专利名称：顺应性的动态式脊柱植入物的制作方法
技术领域：
本发明的实施例大体地涉及机械式脊柱植入物，更特别地涉及减轻退行性脊柱疾病的症状、使不健康的脊柱恢复健康运动并促进脊柱组织康复的动态式脊柱植入物。
背景技术：
人体脊柱通过解剖学结构的数个部分的复杂相互作用来起作用。图1和2(图1 的截面A-A)示出脊柱4的一段，具有椎骨5。椎骨5包括椎体6、棘突8、横突10、椎弓根12 和椎板14。包括多个椎骨5 (通常被细分为已知的颈椎、胸椎、腰椎、骶椎和尾椎区域的一部分)的功能性脊柱向头部、颈部、躯干提供支撑，并将重量传递到下肢，保护脊髓30 (从其伸出外周神经3 ，并在坐下或站立时将身体保持为直立姿态。仍如图1和2中所示，脊柱节段4包括将相邻椎骨5分开的椎间盘20。椎间盘20 提供相邻椎骨5之间的运动、载荷支承和缓冲。椎间盘20是身体内最大的无血管结构，依靠扩散供其营养。椎间盘20在通常的运动过程中经受的压缩循环帮助营养物的扩散，这排出废物并使流体循环。躺倒和倚靠减小椎间盘20上的载荷，从而允许营养物扩散到椎间盘 20中。仍如图1和2中所示，脊柱节段包括脊柱小面关节16。脊柱小面关节16连接相邻的椎骨6。脊柱小面关节16是与手指的关节非常像地起作用的滑液关节。脊柱小面关节16与椎间盘20 —起用于向脊柱节段4提供适当的运动和稳定性。这样，每个脊柱节段 4包括三个关节位于脊柱节段4的前部的椎间盘20和位于脊柱节段4的后部的两个脊柱小面关节16。为使脊柱节段4健康，椎间盘20和脊柱小面关节16的每一个都必须健康。为了保持健康，这些关节需要运动。椎间盘20和脊柱小面关节16 —起用于提供运动的质量和量。运动的质量由脊柱节段4的非线性能量储存(力-偏斜/偏转，转矩-转动)特性来呈现。运动的量是节段转动和平移的范围。由于患病的、受损的和/或退变的椎间盘20和/或脊柱小面关节16引起的背部疼痛在美国和世界上都是重大的健康问题。患病的和/或受损的椎间盘的一个非穷举和非限制的示例在图3中示出。尽管在脊柱节段18的顶部示出了健康的椎间盘20，但患病的和 /或受损的椎间盘也被示出。患病的和/或受损的椎间盘包括退化的椎间盘22、膨大的椎间盘M、突出的椎间盘25、变薄的椎间盘沈、显示了骨刺形成的退化症状的椎间盘观以及肥大的脊柱小关节面四。退化的脊柱节段18被认为是其生物化学和生物力学的不利变化的结果。这些不利的变化产生影响运动的质量和/或量的退行性级联作用，并且会最终导致疼痛。例如，随着脊柱节段18的健康退化和/或改变，供脊髓30和外周神经32(图1和幻通过的空间会变得收缩并由此压迫神经，从而引起疼痛。例如，脊髓30或外周神经32可能被如图3所示的膨大的椎间盘M或突出的椎间盘25或肥大的脊柱小关节面四碰触。作为另一个示例， 脊柱节段18中的例如由变薄的椎间盘沈引起的变化可能改变椎间盘起作用的方式，以致于椎间盘和脊柱小关节面可能无法提供减轻肌肉、韧带和腱的紧张(strain)所需的稳定性或运动。换句话说，需要肌肉系统来补偿患病的脊柱节段18的结构缺陷和/或不稳定性， 从而导致肌肉疲劳、组织紧张和脊柱小关节面的肥大，进而引起背部疼痛。由这引起的疼痛常常使患者限制引起疼痛的运动；但是，该受限的运动虽然提供了暂时的缓解，但可能导致长期的损害，因为运动的缺乏会限制如上所述的、椎间盘排出废物和获得营养物的能力。当然，椎间盘的其它疾病和其它的背部相关问题和/或疾病使许多人痛苦。例如， 随着椎间盘退化，脊柱小面关节经受运动上和载荷上的变化。这导致脊柱小面关节开始退化。脊柱小面关节炎是另外的疼痛来源。此外，在图4中示出脊柱的侧凸或侧向弯曲。患者的身体40以轮廓图示出。还示出了受侧凸折磨的侧凸脊柱42的侧向弯曲。与健康的脊柱或功能性脊柱单元的健康的中心线或轴线46相比，示出了侧凸的脊柱42的侧凸的中心线44。诸如驼背、导致圆形上背部的脊柱胸椎区域的过大的向外-向后弯曲、脊柱前凸、脊柱的腰椎和颈椎区域的过大的向前弯曲之类的病症和其它疾病也使一些患者痛苦。对于退行性椎间盘疾病的许多情况，脊椎的融合是外科手术治疗的处理标准，如图5所示。仅在美国，每年要进行约349，000例脊柱融合，估计花费202亿美元。随着人口老化，到2030年，在美国进行的下背部或腰椎的融合的数量预计增长到每年约5百万，增加 2，200%。脊柱融合旨在限制脊椎的不稳定的或引起患者疼痛和/或其它症状的运动。脊柱融合通常包括去除患病的椎间盘50，如图5中的轮廓所示。被去除的椎间盘50用一个或多个融合器(融合笼)52替换，所述融合器由通常通过切除一个或多个脊柱小面关节57而获得的自体移植骨充填或包围。与被去除的椎间盘50邻近的椎体51利用一个或多个后部支撑件58来稳定，后部支撑件58利用椎弓根螺钉M固定地连接到椎体51，所述椎弓根螺钉例如通过采用螺栓式的头部56使椎弓根螺钉M转动而被旋拧到在椎体51的椎弓根12中钻出的孔中。然而，融合在大约一半的治疗中通常不能提供充分或足够的长期缓解，导致低的患者满意度。此外，顾名思义，融合会限制被治疗的功能性脊柱单元的总体运动，从而使脊柱节段的与被融合的椎体51邻近的部分具有增大的应力和运动范围。脊柱节段的融合已被指出是与该融合邻近的节段产生退化的潜在原因。由于融合，邻近的脊柱小面关节57和邻近的椎间盘59常常必须承受比通常的情况更大的载荷，从而导致可能的过载，进而引起退化。这样，手术融合常常提供短期的缓解，但是可能发生比不进行手术融合所具有的脊柱退化更长期的脊柱退化。这样，对缓解与各种疾病有关的背部疼痛的挑战是寻找这样一种疗法，其在理想情况下不用去除患病的椎间盘或使脊柱小面关节受损，并向患病的节段提供足够的稳定性以缓解疼痛和/或其它症状，同时仍能提供充分的运动自由度以允许椎间盘和脊柱小面关节恢复健康。另一个挑战仅在于与功能性脊柱单元有关的运动的复杂的多维性质。在图6中示出了功能性脊柱单元绕其运动的不同的、正交的轴线。例如，椎骨5被示出为具有X轴线 60，沿向前方向的前向弯曲运动或屈曲61绕该轴线发生。屈曲61是例如在人向前弯曲时发生的运动。也示出了后向弯曲运动或伸展62。Y轴线63是侧向伸展或弯曲64绕其向左和向右发生的轴线。Z轴线65是轴向转动66绕其向左和向右发生的轴线。如上所述，脊柱融合限制或阻止屈曲61-伸展62，但是也限制或阻止侧向伸展或弯曲64和轴向转动66中的运动。这样，融合的改进替换疗法优选地允许绕三条轴线60、63和65的每一个以改善的稳定性进行运动。与脊柱的复杂运动有关的另一个困难是绕X轴线60、Y轴线63和Z轴线65中各条的运动的转动中心对于各条轴线彼此不同。这在图7中示出，其中，绕X轴线60的屈曲 61-伸展62运动的转动中心位于屈曲-伸展转动中心70。绕Y轴线63的侧向伸展或弯曲 64运动的转动中心位于侧向伸展或弯曲转动中心73。绕Z轴线65的轴向转动66的转动中心位于轴向转动转动中心75。对于更复杂的运动类型(例如，组合的屈曲、侧向伸展/弯曲等)，转动中心的二维表达就不够了，而是可采用被称为螺旋运动轴线的三维等同物、或瞬时螺旋轴线。迫使脊柱节段绕除自然的螺旋轴线之外的其它任意轴线转动的脊柱疗法对患病的脊柱节段和邻近的脊柱节段处的组织结构施加额外的应力。使转动中心的问题更复杂的是它们实际上在运动过程中改变位置，即，转动中心的位置是瞬时的。这样，脊柱问题的优选疗法应考虑到运动范围内的不同的瞬时转动中心。换句话说，脊柱问题的优选疗法应允许患病的脊柱节段和邻近的脊柱节段的运动接近自然的螺旋轴线在运动范围内的运动。之前已作出许多努力来解决至少一些与脊柱融合有关的问题，但是成功的程度不同。例如，Sengupta和Mulholland的美国专利No. 7，632，292( ‘292专利)公开了一种通过椎弓根螺钉附接到邻近椎骨上的弓形的弹簧机构。该装置依靠弹簧的伸展和压缩来提供图6所示的绕X轴线60的屈曲61和伸展62。‘292专利中公开的装置仅针对屈曲-伸展， 而未涉及侧向伸展/弯曲和轴向转动，它们仍将被不适当地支撑。此外，‘292专利未考虑瞬时转动中心；换句话说，对于除屈曲以外的运动，转动中心将被错置。此外，可预料到，该装置要么过于刚硬而无法提供适当的运动，要么伸展-压缩循环会导致装置的疲劳失效。另一个示例是Ritland的美国专利No. 6，966，910( ‘910专利)及其相关的同族申请。与‘292专利一样，‘910专利依靠弹簧机构的伸展-压缩循环一具体地是机构内的反转曲线一来提供图6所示的绕X轴线60的屈曲61和伸展62。侧向伸展/弯曲和轴向转动未被提及。这样，需要一种保护脊髓和外周神经不受损害的脊柱植入物。此外，需要一种可减小患病的和/或受损的椎间盘上的应力而不会使邻近的椎间盘和椎骨过载(所述过载可能引发邻近的椎间盘和椎骨中的逐渐加重的退化或疾病)的脊柱植入物。另一个需要是一种尽量减小或避免磨损的脊柱植入物。先前的具有相互抵着运动的部分的脊柱植入物可能导致磨损颗粒或碎片一即，小块的植入物一脱开，可能使植入物松动和/或降低植入物的稳定性，和/或由于污染而可能使邻近的骨头或组织退化。此外，磨损颗粒可能改变生物相容性装置的化学结构和/或化学稳定性，使得所得到的化学结构和/或化学稳定性变成非生物相容的或使植入物加速退化。还需要这样一种脊柱植入物，其可提供脊柱植入物的适当的力-偏斜特性(动力学)-一如上面在图6的讨论中所述一优选地接近正常的功能性脊柱单元的特性以缓解椎间盘上的载荷和紧张，保护脊柱小面关节，降低与患病的节段邻近的脊柱节段受损的风险，减少肌肉疲劳以及减轻和/或消除随后的疼痛。还需要这样一种脊柱植入物，其呈现出运动学特性一例如上面在图7的讨论中所述的运动范围和转动中心的限制一该运动学特性优选地被保持为与功能性脊柱单元的特性接近，以维持椎间盘、脊柱小面关节、脊柱周围的肌肉、韧带和腱的有效运动范围，并减少神经元的紧张、例如脊髓和/或神经系统的其它部分上的紧张的量。仍需要一种可缓解一部分载荷、否则该部分载荷将由患病的椎间盘承受的脊柱植入物。此外，一种顺应性的(compliant)脊柱植入物优选地转移(或扩展)与患病的椎间盘邻近的椎骨之间的空间一包括前部的和/或后部的空间。此外，需要一种优选地恢复与健康的功能性脊柱单元接近的转矩-转动特性的脊柱植入物。包括一个或多个所述的特征和优点的脊柱植入物可提高治愈患病的脊柱节段和/ 或椎间盘和/或脊柱小面关节的机会。
发明内容
本文公开的本发明的各个特征和实施例是正在进行的大量实验的主题，并且已显示出对现有技术的重大改进。除其它改进之外，本发明的实施例尤其提供了具有较小的廓形且与现有技术的单轴线运动相比允许按三条轴线的运动的坚固和耐用的顺应性的脊柱植入物。可相信，所述实施例共同地和/或单独地展示了本领域中的令人意想不到的进步， 并且将使得医生能够提供可被选择并在手术之前、手术之内(即，手术期间)和手术之后被单独调节的脊柱植入物，以恢复受损的或患病的脊柱节段的正常或接近正常的功能。顺应性的动态式脊柱植入物的实施例包括这样的几何结构，该几何结构一旦被植入便被构造为允许患病的和/或受损的椎间盘和邻近的椎骨进行与健康的脊柱节段类似的具有瞬时或接近瞬时的转动中心的屈曲-伸展和/或侧向伸展/弯曲和/或轴向转动。 这样，植入物恢复到与患病的和/或受损的椎间盘和邻近的椎骨的正常运动接近的程度， 这又会促进患病的和/或受损的椎间盘的治愈。脊柱植入物的其它实施例通过减小有害的、损伤性的和/或疼痛的运动的风险来提供对脊柱、椎间盘、脊髓和外周神经的保护，同时仍提供充分的运动范围以促进治愈，且同时减小邻近的椎间盘和椎骨受损和/或患病的风险。脊柱植入物的实施例通过减小患病的和/或受损的脊柱节段上的应力而不使包括邻近的椎间盘、脊柱小面关节和椎骨在内的邻近脊柱节段过载(这会使得邻近的脊柱节段产生逐渐加重的退化或疾病)来做到这些。 例如，脊柱植入物的实施例优选地缓解一部分压缩载荷(否则该部分压缩载荷会由患病的椎间盘承受)，并且优选地，分散(或增大)与患病的椎间盘邻近的椎骨之间的空间，这可提高患病的椎间盘治愈的机会。
脊柱植入物的实施例优选地提供与正常的功能性脊柱单元一例如患者的受损的和/或患病的脊柱节段附近的健康的椎间盘和/或脊柱小面关节一接近的力-偏斜特性，以减轻肌肉疲劳和随后的疼痛。此外，脊柱植入物的实施例优选地提供适当的运动一例如转动中心(瞬时的或非瞬时的)、对运动范围的限制和运动的类型一这些运动被保持为与功能性脊柱单元的运动接近，以维持脊柱周围的肌肉和腱的有效运动范围并减小脊髓的紧张量。例如，顺应性的脊柱植入物的实施例优选地恢复与健康的功能性脊柱单元接近的转矩-转动特性。本发明的实施例与现有技术的装置相比呈现出减小的或受限的磨损。这种减小的磨损优选地通过使植入物本身之内只有很少的部分或没有部分抵着脊柱植入物的其它部分或抵着椎骨和/或可能引起植入物磨损的其它骨骼组织运动或磨损而被提供。这样，在与现有的装置相比时，所述脊柱植入物的实施例产生很少的或不产生磨损颗粒。其它实施例包括具有被设计和构造成提供一个或多个上述优点的几何结构的脊柱植入物。所述脊柱植入物的实施例包括第一段上的第一附接部和第二段上的第二附接部。每个附接部被构造为用于连接和附接至一装置(虽然不是必需的，但通常为椎弓根螺钉或其它类似装置)，用于暂时地或永久地将脊柱植入物固定至一个或多个椎骨。所述第一段和第二段由具有设计成提供一个或多个上述优点的几何形状的第三部段连接。脊柱植入物优选地依靠植入物被制造的几何形状和材料以提供转矩来抵抗脊柱的屈曲-伸展，而不是现有技术装置中那样的压缩-伸展。此外，脊柱植入物优选地依靠植入物被制造的几何形状和材料来提供压缩和伸展以抵抗脊柱的侧向伸展/弯曲。脊柱植入物的实施例优选地由生物相容的材料制成，包括但不限于生物相容的聚合物和塑料、生物可吸收材料、不锈钢、钛、镍钛诺(nitinol)、形状记忆材料和/或合金及其它类似的材料。此外，脊柱植入物的实施例可采用这样的材料来制造，该材料提供植入物的手术前、手术中和手术后调节，以及其响应给定输入如应力和/或转矩的方式，对于手术后调节的情况，优选地通过微创技术、更优选地通过无创伤技术进行。也公开了调节脊柱植入物的方法的实施例。还公开了植入脊柱植入物的方法的实施例。还公开了利用上述系统检测泄漏的方法。如本文所用，“至少一个”、“一个或多个”和“和/或”是操作中既结合又分离的开放式表述。例如，表述“A、B和C中的至少一个”、“A、B或C中的至少一个”、“A、B和C中的一个或多个”、“A、B或C中的一个或多个”和“A、B和/或C”中的每一个都是指，A单独地、 B单独地、C单独地、A和B共同地、A和C共同地、B和C共同地、或A、B和C共同地。本发明的各个实施例在附图和具体实施方式
中阐述，如在本文中给出和通过权利要求实施的那样。但是，应当理解，这种概括不包含一项或多项本发明的所有方面和实施例，不意味着以任何方式限制或约束，并且此处公开的本发明将被且应被本领域技术人员理解为涵盖了对其进行的明显改进和变型。本发明的其它优点将从下面尤其是在结合附图时进行的讨论中变得显而易见。
为了进一步阐明一项或多项本发明的上述和其它优点及特征，在附图中示出了对其具体实施例的参照。附图仅示出了示例性的实施例，因此不应被认为是限制性的。通过采用附图将更加具体和细节化地描述和说明一个或多个实施例，在附图中图1是功能性脊柱单元的节段；图2是沿图1的截面A-A截取的、图1所示的功能性脊柱单元的节段的剖视图；图3是示出各种椎间盘病状的脊柱节段；图4是侧凸的脊柱；图5是现有技术的椎间盘切除术和脊柱融合；图6示出功能性脊柱单元绕其运动的三条运动轴线；图7示出功能性脊柱单元的运动中心；图8示出从后视图/背视图示出的、亦即在被植入时从人的后部所看到的未植入的顺应性的动态式脊柱植入物的实施例；图9是图8中示出的脊柱植入物的侧视图/侧面图；图10示出在从后部看去时呈现为植入在一对腰椎骨中的脊柱植入物的实施例；图11是图10的脊柱植入物之一的侧视图/侧面图；图12是经受扭转载荷的图8的脊柱植入物的后视图；图13是经受扭转载荷的图9的脊柱植入物的侧视图；图14是经受压缩载荷和扭转载荷的图8的脊柱植入物的后视图；图15是经受压缩载荷和扭转载荷的图9的脊柱植入物的侧视图；图16是针对示例性的健康脊柱和示例性的退化脊柱在经受屈曲和伸展时对于给定的转矩所发生的转动的曲线图；图17是图16所示的退化脊柱和健康脊柱的响应之间的力矩差(moment difference)以及力矩差的线性曲线拟合的曲线图；以及图18是图16的健康脊柱和对于具有脊柱植入物一实施例的退化脊柱(图16所示)的给定转矩所随之发生的转动的曲线图，所述脊柱植入物已被调节为具有这样的转矩响应，该转矩响应是图17所示的线性曲线拟合的负斜率。附图不必是按比例的。
具体实施例方式如上所述，脊柱的动力学特性和运动学特性非常复杂，涉及运动绕其发生的三条不同的轴线和对于不同运动的三个不同的转动中心。申请人认识到，先前的脊柱植入物常常仅针对一种形式的运动，通常为屈曲和伸展，常常通过使用屈曲和压缩的某种类型的弹簧来实现。针对多于一种模式的转动或运动的努力通常趋于复杂、大，并且常常不能像专门针对单种运动的装置那样有效地处理各种运动。通过大量的实验和设计工作，申请人发现了部分地依赖于扭转的概念而非主要是弹簧的压缩和伸展的几何结构，从而提供一种表面上简单而实际上复杂的几何结构，其考虑了绕所述三条轴线的运动和刚度并考虑了各种运动(屈曲-伸展、侧向伸展或弯曲、和轴向转动)的不同的转动中心。顺应性的机构由柔性的弹性构件的偏斜获得其运动。这样的装置不用传统的滑动接头和轴承的帮助而运动，由此提高了精度并消除了摩擦和磨损。它们还结合了弹簧和铰链的功能，从而允许进行期望的力-偏斜特性的设计。
顺应性的动态式脊柱植入物100的一个实施例在图8和9中示出，其是部分地实现在上面和背景技术部分中提出的目的的几何结构的一个实施例。脊柱植入物100的后视图在图8中呈现---参照在脊柱植入物被植入患者体内时其将被观察的方向。换句话说，图 8中的脊柱植入物100呈现为从患者的背部看去的样子。植入物的侧向或侧视图在图9中呈现。应理解，虽然为清楚起见提供了这些对视图的参照，但是应当理解，图8和9所示的脊柱植入物呈现其无应力、植入前的状态，这将在下面更详细地说明。在该特定实施例中， 脊柱植入物100包括多个相接的部段。在一个实施例中，这些相接的部段包括具有第一长度107、第一宽度111和第一高度或厚度118的第一部段101 ；具有第二长度108、第二宽度112和第二高度或厚度119的第二部段102 ；具有第三长度109、第三宽度和第三高度或厚度的第三部段103 ；具有第四长度、第四宽度113和第四高度或厚度的第四部段104。脊柱植入物100还包括具有第五长度110、第五宽度114和第五高度或厚度120的第五部段 105。当然，本领域的技术人员将理解，还存在其它的几何形状和构型一包括更多或更少的部段一部分地实现所述的目的。在该特定实施例中，第三宽度是与第四宽度113相同的宽度。同样，第四长度是与第三长度109相同的长度。此外，所讨论的各个部段的高度，包括第三和第四高度，分别与第一高度118、第二高度119和第五高度120相同。当然，本领域的技术人员能理解，具体的尺寸一包括那些未单独讨论的一可以相同，或者它们可彼此不同。如所示，所述多个部段在相邻的部段相交的位置形成角度。换句话说，存在多个角度，两个相邻部段之间的每个相交处有一个角度。例如，第一部段101连接到第三部段103， 从而在第一部段101和第三部段103之间形成第一角度115。第三部段103连接到第五部段，从而形成第二角度117。第五部段105又连接到第四部段104，从而形成在此情况下与第二角度117相同的第三角度。第四部段104又连接到第二部段102，从而形成第四角度 116。在说到各个部段被“连接”时，应理解的是，各部段可通过可移除的连接件如螺栓、 螺钉、生物相容的粘合剂等暂时地连接。或者，一个或多个所述部段可例如通过使用生物相容的环氧树脂、聚合物和其它已知的部段连接方法被永久地连接。在另一个实施例中，各个部段可例如通过层压、模制、挤压、冲压、碾轧和其它已知的方法形成为单个整体式的部件。在所示的实施例中，每个角度115、116和117都是直角，由此形成各相接部段的 “U”构型或形状(其中每个部段在植入之前都大致位于同一平面内)，但是各个角度的大小可与其它的不同，并落在多个范围内。例如，一个或多个所述角度的大小可为从约80°到约 100°，从约70°到约110°，及从约45°到约135°等等。如所述，脊柱植入物100的实施例部分地使用扭转向患者的脊椎施加力或载荷。 通常，虽然不是必须的，但脊柱植入物100通过如图9所示具有曲率半径121的扭转角度 122而具有初始的装置曲率。处于植入前状态的图9包括该扭转角度122，因此，如将在下面说明植入该装置的过程时所要讨论的，当脊柱植入物为了植入而被伸直时，脊柱植入物将提供已知的或选定的转矩。当然，该转矩的大小是曲率半径121、制造脊柱植入物100的材料和各个部段的具体几何形状的函数。脊柱植入物100可选地包括用于将脊柱植入物100连接到安装机构的至少一个安装连接部。例如，安装连接部的实施例包括通孔106(图8)，通常但非必须地为椎弓根螺钉的安装机构穿过该通孔被安设成将脊柱植入物在患者体内保持就位一即，安装机构将脊柱植入物100附接至脊柱节段的至少一部分，例如将在下面讨论的椎骨、椎弓根或患者的其它骨骼结构。当然，椎弓根螺钉仅仅是用于将脊柱植入物100附接至患者脊椎的安装机构的一个示例。其它的安装机构例如使用销、生物相容的粘合剂、条带等也在本发明公开的范围内。脊柱植入物100可由生物相容的塑料、聚合物、金属、金属合金、层压材料 (laminate)、形状记忆材料和其它类似的材料形成，或者总体为一种材料，或者为材料的组合一也就是说，不同的部段可由不同的材料制成。可选地，脊柱植入物的实施例可由生物可吸收的材料制成，随着时间推移，患者的身体可自然地分解该材料，从而可能避免通过第二次手术取出脊柱植入物100的需要，这种选择被证明是必要的和/或期望的。脊柱植入物100的实施例能可选地用镍钛诺一镍和钛的一种金属合金一制成，其提供形状记忆能力。由这样的材料制成的脊柱植入物100将被制造成具有已知的和期望的第一转矩响应的第一形状或几何结构或构型(例如，第一和第二部段101和102的长度，曲率半径121等)。然后，脊柱植入物100将被操控为具有已知的和期望的第二转矩响应的第二形状或几何结构。随后，处于第二形状或几何结构或构型的脊柱植入物100将被植入到患者体内。在植入后，医生可施用活化剂，例如热、电流或其它参量，以使脊柱植入物100回到其初始的第一形状或几何结构，从而允许材料由此回到其第一转矩响应。这样， 对脊柱植入物100的转矩响应的一定程度的可调节性---甚至是在手术之后---也可被制造在脊柱植入物100中。例如，对于镍钛诺的情况，向脊柱植入物施用参量例如热、并且在这样做时将脊柱植入物升高到镍钛诺金的转变温度以上的温度使得脊柱植入物回到其第一形状或几何结构。在这样做时，脊柱植入物的刚度可通过例如使脊柱植入物刚硬得多、以致于其更加接近由脊柱融合手术提供的刚度而改变。脊柱植入物100的另一个实施例可如上所述由生物可吸收的材料制成。患者的身体将慢慢地吸收脊柱植入物100，并且在这样做的过程中，随着患者的脊柱被治愈和/或在健康和强度方面被改善，由脊柱植入物100提供或承受的压缩载荷或力和转矩将慢慢地转移到患者的椎间盘和/或脊椎。这样，生物可吸收装置预期并允许患者重新获得他或她的脊柱健康、力和转矩从脊柱植入物向患者身体的调节和转移，以及脊柱植入物通过吸收而非手术的最终去除。所公开的脊柱植入物的实施例的一个优点一假设它们被制造成单个整体式部件一在于，它们没有任何可能相互摩擦或磨损的接头或表面，因为这些实施例依靠部段的偏斜来提供力和/或转矩。与现有技术的装置相比相对缺少抵着其它元件的摩擦或运动可尽量减少或防止磨损颗粒的形成(若有这些摩擦或运动则会产生磨损颗粒)。对于具有生物相容的表面的那些现有技术的装置来说是这样的情况，其可能磨损掉而露出非生物相容的表面，或者在某些情况下，磨损使生物相容的表面变成非生物相容的，从而导致现有技术的装置加速地额外磨损。对上下文来说，图10和11示出在脊柱植入物200被植入到患者脊柱的腰部上时所呈现的实施例。脊柱植入物200固定在与患病的椎间盘206邻近的椎骨204上。在该实施例中，椎弓根螺钉202被用于将脊柱植入物200固定至椎骨204。(手术植入的方法将在下面更详细地讨论。)一旦被植入，如果脊柱植入物200被预加应力的话，则脊柱植入物200可选地提供伸展力210，如将在下面讨论的那样，以帮助将椎骨204从患病的椎间盘206 移开。或者，脊柱植入物200抵抗来自人的正常重力作用的压缩力214，从而支撑一部分载荷(否则该部分载荷将由患病的椎间盘206承受)。此外，脊柱植入物提供将患病的椎间盘206移开、优选地将患病的椎间盘206的前部207移开的转矩212(绕与图10的页面垂直的轴线)。由脊柱植入物200施加的转矩212可被选择和调节为至少部分地、优选几乎全部地补偿患病的椎间盘206，如将在下面进一步说明的那样。转到图12和13，这些图示出图8和9中的脊柱植入物100在手术植入期间的样子。如上面在图9的讨论中所述，脊柱植入物100可选地被制造(或成形，在诸如镍钛诺的形状记忆材料的情况下)成具有第一几何结构，其可包括第一曲率半径121，该曲率半径绕着与脊柱的轴线(例如，图4中的轴线44)正交的轴线。为了植入脊柱植入物100，外科医生可使用定位工具，该定位工具在所示的情况下提供使曲率半径121增大(可能增大至无限)的转矩130。在这种姿态下，外科医生可利用椎弓根螺钉或其它方法将脊柱植入物100 固定至患者的脊椎(图10和11中的椎骨204)。一旦定位工具被释放且因此转矩130去除，脊柱植入物100趋于回到其初始的无应力状态，并且在这样做时，向椎骨204施加转矩 212，如图10和11中所示。图14和15示出处于压缩力142下的脊柱植入物100。在被植入患者体内时该载荷可由正常的重力作用引起，由此脊柱植入物100承受一些压缩载荷。作为重力载荷的替换或附加，这种力也可由于侧向伸展而产生---即，患者由于绕图6所示的Y轴线63的转动 64而朝一侧倾斜。如图14所示，第三部段103和第四部段104偏斜，从而分别导致第一、第二和第四角度115、117和116改变。部段103和104的偏斜产生平衡压缩力142的转矩。此外，转矩140可施加给脊柱植入物100，当患者向前倾斜、从而在已固定有脊柱植入物100的脊柱区域内引起屈曲即沿向前方向绕X轴线60的转动(屈曲61)时可能发生这种情况。这种运动将导致患病的椎间盘206的前部区域207受压，如图11所示。脊柱植入物100通过弯曲施加一转矩，该转矩将至少部分地抵消由屈曲引起的转矩142。本领域技术人员将理解，具有例如所示的选定几何形状的脊柱植入物100的实施例能提供类似的转矩来平衡和/或抵消通过屈曲-伸展、侧向伸展/弯曲和轴向转动引起的其它力。所述脊柱植入物的实施例的一个优点是，它可根据特定的患者和该患者的病状被单独地调节，而不必依赖针对预定的一小群人而制造的现有技术的装置。后一种方法的缺点是，个别患者的病状很少能刚巧与装置完全匹配。这样，患者必须更大或更小程度地在可通过某些现有技术的装置获得的性能和缓解上妥协让步。参照图16-18，将对用于根据患者的病状选择和调节脊柱植入物的方法进行讨论。 图16是经受屈曲和伸展(即如图6所示的绕X轴线60的屈曲61和伸展62中的转动)并与俯身或前倾和后弯或后倾对应的、健康的和患病或退变的椎间盘的转矩-转动响应的曲线图。曲线图的X轴300是以牛顿 米(Nm)测量的转矩。曲线图的Y轴305是以度测量的转动运动范围。实(健康)曲线310是健康的功能性脊柱单元(例如可包括图11中示出的椎间盘208)的响应。虚(退化)曲线315是患病的或退化的椎间盘(例如图11中示出的椎间盘206)的响应。定性地说，图16显示患病的椎间盘在更低的转矩下转动得比健康的椎间盘多，这表明在患病的椎间盘中存在更大的松弛度，可表现为在前膨出和压靠脊髓的椎间盘，从而引起疼痛和/或其它类似病状。这些测量可针对脊柱整体进行，但是更优选地，所述测量在与患病的椎间盘邻近的椎骨处进行。这是因为邻近的健康椎骨和椎间盘的转矩-转动响应应当与患病的椎间盘在其曾经健康时的响应最相似，既然希望患病的椎间盘恢复健康，这是一个考虑因素。现在参照图17，该曲线图采用与图16中的曲线图相同的轴和比例。在这种情况下，图17绘出了实(力矩差)曲线320，其是图16中的实(健康)曲线310和虚(退化) 曲线315之间的响应的计算差异。虚(线性)曲线325是实(力矩差)曲线320的线性曲线拟合。此处公开的脊柱植入物的实施例的差别和改进在于，脊柱植入物的几何形状可选地采用该计算力矩差作为设计过程中的输入。图10和11的脊柱植入物200例如可被设计为具有曲率半径121 (图9中示出)，如上所述，在被植入到患者时该曲率半径提供期望的和已知的转矩响应。在该示例中，脊柱植入物200将在屈曲-伸展方面具有线性的转矩-转动响应，其斜率为虚(线性)曲线200的负值。图18示出用于形成脊柱植入物的原因，其部分地依赖于健康的椎间盘和患病的椎间盘之间的力矩差。同样，在图18中使用与图16中相同的轴和比例。在该曲线图中， 绘出了原始的实(健康)曲线310。但是，现在，已如上参照图10和11所述植入了针对患者的病状设计和调节的脊柱植入物。换句话说，脊柱植入物200现在支撑着患病的椎间盘 206和邻近的椎骨204。如在图18中可见，脊柱植入物提供期望的刚度，将虚(退化)曲线 315的响应恢复为与实(健康)曲线210相似的虚(线性和退化)曲线330的响应。定性地说，可以看到通过采用脊柱植入物，对于给定转矩的转动响应与健康的椎间盘非常接近。 虽然该示例是针对屈曲和伸展提供的，但本领域技术人员应理解，也可针对侧向伸展和轴向转动进行类似的测量，使得结果可被部分地用作脊柱植入物的几何形状的输入，并因此允许脊柱植入物适应和支撑脊柱按如上所述的三条轴线的运动。简言之，脊柱植入物的实施例可针对个别患者的病状而在手术前被部分地设计和调节。脊柱植入物的实施例可至少部分地为患病的脊柱恢复健康的转矩-转动特性。测量转矩-转动和类似数据以用作输入的上述方法的另一个优点是，其避免了现有技术的装置中出现的问题。如简要提及的，许多现有技术的装置具有有限的作用范围，典型地是指通常依赖弹簧的装置在压缩和伸展方面的力-位移。这些装置通常不针对个体被标定。结果，常见的是，这些现有技术的装置使用对于给定的个体来说过大的伸展力来移开患病的椎间盘，从而在周围的肌肉和韧带上引起不当的紧张，这可能导致不适当的疼痛。在严重的情况下，这所引起的疼痛可能导致患者不当地限制他或她的运动范围，从而导致营养不足和与脊柱和椎间盘的运动小或缺乏有关的其它问题，而这是原本要避免的结果。此处公开的脊柱植入物的实施例提供了附加的益处，例如治疗脊柱侧凸、驼背、脊柱前凸和/或类似病状例如，参照示出了表现为侧凸的脊柱的图4，所公开的脊柱植入物的实施例可治疗脊柱侧凸。这是使用具有彼此不同的转矩-转动特性的脊柱植入物来完成的。也就是说，与使用图10所示的具有同一转矩-转动特性的脊柱植入物200不同，对脊柱侧凸的情况，脊柱植入物之一将具有与另一个植入物不同的且可能是相反的转矩-转动特性。此外，可对脊柱植入物中的一个或两个施加预应力，使得它们向侧凸脊柱的一侧或两侧施力。换句话说，由脊柱植入物施加的转矩和/或任何力将是不平衡的，以便抵消侧凸脊柱的弯曲。例如，在图4中，可由一个脊柱植入物在脊柱腰部区域的右侧施加伸展力82，而在左侧，另一个脊柱植入物可在脊柱腰部区域的左侧施加压缩力，趋于使腰脊柱变直。作为不平衡的力的替换或附加，可通过脊柱植入物向脊柱施加转矩84和86。类似的策略可用于治疗与脊柱侧凸具有类似病状的其它脊柱疾病，例如驼背、脊柱前凸等。提供椎骨的转移以允许治愈患病的椎间盘如所述，脊柱植入物可被预加应力而提供转矩和/或伸展力，以在前部、在后部或在前部和后部移开椎骨的与患病的椎间盘邻近的部分。在这样做时，脊柱植入物承载或承受通常由患病的椎间盘承受的一部分力，以及静态式装置(例如，图5中的现有技术的后部支撑件58)不能承载的附加力。该结构允许治愈患病的椎间盘所需的充分的支撑和空间，同时仍提供现有技术的静态式装置和手术(例如脊柱融合)不能提供的充分的力矩。换句话说，所述脊柱植入物的实施例为患病的椎间盘提供了治愈的机会，这使得脊柱植入物最终可移除。保护脊髓和外周神经所公开的实施例部分地为脊髓和外周神经提供了一定程度的保护，以免受膨大和/或突出的椎间盘和/或部分骨骼结构和解剖结构的被上述各种病状困扰的其它部分的压迫。限制运动范围和提供刚度如图16-18的曲线图所示，所公开的实施例恢复了一定程度的刚度并限制了运动范围，否则可能例如通过为了补偿由患病的椎间盘导致的松弛而使肌肉自身用力过度而引起疼痛。通过限制运动范围，肌肉和韧带上的紧张被减轻，由此降低了使这些肌肉受伤的风险。此外，减小了松弛，由此提高了脊柱的结构刚度(与由用力过度引起的通俗的肌肉刚度相反)。与健康的脊柱类似的动力学特性与上述的限制运动范围相关地，上面关于图6 讨论的由脊柱植入物的实施例按三条轴线提供的运动与健康脊柱的运动相似。与现有技术的装置的情况不同，这提供的是患者的肌肉和韧带不必补偿脊柱植入物的非自然运动。换句话说，脊柱植入物提供更多的自然运动，这将促使患者更多地运动却伴随更少的疼痛，因为他们的肌肉将不用为现有技术的脊柱植入物(这些植入物不提供绕全部三条轴线的这种自然运动)进行补偿或过度工作。在这样做时，运动为椎间盘提供更多的营养，从而增大椎间盘治愈的可能性。与健康的脊柱类似的运动学特性与动力学特性相关的是脊柱植入物的实施例的自然的运动学特性。如上所述，用于屈曲-伸展、侧向伸展/弯曲和轴向转动的转动中心各自位于不同的位置。现有技术的装置不能提供绕多于一条轴线的这些不同的转动中心， 甚至如果这样的话，它们也不能提供在脊柱节段运动时运动中心位置的瞬时的或接近瞬时的变化，它们也不能提供与自然的螺旋轴线的运动接近的运动。换言之，对于给定的运动来说，现有技术的装置的转动中心常常位于与脊柱的自然转动中心不同的位置。为了补偿，具有现有技术的装置的患者承受脊髓和外周神经上的紧张、由肌肉过度工作和补偿两个不同的转动中心(现有技术的装置的转动中心和脊柱的转动中心)所引起的肌肉紧张、韧带紧张，及由此经受疼痛。相比而言，本发明的脊柱植入物的实施例提供三条轴线中每一条的转动中心，这与患者脊柱的自然转动中心相同或几乎相同。这样，患者通常具有较少的疼痛， 且因此具有更多的运动，从而总体对椎间盘和脊柱有益。针对个体脊柱的调节如所述，脊柱植入物的实施例可在手术前针对单个患者的转矩-转动响应进行设计和/或选择，以便提供将患病的椎间盘/脊柱恢复到接近健康功能的植入物。与此相关的是在手术之前或手术过程中对植入物的实施例预加应力的能力，以允许外科医生针对单个患者如在当时确定的那样进一步单独地定制脊柱植入物的转矩-转动响应。此外，脊柱植入物的实施例可在手术之后进行调节。如所述，由生物可吸收的材料制成的脊柱植入物将逐渐降解，且在此过程中，随着患者脊柱康复，将先前由脊柱植入物承受的较大部分的力和转矩传回给患者的脊柱。其另一个好处是，这些实施例不需要随后被手术去除，从而降低患者的成本和风险。或者，脊柱植入物的实施例可由形状记忆材料如镍钛诺制成。形状记忆材料的使用允许脊柱植入物在手术植入时被构造成第二几何结构或形状，然后在应用某些转变参量例如热时，脊柱植入物回到具有不同机械特性(例如刚度和/ 或转矩)的第一几何结构或形状，从而允许医生随后不必手术介入地改变对患者的治疗。减小的磨损如所述，脊柱植入物的实施例不具有运动的部件或相互摩擦的部件， 由此减少或消除了磨损颗粒的产生。此外，由于脊柱植入物的实施例依赖的是扭转和/或抗扭杆，而不是弹簧和其它类似装置所依赖的压缩和伸展，所以可减小或消除制造脊柱植入物的材料经受疲劳和/或疲劳失效的风险，由此增强脊柱植入物的可靠性。这样，上面公开的除了脊柱植入物的实施例之外还有利用构造成提供按三条轴线的运动的脊柱植入物来治疗脊柱的方法；利用提供与功能性脊柱类似的动力学和运动学特性的脊柱植入物来治疗脊柱的方法；治疗使脊柱弯曲的病状的方法；治愈患病的或退化的椎间盘的方法；在不用手术介入的情况下调节脊柱植入物的方法；减小脊柱植入物的磨损的方法；向退化的脊柱提供近乎健康的转矩-转动特性的方法；和本领域技术人员能认识到的其它方法。如上所提到的，脊柱植入物的实施例通过手术植入。虽然此处公开的脊柱植入物可利用患者上的前部、后部或侧部的切口被植入，但是优选的方法是利用后部的切口。此外，优选的是，使用微创手术，例如通过腹腔镜检查法，其中仅形成一个或少量的小切口，并且手术采用腹腔镜检查工具进行。所述方法包括形成切口 ；提供此处公开的脊柱植入物的实施例；利用定位工具定位脊柱植入物及抵抗和预加脊柱植入物中所设计的应力；和将脊柱植入物固定在两个相邻的椎骨上。外科手术方法不需要椎间盘空间被大范围地转移以安装脊柱植入物，由此减少了由患者忍耐的疼痛和恢复时间。所述方法可选地包括植入具有不同特性的脊柱植入物，例如不同的预加应力转矩，用于治疗诸如脊柱侧凸的病状。将脊柱植入物固定至椎骨可通过应用条带、施用生物相容的粘合剂、安装椎弓根螺钉和本领域已知的其它类似手段来完成。安置脊柱植入物的替换方法和位置包括将其安置在脊柱的前侧而非后侧。安置于前侧的脊柱植入物可通过患者背部中的切口够到，并安置在相邻椎体的横突之间，或被机械地附接至椎体的前部。本发明在各个不同实施例中包括提供不具有在本文中描绘和/或描述的各要素或其各种实施例(包括不具有可在先前的装置或方法中已使用的、例如用于改善性能、便于实施和/或降低实施成本的那些要素)的装置和方法。已为了例示和说明的目的而提供了对本发明的前述讨论。前面所述并非意图将本发明限制于此处公开的形式。在前述的具体描述中，例如，本发明的各个特征为了简化公开的目的而在一个或多个实施例中被组合在一起。这种公开方法不应被解释为反映了这样的意图，即所要求保护的发明需要比在各个权利要求中明确叙述的特征更多的特征。相反，如所附的权利要求所反映的那样，创新性的方面在于比所公开的单个前述实施例的全部特征少。这样，所附的权利要求在此被结合在该具体描述中，其中每个权利要求自身都作为本发明的一个单独的优选实施例。 此外，尽管对本发明的描述已包括了对一个或多个实施例及特定的变型和修改的描述，但其它的变型和修改也在本发明的范围内，例如在理解了本发明公开的内容之后可在本领域技术人员的技术和知识范围内。意图获得的是包括在允许程度内的替换实施例的权利，包括所要求保护内容的替换的、可互换的和/或等同的结构、功能、范围或步骤，而不论这些替换的、可互换的和/或等同的结构、功能、范围或步骤是否在本文中公开，并且未意图公开地贡献任何可获得专利的主题。
权利要求
1.一种脊柱植入物，包括多个相接的部段，所述多个相接的部段构造成按三条正交的轴线中的任一条向退化的脊柱节段施加转矩；和至少一个安装连接部，该至少一个安装连接部构造成将所述脊柱植入物连接到安装机构，所述安装机构构造成将所述脊柱植入物附接到所述退化的脊柱节段。
2.如权利要求1所述的脊柱植入物，其特征在于，所述多个相接的部段中的每一个与相邻的相接部段在相交处形成一角度；所述角度为从约80度到约110度。
3.如权利要求1所述的脊柱植入物，其特征在于，所述植入物由生物相容的塑料、聚合物、金属、金属合金、层压材料、形状记忆材料和生物可吸收材料中的至少一种制成。
4.如权利要求1所述的脊柱植入物，其特征在于，所述脊柱植入物在未植入状态下包括一曲率半径以提供所述转矩。
5.一种脊柱植入物，包括多个相接的部段，所述多个相接的部段构造成按三条正交的轴线中的任一条向退化的脊柱节段施加转矩，所述相接的部段构造成向所述退化的脊柱节段提供与健康的脊柱节段绕所述轴线的运动范围接近的绕所述轴线的运动范围；和至少一个安装连接部，该至少一个安装连接部构造成将所述脊柱植入物连接到安装机构，所述安装机构构造成将所述脊柱植入物附接到所述退化的脊柱节段。
6.如权利要求5所述的脊柱植入物，其特征在于，所述多个相接的部段中的每一个与相邻部段在相交处形成一角度；所述角度为从约80度到约110度。
7.如权利要求5所述的脊柱植入物，其特征在于，所述植入物由生物相容的塑料、聚合物、金属、金属合金、层压材料、形状记忆材料和生物可吸收材料中的至少一种制成。
8.如权利要求5所述的脊柱植入物，其特征在于，所述脊柱植入物在未植入状态下包括一曲率半径以提供所述转矩。
9.一种脊柱植入物，包括多个相接的部段，所述多个相接的部段构造成按三条正交的轴线中的任一条向退化的脊柱节段施加转矩，所述相接的部段构造成向所述退化的脊柱节段提供与健康的脊柱节段绕所述轴线的转动中心接近的绕所述轴线的转动中心；和至少一个安装连接部，该至少一个安装连接部构造成将所述脊柱植入物连接到安装机构，所述安装机构构造成将所述脊柱植入物附接到所述退化的脊柱节段。
10.如权利要求9所述的脊柱植入物，其特征在于，所述多个相接的部段中的每一个与相邻部段在相交处形成一角度；所述角度为从约80度到约110度。
11.如权利要求9所述的脊柱植入物，其特征在于，所述植入物由生物相容的塑料、聚合物、金属、金属合金、层压材料、形状记忆材料和生物可吸收材料中的至少一种制成。
12.如权利要求9所述的脊柱植入物，其特征在于，所述脊柱植入物在未植入状态下包括一曲率半径以提供所述转矩。
13.一种脊柱植入物，包括多个相接的部段，其中所述相接的部段在所述多个相接的部段中两个相邻部段相交的位置处形成角度，所述相接的部段中的至少一个被预加应力以在植入之前形成一选定的曲率半径；和至少一个安装连接部，该至少一个安装连接部构造成将所述脊柱植入物连接到安装机构，所述安装机构构造成将所述脊柱植入物附接到退化的脊柱节段。
14.如权利要求13所述的脊柱植入物，其特征在于，所述至少一个被预加应力的相接部段构造成在植入之后向退化的脊柱节段施加转矩。
15.如权利要求13所述的脊柱植入物，其特征在于，所述角度中的每一个为从约80度到约110度。
16.如权利要求13所述的脊柱植入物，其特征在于，所述植入物由生物相容的塑料、聚合物、金属、金属合金、层压材料、形状记忆材料和生物可吸收材料中的至少一种制成。
17.一种脊柱植入物，包括多个相接的部段，其中所述相接的部段在所述多个相接的部段中两个相邻的相接部段相交的位置处形成角度，所述相接的部段构造成向退化的脊柱节段施加转矩；和至少一个安装连接部，该至少一个安装连接部构造成将所述脊柱植入物连接到安装机构，所述安装机构构造成将所述脊柱植入物附接到所述退化的脊柱节段。
18.如权利要求17所述的脊柱植入物，其特征在于，所述角度中的每一个为从约80度到约110度。
19.如权利要求17所述的脊柱植入物，其特征在于，所述植入物由生物相容的塑料、聚合物、金属、金属合金、层压材料、形状记忆材料和生物可吸收材料中的至少一种制成。
20.如权利要求17所述的脊柱植入物，其特征在于，所述脊柱植入物在未植入状态下包括一曲率半径以提供所述转矩。
21.一种脊柱植入物，包括多个相接的部段，所述相接的部段被预加应力以施加转矩，该转矩是退化的转矩-转动特性和健康的转矩-转动特性之间的力矩差的负斜率的函数；和至少一个安装连接部，该至少一个安装连接部构造成将所述脊柱植入物连接到安装机构，所述安装机构构造成将所述脊柱植入物附接到退化的脊柱节段。
22.如权利要求21所述的脊柱植入物，其特征在于，所述多个部段中的每一个与相邻的部段在相交处形成一角度；所述角度为从约80度到约110度。
23.如权利要求21所述的脊柱植入物，其特征在于，所述植入物由生物相容的塑料、聚合物、金属、金属合金、层压材料、形状记忆材料和生物可吸收材料中的至少一种制成。
24.如权利要求21所述的脊柱植入物，其特征在于，所述脊柱植入物在未植入状态下包括一曲率半径以提供所述转矩。
25.一种治疗退化的脊柱节段的方法，包括获得第一脊柱植入物和第二脊柱植入物，所述第一脊柱植入物构造成向具有异常弯曲的退化的脊柱节段施加第一转矩，所述第二脊柱植入物构造成向所述退化的脊柱节段施加第二转矩，所述脊柱植入物中的每一个包括多个相接的部段，其中所述相接的部段在所述多个相接的部段中两个相邻的相接部段相交的位置处形成角度；至少一个安装连接部，该至少一个安装连接部构造成将所述脊柱植入物连接到安装机构，所述安装机构构造成将所述脊柱植入物附接到所述退化的脊柱节段；和将所述第一脊柱植入物和所述第二脊柱植入物植入至所述退化的脊柱节段，使得所述第一转矩和所述第二转矩起到减小所述异常弯曲的作用。
26.如权利要求25所述的方法，其特征在于，所述第一转矩与所述第二转矩在所述转矩的施加方向和所述转矩的大小中的至少一者方面不同。
27.如权利要求25所述的方法，其特征在于，所述角度中的每一个为从约80度到约 110 度。
28.如权利要求25所述的方法，其特征在于，所述植入物由生物相容的塑料、聚合物、 金属、金属合金、层压材料、形状记忆材料和生物可吸收材料中的至少一种制成。
29.如权利要求25所述的方法，其特征在于，所述脊柱植入物包括一曲率半径提供所述转矩。
30.一种治疗退化的脊柱节段的方法，所述方法包括 计算健康的脊柱节段的第一转矩-转动特性；计算与所述健康的脊柱节段邻近的退化的脊柱节段的第二转矩-转动特性； 计算所述第一转矩-转动特性和所述第二转矩-转动特性之间的力矩差； 选择至少一个构造成施加转矩的脊柱植入物，该转矩是所述力矩差的负斜率的函数， 所述脊柱植入物包括构造成将所述脊柱植入物连接到安装机构的至少一个安装连接部，所述安装机构构造成将所述脊柱植入物附接到所述退化的脊柱节段；和将所述脊柱植入物植入至所述退化的脊柱节段。
31.如权利要求30所述的方法，其特征在于，还包括使所述第二转矩-转动特性改善为接近所述第一转矩-转动特性。
32.如权利要求30所述的方法，其特征在于，提供所述脊柱植入物还包括使所述脊柱植入物具有提供所述转矩的曲率半径。
33.一种治愈退化的脊柱节段的方法，包括获得至少一个脊柱植入物，所述脊柱植入物构造成向与退化的椎间盘邻近的至少一个椎骨施加转矩，所述脊柱植入物包括多个相接的部段，其中所述相接的部段在所述多个相接的部段中两个相邻部段相交的位置处形成角度，所述部段构造成向患者的至少一个椎骨施加转矩；至少一个安装连接部，该至少一个安装连接部构造成将所述脊柱植入物连接到安装机构，所述安装机构构造成将所述脊柱植入物附接到所述椎骨；和将所述脊柱植入物植入至所述椎骨，使得所述转矩将所述椎骨从所述退化的椎间盘移开。
34.如权利要求33所述的方法，其特征在于，所述脊柱植入物在未植入状态下包括一曲率半径以提供所述转矩。
35.如权利要求33所述的方法，其特征在于，所述转矩使所述椎骨的前部和后部中的至少一者从所述退化的椎间盘移开。
36.一种手术地植入脊柱植入物的方法，包括获得至少一个构造成向退化的脊柱节段施加转矩的脊柱植入物，所述脊柱植入物包括多个相接的部段，其中所述相接的部段在所述多个相接的部段中两个相邻的相接部段相交的位置处形成角度，所述相接的部段构造成向所述退化的脊柱节段施加转矩；至少一个安装连接部，该至少一个安装连接部构造成将所述脊柱植入物连接到安装机构，所述安装机构构造成将所述脊柱植入物附接到所述退化的脊柱节段；和利用微创手术技术将所述脊柱植入物附接到所述退化的脊柱节段。
37.如权利要求36所述的方法，其特征在于，所述提供所述脊柱植入物还包括提供具有被选择为提供所述转矩的曲率半径的脊柱植入物，所述利用微创手术技术包括利用减小所述曲率半径的定位工具来允许所述脊柱植入物被附接到所述退化的脊柱节段。
38.一种制造脊柱植入物的方法，包括由生物相容的塑料、聚合物、金属、金属合金、层压材料、形状记忆材料和生物可吸收材料中的至少一种形成脊柱植入物，所述脊柱植入物构造成向退化的脊柱节段施加转矩，所述脊柱植入物包括多个相接的部段，其中所述相接的部段在所述多个相接的部段中两个相邻的相接部段相交的位置处形成角度，所述相接的部段构造成向所述退化的脊柱节段施加转矩；至少一个安装连接部，该至少一个安装连接部构造成将所述脊柱植入物连接到安装机构，所述安装机构构造成将所述脊柱植入物附接到所述退化的脊柱节段。
39.如权利要求38所述的方法，其特征在于，还包括由单片材料形成所述多个相接的部段。
40.如权利要求39所述的方法，其特征在于，形成还包括层压、模制、挤压、冲压、碾轧中的至少一种。
41.如权利要求38所述的方法，其特征在于，所述形成所述脊柱植入物包括使所述脊柱植入物形成有被选择为施加所述转矩的曲率半径。
42.如权利要求38所述的方法，还包括用所述形状记忆材料以具有第一已知转矩响应的第一构型形成所述脊柱植入物；和将所述脊柱植入物操控为具有第二已知转矩响应的第二构型。
43.如权利要求42所述的方法，其特征在于，所述第一构型具有第一曲率半径，所述第二构型具有与所述第一曲率半径不同的第二曲率半径。
44.一种调节脊柱植入物的方法，包括接近构造成向退化的脊柱节段施加转矩的至少一个被植入的脊柱植入物，所述脊柱植入物包括多个相接的部段，其中所述相接的部段在所述多个相接的部段中两个相邻的相接部段相交的位置处形成角度，所述相接的部段构造成向退化的脊柱节段施加转矩；至少一个安装连接部，该至少一个安装连接部构造成将所述脊柱植入物连接到安装机构，所述安装机构构造成将所述脊柱植入物附接到所述退化的脊柱节段； 在手术后调节所述脊柱植入物以改变所述转矩。
45.如权利要求44所述的方法，其特征在于，提供所述脊柱植入物还包括提供由具有第一构型和第二构型的形状记忆材料制成的脊柱植入物，所述第一构型具有第一已知转矩响应，所述第二构型具有第二已知转矩响应；在所述脊柱植入物处于其第二构型时植入所述脊柱植入物；和向所述脊柱植入物应用一参量，所述参量被选择为使所述脊柱植入物从其第二构型变为其第一构型。
46.如权利要求45所述的方法，其特征在于，应用所述参量包括向所述脊柱植入物施加热量。
47.如权利要求45所述的方法，其特征在于，提供所述脊柱植入物还包括提供由生物可吸收材料制成的脊柱植入物，由此使所述转矩随着所述脊柱植入物被吸收而减小。
全文摘要
脊柱植入物(100)包括多个相接的部段(101，102，103，104，105)，所述多个相接的部段构造成按三条正交的轴线中的任一条向退化的脊柱节段(18)施加转矩。至少一个安装连接部(106)构造成将所述脊柱植入物连接到安装机构(202)，所述安装机构构造成将所述脊柱植入物附接到所述退化的脊柱节段。
文档编号A61L27/04GK102325508SQ201080008522
公开日2012年1月18日 申请日期2010年2月19日 优先权日2009年2月19日
发明者埃里克·M·斯特拉顿, 安东·E·鲍登, 彼得·A·霍尔沃森, 拉里·L·豪厄尔 申请人:埃里克·M·斯特拉顿, 安东·E·鲍登, 彼得·A·霍尔沃森, 拉里·L·豪厄尔