CN101495068A - 用于脊柱关节重建的修复装置 - Google Patents

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CN101495068A CNA200780028725XA CN200780028725A CN101495068A CN 101495068 A CN101495068 A CN 101495068A CN A200780028725X A CNA200780028725X A CN A200780028725XA CN 200780028725 A CN200780028725 A CN 200780028725A CN 101495068 A CN101495068 A CN 101495068A
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vertebra
intervertebral
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K·余
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Warsaw Orthopedic Inc
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Abstract

修复装置，用于安置在上位椎骨和下位椎骨之间限定的椎间隙中，以便为上位和下位椎骨提供接合活动性。所述修复装置可以包含第一关节部分，其配置为至少部分位于椎间隙中和邻近第一椎骨；并且包含第二关节部分，其配置为至少部分位于椎间隙中和邻近第二椎骨。半球形构件也被包括，第一和第二关节的部分可以通过所述半球部分接合。挠性构件将半球形构件挠性固定到第一关节部分。植入方法也被公开。

Description

用于脊柱关节重建的修复装置
背景
椎间盘关节成形术是治疗受伤的、退化的、或患病的脊柱关节的一种方法。一些椎间盘关节成形术治疗包括用允许脊柱关节的某些接合或活动的保持运动性的脊椎间盘替代受伤的椎间盘关节。通常，用螺钉作为紧固件将这些保持运动性的脊椎间盘连接到邻近的椎骨上。由于各种原因，这些紧固件本身可以是不需要的。
除了保留脊椎间盘的运动性，经常希望在介于邻近椎骨之间的另一部分空间中保留运动性。例如，椎骨间的小平面关节(facet joint)经常需要置换。置换小平面关节需要提供充足的耐磨性和缓冲性(减震性)。
所需要的是用于插入椎间隙的修复装置，其与现有技术相比提供了进步。本文公开的后关节置换装置克服现有技术中的一个或多个问题。
概述
在一个示例性的方面，本公开涉及修复装置(假体装置，prostheticdevice)，其用于安置在限定于上位椎骨和下位椎骨之间的椎间隙中，为上位椎骨和下位椎骨提供关节运动性(接合运动性)。修复装置可以包含第一关节部分和第二关节部分，第一关节部分被配置为至少部分位于椎间隙中和邻近第一椎骨，第二关节部分被配置为至少部分位于椎间隙中和邻近第二椎骨。还包括半球形构件，所述第一和第二关节部分能通过该半球形构件接合(关节连接，articulate)。挠性构件挠性地将半球形构件紧固于第一关节部分。
在一些实施方式中，第一关节部分包括第一后段和第一椎间盘段(interdiscal section)。第一后段可连接于第一椎骨的前弓并且第一后段可连接于第一椎骨的后弓。
在一些实施方式中，第二关节部分包括第二后段和第二椎间盘段。第二后段可连接于第二椎骨的前弓并且第二后段可连接于第二椎骨的后弓。
在另一个示例性方面，本公开涉及保持运动性的修复装置组件，其用于安置在限定于第一椎骨和第二椎骨之间的椎间隙中。该保持运动性的修复装置包括椎间部分和后段，椎间部分被配置为至少部分位于椎间隙中，后段被配置为至少部分位于椎间隙的外面。椎间部分和后段各自单独支持运动，并且后段包括挠性活动控制机构。
在另一个示例性方面，本公开涉及植入修复装置的方法。所述修复装置包括椎体间组件(interdoby component)、后部组件、以及组合的椎体间/后部组件。该方法包括将所述组合的椎体间/后部组件安置在第一和第二椎骨之间的椎间隙中，安置组合的椎体间/后部组件以便与第一椎骨的前弓和后弓啮合。所述方法也包括在椎间隙中安置椎体间组件，安置椎体间组件以便与第二椎骨的前弓啮合。该方法进一步包括在椎间隙中安置后部组件，安置后部组件以便与第二椎骨的后弓啮合。
在一些实施方式中，所述方法进一步包括，通过后部组件中的孔引入紧固件而将后部组件连接至第二椎骨的后弓。
在一些示例性方面中，本文公开的关节置换装置和方法可以包含下列在先专利申请中公开的一个或多个特征，所述申请在此以引用方式全部并入：
美国实用新型专利申请序列第11/343,159号，提交于2006年1月30号并且题目是“用于脊柱关节重建的修复装置(Prosthetic Device For SpinalJoint Reconstruction)”；
美国实用新型专利申请序列第11/342,961号，提交于2006年1月30号并且题目是“用于脊柱关节重建的修复装置(Prosthetic Device For SpinalJoint Reconstruction)”；
美国实用新型专利申请序列第11/031,602号，提交于2005年1月7号并且题目是“脊柱关节成形术装置和方法(Spinal Arthroplasty Device andMethod)”；
美国实用新型专利申请序列第11/031,603号，提交于2005年1月7号并且题目是“双重接合脊柱装置和方法(Dual Articulating Spinal Deviceand Method)”；
美国实用新型专利申请序列第11/031,780号，提交于2005年1月7号并且题目是“分裂脊柱装置和方法(Split Spinal Device and Method)”；
美国实用新型专利申请序列第11/031,904号，提交于2005年1月7号并且题目是“互连脊柱装置和方法(Interconnected Spinal Device andMethod)”；
美国实用新型专利申请序列第11/031,700号，提交于2005年1月7号并且题目是“支撑结构装置和方法(Support Structure Device andMethod)”；
美国实用新型专利申请序列第11/031,783号，提交于2005年1月7号并且题目是“支持运动的脊柱装置和方法(Mobile Bearing Spinal Deviceand Method)”；
美国实用新型专利申请序列第11/031,781号，提交于2005年1月7号并且题目是“中心接合脊柱装置和方法(Centrally Articulating SpinalDevice and Method)”；和
美国实用新型专利申请序列第11/031,903号，提交于2005年1月7号并且题目是“后部脊柱装置和方法(Posterior Spinal Device andMethod)”。
附图简述
图1是部分脊柱的侧视图的图片表示。
图2是限定椎间隙的一对邻近椎体的侧视图的图片表示。
图3是根据本发明一个或多个实施方式、示例性椎间修复装置的顶视图的图片表示。
图4是两个图3的修复装置安置在图2的一个椎骨上的顶视图的图片表示。
图5是一对邻近椎骨和置于其间的图3修复装置的侧视图的图片表示。
图6是图3的椎间修复装置的下位关节部分的一个实施方式的等轴视图(isometric view)的图片表示。
图7是图3的椎间修复装置的下位关节部分的另一实施方式的等轴视图的图片表示。
图8是根据本发明另一组实施方式、示例性椎间修复装置的等轴视图的图片表示。
图9是图8的椎间修复装置的下位关节部分的一个实施方式和用虚像表示的上位关节部分的等轴视图的图片表示。
图10是根据本发明另一组实施方式、示例性椎间修复装置的等轴视图的图片表示。
图11是图10的椎间修复装置的下位关节部分的一个实施方式和用虚像表示的上位关节部分的等轴视图的图片表示。
图12是图10的椎间修复装置的下位关节部分的一个实施方式的侧视图的图片表示，其相对于上位关节部分(用虚像表示的)处于弯曲位置。
图13是图10的椎间修复装置的下位关节部分的一个实施方式的侧视图的图片表示，其相对于上位关节部分(用虚像表示的)处于伸展位置。
图14是根据本发明另一组实施方式、示例性椎间修复装置的等轴视图的图片表示，该椎间修复装置处于弯曲位置。
图15是图14的椎间修复装置的等轴视图的图片表示，该椎间修复装置处于伸展位置。
图16是图14的椎间修复装置的等轴视图的图片表示，该椎间修复装置处于侧向拉伸(平移)位置。
图17是根据本发明的另一组实施方式、示例性椎间修复装置的等轴视图的图片表示。
图18是图17的椎间修复装置的等轴视图的图片表示，该椎间修复装置处于侧向拉伸(平移)位置。
图19是根据本发明的另一组实施方式、示例性椎间修复装置的等轴视图的图片表示。
图20是图19的椎间修复装置的等轴视图的图片表示，该椎间修复装置处于弯曲位置。
图21-24是根据本发明的另一组实施方式、示例性椎间修复装置的等轴视图的图片表示。
图25是两个修复装置安置在图2的一个椎骨上的顶视图的图片表示。
详述
本发明一般涉及椎骨重建装置，更具体地，涉及用于植入的椎间修复装置。为了促进理解本发明的原理，现在将参考在附图中说明的实施方式或实例，特定的语言将被用于描述同一事物。然而，可以理解的是，发明范围不意图受到限制。所述的实施方式的任何变化和进一步的修改和本文所述的发明原理的任何进一步应用被考虑，这对本发明所属领域的技术人员而言通常如此。引用数字在实施方式中可以被重复，其本身不需要该引用数字所标识的事项或部件(feature)对每一实施方式都相同，或者从而需要其相等。而且，下列描述中第一部件在第二部件间、在第二部件后下一个、或在第二部件上的形成可以包含其中第一和第二部件直接接触的实施方式，并且也可以包括其中附加部件可插入第一和第二部件形成、以便第一和第二部件可能不直接接触的实施方式。
图1显示了脊柱10部分的侧视图，说明了被天然椎间盘D1、D2、D3隔开的一组相邻的上位和下位椎骨V1、V2、V3、V4。示出这四个椎骨仅意图作为例子。另一个例子是骶骨和一个椎骨。
为了进一步示例，将参照图2论述两个椎骨。这两个椎骨形成脊柱节段12，其包括上位椎骨14和下位椎骨16。一些类型的椎间盘关节成形术需要通过椎间盘切除术或类似的手术方法去除已经位于所述两个椎骨14、16之间的一些天然椎间盘或全部天然椎间盘。去除患病的或者退化的椎间盘导致在上位椎骨和下位椎骨14、16的前弓之间形成椎间隙S。另外，上位和下位椎骨14、16的后弓的任意部分的去除也可以进行，以增加椎间隙S，假体可以植入椎间隙S中。
虽然图2的说明通常将脊柱节段12描述为腰椎关节，但应该理解，本公开的装置、系统和方法也可以应用于脊柱的所有区域，包括颈部和胸部区域。本发明能被容易地应用于各个椎骨，包括不直接形成椎间隙S、但是分别位于直接形成椎间隙S的那些椎骨的上面和下面的椎骨。
一些传统的脊柱修复装置使用前路手术被安装，这需要医生使用令人痛苦的并且有时是损伤性的过程进入脊柱。一旦假体使用前路手术安装，可能在敏感脉管(vessel)上产生瘢痕组织。如果需要第二次手术，可能需要医生去除瘢痕组织以达到先前安置的假体。这一敏感方法可以对病人造成额外的痛苦。本文公开的椎间修复装置相对现有装置可以是有益的，因为其可以使用后路手术安装。因此，医生不需要接近和干扰位于脊柱前侧的重要脉管。进一步地，如果需要第二次手术，医生可以容易的进入先前安置的假体，而无需将瘢痕组织从敏感脉管去除。因此，手术可以被简化并对病人造成较少的痛苦。
下述实施方式提供很多益处，其中一些益处可以包括在植入物的总体设计中的缩小组件，改善的耐磨性，改善的后部应力分布，和/或较少的复杂手术需求。下述每一实施方式的另外的和/或不同的优势也将是显而易见的。
为了一般参考的目的，图3-7示出第一组实施方式，标识为修复装置20。图8-9示出第二组实施方式，标识为修复装置120。图10-13示出第三组实施方式，标识为修复装置220。图14-16示出第四组实施方式，标识为修复装置320。图17-18示出第五组实施方式，标识为修复装置420。图19-20示出第六组实施方式，标识为修复装置520。图21-24示出第七组实施方式，标识为修复装置620。修复装置20、120、220、320、420、520和620中的每一个使椎骨14相对于椎骨16而接合，以便为脊柱关节提供活动。公开的修复装置的尺寸被制成，以类似于天然椎间盘——如椎间盘D1-D4中的任何一个——的方式适合椎间隙的高度。在一些实施方式中，修复装置被成对提供，虽然其它实施方式可以具有不同数目的装置。
参照图3-5，在一个实施方式中，修复装置20包括上位关节部分22和下位关节部分24。上位关节部分22包括由椎间盘段26、后段28和在椎间盘段和后段26，28之间延伸的桥30组成的上主体。类似地，下位关节部分24包括由椎间盘段32、后段34和在椎间盘段和后段32，34之间延伸的桥36组成的下主体。
上位和下位关节部分22、24可以由任意适合的生物相容性材料形成，其包括金属，如钴铬合金、钛合金、镍钛合金、和/或不锈钢合金。陶瓷材料例如氧化铝或矾土、氧化锆(zirconium oxide)或氧化锆(zirconia)、致密的颗粒金刚石、和/或热解碳也可以是适合的。聚合物材料也可以被使用，包括聚芳醚酮(PAEK)类的任意成员，例如聚醚醚酮(PEEK)、碳增强PEEK、或聚醚酮酮(PEKK)；聚砜；聚醚酰亚胺；聚酰亚胺；超高分子量聚乙烯(UHMWPE)；和/或交联UHMWPE。包含上位关节部分22和下位关节部分24的各个部分可以由不同材料形成，因此，允许金属载金属、陶瓷载金属、聚合物载金属、陶瓷载陶瓷、聚合物载陶瓷、聚合物载聚合物的构造。
在所示的示例性实施方式中，每一个上位和下位关节部分22、24由单片材料一体化形成或模成型。在另一个实施方式中，上位或下位关节部分22、24的任一个的椎间盘段、后段和桥段中的一个或多个可以被单独形成，并连接到其它段中的一个或多个。在这些实施方式中，可以使用在现有技术中已知的任意紧固机构实现连接，例如，螺纹连接(threaded connection)、螺钉连接(bolted connection)、或闩连接(latched connection)等。在那些实施方式中，椎间盘段、后段和桥段也可以由不同材料形成。
上位关节部分22的椎间盘段26可以包含骨接触表面38和相对于骨接触表面38的内表面44。第一关节面可以形成内表面44的一部分。在所示的实施方式中，第一关节面是凹陷的。类似地，下位关节部分24的椎间盘段32可以包含相对于内表面48的骨接触表面40，第二关节面形成部分内表面并被配置为与第一关节面相匹配。在所示的实施方式中，第二关节面是凸出的。
总体而言，第一和第二关节面可以形成接合关节，其使上位和下位关节部分22、24彼此接合。这一接合又可以允许上位椎骨14相对于下位椎骨16接合活动，并且在一些实施方式中，可以使得活动类似于天然椎间盘所提供的活动。在所示的实施方式中，第二关节面是部分球形的，其可以在第一关节面中旋转或平移，形成松散限制的球窝型关节(ball and socketstyle joint)。虽然显示为球窝关节，但第一和第二关节面可以是允许上位和下位关节部分22、24中的一个相对于上位和下位关节部分22、24的另一个移动的任意形状或设计。例如，第一和第二关节面可以包含沟和凹槽、球形和蝶形、或制成其它形状的部件。在一些实施方式中，第一和第二关节面由不同于椎间盘段26、32的其余部分的材料形成，以提供适合的接合。
上位和下位关节部分22、24的骨接触表面38、40可以包含增强植入修复装置20的固定的部件或涂层。例如，表面38、40可以是粗糙的，例如，通过化学蚀刻、喷丸(bead-blasting)、砂磨、研磨、刻锯齿(serrating)、和/或金刚石切割。上位和下位关节部分22、24的骨接触表面38、40的所有或部分也可以涂覆生物相容性和骨传导性(osteoconductive)材料，例如羟基磷灰石(HA)、磷酸三钙(TCP)和/或碳酸钙以促进骨生长和固定。可选地，可以使用骨诱导性涂层，例如来自转化生长因子(TGF)β超家族的蛋白质，或成骨蛋白例如BMP2或BMP7。其它适合的部件可以包含销钉(spikes)、脊(ridges)、和/或其它表面纹理和特征。
在所示的示例性实施方式中，任选的上位和下位骨连接体50、52分别形成在骨接触表面38、40上。这些骨连接体50、52朝着上位和下位椎骨14、16延伸，延伸的方式帮助将上位和下位关节部分22、24固定在适当的位置。在所示的实例中，骨连接体50、52是龙骨(keels)，其被配置延伸到椎骨终板上形成的切口或沟中。骨连接体也可以是一连串的脊、突起或其它有助于固定修复装置20在适当位置的表面部件。
桥段30、36分别从椎间盘段26、32向后延伸。在所示的实施方式中，桥段30、36大体沿着修复装置20的纵向中心线58(图4)延伸。在其它实施方式中，桥段不与椎间盘段的纵向中心线对齐，而可以是弯曲的或成角度的，以便离开纵向中心线。
后段28、34可以被布置在桥段30、36的末端，并且在一些实施方式中，可以被配置为适合邻近椎骨14、16的突起(例如，小平面关节的关节棘突)。下位关节部分24的后段34可以包含尾部60，尾部60一般以沿脊柱方向并且穿过上位关节部分22的后段28延伸。
尾部60可以连接于桥段36，并且所示的实例中，其通过桥段36中的弯曲形成。尾部向上延伸，可以至少部分被布置在高于桥段36的位置。尾部的一部分可以形成被配置以限制上位和下位关节部分22、24之间的接合范围的运动制动器66。在所述的实施方式中，运动制动器66是在尾部60中具有一定长度的弯曲，其被配置为与上位关节部分22共同作用，以限制上位和下位关节部分22、24的关节旋转的可及范围。应该注意到，尾部60可以是基本直的或可以是弯曲的、成角度的或以其它方式形成。在一个示例性实施方式中，尾部60可以包含与突出关节面46的曲率同心的弯曲。
上位关节部分22的后段28包括在其中形成的孔70，其被配置以容纳下位关节部分24的尾部60。在所示的实施方式中，部分后段28形成运动制动器，其被配置与尾部60上的运动制动器66协作。因此，当上位和下位关节部分22、24如图5所示装配时，运动制动器66和该运动制动器协作以便限制修复装置20的接合范围。另外，孔70被配置，以便当接合表面42、46匹配时，尾部60以接合仍然可以在该范围内自由发生的方式延伸通过孔70。
在所示的实施方式中，上位关节部分22包括连接元件，例如，从上位关节部分22的上主体向上延伸的螺钉孔72，和紧固件74。螺钉孔72被配置以将紧固件74连接至上主体，并且因此将上位关节部分22固定到上位椎骨14。类似地，螺钉孔(以下更详细描述)和紧固件76将上位关节部分22固定到上位椎骨14。
紧固件74、76可以是骨螺钉，其具有插入骨的螺纹部分和可操作以固定在相应螺钉孔中的头。紧固件74、76可以大体在通过纵轴形成的平面上被插入骨，并且在所示的实施方式中，紧固件大体平行于纵轴。在所示的实施方式中，头本身的直径大于螺钉孔的直径。垫圈或其它硬件可与紧固件74、76共同应用，以将上位和下位部分22、24固定到骨。
一对人工椎骨间关节20可以使用各种技术安装于椎骨14、16之间，包括一个或多个已经通过引用方式并入本文的上述专利申请中的那些技术。一般情况下，使用类似于已知的经椎间孔椎体融合术(transforaminal lumbarinterbody fusion，TLIF)或后路椎间融合术(posterior lumbar interbodyfusion，PLIF)的后路经椎间孔方法(posterior transforaminal approach)，人工椎间修复装置20可以被植入身体。PLIF方法通常是更内侧，并依赖于穿过的神经根和硬膜的更多回缩(retraction)以达到椎骨间隙。TLIF方法一般是更倾斜的，需要现有神经根的更少回缩，和较少的硬膜外出血以及穿过结构的较少回缩。也有可能使用远外侧入路到达间隙。在一些情况下，可能通过远外侧到达间隙而无须切除小平面。而且，直接外侧方法是已知的。此方法完全避免后部神经成分。可以预期，修复装置20的实施方式可以利用这些通常方法中的任何方法。
现在参考图6，在一个实施方式中，下位关节部分24的关节面形成于球关节80上。球关节80可以使用与椎间盘段32相同或不同的材料制造。不过，在本实施方式中，球关节80不是严格固定于椎间盘段32。取而代之的是，球关节80通过挠性缓冲器82挠性连接至椎间盘段32。挠性缓冲器82例如通过化学和/或机械方式结合到球关节80和椎间盘段32二者上，但是挠性缓冲器82允许二者间相对活动，特别是沿着平行于内表面48的平面活动。挠性缓冲器可用各种材料制造，包括生物相容性聚氨基甲酸酯和硅。虽然图6说明挠性缓冲器被布置在下位关节部分24的椎间盘段32中形成的缝隙或凹槽84中，但在另一个实施方式中，可以不存在这样的缝隙。而且，在一些实施方式中，缝隙84和/或球关节80可以分别包含逐渐变细的侧壁86、88，类似于鸽子尾，其有助于挠性缓冲器82的固定。在一些实施方式中，侧壁86、88可以具有不同形状，例如逐渐变细的侧壁86和“C”形的侧壁88。
除了允许球关节80和椎间盘段32之间的相对活动，挠性缓冲器82有助于减少和/或容纳可能由于活动导致的任何磨损碎片。同样，通过缓冲器的挠性性质以及缓冲器在空间S(图2)的更天然部分中布置旋转中心(介于两个关节的部分22、24之间)的能力，挠性缓冲器82使运动平滑。
在一些实施方式中，索缆89延伸穿过椎间盘段32、缝隙84、挠性缓冲器82和球关节80。索缆89可以由金属材料或其它材料包括挠性材料制成。索缆89可以被固定于椎间盘段32、在缝隙84的对侧。在挠性缓冲器82制造期间，索缆89可以发挥放置球关节80的作用，和/或可以被用于为球关节80的活动提供额外的强度/紧固性以阻止活动超过预先设定的最大限度。
现在参考图7，在另一个实施方式，球关节80通过弹簧90被挠性连接到椎间盘段32。在本实施方式中，弹簧90通过布置在球关节的上缘92下而连接到球关节80。在另一个实施方式中，弹簧90可以被化学或机械地紧固或固定到球关节周围，并且球关节的额外下缘或其它突出部分可以被提供。弹簧90位于缝隙84内，以便允许球关节80和椎间盘段32间的相对活动，尤其是沿着平行于内表面48的平面活动。
弹簧90进一步通过一个或多个机构被连接到椎间盘段32。在本实施方式中，两部分挠性材料94a、94b被提供以将弹簧90固定到椎间盘段32的侧壁86。挠性材料94a、94b可以由各种材料制造，包括生物相容性聚氨基甲酸酯和硅。材料94a、94b可以提供类似于上述参考图6的挠性缓冲器82所论述的益处。在另一个实施方式中，弹簧90通过弹簧的伸展倾向提供的其它摩擦装置(frictional fit)被连接于椎间盘段。套(sleeve)可以被提供，以便按需要覆盖弹簧90的一些部分或全部。
现在参考图8和9，上述人工椎间关节20的另一实施方式被指定为参考数字120。该人工椎间关节120类似于一个或多个上述人工椎间关节20的实施方式，其不同点在下文详述。
在一个实施方式中，修复装置120包括上位关节部分122和下位关节部分124。上位关节部分122包括上主体，由椎间盘段126、后段128和在椎间盘段和后段126、128之间延伸的桥130形成。类似地，下位关节部分124包括下主体，由椎间盘段132、后段134和在椎间盘段和后段132、134之间延伸的桥136形成。
上位和下位关节部分122、124可以由任何适合的生物相容性材料形成，例如，参照关节部分22、24的那些上述材料，并且可以进一步包括另外的类似部件，例如，螺钉孔、骨接触表面、和骨连接体。
总体来说，第一和第二关节面可以形成接合关节，其使上位和下位关节部分122、124彼此相互接合。此接合又可以使得上位椎骨14能够相对于下位椎骨16进行接合活动，并且在一些实施方式中，可以使得活动类似于天然脊椎间盘所提供的活动。在所示的实施方式中，第二关节面是局部球180，其可以在第一关节面中旋转或平移，形成松散限制的球窝型关节。在本实施方式中，球180类似于上文参考图3-7所述的一个球关节80(和环绕机构)。在其它实施方式中，球180可以是固定的球、弹性椎间盘或其它适合的接合部件。
后段128、134被布置在桥段130、136的末端，并且在一些实施方式中，被配置为适合邻近椎骨14、16的突起。减震器系统140被安置在下位关节部分124的后段134和上位关节部分122的后段128之间。在本实施方式中，下位关节部分124包括一般以沿脊柱方向延伸的尾部142，并且减震器系统140被配置在尾部上。尾部142向上延伸，可以至少部分被布置在高于桥段136的位置。减震器系统140被连接或布置在尾部142周围，如下文所述。
减震器系统140可以包含一个或多个装置，其响应于后段134和后段128之间的不同方向的相对活动。在本实施方式中，减震器系统140包括螺形弹簧144、压缩弹簧146、环150和内轴承(inner bearing)152。
螺形弹簧144缠绕在尾部142周围并依靠在后段128上。与减震器系统140的一些其它装置相对比，螺形弹簧在尾部142上延伸比较短的距离。螺形弹簧144被提供以吸收侧-侧向或横向力，例如，那些与平行于椎间盘段124的内表面的平面平行的力。这些力可以响应两个椎骨12、14(图2)间的脊柱变形和/或平移活动而提供。螺形弹簧144可以由金属构成，并且可以包含为脊柱环境提供额外保护的外涂层。
压缩弹簧146也缠绕在尾部142周围并且依靠在后段128上。在本实施方式中，压缩弹簧146被布置在螺形弹簧144内侧，虽然在其它实施方式中，这可以是不同的。与螺形弹簧144相比，压缩弹簧146在尾部142上延伸比较高的距离。压缩弹簧146被提供以吸收压力和/或减压力，例如，那些与平行于椎间盘段124的内表面的平面垂直的力。这些力可以响应两个椎骨12、14(图2)间的脊柱弯曲和/或伸展而提供。压缩弹簧146可以由金属构成，并且可以包含为脊柱环境提供额外保护的外涂层。
环150也缠绕在尾部142周围，并且在本实施方式中，其被布置于螺形弹簧144和压缩弹簧146之间，与压缩弹簧具有大约相同的高度。环150被提供以隔离螺形弹簧144和压缩弹簧146。另外地或可选地，环150被提供以支持和缓冲在上述任意方向上的各种力。在一些实施方式中，环150可以被用于替代压缩弹簧146和/或螺形弹簧144。环150可以由金属如铝构成，并且可以包含外涂层如特氟龙(Teflon)，特氟龙是表示DuPont公司的产品的商品名。
内轴承152也缠绕在尾部142周围并且依靠在后段128上。在本实施方式中，内轴承152支撑螺形弹簧144、压缩弹簧146和环150的活动。内轴承152可以由金属如铝构成，并可以包含外涂层例如特氟龙。
在操作时，减震器系统144配合在护罩(housing)160中，护罩在上位关节部分122的后段128中形成。在本实施方式中，护罩160与压缩弹簧146和/或环150的顶部接触。在一些实施方式中，护罩160可以进一步与螺形弹簧144的侧部接触。组合起来，两个后段128和134可以在各种方向上彼此相对移动，这种移动至少部分地被减震器系统140的一个或多个组件影响和/或限制。
现在参考图10-13，上述人工椎间关节20和120的另一实施方式被指定为参考数字220。该人工椎间关节220类似于一个或多个上述人工椎间关节20和120的实施方式，其不同点在下文详述。
在一个实施方式中，修复装置220包括上位关节部分222和下位关节部分224。上位关节部分222包括上主体，其由椎间盘段226、后段228和延伸于椎间盘部分226和后段228之间的桥230形成。类似地，下位关节部分224包括下主体，其由椎间盘段232、后活动段234和延伸于椎间盘段和后段232、234之间的桥236形成。
上位和下位关节部分222、224可以由任何适合的生物相容性材料制成，例如，参照关节部分22、24的那些上述材料，并且可以进一步包括另外的类似部件，例如，螺钉孔、骨接触表面、和骨连接体。
总体而言，第一和第二关节面可以形成接合关节，其使上位和下位关节部分222、224彼此相互接合。此接合又可以使得上位椎骨14能够相对于下位椎骨16进行接合活动，并且在一些实施方式中，可以使得活动类似于天然脊椎间盘所提供的活动。在所示的实施方式中，第二关节面是局部球280，其可以在第一关节面中旋转或平移，形成松散限制的球窝型关节。在本实施方式中，球280类似于上文参考图3-7所述的一个球关节80(和环绕机构)。在其它实施方式中，球280可以是固定的球、弹性椎间盘或其它适合的接合部件。
后段228、234被分别布置在桥段230、236的末端，并且在一些实施方式中，被配置以适合邻接椎骨24、26的突起。在本实施方式中，后活动段234包括一个或多个挠性组件，其允许两个后段228、234之间在各个方向上的相对活动。在一个实施方式中，后活动段234包括挠性缓冲器242，其布置在挠性构件244、杆246和挠性联接器248周围。
挠性构件244被固定于桥236以允许在各个方向上的活动。图12和13分别示出两个椎骨12、14(图2)之间的弯曲和伸展活动所引起的在两个方向上的活动。挠性构件244可以由单一材料或材料组合制造。例如，连接于桥236的挠性构件部分可以由更具挠性的材料形成，而延伸远离桥的挠性构件部分可以由挠性较低的材料形成。
挠性缓冲器242环绕挠性构件244，并且从而提供用来以分配由动力引起的负载的方式吸收动力。挠性缓冲器242可进一步被配置以促使挠性构件244到达所希望的或“正常”的位置(例如，没有弯曲或伸展)。挠性缓冲器242可由材料例如任何橡胶材料或弹性材料形成。
杆246被连接于挠性缓冲器242和/或挠性构件244，并在远离桥236的方向上延伸。该连接可以是刚性的或允许一定程度的柔韧性。杆可以由相对坚硬的材料如金属或PEEK制成。在本实施方式中，杆246被构造为这样的长度，以至于延伸至上位关节部分222的后段228，如下文更详细讨论。
挠性联接器248被布置在杆246周围。在本实施方式中，挠性联接器248包括可变形段249和基段(base section)250。基段250的形状被制成与上位关节部分222的后段228接触，如下文更详细讨论。取决于给定的弯曲或伸展量，可变形段249也可以接触后段228。挠性联接器248也被配置允许杆246纵向延伸穿过挠性联接器的中心部分，从而允许修复装置220的两个后段之间的活动。挠性联接器可由金属制造，基段250相对坚硬并且可变形段249具有螺旋形切口以支持变形。
在操作中，至少部分后活动段234配合在上位关节部分222的后段228中形成的护罩260中。在本实施方式中，护罩260包括开口262，杆246可以穿过开口262延伸不同量(取决于弯曲/伸展的量)。如图12和13所示，护罩260在基段250接触挠性联接器248。取决于弯曲/伸展、平移或两个椎骨12、14(图2)之间的其它活动的量，此接触可移动和/或变化。在此移动期间，后活动段234的一个或多个组件可相对于彼此在各个方向上移动、弯曲或改变，这种移动至少部分地被后活动段234的一个或多个组件影响和/或限制。
现在参考图14-16，上述人工椎间关节20、120和220的另一实施方式被指定为参考数字320。该人工椎间关节320类似于一个或多个上述人工椎间关节20、120和220的实施方式，其不同点在下文详述。
在一个实施方式中，修复装置320包括上位关节部分322和下位关节部分324。上位关节部分322包括上主体，其由椎间盘段326、后段328和延伸于椎间盘部分326和后段328之间的桥330形成。类似地，下位关节部分324包括下主体，其由椎间盘段332、后段334和延伸于椎间盘段和后段332、334之间的桥336形成。
上位和下位关节部分322、324可以由任何适合的生物相容性材料制成，例如，参照关节部分22、24(图3-7)的那些上述材料，并且可以进一步包括另外的类似部件，例如，螺钉孔、骨接触表面、和骨连接体。
总体而言，第一和第二关节面可以形成接合关节，其使上位和下位关节部分322、324彼此相互接合。此接合又可以使得上位椎骨14能够相对于下位椎骨16进行接合活动，并且在一些实施方式中，可以使得活动类似于天然脊椎间盘所提供的活动。在所示的实施方式中，第二关节面是局部球380，其可以在第一关节面中旋转或平移，形成松散限制的球窝型关节。在本实施方式中，球380类似于上文参考图3-7所述的一个球关节80(和环绕机构)。在其它实施方式中，球380可以是固定的球、弹性椎间盘或其它适合的接合部件。
后段328、334被分别布置在桥段330、336的末端，并且在一些实施方式中，被配置以适合邻接椎骨24、26(图2)的突起。在本实施方式中，后段328包括一个或多个挠性组件，其允许两个后段328、334之间在各个方向上的相对活动。在一个实施方式中，后段328包括与后段334啮合的挠性构件342。
挠性构件342被安置和固定在上位后段328的开口344中。挠性构件342被进一步固定在后段334。挠性构件342可由单一材料或几种不同材料制造。在一个实施方式中，挠性构件342是弹性橡胶膜，其可被机械和/或化学地连接至后段328和334。在另一个实施方式中，挠性构件342仅连接到上位后段328，并且下位后段334被允许在挠性构件内移动。另外，在一些实施方式中，桥336和后段334可以由不同于椎间盘部分332的材料制造。例如，桥336和后段334可以由PEEK或支持后段和椎间盘部分332之间的一定量的活动的一些材料制造。
具体参考图14和15，在操作中，上位和下位关节部分322、324之间的、在两个方向350、352上的相对活动(例如，图2的两个椎骨12、14之间的弯曲或伸展活动)被挠性构件342支持。挠性膜342环绕后段334，并从而提供用来以分配由动力引起的负载的方式吸收动力。挠性膜342可以进一步被配置以促使下位关节部分324到达所希望的或“正常的”位置(例如，没有弯曲或伸展)。
具体参考图16，在进一步的操作中，上位和下位关节部分322、324之间的、在另外两个方向354、356上的相对活动(例如，图2的两个椎骨12、14之间的平移活动)也可以被挠性构件342支持。在本实施方式中，挠性构件344是弹性的，并且从而可以提供力以便将上位和下位关节部分322、324恢复至正常(例如，非平移的)位置。在另一个实施方式中，桥336能够滑动穿过挠性构件344以支持相对活动354、356。
可以理解，在各种实施方式中，活动方向350、352、354和356中的一个或多个可以不被支持。同样，在另外的实施方式中，进一步活动方向可以被支持，这可以允许修复装置320由外科医生插入第一位置，接着允许下位关节部分322、324移动到更天然的或预定的位置进行接合。
现在参考图17和18，上述人工椎间关节20、120、220和320的另一实施方式被指定为参考数字420。该人工椎间关节420类似于人工椎间关节20、120、220和320，其不同点在下文详述。
在一个实施方式中，修复装置420包括上位关节部分422和下位关节部分424。上位关节部分422包括上主体，其由椎间盘段426、后段428和延伸于椎间盘部分426和后段428之间的桥430形成。类似地，下位关节部分424包括下主体，其由椎间盘段432、后活动段434和延伸于椎间盘段和后段432、434之间的桥436形成。
上位和下位关节部分422、424可以由任何适合的生物相容性材料制成，例如，参照关节部分22、24(图3-7)的那些上述材料，并且可以进一步包括另外的类似部件，例如，螺钉孔、骨接触表面、和骨连接体。
总体而言，第一和第二关节面可以形成接合关节，其使上位和下位关节部分422、424彼此相互接合。此接合又可以使得上位椎骨14能够相对于下位椎骨16进行接合活动，并且在一些实施方式中，可以使得活动类似于天然脊椎间盘所提供的活动。在所示的实施方式中，第二关节面是局部球480，其可以在第一关节面中旋转或平移，形成松散限制的球窝型关节。在本实施方式中，球480类似于上文参考图3-7所述的一个球关节80(和环绕机构)。在其它实施方式中，球480可以是固定的球、弹性椎间盘或其它适合的接合部件。
后段428、434被布置在桥段430、436的末端，并且在一些实施方式中，被配置以适合邻接椎骨14、16(图2)的突起。在本实施方式中，后段434包括一个或多个挠性组件，其允许两个后段428、434之间在各个方向上的相对活动。在一个实施方式中，后活动段434包括上挠性缓冲器442和下挠性缓冲器444。
挠性缓冲器442、444形成开口，上位后段428穿过所述开口被安置和固定。挠性缓冲器442、444中的每一个可由单一材料或几种不同材料制造。在一个实施方式中，挠性缓冲器442、444用弹性橡胶材料形成，其可以被机械和/或化学地连接到下位后段434。另外，在一些实施方式中，桥430和后段428可以用不同于椎间盘部分426的材料制造。例如，桥436和后段434可以用PEEK或支持后段和椎间盘部分432之间的一定量的活动的一些材料制造。
具体参考图17，在操作中，上位和下位关节部分422、424之间在两个方向450、452的相对活动(例如，弯曲或伸展移动)被挠性缓冲器442、444支持。挠性缓冲器442、444环绕后段434，并从而提供用来以分配由动力引起的负载的方式吸收动力。挠性缓冲器442可以进一步被配置以促使后段434到达所需的或“正常”位置(例如，无弯曲或伸展)。挠性缓冲器442、444可以由材料例如任何橡胶材料或弹性材料形成。
液体参考图18，在进一步的操作中，上位和下位关节部分422、424之间在另外两个方向454、456上的相对活动(例如，平移活动)也可以被挠性缓冲器442、444支持。在一些实施方式中，开口460在后段434中形成，部分的后段428和/或挠性缓冲器442、444可以延伸穿过开口460。在本实施方式中，挠性缓冲器442、444具有弹性，并且从而可以提供力以便将上位和下位关节部分422、424恢复至正常(例如，非平移的)位置。在另一个实施方式中，桥436能够滑动穿过挠性缓冲器442、444以支持相对活动454、456。可以理解，在各种实施方式中，活动方向450、452、454和456中的一个或多个可以不被支持。
现在参考图19和20，上述人工椎间关节20、120、220、320和420的另一实施方式被指定为参考数字520。人工椎间关节520类似于人工椎间关节20、120、220、320和420，其不同点在下文详述。
在一个实施方式中，修复装置520包括上位关节部分522和下位关节部分524。上位关节部分522包括上主体，其由椎间盘段526、后段528和延伸于椎间盘部分526和后段528之间的桥530形成。类似地，下位关节部分524包括下主体，其由椎间盘段532、后段534和延伸于椎间盘段和后段532、534之间的桥536形成。
上位和下位关节部分522、524可以由任何适合的生物相容性材料制成，例如，参照关节部分22、24(图3-7)的那些上述材料，并且可以进一步包括另外的类似部件，例如，螺钉孔、骨接触表面、和骨连接体。
总体而言，第一和第二关节面可以形成接合关节，其使上位和下位关节部分522、524彼此相互接合。此接合又可以使得上位椎骨14能够相对于下位椎骨16进行接合活动，并且在一些实施方式中，可以使得活动类似于天然脊椎间盘所提供的活动。在所示的实施方式中，第二关节面是局部球580，其可以在第一关节面中旋转或平移，形成松散限制的球窝型关节。在本实施方式中，球580类似于上文参考图6所述的球关节80并且被连接到挠性缓冲器582，挠性缓冲器582进一步连接到椎间盘段532以允许在其间活动。
后段528、534被布置在桥段530、536的末端，并在活动器件540中。活动器件540包括护罩542、滑动构件544和铰链(hinge)546。在本实施方式中，滑动构件544和铰链546由金属制造，并且护罩542由PEEK制造。在另一个实施方式中，活动器件540的一个或多个组件可以由挠性材料制造，以支持上位和下位关节部分522、524之间的各种类型的活动。
在本实施方式中，下位后段534被配置以适合邻接下位椎骨16(图2)的关节突，和护罩542被配置以适合上位椎骨14的关节突。如此，下位后段534和护罩542中的一个或两个可以包含各种组件(例如，系链(tethers))和/或表面，以便促进与各自棘突的连接和相互作用。
上位后段528包括开口，滑动构件544可以移动穿过所述开口。下位后段534也包括固定于滑动构件544的开口。滑动构件544被进一步固定于护罩542的上部。
在操作中，上位和下位关节部分522、524之间在两个方向550、552上的相对活动(例如，图2两个椎骨12、14之间的弯曲或伸展活动)被活动器件540支持。如图19和20所示，一定量的弯曲和伸展分别可以通过上位后段528沿着滑动构件544移动而发生。可以理解，在一些实施方式中，滑动构件544可以被弯成弓形以便支持两个后段528、534之间的弯曲/伸展相对活动。另外，在一些实施方式中，滑动构件544在接近末端可以具有不同的形状或轮廓(在那里会发生完全的弯曲或伸展)。甚至进一步地，挠性组件可以被提供以帮助吸收两个后段528、534之间的震动，并促进后段到达更正常的位置。
现在参考图21-24，上述人工椎间关节20、120、220、320、420和520的另一实施方式被指定为参考数字620。人工椎间关节620类似于人工椎间关节20、120、220、320、420和520，其不同点在下文详述。
在一个实施方式中，修复装置620包括上位关节部分622和下位关节部分624。上位关节部分622包括椎间盘段626和后段628，没有在其间延伸的桥。下位关节部分624包括下主体，其由椎间盘段632、后段634和在椎间盘段及后段632、634之间延伸的桥636形成。
上位和下位关节部分622、624可以由任何适合的生物相容性材料制成，例如，参照关节部分22、24(图3-7)的那些上述材料，并且可以进一步包括另外的类似部件，例如，螺钉孔、骨接触表面、和骨连接体。
总体而言，第一和第二关节面可以形成接合关节，其使上位和下位关节部分622、624彼此相互接合。此接合又可以使得上位椎骨14能够相对于下位椎骨16进行接合活动，并且在一些实施方式中，可以使得活动类似于天然脊椎间盘所提供的活动。
在图21-23所示的实施方式中，下位关节部分624包括支轴680，上位关节部分622可以绕支轴680移动。在本实施方式中，支轴680被连接到挠性缓冲器682，挠性缓冲器682进一步连接到椎间盘段632以允许其间的活动。在一些实施方式中，支轴680可以进一步包括销或轴684，用于允许上位和下位关节部分622、624之间的接合，同时将这两个关节部分牢固地保持在预定位置。这能够促进修复装置620的插入，并允许上位关节部分622被固定而不使用另外的工具(例如，骨螺钉)。
在图24所示的实施方式中，第二关节面是局部球681，其可以在第一关节面中旋转或平移，形成松散限制的球窝型关节。在本实施方式中，球580类似于上述参考图6的球关节80，并被连接到挠性缓冲器682，挠性缓冲器682被进一步连接到椎间盘段632以允许在其间活动。
后段634被布置在桥段636的末端；后段628不直接连接于关节部分626。后段628、634都被进一步安置在活动器件640中。活动器件640包括护罩642、644(其在图21的实施方式中被连接，在图22的实施方式中被分离)和铰链646、648。在本实施方式中，铰链646、648由金属制造，并且护罩642、644由PEEK制造。在另一个实施方式中，活动器件640的一个或多个组件可以由挠性材料制造以支持上位和下位关节部分622、624之间的各种类型的活动。在本实施方式中，下位后段634被配置为适合邻接下位椎骨16(图2)的关节突。
护罩642、644通过铰链646被可旋转地连接于下位后段634。护罩642、644也通过铰链648被可旋转地连接于上位后段628。上位后段628进一步包括制动件650与固定支架654，用于容纳和固定于紧固件74如骨螺钉。骨螺钉74可以是标准椎弓根螺钉(例如，图23和24的实施方式)、多轴螺钉(multi-axial screw)(例如，图21和22的实施方式)或其它类型的螺钉。在图21的实施方式中，护罩642、644通过桥部分659连接，而在图22-24的实施方式中，没有桥部分。
在图22的实施方式中，制动件650进一步包括固定连接652和支架655，其相对于连接至铰链648的制动件部分是可移动的。这允许骨螺钉74被插入并被以各种角度固定至上位椎骨14(图2)。在一个实施方式中，当骨螺钉74被紧固于椎骨时，固定连接652变为紧固。在本实施方式中，固定连接652保持移动能力，甚至在骨螺钉74被紧固于椎骨之后也如此。
在图23的实施方式中，槽656被提供在护罩642和644中，铰链648可以滑动穿过所述槽。这允许支架654上移和下移到护罩中，促进骨螺钉74定位并支持相对椎骨间的活动。
在图24的实施方式中，固定连接652提供骨螺钉74和支架655间的相对活动。同样，支架655包括槽658，骨螺钉74可以移动穿过所述槽。这也允许骨螺钉74被插入并以各种角度固定于上位椎骨14(图2)。在一个实施方式中，当骨螺钉74被紧固于椎骨时，固定连接652变为紧固。在本实施方式中，固定连接652保持移动能力，甚至在骨螺钉74被紧固于椎骨之后也如此。
在操作中，上位和下位后段628、634之间的相对活动在多个方向上得到铰链646、648(对于一些实施方式，固定连接652)的允许。平移活动可以部分得到铰链646和648的支持。弯曲和伸展可以部分得到铰链648和固定连接652的支持。
所有的实施方式提供优于现有技术的很多优势。很多实施方式可以使用不同外科技术插入。例如，如图25所示，一对人工椎间关节620可以使用各种方法插入，包括直接后路，作为上述参考图4的方法的替代。在此实施方式中，后段628、634不必须连接到棘突，而是可以连接到后弓的其它部分，包括椎板。同样地，椎间关节可以是相对稳定的和自定中心的。前接合和后连接都使修复装置抵抗剪切力，特别是前-后力。
前接合的坚固和宽大的(包容性强的，forgiving)结构容许安置修复装置中的失准和轻微的不准确。例如，球窝结构的关节连接容忍组件之间一定量的失准。如此，根据本公开，修复装置的一些实施方式可以单独利用椎间盘段，其不直接与分离的后端相连，具有不同类型的后部植入物或根本没有后部植入物。
尽管上面仅详细描述了少数示例性实施方式，但是本领域普通技术人员将很容易理解，在示例性实施方式中许多改变是可能的，而没有本质上背离本公开内容的新的教导和优点。因此，所有这些变化和选择意图包括在本发明的范围内，如在下面权利要求中所限定的。本领域普通技术人员应该也意识到，这些改变和等价结构或方法没有背离本公开内容的精神和范围，他们可以进行各种变化、替代和改变而没有背离本公开内容的精神和范围。应该理解，所有空间参考例如“水平的”、“垂直的”、“顶部”、“上部”、“下部”、“底部”、“左边”、“右边”、“上方的”、“下方的”、“上面”和“下面”仅仅是为了说明的目的，并且在本公开的范围内可以改变。在权利要求书中，手段加功能的句子意图包括在本文中描述为实施所述功能的要素，所述要素不仅是结构上的等价物，而且是等价的要素。

Claims (10)

1.保持运动性的修复装置组件，用于安置在第一椎骨和第二椎骨间限定的椎间隙中，其包含：椎间段，其配置为至少部分布置于所述椎间隙中；和后段，其配置为至少部分布置于所述椎间隙外，其中所述椎间段和后段分别独立地支持运动，并且其中所述后段包括挠性活动控制机构。
2.根据权利要求1所述的修复装置，其中所述后段包括弹簧，用于控制所述第一和第二椎骨的后弓中的相对活动。
3.根据权利要求1所述的修复装置，其中所述后段包括挠性联接器，其配置用于控制所述第一和第二椎骨的后弓中的相对活动。
4.根据权利要求3所述的修复装置，其中所述挠性联接器围绕在所述后段的相对部分之间延伸的杆被连接。
5.根据权利要求4所述的修复装置，其中所述杆被挠性连接到所述后段的相对部分中的至少之一。
6.根据权利要求1所述的修复装置，其中所述后段包括挠性缓冲器，用于控制所述第一和第二椎骨的后弓中的相对活动。
7.根据权利要求1所述的修复装置，其中所述后段包括铰链，用于控制所述第一和第二椎骨的后弓中的相对活动。
8.根据权利要求1所述的修复装置，其中所述后段包括棒，部分所述后段可以围绕所述棒滑动。
9.根据权利要求8所述的修复装置，其中所述后段包括护罩并且所述棒被安置所述护罩内的槽中。
10.根据权利要求7的所述修复装置，其中所述后段进一步包括固定连接，用于将所述后段旋转固定到所述两个椎骨中的一个。
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