人造椎间盘的制作方法

专利名称：人造椎间盘的制作方法
技术领域：
本发明涉及脊推植入领域，特别涉及提供动态脊推稳定度的推间盘置换。
背景技术：
脊推是一个复杂的解剖结构，由不同解剖部分组成，它们非常的灵 活，提供了身体的结构和稳定。脊推由推骨组成，每块推骨有一个一般 为圆柱形的推骨体。相邻推骨体的相对表面连接在一起并被推间盘分开， 推间盘由纤维软骨组成。推骨体也由韧带的复杂构造互相连接， 一起作 用以限制过度运动并提供稳定。稳定的脊推对于防止不适当的疼痛，畸 形残疾和神经损害是非常重要的。
脊推的解剖结构使得运动(在正向或反向上的平移和转动)发生而 没有多大阻力，但在运动达到生理极限的范围时，其对运动的阻力逐渐 增加，使一个运动逐渐被控制停止。
推间盘是高度功能化和复杂的结构。它们包含亲水蛋白物质，能够 吸收水，从而增加其体积。这种蛋白质，也称为髓核，被称作环纤维化 的韧带结构围绕并包含。推间盘的主要职能是承重(包括负载分配和减 震)和运动。通过他们的负重功能，推间盘将负荷从一个推骨体传送到 下一个，同时提供相邻推骨体之间的緩冲。推间盘允许相邻推骨体之间 发生运动，但是需要限制在一定范围内，从而提供脊推结构和刚度。
由于若干因素，如年龄、损伤、疾病等，经常发现推间盘失去其空 间稳定性并衰竭，萎缩，移位或其它损伤。用假体或这些假体的不同类 型替换或植入病变或损伤的推间盘在现有技术中是常见的。已知的方法 之一涉及用隔离物替换损伤的推间盘到由推间盘占据的空间。然而，这 种隔离物也与相邻推骨融合在一起从而阻止了它们之间的任何的相对运动。
最近，使得相邻推骨可以运动的推间盘置换植入物已经被提出。以
下美国专利申请号:5562738 (博伊德等);6179874 (考森);和6572653 (西蒙森)等提供了一些现有技术的植入物的例子。
可惜的是，现有技术教导下的推间盘置换术(即种植体)解决方案 的一般缺陷是他们没有考虑到独特的脊推和生理功能。例如，许多已知 的人造推间盘植入物在大多数运动位面中不限制脊推运动正常的生理范 围。虽然一些现有技术设备提供了限制的运动范围，但这些限制往往在 正常的运动生理范围之外，从而使这种设备功能无约束。此外，已知的 不受约束的植入依靠正常的，在许多情况下病变的结构，如变性的表面， 来限制过度的运动。这往往导致过早的或更进一步的表面关节变性及其 对脊推组成部分的附带损伤。
此外，现有技术中的许多人造推间盘不能提供机构以尽量减少突然 运动引起的相邻结构之间的压力。
PCT申请公开号WO2006/116852中公开了一种推间盘，解决了现有 技术中的上述许多不足，其申请人和本发明的为同一申请人，此处将它 的全部内容纳入参考。不过，仍然需要提供具有相似优点的一种推间盘假体。

发明内容
一方面，本发明提供置换推间盘的一种植入物。
另一方面，本发明提供了一种人造推间盘，允许相邻推骨在各种平 面内的活动范围。这样的运动可能会限制在预定的范围内，在该范围内 相邻推骨运动不会导致邻近的脊髓结构部件损伤。
在另 一方面，绕不同轴线的上述运动可被结合以更近似地模拟自然运动。
在另一实施例中，本发明提供了一种人造推间盘，可以精确的调整 相邻推骨之间瞬时旋转轴。
5在另一实施例中，本发明提供了一种人造推间盘，允许瞬时旋转轴的动态变化。
因此， 一方面，本发明提供了一种用于脊骨相邻的上、下推骨之间植入的人造推间盘，所述推间盘包括
-上壳体，下壳体，弹性核体；
-该下壳体具有上表面，该上表面包括在后定位的凸部和井体；-该上壳体具有下表面，该下表面和该下壳体的上表面相对，并包括一个在后定位的凹部，该凹部和该凸部相对，还包i舌一凹处，该凹处与
第一井体相对；
-该井体和凹处结合形成容纳该核体的一个封闭体；
-该凸部和凹部接合以形成球窝关节。
在另外的实施例中，本发明提供了 一种用于脊骨的相邻上推骨和下推骨之间植入的人造推间盘，所述推间盘包括-上壳体，下壳体，弹性核体；
-该下壳体具有上表面，该上表面包括在后定位的凸部和井体；-该上壳体具有下表面，该下表面和该下壳体的上表面相对，并包括
一个在后定^立的凹部，该凹部和该凸部相对，还包4舌一凹处，该凹处与
第一井体相对；
一该井体和凹处结合形成容纳该核体的一个封闭体；
-该凸部和凹部4妄合以形成球窝关节；且其中该凸部可滑动的容纳在该下壳体中的框架中。


本发明的特点将以下面的详细描述更明显的展示，其中所涉及附图的i兌明如下
图l是一个推骨的活动范围示意图。
图2是根据本发明一个实施例的一种人造推间盘的侧面立视图。图3是图2的推间盘顶视图。图4是图2中的推间盘沿着图5中所示的矢状平面IV-IV的侧向才黄截面剖视图。
图5是图2中的推间盘沿着图6中所示的轴平面V-V的顶部4黄截面图。
图6是图2中的推间盘沿着图5中所示的冠面VI-VI的一黄截面前祸L图。
图7和8是植入脊推骨的图2的推间盘的横截面正视图，分别示出了在伸展和屈曲部位的推间盘。
图9是根据本发明另 一个实施例的推间盘沿着图10中所示的矢状平面IV-IV的侧向横截面剖视图。
图IO是图9中的推间盘的下壳体沿着图11中所示的轴平面X-X的
顶部横截面图。
图11是图9中的推间盘沿着图10中所示的冠面XI-XI的^f黄截面前视图。
图12是根据本发明另 一个实施例的推间盘侧面透视立体图。
图13是图12中具有分离的下和上壳体的推间盘的侧面透视立体图。
图14是图12中下壳体的顶部透视立体图。
图15是图12中推间盘在屈曲状态时的侧向透视立体图。
图16是图15中推间盘的侧向横截面剖视图。
图17是图12中推间盘在伸展状态时的侧向透视立体图。
图18是图17中推间盘的侧向横截面剖视图。
图19是图12中推间盘在横向伸展状态时的横截面后视图。
图20和21是本发明的核体的侧向立体图。
具体实施方式
在以下描述中，将使用术语"上"、"下"、"前"、"后"、和"侧向"。这些术语表示描述本发明的植入物定位在脊推内时的方向。因而，当脊推处于竖直位置时，"上"是指植入物(或其他脊推组成)的顶部，"后"是指植入物(或其他脊推组成)的面对患者身体后面的部分。相似地，当脊推处于竖直位置时，"下"是指植入物的底部，"前"是指植入物的面对患者身体前面的部分。参考附图，术语"冠面，，表示在侧面末端之间延伸从而将假体分为前部和后部的平面。术语"矢状平面"表示沿着前后延伸从而将假体分为侧部的平面。术语"轴面"表示将假体分为上部和下部的平面。可以理解的是，这些位置及方向术语无意将本发明限制于任何特定方向，而是用于方便对植入物进行描述。
本发明提供了用于置换受损或以另外方式出现功能障碍的推间盘的常限度内的运动。
图1通过标示与推骨相关联的各种自由度而示出推骨运动的复杂度。在生理运动的正常范围内，推骨在"中性区"和"弹性区"之间延伸。中性区是整个运动范围内的区域，在该区域内用于支撑脊骨的多骨结构
的韧带相对不受应力；也就是说，韧带提供相对小的运动阻力。当运动发生在运动范围极限处或附近时，就到达了弹性区。在该区域，韧带的粘弹性质开始提供运动阻力，由此限制该运动。"日常"或典型运动大多发生在中性区内，仅偶尔延续进弹性区内。包含在中性区内的运动不会
因此，尤其在脊推植入物的领域中，通过将相邻推骨的相对运动约束于中性区内，将使对相邻骨组织和软组织结构的应力最小化。例如，此运动约束将有助于减小表面关节变性。
一般而言，本发明提供了一种用于置换推间盘的脊推植入假体。植入物发明通常包含相互配合的下部和上部，或下壳体和上壳体，它们可相对移动且沿着至少一个被弹性的、吸收力的核体部分分离。本发明的推间盘的组件之间的相对运动包括不同自由度但一般只限于指定限度内的运动。也就是说，给假体提供了各种"软"和"硬"停止，以限制相邻推
8骨之间的运动。尤其是，本发明的人造推间盘提供类似于中性和弹性区内的正常运动(即，与正常或完整推间盘相联系的运动)的旋转、屈曲、伸展和侧向运动。另外，本发明的装置也允许此类运动的各种组合，或结合运动。例如，本发明的推间盘可受到屈曲和平移、或侧向弯曲和侧向平移、或屈曲和旋转。本领域的技术人员在当前公开内容的基础上将清楚各种其他运动。
图2和图3示出了根据本发明一个实施例的人造推间盘10。如图所示，推间盘10包括上壳体12和下壳体14,且包括前端16和后端18。壳体12和14的外部上表面和下表面13和15分别具有期望的表面结构或外形，其可被需要以提高或帮助相邻的推骨体结构之间的空间的植入。例如，在所示实施例中，上壳体的外部上表面13可以是凸形。此外，表面13和15可具有任何公知的涂层或表面处理以促进和/或引起骨的生长和/或以其他方式促进粘附到相邻骨结构。这些涂层等是本领域技术人员所熟识的。此外，壳体12和14的外表面可具有进一步的锚固装置以将推间盘10固定于相邻骨结构上。这种装置可包括，例如，螺丝钉，钉，孔或引脚(未示出)以促进或加强本发明在相邻推骨体之间的植入。
此外，本发明的推间盘10可适用于连接人造推骨体。在这种情况下，本发明的推间盘IO提供各种锚固手段，如龙骨等(未示出)可以被用于固定到人造推骨体上。这样的推骨体的例子是本申请人提交的公开号为WO2006/116850的PCT申请，其中的内容全部纳入本文作为参考。 一般来说，当这两个结构结合时，本发明的推间盘IO提供了有助于将任何外表面或表面连结在人造推骨体的相邻表面的手段。该连结手段可以允许人造推间盘与人造推骨体之间相对运动的幅度。因此，虽然在一个实施例中(如图2和图3所示)，外部下表面15具有弯曲的几何形状以适应自然的推骨体，它也同样可以提供不同的结构，其适应接合或配合人造推骨体表面。无论是人造推间盘还是人造推骨体，均可以设计为允许其间的此类协作配置。
如图3和图5所示，本发明的推间盘10从顶部(上面)或底部(下面)看优选具有一^:的椭圆形配置。本领域技术人员可以理解这种推间盘的形状将最大限度的与毗邻的推骨体表面接触。但是，其他各种形状，大小和比例也可以。还示出，推间盘IO优选具有特定的外部形状，从上面和下面看不同。举例来说，通过反映相邻推骨体结构的自然形状，图中所示的外部的美学特征可能有助于植入已有骨骼结构。但是，要认识到本发明不限于任何形状或大小。此外，应当注意到附图中所示的推间盘的外部形状可能并不被需要或适用于人造推骨体。
图4示出了推间盘IO的径向截面。如图所示，上壳体12和下壳体14以配合方式形成推间盘10。壳体12和14之间具有弹性核体20。如图4至6所示，下壳体14的内(或上)表面包括接近后端18的凸起的凸部22。凸部22与上壳体12的内(或下)表面上的凹部或表面24配合，形成球窝关节，下面作进一步讨论。正如将要理解，这样的关节允许壳体12和14用关节接合配合，从而允许不同方向的相对移动。如图4和5所示，在一个实施例中，凸部或球22,可以是位于下壳体的后端18处。球22的后端和前端19和21优选为截短或制成方形。本领域技术人员知道，如下所述，凸部22和/或凹部24的形状、位置和尺寸可以根据所需的运动范围或幅度，或旋转轴来调整。
下壳体还包括向上延伸的外壁26,从而造成束缚在凸部或球22和外壁26之间的井28，其容纳在核体20内。如图5所示，所述实施例的井28通常具有"U"形结构，该"U"形结构的臂向后延伸。核体20优选具有类似的结构，因此核体符合井28的形状并适应其中的形状。然而，下面将进一步讨论并理解，井28和/或核体20可以具有实现同样的功能的其他形状。
如图4和6所示，上壳体12具有向下延伸的后部30,其下表面包括上述凹面24或球窝。如上所述，上壳体12的凹面或球窝24被适应或设计为与下壳体的凸部或球22配合，形成其间的接合关节。上壳体12还包括向下延伸的至少沿着前端的边缘32。边缘32的大小是其可位于下壳体的壁26的前面。正如将在下文进一步讨论，这样的配置可提供屈曲和伸展运动的"^更止动"，该运动是上壳体在下壳体上向前或向后运动。如图4所示的推间盘说明了上壳体处于边缘32接触下壳体的壁26的位置，从而防止上壳体12任何进一步的向后运动。可以理解，边缘32和
壳体的壁26不需要沿着各自壳体的整个外围连续或延长。
如图4和6所示，上壳体包括围绕后球窝部24的凹处29。凹处29 通常和下部分的井28为相同的形状，因此凹处和井28组合以形成核体 的封闭体。
如图6所示，上壳体12优选在侧端具有一对向下延伸的短突出部 34、 36。短突出部34和36被调整分别容纳在槽38和40中，槽在下壳 体14的侧端处。如本申请人提交的公开号为WO2006/116852的PCT申 请所教导，配置这种类型的短突出部和槽可提供对于侧弯运动以及绕轴 旋转运动的"硬止动"。
更特别的是，在横向运动的情况下，可以看出在图6中，槽38和 40延伸到下壳体14中比短突出部34和36更深。因此，上壳体和下壳 体之间的横向或侧面到侧面运动会造成短突出部之一 的末端分别与槽的 底部接触，从而防止在该方向的任何运动。在轴向旋转的情况下，槽38 和40的大小会比短突出部34和36更宽，从而使上壳体和下壳体在其间 的球22和球窝24关节上相对旋转，直到短突出部34和36的侧缘接触 槽38和40的侧壁。有关这些短突出部和槽的详情记载于申请人提交的 上述已提交的申请中。应当理解，推间盘本身的椭圓形外形也可以提供 任何必要的旋转运动的"止动"，从而避免对于短突出部(34， 36)和槽 (38, 40)的需要。还可以理解的是，推间盘IO可以对旋转运动不受限 制，或者，可被设计为阻止任何旋转运动。本领域技术人员知道，推间 盘容许的旋转幅度取决于各种因素。
如图4和6所示，弹性核体20提供了上壳体12和下壳体14之间相 对运动的阻力。例如，如图4所示，核体20将壳体12和14的前端弹性 偏置使其互相分离，其中由于核体的弹性，压缩力被施加到推间盘的前 部，使得壳体的前部更密切地联系在一起。壳体的这种类型的运动在一 个屈曲运动(即上壳体12相对于下壳体14向前移动)时会发生。
图6说明了一个可选的结构，其中上壳体12和下壳体14具有外部 角边缘，主要是在其各自的侧端。如图所示，上壳体12在相反侧端包括向下的角边缘37a和37b，而下壳体14包括向上的角边缘39a和39b。 边缘37a和37bi殳置为与边舌彖39a和39b分别相对。如图所示，当推间 盘10被横向压缩时(即沿冠状面)，设置边缘37a, 37b以及39a， 39b 会有钳形功能。这样的设置是为了修剪可能形成在推间盘IO周围的任何 疤痕组织，其一旦植入可正常运动。
图7和图8说明了本发明的屈曲运动。如图所示，说明了在损伤或 患病的推间盘切除术后造成的在间隙中椎间盘10的植入状态。该推间盘 IO示于图7中的伸展位置和图8中的屈曲位置。可以看出，在图7中的 伸展位置，上壳体12和下壳体14在之前图4所示的位置，核体20容纳 在井28和凹处29形成的封闭体中。然而，由于上脊推骨在屈曲运动中 向前移动，上壳体12的凹窝30在下壳体14的球22上滑动。如图8所 示，在这样屈曲运动的过程中，凹窝部30的前壁撞击弹性核体20，其 反过来在下壳体14的壁26上施力。其还示出，在屈曲运动过程中，由 于上壳体12的凹窝30在下壳体的球22上滑动，容纳核体20的封闭体 29的体积减小。如图所示，在这种方式中，上壳体的前端垂直降低，从 而限制封闭体29的体积。可以理解，这样屈曲运动可以继续进行，直至 核体不再被压缩在封闭体中，此时可以避免进一步屈曲。这样的核体压
缩可以理解为对于壳体之间的各自运动的"软"止动。
在本发明的一个实施例中，推间盘IO也可利用上述短突出部34, 36和槽38, 40作为屈曲移动的"硬止动"。也就是说，为了限制屈曲，短 突出部和槽的尺寸只允许一定程度的运动，直到短突出部34, 36的前缘 接触槽38, 40的前壁，这时，可以避免进一步屈曲。
在上述屈曲运动中，核体20和球窝29的内壁之间的接触表面可能 会受到摩擦力。因此，本发明对球窝29的壁可进行任何已知的涂层或处 理等措施，以减少摩擦力从而防止破坏核体20。
图8也说明了球或凸部22的曲率。如图所示，球22优选具有以下 脊推骨中的点P为中心半径为"r"的球面。如图所示，对于推间盘10定 义了瞬时旋转轴的点"P",正处于下推骨的后部。这个定位是由球22和 球窝24形成的后定位点或关节的结果。在某些情况下，人造推间盘的植入可能还需要调整相邻推骨以减轻 特定的病理。例如，可能需要调整推骨以恢复脊柱前凸。可以理解，本 发明允许视需要将推间盘的瞬时旋转轴定位在不同的期望位置。对旋转 轴的重新定位可以通过，例如，改变本发明推间盘10中的球22的几何
形状和位置来实现。也就是说，通过改变球的形状22,瞬时旋转轴可以 向前或向后移动。因此，如图8所阐释，通过调整球22和相应的球窝 24的位置，点P可以向前或向后移动。此外，也可以理解，J求22的曲 率也可以单独调整或与位置一起调整，从而也准许点P的垂直定位变化。 例如，通过减小上述半径"r",可以理解，瞬时旋转轴(即图8所示的点 "P，，)可垂直提高，从而接近推间盘10的下壳体14。在这样的位置，可 以减小相邻推骨之间的脊柱关节上的剪应力。
在另外实施例中，凸部22的曲率可以是各种非球面形状。例如，通 过在前端更显著地调整曲率，凸部22可适于作为屈曲的运动抑制体。可 以理解，对于凸部或^求22的这种调整可用于一个或多个运动，同时仍保
持理想的球或球窝的配置。
如上所述，弹性核体20对于屈曲增大了阻力。这种阻力依赖于包含 在核体中的材料的压缩性，可以理解，通过选择这种材料的适当的特点 可以定制屈曲程度。例如，由较小可压缩性的材料制成的核体或者核体 占据了容纳它的封闭体中更多的体积，这样可以减小活动范围。如上所
述，核体20优选为具有一般的"U"形结构，使得核体更容易符合一般的 "U，，形井28的形状。不过，可以理解，井28和/或核体20可具有其他形 状以实现同样的功能。例如，在一个实施例中，核体20仅包括在井的前 部，并不在"U，，形的臂中。例如，核体可具有伸长(即椭圆形或卵圆形) 结构。在这种情况下，可以理解井28或封闭体29可具有壁或其他此类 障碍手段以防止核体位移。在另一个实施例中，核体可能包括一般的圓 形结构，其仅位于推间盘的前部位置。在这种情况下，可以理解，由核 体提供的"软，，止动可能仅在屈曲运动中有效。在上面的描述中，核体已 经被看作单独体。但是，在其他的实施例中，由于核体的弹性本性可使 其呈现井的形状(或井的特定部分)， 一旦上壳体被结合，核体可能在一 个或多个块中。例如，在一个实施例中，核体可以在三个部分中，对应于前段和两个侧段。在另一个实施例中，核体可具有两l殳，每个位于推 间盘的封闭体的侧段(例如"U，，形井的两个臂)。在这种情况下，可以理 解，对于侧弯运动核体只能一见为对"软"止动有效。然而，如果这两个核 体段朝向推间盘的前部拉长，可以理解，对于屈曲运动至少可以提供一 定程度的"软止动"。总的来说，本发明的核体对屈曲和侧压运动优选提 供"软，，止动。因此，在此基础上，并在目前公开看来，核体和/或井的形
虽然上述讨论集中在屈曲，可以理解,本发明的推间盘也适用于各 种其它单独或结合运动。例如，如上所述，本发明可以控制与推间盘10
相邻的推骨的侧向移动。在图6所示实施例中，核体20具有一般的"U" 形结构，其包括在由上壳体12和下壳体14形成的封闭体的侧部位置中 的"U，，型的臂。也就是说， 一般的"U"形核体的臂占据了井28的侧部。 在这种设置中，可以理解，在侧向(即一边到另一边)运动中，推间盘 的外侧一端将受到压缩。这在图19中也已说明。这一运动将引起核体的 侧部被压缩，对应于压缩的一侧。正如上面讨论的屈曲和伸展的情况，
大压縮量。因此，对于侧向运动这提供了"软"止动。通过选择适当的核 体材料和/或核体容纳在推间盘的封闭体中的体积，可以控制这种运动。 如上所述，尽管具有上述"U，，形结构的核体是优选的，但本发明的人造推 间盘也可以具有任何几何形状的核体。例如当核体包括椭圆形或卵圆形 结构，可以理解，至少有一些侧向压缩范围仍然会发生，从而使这些核 体对于侧向运动提供上述"软，，止动。另外，核体可以被设计用来仅对屈 曲和伸展运动提供"软"止动。在本发明公开的基础上，对于本领域技术 人员这种选择将是显而易见的。
另一方面，推间盘10的各种"硬止动"，如上所述，取决于病人的需 要和问题脊推骨的自然运动需求，可以定做以提供更多或更少的活动范围。
本发明的另一个实施例示于图9至11,其中同样组成部分用相同的 附图标记标识。类似但有变化的组成部分用相同的附图标记标识，但为了清楚起见加了字母"a"。
如图9至11所示，推间盘10a的一4殳结构类似于上文所述。此外， 上壳体12包括上面讨论的相同的结构。不过，下壳体14变换为动态改 变瞬时旋转轴的一种手l爻。更具体地说，在所示实施例中，下壳体14a 的固定的凸起或球部22用具有凸上表面的可移动的核心54替换。如图 9至11所示，下壳体14a具有凹窝50,其中，在一个实施例中，凹窝50 位于下壳体14a的后端18并一4殳在侧向两端的中间。然而，根据此公开 内容，可以理解，凹窝50取决于需要可以在任何位置。凹窝50包括一 般的平台52,并适合容纳可移动或浮动核心54。核心54具有一般的平 坦下表面56,其可以在凹窝50的平台52上滑动。
如图9至11所示，核心54包括凸上表面58，其适合与上壳体12 的凹部或球窝部30配合。因此，凸表面58与上面讨论的凸表面22具有 相同的功能。在优选实施例中，核心54的凸上表面或主求58呈圆弧状， 具有如上述"P，，点的旋转轴，当植入时，其位于相邻推骨体下侧内。此外， 如上述实施例，核心的凸表面58的几何形状在任何需要位置能够调整定 位瞬时转动轴(即点"P",未示出)。然而，通过提供包括一个或多个尺 寸大于核心54的凹窝50，图9至11的实施例允许此类旋转轴定位的进 一步变化。例如，在一个实施例中，在矢状面测量凹窝50可以大于核心， 从而使核体54前后滑动，可以理解，其可以在患者的正常运动期间变换 瞬时旋转轴。这样的滑动的程度可通过提供核心54与凹窝50之间所需 的一样少或多的孔隙来预定。
在图9至11所示的实施例中，横跨冠状面的凹窝50的尺寸非常接 近核心54的，从而防止核心任何的侧向移动，同时仍然允许前后运动。 然而，在另一个实施例中，下壳体14a的凹窝50的大小也允许核体的这 些侧向运动。因此，通过调整所需的凹窝50的大小，核心54可以在矢 卄犬和/或冠^l犬平面内自由运动。
本发明的推间盘可以用本领域技术人员公知的各种材料制造。例如， 壳体可以用金属(如不锈钢，钛，钛合金，镍合金，钛镍合金，例如 Nitinol ,钴铬合金等)，陶瓷，塑料和/或热塑性聚合物(如PEEKJM)
15或其任何组合。此外，可以理解，下壳体的"球"和/或上壳体的"球窝"可 用与各自壳体的剩余材料相同或不同的材料制成。例如，"球"可以用钛
制成，而"球窝"和两种壳体均是用PEEK制成。本领域^支术人员知道材 料的其他各种组合。
本发明的核体20已描述为一般包含弹性材料。在一个实施例中，这
些材料包括水凝胶，其为现有技术中已知的材料。然而，替代材料也可 用于核体。例如，核体可包括机械弹簧(例如由金属制造)、液压活塞、
水凝胶或silicone sac (》圭树脂液嚢)、橡"交、聚合物或弹性材料，或任何 其他类似的弹性材料或设备。适合核体的高分子材料的一个例子是 carbothane (脂肪族聚碳酸酯基聚氨酯)。 一般来说，核体是由弹性可压 缩材料制成，其限制如上所述的上壳体12和下壳体14, 14a之间的运动， 并提供力将推间盘10, 10a恢复至自然位置。
本发明的另一个实施例示于图12至21中，其中与上述相似的元素 在之前力口"1"表示。如图所示，根据该实施例的推间盘110包括上壳体112 与下壳体114。人造推间盘110的外表面可为需要的任何形状或进行表面 处理。例如，如上所述，上壳体112的上表面113可具有与推间盘110 植入时其接触的推骨体的形状符合的形状。
图13示出了打开状态的推间盘110,其中上壳体112与下壳体114 是分开的。在图12和13中，推间盘的核体未示出。在图12和13中可 以看出，短突出部134和136在上壳体112的侧方，其功能和上面讨"i仑 的短突出部结构类似。如前面讨论的实施例中，推间盘110的下壳体114 具有一对槽138和140,每个槽在每个下壳体114的侧方。如上所述， 当壳体112和114组装形成推间盘110时，槽138和140分别适合容纳 短突出部134和136。在图12和13的实施例中，可以看出，槽138和 140的大小以便能有比相应的短突出部134和136的宽度更大的宽度。 如上所述，这样的配置使得槽138和140中相关的短突出部134和136 平移运动一定程度。槽和短突出部之间的这样的运动自由度使得上壳体 112和下壳体114相互旋转，从而使植入推间盘110的脊推骨节段实现轴 向的旋转运动。可以理解，通过调整槽或者短突出部的尺寸可以定制旋转运动的程度。虽然推间盘每侧的单个短突出部已经被描述，但可以理 解，任何数量的短突出部可以实现同样的结果。此外，在其他的实施例 中，短突出部和槽的位置可以颠倒，其中短突出部在下壳体上而槽在上 壳体上。
图13也说明了由下壳体114的外壁126定义的一般的"U"形井128。 如上所述，井128容纳推间盘110的核体(在图12和图13中未示出)。 图14说明了下壳体114，其中核体120容纳在图13所示的井128中。
图13和14所示的下壳体114包括凸面或5求122,其与上壳体112 的凸表面(在图13和14中未示出)以与上述同样的方式配合。.
如之前实施例所描述的，上壳体112具有在其前端116的边缘132。 当推间盘110处于组装和植入状态时，边缘132在朝向下壳体114的方 向上延伸。在一个实施例中，如图12至14所示，下壳体的下部可具有 或延长形成向前伸展的唇缘202,其被调整位于边缘132的下缘201之 上。下面将进一步描述，唇缘202将成为推间盘110在屈曲期间的硬止 动。
下壳体的槽138和140分别^f皮前壁203, 205和后壁204， 206定义。 如上所述，当推间盘110在轴向旋转运动时，槽138和140和短突出部 134和136分别被定义大小从而使短突出部在槽内移动。在这样的运动 中，可以理解，短突出部之一的前缘将紧靠其相关槽的前壁，而同时， 其他短突出部的后缘将紧靠其相关槽的后壁。当推间盘110以相反方向 旋转时，可以理解相反的边缘和壁将紧靠。
图15和16说明了屈曲运动(即从后到前)时的推间盘110。如图 所示和如上讨论，在如此运动期间，上壳体和下壳体以形成在下壳体114 的凸表面(或球)122和上壳体112的凹面(或球窝)124之间的球和球 窝的连接类型接合。可以理解，这种接合对所有平移和发生在壳体112 和114之间的所有旋转运动都出现。如图16所示，在屈曲时，上壳体112 接合下壳体114，从而引起在凹窝部124和下壳体114的壁126之间的核 体120的压缩。屈曲运动能够持续，直至弹性核体120不再被压缩。可 以理解，核体120的压缩作为这种屈曲运动的逐步或"彰L，，止动。然而，为了提供"硬"止动，图15和16所阐述的实施例具有其它特征。例如，
如上所述，下壳体114可具有唇缘202，其在上壳体112的边缘132的内 缘201的下面向前延伸。如图15和16所示，这样的配置中，推间盘IIO 的屈曲运动在下缘201接触唇缘202的上表面时被防止。可替换或组合 的，槽138和140的前壁203和205,可分别被调整大小以邻接短突出 部134和136的前缘，作为屈曲运动的硬止动。此功能示于图15中，其 中推间盘110处于充分的屈曲状态，且其中短突出部136的前缘紧靠槽 140的前壁205 (可以理解，短突出部134同样紧靠槽138的前壁203 )。
图17和18说明了伸展运动(即从前到后)的实施例中的推间盘110。 在图18中，为简^更省略了核体120,因此阐述井128。如上所述，当边 缘132的后表面接触壁126的前表面时，对于伸展运动的"硬"止动发生。 如图18所示，这种接触一般发生在壁126的上缘，但是，可以理解，这 取决于边缘132和壁126之间的空隙的程度。也就是说，如果边缘132 和壁126之间的距离比说明的小，则在伸展时二者之间的接触区域将被 向下定位。图17示出了对于包括短突出部134和136以及各自的槽138 和140的伸展运动进一步的硬止动。也就是说，在伸展时，正如上面所 讨论的关于屈曲，短突出部134和136的后部边缘朝向槽138和140的 后壁204和206分别移动。因此，可以理解，在短突出部134和136的 后边缘接触后壁204和206的过程中该运动被制止(即达到"硬"止动)。
图19说明了在上壳体112和下壳体114之间的侧向运动(一侧到一 侧)中实施例的推间盘IIO(但没有核体120)。如图19所示，上壳体112 相对于下壳体114从右到左的移动，涉及球窝124在球122之上的接合。 这种运动一直持续到短突出部136的下边缘207接触槽140的平台208, 这时，可避免进一步的侧向移动。还应注意到，在图19中，下壳体114 上的壁126向上逐渐变小。可以理解，该配置是优选的，以^^短突出部 134在从右到左的运动中上升而不接触壁126。上面的描述关注从右到左 的运动，^旦可以理解，类似的止动过程在乂人左向右的侧向运动也可以遇 到。仍如图19所示，在侧向移动时，推间盘的一侧被压缩，结果，可出 现在井128或封闭体中的核体的任何部分(未示出)将受到压缩从而提 供了对这样的运动的"软"止动。还应该指出，虽然上面的说明讨论了推间盘110在单个平面内的具 体运动，但本发明也可用于运动的不同组合。
图20和21说明了根据本发明的一个实施例中核体的各种替代实施
例。为了清楚起见，这些图的两个实施例分别标记为120a及120b。在 所示实施例中，核体120a及120b示为具有一般的"U"形结构，其具有朝 向推间盘118的后端118 (未示出)延伸的"U"型臂。核体120a及120b 的每个分别具有下表面210a和210b,及上表面211a和211b。如图所示， 下表面210a和210b为一^:平面，被调整以适应容纳于推间盘的下壳体 的井(如上所述)中。在图20和21所示的实施例中，核体120a和120b 的前(即在116方向)部具有增厚部分，核体的上表面211a， 211b的前 端升至后端之上。在图20中，上表面211a还具有倾斜形状。对于图20 和21中所示的核体的结构，可以理解，核体将提供较大的分离力从而将 上壳体从下壳体分离。此外，通过将该分离力集中在推间盘的前端(116), 图20和21的核体造成脊推骨部分，其中当各自向上时推间盘被植入中 性位置。也就是说，应用到推间盘的前端的增加的分离力将允许压缩程 度(例如，以适应个人的头部重量)并仍导致部分以保证中性位置。可 以理解，该特征可能具有重要意义，主要对于将推间盘植入颈推部分或 需要适应性调节以解决由于超重《1起的核体压缩。需要适应性调节的具 体情况对于本领域技术人员是显而易见的。
发明特征总结
本发明的人造推间盘(例如，10, 10a等)包括各种特征，现在将 对其加以总结。首先，在一个方面，该推间盘包括各种结构部件以适应 轴向旋转、侧向弯曲、和屈曲/伸展此种单独和结合运动。结果，本发明 的推间盘大体再现了与自然完整推间盘相关联的中性区和弹性区运动。 此外，本发明利用防止过度或非生理运动的设计端点来允许无约束和/或 部分受约束的结合运动。完全约束止动机构(即"硬止动")保证运动， 例如，不延伸超过弹性区。
在另一实施例中，本发明的推间盘在矢状面内可为大体楔形的，以 与脊柱前凸的脊骨结构一体形成并促进脊柱前凸脊骨结构。这样的植入结构，例 如，可用于才交正排列不齐例如脊柱侧凸。壳体的大体球形弯曲状外表面在冠状面内为本发明的推间盘提供椭 圆形曲率。该结构最大化推间盘至骨表面面积并且由此促进骨内部生长。 这样的结构也使假体占用的推间盘空间最大化，同时在植入后将推间盘 稳定地抵住骨。如上所述，形成在上壳体和下壳体之间的球和球窝状的关节允许其 间相对复杂的运动。"球"部可具有各种几何形状(例如曲率半径)，并在 下壳体之上各种位置，从而基于需要形成不同的旋转轴。可以理解，随 之将进行上壳体的球窝部分的伴随定位，以提供上述的球和球窝关节结 构。在其他的实施例中，球部可在一个或多个平面内有限的空间内移动， 以便允许瞬时旋转轴动态变化，并允许由本发明的推间盘提供的运动范 围更大的变化。各种"硬止动"被提供以抑制壳体之间过度的侧向，旋转和伸展运动。上壳体和下壳体的外表面可以是弯曲状的或球形的(即卵圓形、椭 圓形)或直的(即方形)以用于插入脊骨的任何区域处的双凹形或矩形 推间盘切除部位。外表面可任选地设置有锚固肋或龙骨以用于将推间盘 固定到相邻骨结构或其它人造脊骨结构。在一个实施例中，上壳体在矢状面(即前一后方向)内所剖得的壳 体直径可大于下壳体的直径，以更好地近似"正常"情况。在一个实施例中，本发明的推间盘的外表面可以具有 一个或多个标记或物理特征，以在x光下呈现同样的不透明。可以理解，这些特征将 有助于在手术后4企查对准和/或4直入定位。在冠状和矢状面内推间盘的覆盖区优选地被最大化，以辅助消除下 陷。可以理解，本发明的推间盘的尺寸将可改变以适应正常脊骨内推间 盘的各种尺寸。尽管参考某些特定实施方式描述了本发明，^旦在不脱离本文所述的 本发明的意图和范围的情况下本领域的技术人员将清楚其各种修改。上 述所有参考文献的全部公开内容以参照方式结合入本文内。
权利要求
1.一种用于脊骨相邻的上、下椎骨之间植入的人造椎间盘，所述椎间盘包含-上壳体，下壳体，及弹性核体；-该上壳体和下壳体彼此之间可相对移动；-该下壳体具有上表面，该上表面包括后端定位的凸部和井体；-该上壳体具有下表面，该下表面和所述下壳体的上表面相对，并包括一个在后定位的凹部，该凹部和所述凸部相对，还包括一凹处，该凹处与所述第一井体相对；-该井体和凹处结合形成容纳所述核体的一个封闭体；-该凸部和凹部配合以形成球窝关节。
2. 如权利要求1所述的人造推间盘，其中所述核体施加一偏置力以 弹性分离该下壳体和上壳体。
3. 如权利要求1或2所述的人造推间盘，其中所述核体和所述封闭 体包括大体上的"U"形结构。
4. 如权利要求1或2所述的人造推间盘，其中所述核体至少位于该 推间盘的前部内。
5. 如权利要求1到4中任一项所述的人造推间盘，其中所述核体由 一个或多个部分形成。
6. 如权利要求1到5任一项中所述的人造推间盘，其进一步包含一 个或多个运动调节装置，以限制或阻止上壳体和下壳体之间在一个或多 个平面内的相对运动。
7. 如权利要求1到6任一项中所述的人造推间盘，其中所述上壳体 包含第一壁，所述下壳体包含第二壁，所述第一壁和第二壁被定位在推 间盘的前端，所述两壁的至少一部分被重叠，其中所述第一壁向下延伸， 所述第二壁向上延伸并定位在所述第 一壁的后面。
8. 如权利要求1到7中任一项所述的人造推间盘，其中所述凸部可滑动地包含在所述下壳体内的框架中。
9. 如权利要求8所述的人造推间盘，其中所述框架的大小允许所述 凸部的前后运动。
10. 如权利要求8所述的人造推间盘，其中所述框架的大小允许所 述凸部的侧向运动。
11. 如权利要求1所述的人造推间盘，其中该上壳体或下壳体之中 的 一个包含其侧边上的 一个或多个次级从属的短突出部，该上壳体或下 壳体之中的另 一个包含容纳所述短突出部的槽。
12. 如权利要求11所述的人造推间盘，其中所述短突出部在上壳体 上，所述槽在下壳体上。
13. 如权利要求7所述的人造推间盘，其中所述第二壁阻止所述第 一壁向后运动，从而限制推间盘的延伸运动。
14. 如权利要求7所述的人造推间盘，其中所述下壳体包含向前延 伸的唇缘以限制所述第 一壁的向前运动。
全文摘要
一种植入两个相邻椎骨之间的人造椎间盘，包括连接在球和球窝结构中的上壳体和下壳体。下壳体优选具有凸部，该凸部与上壳体的凹部配合。弹性核体在由壳体相对内表面限定的封闭体中，可相互偏置壳体。球部可以固定也可以滑动配置。本发明的人造椎间盘包括各种阻止装置，以约束并限制壳体之间旋转和平移运动的范围。
文档编号A61F2/44GK101677864SQ200880019521
公开日2010年3月24日 申请日期2008年6月12日 优先权日2007年6月12日
发明者R·约翰·赫尔伯特, 拉利·塞科, 斯特凡·J·迪普莱西 申请人:活动脊柱技术有限公司