168。間隔物152具有高度尺寸170、寬度尺寸172、長度尺寸174。保持部分164比寬度尺寸172更寬以允許間隔物152相對於變平的下表面164橫向平移。保持部分164稍長於長度尺寸174以允許間隔物152相對於變平的下表面164的前後平移。在該實施例中，下保持部分164為間隔物152的寬度172、長度174提供間隙，從而允許間隔物在關節100中沿前側—背側方向和橫向平移以及有限的扭轉。在該實施例中，保持部分110和間隔物152接合以允許關節100處的橫向彎曲運動。通過間隔物152的取向，可限制或排除關節彎曲—延伸，除了間隔物152從終板組件154、156任何一個中脫開並產生「上抬」的運動。
現在參閱圖21，在該實施例中，人造椎間關節200包括插入於椎骨7、9之間的兩個關節造型半部202、204。關節造型半部202包括頭部前側關節部分206、頭部背側關節部分208以及在前側部分206和背側部分208之間延伸的頭部橋210。關節造型半部202還包括尾部前側關節部分212、尾部背側關節部分214以及在前側部分212和背側部分214之間延伸的尾部橋216。關節造型半部204具有與關節造型半部202基本相似的結構和功能並因此不在這裡進行更詳細的說明。
術語「頭部」和「尾部」用於某些實施例以說明這些實施例的部分的位置。頭部在業內一般用來表示朝向頭部的部分而尾部用來表示朝向尾部或腳部的部分，正如本文中所使用的那樣，頭部和尾部單純用作所示實施例的部分的相對位置的修飾語。例如，頭部部分可在所述關節的一側上，而尾部可在關節的另一側上。被標記為頭部或尾部以描述所示實施例的諸部分不旨在對裝置或方法應用相對於患者解剖系統的取向構成限制，或對任何裝置或方法的權利要求的範圍構成限制。
在本實施例中，頭部橋210包括形成出口門的粗糙面(jog)117以及用於退出神經根的人造孔。另外在本實施例中，尾部背側關節部分214包括背側凸起220。橋210、216，尤其是尾部橋216可以是作為自然蒂部的補充或代替的「極好」的或人造蒂部。
在本實施例中，關節造型半部202包括置於頭部和尾部前側關節部分206、212之間的間隔物232。頭部前側關節部分206還包括上保持部分234。尾部前側關節部分212包括下保持部分236以及止動表面238。在本實施例中，保持部分234可以是與間隔物232光滑接合的半槽或半圓柱形槽。除所述的區別外，上保持部分234類似於上保持部分110。
間隔物232可以是具有曲面形上表面240和變平的下表面242的半圓柱形。除了所述區別外，間隔物232與間隔物102相似。間隔物232包括近乎與經組裝關節200的橫向軸線246平行或共面對齊的縱向軸線244。
保持部分236可以是允許與間隔物232光滑作用的盤。除所述區別外，保持部分236與保持部分114相似。在該實施例中，由於保持部分236在二維上均大於下表面242，保持部分236允許間隔物232相對於保持部分236前側—背側和橫向平移。此外，允許間隔物232和保持部分236之間的轉動或樞轉。如上所述，保持部分236的尺寸和止動表面238的位置可根據需要限制或允許平移或轉動。
除所示區別外，關節造型半部204被配置成與關節造型半部202相似。具體地說，關節半部204包括與間隔物232類似地定位和對齊的間隔物247。間隔物232的縱向軸線248近乎與橫向軸線246平行或共線並且與間隔物232的縱向軸線244共線。
頭部背側關節部分208包括配置成嚙合背側凸起220的背側槽口224。背側凸起220的曲率小於背側槽口224的曲率，由此允許背側關節部分208、214之間的運動和有限的結合。背側槽口224和背側凸起220的曲率半徑從關節造型半部202的共同旋轉中心發散出。在該實施例中，背側槽口224的曲率半徑相對較大，而產生的關節受到松約束。在另一實施例中，與具有緊曲率半徑的頭部背側部分匹配的尾部背側部分的背側凸起的緊曲率半徑可形成受到緊密約束的背側關節。
前側部分206、212以及橋部分210、216的尺寸和形狀會受到背側手術方法約束條件的限制。例如，前側部分206、212被配置成覆蓋最大椎骨終板面積以分散負載並減少下沉，同時仍然配合於背側手術暴露部、坎賓(Kambin)三角及其它神經元。橋部分210、216的寬度也被最小化以通過坎賓三角並與神經元共存。
關節造型半部202還包括固定於椎骨7、9的特徵。然而要理解在另一實施例中可省去固定特徵。關節造型半部202可包括從頭部前側關節部分206向頭部延伸的連接部分250。該實施例中的連接部分250是適於容納諸如螺釘252的骨緊固件的孔。連接部分250的取向允許螺釘252固定於圓柱椎骨體7a。
關節造型半部202還包括固定於或一體形成於尾部背側關節部分214的連接部分254。在該實施例中的連接部分254是用於容納諸如螺釘256的骨緊固件的孔。連接部分254的取向允許螺釘256離蒂地插入以使螺釘沿與通過蒂界定的中心軸線傾斜或成角度的路徑延伸。離蒂固定可以是任何蒂內的固定，它不沿大致由蒂的背側—前側界定的中心軸線的路徑延伸。在該實施例中，螺釘穿過蒂的縱向壁並能獲得很強的皮層固定。在所有實施例中可將螺釘形成凹槽，從而不與關節、軟組織和神經結構形成幹涉。
在其它實施例中，例如圖14所示，可將從背側部分254延伸的連接部分定位成允許螺釘貼蒂地(intrapedicularly)插入以使螺釘大致沿蒂的中心軸線穿過路徑。在另一替代實施例中，背側連接部分可聯接於基本圓柱體部分9a。要理解在其它替代實施例中，連接部分可以不同角度沿從關節造型半部的各部分開始的不同方向延伸。例如，連接部分可從頭部橋而不是頭部前側關節部分開始延伸。
如圖21所示，關節造型半部202的頭部部分206、208、210被一體地形成。要理解在組合式替代實施例中，這些部件彼此可移動地連接。例如，頭部前側關節部分與橋分離地安裝。在前側部件到位後，通過業內公知的緊固機構(例如螺紋連接、螺栓連接或閂連接)將橋固定於前側部分。然後通過類似的緊固機構將組合式頭部背側部分固定於橋以形成關節造型半部的頭部部分。
人造椎間關節200可如後述那樣被安裝在椎骨7、9之間。儘管就關節造型半部202對安裝進行說明，但要理解關節造型半部204也以同樣的方式被安裝。總地如上所述，人造椎間關節200採用與已知TLIF或PLIF過程相似的背側穿孔方法被植入到體內。PLIF方法總地來說更接近內科並依賴更多橫貫根和硬腦脊的收回以進入椎骨內部空間。這些結構之間的空間被成為坎賓三角。TLIF方法典型地更傾斜、需要較少的退出根的收回以及由於更少橫貫結構抽回導致的更少硬膜出血。也可採用遠側方法在退出神經根的位置上方以及坎賓三角的外側進入內部空間。在某些情況下，也可用遠側方法進入內部空間而無需切除小面。此外，通過腰肌的直側方法是已知的。該方法完全避開背側神經元。本發明的實施例可望使用這些普通方法的任何一種。
根據這些方法中的至少一種，可在患者背部形成諸如中線切口的切口並經由孔將受影響椎間盤和周圍組織除去。可將椎骨9的上終板表面碾磨、銼磨或切除以匹配尾部前側骨接觸表面的外形，從而使椎骨9的上終板表面上的應力分布均一化和/或在骨生長前提供初始固定。椎骨9終板的製備可導致平坦表面或諸如囊、溝的表面輪廓或其它與骨接觸表面上的相應特徵匹配的輪廓。可類似地製備椎骨7的下終板以容納頭部前側關節部分206到退出神經根和脊椎末梢神經中樞所允許的程度。根據是否已替換小面關節的任何一個，可將椎骨7、9的自然小面關節修剪以留出空間給背側部分208、214。
然後分別通過左/右通孔開口將人造椎間關節200的半部202、204逐塊地插入。也就是說，人造椎間關節200的塊包括頭部和尾部前側關節部分206、212，它們分別配合在孔中並位於基本圓柱體7a、9a之間的適當椎間盤空間內。人造關節100的那些塊可以是完全分離的或者是在插入通孔前用布或業內公知的其它材料捆在一起或包裹在一起的兩個或多個關節塊。在能夠保持自然椎間盤外環的至少一部分的情況下，人造椎間關節每側的尾部前側接頭部分被插入，由此它們毗鄰於環的相應部分。橋210、216背側地從前側關節部分206、212延伸並且背側地從椎間盤空間延伸。背側部分208、214被背側地設置於椎間盤空間以作為自然小面關節功能的代替或補充。可將螺釘252通過連接部分250插入基本圓柱體7a，並且將螺釘256通過連接部分254插入諸如蒂部的相鄰骨頭中。要理解可在整個關節造型半部202已被植入或者在每個頭部和尾部部分被植入後將螺釘植入。
在安裝後，間隔物232以與間隔物102相同方式地移動，一般允許關節彎曲—延伸運動、前後平移、橫向平移以及有限的扭轉。如上所述，可通過限制或增加間隔物232和止動表面238之間的間隙而限制這些運動。由頭部背側關節部分208和尾部背側關節部分214產生的背側關節允許關節造型半部202抵抗剪切力，尤其是前側—背側力。頭部前側關節部分206相對尾部前側關節部分212的移動受到背側槽口224中的背側凸起220位移的限制。例如，與尾部前側關節部分212相對的頭部前側關節部分206的側向平移將受到背側關節的限制。圍繞由圓柱體7a、9a定義的縱向軸線的轉動既由背側關節中的約束限制又由兩關節造型半部202、204提供的組合約束限制。此外，背側關節可限制任何真實的橫向彎曲自由度。
在某些情況下，關節200可越過這些設計約束以允許有限的橫向移動、轉動和組合運動。例如，前側關節部分206可從間隔物232脫開並經歷有限的「上抬」，由此允許額外的自由度以及嚴格關節彎曲—延伸運動外的組合運動。前側關節的自定中心特性可在上抬發生後刺激重新連接和對齊。前側關節部分的有限的斷開可由背側關節中的約束度所調整。例如，在背側關節處的相對松的約束允許更大的上抬量。然而，背側關節處的某些程度的約束是有用的以刺激前側關節的重新連接和對齊。
總地來說，緊約束於具有相同或相似曲率半徑的各部分的簡單的前側位置的球和槽口關節允許關節彎曲—延伸、側向彎曲和扭轉運動，同時抵抗剪切力和限制平移。通過將額外的較高約束的球/槽口關節添加到背側部分，可限制例如扭轉的額外自由度。額外的關節還限制運動的自由度。如果允許前側或背側關節脫開或脫離，可如上所述地允許額外的自由度。改變球和槽口部分的形狀以及它們之間的間隙同樣實現額外的自由度。
前側和背側關節的強健和高適應性(forgiving)結構還允許關節造型半部202、204的定位不對齊和稍微不準確。例如，前側關節部分206、212、232的自對齊結構容許在各部分之間具有一定量的不對齊。因此，部分206、212的插入軌道可略為不對齊。背側凸起220和背側槽口224的相互作用還能調整關節造型半部202、204之間的平行不對齊和/或前側—背側不對齊。
在替代性實施例中，上述任何人造椎間關節還包括從頭部前側部分延伸的頭部龍骨以及從尾部前側關節部分延伸並沿尾部橋延伸的尾部龍骨。頭部龍骨嚙合椎骨體7a的下終板，而尾部龍骨嚙合椎骨體9a的上終板以及椎骨9蒂部的上表面。要理解可通過碾磨或以其它方式製備椎骨體7a的下終板以容納頭部龍骨。同樣，可碾磨、銼磨或以其它方式製備椎骨體9a的上終板和椎骨9的蒂部以形成用於容納尾部龍骨的溝道。龍骨幫助連接於骨頭並將關節造型半部的運動限制在所要求的自由度下。龍骨可具有成角度的或半圓柱形的截面。要理解可在任何給出的部分上使用一個以上的龍骨。
現在參閱圖22，在該實施例中，人造椎間關節300包括可插入到椎骨7、9之間的兩個關節造型半部302、304。除所述區別外，關節造型半部302、304與關節造型半部202、204相似。關節造型半部302包括頭部前側關節部分306、頭部背側關節部分308以及在前側部分306和背側部分308之間延伸的頭部橋310。關節造型半部302還包括尾部前側關節部分312、尾部背側部分314以及在前側部分312和背側部分314之間延伸的尾部橋316。
在本實施例中，關節造型半部302包括置於頭部和尾部前側關節部分306、312之間的間隔物332。頭部前側關節部分306還包括上保持部分334。尾部前側關節部分312包括下保持部分336。在本實施例中，保持部分334可以是與間隔物332光滑接合的半槽或半圓柱形槽。間隔物332可以是具有曲面形上表面340和變平的下表面342的半圓柱形。間隔物332包括近乎與經組裝關節300的橫向軸線346平行或共線對齊的縱向軸線344。
保持部分336可以是允許與間隔物332光滑作用的平坦面。在該實施例中，保持部分336還包括安裝時基本沿前側—背側方向延伸的軌道或溝槽348。銷釘350延伸通過間隔物332並可移動地固定於溝槽348以允許間隔物332沿前側—背側方向中的軌道移動。間隔物332還能繞銷釘350樞轉。通過軌道348可限制或完全約束橫向平移。
可如上所述地將人造椎間關節300安裝在椎骨7、9之間。在安裝後，間隔物332總地允許關節彎曲—延伸運動、前後平移以及有限的扭轉。儘管允許抬升，但橫向彎曲總地來說受到限制。關節彎曲—延伸運動和橫向彎曲運動的組合一般也受到限制。可通過改變軌道的長度或方向而限制或改變這些運動中的任何一種。在替代性實施例中，可將軌道省去以約束間隔物的平移，並且銷釘僅允許樞轉運動。在另一替代性實施例中，軌道可以是彎曲的並且在縱斷面上是弧形的。在另一替代性實施例中，可將間隔物定位成沿前側—背側方向伸長並且軌道沿橫向延伸。在該實施例中允許橫向平移和橫向彎曲並限制前後平移和關節彎曲—延伸運動。
現在參閱圖23，在該實施例中，除所述區別外，人造椎間關節400基本類似於人造椎間關節200。關節400包括一對關節造型半部402、404。關節造型半部402包括頭部前側關節部分406和尾部前側關節部分408，間隔物410在它們之間延伸。間隔物410具有頭部—尾部高度411。關節造型半部404包括頭部前側關節部分412和尾部前側關節部分414，間隔物416在它們之間延伸。間隔物416可具有頭部—尾部高度418。高度411大於高度418以在椎骨7、9之間產生楔效應，從而校正椎骨7、9之間的對齊或產生牽引。間隔物的高度在整個間隔物上是相等的，或者間隔物本身可以是削錐的。
現在參閱圖24，在該實施例中，除所述區別外，人造椎間關節450基本類似於人造椎間關節200。關節450包括一對關節造型半部452、454。關節造型半部452包括頭部前側關節部分456和尾部前側關節部分458，間隔物460在它們之間延伸。間隔物460具有彎曲的側邊緣461。關節造型半部454包括頭部前側關節部分462和尾部前側關節部分464，間隔物466在它們之間延伸。間隔物466可具有彎曲的側邊緣468。彎曲的側邊緣461、468圍繞共同的中心軸線旋轉而成。在該實施例中，彎曲的側邊緣461、468允許椎間關節200除了上述其它類型的運動外，還具有有限的橫向彎曲。另外仍能實現上抬。
現在參閱圖25，在該實施例中，除所述區別外，人造椎間關節500基本類似於人造椎間關節450。關節500包括一對關節造型半部502、504。關節造型半部502包括頭部前側關節部分506和尾部前側關節部分508，在兩關節部分506、508之間延伸有間隔物510。間隔物510具有彎曲的側邊緣511。關節造型半部504包括頭部前側關節部分512和尾部前側關節部分514，在兩關節部分512、514之間延伸有間隔物516。間隔物516具有彎曲的側邊緣。彎曲的側邊緣511、518使椎間關節200除所述其它類型的運動外，還允許有限的橫向彎曲。在該實施例中，間隔物510、516通過圓形側邊緣嚙合以形成整體的圓柱形可移動支承。嚙合方法和相似的整體支承在提交於2005年1月7日、題為「Split Spinal Device andMethod」的美國實用專利申請(委託案號P21756)中有記載。該申請被援引於此以供參考。
儘管上面僅示出一些範例性實施例，本領域內技術人員很容易理解在實質上不脫離本公開的新穎性理念和優點的前提下可作出多種修正。因此，所有這些修正和替換均由下列權利要求所定義的本發明範圍所包括。本領域內技術人員還能不脫離本公開精神和範圍地實現這樣的修正和等效結構或方法，並且不脫離本公開精神和範圍地作出各種改變、代替和選擇。要理解所有空間參考，例如「水平」、「垂直」、「頂」、「上」、「下」、「底」、「左」、「右」僅為示例性的並且能在本公開範圍內變化。在這些權利要求中，裝置加功能的條款旨在將文本中所述結構覆蓋為實現所述功能並且不僅是結構等效物，還包括等效結構。
權利要求
1.一種插入在上椎骨和下椎骨之間的人造脊椎關節，所述人造脊椎關節包括一上保持部分；一下保持部分；以及一半圓柱形可移動支承，適合於插入在上保持部分和下保持部分之間，其中，所述半圓柱形可移動支承還適合於在下保持部分內移動。
2.如權利要求1所述的人造脊椎關節，其特徵在於，半圓柱形可移動支承適合於在下保持部分內前後平移。
3.如權利要求1所述的人造脊椎關節，其特徵在於，半圓柱形可移動支承適合於在下保持部分內橫向平移。
4.如權利要求1所述的人造脊椎關節，其特徵在於，半圓柱形可移動支承還適合於在下保持部分內轉動。
5.如權利要求1所述的人造脊椎關節，其特徵在於，上保持部分包括一半圓柱形槽，適合與所述半圓柱形可移動支承配合。
6.如權利要求5所述的人造脊椎關節，其特徵在於，半圓柱形槽的縱向軸線大致平行於延伸通過在上椎骨和下椎骨之間的椎間盤空間的橫向軸線。
7.如權利要求5所述的人造脊椎關節，其特徵在於，半圓柱形槽的縱向軸線大致平行於延伸通過在上椎骨和下椎骨之間的椎間盤空間的前後軸線。
8.如權利要求1所述的人造脊椎關節，其特徵在於，半圓柱形可移動支承包括一拋光表面。
9.如權利要求1所述的人造脊椎關節，其特徵在於，下保持部分包括由運動止動表面毗連的變平的表面。
10.如權利要求1所述的人造脊椎關節，其特徵在於，還包括將半圓柱形可移動支承連接至下保持部分的銷釘，其中，半圓柱形可移動支承圍繞銷釘轉動。
11.如權利要求10所述的人造脊椎關節，其特徵在於，下保持部分包括可移動地接合銷釘的軌道。
12.如權利要求11所述的人造脊椎關節，其特徵在於，所述軌道平行於通過在上椎骨和下椎骨之間的椎間盤空間的前後軸線。
13.一種插入在上椎骨和下椎骨之間的人造脊椎關節，所述人造脊椎關節包括第一關節造型半部，包括第一上保持部分、第一下保持部分、以及適合於插入在第一上保持部分和第一下保持部分之間的第一半圓柱形可移動支承，其中第一半圓柱形可移動支承可在第一下保持部分內移動；以及第二關節造型半部，包括第二上保持部分、第二下保持部分、以及適合於插入在第二上保持部分和第二下保持部分之間的第二半圓柱形可移動支承，其中第二半圓柱形可移動支承可在第二下保持部分內移動。
14.如權利要求13所述的人造脊椎關節，其特徵在於，第一和第二關節造型半部適合於背側插入在上椎骨和下椎骨之間的椎間盤空間。
15.如權利要求13所述的人造脊椎關節，其特徵在於，第一半圓柱形可移動支承的第一縱向軸線與第二半圓柱形可移動支承的第二縱向軸線在同一直線上。
16.如權利要求15所述的人造脊椎關節，其特徵在於，所述第一和第二縱向軸線平行於通過椎間盤空間的橫向軸線。
17.如權利要求13所述的人造脊椎關節，其特徵在於，所述第一和第二縱向軸線大致平行於延伸通過在上椎骨和下椎骨之間的椎間盤空間的橫向軸線。
18.如權利要求13所述的人造脊椎關節，其特徵在於，所述第一和第二上保持部分分別包括第一和第二半圓柱形槽，其中第一和第二半圓柱形槽分別適合與第一和第二半圓柱形可移動支承配合。
19.如權利要求18所述的人造脊椎關節，其特徵在於，第一半圓柱形槽的第一縱向軸線與第二半圓柱形槽的第二縱向軸線在同一直線上。
20.如權利要求13所述的人造脊椎關節，其特徵在於，第一半圓柱形可移動支承適合於在第一下保持部分內前後平移。
21.如權利要求13所述的人造脊椎關節，其特徵在於，第一半圓柱形可移動支承適合於在第一下保持部分內橫向平移。
22.如權利要求13所述的人造脊椎關節，其特徵在於，第一半圓柱形可移動支承還適合於在第一下保持部分內轉動。
23.如權利要求13所述的人造脊椎關節，其特徵在於，第一半圓柱形可移動支承包括拋光表面。
24.如權利要求13所述的人造脊椎關節，其特徵在於，還包括將第一半圓柱形可移動支承連接至第一下保持部分上的第一銷釘，其中第一半圓柱形可移動支承圍繞所述第一銷釘轉動。
25.如權利要求24所述的人造脊椎關節，其特徵在於，第一下保持部分包括可移動地接合所述銷釘的軌道。
26.如權利要求25所述的人造脊椎關節，其特徵在於，所述第一軌道平行於通過在上椎骨和下椎骨之間的椎間盤空間的前後軸線。
27.如權利要求25所述的人造脊椎關節，其特徵在於，所述第一軌道平行於通過在上椎骨和下椎骨之間的椎間盤空間的橫向軸線。
28.如權利要求13所述的人造脊椎關節，其特徵在於，第一關節造型半部還包括連接第一上保持部分的上橋和連接第一下保持部分的下橋，其中所述上橋和下橋從在上椎骨和下椎骨之間的椎間盤空間延伸。
29.如權利要求28所述的人造脊椎關節，其特徵在於，第一關節造型半部還包括連接上橋的上背側關節部分和連接下橋的下背側關節部分，其中，上和下背側關節部分可移動地嚙合。
30.如權利要求28所述的人造脊椎關節，其特徵在於，下橋是人造蒂的至少一部分。
31.如權利要求13所述的人造脊椎關節，其特徵在於，第一半圓柱形可移動支承的第一高度大於第二半圓柱形可移動支承的第二高度。
32.如權利要求13所述的人造脊椎關節，其特徵在於，第一半圓柱形可移動支承的第一側邊緣是彎曲的，並且其中第二半圓柱形可移動支承的第二側邊緣是彎曲的。
33.如權利要求13所述的人造脊椎關節，其特徵在於，第一半圓柱形可移動支承與第二半圓柱形可移動支承接合以形成一組合的軸承。
34.一種在上椎骨和下椎骨之間產生至少一部分連接的系統，包括用來連接於上椎骨的第一裝置，所述第一裝置包括第一保持裝置；用來連接於下椎骨的第二裝置，所述第二裝置包括第二保持裝置；以及適合於插入在第一和第二保持裝置之間的第三裝置，其中第三裝置包括一半圓柱形部分，並且其中第三裝置適合於相對第二保持裝置平移。
全文摘要
一種插入在上椎骨和下椎骨之間的人造脊椎關節，所述人造脊椎關節包括上保持部分(110)、下保持部分(114)。所述關節還包括半圓柱形可移動支承(102)，適合於插入在上保持部分和下保持部分之間，其中所述半圓柱形可移動支承還適合於在下保持部分內移動。
文檔編號A61F2/44GK1917832SQ200580002047
公開日2007年2月21日 申請日期2005年1月10日 優先權日2004年1月9日
發明者S·G·翰浦瑞斯, S·D·豪傑斯, M·M·彼得曼, L·G·艾爾瑟曼, R·N·奧拉德 申請人:Sdgi控股股份有限公司