CN101370446A - 制备pva水凝胶植入体的方法和相关器械 - Google Patents

Abstract

制备弹性体植入体的方法，采用了模具和彼此无关地加入到模具中的PVA晶体和冲洗剂。也描述了相关的模具。

Description

制备PVA水凝胶植入体的方法和相关器械

相关申请

本申请要求2006年1月25日提交的美国临时申请系列号No.60/761903和2006年8月2日提交的美国临时申请系列号No.60/821182的优先权，上述文献的全部内容在此通过引用而结合进来，就像在本文中充分记载的那样。

技术领域

本发明涉及制备植入体的方法，可以尤其涉及制备脊椎植入体的方法。

背景技术

脊椎动物的脊椎骨是由称作椎体的骨结构制成的，所述椎体通过称作椎间盘的较软组织结构分开。椎间盘通常称作脊椎盘。脊椎盘(spinaldisc)主要用作脊椎骨之间的机械缓冲，允许在该轴向骨架的脊椎段(vertebral segment)之间发生受控运动。脊椎盘充当关节，允许发生生理程度的弯曲、伸展、侧向弯曲和轴向旋转。脊椎盘必须具有足以允许这些运动的柔性，并具有足以抵抗外力和脊椎骨引起的扭矩的力学性质。

正常的脊椎盘是具有两个脊椎端板(“端板”)、环纤维组织(“环”)和髓核(“核”)的混合无血管结构。典型的，脊椎盘的大约30-50％横截面积对应于所述核。一般而言，端板由覆盖薄层硬皮质骨的薄软骨组成，所述皮质骨连接到脊椎体的海绵状松质骨上。端板起到将相邻椎骨连接到脊椎盘的作用。

脊椎盘的环是相对坚韧的外部纤维环。对于一些脊椎盘而言，尤其是对于腰部较低位置的脊椎盘而言，所述环高度可以是大约10-15毫米，厚度是大约10-15毫米，要认识到颈盘(cervical disc)更小。

在所述环内是水含量高的凝胶状核。该核充当液体以使环内的压力相等，将盘上的压力转换成在环的纤维上的拉力。环和核一起通过在弯曲、上举等过程由于相邻脊椎体产生的力而弯曲从而对脊椎骨进行支撑。

脊椎盘上的压力随着身体姿势的变化而变化。当人体仰卧时，第三腰椎盘上的压力可以是例如大约200牛顿(N)，当假定处于直立姿势时，所述压力可以急剧增加(例如，增加到大约800N)。所提到的载荷值在不同的医疗文献中可能不同，典型的变化大约+/-100-200N。当身体仅仅弯曲20度时，压力可以再次增加到例如大约1200N。

脊椎盘可能由于外伤或者退化过程而偏移或受损。当环纤维弱化或者撕裂并且核的内部材料变得永久性凸出、扩张或者突出到其正常的内部环边界以外时，形成椎间盘脱出(disc herniation)。大量的脱出或“滑出”的核组织会压制脊椎神经，从而导致腿部疼痛、肌肉强度和控制力损失，甚至出现瘫痪。或者，由于脊椎盘退化，核丧失了水结合能力并缩小，随后椎盘的高度受损。随后，核体积下降，导致环在其中层叠的片层疏松结合的区域中变弯曲。随着环的这些重叠片层弯曲和分离，可能发生周向或径向环撕裂，有可能导致持久性的、使人残废的背疼。相邻的辅助性的关节小面(facet joint)也被迫位于重叠位置(overridingposition)，这可能导致额外的背疼。脊椎盘脱出最常发生的部位是在下腰区。颈部脊椎盘通常也受到影响。

目前有数种疗法用于治疗脊椎盘脱出或退化：保守性治疗、切除(discectomy)、核替换、融合和假体全椎盘替换(TDR)。相信采用保守性的卧床休息治疗会使许多下背部疼痛的病人变好。对于其它病人，更积极的治疗可能是合意的。

切除术可以提供良好的短期效果。但是，从长期生物力学观点来看，切除术通常不是合意的。当脊椎盘通过外科手术脱出或去除时，脊椎盘空间将变窄，并可能丧失许多它的正常稳定性。脊椎盘高度损失可能导致关节小面中骨关节炎变化，和/或神经根随着时间变化而受压。关节的正常灵活性丧失，导致在相邻脊椎盘中出现较高的应力。有时，可能需要在受损脊椎盘塌陷后恢复正常的脊椎盘高度。

融合是一种治疗方法，通过该治疗两个脊椎体通过支架彼此固定。支架可以是刚性的金属片，通常包括螺钉和板，或者是同种异源移植体或者自体移植体。目前的治疗是通过设置将两个脊椎体融合在一起的刚性金属器械和骨片(bone chip)而保持脊椎盘空间。所述器械和修补板类似，具有螺钉将一个脊椎体固定到另一个上。或者，填充有骨片的中空金属圆筒可以放置在椎间空间中，以将脊椎体融合在一起(例如，来自Sofamor-Danek的LT-Cage^TM或者来自DePuy的Lumbar I/F CAGE^TM)。这些器械对病人的缺点在于骨融合到刚性体上，柔性运动或冲击吸收能力有限(如果有)，而柔性运动或冲击吸收对于天然脊椎盘而言会是正常存在的。融合一般可以消除疼痛症状并稳定关节。但是，由于融合的片段得以固定，所以移动范围和在相邻脊椎盘上的力可能增加，从而可能增强它们的退化过程。

一些最近的TDR器械试图通过关节连接的植入体允许在脊椎体之间发生移动，所述植入体允许部分之间有一些相对滑动(例如，

、Charite^TM)，参见例如美国专利5314477、4759766、5401269和5556431。作为该金属板多部件TDR(全椎盘替换)设计的替换物，在Ku的美国专利申请公开No.2005/0055099中描述了柔性固体弹性体椎盘植入体，其经配置以模仿天然椎盘动作(即，可以提供冲击吸收、弹性的拉伸和压缩变形)，该专利的内容在此通过引用结合进来，就像它在本文中完全记载的那样。

本发明实施方案综述

本发明的实施方案涉及制备柔性植入体的方法和/或用于其的模具。

一些实施方案涉及医用(典型的是植入体)制造模具。所述模具包括：(a)具有三维成型模具腔室的模具，其具有直立侧壁、可拆卸性连接的底板和顶板；(b)至少一个设置在模具腔室内的网格层(meshlayer)；和(c)设置在模具腔室内位于所述至少一个网格层上方的一定量的聚乙烯醇材料和冲洗流体(irrigation fluid)，以形成水凝胶植入体，从而在暴露于热量中时所述至少一个网格层一体式连接到所述水凝胶植入体上以限定模塑的医用器械(比如，例如但不限于可植入的TDR脊椎盘假体)。

本发明的一些实施方案涉及制备医用植入体(其可以是2维或3维体)的方法。该方法包括：(a)将一定量的PVA材料引入到模具腔室中；(b)将一定量的盐水插入到PVA上方；(c)将盖子放置在模具上方以使具有PVA和盐水的腔室处于压力下；(d)加热所述模具所需的时间和温度以使所述PVA和盐水达到希望的温度并形成模塑体；(e)在所述加热步骤之后冷却所述模具和模塑体；和(f)形成医用PVA水凝胶植入体。

一些实施方案涉及制备可植入的假体的方法。所述方法包括：(a)将低位网格层(inferior mesh layer)放置在三维模具的底板上；(b)将可模塑的材料引入到所述模具中；(c)将高位网格层(superior meshlayer)置于模具内的可模塑材料的上表面上；(d)关闭所述模具；(e)响应所述关闭步骤将任何多余的可模塑材料推出到所述模具之外；和(f)将具有所述可模塑材料的模具加热到所需的温度以使所述模具被加热到至少大约80℃至少大约5分钟；然后(g)由所述加热过的可模塑材料形成模塑的植入体，其中所述网格层被一体式连接到由可模塑材料形成的模塑体上。

其它制备医用植入体的方法包括：(a)将一定量的PVA材料引入到模具的模具腔室中；(b)将一定量的盐水插入到模具腔室中，所述插入和PVA的引入相互独立；(c)将盖子置于模具上以关闭所述具有PVA和盐水的模具腔室；(d)将所述模具加热所需时间和温度以使PVA和盐水到达所需的温度并形成模塑体；(e)在所述加热步骤后冷却所述模具和模塑体；和(f)形成医用PVA水凝胶植入体。

另外其它制备医用植入体的方法包括：(a)将盖子放置模具上以基本关闭模具腔室；(b)在所述放置步骤之前或之后将一定量的PVA材料引入到模具腔室中；(c)在将所述盖子放置在模具上之后，将一定量的盐水通过延伸通过模具盖子的排出通道插入到模具腔室中；(d)然后密封所述排出通道；(e)然后将所述模具加热所需时间和温度以使PVA和盐水到达所需的温度并形成模塑体；(f)在所述加热步骤后冷却所述模具和模塑体；和(g)形成医用PVA水凝胶植入体。

通过阅读附图和后续实施方案详述，本领域普通技术人员将认识到本发明的进一步特征、优点和细节，其中所述描述仅仅是本发明的示例性描述。

附图说明

图1是根据本发明实施方案的具有柔性龙骨(flexible keel)的可植入脊椎盘假体的顶透视图。

图2是根据本发明实施方案的具有柔性龙骨的另一可植入脊椎盘假体的顶透视图。

图3是根据本发明实施方案的图2中所示脊椎盘假体的正视图，其位置是柔性龙骨位于在相邻椎骨中形成的各个接收榫眼(receivingmortise)中。

图4A是根据本发明实施方案的脊椎盘植入体另一实施方案的正示意图。

图4B是根据本发明实施方案的脊椎盘植入体另一实施方案的正示意图。

图5A-5C是根据本发明实施方案的具有增强材料的龙骨的剖面图。

图6A-6C是根据本发明实施方案的用于脊椎盘植入体的不同构造柔性龙骨的其它实施方案的正或侧示意图。

图7是根据本发明实施方案的脊椎盘植入体的另一实施方案的正或侧示意图。

图8是根据本发明实施方案的脊椎盘植入体的另一实施方案的正或侧示意图。

图9是根据本发明实施方案的脊椎盘植入体的另一实施方案的示意顶视图。

图10A是根据本发明实施方案的脊椎盘植入体的另一实施方案的示意性正或侧视图。

图10B是根据本发明实施方案的另一脊椎盘植入体的侧透视图。

图11A和11B是根据本发明实施方案的具有龙骨和亚表面连接片段(subsurface attachment segment)的植入体的剖面示意图。

图12是可用于制备根据本发明实施方案的柔性龙骨脊椎盘植入体的操作流程图。

图13A是经构造以接收可模塑的植入体材料从而形成根据本发明实施方案的脊椎盘植入体的脊椎盘植入体模具的示意图。

图13B是图13A所示模具的示意图，其中有盖子。

图14是可以一体式连接到根据本发明实施方案的模塑弹性体的三件式外罩(three-piece outer covering)的示意图。

图15是可用于制备根据本发明实施方案的脊椎盘植入体的半自动组装生产线的示意图。

图16A是根据本发明实施方案的脊椎盘植入体模具的剖面图。

图16B是根据本发明实施方案的脊椎盘植入体模具的底视图。

图16C是根据本发明实施方案的脊椎盘植入体模具的底视图。

图17A是和17B是根据本发明实施方案的多部件模具的示意性正视图。

图18是根据本发明实施方案的模具的中间体的端视图。

图19是根据本发明实施方案可以连接到图18所示中间体上的低板的端视图。

图20A是根据本发明实施方案可以连接到图18中的中间体的顶部模具构件的顶视图。

图20B是沿着线20B-20B截取的图20A所示顶部模具构件的剖面图。

图21A是根据本发明实施方案可以容纳在图18中所示中间构件中的底部模具构件的底视图。

图21B是沿着线21B-21B截取的在图21A中所示底部模具构件的剖面图。

图22是根据本发明实施方案的可用于制备外科手术用植入体的操作流程图。

具体实施方式

现在参考其中描述了本发明实施方案的附图更详细地描述本发明。但是，本发明可以以许多不同的形式实施，不应该理解成限制于本文所给出的实施方案；相反，提供这些实施方案使得本公开是完整的和全面的，将向本领域技术人员充分地传达本发明的范围。

相似的附图标记在本文中是指相同的要素。在图中，一些线条、层、部件、要素或特征的厚度可以为了清楚而放大。虚线表示任选的特征或操作，除非另有说明。

本文所用的术语仅仅是为了描述具体的实施方案，并不旨在限制本发明。本文所用的单数形式“a”、“an”或“该、所述(the)”也旨在包括复数形式，除非上下文另有清楚说明。进一步理解的是术语“包括”和/或“包含”当在本说明书中使用时，指定了所述特征、整数、步骤、操作、要素和/或部件的存在，但不排除一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、要素、部件和/或其组的存在或添加。本文中所用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。如本文中所用的短句比如“在X和Y之间”和“在大约X和Y之间”应该理解成包括X和Y。如本文所用的短句比如“在大约X和Y之间”是指“在大约X和大约Y之间”。如本文中所用的短句比如“从大约X到Y”表示“从大约X到大约Y”。

除非另有定义，本文中所用的所述术语(包括技术术语和科学术语)的意思和本发明所述领域的普通技术人员普遍理解的意思相同。应该进一步理解的是术语，比如在普遍使用的字典中定义的那些，应该理解成具有和它们在说明书和相关领域上下文中的意思相一致的意思，不应理解成理想化的或者过分正式的含义，除非有明确定义。为了简单和/或清楚，已知的功能或构造可以不描述。

应该理解的是，当要素被称作“位于另一要素上”、“连接”到另一要素、“附连”到另一要素、和“偶联”到另一要素、“接触”另一要素等时，它可以直接地位于该另一要素上、连接到该另一要素、附连到该另一要素、偶联到该另一要素或者接触该另一要素等等，或者也可以存在插入要素。相反，当要素被称作例如“直接位于另一要素上”、“直接连接到”另一要素、“直接附连到”另一要素、“直接偶联到”另一要素、或者“直接接触”另一要素时，没有插入要素存在。本领域技术人员应该认识到，谈到和另一特征“相邻”设置的结构或特征时，该特征或结构可以具有与所述相邻特征重叠或位于其下的部分。

应该理解的是，虽然在本文中可以采用术语第一、第二等来描述各种要素、部件、区域、层和/或部分，但是这些要素、部件、区域、层和/或部分不应限于这些术语。这些术语仅仅用于将一个要素、部件、区域、层或部分和另一区域、层或部分区分。因此，可以在不偏离本发明的教导情况下将下面讨论的第一要素、部件、区域、层或部分可以称作第二要素、部件、区域、层或部分。操作(或步骤)的顺序并不限于权利要求或图中给出的次序，除非另有特别指明。

术语“脊椎盘植入体”和“脊椎盘假体”在本文中互换使用，以表示采用可植入全脊椎盘替换假体(而不仅仅是核)的全椎盘替换，其经构造以替换哺乳动物受试者的天然脊椎盘(用于兽医或医疗(人类)应用)。相反，术语“脊椎植入体”是指TDR椎盘植入体和可替换的脊椎植入体两者，比如例如脊椎环或者脊椎核植入体。

术语“柔性的”是指可以弯曲或者折曲的构件。在一些实施方案中，龙骨是柔性的，但是刚性足以基本上自我支撑从而能够在体外基本保持所需构造。龙骨可以包括强化机构以增加其刚性。

术语“龙骨”是指经构造以容纳在相邻骨中的凹槽或榫眼中的植入体部件、特征或构件，用于促进短期和/或长期固定和/或提供原位抗扭曲或扭转性。术语“龙骨”也包括不连续的龙骨构造和/或并不延伸到植入体全部长度的龙骨构造，比如如图10A中所示的一个或多个周向排列或偏置的龙骨。

术语“网格”是指任何形式，包括例如打结、编织、挤出、冲压、编结、织造或其它，的任何生物相容性柔性材料，可以包括具有基本规则的孔或者带孔图案和/或不规则的孔或带孔图案的材料，所述孔或带孔图案可以包括任何尺寸的孔，典型的是在大约0.01到3mm之间，更典型的在大约0.1mm和大约1mm之间。

术语“大孔”是指直径或宽度尺寸为至少大约0.5mm的孔隙，典型地直径或宽度为大约1mm-大约3mm，更典型的直径或宽度为大约1mm-大约1.5mm(宽度尺度是指非圆形的孔隙)。在使用网格龙骨的情况下，大孔比该网格衬底的开孔或孔大。大孔可以促进骨长入，用于随时间增强固定和/或稳定性。

术语“圈”是指具有闭合的或近乎闭合的转圈(turn)或轮廓的受影响材料中的形状。例如，圈可以是其最上面部分并入到两个相接触的下面部分或两个相邻分开的下面部分中。术语“褶(fold)”是指折转过来，折叠的褶可以具有锐边或者圆边。术语“打褶”或“折叠”是指材料自身折叠(具有或不具有锐边)。

图1示出了脊椎盘植入体10的一个实施方案。植入体10可以包括在至少一个主平面(primary surface)上的至少一个龙骨15。如图所示，植入体10包括至少一个柔性龙骨15。在本实施方案中，柔性龙骨15是前面的/背面的龙骨。在图1和2所示的实施方案中，植入体10包括在各自的高位主表面和低位主表面上的上龙骨和下龙骨15u、15b。在图2所示的实施方案中，龙骨15可以经取向以基本横向延伸。

也可以使用其它龙骨取向和构造。例如，图4A示出了上龙骨15u可以沿着第一方向延伸(比如前面地/后面地)，下龙骨15b可以沿着另一方向延伸(比如横向地)。图4B示出了一个主表面(所示为低位表面12)可以具有更小数目的龙骨15。图9示出了龙骨15可以是倾斜的或者有角度的。龙骨15可以从植入体向外延伸大约2-大约15mm，典型地为大约5-10mm。柔性龙骨15可以为植入体10提供抗扭曲或扭转性，和/或便于短期和长期固定。

图5A-5C举例说明了柔性龙骨15可以包括结构增强物15r。增强物15r可以包括例如为龙骨15增加刚性的涂料、材料或者部件。增强物可以施加到龙骨15的外部和/或内部。如图5A所示，刚性增强的构件15m可以是聚合物或金属网格或实心构件，位于龙骨15的内部。图5B示出了增强物15r可以包括位于龙骨15上部分处的离散构件15m。在龙骨中可以形成凹穴以在其中保持所需的位置(顶到底和/或端到端)。也可以使用另外的离散的或连接的纵向分开的构件(未示出)。图5C示出了增强物15r可以是模塑到植入体内以延伸到龙骨内部的构件15m。

如图2和3所示，龙骨15经构造以进入在相邻椎骨中形成的各个通道或榫眼25中。通道25可以具有比龙骨15的高度大的相对浅的深度25d。在一些实施方案中，通道25可以具有为大约5-12mm之间的深度25_L。

植入体10可以包括至少一个从至少一个表面延伸的柔性龙骨15。在一些实施方案中，植入体可以包括多个从一个或多个表面延伸的龙骨(参见例如图4B)，植入体10可以包括从每个主表面延伸的相同数量的龙骨15或者从每个主表面(primary surface)延伸的不同数量的龙骨15。柔性龙骨15可以是多孔的，在特定实施方案中可以包括生物相容性弹性体的(典型为聚合物)网格材料。在图1和2所示的实施方案中，龙骨15通过在整体式多孔的(典型是网格的)材料层中形成的基本向外延伸(通常从上龙骨15u向上延伸)的褶15f形成。龙骨15的一个实施方案由厚度为大约0.7mm的、可购自Fablok Mills Mesh # 9464，Fablok Mills，Inc.，Murray Hill，NJ的DACRON网格形成。

但是，柔性龙骨15可以包括其它材料，并可以以其它方式形成或提供。例如，如图6A所示，龙骨15’可以包括两个向外延伸的柔性构件18、19(其可以由向上弯曲的网格材料的两个离散的端部部分形成，或者可以通过沿着折叠线的分割来形成)。图6C示出了三褶15f可以用于形成龙骨15”，图6B示出了双褶15f可以用于形成龙骨15’”。

虽然在图1-3中是由在植入体外表面上的材料层限定，但是龙骨15可以由模塑在表面下的和/或嵌入到植入体中一定距离并且在其中锚定以延伸到植入体边界上方或下方所需距离的材料层限定。所述材料层(一层或多层)可以是织物单层或者叠层物，包括例如DACRON网格或者毡或者其它生物相容性材料。

在其它实施方案中，植入体10可以是具有金属性的或者非模塑的构件的连接型植入体(articulating implant)。柔性龙骨15可以经超声焊接、用键固定、钎焊、粘合性附连、螺纹连接、钉子连接或者以其它方式固定、附连和/或安装到所需部件上以提供柔性龙骨15。在一些实施方案中，柔性龙骨15可以采用非弹性体或非聚合物生物相容性材料(包括可锻的金属、金属网格和/或非多孔材料)形成。对于非多孔材料而言，可以设置大孔以提供充分的固定。

在一些实施方案中，植入体10的形状可以描述成提供解剖学形状、冲击吸收性和机械支撑的三维结构。解剖学形状可以具有不规则的实心体积以填充目标椎间盘空间。身体的坐标可以采用上面的(朝向头部)、下面的(朝向脚部)、横的(朝向体侧)、中间的(朝向中线)、后面的(朝向背部)和前面的(朝向前面)的解剖学方向来描述。从上面来看，植入的器械具有肾形状，其中门脐朝向后面方向。该器械在矢状剖面中的边缘通常被容纳在脊柱维度之内。术语“主平面”是指上表面或下表面之一。

脊椎盘假体10的尺寸可能针对不同的个体而变。成人腰部脊椎盘的典型尺寸沿着短轴是3-5cm，沿着长轴是5cm，厚度是1.5cm，但是这些尺寸的每一个都可以变化。预期植入体10可以以一定范围的预定尺寸提供，以允许临床医生为病人选择合适的尺寸。也就是说，植入体10可以以至少两种不同尺寸但形状基本相同的形式提供。在一些实施方案中，植入体10可以以小型、中型和大型尺寸提供。进而，尺寸可以根据植入体的位置来设置——也即，L3-L4植入体的尺寸可以和L4-L5植入体的不同。在一些实施方案中，植入体10可以针对每个个别病人进行定制(设置尺寸)。

植入体10可以构造成形状和椎间盘尺寸通常相似的柔性弹性体MRI相容性(能够置于MRI系统中并且可以是可成像的)植入体。植入体10可以具有固体弹性体，所述弹性体的机械压缩和/或拉伸弹性通常小于大约100MPa(通常大于1MPa)，最终拉伸强度通常大于大约100kPa，可以显示出允许顶表面和底表面之间的旋转度为至少2度、扭矩大于大约0.01N-m而不失效的柔性。植入体10可以经构造以承受大于大约1MPa的压力。

植入体10可以由任何能够提供所需的形状、弹性、生物相容性和强度参数的弹性体来制备。植入体10可以用单一均匀的平均硬度材料来构造，和/或可以具有非线性的弹性(即，不是常数)。植入体10可以任选地构造成具有多个硬度，比如双硬度植入体(dual durometerimplant)。植入体10可以经构造以在中部刚性更大，或者在外周刚性更大。在一些实施方案中，植入体10可以经构造以具有连续的刚度变化，而不是具有两个截然不同的硬度。较低硬度对应着和较高硬度区域相比刚性更低。例如，一个区域的抗压模量可以是大约11-100MPa，而另一区域的抗压模量可以是1-10MPa。

植入体10的正切弹性模量(a tangent modulus of elasticity)可以是大约1-10MPa(在正常脊椎负载下)，典型的是大约3-5MPa，水含量可以是大约30-60％，典型的是大约50％。

可植入的脊椎盘10的一些实施方案可以包含聚氨酯、硅酮、水凝胶、胶原、透明质酸、蛋白质和其它经构造以具有所需范围的弹性机械性质比如合适的抗压弹性刚性和/或弹性模量的合成聚合物。聚合物比如硅酮和聚氨酯通常已知具有小于100MPa的(抗压强度)弹性模量值。水凝胶和胶原也可以制成抗压模量值小于20MPa并大于1.0MPa。硅酮、聚氨酯和一些晶胶(cryogel)通常的最终拉伸强度大于100或200kPa。这种类型的材料通常可以承受大于0.01N-m的扭矩而不失效。

如图1所示，脊椎盘体10可以具有圆周表面11、上表面12和下表面13。上下表面11、12可以基本上是凸形的以和凹形的椎骨相配。脊椎盘体10的圆周表面11和天然盘的纤维环(“环”)相应，可以描述成环表面11。椎盘体10的上表面12和下表面13和天然盘的椎端板(“端板”)相应。椎盘体10的内中部和天然盘的髓核(nucleus pulposus)(“核”)相应。

植入体10可以包括分别位于上下主表面12、13每一上的多孔覆盖层，典型的是网格材料层12c、13c。如图所示，植入体10也可以包括位于环表面11上的多孔(典型是网格的)材料层11c。环覆盖层11c可以形成连续的或有接缝的环，以一致横向膨胀。在其它实施方案中，环覆盖层11c可以是不连续的。同样如图所示，这三个覆盖层11c、12c、13c可以在其各个的边缘处相会，以包住植入体10。在其它实施方案中，覆盖层11c、12c、13c可以不相会，或者可以仅仅覆盖其各自表面11、12和13的一部分。

图2示出了环覆盖层11c和上覆盖层12c尺寸可以偏大以延伸超过植入体的边界并在植入体10的弯曲的前上方部分20处相会。骨螺钉50或者其它连接机构可以延伸通过这些弯曲的片段20，以帮助将植入体在病人身体中就位。类似地，下覆盖层13c可以在植入体的弯曲的前下方部分21处和环覆盖层11c相会。如图3所示，覆盖层11c的这种构造使得可以采用四个骨螺钉50。可以采用另外的连接机构比如另外的弯曲片段，或者替换性的连接机构，例如一体式悬垂物(integral tab)等，以允许骨连接构造。悬垂物21的每个弯曲片段或者其它构造可以高度为大约2mm-15mm，长度(侧到侧的宽度)典型的是大约10mm。悬垂物21位于植入体周边周围(悬垂物设置在顶部和底部周围)。悬垂物21可以通过单一连续的裙部来提供，或者以离散的悬垂物片段形式提供。

可替换地，环覆盖层11c可以在环表面边界附近终止或者在环表面边界之内终止，或者上覆盖层或下覆盖层12c、13c可以在各个上表面或下表面的边界邻近处或者以内终止，并且不延伸超过植入体的边界。在此类实施方案中，上覆盖层或下覆盖层12c、13c的外部分单独，或者环覆盖层11c的上部分或者下部分单独，可以用来接收和连接骨螺钉(一个或多个)和/或其它连接结构50。覆盖层可以在各自周界周围连续连接或者间隙连接，或者可以分开并且完全不相会。

如图1和2所示，植入体10可以经构造以基本包封在同一多孔(典型的为网格)材料覆盖层中，所述覆盖层的厚度和形成龙骨15的厚度相同。可替换地，可以在不同表面上使用不同材料层或者不同厚度的材料层。例如，环材料层11c可以相对于植入体上表面或下表面12、13上的覆盖层12c、13c具有额外的厚度。

虽然所示的是基本共形地覆盖基本上整个各个表面，但是覆盖层11c、12c、13c可以占据各个表面11、12、13的较小部分，比如较少部分(未示出)。覆盖层11c、12c、13c可以经构造以允许由于体液的存在而在植入体10吸收或摄入液体时原位基本垂直被动膨胀或长大大约1-40％，典型的是大约20-30％。被动长大可以通过如下方式在体外测量：将植入体在室温和压力下放置在盐水中5-7天，同时保持在模拟脊柱中在两个模拟椎骨之间的椎间空间中。应该注意到被动膨胀可以根据例如采用的覆盖层或网格的类型和植入体材料而变。例如，在一些实施方案中，网格覆盖层11c、12c、13c以及用于形成植入体的一定重量百分比的PVA经配置以具有大约1-5％的原位膨胀。

在图1-3所示的实施方案中，龙骨15具有褶或圈15f，所述褶或圈经成形以使褶15t的尖端闭合并且两个腿部151、152分开以在其间限定细长型的间隙空间15g(图2)。图8示出了所述间隙空间可以使得龙骨15具有帐篷型的剖面形状或者端视图形状，所述形状具有顶部棱角(而不是圆角)。图1示出了所述间隙空间可以使得龙骨腿部151、152经由它们的内表面在其大部分长度上接触。

在端视图中，比如如图3所示，龙骨15可以包括闭合的尖端或者冠15t以及间距紧凑的褶151、152的腿部。腿151、152可以汇合到共形覆盖层材料12c、13c中。腿151、152可以在靠近植入体10时接触，或者可以分开一定距离，比如大约0.01mm-大约10mm，典型的是大约0.1mm-大约1mm。

在一些实施方案中，腿部15₁、15₂可以沿着长度方向在上、中或下部分的一个或多个处连接(连续的或者不连续的)，或者可以具有其它结构强化机构(未示出)。龙骨15的部分可以经由任何合适的生物相容性连接机制进行连接，比如热密封、超声连接、模塑、粘合性结合或者缝合。可替换的或者另外的，褶15₁、15₂的腿部可以具有水平的、垂直的或者成棱角的刚性物或者其它增强机构。另外，在一些实施方案中，龙骨15可以包含位于外和/或内表面(或者在间隙空间中)上的可以增加龙骨15的刚性的生物相容性涂层或者另外的材料。也参见图5A-5C。刚化涂层或者材料可以包括PVA晶胶。环覆盖层11C(也称为“裙状物”)也可以包括刚化机构或者强化机构，比如在本文中针对龙骨15所述的那些。

如图7所示，龙骨15可以包括多个分开的空隙40。空隙40可以是形成通过龙骨15的壁(一个或多个)的大孔，其可以促进骨或组织长入。空隙40可以在至少龙骨15的大部分长度上对齐或者不对齐。

图10A示出了一个或多个龙骨15可以占据或者横跨各个主表面的亚部分(小于整个距离)。如图10所示，上表面12可以包括两个分开的、轴向对齐的龙骨15a。龙骨15a可以具有在本文其它地方描述的构造。在所示的实施方案中，龙骨15a从同一表面上延伸出来时可以具有不同形状，并且在从不同主表面上(即，各个下表面和上表面)延伸出来时可以具有不同的构造。图10B示出了龙骨15a可以包括空隙40。

图11A和11B示出了龙骨15可以构造成具有表面下连接片段15s。如图11A所示，植入体10具有主体10b(典型的是模塑的弹性体)，龙骨15具有延伸到植入体10b内小距离(比如，例如，横截面距离的大约5-30％)的表面下连接片段15s。如图11A所示，外部衬里层12c可以位于植入体10b的外侧上，在其下面设置有表面下连接片段15s。片段15s可以在固定到主植入体10b之前一体式连接到衬里层11c上，或者可以在制备过程中连接。图11B示出了柔性龙骨15可以通过将它的层锚定到植入体10b中而限定。任选的外部衬里12c可以放置在龙骨15周围。可以采用不同的材料来形成龙骨15和表面下片段15s和衬里11c(如果使用的话)。另外，虽然所示的是从讨论的一个主表面延伸出来，但是植入体10可以经构造以具有一个或多个从另一表面或两个表面延伸出来的龙骨15(这可以应用到本文所示或讨论的其它实施方案)。

椎盘植入体10的一些实施方案经构造使得它们可以在机械方面充当基本正常的(天然的)椎盘，并可以连接到相邻椎体的端板上。植入体10可以原位膨胀以恢复椎间空间的正常高度。植入体10可以经构造以在植入后相对于植入时的构造膨胀例如大约1-40％、典型的是大约20％。可以预期椎盘植入体10可以通过外科手术插入到目标椎间空间中。它可用于将脊柱内的两个骨表面分开。在其它实施方案中，植入体可以经构造以相对于身体的其它骨使用。

如所示，例如，在图4和5中，椎盘植入体10当从至少一侧看时可以基本是矩形的。如图1和2所示，上表面12和下表面13可以成形为基本凸形的，以提供分别和上椎体和下椎体16和17(图2和3)的良好界面。

如图1所示，椎盘体10当从上或顶视图观察时通常是肾形状，具有延伸的卵形表面和凹陷的部分。如图2所示，椎盘10的前面部分10a在矢状平面内可以具有大于椎盘10的后面部分10p的高度。植入体10可以经构造以具有大约1.0MPa的机械抗压弹性模量、大于15％的最终拉伸、和大约5MPa的最终强度。该器械可以支持超过1200N力。在共同未决的美国专利申请公开No.20050055099中进一步描述了示例性的柔性植入体，该文献的内容在此通过引用结合进来就像它在本文中全文记载了一样。

用于实施本发明的弹性体包括硅酮橡胶、聚氨酯、聚乙烯醇(PVA)水凝胶、聚乙烯基吡咯烷酮、聚HEMA、HYPAN^TM和

生物材料。制备这些聚合物和共聚物的方法是本领域技术人员公知的。制备弹性体cyrogel材料的已知方法示例描述在专利No.5981826和6231605中，其内容在此通过引用结合进来。还可参见：Peppas，通过凝固-解冻循环处理制备的聚(乙烯醇)水凝胶；和Polymers，v33，pp3932-3936(1992)；Shauna R.Stauffer和Nikolaos A.Peppas。

图12是可以进行以形成根据本发明实施方案的具有至少一个柔性龙骨的植入体的示例性操作。虽然在本文中描述成特别适于椎盘植入体，但是预期制备植入体和/或龙骨的方法也可用于其它植入体。植入体的弹性主体可以模塑成所需的植入体形状(框175)。至少一个柔性龙骨可以连接到所述模塑的植入体上，以使该至少一个柔性龙骨从所述模塑的植入体的上表面或下表面的至少之一向外延伸(框180)。

在一些实施方案中，植入体是具有形状和天然椎盘相应的单一主体的固体PVA水凝胶(框177)。适于形成脊椎植入体的示例性水凝胶是(高度)水解的晶体聚(乙烯醇)(PVA)。PVA晶胶可以由市售PVA材料(典型的包括粉末、晶体或者丸粒)通过任何本领域公知的合适方法制备。也可以采用其它材料，取决于例如使用和所需的功能。另外的强化材料或者覆盖层、辐射不透过性标记物、硫酸钙或其它材料或组分可以模塑到模塑体上和/或中。或者，植入体可以基本上由仅仅所述模塑的PVA体组成。

在一些实施方案中，柔性龙骨可以通过将带有至少一个向上或向下延伸的褶的网格覆盖层模塑到至少一个主表面上而得以连接(框181)。任选的，两个网格层可以连接到植入体上，上下表面的每个上连接一个，第三网格层可以连接到环表面上以基本包封植入体(框182)。

参见图13A，在一些实施方案中，可模塑的材料被置于模具200中。所述可模塑的材料包含冲洗剂和/或溶剂250和大约25-60重量％的PVA粉末晶体240。PVA粉末晶体的MW可以是大约124000-大约165000，水解度为大约99.3-100％。冲洗剂或溶剂250可以是大约0.9％氯化钠的溶液。PVA晶体240可以在冲洗剂之前放入模具200中(无需预混)。模具200具有所需的3维植入体形状。如图所示，模具200包括底板201，底板具有沟道或空隙202，所述沟道或空隙202经设置尺寸和构造以容纳各自的覆盖层13c的龙骨15(所示为层13c，但是底板201可以容纳层12c，具体取决于模具取向)。

如图13B所示，盖子205可用于关闭模具200。关闭的模具200可以抽空或者以其它方式进行加工以从内部腔室中除去气泡。例如，可以过量填充冲洗剂以使当盖子置于(夹到或固定到)模具200上时，所述过量液体被挤出，由此去除气泡。在其它实施方案中，真空可以和模具腔室流体连通，以降低腔室内的压力和去除气泡。PVA晶体和冲洗剂可以在位于模具中时、在盖子关闭之前和/或之后混合。可替换地，所述混合可以自然发生，无需在加热过程中的主动机械动作。

同样如图13B所示，龙骨15可以停靠在底板201下方的底板沟道或者空隙202中。在两个主表面上都希望有龙骨的情况下，盖子205可以类似构造。加热模具200中的冲洗剂250和PVA晶体240。典型地，将具有可模塑材料的模具加热到大约80-大约200℃的温度足以形成固体模塑体的时间。模具温度可以在外表面上测量。模具可以加热到至少大约80-200℃至少大约5分钟但小于大约8小时，典型的为大约10分钟至大约4小时，(平均或者最大和最小)温度可以在数个外部模具位置测量。模具也可以置于烘箱中并保持在烘箱中在足以将模具和可模塑材料带到合适温度的温度所需的时间。在一些实施方案中，模具可以保持在烘箱中在大约50-200℃，典型的是大约100-200℃，大约2-6小时，当放入数个模具时可以使用较高的范围，但是可以使用不同的时间和温度，具体取决于热源比如烘箱、烘箱温度、模具构造、和被加热的物品数量。

图14示出了三个覆盖层11c、12c、13c可以在PVA晶体和冲洗剂之前置于模具中作为预先切割的或者成形的可拆卸衬里。衬里11c、12c、13c在模塑过程中一体式附连到模塑的植入体上。在一些实施方案中，骨传导材料(osteoconductive material)比如例如钙盐可以置于覆盖层11c、12c、13c的内表面或者外表面和/或模具内表面(壁、顶板、底板)上，以涂覆和/或浸渍网格材料，从而提供骨传导的促组织生长涂层。

模具200、201和衬里11c、12c、13c可以经构造以提供骨连接延伸片段20、21、如上所述。

在加热后，植入体可以主动或被动冷却，和/或多次冷冻-解冻，直到形成具有所需力学性质的固体晶态植入体为止。模塑的植入体可以在所述冷冻-解冻之前从模具中取出，或者所述冷冻-解冻可以在植入体位于模具中时进行。可替换的，一些冷冻-解冻步骤(比如但不限于大约0-10循环)可以在植入体处于模具中时进行，而另外的步骤(比如但不限于大约5-20循环)可以在植入体位于模具之外时进行。

在冷冻-解冻之前、之中和/或之后(但典型地在脱模之后)，模塑的植入体10可以置于水或盐水中(或者两者中，或者在一些实施方案不放在两者任一中)。器械10可以部分或完全脱水以供植入。得到的假体可以具有至少大约2MPa的弹性模量，和至少1MPa，优选大约10MPa，但低于大约100MPa的拉伸和压缩的力学极限强度。该假体可以允许在顶表面和底表面之间具有大约1-10的旋转度，扭矩为至少大约1N-m，却不失效。植入体可以是通过ISO(ISO10993-51999：Biologicalevaluation of medical devices-Part 5：Tests for in vitro cytotoxicity和ISO10993-102002：Biological Evaluation of medical devices-Part 10：Tests forirritation and delayed-type hypersensitivity)规定的细胞毒性和敏感性测试为生物相容性的单一固体弹性体材料。

用来评价材料试样的压缩切向模量的测试参数可以包括：

测试类型：无侧限压缩(unconfined compression)

夹具：平板，直径至少30mm

速度：25.4mm/秒直到应变为40％

温度：室温(～22℃)

浴：试样存储在盐水或水中直到测试前即刻

试样：圆柱状，高度9.8±0.1mm，直径9.05±0.03mm

在15、20和35％应变处计算压缩切向模量。

图15是可用于制备根据本发明实施方案的脊椎植入体的示例性制备系统500的示意图。如图所示，一系列夹持多个模具200的模具壳225可以沿着工艺线系列前行。模具壳225可以经由带式驱动或传输系统510前行。在第一站A(515)处，可以将所需的衬里11c、13c置于模具200中。在采用衬里材料(12c或13c)在植入体上形成柔性龙骨15的情况下，模具底板201可以包括接收沟道或空隙202(图16A-16C)。

在下一个站B(518)处，模具材料245可以加入到模具200中。如所示，模具材料包括首先加入的PVA 240以及随后加入的液体250。但是，应该注意到，在其它实施方案中，模具材料可以以可流动的液体(PVA和液体或其它弹性体组分可以预混，并可以预先加热以形成粘性的可流动的浆料或混合物)形式加入。模具壳225可以任选地振动或者振荡以在模具壳沿着工艺流程移动时混合模具材料。

在站C(520)处，顶层12c可以置于模具200中的材料上。盖子205可用于关闭模具200。在其中采用顶层12c形成柔性龙骨15的实施方案中，盖子205c中的顶板可以包括龙骨接收空隙或沟道206，和本文讨论的底板空隙或沟道202相似。关闭的模具可以前行到站D(522)，在该处模具200暴露到热源299并加热到所需时间和温度以足以为模具200中保持的可模塑材料赋予所需热量达所需时间。热源299可以是固定烘箱，模具200可以放置在其中的栏架上。可替换地，驱动系统可以经构造以使其中的模具自动前行，并保持模具在烘箱中所需的时间。可以在模具上和/或中放置温度传感器，以确认达到了所需入口温度所需的时间。

植入体10可以在数个冷冻-解冻循环中处理，如上所述。植入体10可以用无菌热液体或者辐射或者其它灭菌方法进行灭菌，典型地在包装在医用袋子或者其它合适容器中之后，从而提供无菌医用制品。

图16A示出了模具200，其经由把持模具底板201的模具底部200b。如图所示，覆盖层13c包括停靠在底板201中的沟道202ch(图16B)或空隙202a(图16C)中的龙骨15。同样如图所示，覆盖层11c置于模具200中邻近模具的侧壁203。在其它实施方案中，龙骨15可以在模塑过程中在覆盖层13c的底部下方折叠，底板可以经构造以容纳这个超厚的区域。模具的顶板可以类似构造。

图17A示出了可用于形成根据本发明实施方案的植入体的多件式模具(multi-piece mold)200。如图所示，模具200包括中间体208、具有底板202的底构件201、具有顶板206的顶构件205、和底板209。顶构件205和底构件201经构造以进入中间体208的相对的端部分。定位梢211或者其它设备可以容纳在可配合的空隙211m中，以帮助将部件引导到和/或固定在一起。顶构件205可以包括液体和/或空气排放口216。排放口216可以允许过量的冲洗剂(比如盐水)在连接盖子时从模具腔室中排出。排放口216可以用于在加热步骤之前的模具腔室除气(抽真空)。也就是说，基本上关闭的模具可以放置在真空室中(通常为20-30英寸Hg(英寸汞))短时间，比如小于5分钟。然后，可以关闭排放口216以密封模具，然后将密封后的模具置于烘箱中或暴露到另一热源的热量中。

如图17B所示，当连接时，顶构件205、底构件201和中间体208限定植入体10的形状。底构件具有限定底板202的内部腔室，所述底板202形成植入体的前面部分的形状(并且，合适时，针对龙骨的空隙或沟道的形状)。类似地，顶构件205形成限定植入体顶部(上表面)形状的顶板。中间体208限定植入体的纵向(环形)周边的形状。如图所示，顶构件205可以包括侧向法兰205f，所述法兰可以夹持或者以其它方式固定到板209上以将模具200紧紧地保持在一起。在一些实施方案中，如所示，可以在用于将盖子205连接到模具体的一个或多个螺钉头217的下方插入回弹性构件比如弹簧215(片簧或者盘簧)。弹簧215也可以在底板端部209(未示出)处插入。弹簧215可以允许模具腔室有限的或者受控的膨胀，并同时保持模具关闭(保持腔室处于压力下)以在模具和其中的模塑材料冷却时补偿体积变化(模具和模具材料的热系数通常是不同的)。其它热补偿机制和构造也可以使用。

图18是中间体208的端视图，示出了可以特别适用于TDR椎植入体的示例性内部形状208i。如图所示，中间体208的侧壁限定了植入体10的周壁形状。中间体208可以包括沿着圆周方向分开的空隙208a，所述空隙可以和其它相配模具部件中的空隙对齐。应该注意的是，虽然所示模具200的外部是基本管状的，但也可以采用其它形状。图19示出了可以牢固地连接到中间体208的底板209的端视图。板209包括空隙209a以及插入到底构件200b(图17A)中的定位梢211。

图20A和20B示出了示例性的顶模具构件205。顶模具构件205可以包括空隙205a。如所示，顶构件205和板209可以包括相同数量的空隙，而中间体208可以包括较少数量的空隙。该额外的孔/空隙可以用于脱模目的(例如，将模具和模塑的植入体脱开或分离)。顶模具构件205可以具有进入中间体208内的下部分，其具有和中间体周界形状208p基本相同的周界形状206p。顶构件205的最下面部分2051经成形以在植入体中限定所需的可模塑(上)形状。如上所示，排出口216可用于在加热循环之前的如下一种或多种：插入盐水、排出过量盐水、和/或模具腔室的除气(模具在真空室中排空)。在操作中，在将盖子置于模具腔室上之后，盐水可以置于储器222中。模具200可以放入真空室中所需的时间。盐水被抽入到模具腔室中，空气经由排出口216排除。典型地，少量盐水，比如小于储器体积的大约10％，在该排除步骤之后停留在储器222中。模具200可以通过连接闭合构件，比如在排出口216p中的螺钉或插销，而密封，其中所示的所述排出口设置在储器222的底部。随后，将密封的模具置于加热器/烘箱中。

图21A和21B示出了示例性底模具构件200b。如图所示，外周界形状201p基本上和中间体208的周界形状208p相同。底构件200b限定底板201的形状并包括沟道202。

图22示出了和上面结合图13描述的类似的示例性制备方法，可用于制备任何合适的植入体，并不限于脊椎植入体。由于植入体可以制备成具有力学强度、或者在其它物理性能中具有各种水平的强度，所以该方法可以适用于许多应用。晶胶也具有高的含水量，这在许多应用中提供了所需的性质。例如，晶胶组织替换构造体特别适用于外科和其它医疗应用，作为人工材料在人类和其它哺乳动物中用于替换和重构软组织或者作为矫形植入体。

制备方法可以包括将一定量PVA晶体引入模具腔室(框400)中。一定量的液体，典型的是水溶液或水，可以加入到PVA晶体中以形成PVA混合物(框405)。所述液体可以任选的包含盐水(框406)。模具盖子经连接以基本关闭模具腔室(框408)。液体和/或晶体或粉末PVA材料可以在连接盖子后采用具有和模具腔室流体连通的排出通道的排出口独立添加(框407)。排出口可以用于在加热之前，典型地在模具腔室排空的过程中，从模具腔室中排出空气。排出口可以在加热步骤之前密封。典型地，在盖子连接之前加入PVA和任何所需的衬里材料(框409)，而在盖子连接之后引入液体。可替换地，PVA和液体可以都在连接盖子之前引入(所有的或者部分)。模具腔室可以由于在密封腔室中加热该混合物而变得具有压力(预期有较高的压力，但是没有测量过)。具有PVA混合物的模具可以加热到所需温度所需时间，以将PVA混合物形成具有所需形状的模塑体(框410)。模具和其中的模塑体可以在加热之后冷却(框412)。冷却可以是被动的(在室温空冷)或主动的比如强迫空气流动、流体流动、致冷，并可以包括温度调节或者不调节温度，或者所述冷却可以包括主动类型冷却和被动类型冷却两者。

在一些实施方案中，模具腔室可以允许在冷却循环中冷却模具和模塑的PVA体(其可以保持密封在其中)时有体积变化，(典型的是收缩)，同时抑制空气引入到模具腔室中(框415)。PVA模塑体可以经过至少一次，典型的是多次的冷冻-解冻循环(在模具中和/或外)(框416)。如上所述，可模塑材料可以包括大约20-大约70％(重量)的PVA粉末晶体。PVA粉末晶体可以具有大约124000-大约165000的MW，大约99.3-100％的水解。盐水(冲洗剂、溶液和/或溶剂)可以是大约0.9％氯化钠溶液。PVA晶体可以放置(干的)在模具中，和冲洗剂无关(无需预混)，但典型的是在冲洗剂之前放置；和/或以其它方式引入到模具中，从而无需注射。冲洗剂和PVA，或者仅仅冲洗剂，可以在盖子连接之后采用液体排出通道插入到模具中，所述液体排出通道在加热所述材料和模具之前可以被堵塞或密封。在冷却后，水凝胶-模塑体可以进一步处理，无需在后续加工中置于水或盐水中。水凝胶体在包装到医用试剂盒并准备好进行插入之前和/或在植入之前可以至少部分水合(和，在一些实施方案中，可以基本完全水合)。植入体制备的其它特征、特性、材料或加工步骤可以如上描述其它图时所述的那样使用。

可以由晶胶替换或重构的软组织体部件，包括但不限于人造血管、心脏瓣膜、食道组织、皮肤、角膜组织、软骨、半月板和腱。进而，cryogel也可以用作解剖学结构包括但不限于耳朵或鼻子的软骨替换。矫形植入体包括但不限于膝、臂和髋关节置换、负重表面植入体和假肢。

晶胶也可以用作组织膨胀剂(tissue expander)。另外，本发明的晶胶可以适于可植入的药物递送器械。在该应用中，药物递送到组织的速度取决于晶胶孔大小和源自冷冻/解冻设备的分子间咬合度(intermolecular meshing)。药物递送的速率随着孔数量增加而增加，随着分子间咬合度的增加而减小，而分子间咬合度的增加是源自冷冻/解冻循环的次数增加。晶胶也可以适用于人造血管和心脏瓣膜替换，这是因为晶胶是抗血栓的，并且由于人造血管当植入到体内时在力学和生理学方面的特殊需求。晶胶也可以用于隐形眼镜、作为伤口比如烧伤和擦伤的覆盖物，以及用于其中所需具有力学强度的材料的其它应用。

上面的描述对本发明进行了举例说明，不应理解成对本发明的限制。虽然已经描述了本发明的一些示例性实施方案，但是本领域技术人员很容易认识到这些示例性实施方案可能有许多变化，而实质上不偏离本发明的所述新型教导和优点。相应的，所有这些变化旨在包括在如同权利要求所限定的本发明范围之内。本发明由所附权利要求限定，其中将包括权利要求的等同物。

Claims (29)

1.医疗器械制备模具，包括：

模具，所述模具具有目标形状的三维模具腔室，所述模具腔室具有直立的侧壁和可拆卸连接的底板和顶板；

设置在所述模具腔室中的至少一个网格层；和

一定量的聚乙烯醇(PVA)材料和冲洗流体，其设置在所述模具腔室中在所述至少一个网格层上方以形成水凝胶体，以使在热暴露过程中所述PVA渗透过所述至少一个网格层，以将所述网格层整体式连接到所述水凝胶植入体上以限定模塑的医疗器械。

2.权利要求1的模具，其中所述至少一个网格层包括位于模具腔室中的三个网格衬里层，一个经构造以至少部分覆盖所述底板，一个经构造以至少部分覆盖所述直立侧壁，一个经构造以至少部分位于所述模具腔室中所述顶板的下方且在所述一定量的聚乙烯醇材料和冲洗流体之上。

3.权利要求1的模具，其中所述模具腔室三维形状基本和天然脊椎盘的形状相对应，和其中所述模具经构造以制备可植入的TDR脊椎盘假体。

4.权利要求1的模具，其中所述可拆卸连接的顶板包括储器和排出通道，所述排出通道和模具腔室流体连通，所述模具进一步包括和所述排出通道可密封性连接的可拆卸排出口插塞。

5.医用植入体模具，包括：

模具体，具有三维形状和模具腔室；

连接到所述模具体的可拆卸盖子，所述盖子包括液体储器；

排出通道，其延伸通过所述盖子并和模具腔室以及液体储器流体连通；和

可拆卸连接的排出口插塞，其可密封性的连接到所述排出通道。

6.权利要求5的植入体，进一步包括多个具有头部的细长型模具连接构件，所述细长型构件延伸通过所述盖子以将所述盖子可拆卸可密封地连接到所述模具体；和

多个弹簧，一个弹簧位于各个细长型构件头部和盖子之间，以允许在热加工过程中在腔室内的体积变化，同时保持模具体和盖子连接。

7.权利要求5的医用植入体模具，进一步包括保持在所述密封模具中的PVA材料。

8.权利要求7的医用植入体模具，其中所述模具限定全椎盘替换植入体。

9.权利要求7的医用植入体模具，进一步包括设置在所述模具中的硫酸钙、网格材料和增强材料的至少一种。

10.权利要求8的医用植入体模具，进一步包括设置在所述密封模具中的至少一种不透辐射的标记物。

11.制备可植入的假体的方法，包括：

将下网格层置于三维模具的底板上；

将可模塑的材料引入到所述模具中在所述下网格层上；

将上网格层置于所述模具中的所述可模塑材料的顶表面上；然后

关闭所述模具；

响应所述关闭步骤，将任何过量的可模塑材料推出所述模具；和

将具有所述可模塑材料的所述模具加热到所需温度，以使所述模具被加热到至少大约80℃至少大约5分钟；然后

由所述被加热的可模塑材料形成模塑的植入体，由此所述网格层整体式连接到由所述可模塑材料形成的所述模塑体上。

12.权利要求11的方法，进一步包括在所述引入步骤之前，将环形网格层放置紧靠在所述模具的直立侧壁上。

13.权利要求11的方法，其中所述可模塑材料包括限定PVA水凝胶的PVA晶体、颗粒或粉末和液体冲洗溶液，其中进行所述加热以将具有所述可模塑材料的所述模具加热到大约80-200℃至少大约5分钟但小于大约8小时，所述方法进一步包括：

在所述加热之后，使PVA水凝胶模塑体冷冻-解冻数次，以提供具有所需压缩弹性模量的柔性晶体植入体。

14.制备医用植入体的方法，包括：

将一定量的PVA材料引入到模具的模具腔室中；

将一定量的盐水插入到所述模具腔室中，这独立于所述PVA材料的引入；

将盖子放置在所述模具上以关闭具有PVA材料和盐水的所述模具腔室；

加热所述模具所需时间和温度，以使所述PVA材料和盐水达到所需温度并形成模塑体；

在所述加热步骤之后冷却所述模具和模塑体；和

形成医用PVA水凝胶植入体。

15.权利要求14的方法，进一步包括在所述放置步骤之前将不透辐射的标记物插入到所述模具中。

16.权利要求14的方法，进一步包括在所述放置步骤之前将硫酸钙插入所述模具中。

17.权利要求14的方法，进一步包括在所述放置步骤之前将增强材料插入所述模具中。

18.权利要求14的方法，进一步包括在所述冷却步骤的至少一部分过程中，允许所述模具空腔体积变化同时抑制空气引入到所述模具腔室中。

19.权利要求14的方法，其中所述模具具有延伸通过所述模具盖子的排出通道，所述方法进一步包括：

在所述排出通道敞开的状态下在真空室中排空所述关闭的模具；和

在所述加热步骤之前密封所述排出通道。

20.权利要求19的方法，其中所述盖子包括储器，所述方法进一步包括在所述排空步骤之前在所述排出通道处于敞开的状态下将盐水放置到所述储器中，然后在所述加热步骤之前将排出口关闭构件插入通过所述储器中的液体以密封所述模具。

21.通过权利要求14的方法形成的医用植入体。

22.权利要求21的医用植入体，其中所述植入体基本由模塑的聚乙烯醇(PVA)晶胶组成，并具有通过所述PVA熔合到所述植入体上的整体式外部覆盖层。

23.制备医用植入体的方法，包括：

将盖子放置在模具上以基本关闭模具腔室；

在所述放置步骤之前或之后将一定量的PVA材料引入到所述模具腔室中；

在所述盖子放置在所述模具上之后，将一定量的液体插入通过延伸通过所述模具盖子的排出通道，由此所述液体进入所述模具并和所述PVA材料接触；然后

密封所述排出通道；然后

加热所述模具所需时间和温度，以使所述PVA和液体达到所需温度并形成模塑体；

在所述加热步骤之后冷却具有所述模塑体的所述模具；和

形成医用PVA水凝胶植入体。

24.权利要求23的方法，进一步包括在所述加热和至少部分所述冷却步骤中保持所述模具的密封条件。

25.权利要求23的方法，所述方法进一步包括：

在所述密封步骤之前，在所述排出通道处于敞开的状态下，在真空室中排空所述关闭的模具；和

在所述加热步骤之前密封所述排出通道。

26.权利要求25的方法，其中所述盖子包括液体储器，所述方法进一步包括在所述排空步骤之前在所述排出通道处于敞开的状态下将液体放置在所述储器中。

27.权利要求26的方法，所述方法进一步包括在所述加热步骤之前将排出口关闭构件插入通过所述储器中的液体以密封所述模具。

28.权利要求26的方法，其中所述液体是盐水。

29.通过权利要求23的方法形成的医用植入体。

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