CN102639073A - 可膨胀的植入物 - Google Patents

Abstract

植入物体系包括固定装置，所述固定装置本身可包括可膨胀植入物单独或结合辅助植入物。可膨胀植入物包括由可膨胀材料制造的可膨胀植入物主体。可膨胀材料包括聚合物基体和包含在至少一部分聚合物基体内部的可膨胀气源。该植入物体系可进一步包括能源，其中构造所述能源，以加热聚合物基体到比其玻璃化转变温度高的温度，从而引起气源在聚合物基体内部膨胀。该固定装置可进一步包括插入器具，其中构造所述插入器具，以将固定装置植入到解剖腔内。

Description

可膨胀的植入物

相关申请的交叉参考

本申请要求2009年11月30日提交的美国临时专利申请序列号No.61/265201，2010年2月2日提交的美国临时专利申请序列号No.61/300734，和2010年7月8日提交的美国临时专利申请序列号No.61/362451的优先权，其中每一篇的公开内容在此通过参考引入，如同它们在此全文列出一样。

发明领域

本发明的公开内容一般地涉及可膨胀的材料，和更特别地涉及含可膨胀材料的一种或多种植入物。本发明公开内容的实施方案涉及制造植入物的方法和使可膨胀材料膨胀的方法。

背景技术

存在用作孔隙填料或者对医疗植入物，例如骨水泥、同种异体移植物(allograft)，骨移植物，即骨替代材料提供提高的辅助固定的不同植入物材料。骨水泥常常用作孔隙填料或用于固定。这种水泥的常见缺点是难以除去且在注入过程中，尤其在用于关节重建用的骨干骨中难以控制粘度。作为实例，在锥体成形术中在注入之前，混合骨水泥(PMMA)。一旦混合，则硬化过程开始且粘度增加。若在注入过程中粘度太低，则水泥可离开目标区域(泄漏)，并且例如渗透到脊椎管内；另一方面，若粘度太高，则难以注入水泥。

许多固定器件，例如螺钉，钉子等目前用于固定骨，例如将骨折片断(fractures)固定在一起，或者固定其他器件，例如板材、棒材等到骨上。一旦固定器件准备就绪，则装置不想要的移动可引起诸如对相邻组织损害之类的问题。期望提供易于使用且在固定骨时有效的改进固定装置。

因此，仍需要改进的植入物材料和改进的材料，以提供医疗植入物器件用的提高的辅助固定。

发明概述

根据一个实施方案，植入物体系包括可膨胀植入物，而可膨胀植入物本身包括由可膨胀材料制造的可膨胀植入物主体。可膨胀材料可包括1)聚合物基体，该聚合物基体由至少一种热塑性聚合物制造，和2)容纳在至少一部分聚合物基体内的可膨胀气源。该聚合物基体当从第一温度加热到第二温度时软化，以便可膨胀气源在聚合物基体内膨胀，从而引起植入物主体从第一稳定体积膨胀到比第一稳定体积大的第二膨胀体积。

附图简述

当结合附图阅读时，将更好地理解前述概述以及本申请优选实施方案的下述详细说明。对于阐述本申请的可膨胀植入物的目的来说，在附图中示出了优选实施方案。然而，应当理解本申请不限于所示的精确的布局和手段。在附图中：

图1A是植入物体系的正视图，所述植入物体系包括具有第一尺寸且插入到解剖腔内的可膨胀植入物；

图1B是图1A所示的可膨胀植入物的正视图，显示具有大于第一尺寸的第二尺寸;

图2A是图1A所示的第一状态下的可膨胀植入物的正视图，它包括聚合物基体和置于该聚合物基体内的可膨胀气源；

图2B是以转变状态示出的图2A所示的可膨胀材料的示意图，其中可膨胀材料暴露于加热聚合物基体的能源下；

图2C是图2B所示的可膨胀材料的示意图，它示出了在植入物材料转变到第二状态之后除去能源；

图2D是与图2B所示类似的可膨胀材料的示意图，但包括根据另一实施方案的产热颗粒；

图2E是与图2A类似的可膨胀材料的示意图，但包括根据另一实施方案的化学催化剂；

图2F是与图2A的可膨胀材料类似的可膨胀材料的示意图，但采用替代的可膨胀气源构造；

图2G是处于膨胀状态下的图2F的可膨胀材料的示意图；

图3A是根据本发明公开内容的替代实施方案的可膨胀材料的示意图；

图3B是处于第二膨胀状态下的图3A的可膨胀材料的示意图；

图4A是由可膨胀材料制造的处于第一稳态下的可膨胀植入物的正视图；

图4B是在由能源活化之后，来自第一稳态的处于转变状态下的图4A的可膨胀植入物的正视图；

图4C是在从转变状态膨胀到第二膨胀状态之后，图4B的可膨胀植入物的正视图；

图5A－5C是显示根据一个实施方案，将可膨胀植入物植入到骨内的方法的选择步骤的正视图；

图5D是显示根据图5A－5C所示的方法步骤，作为使可膨胀植入物膨胀的能量装置使用的以电池为动力的激光装置的正视图；

图6A－6C是显示根据另一实施方案，将可膨胀植入物植入到骨内的方法的选择步骤的正视图；

图7A－7C是显示根据再一实施方案，将可膨胀植入物植入到骨内的方法的选择步骤的正视图；

图8A是根据一个实施方案，由可膨胀材料制造的处于第一稳态下的可膨胀植入物的正视图；

图8B是根据一个实施方案，处于第二膨胀状态下的图8A的植入物的正视图；

图9A是在可膨胀植入物膨胀之前，含根据一个实施方案的可膨胀植入物和辅助植入物，例如骨板的骨固定装置的侧视图；

图9B是在可膨胀植入物膨胀之后，图9A所示的骨固定装置的侧视图；

图10A是含根据另一实施方案的可膨胀植入物和辅助植入物，例如骨板，且进一步包括可插入的能源的骨固定装置的侧视图，其中示出了膨胀之前的该可膨胀植入物；

图10B是在可膨胀植入物膨胀之后，图10A所示的骨固定装置的侧视图；

图11是含根据一个实施方案的可膨胀植入物和辅助植入物，例如缝合线的骨固定装置的侧视图；

图12A是根据一个实施方案，处于第一稳定体积下的含具有染色部分的可膨胀植入物的克氏针形式的骨固定装置的正视图；

图12B是根据一个实施方案，图12A的骨固定装置的正视图，其中可膨胀植入物的染色部分处于第二膨胀体积下；

图13是根据一个实施方案，在椎骨内适当位置的图12A－12B的骨固定装置的顶视图；

图14A是根据进一步的实施方案，图12A－12B的骨固定装置的第二末端结构的侧视图；

图14B是与图14A所示的第二末端类似的第二末端的侧视图，但它根据另一实施方案构造；

图14C是与图14B所示的第二末端类似的第二末端的侧视图，但它根据另一实施方案构造；

图14D是与图14C所示的第二末端类似的第二末端的侧视图，但它根据另一实施方案构造；

图15－19是插入到下面骨内的骨固定装置的正视图，其中该固定装置包括可膨胀植入物和根据各种实施方案的辅助植入物；

图20－22是骨固定装置的侧视图，其中该固定装置包括基本上以接骨螺钉形式成型的辅助植入物和根据各种实施方案的可膨胀植入物。

图23是骨固定装置的正视图，其中该固定装置包括基本上以接骨螺钉形式成型的辅助植入物和根据一个实施方案的可膨胀植入物；

图24是骨固定装置的正视图，其中该固定装置包括基本上以接骨螺钉形式成型的辅助植入物和根据另一实施方案的可膨胀植入物；

图25是骨固定装置的正视图，其中该固定装置包括基本上以接骨螺钉形式成型的辅助植入物和根据进一步的实施方案的可膨胀植入物；

图26和27是骨固定装置的正视图，其中该固定装置包括置于骨管内的基本上以骨髓腔内钉形式成型的辅助植入物和根据一个实施方案的可膨胀植入物；

图28是骨固定装置的正视图，其中该固定装置包括基本上以骨髓腔内斯滕特固定模(stent)形式成型的辅助植入物和根据一个实施方案的可膨胀植入物；

图27是处于第二膨胀状态下的图28的装置的正视图；

图30是图28的装置的截面视图；

图31是图29的装置的截面视图；

图32是图28的装置的截面视图，它示出了可膨胀植入物的部分再吸收(resorption)。

详细说明

参考图1A－1B，植入物体系45包括可膨胀植入物8，所述可膨胀植入物8被构造为插入到例如骨的解剖腔34内。例如，解剖腔可包括椎间隙，骨髓腔内空间，或骨内部或者相邻骨或骨片断之间的其他解剖空间。正如图1A所示，可膨胀植入物8包括由可膨胀材料10制造的植入物主体9。构造植入物主体9，以便当植入物材料10处于第一状态下时，它置于腔34内。例如，植入物8可插入(例如，注入或者在其他情况下置于)腔34内。当可膨胀材料10处于第一状态下时，植入物主体9限定了第一尺寸，所述第一尺寸可以是稳定的体积。当植入物主体9限定第一尺寸时，植入物主体9可限定视需要的任何合适的形状，以便植入物主体9可配合到解剖腔34内。例如，植入物主体9可视需要限定矩形、正方形、棒形、平板、圆柱体或其他方便的起始几何形状。

可膨胀材料10，和进而植入物主体9适合于膨胀，以改变形状和/或体积，这将在下述实施方案中描述。因此，一旦植入物8置于腔34内，则植入物主体9可从第一尺寸膨胀到第二尺寸，所述第二尺寸可称为第二膨胀体积。特别地，可活化并加热可膨胀材料10从第一状态活化到转变状态，随后到第二状态。当活化并加热可膨胀材料10从第一状态活化到转变状态时，可膨胀材料10和进而植入物主体9软化并被构造为在几何形状上贴合腔34的相应几何形状到第二膨胀体积，从而提供在腔34内的轮廓拟合。然后，当从转变状态除去热量到第二状态下时，可膨胀材料10和进而植入物主体9可冷却，并硬化，于是植入物主体9限定了第二膨胀体积。当可膨胀材料10冷却并再硬化时，植入物主体9被构造为保持其膨胀的第二体积。由于可膨胀材料10可在活化之前，保持第一稳态，因此，在可膨胀材料10活化之前，当在腔34内插入植入物8时，提供给使用者时间灵活性。

同样参考图2A，可膨胀材料10包括聚合物基体12和置于聚合物基体12内的可膨胀气源14。应当理解，例如通过在聚合物基体12内膨胀的可膨胀气源，聚合物基体12可从其中聚合物基体12抗膨胀的第一状态转变到其中聚合物基体可膨胀的第二状态，从而引起植入物主体9从第一稳定体积膨胀到大于第一稳定体积的第二膨胀体积。根据一个实施方案，聚合物基体12包括热塑性聚合物或不同的热塑性聚合物的混合物。聚合物基体12可具有玻璃化转变范围，以便在第一状态下，它具有抗可膨胀气源14膨胀的粘度或刚度。当可膨胀材料10被加热到引起聚合物基体12从第一状态转变到第二状态的温度下时，它具有第二粘度或刚度，所述第二粘度或刚度允许可膨胀气源14膨胀聚合物基体12同时保持足够凉爽，以便避免对周围组织引起与热有关的损害。聚合物基体12可包括任何合适的可生物吸收的聚合物，例如聚丙交酯聚合物，或者视需要，可包括非可生物再吸收的聚合物。例如，聚合物基体可包括聚己酸内酯(PCL)或它可包括聚丙交酯(PLA)。

PCL具有-60℃范围内的玻璃化转变温度(T_g)和60℃范围内的熔融温度(T_m)。当聚合物基体12包括PCL时，在室温(约25℃)下，PCL处于第一状态下，而当聚合物基体被加热到约50℃的温度时，PCL处于第二状态下。

PLA具有在58℃范围内的转变温度(T_g)和175℃范围内的熔融温度(T_m)。当聚合物基体12包括PLA时，在室温(约25℃)下，PLA处于第一状态下，而当聚合物基体被加热到约65℃的温度时，PLA处于第二状态下。

在一个实施方案中，可膨胀气源14可被构造为捕获在聚合物基体12内的至少一个压缩的气泡15，例如气体23的多个气泡15。在一个实例中，在压缩气泡15内的气体23可包括二氧化碳气体。二氧化碳具有足够低的扩散速度穿过聚合物基体12，结果，在活化可膨胀材料10之前，随着时间流逝，气体23的压力基本上得以维持。然而，应当理解，可视需要提供气体23，例如压缩的空气、惰性气体、或任何合适的可压缩气体。因此，当可膨胀材料10处于第一稳定温度下的第一状态下时，聚合物基体12在其压缩结构内包封可膨胀气源14。

如图2A所示，可视需要分布可膨胀气源14。例如，可膨胀气源14可以在整个聚合物基体12当中基本上均匀分布，或者可以在聚合物基体12的一个或更多个部分内更加集中。在一些实施方案中，聚合物基体12的一个或更多个部分可以不具有可膨胀气源14，以提供不同的膨胀，这将在下面更加详细地描述。此外，尽管为了阐述的目的，以基本上连续的形式示出了聚合物基体12，但在选定的实施例中，聚合物基体12具有含可膨胀气源14的气泡15在其内互连的内部开孔聚合物基体。

参考图2B，植入物体系45可视需要进一步包括任何合适的能量发射装置(参见，例如图5D和23中所述激光器13)，所述能量发射装置被构造为施加相应的能源17到可膨胀材料10上，这将引起聚合物基体12的温度增加并软化，引起可膨胀材料10从第一状态转变到第二状态。当聚合物基体12软化时，可膨胀气源14，例如压缩气体23的气泡15可在聚合物基体12内膨胀，从而使植入物主体9膨胀，正如以上相对于图1A－B所述。

可视需要通过任何方法，进行采用能源17加热可膨胀材料10的步骤。合适的能源可包括例如，通过电线或其他导体的电阻加热，超声摩擦加热，辐射加热，顺磁颗粒加热，加热的流体交换和化学加热，以及利用电磁能或辐射，其中包括使用激光或可见光或UV光源。尽管描述了可将能量转移，以加热可膨胀材料10的数种例举的能源17，但可视需要使用任何合适的能源17加热可膨胀材料10。

图2C示出了处于膨胀状态下的可膨胀材料10。在加热可膨胀材料10到所需的第二温度下时，聚合物基体12软化，从而允许可膨胀气源14膨胀并在聚合物基体12上产生力，这将引起可膨胀材料10体积增加到比第一稳定体积大的第二膨胀体积，如图2C所示。在一个实例中，第二温度足够高到软化聚合物基体12，但仍然足够低到没有显著损害周围组织或骨的程度。在图2A中，以上所述可膨胀材料10在第一温度下稳定且具有稳定的第一体积。在以上列出的其中聚合物基体包括PLA的一个实例中，第一温度低于聚合物基体12的玻璃化转变温度。在第一温度下，可膨胀气源14因聚合物基体12的机械性能导致不具有活性和/或被包含。可膨胀材料10将保持基本上第一稳定体积，直到热活化。一旦能量从能源17施加到可膨胀材料10上，则可膨胀材料10被加热到转变状态，并且从第一温度转变到第二温度。在一个实例中，第二温度大于聚合物基体12的玻璃化转变温度。在第二温度下，含PLA的聚合物基体12软化，从而允许可膨胀气源14膨胀并在聚合物基体12上产生力，从而引起可膨胀材料10体积增加到比第一稳定体积大的第二膨胀体积。

当以超声波能或超声振动形式提供施加到可膨胀材料10上的能源17时，该超声波能量会引起可膨胀材料10振动，和可通过聚合物基体12和/或气体23提供的在可膨胀材料10内的所得摩擦会引起聚合物基体12的温度从第一温度增加到第二温度，其中在所述第二温度下，聚合物基体12内的聚合物链可相对于彼此更加自由地运动，且可膨胀材料10能增加体积到第二膨胀体积。应当理解，可使用超声振动，通过在超声共振频率下振动的在可膨胀材料10内部的颗粒引起的摩擦，加热可膨胀材料10。

能源17的另一实例包括光源，例如可见光或UV光，或激光源。在一个实施方案中，可膨胀材料10进一步包括敏化剂，例如染料，当暴露于光源下时，它能吸收光并将光能转化成热。染料可均匀地分布在整个可膨胀材料10当中。或者，染料可集中在可膨胀材料10的一个或更多个部分内，且相应地不存在于可膨胀材料10的其他部分内。作为实例，可膨胀材料的染色部分吸收的光多于可膨胀材料的无色或着浅色的部分。无色的可膨胀材料倾向于透过光，而与吸收相反，白色或在其他情况下，浅色的可膨胀材料倾向于反射光。敏化剂的其他实例包括对光的选择波长具有反应性的化学品。在一个实例中，敏化剂，例如染料仅仅在聚合物基体12内混合。在另一实例中，敏化剂仅仅包括在可膨胀材料10的一个或多个选择部分内，以便在植入物主体9的膨胀区域处，提供植入物8的定向膨胀。在进一步的实例中，敏化剂可包含在可膨胀气源14内。在选择光源的实施方案中，光与以上所述敏化剂相互作用，诱导可膨胀材料10加热。在一个实例中，敏化剂是包括在可膨胀材料10的一部分内的染料。激光优先加热可膨胀材料10的染色部分。通过能源17，例如光源加热的优点包括在没有直接物理接触的情况下，加热可膨胀材料的能力。使用敏化剂，例如染料，通过光能源17加热的另一优点包括仅仅加热植入物主体9的选择部分(例如，染色部分)的能力。

在另一实例中，能源17包括电磁波能，它用于远程激发所有或部分的可膨胀材料10。图2D阐述了其中可膨胀材料10进一步包括许多产热颗粒18的实例，其中在电磁场存在下，所述颗粒18反应，产生热量。示出了在可膨胀材料10内部的颗粒18。在一个实施方案中，颗粒18包括顺磁颗粒。仅仅为了阐述的目的，在图2D中以方框图形式，用三角形示出了颗粒18。颗粒18从能源17中，例如当存在发生交变电磁场时，从电磁波中吸收能量。被颗粒18吸收的能量转化成热量，并转移到可膨胀材料10上，从而将可膨胀材料10的温度从第一温度升高到第二温度。在一个实例中，颗粒18包括超顺磁氧化铁(Fe₃O₄)颗粒。在一个实例中，氧化铁颗粒是纳米级颗粒。通过电磁波能诱导活化的一个优点是不象例如电阻加热一样，需要与可膨胀材料10物理接触。仅仅要求与电磁场紧密邻近。

在替代的实施方案中，可在可膨胀材料10内部包括能源17。例如，可通过由在可膨胀材料10内混合的一个或更多个胶囊19或其他容器发射化学催化剂，来加热可膨胀材料10。图2E阐述了在以上实施方案中所述具有聚合物基体12和可膨胀气源14的可膨胀材料10。还包括用化学催化剂25填充的催化剂胶囊19。尽管为了阐述，示出了一个大的胶囊19，但任何数量的胶囊和各种胶囊大小在本发明公开内容的范围内是可能的。在操作中，挤压或在其他情况下，机械变形可膨胀材料10，使一个或多个胶囊19破裂。包含在其内的催化剂25然后开始反应，所述反应会加热并软化可膨胀材料10，或在其他情况下，活化可膨胀气源14。在一个实例中，通过化学催化剂25引发的化学反应是放热反应，所述放热反应会加热可膨胀材料10，软化聚合物基体12。

在另一实例中，通过改变主体内的pH水平，以活化可膨胀气源14。在这一实例中，可膨胀材料10中的聚合物基体12在主体外部的典型环境的pH水平下是稳定的。活化化学反应，以加热可膨胀材料10，或在其他情况下，一旦可膨胀材料暴露于主体内的不同pH水平下，则活化可膨胀气源14。

根据本发明公开内容的进一步方面，提供制造可膨胀材料的方法。该方法包括一步或更多步，一直到所有步的下述步骤：

加热聚合物基体到足以软化聚合物基体的温度；

在升高的外压的同时，将气体引入到聚合物基体内；和

在升高的外压的同时，冷却聚合物基体到硬化该材料并在聚合物基体内部，以可膨胀气源形式捕获加压气体的温度。

在以上所述制造方法中，升高的外压约束(constrain)气体体积到比它要么在正常大气压下时的体积下降的体积。此外，在外压下冷却聚合物基体将在非平衡体积下捕获气体。

参考图2F和2G，可膨胀材料10包括具有可膨胀气源14的聚合物基体12，所述气源14包括由形状记忆聚合物(SMP)形成的气体胶囊16的分布。SMP是当由外部刺激或引发物(trigger)，例如温度变化导致活化时，具有从变形状态(临时状态)恢复到其起始状态(永久状态)的能力的聚合物材料。在图2F中，SMP胶囊16被锁定在第一变形的几何形状内，所述第一变形的几何形状以可膨胀气源14形式容纳气体23。一旦通过能源活化，则可膨胀材料10加热并软化聚合物基体12，从而允许SMP胶囊16从变形状态膨胀到较大体积的记忆形状的状态。图2G示出了SMP胶囊16恢复到记忆形状。较大体积的活化的SMP胶囊16在可膨胀材料10内发生膨胀。

在替代的实施方案中，可膨胀气源14包括能形成气泡的化学混合物。在一个实例中，化学混合物被活化，但如上所述，由于聚合物基体12在第一稳定温度下的机械性能导致包含在聚合物基体12内，并在第二升高的温度下在聚合物基体12上产生膨胀力，从而使可膨胀材料膨胀。在另一实例中，化学混合物在第一稳定温度下不具有反应性，并通过升高可膨胀材料10到第二温度而活化。在第二温度下，可膨胀气源14中的化学混合物开始形成气泡15，所述气泡15将膨胀，提供可膨胀材料10的膨胀。

适合于作为可膨胀气源14的化学混合物的一个实例是发酵粉(碳酸氢钠，NaHCO₃)，酸式盐，和任选地惰性淀粉。这一混合物典型地称为发酵粉。在一个实施方案中，酸式盐是仅仅在升高的温度下活化的缓慢作用的酸式盐。缓慢作用的酸式盐的一个实例包括二磷酸二钠(焦磷酸钠Na₂H₂P₂O₇)。通过这一化学反应形成的气体包括二氧化碳气体。化学混合物可进一步包括前面所述敏化剂，例如能与光能源，例如激光相互作用的染料，以提供可膨胀材料10的加热。

根据本发明公开内容的另一方面，制造可膨胀材料的方法可包括一步或更多步，直到所有步的下述步骤：

加热聚合物基体到足以软化聚合物基体的温度；

将在活化温度下能生成气体的化学混合物引入到聚合物基体内；

冷却聚合物基体到使该材料硬化并在聚合物基体内以可膨胀气源形式捕获化学混合物的温度。

参考图3A，可膨胀植入物8可包括具有多个可膨胀颗粒21，例如珠粒的植入物主体9。尽管为了阐述，以基本上圆形的形式示出了可膨胀颗粒21，但可膨胀颗粒21的实际形状可以变化。至少一个一直到所有可膨胀颗粒21可由以上所述具有聚合物基体12和可膨胀气源14的可膨胀材料10制造。在图3A中，在活化可膨胀材料10之前，可膨胀植入物8处于第一稳态下。可作为可膨胀颗粒21中的聚合物基体12使用的热塑性聚合物的实例是聚苯乙烯。图3B阐述了在活化可膨胀材料之后的可膨胀颗粒21，其中聚合物基体12已经软化且可膨胀颗粒21已经膨胀，结果由于可膨胀气源14膨胀导致可膨胀植入物8处于第二膨胀状态下。可膨胀颗粒21可与载体材料结合，形成糊剂，可成型或在其他情况下形成所述糊剂，或者可结合所述糊剂与载体流体，所述载体流体便于注入可膨胀材料20。

图4A示出了具有植入物主体9的可膨胀植入物8，所述植入物主体9包括多个可膨胀颗粒21和聚合的材料24。可膨胀颗粒21被固定在聚合的材料24内，结果植入物主体9处于第一稳定体积下，和可膨胀气源14(未示出)处于压缩状态下。图4B示出了可膨胀材料10从第一状态活化到转变状态，其中包括当以以上所述方式加热时，引发可膨胀颗粒21从第一稳定体积膨胀。图4C示出了可膨胀植入物8，其中由于以上所述可膨胀颗粒21膨胀导致植入物主体9膨胀到第二膨胀体积。在颗粒21冷却之后，植入物主体9可维持它的第二膨胀体积。

根据本发明公开内容的额外方面，制造可膨胀材料20的方法包括：

从起始体积压缩具有聚合物基体和可膨胀气源的多个可膨胀颗粒到压缩体积；

用可聚合材料包围可膨胀颗粒；和

使可聚合材料聚合，以便通过处于压缩体积的可聚合材料约束可膨胀颗粒，使可膨胀气源处于压缩状态下。

根据这一特定制造方法，可膨胀颗粒21可在外压下从起始体积压缩，并加热到压缩体积。压缩的可膨胀颗粒21然后可用可聚合材料包围或在其他情况下用其涂布，所述可聚合材料随后聚合，从而形成可膨胀植入物8。可膨胀植入物8然后在外压下冷却，且聚合的材料24捕获在第一稳定体积下的可膨胀颗粒21与压缩状态下的可膨胀气源14。一旦施加能源到可膨胀材料10上，则可膨胀植入物8以以上所述方式起作用，即它将经历加热，软化，并膨胀到第二膨胀体积。

参考图5A－5D，则植入物体系45可包括根据本发明所述任何合适的实施方案构造的用以填充解剖腔的可膨胀植入物8，和插入器具(instrument)38。骨30用作具有腔34的例举的解剖位置，所述腔34接受植入物8且可至少部分或完全被植入物8填充。构造插入器具38，以容纳可膨胀植入物8，所述可膨胀植入物8包含在末梢端上涂布的可膨胀材料10。或者，可以构造中空的钉销(pin)或注射器形式的插入器具38，所述插入器具38可在插入器具38内的通路或通道内部容纳可膨胀植入物8。末梢端插入到骨30的腔34内，以便可膨胀植入物8在第一稳定体积下定位在腔34内。

器具38可连接到能量装置13上，其中构造所述能量装置，将能源17转移到可膨胀植入物8上，并加热可膨胀材料10。例如，可以以加热的流体交换器形式构造能源17，其中加热的流体可流经连接到插入器具38上的热交换器内的通路。图5D所示的能源装置13是电池为动力的激光装置。在图5B中，活化能源17，从而导致可膨胀材料从第一稳定状态渐变到转变状态，以便聚合物基体12软化且可膨胀气体14开始膨胀。

在图5C中，示出了在聚合物基体12内的处于膨胀状态下的可膨胀气源14。可膨胀植入物8膨胀到第二膨胀体积，且可填充腔34到比其在先的第一稳定体积大的程度，和在一些实施方案中，完全填充腔34，如图5C所示。

当插入到腔34内时，可膨胀植入物8基本上为固体且在第一体积下稳定。可使用所需的任何时间量，将可膨胀植入物8放置在腔34内。一旦放置在合适的位置，则通过活化的能源17加热可膨胀材料10，从而引起聚合物基体相12软化，并允许可膨胀气源14膨胀，从而引起可膨胀植入物8在腔34内从它的第一稳定体积膨胀到它的第二膨胀体积。在膨胀之后，可关闭，除去，断开(decouple)能源17，或在其他情况下，防止供应能量到可膨胀材料10上。例如，在能源17连接到插入器具38的情况下，可从腔34中取出插入器具38，其方式使得在发生足量膨胀之后，可膨胀植入物8就地留在腔34内。一旦除去能源17，或者在其他情况下，终止提供热量到可膨胀材料10上，则可膨胀材料10冷却，且由于聚合物基体12硬化导致可膨胀植入物8在第二膨胀体积下在结构上变为硬质的。

参考图6A－6C，可膨胀植入物8包括在以上图3A－3B中所述许多可膨胀颗粒21。在一个实例中，可膨胀植入物8进一步包括与可膨胀颗粒21混合的载体材料26，形成植入物主体以供递送到目标解剖腔34中。如图6A所示，插入器具38，例如注射器，例如用于递送可膨胀植入物8到骨30内的目标腔34中。类似于图5A－5D中所述实施方案，插入器具38也可包括连接到插入器具38上的能源17，以提供足以加热可膨胀颗粒的能量。可膨胀植入物8位于插入器具38的末梢端上，所述末梢端被插入到骨30的腔34内，以便可膨胀植入物8在第一稳定体积下位于腔34内。

在图6B中，活化能源17，从而导致可膨胀颗粒21膨胀，这是由于加热可膨胀材料10从第一状态到转变状态所致。聚合物基体12软化，且可膨胀气源14开始生长，和可膨胀植入物8从第一稳定体积膨胀。在图6C中，可膨胀颗粒21全部膨胀，且可膨胀植入物8在腔34内在第二温度下达到第二膨胀体积。类似于图5A－5C所述实例，在膨胀之后，可膨胀植入物10达到所需的第二膨胀体积，可除去能源17，或者在其他情况下，防止进一步加热可膨胀材料10。结果，可膨胀颗粒21再次冷却，并且由于聚合物基体12硬化导致在第二膨胀体积下，形成结构上硬质的可膨胀植入物。在一个实施方案中，相邻颗粒21中的聚合物基体12在冷却过程中粘结在一起，形成粘结颗粒的复合结构。

根据本发明公开内容的进一步方面，提供填充解剖腔的方法，该方法包括一步或更多步，一直到所有步的下述步骤：

将含可膨胀材料的可膨胀植入物插入到解剖腔内，该材料包括聚合物基体和位于至少一部分基体相内的可膨胀气源，该可膨胀植入物在第一温度下具有稳定的第一体积；和

在可膨胀植入物放置在解剖腔内之后，通过加热可膨胀材料到第二温度，软化基体相，使植入物在腔34内膨胀，并允许可膨胀气源膨胀，使可膨胀植入物膨胀到比第一体积大的第二膨胀体积，并提供可膨胀植入物配合到解剖腔内。

在另一实施方案中，填充腔包括在锥体成形术操作中填充脊髓腔。

图7A－7C阐述了使用含可膨胀材料10的可膨胀植入物8，填充解剖腔的体系的替代实例。在图7A中，在放置到骨30的腔34内之前，可膨胀材料10通过能源从第一状态加热到转变状态。在使用任何一种前面所述能源加热可膨胀材料10之后，插入器具8，例如注射器用于放置可膨胀植入物8到腔34内，如图7A所示。在图7B中，可取出器具38，从而在腔34内就地留下可膨胀植入物8。可膨胀植入物8从第一稳定体积继续膨胀到第二膨胀体积。在图7C中，可膨胀材料达到第二状态，并示出了在腔34内第二膨胀状态下的可膨胀植入物8。

根据本发明公开内容的替代方面，提供填充解剖腔的方法，该方法包括一步或更多步，一直到所有步的下述步骤：

在第一温度下加热具有稳定的第一体积的含可膨胀材料的可膨胀植入物到第二温度，可膨胀材料包括聚合物基体和置于至少一部分基体相内的可膨胀气源，其中聚合物基体在第二温度下软化，

将可膨胀植入物插入到解剖腔内；和

通过可膨胀材料膨胀，使植入物在腔内膨胀，以便可膨胀植入物膨胀到比第一体积大的第二膨胀体积，并提供可膨胀植入物配合到解剖腔内。

在根据本发明公开内容的再一实施方案中，可膨胀植入物也可形成为骨固定装置。骨固定可包括例如螺钉，钉子，克氏针等。参考图8A，可膨胀植入物8是可膨胀的骨髓腔内固定元件，它可用于固定哺乳动物的长骨，例如人类股骨内的骨折片断。在图8A所示的实例中，可膨胀植入物8包括具有多个可膨胀气源14包埋在聚合物基体12内的可膨胀材料10，其中可膨胀气源14集中在选定区域41和42内。其他实施方案可包括视需要的或多或少的两个区域，以及包括比此处所示的可膨胀气源或多或少的均匀分布。可膨胀植入物8可进一步包括不具有气源14的区域43，或者具有降低浓度的气源。

图8B示出了在施加活化能源17到可膨胀植入物8上，引起可膨胀气源104在第一41和第二42集中区域内膨胀之后的可膨胀植入物。活化的能源17没有引起不具有气源14的区域43膨胀，或者，若区域43包括降低浓度的气源，则活化的能源17可引起区域43比集中的区域41和42小的膨胀。例如，在图8B中，光束，例如激光可充当能源17。示出了激光能17穿过可膨胀植入物的长度方向并选择性加热和膨胀第一集中区域41和第二集中区域42。在一个实施方案中，在第一集中区域41和第二集中区域42内进一步包括敏化剂，例如染料，以便与激光能17反应。图8B示出了在第一集中区域41和第二集中区域42处具有第二膨胀体积的可膨胀植入物8。在可膨胀植入物8的第一41和第二42集中区域内膨胀可使得可膨胀植入物8在两个或更多个方向上夹紧(grip)骨，以保持骨折片断在原位。

参考图9A－B，植入物体系45可进一步包括骨固定装置50，所述骨固定装置50本身可包括至少一个或二个辅助植入物56，可膨胀植入物8可称为第一植入物。可由具有聚合物基体12的可膨胀材料10与以上所述集中分布的可膨胀气源14形成可膨胀植入物8。在所示的实例中，可膨胀气源14仅仅在视需要膨胀的集中区域46内集中。示出了在活化可膨胀材料10之前，在第一稳定体积下的可膨胀植入物8。骨固定装置50可进一步包括辅助植入物56，例如骨板，其中可膨胀植入物8可固定辅助植入物56到一部分骨30上，或者提供辅助固定。图12还示出了通过能源，从第一稳态活化可膨胀材料10到第二膨胀状态之后的可膨胀植入物8，正如上述实施方案所述。示出了在第二膨胀体积下的可膨胀植入物8中的集中区域46。尽管图12所示的可膨胀植入物8仅仅包括单一的集中区域16以供膨胀，但可膨胀植入物可包括任何数量的区域以视需要膨胀。

参考图10A－B，示出了含骨固定装置50和能源17的植入物体系45。根据所示的实施方案，骨固定装置50包括由具有聚合物基体12与分布的可膨胀气源14的可膨胀材料10形成的可膨胀植入物8。正如所示的，可膨胀气源14集中在仅仅需要膨胀的区域62内。示出了在活化可膨胀材料10之前，在第一稳定体积下的可膨胀植入物8。辅助的植入物56用骨板或任何替代的植入物形式说明，使可膨胀植入物8可固定辅助植入物56到一部分骨30上。应当理解，植入物8可视需要提供主要或辅助固定到辅助植入物56上。植入物8进一步包括外周限定在可膨胀植入物8内部形成的腔室68的内壁65。可成型腔室68，接收具有能量发射尖端67，例如热量发射尖端的可插入的能源17。图10还示出了在通过能源17活化可膨胀材料10之后的可膨胀植入物8。可插入的能源17放置在腔室68内，并且例如通过电阻加热，来加热尖端67，但可使用前面所述任何合适的能源活化可膨胀材料10。示出了在活化可膨胀材料10到第二膨胀状态之后，在第二膨胀体积下的可膨胀植入物8中的区域62。尽管图13所示的可膨胀植入物8阐述了仅仅一个单一区域62以供膨胀，但可膨胀植入物8可包括任何数量的区域以视需要膨胀。

参考图11，示出了含可膨胀植入物8和以缝合线形式描述的辅助植入物56的骨固定装置50。示出了由具有聚合物基体12与分布的可膨胀气源14的可膨胀材料10形成的可膨胀植入物8。示出了已经膨胀到第二膨胀体积且在一部分骨30上紧固的可膨胀植入物8。骨固定装置50可包括孔隙72或其他合适的紧固构造，以保持缝合线56。在一些操作中，缝合线更适合于固定骨板以外的装置到骨30上。

参考图12A，固定装置50被构造为克氏针。例如，辅助植入物56包括限定相对的第一端86和第二端87的辅助植入物主体83，以及通过内壁93外周限定且从第一端86基本上延伸辅助植入物主体83全长到第二端87的内部通路91。固定装置50可包括与第二端87相邻布置的尖端89(如图14A－D所图示)，且可单独或结合包括所有或一部分的可膨胀植入物8和辅助植入物56。辅助植入物56限定在辅助植入物主体83的第一端86处，通路91的第一端开口94，和在辅助植入物主体83的第二端87处，通路的第二端开口97。可膨胀植入物8包括可膨胀材料10且具有成型为在通路91内配合的插件形式的植入物主体9。所示的可膨胀植入物8包括含可膨胀材料10且基本上透明的第一部分101，和含可膨胀材料10且进一步包括在其内包含的敏化剂，例如染料的第二部分104。辅助主体83可由视需要的任何合适的生物相容的材料形成，且可包括例如任何数量的生物相容的金属，或其他结构上为固体的可植入的材料，例如聚合物，陶瓷等。合适的金属可包括不锈钢，钛，或其他生物相容的金属。在一个实施方案中，可膨胀植入物8可收缩，以便它完整地容纳在通路91内部。在例如图12A所示的另一实施方案中，可膨胀植入物8可在膨胀之前，之后或之中，经通路91行进，超出第一端开口94或第二端开口97或二者。图12A的可膨胀植入物处于在活化可膨胀植入物材料10之前的第一稳定体积下。

在图12A所示的一个实例中，可膨胀植入物8中的所有或一部分染色的第二部分104延伸超出辅助主体83的第二端开口97，且能源17，例如激光可从辅助主体83的第一端86向下导引，经过可膨胀植入物主体9的第一部分101的长度，到达辅助主体83的第二端87处的第二染色部分104。图12B示出了在将可膨胀植入物8中的第二染色部分104暴露于能源17下之后的骨固定装置80。能源17传递能量到第二染色部分104上，从而加热可膨胀植入物材料10并在第二染色部分104处软化聚合物基体，并允许包含在第二染色部分104内的可膨胀气源膨胀，从而在延伸超出辅助主体83的第二端87的第二染色部分104处，引起可膨胀植入物8从第一稳定体积膨胀到第二膨胀体积。

尽管图12A和12B示出了借助使用光源和染色部分活化可膨胀植入物材料10，但其他可膨胀材料加热机构，例如电阻加热，超声摩擦，热流体传递，化学催化剂等也是可能的。激光加热染色部分的优点是，容易活化仅仅可膨胀材料插件220中的选择性染色部分。尽管使用激光作为实例，但可视需要使用其他光源，例如UV光。

尽管在图12A－12B中以具有通路91与第一94和第二97端开口形式示出了辅助植入物56中的辅助主体83，但并没有这样限制辅助主体83。任何数量的开口可从辅助主体83的通路91处且以任何所需的方向延伸。辅助主体83中的一个或多个开口允许可膨胀植入物8从第一稳定体积膨胀到延伸超出辅助主体83的第二膨胀体积。本领域的技术人员可理解，可沿着辅助主体83视需要使用任何数量的开口或其定位位置。

参考图13，固定装置50可放置在骨30，例如椎体内。示出了在可膨胀植入物8膨胀到第二膨胀体积之后，咬合骨30的内部区域32的可膨胀植入物8中的染色部分104。相对于辅助植入物56，通过延伸可膨胀植入物8到骨30内，和随后如上所述膨胀第二染色部分104，骨固定装置50牢固地保持在原位。已有的固定装置仅仅依赖于装置，例如克氏针的侧面的摩擦，以防止装置移动。可膨胀植入物8中的第二染色部分104的膨胀提供防止装置50不想要的移动或运动的显著增加。

现参考图14A－D，根据多个实施方案，示出了在图12A－B中所示的固定装置50中的尖端89。可膨胀植入物8包括可膨胀植入物材料10，它的一个或更多个部分，一直到所有部分可以染色或者透明。一旦活化可膨胀材料10，则第二端开口97允许可膨胀植入物8在染色的末端114处的第二染色部分处膨胀。固定装置50包括切缘(cutting edge)113，所述切缘113本身又限定第二端开口97。尖端89可在骨内部旋转，以便切缘113产生接收骨固定装置50的骨开口。固定装置50中的尖端89可包括锥形端117，以便于插入。根据所示的实施方案，第二端开口97在所指的末端117处开口，且通过辅助植入物主体83封闭。在一个实例中，第二端87由足以保持切缘113的硬化材料，例如不锈钢制造。一旦放置在骨或其他组织内的合适位置，则能源，例如激光能或其他光源穿过可膨胀植入物8的第一透明部分101的长度到达第二染色部分104的染色端114。一旦通过激光活化，则在染色端114处的可膨胀材料10被加热，且可膨胀植入物8在染色端114处膨胀经过第二开口97，并将骨固定装置固定在原位。

参考图14B，可通过辅助植入物主体83封闭开口97，因此它没有延伸到锥形端117内部。因此，骨固定装置50可限定图14A所示的切缘113，或者如图14B所示，可不具有切缘。或者，固定装置50可不具有开口97。在染色端114处的可膨胀材料10于是软化并膨胀，结果染色端114可移动到骨的孔隙内，并提供牢固地固定到骨上。因此，应当理解，在尖端89包括开口97的实施方案中，染色端114同样可软化并膨胀。

现参考图14D，尖端89限定多个第二端开口97，允许染色端114膨胀。类似于第一实例110，第四实例140中的第二端开口97包括切缘113，以便于在骨内切割孔隙以供插入到装置内。多个第二端开口97便于在角度上相互抵销的多个径向膨胀染色端114。在一些固定操作中，这一构造可提供增加的拔拉阻力(pullout resistence)。

根据本发明公开内容的额外的实施方案，提供在孔隙内固定骨固定装置的方法，该方法包括一步或更多步，一直到所有步的下述步骤：

将骨固定装置插入到孔隙内，该骨固定装置包括辅助植入物，所述辅助植入物具有含通路和与该通路相连的至少一个开口的辅助主体，和其中具有植入物主体且包括可膨胀材料的可膨胀植入物至少部分包含在通路内；

将能量从能源经可膨胀植入物的第一部分传递到可膨胀植入物的第二部分，其中第一部分基本上透明，而第二部分是含敏化剂的染色部分；

通过可膨胀植入物的第二染色部分吸收能量，引起第二染色部分加热；和

使可膨胀植入物的第二染色部分从第一稳定体积膨胀到第二膨胀体积。

以上所述方法可进一步包括在从能源传递能量之前，从至少一个开口延伸可膨胀植入物的步骤。在所述方法的另一实施方案中，能源是激光，和能量吸收是吸收光，加热第二染色部分。尽管可使用所述方法在例如骨内固定装置，但同样认为在本发明公开内容范围内的是，该方法可包括视需要在其他解剖位置内固定装置。在操作中，将辅助植入物插入到孔隙内。所述可膨胀植入物包括以上的实施方案所述装在聚合物基体内的具有可膨胀气源的可膨胀材料。由于吸收能量，因此，第二染色部分被加热，和在该位置处的可膨胀材料被活化，从而引起聚合物基体软化并允许可膨胀气源膨胀，从而使可膨胀植入物在第二染色部分处从第一稳定体积膨胀到第二膨胀体积。

现参考图15－19，示出了包括具有辅助主体的辅助植入物和含以上所述可膨胀材料的可膨胀植入物的骨固定装置。可与辅助植入物一起施加可膨胀植入物，以便针对骨固定装置提高(或提供)辅助稳定性。辅助植入物可以是任何数量的常见医疗植入物，例如钉子或接骨螺钉。可沿着辅助主体放置可膨胀植入物，以提高骨固定装置的辅助稳定性，或者可膨胀植入物可放置在辅助植入物的通路内，其中辅助主体内的一个或多个开口可便于可膨胀植入物向外膨胀。

参考图15，骨固定装置50可构造为骨锚，例如构造为螺钉或钉子或类似物，它将限定头部95和从头部95起延伸的柄99。柄99可以是光滑的，有螺纹的，齿状的，或者在其他情况下，视需要有纹理的。因此，柄99被构造为驱动到下面的骨30内。正如所示的，辅助植入物56可限定头部95和柄99的第一部分，和可膨胀植入物8可限定柄99的第二部分，且可涂布在辅助植入物主体83的尖端156的外表面153上，或者在其他情况下，可视需要从尖端156处延伸。参考图16，可沿着基本上柄99的全长涂布可膨胀植入物8。因此，可膨胀植入物8可在骨30内部膨胀，以便以以上所述方式，将骨固定装置50固定到骨30上。

参考图17，骨固定装置50可限定延伸经过柄99且在尖端156之前终止的内部通路91。内部通路91可进一步延伸经过头部95。内部通路91可含有可膨胀植入物8。骨固定装置50可包括至少一个，例如多个径向穿孔157，它从内部通路91起延伸并经过外表面153。因此，可膨胀植入物8可膨胀，从而将固定装置50固定到骨30上。应当理解，在膨胀之前，可在内部通路91内布置可膨胀植入物8，以便可膨胀植入物8延伸经过径向穿孔157。或者，在膨胀之前，可膨胀植入物8可在引起部分可膨胀植入物8行进穿过穿孔157的充足压力下注入到通路91内。正如图18所示，内部通路91可进一步限定延伸经过尖端156的尖端部分159。因此，可膨胀植入物8可相对于穿孔157，以以上所述方式，进一步穿过尖端部分159。当可膨胀植入物8从其第一稳定体积膨胀到其第二膨胀体积并冷却时，它可沿着辅助植入物56的外表面153形成硬质簇聚体(clusters)，以便骨固定装置50的锚定稳定性可得到提高。

参考图19，骨固定装置50包括可限定骨锚的辅助植入物56，所述骨锚含有主要植入物8，或者在其他情况下，在操作上以如上所述方式与主要植入物8相连，且可进一步包括以骨板形式示出的辅助植入物56`，其中构造所述骨板，以接收骨锚的柄99。

尽管结合可膨胀植入物8插入到辅助植入物56内描述了图15－19所示的骨固定装置50，但应当理解，可膨胀植入物或者可直接注入到骨30内。在膨胀之前或之后，辅助植入物56可随后被驱动到骨30和可膨胀植入物8内，随后硬化在骨30内部的可膨胀植入物8。

参考图20，骨固定装置50包括辅助植入物56和可膨胀植入物8。辅助植入物56基本上以螺钉形式成型且包括具有在辅助主体83一侧切割的螺纹181的主体83。在辅助主体83的第一端83内形成装置咬合形状183，例如十字槽螺丝帽(Philips head)，六角螺钉，梅花头等，以咬合螺丝刀或类似工具。辅助植入物56包括一个或更多个通路91，便于从辅助主体83延伸可膨胀植入物56。示出了具有两个通路91的辅助主体83，所述通路91从第一端86延伸到第二端87且进一步包括在辅助主体83的第二端87处的第二端开口97。可以理解，更多个通路或者更少的通路在本发明公开内容的范围内。

可膨胀植入物8的主体9可构造为配合每一通路91内部大小的线材。每一主体9可包括从辅助植入物56向外移动(displaced)的可膨胀末端188。如上所述，可膨胀植入物8可包括含可膨胀材料10且基本上透明的第一部分101，含可膨胀材料10且进一步包括在其内包含的敏化剂，例如染料的第二部分104。第二染色部分104可位于可膨胀末端188处，以便能源17，例如激光可向下透过可膨胀植入物8的第一透明部分101并在可膨胀末端188处吸收。

在操作中，装置50可用螺丝拧紧到目标解剖场所，例如骨处的位置内，然后可膨胀植入物8延伸经过通路91，进入到周围的骨或组织内。然后，通过来自能源的能量传递，活化可膨胀末端188，使之膨胀，并进一步固定装置50在原位，以防止不想要的移动，例如随着时间流逝，装置50松开(unscrewing)。

参考图21，辅助主体83可限定从第一端86延伸到第二端87的通路91，和从通路91延伸经过装置50的外表面153的至少一个，例如多个径向穿孔157。在操作过程中，装置50被驱动到一个位置，然后可膨胀植入物8被插入到通路91内，使可膨胀末端188与径向穿孔157相邻定位。然后通过前面所述任何能量机构，例如穿过可膨胀植入物8到达可膨胀末端188并与末端188处的染色部分相互作用的激光，活化可膨胀末端188，使之膨胀。可膨胀末端188然后膨胀经过多个径向穿孔157到达第二膨胀体积，从而将装置50固定，避免不想要的移动或旋转。

参考图22，可膨胀植入物8可固定到辅助主体83的一侧153上，以便径向穿孔157相对于可膨胀植入物8，径向向内布置，其中所述径向穿孔157视需要可以是有螺纹的。在操作过程中，装置50被驱动到合适的位置，然后通过任何前面所述能源机构，活化可膨胀植入物8，使之膨胀。例如，激光可穿过通路91并经过径向穿孔157，加热可膨胀材料10。在一个实例中，通过在可膨胀植入物8的染色部分内吸收激光能，活化可膨胀材料10，使之膨胀。与在其他实例中一样，可膨胀植入物8的膨胀将固定装置50，避免不想要的移动或旋转。

参考图23，植入物体系45包括以激光形式示出的能量装置13，它被构造为以激光光束形式发射能源17。植入物体系45进一步包括以骨锚形式构造的骨固定装置50，所述骨锚包括如上所述可膨胀植入物8和辅助植入物56。辅助植入物56可构造为髋关节螺钉，它被螺纹连接到髋骨30上，横跨骨折片断固定一部分髋关节。一旦辅助植入物56在合适的位置，则一个或更多个可膨胀植入物8按照以上所述方式，从辅助植入物56，从辅助植入物56的内部通路起向外延伸。

可膨胀植入物8可进一步限定从辅助植入物56向外延伸的多个可膨胀末端188。植入物体系45可进一步包括第二辅助植入物56`，它可被构造为骨板或者任何合适的替代构造的植入物。正如所示的，骨板接收在下面的骨30内固定的骨锚。植入物体系45可进一步包括可使激光光束17成型的光学透镜193。例如，透镜193可将激光光束17聚焦穿过可膨胀植入物8的长度，到达可膨胀末端188，从而以以上所述方式活化植入物8中的可膨胀材料10。根据所示的实施方案，激光光束17引起膨胀末端188的温度增加，并且膨胀到第二膨胀体积，以便在骨30内固定可膨胀植入物8。正如图24所示的，固定装置50可包括一个或更多个常规的骨锚198，所述骨锚198可进一步固定骨板56`到下面的骨30上。

现参考图25，骨固定装置50包括可整体或离散地连接到第二辅助植入物56`上的辅助植入物56，所述第二辅助植入物56`可视需要成型，且随后借助一个或更多个常规的骨锚198，紧固到下面的骨上。骨固定装置50进一步包括一个或更多个可膨胀植入物8，所述可膨胀植入物8按照以上所述方式限定各自的膨胀末端188。

现参考图26－27，可以以骨髓腔内钉形式所示的骨髓腔内固定元件提供骨固定装置50，所述骨髓腔内钉包括其外表面153至少部分被可膨胀植入物8覆盖的辅助植入物56。因此，可膨胀植入物8可在骨30的骨髓腔内通道32中提供内部锁定或固定辅助植入物56。可膨胀植入物8可用于在长骨30内远端和/或近端锁定辅助植入物56，如图26所示。或者，辅助植入物56的一部分或者所有的外表面153可用可膨胀植入物8涂布，正如图27所示，以便辅助植入物56可被插入和在没有很大的力的情况下取出，这是因为钉子的直径小于骨髓腔内通道32的直径。可通过再加热可膨胀植入物8，从而软化植入物主体9，且有助于骨髓腔内钉在骨髓腔内通道32中移动，从而容易地从骨30中取出骨髓腔内钉。

应当理解，在没有使用锁紧螺钉和相应的辅助切口的情况下，可膨胀植入物8可在骨30的骨髓腔内通道32内部提供骨髓腔内钉的固定。此外，可在没有使用锁定孔隙的辅助瞄准装置的情况下，植入骨髓腔内钉。当然，应当理解，可视需要使用锁紧螺钉，相应的辅助切口，和/或辅助瞄准装置。

现参考图28－32，骨固定装置50被构造为根据替代实施方案制造的骨髓腔内固定装置，它位于骨30的骨髓腔内通道32中，以固定骨折片断201。辅助植入物56被构造为骨髓腔内斯滕特固定模形式，它包括结构上可膨胀的网状物205，例如金属网或聚合物网。在第一稳定体积下，可膨胀植入物8横跨骨30内的骨折片断线201，置于由可膨胀网状物205限定的内部开口207内，如图28和30所示。

在操作过程中，骨固定装置50放置在骨30的骨髓腔内通道32中，以便跨接骨折片断，正如图28所示。然后，通过从以上所述能源传递能量，活化可膨胀植入物8，使之膨胀。然后，当可膨胀植入物8从第一稳定体积膨胀到第二膨胀体积时，可膨胀植入物8提供的膨胀力的结果是，网状物205膨胀。骨固定装置50因此可膨胀，以填充骨30的骨髓腔内通道32，减少骨折片断201，如图29和31所示。随着时间流逝，如图32所示，可膨胀植入物8可再吸收，同时骨固定装置50可保持在膨胀状态下。

尽管根据数个实施方案描述了本发明的公开内容，但应当理解，可在没有脱离本发明公开内容的精神和范围，例如所附权利要求所示的精神和范围的情况下，对本发明作出各种改变，替代，和变化。因此，应当理解，本发明的公开内容不打算限制到本发明所述工艺、机器、制造方法和物质组合物，方法和步骤的特定实施方案上。例如，根据一个实施方案的以上所述各种特征可引入到其他实施方案中，除非另有说明。此外，本领域的技术人员根据本发明的公开内容会容易地理解，可根据本发明的公开内容，使用行使与本发明所述相应实施方案基本上相同功能或实现基本上相同结果的目前已有或者以后将开发的工艺，机器，制造方法，物质组合物，方法或步骤。

本领域的技术人员要理解，可在没有脱离所附权利要求的宽范围的情况下，作出本发明的各种改性和变化。以上讨论了其中的一些，和其他对于本领域的技术人员来说是显而易见的。

Claims (34)

1.一种植入物体系，它包括：

含由可膨胀材料制造的可膨胀植入物主体的可膨胀植入物，该可膨胀材料包括聚合物基体和包含在至少一部分聚合物基体内部的可膨胀气源；

其中当加热时聚合物基体从其中聚合物抗膨胀的第一状态转变到其中聚合物基体可膨胀的第二状态，从而允许可膨胀气源在聚合物基体内部膨胀，引起植入物主体从第一稳定体积膨胀到比第一稳定体积大的第二膨胀体积。

2.权利要求1的植入物体系，其中当从第一温度加热到聚合物基体软化并允许可膨胀气源增加可膨胀植入物体积的第二温度时，聚合物基体从第一状态转变到第二状态。

3.权利要求1的植入物体系，其中当冷却可膨胀材料时，植入物主体保持在第二膨胀体积下。

4.权利要求1的植入物体系，其中聚合物基体可生物降解。

5.权利要求1的植入物体系，其中可膨胀气源包括在第一状态下保持压缩的至少一个气泡。

6.权利要求1的植入物体系，其中可膨胀气源在包括第一温度下稳定的化学混合物，且其中在比第一温度高的活化温度下，该化学混合物能反应，产生加压气体。

7.权利要求6的植入物体系，其中该化学混合物包括碳酸氢钠和酸式盐。

8.权利要求1的植入物体系，其中植入物主体包括多个颗粒，其中至少一个颗粒由可膨胀材料制成。

9.权利要求1的植入物体系，其中至少一部分植入物主体在可膨胀植入物材料处包括敏化剂。

10.权利要求1的植入物体系，其中可膨胀植入物包括含头部和从头部延伸的柄的骨锚，其中构造该柄，以便插入到骨内。

11.权利要求1的植入物体系，其中可膨胀植入物成型为骨髓腔内固定元件形式。

12.权利要求1的植入物体系，其中可膨胀植入物含有包括可膨胀气源的至少一个区域，和不具有可膨胀气源的至少一个区域。

13.权利要求1的植入物体系，进一步包括骨固定装置，所述骨固定装置包括可膨胀植入物且进一步包括辅助植入物，以便构造可膨胀植入物，将辅助植入物固定到骨上。

14.权利要求13的植入物体系，其中骨固定装置定义为骨髓腔内固定元件。

15.权利要求13的植入物体系，其中骨固定装置定义为克氏针。

16.权利要求13的植入物体系，其中可膨胀材料包被在辅助植入物的至少一部分外表面上。

17.权利要求13的植入物体系，其中辅助植入物限定内部通路，且在膨胀之前，至少一部分可膨胀材料位于内部通路内。

18.权利要求17的植入物体系，其中辅助植入物进一步限定从内部通路延伸到辅助植入物的外表面的至少一个穿孔，以便构造可膨胀植入物，行进穿过该至少一个穿孔。

19.权利要求17的植入物体系，其中在膨胀过程中，可膨胀植入物行进穿过该至少一个穿孔。

20.权利要求1的植入物体系，进一步包括将可膨胀材料递送到目标解剖腔内的插入器具。

21.权利要求20的植入物体系，进一步包括能源，所述能源将足以加热可膨胀材料并使聚合物基体的温度从第一温度升高到第二温度的能量传递到可膨胀植入物上。

22.权利要求21的植入物体系，其中将能源连接到插入器具上。

23.权利要求21的植入物体系，其中能源是适合于加热可膨胀材料的激光光束。

24.权利要求1的植入物体系，其中聚合物基体由至少一种热塑性聚合物制造。

25.制造可膨胀材料的方法，该方法包括下述步骤：

加热聚合物基体到足以软化该聚合物基体的温度；

将可膨胀气源引入到聚合物基体内；

在升高的外压的同时，冷却聚合物基体到硬化该材料并在该聚合物基体内部捕获可膨胀气源的温度。

26.权利要求25的方法，其中可膨胀气源被加压。

27.权利要求25的方法，其中可膨胀气源包括在活化温度下能在聚合物基体内部生成气体的化学混合物。

28.权利要求25的方法，进一步包括由可膨胀材料制造多个颗粒的步骤。

29.制造可膨胀植入物的方法，该方法包括下述步骤：

从起始体积压缩具有聚合物基体和可膨胀气源的多个可膨胀颗粒到比起始体积小的压缩体积；

用可聚合材料包围压缩的颗粒；和

聚合该可聚合材料，以便在压缩体积下通过可聚合材料保留颗粒，且可膨胀气源处于压缩状态下。

30.填充解剖腔的方法，该方法包括：

将可膨胀植入物插入到解剖腔内，该植入物包括聚合物基体和置于至少一部分聚合物基体内部的可膨胀气源，该植入物在第一温度下限定第一体积；和

将能量从能源传递到聚合物基体上，以便从第一温度加热聚合物基体到第二温度，以软化该聚合物基体，并允许可膨胀气源膨胀可膨胀植入物到比第一体积大的第二膨胀体积。

31.权利要求30的方法，其中在将可膨胀植入物插入到解剖腔内之后，进行加热步骤。

32.权利要求30的方法，其中在可膨胀植入物插入到解剖腔内之前，进行加热步骤。

33.权利要求30的方法，其中构造可膨胀材料，以便在加热步骤之后，拟合解剖腔的轮廓。

34.权利要求30的方法，进一步包括在插入器具的至少一部分外表面上包被可膨胀植入物的步骤。

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