专利名称：脊柱植入物和用于安装植入物的切割工具制备附件的制作方法
技术领域：
本发明总地涉及脊柱植入装置、手术工具以及用于促使脊柱融合的相关技术。
背景技术：
众所周知，当椎间盘退化或被损伤时，通常会使盘压缩并且使正常的椎间高度减少。一般而言，该条件导致成为疼痛来源的异常移位。
为了治疗该种病理，通常使盘稳定以消除盘的错位或损伤导致的异常移位。一般而言，一种方法是使用骨融合来防止位于损伤盘的每一侧的两脊椎之间的联接。该融合使脊椎彼此固定，消除相对移位造成的疼痛。已经提出了多种脊柱植入物以促使相邻脊椎之间的融合。已经提出了一种使两脊椎相互连接的刚性的U形镫，该U形镫使用设在镫内部的移植骨材料来恢复盘状高度。然而，该建议的缺点是经过一段时间之后其有效性逐渐降低。
用于促使脊柱融合的又一建议包括植入一脊柱笼(spinal cage)以使相邻的脊椎互相连接；脊柱笼包括一圆柱形元件，该圆柱形元件设有一系列开口并且设有若干锚定点。该植入物放置在椎间盘形成的凹部中，并且穿透两脊椎的相对的皮质终板，所述脊椎先前已被挖空以容纳植入物。该穿透形成软骨终板中的开口，以使脊椎的松质骨与放置在植入物内部的移植骨材料接触，促进骨融合。美国专利No.5,015,247提供了该方法的一个示例。
用于脊柱融合的又一种建议包括将外部形状大致呈卵形的中空的管状植入物插入椎间空隙。然而，这些植入物需要环形肋来抑制轴向位移，并且需要纵向肋或齿来防止植入物围绕其纵向轴线旋转。在授予Godefroy等人的美国专利No.5,683,463中可以找到该方法的一个示例。在授予Beckers等人的美国专利No.5,888,224的又一示例中，揭示了一种用于脊柱融合的可旋转式植入物。可旋转式植入物需要一连接件以抑制纵向旋转。在授予Tropiano的美国专利No.5,607,424中叙述了其它可旋转式植入物。
然而，这些建议的植入物的一个缺点是它们缺乏皮质骨组织的支承，尤其是抵靠在脊椎体的周缘壁上。这将使保持正常的盘高度的有效性在经过一段时间之后逐渐减少。
这种脊椎植入物的适当性能要求促使松质骨融合的需要以及与更坚固的皮质骨形成可抵靠的承载关系的需要之间的平衡。因此，脊柱植入物既不能嵌入设在皮质终板中的开口过远，以提供充分密集的承载表面，又不能不充分地插入，在该情况下，一劣质锚具会对两脊椎之间的骨融合产生不利的影响。因而，需要便于获得融合与负荷支承之间的适当平衡的装置和技术。
因而，根据上述问题，需要不断地改进脊柱变形的治疗方法，包括改进的脊柱植入物、与脊柱融合相关的装置以及用于治疗脊柱变形的手术方法。本发明就是这样的一种改进，并且提供了多种益处和优点。
发明内容
本发明涉及脊椎植入物、手术工具及其使用方法。本发明的多种方面是新颖、非显而易见的，并且提供了多种优点。虽然只能结合所附的权利要求书来确定本文覆盖的实际性质，但下面将简要地叙述特定的型式和特征，它们是本文揭示的较佳实施例的特征。
根据本发明的一种型式，脊椎植入物包括一本体，该本体具有一中心部分，该中心部分的设置可使关节固定；以及至少一终端部分，所述终端部分用于抵靠在脊椎终板的皮质骨上。中心部分适合穿透脊椎终板，横向地从终端承载部分处突伸。因而，本发明可实现构成载荷托架的端部部分与可供融合的植入物的中间部分之间的间隔。另外，中心部分可包括至少一用于容纳骨移植材料的空腔。
在本发明的另一型式中，用于插在具有第一皮质骨终板的第一脊椎与具有第二皮质骨终板的第二脊椎之间的植入物包括两终端部分。第一终端部分形成抵靠在第一皮质骨终板上的一第一承压面以及抵靠在所述第二皮质骨终板上的、与第一面相对的一第二承压面。第二终端部分与第一终端部分相对，并且形成抵靠在第一皮质骨终板上的一第三承压面以及抵靠在第二皮质骨终板上的、与第三面相对的一第四承压面。植入物具有一细长的中心部分，该中心部分形成通过第一和第三面延伸的上突出部，以及通过第二和第四面延伸的下突出部。当第一和第三面抵靠在第一皮质骨终板上，而第二和第四面抵靠在第二皮质骨终板上时，这些突出部对应地通过第一和第二皮质骨终板中的开口。终端部分的尺寸有利于恢复椎间空隙的自然几何形状(脊柱前弯、脊柱后凸和平行盘)。因而，第一和第二面可以隔开一第一距离，而第三和第四面可以隔开一第二距离，该第二距离大于第一距离，以适合脊柱的自然曲率。
在本发明的又一型式中，一种具有两终端部分的植入物也具有一细长的中心部分，该中心部分包括一对形成空腔的纵向壁。诸壁形成一第一边缘和一第二边缘，该第一边缘通过第一和第三面突伸，该第二边缘通过第二和第四面突伸。当第一和第三面抵靠在第一皮质骨终板上，而第二和第四面抵靠在第二皮质骨终板上时，第一和第二边缘对应地穿透第一和第二皮质骨终板。
根据另一型式，从植入物的相对两端沿其纵向轴线延伸的凸缘形成终端部分的承压面。承压面最好通常呈平面，用于抵靠在两相邻脊椎的脊椎终板的皮质骨上。最好沿纵向轴线在与植入物的中心部分的长度对应的其中心区域的皮质终板中切出开口，并且在开口的周缘附近留出皮质骨终板的区域。剩余周缘终板的长度与承压面沿纵向轴线的长度相对应。当植入物放置就位时，中心部分的诸壁的边缘与皮质终板中的开口啮合，随后并未真正地抵靠在终板的剩余周缘部分上。中心部分形成的空腔可保存与两脊椎的松质骨接触的骨移植材料。相反地，凸缘的承压面设在皮质终板的开口的边缘附近，并且抵靠在终板的剩余部分上，以建立牢固的承载关系。因而，植入物结构的不同部分显然适应骨融合与支承，所述结构可以在植入物上满意地支承脊椎体，并且出色地完成关节固定。
本发明的又一型式包括一切割工具附件，以便预制用于插入植入物的两相邻脊椎的皮质终板。该工具包括与一细长轴相连的近端手柄，该手柄被构造成围绕工具的纵向轴线旋转。工具还包括一第一非切割部分，该非切割部分具有贯穿其中的轴，并且被构造成与其相对地旋转。一切割部分固定在与其旋转的轴上，并且定位在第一非切割部分的远端。切割部分包括一第一对大致平行的相对表面，以及各自在第一对表面之间延伸的一第二对相对表面。第二对表面各自形成多个切割齿。一第二非切割部分固定于切割部分，该切割部分包括一远端头部。第一非切割部分、切割部分和第二非切割部分可以有选择地旋转对准，呈现出大致不变的高度，该高度对应于皮质骨端板之间形成的椎间空隙，以便插入其中。一旦插入，可将切割部分旋出该对准，以便在第一皮质骨终板中切割一第一开口，在第二皮质骨终板中切割一第二开口。设置切割部分和非切割部分，以便均匀、对称地切割这些开口，并且具有与给定的植入物装置相对应的尺寸。
在另一型式中，一种脊柱固定技术包括切割相邻的脊椎，以及将一植入物插入其间、以促使融合并且提供适当的支承。可通过前方或后方的手术方法来插入植入物。可使用本发明的切割工具来完成切割，并且可包括起初插入工具，以使第一对表面分别与第一和第二皮质骨终板之一接触；旋转一手柄以使切割部分旋转，从而去除具有第二对表面形成的切割齿的皮质骨；以及取出工具。工具可用来形成易于定位在相邻脊椎的中心区域中的开口，并且在开口的周围留出一部分皮质骨终板。植入物的插入可包括将本发明的植入物定位在第一与第二脊椎之间，并且旋转植入物约四分之一转。
在本发明的又一型式中，提供了一种用于插在一第一与一第二脊椎之间的植入物，每一植入物具有一皮质骨终板表面。植入物包括一第一终端部分，该终端部分形成大致呈平面且适于抵靠在一第一皮质骨终板表面上的一第一承压面，以及大致呈平面且适于抵靠在一第二皮质骨终板表面上的一相对的第二承压面；与第一终端部分相对的一第二终端部分，其中，第二终端部分形成适于抵靠在第一皮质骨终板表面上的第三承压面，以及适于抵靠在第而皮质骨终板表面上的第四承压面；以及一细长本体，该细长本体从第一终端部分向第二终端部分延伸。植入物具有一细长的中心部分，该中心部分形成一纵向轴线，并且具有沿纵向轴线呈弧形的顶面以及沿纵向轴线呈弧形的底面。在较佳实施例中，植入物包括一用于容许成骨材料的空腔，以促使相邻脊椎之间的骨融合。植入物还包括防排出装置，例如至少一横过纵向轴线的脊。较佳的植入物包括第一和第二承压面附近的多条脊，以防止植入物被排出。此外，可使第二终端部分为曲面，以便将植入物插入制备好的椎间空隙。
在又一型式中，本发明提供一种用于插在一第一脊椎与一第二脊椎之间的植入物，第一脊椎具有大致垂直延伸的第一周缘壁和一第一皮质骨终板，而第二脊椎具有大致垂直延伸的第二周缘壁和一第二皮质骨终板。植入物包括一第一终端部分，该终端部分形成适于抵靠在第一周缘壁附近的一部分皮质骨终板上的第一承压面以及适于抵靠在第二周缘壁附近的一部分第二皮质骨终板上的相对的第二承压面；从所述第一终端部分延伸的一细长本体，该本体形成一纵向轴线并且具有一顶面和一底面，其中，第一顶面和第二底面沿纵向轴线呈弧形；以及一第二终端部分，该第二终端部分与第一终端部分相对，并且具有从顶面向底面延伸的一插入面，其中，插入面可使植入物易于插在第一脊椎与第二脊椎之间。
在本发明的又一型式中，提供了一种用于插在具有第一皮质骨终板的第一脊椎与具有第二皮质骨终板的第二脊椎之间的工具。插入工具包括与细长轴相连的一近端手柄，该手柄被构造成围绕所述工具的纵向轴线旋转；一外部套筒，该套筒位于手柄和贯穿该套筒的轴的附近，并且被构造成相对其旋转；固定在围绕其旋转的轴上的一切割部分，该切割部分包括一对大致平行的相对臂，每一臂具有一第一弧形切割边缘和一相对的第二弧形切割边缘；以及一非切割部分，该非切割部分固定于切割部分和手柄的远端，其中，非切割部分被构造成对准第一脊椎的第一皮质骨终板与第二脊椎的第二皮质骨终板之间的切割部分。插入工具还可以包括一止动件，该止动件适于抵靠在第一或第二脊椎上，以限制工具插入椎间空隙的深度。工具最好包括一设置在切割部分的第一与第二臂之间的空腔。空腔设有在刮削期间用于容纳产生的骨碎片的一容器。工具的切割部分和非切割部分适于定位第一与第二脊椎之间的第一和第二切割边缘，以使切割头旋转，从相邻脊椎的第一和第二终板处去除数量大致相等的骨。
本发明的一个目的是提供脊柱植入装置以促使相邻脊椎之间的融合。其它目的、特征、方面、型式、优点和益处将通过本文包括的说明书和附图变得更为清楚。
图1是本发明的脊柱植入物的实施例的大比例的立体图；图2是用于安装图1的植入物的本发明的切割工具的实施例的立体图；图3是用于实施本发明的手术方法的转移楔(distracting wedge)或“转移器”的立体图；图4是切割工具插入两脊椎之间的局部正视图；图5是一局部正视图，该图示出了在切割工具旋转90°并且穿透两根相邻脊椎的皮质终板之后的切割工具；图6是沿径向平面截取的局部剖视图，该图示出了定位在椎间盘中、用于完成脊柱融合的图1的植入物；图7是已装有两植入物的椎间盘中的脊椎节的立体图；图8是本发明的脊柱植入物的另一实施例的立体图；图9A是图8的脊柱植入物的侧视图；图9B是图8的脊柱植入物的端视图；图10是与本发明一起使用的切割工具的另一实施例的立体图；图11是图10的切割工具的切割头的局部示意图；
图12是容纳在一导向套筒中的图10的切割工具的实施例的立体图；图13是容纳在相邻脊椎V1和V2的椎间空隙中的、图10的切割工具的实施例的一部分的侧视图；图14是位于相邻脊椎V1’和V2’的椎间空隙中、旋转90度的、图10的切割工具的一部分的侧视图；图15是容纳在相邻脊椎V1’和V2’的椎间空隙中的脊柱植入物的实施例的一部分的立体图；图16是定位在脊椎体的终板上的、图8中描述的两植入物的俯视图。
具体实施例方式
为了促进对本发明的原理的理解，现在将参照本文图示的实施例并利用叙述该实施例的特定语言。尽管如此，应予理解的是并非为了限制本发明的范围。所述过程、系统或装置中的任何变更和进一步的修改，以及本文所述的发明原理的任何进一步的应用，都将处于与本发明相关的技术领域中的普通熟练人士的考虑之内。
图1、6和7描述了脊柱笼植入物1。植入物1适合插入设在被损伤的椎间盘2(图7)中的空腔，以便恢复盘2附近的两脊椎V1和V2(例如图7所示的腰椎L3、L4)之间的椎间空隙的正常高度。图1示出了沿其纵向轴线52设置的植入物1。植入物1包括一细长形状的中空本体3，该本体具有由两平行的纵向壁4形成的一中心部分3c，所述纵向壁的设置允许在中心部分3c的相对两端处沿植入物1的植入方向进行关节固定；两终端部分5、6，所述终端部分用于抵靠在盘2附近的两脊椎(V1、V2)的脊椎皮质骨终板15、16的皮质骨14上(例如，见图6)。
纵向壁4在其间形成一空腔7，并且设有若干开口11。终端部分5、6沿轴线52彼此相对地设置，并且各自包括一终端面，该终端面形成一位于中心的螺纹孔11a。孔11a被构造成与一插入/操纵附件(图中未示出)的螺纹杆啮合，便于将植入物1定位在脊椎V1、V2之间。空腔7用于容纳松质骨或任何其它有利于骨融合的材料(例如人造陶瓷)的移植物G。
终端部分5具有两相对的横截于轴线52的承压面12，所述承压面的尺寸可使它们间隔距离d1。终端部分6具有两相对的、横截于轴线52的承压面13，所述承压面的尺寸可使它们间隔距离d2。距离d1、d2适合待恢复的椎间空隙的几何形状。如图所示，当d2大于d1时，植入物1最好用于融合具有自然曲率的脊柱的区域中的脊椎。距离1与本体3的最大宽度尺寸相对应。在一实施例中，本体3沿轴线52的宽度通常是不变的，并且约与距离d1相同，以利于脊椎V1、V2之间的适当配合，下文将使其变得更为清楚。
承载凸缘8、9，即用于部分5的两承载凸缘8和用于部分6的两承载凸缘9，可使终端部分5、6延长。在图示的实施例中，凸缘8、9形成垂直于纵向壁4的平行杆，并且形成大致呈扁平状的表面12、13，该表面用于抵靠在脊椎终板15、16的皮质骨14上。
在图示的实施例中，纵向壁4具有一基本上呈梯形的轮廓，该轮廓的较小基部对应于终端部分5，较大基部对应于终端部分6。在图1和6中可以看到，诸壁4构成了植入物1的中心部分3c，其形状可使其从终端承压部分5、6处横向突伸。因而，壁4可以穿透脊椎终板15、16的相应开口19、21，所述终板的边缘抵靠在凸缘8、9的承压面12、13上(图6)。凸缘8、9的形状可形成台阶突起部1 7a、18a，进一步地便于穿透开口19、21。如图6所示，突起部17a、18a还设有一凸缘(lip)，以保持承压面12、13对准开口的周缘周围的皮质骨终板15、16。壁4还包括锥形边缘4a以便于穿透。相应地，中心部分3c具有边缘4a形成的上突起部3a和下突起部3b。请注意，边缘4a和突起部3a、3b横向地伸离表面12、13。
在切割工具附件22准备就绪之后，可将植入物1定位在椎间盘2中，现在将结合图2、4和5进行叙述。工具22最好由适合手术使用的金属材料制成。工具22具有一铣刀23，该铣刀包括中心切割部分24以及设置在中心切割部分24的相对两端处的两个非切割部分31、36。非切割部分31、36具有对应于椎间空隙的高度，并且可以通过两脊椎终板15、16的中心区域均匀、对称地切割预定长度。较佳地，为植入物1的几何形状准备的椎间空隙可确定部分24、31、36的几何形状，以使椎间空隙的自然的脊椎前弯恢复；以及相应地，h和d1表示的距离基本相等。
中心切割部分24具有梯形形状，并且具有彼此相对的两个大致光滑、纵向的表面25。表面25被构造成便于插入椎间空隙，所述椎间空隙通常彼此分隔了距离h。中心切割部分24还具有在表面25之间延伸的切割面26。切割面26形成多个均匀间隔的切割齿28。齿28各自沿一大致平直的路径延伸，该路径相对于工具22的纵向轴线54倾斜成一斜角。中心切割部分24最好由适当的金属材料制成，可精加工所述材料以形成齿28。
非切割部分31固定于中心切割部分24的末端，部分31从中心切割部分24处延伸，以平行管状杆的形式提供一末端头部。部分31具有与距离h基本相同的第一尺寸，该尺寸通常与中心切割部分24的表面25共同扩张。如图5所示，部分3 1还具有相对的表面32，所述表面彼此分隔距离H。在使用工具22来安装植入物1时，较佳的距离H基本上与距离d2相等。
工具22还包括一轴或杆33，所述轴或杆与邻近的一致动手柄34相连。杆33固定于中心切割部分24和非切割部分31。杆33从远离非切割头部31的较小端面27处延伸，并且终止于手柄34，该手柄可使切割部分24围绕工具22的纵向轴线54旋转。
非切割部分36具有矩形形状，并且具有大致呈平面的表面37、38。在中心切割部分40旋转的过程中，可将部分36插在两根连续的脊椎之间。一管状部分40使部分36沿着朝手柄34的方向延伸，并且穿过终止于手柄34附近的挡块40a。非切割部分36设有侧向止动件39，该止动件可以在插入脊椎之间以后邻接于所述脊椎(V1、V2)的侧面。非切割部分36将杆33包封起来。杆33被构造成相对于部分36旋转。相对地，在旋转手柄34时，杆33、中心切割部分24和非切割部分31围绕轴线54共同旋转，非切割部分36最好保持静止。应当注意的是，图4和图5的局部视图并未显示手柄34，而示出了具有从该处突伸的杆33的非切割部分36的剖视图。
图8、9A和9B示出了本发明的脊柱植入物的另一实施例。脊柱植入物110适合插入设在相邻脊椎之间(例如相邻的腰椎之间)的空腔，以促使脊椎融合，并且恢复正常的盘间高度。植入物110包括形成一纵向轴线118的细长本体112、一第一终端部分114以及一第二终端部分116。终端部分114和116中的至少一个(最好是两个)包括相对的上、下承压面，所述承压面适合抵靠在相邻脊椎的皮质骨表面。在图9B描述的一实施例中，在沿纵向轴线118截取时，植入物110具有大致呈矩形的横截面。
细长本体112包括中心部分113，该中心部分从第一终端部分114向第二终端部分116延伸。本体112包括一顶面120和一相对的底面122，其间形成空腔124。顶面120和底面122基本上适合与相邻脊椎的对应朝向的终板表面的自然曲率相配合。因而，顶面120和底面122的凸形曲线构造便于在脊椎体的中间大致地定位植入物。因此，脊柱植入物既不能嵌入设在皮质终板中的开口过远，以提供充分密集的承载表面，又不能不充分地插入，在该情况下，一劣质锚具会对两脊椎之间的骨融合产生不利的影响。在又一型式中，顶面120和底面122沿纵向轴线118设置成曲面。通过提供一种具有最大高度的植入物，该最大高度大于为手术准备的、进入椎间空隙后方脊椎体壁中的高度，以使曲面防止手术植入的脊柱植入物被排出，尤其是后方被排出。
此外，上承压面120包括延伸入空腔124的至少一开口126。类似地，下承压面122包括进入空腔124的至少一开口(图中未示出)。上、下承压面的周长基本上是连续且不间断的。空腔124用于容纳成骨材料的移植物，例如松质骨或其它有利于骨生长的材料，包括人造骨介质。因此，顶面120和底面122及其相应的开口126的曲线构造可使松质骨的互相渗透展现在为手术准备的相邻脊椎的椎间空隙中。脊椎的松质骨的互相渗透可增强最初沉积在具有松质骨组织的空腔124中的成骨材料的密切接触和相互扩散，并且使骨头的生长潜力大大增强。
细长本体112还可以包括从顶面120向底面122延伸的侧壁130和132。侧壁130和132可以包括与空腔124连通的开口134，以便进一步地增强空腔124中的成骨材料与松质骨组织的互相扩散。
请参见图9B，在一实施例中，顶面120和底面122沿着横截于纵向轴线118的方向从侧壁130到侧壁132的高度基本上是均匀的。
第一终端部分114包括一第一承压面138、一相对的第二承压面140以及在其间延伸的一终端面142。第一承压面138和第二承压面140最好分别包括大致呈平面的表面141和146，所述诸表面适合与相邻的脊椎体上的皮质骨终板的表面啮合。在被插入预制的椎间空隙时，第一承压面138和第二承压面140抵靠在脊椎体的后方壁附近的松质骨组织上。植入物可以支承与正常活动相关的压力，并且防止退入脊椎体的海绵状的松质骨组织。在进行骨融合时，可将所需盘的高度保持一段延长的时间。将第一承压面138和第二承压面140间隔的距离选择为d3，以使正常的盘间隙的高度以及自然的脊椎前弯恢复。此外，在一较佳方面中，第一承压面130和第二承压面140基本为平面，所述平面基本上与纵向轴线118平行延伸。应予理解的是，植入物110可适合插入脊椎或其它腰椎的椎间空隙中。因此，可以改变距离d3以适合变化的盘高度以及自然的脊椎前弯。
在较佳实施例中，第一和/或第二承压面138和140包括防排出装置148，例如脊、齿或其它突起部，以防止植入物110从椎间空隙中排出。在一实施例中，防排出表面装置包括一横截于纵向轴线118的脊。在一较佳型式中，防排出装置适合使植入物插入预制的椎间空隙且依然防止植入物110排出所需的力最小。该较佳型式的示例包括棘齿形的脊或齿，所述脊或齿具有朝向第一终端的顶点。因而在构造时，棘齿形脊或齿响应于向后的排出力，更深地凿入皮质骨组织。
终端面142包括工具啮合部分150。可为工具啮合部分150提供多种适于啮合插入工具的装置，所述插入工具用来将植入物110插入椎间空隙。例如，工具啮合部分150可以包括多条凹槽和多个开口，所述凹槽和开口带有或不带有螺纹，以便啮合插入件上对应的构造部件，操纵附件(图中未示出)便于椎间空隙中的植入物110的植入和/或旋转。在图8和9的较佳实施例中，工具啮合部分150包括一纵向延伸的螺纹孔151和一驱动凹槽153。
第二终端部分116与第一终端部分114相对。第二终端部分116可包括与第四承压面156相对的第三承压面154以及在其间延伸的插入面152。第三承压面154和第四承压面156适合抵靠在相邻脊椎体的前壁附近的皮质骨终板的表面上。在较佳型式中，将第三承压面154和第四承压面156设置成曲面，以便使用切割/插入工具(下面将叙述)使所述曲面邻接于预制的皮质骨的对应曲面。第三和第四承压面154和156分别间隔一距离d4。在较佳的图示实施例中，将距离d4选择成大于d3，以恢复脊椎V1和V2的盘所需的前方高度，并且保持脊椎之间的所需角度。虽然所示的第三和第四承压面154和156是曲面，但应予理解的是，可以将这些承压面设置成多种形状，包括第一和第二承压面138和140分别描述的水平或垂直平面或两者兼有的凸形或尖顶形、或基本为平面。
此外，第三和第四承压面154和156可以包括第一和第二承压面138和140分别描述的防排出装置157。防排出装置最好设置在该种构造中，以易于将植入物110插入预制的椎间空隙同时又防止植入物的排出。
第二终端部分116包括在顶面120与底面122之间延伸的插入面152。插入面152适于使脊柱植入物110插入相邻脊椎之间的椎间空隙中的预制空腔的力最小。在一型式中，将插入面152设置成一曲面。在另一构造中，可将插入面152设置成一凸面。此外，插入面152可以包括一个或多个开口，所述开口与本体112的空腔124连通，以利于成骨材料与骨组织的互相扩散，从而促进相邻脊椎V1和V2的骨头生长。
较佳的植入物110可制成一单个的一体件。植入物110由生理上可接受的材料制成，该材料具有必需的强度，以经受正常活动期间施加在脊柱上的压力。该种可接受的材料的示例包括钛、化合物、陶瓷、骨、不锈钢和手术用钢。
在使用切割工具180预制相邻脊椎的终板之后，可将植入物110插入椎间空隙，现在将结合图10-12来叙述切割工具。切割工具180包括一切割头182、一形成纵向轴线186的轴184以及手柄啮合部分188。
切割头182附连于轴184的末端。切割头182包括一第一臂190以及大致与纵向轴线186平行延伸的一第二臂192。相对的第一臂190和第二臂192包括两大致光滑、纵向的表面202和204。表面202和204被构造成便于切割头182插入椎间空隙，并且彼此间隔的距离通常为d5。
第一和第二臂190和192各自包括第一弧形切割边缘194和一第二相对弧形边缘196。因而，切割头182总共包括四条切割边缘。分别将第一切割和第二切割边缘194和196的构造设置成与植入物110的弧形顶面和底面基本一致。此外，第一和第二臂190和192及其包括的第一和第二切割边缘194和196适于切割并去除相邻脊椎V1和V2的相对终板上的一部分皮质骨组织，同时基本上保持终板的自然凹入的曲率。选择切割边缘194和196具有的长度d6，以免切割终板的前面和后面部分，并且选出用于治疗的脊椎的脊椎壁。因而，使用切割工具180预制的空腔使植入物110中的移植材料与两脊椎的松质骨接触。植入物110的承压面设在皮质终板的开口边缘的附近，并且抵靠在终板的其余部分上，以建立强承载关系。
第一臂和第二臂通常是相对的，并且在其间形成一空腔198，该空腔在切割操作过程中用于容纳产生的骨碎片。可将切割操作中收集的骨碎片储存并装在植入物110的空腔124中，以促使脊椎融合。第一臂190和第二臂192的近端附连于轴184的远终端。第一臂190和第二臂192的相对两端附连于非切割部分200。
切割头182的非切割部分200固定于第一臂190和第二臂192的远端。非切割部分200最好具有横截于纵向轴线的、基本上与距离d5相同的一第一尺寸，该尺寸通常与臂194和196的表面202和204共同扩张。非切割部分200还适于定位表面202和204的距离与相邻脊椎的相对的终板表面相等，以便从相邻脊椎处去除相等数量的皮质骨组织。此外，非切割部分200适于防止从相邻脊椎的前皮质骨表面处去除皮质骨。虽然非切割部分被描述成呈圆柱形邻接，但应予理解的是，可替换的构造也被包括在本发明内。该种可替换的构造包括球形、半球形、截头圆锥形及类似形状。
轴184可旋转地容纳在套筒206内。套筒包括止动件208，在将切割边缘插入椎间空隙时，该止动件适于抵靠在脊椎体上。较佳地，止动件208适于防止通入椎间和相关神经体的干扰。在一实施例中，止动件208适于啮合一单个脊椎体。
手柄啮合部分188附连于轴184的近端。手柄啮合部分188适于可释放地与本技术领域中已知的多种手柄(图中未示出)啮合，以促使轴184和切割头182旋转。或者，应予理解的是，切割工具180可包括牢固地附连于轴184的近端的一手柄。
切割工具180可以与图12所示的导向套筒210结合使用。在使用一导向套筒时，可将切割工具180可滑动地容纳在导向套筒内，以保护神经组织、相关的脊柱通入以及相对于盘间空隙的定向。已知有多种导向套筒适合与本发明一起使用，它们通常使用在手术过程中。导向套筒206可包括多个结构部件，所述结构部件适合促使脊椎的转移以及选定的脊椎和用于完成脊椎手术的相关仪器的固定。所述结构部件可包括诸如插入翅、销(图中未示出)和夹具(图中未示出)。
可将本申请中叙述和/或揭示的植入物和相关的手术仪器作为成套的手术工具。成套的手术工具可以包括许多本文所述的植入物，包括具有不同尺寸的植入物，所述植入物可供不同年龄和尺寸的病人使用以及用于脊柱的不同脊椎附近的移植。相关的手术仪器包括切割工具、转移器和导向套筒，其构造和尺寸便于移植不同尺寸的植入物。
随后将叙述本发明的脊柱固定或融合过程的多种非限制性的实施例。一种方法步骤的特征在于(a)使用工具180来切割脊椎V1、V2和盘2，以便为植入物110的移植作准备，以及(b)将植入物110插在脊椎体V1’与V2’之间。下面将根据程序阶段A-H来叙述将两脊椎融合在一起的又一更具体的方法步骤(A) 外科医生透露需要使用已知的外科技术来融合脊椎。如果该步骤处于腰部区域，外科医生于是分离硬膜套筒以形成骨髓的延伸，然后执行切开术(discectomy)以提供用于盘空隙中的植入物110的空间。
(B)外科医生从后面(后方)将本技术领域中已知的两转移器插在两脊椎体V1、V2之间。相对于切开术提供的空腔侧向地插入转移器，然后旋转90°以使脊椎体伸展并且使盘的高度恢复。如果脊柱前弯的角度已被确定，则转移器可包括锥形面以形成所需的角度。然后，卸下转移器中的一个。
(C)然后外科医生将切割工具180插在脊椎体V1与V2之间，以使表面202和204与图13所示的脊椎终板相接触。当切割头182正确地定位于皮质终板的中心区域时，止动件208与V1或V2的外表面邻接，非切割部分200靠近V1和V2的内皮质骨壁。
(D)然后，外科医生旋转手柄188，致使切割头182围绕纵向轴线186旋转。外科医生通常仅通过局部旋转来旋转手柄188，以使切割边缘194和196与相邻终板的皮质骨啮合，然后改变方向以产生摆动切割动作。切割动作将继续到去除适当数量的脊椎终板为止。当非切割部分200正确地定位在相邻脊椎V1和V2的内皮质骨部分之间时，第一切割边缘194和第二切割边缘196相等地切入终板244和246。终板246和248的剩余部分抵靠在非切割部分200和非旋转轴206上。切割皮质骨产生的骨碎片容纳在第一臂190与第二臂192之间的空腔198中。
(E)然后，外科医生使切割工具180从椎间空隙中退出。然后可以将位于空腔198中的骨碎片收集并且装在植入物110的空腔124的内部。
(F)外科医生然后从脊椎体V1和V2的后方将先前装填了成骨材料或骨碎片的植入物110移植在终板244与246之间。植入物110的定位可使弧形顶面120和底面122与终板244和246的切割部分啮合，同时使终板244和246剩余的非切割部分抵靠在承压面138和140上。另外，植入物110的第二终端部分上的承压面154和156接触相邻脊椎的内皮质骨表面。植入物110可以呈扁平状，以使侧壁134和136接触终板244和246的切割部分。此后，外科医生围绕其纵向轴线118使植入物110旋转四分之一转，以使其放置在壁134和136垂直于皮质终板、其弧形顶面120和底面122与图15所示的终板260和262的切割部分相接触的位置。当植入物110处于使其稳定的最终位置时，移植骨或其它成骨材料与松质部分接触，促使骨融合。
(G)外科医生然后卸下第二转移器，并且重复阶段(A)至(G)的先前顺序，通过将其放置在与图16所示的第一脊柱植入物110大致平行的位置，以便安装一第二脊柱植入物110。
在其它实施例中，可预见的是如同本技术领域中的熟练人士所想到的那样，可以改变、删除、结合、重复或重新定序所述阶段。借助非限制性的示例，本发明的方法步骤可使用一个或多个不同的工具，以便通过本发明的移植为脊柱的固定作准备。在另一示例中，可使用本发明的工具来为植入物的手术位置作准备。
本发明的范围并非局限于所述实施例，它还包括处于所附权利要求书的范围内的多种变化。例如，承压面138、140、154和156可具有任何形状，例如曲面形或圆柱形，其终板244和246被相应地切割，以使承压面被定位于适当的位置。此外，这些承压面可以成对地互相连接，以构成单个元件。此外，承压面还可以包括多个结构装置，所述结构装置适于防止植入物110从椎间空隙中排出。
同样，植入物110的本体112可包括任何形状，最好是从终板接触部分处突伸的保持边缘。具体地说，本体具有许多位于内部空腔124中的小室。通常还应当注意的是，本发明的植入物110和工具180可以适合关于脊柱前弯、脊柱后弯或与脊椎终板平行的脊骨的几何形状。因而，本发明包括除腰椎以外的相邻脊椎的应用。相应地，植入物和工具的切割部分可具有不同的形状，例如圆柱形而不是大致呈描述的泪珠状。同样，可使用任何本技术领域中的熟练人士所想到的其它材料来填充工具180预制的脊柱空隙，以代替所揭示的植入物110的使用。
根据其它实施例，本文所述的植入物可以部分或全部地使用有助于骨合成的、多孔的可复原或其它可再吸收的材料来构成。该实施例包括(a)根据上述几何形状完全由可再吸收或可复原的材料制成的植入物；(b)整个中心部分由可再吸收或可复原的材料制成的植入物；(c)中心部分的周缘由金属或其它材料制成、内部由有助于骨合成的材料制成的植入物，该材料最初为固体、糊状或液体状态。本发明的植入物110最好设置在生物相容的金属中，例如钛或手术用钢。
本发明考虑到本技术领域中的熟练人士所想到的修改。在不背离本发明的精神的情况下，还将考虑可以改变、重新设置、代替、删除、复制、结合本发明实施的方法，或加入本技术领域中的熟练人士所想到的其它方法。另外，如同本技术领域中的熟练人士所想到的那样，可以改变、重新设置、代替、删除、复制或结合这些方法中的多种时期、步骤、程序、技术、阶段和操作。如果专门且单独指出各单独出版物、专利或专利申请作为参考，则将全文援引本说明书中引证的所有出版物、专利和专利申请作为参考。
虽然在附图和前面的叙述中详细地图示并叙述了本发明，但在性质上应将其考虑成示意性的，而不是限制性的，应予理解的是，示出并叙述的只是较佳实施例，在本发明的精神实质范围内的所有变化和修改都要求受保护。
权利要求
1.一种用于插在一第一脊椎与一第二脊椎之间的植入物，所述第一脊椎具有一第一皮质骨终板，所述第二脊椎具有一第二皮质骨终板，其中，所述植入物包括一第一终端部分，所述第一终端部分形成一第一承压面，所述第一承压面基本呈平面，并且适于抵靠在所述第一皮质骨终板上；以及一相对的第二承压面，所述第二承压面基本呈平面，并且适于抵靠在所述第二皮质骨终板上；一与所述第一终端部分相对的第二终端部分，所述第二终端部分形成一第三承压面，所述第三承压面适于抵靠在所述第一皮质骨终板上；以及一第四承压面，所述第四承压面适于抵靠在所述第二皮质骨终板上；以及一细长的本体，所述本体包括从所述第一终端部分向所述第二终端部分延伸的一中心部分，所述本体限定一纵向轴线，并且具有一上承压面和一下承压面，其中，所述上承压面和第二下承压面都是沿纵向轴线的曲面。
2.如权利要求1所述的植入物，其特征在于，所述本体形成一用于容纳成骨材料的空腔。
3.如权利要求1所述的植入物，其特征在于，所述第一承压面和所述第二承压面包括一防排出装置。
4.如权利要求3所述的植入物，其特征在于，所述防排出装置包括横过纵向轴线的脊。
5.如权利要求1所述的植入物，其特征在于，所述第三承压面和所述第四承压面包括一防排出装置。
6.如权利要求1所述的植入物，其特征在于，所述第三和第四承压面是曲面。
7.如权利要求2所述的植入物，其特征在于，所述上承压面和所述下承压面各自包括一进入所述空腔的开口以及一连续的周长表面。
8.如权利要求1所述的植入物，其特征在于，所述上承压面和所述下承压面适合与所述第一和第二脊椎的松质骨部分啮合。
9.如权利要求1所述的植入物，其特征在于，将所述上承压面构造成与所述第一皮质骨终板相配合，而将所述下承压面构造成与所述第二皮质骨终板相配合。
10.如权利要求1所述的植入物，其特征在于，所述第一承压面和所述第二承压面相隔一第一距离，而所述第三承压面与所述第四承压面相隔一第二距离，所述第二距离大于所述第一距离。
11.一种用于插在一第一脊椎和一第二脊椎之间的植入物，所述第一脊椎具有一大致垂直延伸的第一周缘壁和一第一皮质骨终板，所述第二脊椎具有一大致垂直延伸的第二周缘壁和一第二皮质骨终板，其中，所述植入物包括一第一终端部分，所述第一终端部分形成一第一承压面，所述第一承压面适于抵靠在所述第一周缘壁附近的一部分皮质骨终板上；以及一相对的第二承压面，所述第二承压面适于抵靠在所述第二周缘壁附近的一部分第二皮质骨终板上；一细长本体，所述本体包括从所述第一终端部分向所述第二终端部分延伸的一中心部分，所述中心部分形成一纵向轴线，并且具有一上承压面和一下承压面，其中，所述上承压面和所述下承压面是沿纵向轴线的曲面；一第二终端部分，所述第二终端部分与所述第一终端部分相对，并且具有从所述第一上承压面向所述第二承压面延伸的一插入面，其中，所述插入面的设置便于将所述植入物插在所述第一脊椎与所述第二脊椎之间。
12.如权利要求11所述的植入物，其特征在于，所述本体形成一用于容纳成骨材料的空腔。
13.如权利要求11所述的植入物，其特征在于，所述第一承压面和所述第二承压面包括至少一防排出装置。
14.如权利要求13所述的植入物，其特征在于，所述防排出装置包括横过纵向轴线的脊。
15.如权利要求11所述的植入物，其特征在于，所述第一承压面和所述第二承压面基本呈平面。
16.如权利要求11所述的植入物，其特征在于，所述第二终端部分包括一第三承压面，所述第三承压面可抵靠在所述第一周缘壁附近的一部分皮质骨终板上；以及一相对的第四承压面，所述第四承压面适于抵靠在所述第二周缘壁附近的一部分第二皮质骨终板上。
17.如权利要求16所述的植入物，其特征在于，所述第三承压面和所述第四承压面包括一防排出装置。
18.如权利要求16所述的植入物，其特征在于，所述第三和第四承压面是曲面。
19.如权利要求11所述的植入物，其特征在于，所述上承压面和所述下承压面包括进入空腔的开口。
20.如权利要求11所述的植入物，其特征在于，所述上承压面和所述下承压面适合与所述第一和第二脊椎的松质骨啮合。
21.如权利要求11所述的植入物，其特征在于，将所述上承压面构造成与所述第一皮质骨终板相配合，而将所述下承压面构造成与所述第二皮质骨终板相配合。
22.一种用于插在具有一皮质骨终板的一第一脊椎与具有一第二皮质骨终板的一第二脊椎之间的工具，其中，所述工具包括与细长轴相连的一近端手柄，所述手柄被构造成围绕所述工具的纵向轴线旋转；一外部套筒，所述套筒位于所述手柄和贯穿导管的轴的附近，并且被构造成相对其旋转；一切割部分，所述切割部分固定在围绕其旋转的所述轴上，所述切割部分包括一对大致平行的相对表面，每一表面具有一第一弧形切割边缘和一相对的第二弧形切割边缘；以及一非切割部分，所述非切割部分固定于所述切割部分和所述手柄的远端，其中，将所述非切割部分构造成对准所述第一脊椎的皮质骨终板与所述第二脊椎的皮质骨终板之间的所述切割部分。
23.如权利要求22所述的工具，其特征在于，所述外部套筒包括至少一止动件，所述止动件抵靠在所述第一或第二脊椎上，以限制所述工具插在所述第一与第二脊椎之间的深度。
24.如权利要求22所述的工具，其特征在于，所述切割部分的所述第一和第二表面形成在其间的一空腔。
25.如权利要求22所述的工具，其特征在于，所述第一和第二脊椎具有一前方部分和一后方部分，而所述第一和第二弧形切割边缘适合将皮质骨保持在所述第一和第二脊椎的所述前方和后方部分。
26.如权利要求22所述的工具，其特征在于，所述切割部分和所述非切割部分适合将所述第一和第二切割边缘定位在所述第一和第二表面上，以便从所述第一和第二脊椎中去除数量基本相等的骨。
27.一种治疗具有脊柱变形的病人的方法，其中，所述病人具有一第一脊椎和一第二脊椎，所述第一脊椎具有一大致垂直延伸的第一周缘壁和一第一皮质骨终板，所述第二脊椎具有一大致垂直延伸的第二周缘壁和一第二皮质骨终板，所述方法包括选择具有细长本体的脊柱植入物，所述本体从所述第一终端部分向所述第二终端部分延伸，所述本体形成一纵向轴线，并且具有一上顶面和一下顶面，所述表面是沿纵向轴线的曲面，其中，所述第一上顶面和第二下顶面是沿纵向轴线的曲面，其中，所述植入物包括第一承压面，所述第一承压面适于抵靠在所述第一周缘壁附近的一部分第一皮质骨终板上；以及第二承压面，所述第二承压面适于抵靠在所述第二周缘壁附近的第二皮质骨终板上；通过手术将所述植入物移植在所述第一脊椎与所述第二脊椎之间。
28.如权利要求27所述的方法，其特征在于，所述方法包括使用具有切割部分的工具来去除一部分第一皮质骨终板和一部分第二皮质骨终板，所述切割部分包括一对大致平行的相对表面，每一表面具有对应于所述植入物的顶面的一第一弧形切割边缘以及对应于所述植入物的底面的一相对的第二弧形切割边缘。
29.如权利要求1所述的植入物，其特征在于，所述植入物由合成材料构成。
30.如权利要求11所述的植入物，其特征在于，所述植入物由合成材料构成。
31.如权利要求27所述的植入物，其特征在于，可以从以下组群中选择构成所述脊柱植入物的材料钛、化合物、陶瓷、骨、不锈钢和手术用钢。
全文摘要
本发明涉及一种用于促使相邻脊椎融合并且恢复正常的盘高度的脊柱植入物(110)。脊柱植入物(110)包括一上、下表面(120、122),所述表面适合与脊椎体中的松质骨组织啮合。脊柱植入物还包括至少两相对的承压面(138、140),所述承压面适于抵靠在相邻脊椎的终板中的皮质骨组织上。本发明还提供了一种预制椎间空隙以容纳脊柱植入物的仪器,以及用于需要进行脊柱矫正手术的病人的技术。
文档编号A61L27/00GK1379645SQ00814533
公开日2002年11月13日 申请日期2000年10月18日 优先权日1999年10月19日
发明者刘明岩, D·肖邦, 汉斯－约尔格·迈泽尔 申请人:Sdgi控股股份有限公司