CN101917937B - 椎间笼和椎骨融合装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施方式涉及椎间笼，其用于包围用于两个邻近椎骨融合的骨移植物，其包括由后壁体(2)和两个连接到其上的横向壁体(3，4)形成的底元件(1)，以及初始与所述底元件(1)分开的闭合元件。某些实施方式包括几个前述类型的椎间笼，这些椎间笼都包括由在所有要融合的椎骨上延伸的板形成的单个闭合元件。

Description

椎间笼和椎骨融合装置

技术领域

本发明涉及脊柱的整形外科手术。更精确地，涉及称为“椎间融合笼”的装置。

背景技术

当患者的椎间盘由于疾病或损伤而恶化时，治疗患者经受的痛疼和困难的一种解决方案是利用由含骨移植物(bone graft)的笼子组成的装置，移去损伤的椎间盘和执行相关椎骨的融合，该装置设置在椎骨之间。通过生长和硬化，移植物刚性地连接彼此面对的椎骨终板(end-plate)。

该解决方案特别用于脊骨的颈部，其中椎骨尺寸小，但也可用于脊骨的其他位置。

目前采用两种涉及该原理的技术。在第一种技术中，损伤的椎间盘被移去，然后两个椎体通过前路钻孔，以便使得其中的腔体基本具有彼此面对的圆形轮廓。然后，笼子插在椎骨之间的这些空腔中，该笼子具有大致圆形，其壁体具有多个穿孔，且其含有骨移植物，其生长和硬化使得能够通过笼子的穿孔执行椎骨的融合。该技术在原理上能够进行良好的融合。但将笼子置于椎骨的海绵体(spongy part)上有缺点，这是由于椎体的预钻孔。其后果是盘间空间的尺寸稳定性在融合过程中没有保证，这是因为海绵体具有这样的风险——其没有避免与椎骨结合所必需的硬度。

第二种技术是移去损害的椎间盘，并在开始仅执行椎骨终板的适度研磨，以便保持其各外表面周边上的皮质物质(cortical matter)。然后通过前路插入笼子，该笼子上下表面具有基本为平行管状开口，并含有骨移植物，除非其在随后插入笼子或通过笼子上横向开口插入。笼子支撑在皮质部上并可固定在那里，具体地，如果边缘有齿牙的话。盘间空间的尺寸稳定性比前一技术好，因为笼子由比海绵体更硬的皮质部支撑。然而，骨融合没有前一技术好。

文献US-A-6235059描述了后一技术的改进。其提出为大致平行管状的椎间笼，其横向壁体可以模塑以匹配椎间端板的形状。至少笼子的一个表面具有通过其中的凹槽，放置笼子以后，骨移植物可插入以填充笼子内部空间并实现椎骨融合。然后笼子刚性连接到固定在前表面上的端板，且端板自身利用螺钉固定到要融合的椎骨上。以该方式，通过组合端板和笼子的动作，椎间空间可获得更好的尺寸稳定性。作为一种变化，端板可与笼子整体构造。

文献US-A-2004 0034430描述了大体平行管状的椎间笼，其上表面和下表面敞开，但初始仅包括三个横向壁体。作为笼子前壁体的第四横向壁体仅在笼子插入到椎间空间后，通过螺钉固定到笼子的剩余部分。在固定前壁后，笼子整个闭合。骨移植物的插入可在闭合笼子后进行，或在该闭合后通过笼子横向壁体中形成的凹槽进行。

然而，该最终构造具有不能保证笼子在椎间空间内安置时的初始定位非常精确的缺点，和不能保证在所有剩余的安置过程中保持该定位以及执行融合的缺点。具体地，存在笼子在椎间空间中设置太深并溢出到髓管中的风险，这会有损伤脊髓的风险。相反，在其安装和融合之间，笼子也有在脊骨前方向迁移的风险，因此有逸出椎间空间并不再被椎骨端板的外围皮质骨完全支撑的风险。该风险在颈部区特别显著，因为椎骨和椎间空间的小尺寸要求非常精确地设置装置和有保证地保持该设置。实际上，US-A-2004 0034430主要建议在脊柱的腰椎和胸椎区，并在椎骨L5和S1之间使用其装置。

发明内容

本发明的目的是提出新的用于骨融合的椎间笼，其特别用于脊骨的颈部区，保证良好的骨融合并易于在其安装时定位，并在椎骨融合过程的后续步骤中永久保持令人满意。

为此，本发明提出了用于两个邻近椎骨融合的含骨移植物的椎间笼，其包括由后壁和两个连接到其上的横向壁体组成的底元件(base element)，和初始与底元件分开的闭合元件(closure element)，其特征在于所述底元件包括在其横向壁体前端的止块(stop)，该止块的高度大于所述前端的高度，其被设计来在椎骨之间插入底元件时与要融合的椎骨前壁接触。该椎间笼底元件至少一个壁体上可包括止回钩(back stop barb)。

闭合元件可由被带回到底元件并通过固定装置固定到其上的前壁体形成。

所述固定装置可由加工到前壁上的突出部(lug)和加工到底元件的外壳(housing)形成，其中所述突出部被设置，或突出部被加工到底元件，且外壳被加工到前壁体上，所述前壁体通过其弹性保持在底元件上。

所述固定装置可由设置在前壁体或横向壁体上的弹性钳爪(claw)形成。

所述固定装置可由螺钉形成。

闭合元件可经固定装置(anchoring means)刚性连接到要融合的椎骨上的板构成。

所述板可通过螺钉刚性连接到椎骨上。

所述板在静止时可在其纵向和/或横向上有一定弯曲，且因为其具有弹性，所以能够在安装板时使所述弯曲伸直。

该板可在纵向和横向上弯曲。

所述固定装置可以是与板一体形成的固定柱(stud)。

该固定柱可以提供有止回脊或止回钩。

闭合元件可包括骨移植物可穿过其中的凹痕(depression)或孔口(orifice)。

止块可具有相应于板纵向边缘部分形状的非直线内边缘。

本发明也涉及执行两个以上的邻近椎骨融合的椎骨融合装置，其特征在于其包括几个前面类型的椎骨笼，且在于这些椎骨笼都被由在所有要融合椎骨上延伸的板形成的单个闭合元件闭合。

如上所述，本发明依靠使用用于容纳骨移植物的大体平行管状椎间笼，其初始由三个壁体界定并在前表面上有开口。根据本发明，笼子横向壁体的前端包括止块，其被设计成在通过前路安置笼子时，与融合所涉及的椎骨的椎骨端板前边缘接触。

更优选，加工到壁体上和/或下边缘的止回钩防止笼子在前后方向上从椎间空间拔出。

仅在该安置并在原位导入骨移植物后，笼子通过安置用作笼子闭合元件的第四壁体而闭合。

后者可由高度与笼子其他壁体相当的元件形成，并通过适当的装置固定到其他壁体(整个壁体简单弹性变形，由诸如钳爪、螺钉等弹性装置夹钳)。

也可由颈部板形成，该颈部板由不同装置(螺钉、柱、等等)固定到涉及融合的椎骨。有利地，由于其自身弹性，该板对骨移植物压缩有贡献并通过倾向于使椎骨与该椎骨固定其上的椎骨集合到一起而对保持笼子有贡献。

附图说明

在阅读下面参考附图的说明后，可更好地理解本发明。

图1以透视图示出根据本发明的没有闭合元件的椎间融合笼的实例；

图2示出该相同实例的笼子，其装配有由夹持到笼子横向部件前端的板形成的闭合元件；

图3示出该相同实例的笼子，其装配有由刚性板形成的闭合元件，该刚性板被设计来旋入涉及融合的椎骨中；

图4示出该相同实例的笼子，其装配有由在纵向和横向上弯曲的弹性板形成的闭合元件，其利用柱固定到涉及融合的椎骨，从而以伸直状态安置并倾向于再恢复到初始弯曲状态，以便施加力以将椎骨集合到一起从而压缩笼中骨移植物。

具体实施例

图1示出根据本发明的笼子的底元件1的实例。其由三个壁体形成，每个都具有一定高度和一定厚度，也就是：

后壁体2；

和两个横向壁体3、4。

设计元件1及其不同部件的尺寸，以便在切除恶化的椎盘后前路安置元件1之后，后壁体2可与所涉及的椎骨端板的后边缘接触，且横向壁体3、4可与这些相同端板的横向边缘接触。这些端板边缘形成相对高密度区域，插入笼子后椎间空间的尺寸稳定性被确保是最佳的。

如图所示，壁体2、3、4的高度在其整个长度上可以不是一致的，以便最好地恢复笼子要放入其中的椎间空间的自然几何构型。

在所示实例中，壁体2、3、4的上表面和下表面提供有止回钩5。当笼子在适当位置，其倾向于固定到椎骨端板，且其取向朝向笼子的后部，与前后方向上后者的取出相反。可选地，这样的钩子5可仅在某些壁体2、3、4的某些表面提供。

根据本发明，横向壁体3、4的前端每个都装配了止块6、7。这些止块高度明显大于壁体3、4的高度，且因此大于笼子插入其中的椎间空间的高度。以该方式，在笼子的元件1插入在所涉及椎骨之间时，一旦止块6、7与椎骨的前壁接触，元件1的进程即中断。如果横向壁体3、4的长度事先已经正确地根据患者的形体选择，则外科医生确定后壁2由椎体的后边缘支撑。因此可以避免：

元件1进入髓腔会有损伤脊髓的风险；这也在插入元件时以及安装笼子的后续步骤时和随后由患者进行运动时发生；

或相反地，插入元件1不是明显足够的，且后壁体2然后由椎骨端板的低密度空间区支撑。

由于在该阶段元件1在其前表面上敞开的事实，在插入之前在其中安装骨移植物是没有用的。这促进了以整体方式安装笼子。这也具有这样的优点，即可执行通过从移去将与移植物接触的皮质骨而制备椎骨端板，为了最优实现在端板整个自由表面上的骨融合，虽然元件1已经在适当位置。用于移去皮质骨的工具因此不能意外刺入髓管，因为元件1的后壁体2形成对工具的阻碍。因此可以在该阶段避免脊髓可能的损伤。而且，不必在该阶段保持椎骨之间的偏斜力(diversion force)，椎骨间空间的控制可仅由元件1可靠保证。

在安装骨移植物后，根据本发明的笼子通过安装前壁体闭合，该前壁体可以是确保将移植物保持在椎间空间内的任何类型。图2到4示出这类闭合装置的各种实例。

在图2的情形中，笼子的闭合是由回到元件1上的前壁体8保证的，其高度与笼子的其他壁体2、3、4相当。为此，前壁8具有设置在加工到横向壁体3、4前端的相应外壳11、12中的突出部9、10。在该实例中，通过将突出部9、10压入外壳11、12的壁体8的简单弹性变形，可保证将前壁体8保持在适当位置。当然，突出部9、10和外壳11、12的位置可颠倒。而且，除了或代替整个前壁体8的这种弹性变形，可通过其他装置保持在适当位置，如设置在前壁体8或横向壁体3、4上的弹性钳爪，或通过小尺寸的螺钉。

在图3的情形中，根据本发明的笼子闭合是通过类型本身已知的刚性板13保证的。该刚性板被设计成交叠两个要融合椎骨设置，并通过刺入所述椎骨的螺钉14固定到椎骨上。板13可有利地装配有本身已知的装置15、16，如所示，该装置在螺旋后可移动以覆盖螺钉14的头部17，并防止其在患者生命期间逐步被推出外壳。板13使得能够保持椎骨相对彼此固定。该板不必刚性固定到元件1。在所示实例中，止块6、7的下边缘18、19具有非直线轮廓并相应于板13的纵向边缘的部分20、21。以该方式，元件1和板13的相对定位是预先确定的并以可靠方式得以随时间保持。作为一种变化，可以提供都为直线的下边缘18、19，止块6、7和板13的纵向边缘20、21，以便在安装时，应用板13相对元件1的严格的初始纵向定位。

在图4的情形中，为了阻止笼子，使用板22，如以本申请人名义申请的专利FR 08 50285中详细说明。

板22具有在静止时纵向和/或横向弯曲，并使得能够在安装板22时伸直所述弯曲的弹性的明显特征。在板22安装后，其倾向于恢复到初始形状。

板22静止时在纵向(XX)上有一定弯曲，使得板22在该方向上为弯曲形状。

利用适当的仪器，板22可弹性变形，以便减小、实际上消除该板安装时的这种弯曲。在仪器撤出后，板22倾向于恢复其初始形式，然而不是完全恢复，这是由于其碰到部分椎骨和笼子的阻力。

在所示实例中，板22也包括横向(YY)上的弯曲，以便更好地符合椎骨前表面的形式，在该板安装时的弹性变形也可减小或消除其弯曲。

板22包括在其后表面上的固定柱23、24、25，在所示实例中共4个(图4中可看到3个)。这些柱23、24、25是更优选的，且如图所示与板22形成一体：因此无需提供独立部件，如固定板22到椎骨的螺钉，其简化了板22的安装和部件库存的管理。柱23、24、25在图4所示的实例中具有大致椭圆形横截面。其可以是圆形的、或平坦的，以便优化海绵状骨的支撑。在所示实例中，柱23、24、25每个都包括局部的隆起(bulge)26，其在板22的后表面附近有背脊(ridge)27。该背脊具有止回钩的作用并倾向于防止板在设置后自发缩回。作为变化，一个或更多真正钩子可提供在柱23、24、25上从而形成止回装置。

板22的不同尺寸是作为所涉及椎骨尺寸的函数选择的，未来设置板22和材料的机械特性弥补了不足。板22需要具有足够的弹性，以便其纵向(XX)上的弯曲和可选地横向(YY)上的弯曲可在安装之前显著减小，实际上消除。以该方式，在板22在安装后倾向于恢复其初始形状，而无需完全恢复，相对板22在安装时不是可弹性变形的情形，以该方式，柱23、24、25将施加增加的力到各孔口壁体上。因此，板22被扯出(ripped out)的阻力增加。

更优选，柱23、24、25在静止时不是平行的，但在空间的一个或两个方向上呈现交汇，这使得在安装后更难于扯出板1。

而且，由于板1在纵向(XX)上的初始弯曲，板1返回到其初始形状的倾向对使椎骨集合到一起的倾向有影响，其中板1安装到该椎骨上。因此，可实现骨移植物的永久限制，根据本发明骨移植物已经事先插入到笼子的元件1中。因此加速了椎骨融合。在本发明发现为优先但不绝对的应用实例的颈部区域，提供了柱23、24、25，其足够长以便椎骨集合到一起发生在其后部。以该方式，可恢复所考虑的该区域内脊柱前弯症。

板22的安装如下发生：

在所考虑的椎骨中，外科医生形成孔口使得能够开始插入固定柱23、24、25。当板1处于伸直状态时，孔口轴间距离相应于柱23、24、25之间的距离。

然后，利用适当的仪器，外科医生控制板1并对其施加力，从而减小或消除沿(XX)的纵向弯曲(并可选沿(YY)的弯曲)，以便相应于开口在柱23、24、25的端部之间产生轴间距离。在该位置，发现柱23、24、25更优选具有基本平行取向从而促进其导入。

然后外科医生在椎骨孔口内设置固定点23、24、25，并挤入板22，例如通过用锤子轻微撞击仪器，这会使其伸直并将其维持，以类似方式驱动固定柱23、24、25到其孔口中，这会使它们放大从而堵塞在其中。板22的后表面因此与椎骨接触。

然后板22上的伸直力中断，例如通过将仪器与板22断开。因此，板倾向于恢复其初始弯曲形状，这使得板22更难于扯出，其原因上面已经说明。而且，板22对椎骨永久施加集合力并压缩骨移植物。因此，相对在无压缩力的情形所发生的结果，椎骨端板的融合可能性和速度增加。该压缩的局部化和强度是通过选择材料和板尺寸控制的。

压缩时，骨移植物可刺入其中的凹痕或孔口可提供在板22的后表面上。通过硬化，该移植物对将板22保持在适当位置有贡献。这些孔口可穿过板1。这样的凹痕或孔口也可出现在笼闭合的其他装置中(壁体8或板13)。但从该观点看，能够通过板22强力压缩移植物使得该构型特别有效。

利用非限制性实例，可以使用PEEK板，其被设计来前路植入，交叠两个颈部椎骨，其长度为22mm，最大宽度为16mm，且厚度为1.8mm。固定柱23、24、25的长度为13mm，且直径为3.5mm，并在背脊27处达到4mm。它们交汇的角度为60度。

当板22交叠两个连续椎骨延伸时，通常建议有四个固定柱23、24、25。可以仅提供两个，特别地，如果板22被设计为植入到最小颈部椎骨上的话。根据本发明，也可以为板22提供更多数目的柱23、24、25，以便植入到更大椎骨中，作为对元件1的补充并构成笼子。

也可考虑不集成固定元件和板22，而是利用例如加工到板22中的螺钉横过的孔口执行该固定，这取决于保证使其回到初始弯曲构型的板22施加的力利用与螺钉的足够接触表面而被适当传递到固定元件，特别是借助螺纹杆。板22返回弯曲构型中的趋势使得能够增加螺杆和孔口壁体之间的摩擦，这使得移去螺钉更困难并使得其能够消除通常与其关联的抗缩回装置。

而且在板22的情形中，可以为板22的横向边缘20、21和止块6、7的内边缘提供直线形状，而不要求在安装时板22相对元件1严格地纵向定位。

图3和4中的板13、22也可有利地贴着表面28停止，该表面28是通过撤出止块6、7到元件1的横向壁体3、4的后端实现的。它们以该方式在患者生命期间防止元件1撤出椎骨空间。

如图所示，元件1的单一构型可设计成适应几种类型的闭合元件。这简化了制造商和用户的制造范围和部件管理。

根据本发明，可用来构成笼子不同部件的材料是通常用于这些应用的材料，例如，不锈钢、钛和其他生物相容金属、诸如PEEK的聚合物、碳纤维等等。在使用生物透明(biotransparent)材料的情形中，必须在适当位置设置非生物透明参考点，用于在使用X射线时验证装置被适当定位。

还考虑了使用在两个以上的连续椎骨上延伸的板13、22，且其刚性连接到其上，以这样的方式，单个这类板13、22与多个元件1使用，每个都被设置在所涉及的两个椎骨之间。

Claims (13)

1.一种椎间笼，其含融合两个邻近椎骨的骨移植物，该椎间笼具有由后壁体（2）和两个连接其上的横向壁体（3，4）的底元件（1），以及闭合元件，所述闭合元件初始与所述底元件（1）分开，其特征在于，所述闭合元件是固定在要融合的椎骨上的板（13，22），所述底元件（1）在其横向壁体（3，4）的前端具有止块（6，7），该止块高度比所述前端高，以便在所述椎骨之间插入所述底元件（1）的过程中与要融合的椎骨前壁体接触；且其中所述底元件包括表面（28），其配置为与所述闭合元件和结合的底元件对准，提供止块（6，7）之间闭合元件横向对准和前路对准，以便所述闭合元件的前部基本与所述止块（6，7）的前路限制对准，所述止块（6，7）具有内边缘（18，19），该内边缘具有相应于所述板（13，22）纵向边缘的部分（20，21）的形状的非直线形状。

2.根据权利要求1所述的椎间笼，其特征在于其在底元件（1）的至少一个壁体（2，3，4）上具有止回钩（5）。

3.根据权利要求1或2所述的椎间笼，其特征在于所述闭合元件由前壁体（8）形成，该前壁体（8）支撑在所述底元件（1）上并通过固定装置固定到其上。

4.根据权利要求3所述的椎间笼，其特征在于所述固定装置由在所述前壁体（8）上形成的突出部（9，10）和在所述底元件（1）上形成的外壳（11，12）形成，其中所述突出部（9，10）被设置，或通过突出部被形成到所述底元件（1）上，且外壳被形成到所述突出部已设置其中的所述前壁体（8）上，所述前壁体（8）由于其自身弹性保持在所述底元件（1）上。

5.根据权利要求3所述的椎间笼，其特征在于所述固定装置是设置在所述前壁体（8）或所述横向壁体（3，4）上的弹性夹钳。

6.根据权利要求3所述的椎间笼，其特征在于所述固定装置是螺钉。

7.根据权利要求1所述的椎间笼，其特征在于所述板（13）通过螺钉（14）固定在要融合的椎骨上。

8.根据权利要求1或7所述的椎间笼，其特征在于所述板（22）在静止时在其纵向（XX）上具有弯曲，且所述板（22）具有弹性从而允许所述弯曲在所述板（22）设置在所述椎骨上时伸直。

9.根据权利要求8所述的椎间笼，其特征在于所述板（22）在其纵向（XX）和横向（YY）上有弯曲。

10.根据权利要求3所述的椎间笼，其特征在于所述固定装置是由与所述板（22）一体形成的固定柱（23，24，25）。

11.根据权利要求10所述的椎间笼，其特征在于所述固定柱（23，24，25）具有止回背脊（27）或止回钩。

12.根据权利要求1所述的椎间笼，其特征在于所述闭合元件（8，13，22）具有骨移植物可刺入的凹痕或孔口。

13.执行两个以上邻近椎骨的融合的椎骨融合装置，其特征在于其具有几个根据权利要求1或2所述的椎间笼，且它们都被由骑跨在所有要融合的椎骨上的板形成的同一闭合元件闭合。

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