CN103068343A - 手术植入物 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于融合两个相邻椎骨的手术植入物，其具有用于接触上部椎体的上平面、用于接触下部椎体的下平面和管状结构，其中，该管状结构是由多个管组成的，这些管从上平面延伸到下平面以及在大体水平方向上从手术植入物的一侧笔直延伸到手术植入物的相对侧。该管状结构具有如下优势，促使新生骨形成和向内生长以及新生骨的生成度和向内生长度可通过X射线测量进行检测。

Description

手术植入物

技术领域

本发明涉及一种用于融合两个相邻椎骨的手术植入物，其具有用于接触上部椎体的上平面、用于接触下部椎体的下平面和管状结构，其中该管状结构是由多个管组成的，这些管从上平面延伸到下平面以及在大体水平方向上从该手术植入物的一侧笔直延伸到该手术植入物的相对侧。该管状结构具有如下优势，促进和便于新生骨头的形成和向内生长以及新生骨的形成和向内生长程度可通过X线测量进行检测。

背景技术

在现有技术中，实心和中空的植入物在脊柱领域是已知的。这些植入物或者由于其刚性结构，或者因为骨细胞显示出与其表面的不良粘连，或者具有过大以至于可在适当期限内完全充满内生骨细胞的空腔来防止骨细胞向内生长以及因此通常人工填充骨替代材料或者骨碎片。因此，当外表面以相当缓慢的速度长满时，可在一定时间内完成新生骨头的完全生长。

这种椎间植入物通常被命名为骨架结构。金属骨架结构与聚合物骨架结构相比优势在于骨细胞更好地粘连到金属表面上。因此，与塑料骨架结构或者由聚合物材料制成的骨架结构相比，金属骨架结构可在更短的时间内实现成长。然而，金属骨架结构是不透射线的因而具有如下缺陷，新生骨形成度和新生骨的向内生长度和完全成长度不能通过X射线光谱学进行检测，因此根本不能进行检测，因为除射线照相术之外其他方法是不可用的。

椎骨融合的目标是例如通过脊柱区域的骨架结构的骨生成来获得长期稳定性。骨细胞长入并最终通过植入物并且长在植入物附近在某种程度上是希望的因此骨细胞可以像身体其他地方一样自我更新从而保证长期稳定性，因为身体自身的骨头是降解和生成的连续过程。因此该骨架结构起到临时占位的作用，以至椎间盘间隙不会减少以及减少高度。因此，骨架结构基本上必须采用静态功能，至少直至出现通过植入物的骨生成。骨细胞通过人工椎间植入物，例如骨架结构的快速稳定生长是最符合要求的，因为这种植入物最接近天然椎间盘并且代表对病人最有利的实施例。

例如实心骨架结构的实心植入物的缺陷是显而易见的：骨细胞通过植入物的生长是不可能的，即植入物必须永远呈现支撑功能并且从长远看来不太有效。如果植入物被用作单纯的间隔物，此外还存在植入物陷入椎骨并且不再能保证所要求的距离的风险。这种缺陷是可预防的，举例来说假设骨头自然地通过植入物生长。

例如中空骨架结构的中空植入物可使用或者不用骨替代材料。然而，如果没有骨替代材料被用于填充植入物，这些植入物具有骨细胞不得不填充较大空腔的缺陷，因此该植入物必然长时间起到具有上述缺陷的支撑功能。如果使用骨替代材料，它们被用于刺激骨细胞的生长。因为血液是骨生成的催化剂，但是骨架结构的内腔充满骨替代材料因此不能充分供血，骨头通过部分充满骨替代材料的骨架结构的自然生长是不够的。反过来这意味着骨头通过部分充满骨替代材料的骨架结构的生长确实未按要求方式进行。

因此，理想的是具有可吸收的人工椎间盘，该椎间盘起到支撑功能直至内生的骨头将其替换并通过其自身起到支撑功能。这种实施例仍然由于缺少合适的材料而未能实现。一个原因在于未获得在骨头形成时保证充分稳定性的可生物降解的材料。该降解率不能以足够的精度进行调节，因为为了避免形成易碎的过渡组织，植入物的骨生成和再吸收不得不以完全相同的速度出现。

骨连接或者骨桥接植入物是满足需要的，这种植入物一方面提供足够的机械稳定性另一方面可尽可能完全地与内生骨细胞一起生长。

此外，希望通过诸如X射线光谱法、射线照相术或者X射线曝光的光谱方法来监控骨头的向内生长，以便确定新生骨是否长成并经过骨架结构及其程度以及骨架结构和骨架结构材料如何可靠地必然粘着并且形成骨架结构的身体和骨细胞接受的。

因此，本发明的目的是提供一种用于两个相邻椎骨融合的植入物，其中该植入物支持新生骨的生成、加速新生骨的向内生长和完全生长并且允许检测新生骨的生成度和新生骨长入植入物以及穿过植入物的生长度。

该缺陷通过本发明具有特定管状结构的手术植入物来克服，这种管状结构促进血液流动因此促进骨细胞输送到植入物内。它支持并加速植入物的完全生长以及通过利用毛细管力使新生骨组织在空腔内部和整个植入物的增加。此外，希望的是植入物内部的骨生长可通过诸如X射线光谱法或者X射线测量法的光谱方法进行监控，用来验证新生骨材料生成及其生成度，因此提供植入物如何更好地被患者身体所接受的标准。允许这种监控是本发明的手术植入物的另一个优势，正如接下来详细呈现的那样，因为X射线光谱学可穿过水平管。

发明内容

本发明的目的通过提供一种如权利要求1所述的植入物来实现。本发明的进一步有利特征、方式和细节可由从属权利要求、说明书、实施例和附图获得。

本发明公开了一种手术植入物，其具有用于接触上部椎体的上平面和用于接触下部椎体的下平面以及管状结构，其中，该管状结构是由多个管形成的，这些管从上平面延伸到下平面以及在水平方向或者大体水平方向上从手术植入物的一侧笔直延伸到手术植入物的相对侧。

本发明还公开了一种手术植入物，其具有用于接触上部椎体的上平面和用于接触下部椎体的下平面以及管状结构，其中，该管状结构是由多个管形成的，这些管从上平面延伸到下平面以及在水平方向或者大体水平方向上从手术植入物的一个侧边笔直延伸到手术植入物的相对侧边。

此外，本发明公开了一种手术植入物，其具有用于接触上部椎体的上平面和用于接触下部椎体的下平面以及管状结构，其中，该管状结构是由从上平面延伸到下平面的多个竖直管和在水平方向或者大体水平方向上从手术植入物的一侧笔直延伸到手术植入物的相对侧的多个水平管形成的。

此外，本发明公开了一种手术植入物，其具有用于接触上部椎体的上平面和用于接触下部椎体的下平面以及管状结构，其中，该管状结构是由从上平面延伸到下平面的多个竖直管和在水平方向或者大体水平方向上从手术植入物的一个侧边笔直延伸到手术植入物的相对侧边的多个水平管形成的。

本发明又涉及一种手术植入物，其具有用于接触上部椎体的上平面和用于接触下部椎体的下平面以及管状结构，其中，该管状结构是由多个管形成的，这些管在竖直方向或者大体竖直的方向上从上平面延伸到下平面以及在水平方向或者大体水平方向上从手术植入物的一侧笔直延伸到手术植入物的相对侧。

本发明还涉及一种手术植入物，其具有用于接触上部椎体的上平面和用于接触下部椎体的下平面以及管状结构，其中，该管状结构是由多个管形成的，这些管在竖直方向或者大体竖直的方向上从上平面延伸到下平面以及在水平方向或者大体水平方向上从手术植入物的一个侧边笔直延伸到手术植入物的相对侧边。

本发明的上述实施例涉及植入物，尤其是用于融合相邻椎骨的骨架结构，这些植入物不包括可由骨移植物或者细小的骨碎片骨替代材料或者骨接合剂或者人工骨材料填充的内部空腔或者内部体积，或者该空腔或者体积可减小为一个竖直管或者2-100个竖直管的竖直管组。

在本发明涉及具有内部空腔或者内部体积的实施例的情况下，该内部空腔或者内部体积可由骨移植物或者细小的骨碎片骨替代材料或者骨接合剂或者人工骨材料填充，并且该空腔或者体积未减小为或者表示为一个竖直管或者2-100个竖直管的竖直管组，这种实施例定义如下。

公开了一种手术植入物，具有用于接触上部椎体的上平面和用于接触下部椎体的下平面，位于该植入物中心的至少一个空腔和具有管状结构的、位于空腔周围的边界层，其中，该管状结构是由多个管形成的，这些管从上平面延伸到下平面以及在水平方向或者大体水平方向上从手术植入物的一侧笔直延伸到手术植入物的相对侧。至少一个空腔可由骨移植物或者细小的骨碎片或者骨替代材料或者骨接合剂或者人工骨材料填充。

边界层实际上形成植入物，因为边界层是带有本发明的管状结构和内部空腔或者体积的植入物，该空腔或者体积正好是植入物内、可由来自患者身体或者人工骨材料的骨头填充的孔。因此，假设植入物具有空腔或者体积，植入物的上平面和下平面是边界层的上平面或者下平面。

本发明还公开了一种手术植入物，其具有用于接触上部椎体的上平面和用于接触下部椎体的下平面，位于该植入物中心的至少一个空腔和具有管状结构、位于上平面和下平面之间的空腔周围的边界层，其中，该管状结构是由多个管形成的，这些管从上平面延伸到下平面以及在水平方向或者大体水平方向上从手术植入物的一侧笔直延伸到手术植入物的相对侧。至少一个空腔可由骨移植物或者细小的骨碎片或者骨替代材料或者骨接合剂或者人工骨材料填充。

公开了一种手术植入物，具有用于接触上部椎体的上平面和用于接触下部椎体的下平面，位于该植入物中心的至少一个空腔和具有管状结构的、位于空腔周围的边界层，其中，该管状结构是由多个管形成的，这些管从上平面延伸到下平面以及在水平方向或者大体水平方向上从手术植入物的一个侧边笔直延伸到手术植入物的相对侧边。至少一个空腔可由骨移植物或者细小的骨碎片或者骨替代材料或者骨接合剂或者人工骨材料填充。

本发明还公开了一种手术植入物，其具有用于接触上部椎体的上平面和用于接触下部椎体的下平面，位于该植入物中心的至少一个空腔和具有管状结构、位于上平面和下平面之间的空腔周围的边界层，其中，该管状结构是由多个管形成的，这些管从上平面延伸到下平面以及在水平方向或者大体水平方向上从手术植入物的一个侧边笔直延伸到手术植入物的相对侧边。至少一个空腔可由骨移植物或者细小的骨碎片或者骨替代材料或者骨接合剂或者人工骨材料填充。

公开了一种手术植入物，具有用于接触上部椎体的上平面和用于接触下部椎体的下平面，位于该植入物中心的至少一个空腔和具有管状结构的、位于空腔周围的边界层，其特征通过多个于，该竖直管状结构是由从上平面延伸到下平面的多个竖直管和在水平方向或者大体水平方向上从手术植入物的一侧笔直延伸到手术植入物的相对侧的多个水平管形成的。至少一个空腔可由骨移植物或者细小的骨碎片或者骨替代材料或者骨接合剂或者人工骨材料填充。

本发明还公开了一种手术植入物，其具有用于接触上部椎体的上平面和用于接触下部椎体的下平面，位于该植入物中心的至少一个空腔和具有管状结构、位于上平面和下平面之间的空腔周围的边界层，其中，该管状结构是由从上平面延伸到下平面的多个竖直管和在水平方向或者大体水平方向上从手术植入物的一侧笔直延伸到手术植入物的相对侧的多个水平管形成的。至少一个空腔可由骨移植物或者细小的骨碎片或者骨替代材料或者骨接合剂或者人工骨材料填充。

公开了一种手术植入物，其具有用于接触上部椎体的上平面和用于接触下部椎体的下平面，位于该植入物中心的至少一个空腔和具有管状结构的、位于空腔周围的边界层，其中，该管状结构是由从上平面延伸到下平面的多个竖直管和在水平方向或者大体水平方向上从手术植入物的一个侧边笔直延伸到手术植入物的相对侧边的多个水平管形成的。至少一个空腔可由骨移植物或者细小的骨碎片或者骨替代材料或者骨接合剂或者人工骨材料填充。

本发明还公开了一种手术植入物，其具有用于接触上部椎体的上平面和用于接触下部椎体的下平面，位于该植入物中心的至少一个空腔和具有管状结构、位于上平面和下平面之间的空腔周围的边界层，其中，该管状结构是由从上平面延伸到下平面的多个竖直管和在水平方向或者大体水平方向上从手术植入物的一个侧边笔直延伸到手术植入物的相对侧边的多个水平管形成的。至少一个空腔可由骨移植物或者细小的骨碎片或者骨替代材料或者骨接合剂或者人工骨材料填充。

公开了一种手术植入物，具有用于接触上部椎体的上平面和用于接触下部椎体的下平面，位于该植入物中心的至少一个空腔和具有管状结构的、位于空腔周围的边界层，其中，该管状结构是由多个管形成的，这些管在竖直方向或者大体竖直方向上从上平面延伸到下平面以及在水平方向或者大体水平方向上从手术植入物的一侧笔直延伸到手术植入物的相对侧。至少一个空腔可由骨移植物或者细小的骨碎片或者骨替代材料或者骨接合剂或者人工骨材料填充。

本发明还公开了一种手术植入物，其具有用于接触上部椎体的上平面和用于接触下部椎体的下平面，位于该植入物中心的至少一个空腔和具有竖直管状结构、位于上平面和下平面之间的空腔周围的边界层，其中，该管状结构是由多个管形成的，这些管在竖直方向或者大体竖直方向上从上平面延伸到下平面以及在水平方向或者大体水平方向上从手术植入物的一侧笔直延伸到手术植入物的相对侧。至少一个空腔可由骨移植物或者细小的骨碎片或者骨替代材料或者骨接合剂或者人工骨材料填充。

公开了一种手术植入物，具有用于接触上部椎体的上平面和用于接触下部椎体的下平面，位于该植入物中心的至少一个空腔和具有管状结构的、位于空腔周围的边界层，其中，该管状结构是由多个管形成的，这些管在竖直方向或者大体竖直方向上从上平面延伸到下平面以及在水平方向或者大体水平方向上从手术植入物的一个侧边笔直延伸到手术植入物的相对侧边。至少一个空腔可由骨移植物或者细小的骨碎片或者骨替代材料或者骨接合剂或者人工骨材料填充。

本发明还公开了一种手术植入物，其具有用于接触上部椎体的上平面和用于接触下部椎体的下平面，位于该植入物中心的至少一个空腔和具有竖直管状结构、位于上平面和下平面之间的空腔周围的边界层，其中，该管状结构是由多个管形成的，这些管在竖直方向或者大体竖直方向上从上平面延伸到下平面以及在水平方向或者大体水平方向上从手术植入物的一个侧边笔直延伸到手术植入物的相对侧边。至少一个空腔可由骨移植物或者细小的骨碎片或者骨替代材料或者骨接合剂或者人工骨材料填充。

边界层优选具有1.5mm的最小厚度。

此外，本发明涉及一种手术植入物，其中该植入物具有用于接触上部椎体的上平面和用于接触下部椎体的下平面，位于该植入物中心的至少一个空腔和位于上平面和下平面之间的空腔周围的边界层，该边界层具有1.5mm的最小厚度，其中，该管状结构是由多个管形成的，这些管在竖直方向或者大体竖直方向上从上平面延伸到下平面以及在水平方向或者大体水平方向上从边界层的一侧延伸到在竖直方向或者大体竖直方向上垂直于这些管的相对侧。至少一个空腔可由骨移植物或者细小的骨碎片或者骨替代材料或者骨接合剂或者人工骨材料填充。

由于其特殊结构，本发明的手术植入物与现有技术中已知的那些手术植入物相比以更加稳定以及更快速的方式生长并且被骨细胞遮盖。现有技术中的骨架结构在大约6到8个月长成而本发明的植入物在大约3到4个月长成。

因此，它们使得两个桥接的脊椎体最优融合。例如通过骨架结构的椎骨融合目的是骨细胞在整个植入物中及其附近的最优生长，因为可通过这种方式获得最佳的长期稳定性。当骨头在整个植入物及其附近生长时，具有骨细胞可在有机体中的任意地方进行自我更新。这确保两个相邻脊椎体融合的持久性。因此该骨架结构用作临时占位而非永久占位，用于防止脊椎体陷入椎间盘间隙，因而减小间隙。为此，这些骨架结构必然也是主要的固定元件，至少在植入物长成并被骨细胞遮盖为止。例如骨架结构的人工椎间盘植入物的快速稳定生长是关键目的，因为这种植入物类似天然椎间盘因此是对病人的最有利的治疗。

因此，具有可由骨移植物或者细小的骨碎片骨替代材料或者骨接合剂或者人工骨材料填充的内部空腔或者内部体积的本发明的植入物保证新生骨的生成以及长入并遮盖该植入物的向内生长和长成，因为血液被永久地吸入该管状结构内因此使骨细胞进入该管状结构，该管状结构附着在管的表面并且促使在该植入物内和附近形成新生骨。此外，水平管允许记录通过这些管以及通过该植入物的X射线测量，因此充满新形成的骨头的管可与空管区分开，除此之外充满骨头的管可与骨架结构材料区分开。此外，尤其是水平管保证，即使在新生骨部分地在植入物的管状结构内部生长和长成时以及在新生骨已经充满并阻塞大部分竖直管，尤其是椎骨附近时，仍旧有毛细管力。此外，水平管不仅加速和保证管状结构以及植入物中的骨细胞粘连和骨生成，还有向植入物外表面输送骨细胞、将骨细胞粘连到植入物的外表面上以及利用新生骨蔓生在植入物的外表面，因此最终整个植入物位于桥接两个相邻椎骨的新生成的骨头中。因此本发明的水平管具有三个优势，即，承受毛细管力因此可以保持利用新生骨在植入物上生长的高速；第二，由于水平管笔直通过植入物从一侧、尤其是侧边向植入物的另一侧、尤其是侧边延伸，能够将骨细胞输送到该植入物的外表面，因此加速并且保证了新生骨在植入物上的蔓生；和第三，水平管允许引导X射线光谱通过水平管从而确定水平管内的骨生成程度和速度并根据整个植入物上的新生骨生成程度和速度进行推论。

骨架结构或者人工手术植入物内的管状结构用作通过使用毛细管力增加通过该植入物的血液流动的特殊装置。因此能够使骨头在整个边界层上生长或者假设在整个植入物上没有内部空腔。不久之后该植入物的边界层完全长成。本发明的手术植入物的外形类似于现有技术中的这种植入物。本发明的特征是一种管状结构，假设存在内部空腔时其穿过边界层或者不存在内部空腔并且不是植入物轮廓或者形状时其穿过整个植入物。必须再次提到的是，本发明的骨架结构可以具有由骨移植物或者细小的骨碎片骨替代材料或者骨接合剂或者人工骨材料填充的内部空腔或者不具有内部空腔。然而没有内部空腔的本发明的植入物可通过用骨移植物或者细小的骨碎片骨替代材料或者骨接合剂或者人工骨材料填充竖直管来进行填充。然而，如果本发明的骨架结构具有内部空腔或者体积，该骨架结构由边界层形成或者表示。因此对边界层的所有参照都是对骨架结构本身的参照。没有内部空腔或者内部体积的骨架结构同样被称为骨架构造，因为由于没有内部空腔就没有位于内部空腔周围的边界层。因此没有内部空腔的骨架构造在此被称为“骨架结构”而带有内部空腔的骨架结构在此被称为“边界层”。这里所用的术语“植入物”指没有内部空腔的骨架结构和带有内部空腔的骨架结构，即边界层。

竖直管或者大体上竖直的管起始于接触边界层的上平面或者植入物的骨头。因此这些管的开口朝向骨头。同时穿过植入物到达下边或者同样到达内部空腔的边界，取决于实施例。优选地，竖直管或者大体竖直的管终止于正对相邻下部椎体的下平面的开口处。因此，优选的是竖直管的开口正对椎骨。竖直管或者大体竖直的管优选为笔直地从植入物或者边界层的上平面延伸到植入物或者边界层的下平面。不过也可能是这些管没有笔直地从上平面延伸到下平面。还可能的是，竖直管或者大体竖直的管终止于植入物内和/或螺旋状、之字形状、蛇形、一圈一圈的、弯曲的或者无序的穿过植入物。唯一重要的是，竖直管彼此相互连接因此存在毛细管力以及如果管的上部被密封了竖直管不是没有任何开口的、一端封闭的管。

大体上水平的管利用内部空腔分别从植入物的外表面和边界层的外表面延伸到正对该内部空腔的表面。因此穿过内部空腔的这些水平管起始于边界层的外表面并且笔直穿过边界层到达边界层的内表面，横跨内部空腔直至其到达边界层的相对内表面然后再次继续笔直穿过相对的边界层直至其到达相对边界层的相对外表面。由于这种结构，可能该植入物由各个方向供给血液。这是在短时间内实现植入物本身以及空腔的完全长成的原因。此外，由于这些水平管笔直穿过整个植入物，X射线测量可通过这些管以及整个植入物进行以便检测新生骨向内生长以及成长的程度和速度或者缺陷。

在植入物不具有内部空腔的情况下，水平管从一边、尤其是侧边笔直穿过骨架构造到另一边、尤其是侧边并且也使X射线束穿过。

接触面指的是接触相邻椎体的植入物表面，位于带有上部椎体的上平面或者带有相应下部椎体的下平面上。在边界层环绕内部空腔的实施例中，接触面直接取决于边界层的厚度。优选地，边界层的上平面对应于朝向上部椎体的接触面而边界层的下平面对应于朝向下部椎体的接触面。

根据本发明，竖直管优选为以大体平行的方式，并且还优选为笔直地延伸，即，竖直管优选为没有任何弯曲、曲线、弧线等等不过以大体平行的方式从其始端延伸到其终端。通过这种方式穿过整个边界层。因此，竖直管优选为在穿过植入物的路径上不会连续或者突然地改变半径或者直径，无论这些管是否具有圆形、椭圆形和/或多边形。然而，这是由于制造过程更喜欢竖直管的设计，但是竖直管的设计对本发明来说不是至关重要的，只要产生毛细管力并且竖直管不是一端封闭的管即可。考虑到所有管的形状，角状比圆形、椭圆形或者曲线形更优选，因为通过这种角状管可以观察新生骨的快速生长。

术语“以大体平行的方式”应当以这种方式理解，存在一些公差边缘，然而该公差边缘不会明显影响这些管的基本平行样式。尽管有制造公差，这些管在穿过植入物的路径上没有直径变化。

在此使用的术语“笔直”表示这些管没有显示出任何曲线、扭结、弯曲等等。理论上，人们可以看穿每根管，从上平面到下平面、从植入物的一边到相对边、或者从一个外表面到内部空腔，这取决于实施例。因此，光束可沿直线穿过植入物。

大体竖直或者大体平行的管具有任一形状。它们可以呈现如下形式，孔或者切口、圆形、穴位形状（point-shaped）、点状、圆柱形、椭圆形、方形、楔形、三角形、四边形、五边形、六边形、七边形、八边形或者任何一种其他结构。然而，优选的是具有大约90°内角的实施例，即就多边形而言从五边形开始到圆或者椭圆形，同时五边形到十边形的角形更为优选。此外优选的是五边形、六边形、七边形和八边形实施例，尤其是例如英式足球中的六边形管以及六边形和五边形管的组合。与没有棱的圆形管或者椭圆管相比，例如四边形、五边形、六边形、七边形、八边形或者具有多达12个面的多边形的有棱管是优选的，因为骨细胞可以更好地粘着到角上，因此促使并加速骨头生长和植入物的完全生长。

植入物和管状结构的尺寸：

将以这种方式嵌入植入物，使边界层的上平面和下平面分别面向上部和下部椎体。对于内部空腔通向上平面和下平面的实施例来说，可以类似方式描述，内部空腔的上平面和下平面正对各个相邻椎体。在这种情况下，内部空腔的开口平行于脊柱的纵向轴线。在这个实施例中只有边界层的上平面和下平面与相邻脊椎体接触。如果植入物不具有内部空腔，上平面是骨架结构的上表面而下平面是骨架结构的下表面。

在具有内部空腔的各实施例中，边界层具有在边界层最薄位置处的上下边测量的、1.5mm的最小厚度。这意味着，边界层必须在其上平面和下平面具有1.5mm的最小厚度。优选地，边界层具有1.5mm到15.0mm的厚度，更优选为2.0mm到10.0mm，进一步优选为2.5mm到8.0mm，更进一步优选为3.0到7.0mm，更进一步优选为3.5到6.5mm，最优选为4.0mm到6.0mm。

特别优选为，材料的厚度相当于植入物高度的一半。植入物高度与边界层厚度的比值在极端情况下也可为15:1。此外，优选为边界层的侧部或者侧面部分没有改变上平面和下平面之间的厚度。

在圆形管中，横截面面积等于圆形面积并且可用πr²简单确定，其中r是管半径。

优选地，所有竖直管中的至少55%、更优选为至少65%以及特别优选为至少75%具有7,800μm²到7,500,000μm²的横截面面积，更优选为50,000μm²到3,100,000μm²，进一步优选为100,000μm²到800,000μm²，更进一步优选为125,000μm²到650,000μm²，并且特别优选为160,000μm²到570,000μm²。

竖直管优选为从接触的上平面延伸到其下平面，其中竖直管接近外表面延伸或者内表面只具有竖直管的部分结构。特别在图7中可以看出，大多数竖直管是六边形的，但是在边界层的圆周上存在修整过的六边形形状，即具有四边的管，三个侧边与六边形的侧边对应，一个侧边顺着六边形的中心对角线。在图9中也图示出植入物圆周上的竖直管被截断并且没有显示规则的六边形结构。

根据本发明水平管也优选为大体平行且笔直的延伸，即水平管没有弯曲、曲线、扭结、弧线等等而是大体平行地从边界层外表面延伸到其内表面或者穿过整个边界层。此外，在进程间水平管没有突然或者以交错方式改变半径或者直径，与它们是否为圆形、椭圆形或者多边形无关。

此外，优选为穿过内部空腔的水平管是笔直的并且从植入物的一个外边到相对边是平行的。这意味着，终止于内部空腔的这些水平管被认为在内部空腔的相对边上延伸。换句话说，可以摄像直线或者光束经过这种水平管，这种水平管从一个外边延伸到内部空腔并且从类似水平管中的内部空腔的相对边延伸到边界层的相对外边。

优选地，所有水平管中的至少75%、更优选为至少85%以及特别优选为至少95%具有7,800μm²到7,000,000μm²的横截面面积，优选为8,000μm²到7,000,000μm²，更优选为50,000μm²到3，100,000μm²，进一步优选为100,000μm²到800,000μm²，更进一步优选为125,000μm²到650,000μm²，并且特别优选为160,000μm²到570,000μm²。

所有管中的85%具有位于上述范围内的横截面面积的表述是指100根管中有85根具有位于该范围内端横截面面积而其余15%具有或大或小、甚至极小或者极大的横截面面积。通常，竖直管的65%到90%、优选为70%到85%具有类似的常规尺寸并且不会在植入物的圆周处截断。因此，所有竖直管中的至少60%，优选为所有竖直管中的至少65%，更优选为70%，更优选为75%以及最优选为80%未被截断并且具有类似尺寸、相同直径、相同形状和相同的横截面面积并且具有规则形状。术语“相同”指的是最多10%的变化。

此外优选为，边界层或者骨架结构的上平面在每cm²表面上具有至少10根管，更优选为至少15根管，进一步优选为至少20根管，进一步优选为至少30根管，进一步优选为至少40根管，进一步优选为至少50根管，进一步优选为至少60根管，进一步优选为至少70根管，进一步优选为至少80根管，进一步优选为至少90根管，进一步优选为至少100根管，进一步优选为110根管，进一步优选为至少120根管，进一步优选为至少130根管，进一步优选为至少140根管以及特别此外优选为，边界层或者骨架结构的下平面在每cm²表面上具有至少10根管，更优选为至少15根管，进一步优选为至少20根管，进一步优选为至少30根管，进一步优选为至少40根管，进一步优选为至少50根管，进一步优选为至少60根管，进一步优选为至少70根管，进一步优选为至少80根管，进一步优选为至少90根管，进一步优选为至少100根管，进一步优选为110根管，进一步优选为至少120根管，进一步优选为至少130根管，进一步优选为至少140根管以及特别优选为至少150根管。此外优选为，边界层或者骨架结构的外表面在每cm²上具有至少2根管，更优选为至少5根管，更优选为至少10根管，更优选为至少15根管，更优选为至少20根管，更优选为至少25根管，更优选为至少30根管，更优选为至少35根管以及特别优选为至少40根管。

就圆形或者近乎圆形管形状而言，优选为当所有竖直管或者至少75%、优选为至少85%、优选为至少90%以及特别优选为95%的竖直管具有100-3000μm的直径，更优选为250-2000μm，进一步优选为350-1000μm，更进一步优选为400-900μm以及特别优选为450-850μm。

利用多边形管形状，直径为偶数多边形（四边形、六边形、八边形等等）的两个相对平行边之间的距离或者奇数多边形（三角形、五边形、七边形等等）的角到中心的距离。

就五边形、六边形、七边形、八边形而言，尤其是就六边形管的形状而言，优选为当所有竖直管或者至少75%、优选为至少85%、优选为至少90%以及特别优选为95%的竖直管具有100-3000μm的直径，更优选为500-2000μm，进一步优选为700-1500μm，更进一步优选为800-1300μm以及特别优选为900-1100μm。

射线照相或者X射线谱可由此测量的水平管优选具有>500μm的直径，更优选为>750μm并且最优选为>900μm。此外这种水平管应当相互平行。另外，这种水平管应当优选为均等分布并且优选为从植入物的一个侧边笔直延伸到另一个侧边。此外优选为，这种水平管包括未横跨内部空腔也不具有通向该内部空腔的直接开口的、所谓7”管。

就圆形或者近乎圆形管形状而言，优选为当所有水平管或者至少75%、优选为至少85%、优选为至少90%以及特别优选为95%的水平管具有200-4000μm的直径，更优选为300-3000μm，进一步优选为400-2500μm，更进一步优选为500-2000μm以及特别优选为600-1500μm。利用多边形管形状，直径为偶数多边形（四边形、六边形、八边形等等）的两个相对平行边之间的距离或者奇数多边形（三角形、五边形、七边形等等）的角到中心的距离。就五边形、六边形、七边形、八边形而言，尤其是就六边形管的形状而言，优选为当所有水平管或者至少75%、优选为至少85%、优选为至少90%以及特别优选为95%的水平管具有100-3000μm的直径，更优选为500-2000μm，进一步优选为700-1500μm，更进一步优选为800-1300μm以及特别优选为900-1100μm。

竖直以及水平管的壁厚为50到800μm，优选为80μm到700μm，进一步优选为100μm到600μm，更进一步优选为150μm到500μm，更进一步优选为200μm到400μm。优选地，竖直以及水平管的直径达到两折直至六折的壁厚。

竖直管优选为平行延伸，或者至少在某些竖直管组中平行延伸。所有竖直管平行延伸不是绝对必要的。这意味着，竖直管被分成二、三、四、五、六、七、八、九、十或者更多的组并且在这样一组中所有竖直管大体平行延伸。进一步优选为，竖直管或者至少来自一组的竖直管平行延伸到脊柱的纵向轴线。优选地，有不大于20组，更优选为不大于10组以及特别优选为不大于5组的竖直管。

同样适用于水平管，例如可有二、三、四、五、六、七、八、九、十或者更多组水平管。优选地，有不大于20组，更优选为不大于10组以及特别优选为不大于5组的竖直管。进一步优选为，水平管或者至少来自一组的水平管垂直于脊柱的纵向轴线延伸。在优选实施例中，存在两类水平管，其中一类从植入物的侧边伸向相对边而第二类以垂直或者近似垂直的方式或者相对于第一类成60°到120°之间的角从后边伸向前边。这些水平管组或者类可局部分离或者也可交替。因此这些组或类中的每一个都设置在边界层的有限部分内，或者这些类中的一类水平管分布在整个边界层上。因此所有平行延伸的管属于其中的一组，与它们是否相对邻近集中或者分布在整个边界层上无关。

优选地，水平管垂直，即与竖直管成直角延伸。进一步优选为，竖直和水平管之间的角度在45°到135°之间，更优选为在65°到115°之间，进一步优选为在75°到105°之间以及更进一步优选为在85°到95°之间。

在没有内部空腔的植入物中，至少一组水平管从一边、尤其是侧边笔直延伸到另一边、尤其是侧边，因此可通过这些水平管进行X射线谱或者射线照相测量。

在具有内部空腔的植入物中，至少一组水平管从一边、尤其是侧边笔直延伸到另一边、尤其是没有经过内部空腔的侧边，因此可通过这些水平管进行X射线谱或者射线照相测量。这些水平管在此被称为水平管7”。此外，优选的是，另一个水平管（7′）中的至少一组笔直穿过边界层，经过内部空腔并且继续笔直穿过相对的边界层，因此X射线束也可以经过这些水平管（7′），只要内部空腔未充满骨移植物或者细小的骨碎片或者骨替代材料或者骨接合剂或者人工骨材料。

本发明的植入物具有占整个植入物至少70%的孔隙度，优选为至少75%，更优选为至少80%以及最优选为至少85%。85%的孔隙度意味着该植入物的整个体积包括85%的空腔（即管和开口）以及15%的固体材料。

此外，管状结构具有占整个植入物至少75%的孔隙度，优选为至少79%，更优选为至少83%以及最优选为至少87%。

另外，为了保证骨细胞的粘连，本发明的植入物优选所有表面包括管表面具有6.0Ra到8.5Ra的粗糙度，优选为6.2Ra到8.0Ra，更优选为6.3Ra到7.5Ra，更优选为6.4Ra到7.0Ra以及最优选为6.5Ra到6.8Ra。

此外，本发明的植入物为骨细胞粘连提供至少1,500mm²并且根据植入物的尺寸通常在1,900mm²到4500mm²的范围内的总表面积。总的表面积被定义为骨细胞可粘着的、作为管内表面的植入物的所有表面、围绕内部空腔（如果存在）的边界层的内壁表面、管中所有开口和管穿过的表面和骨架结构外表面的总和。就仅仅是骨架结构实心部分的体积而不包括管的体积的骨架结构材料的体积而言，本发明的植入物具有极高的材料体积和总表面面积的比值。因此骨架结构材料的体积与总表面积的比值优选在180μm到250μm之间，优选为在190μm到240μm之间，更优选为在200μm到230μm之间并且最优选为在205μm到225μm之间。因此，如果骨架结构具有诸如钛的708mm³的骨架结构材料体积和3198mm²的总表面积，骨架结构材料体积与总表面积的比值为708mm³/3198mm²=0.221mm=221μm。

因此，本发明的植入物的特征在于，该管状结构包括多个水平管和多个竖直管，这些管为骨细胞的粘连提供极高的总表面积并且利用毛细管力以便将血液吸入作为血液细胞载体的管状结构。此外，水平管或者至少一些水平管笔直穿过植入物并被用来引导X射线光谱或者射线照相通过这些管以便检测新生骨经过植入物的生长程度、部位、完整性和速度或者骨替换材料或者人工骨材料或者自体骨碎片或者自体骨移植物或者松质骨胞块（mass）到新生骨的转化。在带有内部空腔的植入物充满不能与新生骨区分开的骨接合剂或者皮层骨胞块的情况下，笔直穿过植入物但未穿过内部空腔的水平管（在此称作管7”）可被用来引导X射线光谱或者射线照相以便评估新生骨通过植入物的生长程度、部位、完整性和速度或者皮质骨胞块到新生骨的转化。此外还有，该管状结构可进行微运动，虽然竖直管不包括通过竖直管和顺着竖直管的纵向切口，因为由于存在允许这种微运动的水平管，竖直管具有弹性。这些微运动刺激新生骨生成，因此本发明的植入物利用新生成的骨头比现有技术中的植入物生长的快得多，因而允许新生成的骨头承担稳定功能。这很重要，因为保证越多的骨架结构作为稳定的间隔保持器，迫使越少的骨头承担该功能并且给桥接椎骨较少刺激以形成两个椎骨之间的稳定桥接。

根据在此公开的内容以及附图和实施例显而易见的是，本发明的植入物不是完全或者仅仅由管状结构组成。该管状结构在不存在内部空腔的情况下位于骨架结构的内部或者在存在内部空腔的情况下位于边界层内部。然而，有竖直管、水平管和位于各管之间的选择性的任一开口组成的管状结构没有足够的稳定性以便在两个桥接椎骨之间提供要求的距离或者间距。为了避免相邻的桥接椎骨陷入骨架结构中，本发明的骨架结构具有不带管的实心前部，该部件还包括用来插入植入工具的凹槽以及优选包括不带管的实心后部或者实心背板。此外，该骨架结构具有侧方部件，诸如提供大于骨架结构中的管状结构更高稳定性的侧向框架。当然，水平管穿过这些横边但没有竖直管穿过这些横边，这保证了较高的稳定性。

因此，本发明的骨架结构包括一框架，该框架环绕位于该骨架结构中的管状结构并且保证该骨架结构不会由于脊柱的压力而变形。对于带有内部空腔的植入物来说同样如此，其中外部框架属于边界层并且优选为内部框架同样环绕也属于边界层的内部空腔的。框架、外部框架和内部框架具有如下厚度，优选为0.2mm到7mm并且更优选为1mm到4mm。然而这种框架对实现本发明的优势来说不是必需的。这种框架保证整个植入物的充分稳定性并且如何设计这种框架从而提供足以抵抗脊柱压力的植入物对本领域普通技术人员是已知的。几乎所有带有内部空腔的骨架结构都具有这种框架或者提供充分稳定性的其他结构，像是不具有管或者仅仅具有水平管的实心区域、环或者边缘区域。图10明显地图示出这种框架。显示的是环绕植入物的一个外部框架。该框架具有3mm的厚度。该框架在植入物的后部变得更宽，在后部框架具有5mm到6mm的厚度。该内部空腔同样由内部框架环绕，该内部框架具有1.2mm的厚度并通过两个具有0.9mm厚度的内壁分成三部分。

在本发明的其他优选实施例中，内部空腔（2）具有一个或多个并且优选为一个、两个、三个、四个或者五个分区，举例来说正如图9和10中所示。它们没有与内部空腔（2）的填充物接触但是为新生骨细胞的粘着提供额外的表面。在图9和10中，显示出这种其他优选实施例。在此，内部空腔（2）由两个分区分割。

大多数脊柱外科医生喜欢用自体骨材料填充这些手术植入物。为此，将骨材料从患者臀部移除然后被用来填充手术植入物。该方法对于植入物的填充是有利的但是通常在移除骨材料的臀部引发并发症。这种并发症大多记载在文献中并且可根据伴随疾病被发现。本发明的手术植入物还通过减少内部空腔的体积和增加植入物本身的体积为这个问题提供有益的解决方案。

术语“内部空腔（2）的体积”指的是边界层（1）的内部表面（9）内的体积，因此该体积要用自体骨材料（皮质骨和/或松质骨）填充。

“手术植入物的主体体积”指的是有边界层（1）的轮廓产生的体积，即大部分边界层（1）及其穿过边界层延伸的管体积的高度毫无疑问地被加到主体体积内。这意味着“手术植入物的主体体积”是边界层（1）、各个植入物的材料体积外加通过该边界层（1）的管所占据的体积。因此“手术植入物的主体体积”是边界层（1）的内表面（9）和外表面（8）之间以及边界层（1）的上平面（3A）和下平面（3B）之间的体积。

根据本发明，内部空腔（2）的体积和手术植入物的主体体积之间的比值介于1:2（即50%）到1:1（即100%）之间。在本领域中已知的相应手术植入物中，该比值超过130%并且总的来说超过150%。如果使用具有内部空腔分区的本发明实施例（正如图9和10中所见），分区的体积必须要从内部空腔（2）的体积重减去并且必须加到手术植入物的主体体积上。

此外，根据本发明，手术植入物的材料体积和穿过手术植入物的边界层（1）或者整个骨架结构的管体积之间的比值范围为从10vol.%：90vol.%或者从20vol.%：80vol.%（即20%的骨架结构材料比管所占据的80vol.%的空气体积）直到60vol.%:40vol.%（即60%的骨架结构材料比管所占据的40vol.%的空气体积），并且优选为直到50vol.%:50vol.%并且更优选为直到40vol.%到60vol.%，最优选为在10vol.%:90vol.%和20vol.%：80vol.%之间。换句话说，骨架结构材料和管所产生的空气体积的所述比值因而为1:9或者2:8到6:4，优选为5:5，更优选为4:6以及最优选为在2:8和1:9之间。该值也被成为孔隙度。本发明的管状结构达到78%到94%的孔隙度，优选为80%到93%，更优选为82%到92%，更优选为84%到91以及最优选为85%到90%。那就意味着在管状结构中，最优选为10%到15%的体积是由例如金属的实心骨架结构材料组成的并且90%到85%的体积是中空部分。

“手术植入物的材料体积”相当于“手术植入物的主体体积”减去“管体积”。“管体积”可通过测量利用测压流体填充所有管所需的流体体积来确定。“管体积”指的是竖直和水平管一起占据的体积，因此在在边界层（1）或者骨架结构中的所有管充满时获得该体积。管体积以及内部空腔的体积是对构造为穿过植入物的新生骨可用的。与常规骨架结构相比，本发明的手术植入物明显增加骨细胞粘着表面。同时，减少制造本发明的植入物所需的材料而不会带来植入物稳定性方面的损失。现有的、带有内部空腔或者内部体积的骨架结构可为骨细胞的粘着提供相当于本发明植入物所提供的表面的0.1%到10%之间的表面。现有的、具有规则或者不规则或者随机内部结构的骨架结构可为骨细胞的粘着提供相当于本发明植入物所提供的表面的10%到50%之间的表面，但是这种现有骨架结构具有低得多的20%到60%的孔隙度，即20%到60%是中控部分而80%到是骨架结构材料。因此，只是本发明的植入物通过稳定的、其中形成毛细管力并使X射线光谱通过的结构结合很高的孔隙度为骨细胞的粘着提供极大表面积。

本发明的手术植入物可承受与常规块状骨架结构、即带有块状边界层但没有管状结构的骨架结构相同的负载。然而，具有使骨细胞粘附血液表面最大化以及使填充体积明显减小的优势。因此，较小的自体骨材料在其他地方必须被排除并且伴随疾病明显下降。由臀部切除骨材料甚至可以停止。本发明的手术植入物结构在使用可生物再吸收的骨架结构材料时是尤其有利的，因为明显存在较少的需要通过生物体再吸收的材料。由于该管状结构，实现手术植入物的更快、更稳定的生长。因此，相邻的脊椎体可通过提供更稳定形状的、新的骨组织更加快速地融合。手术植入物的支撑和间隔功能可更迅速地由新生骨组织承担。就时间过程而言，还可为更快再吸收的植入物选择材料。

此外，竖直管（5）可通过孔、开口、凹槽、断口、切口或者渐缩切口相互连接而不削弱毛细管力。竖直通道管壁内的这些断口-诸如图9和10中所示-可设在整个管长度上，也就是说，最大限度地从边界层（1）或者植入物的上平面（3A）到下平面（3B），或者可与未切开的部分交替。竖直管（5）之间的连接结构可以均匀或者随机地分布。纵向的切口、孔、细长孔或者任何一种可以想到的形状只能以这种数量和尺寸出现以至于不损害手术植入物的稳定性。

现在根据图7描述本发明手术植入物的特别优选实施例。该图图示出具有特别管状结构的、本发明的手术植入物。手术植入物是由环绕内部空腔（2）的边界层（1）构造的。边界层（1）具有在本实施例中为锯齿状以便与相邻椎体形成更好固定的上平面（3A）和同样的锯齿状的下平面（3B）。边界层具有4mm的厚度。在腹侧方向上手术植入物渐缩为尖端形状。在背侧方向上手术植入物具有扁平的背面（4）。竖直管（5）以笔直平行的方式从边界层（1）的上平面（3A）延伸到边界层（1）的下平面（3B），穿过边界层（1）到达边界层（1）的下平面（3B）。这些竖直管（5）具有六边形形状以及其实际尺寸为1.0mm的直径，也就是说，假设竖直六边形管（5）未被截断，正像出现在边界层（1）边缘的那样。所有竖直管中的60%-80%都具有实际尺寸，即它们在边界层（1）的边缘处未被截断并且具有上述直径。在上平面以及下平面上每cm²表面上具有50到70根竖直管。这些竖直管的壁厚（6）达0.35mm。竖直管（5）通过水平管（7）相互连接。水平管（7）以笔直平行的方式穿过边界层（1）。存在两种水平管（7），从边界层（1）的外表面（8）延伸到边界层（1）的内表面（9）的管（7′）以及未延伸至并穿过内部空腔（2）只是穿过边界层（1）的水平管（7”）。正如水平管（7′）被命名为从边界层（1）的内表面（9）延伸到边界层（1）的外表面（8）的所有水平管（7）。正如水平管（7”）被命名为从边界层（1）的一边延伸到边界层（1）的相对边而未经过内部空腔（2）。水平管（7）具有六边形形状以及其实际尺寸为1.0mm的直径，也就是说，当水平管（7）在边界层（7）边缘未被截断时的尺寸。所有水平管（7）中的96%都具有这种实际尺寸，即它们在边界层（1）的边缘处未被截断并且具有这个直径。每cm²的外表面（8）以及每cm²内表面（9）存在40到90根水平管。这些水平管的壁厚（10）为0.35mm。

本发明的这种手术植入物的实施例特别是用于颈部、胸部或者腰部的骨架结构（例如ALIF骨架结构、PLIF骨架结构和TLIF骨架结构）。本发明的手术植入物也被称为椎间椎体元件、用于体细胞融合的植入物或者用于体内（intercorporal）椎体融合的植入物。这种融合可在患者的天然椎骨、人工（置换）椎骨或者自然以及人工椎骨上进行。如果只有部分天然椎骨被置换，比照此应用。

与骨头的接触区域，即边界层或者骨架结构的上平面以及下平面不是必须一定平滑的，就像这种常规手术植入物一样。该接触区域还可以具有非对称形状。同样优选的是，竖直的管状结构在边界层的外缘上方朝各个相邻椎体的方向稍微延伸。伸出边界层上平面或者下平面的竖直管部分分别陷入或者挤入相邻椎体。这因而造成椎体表面的预期病变，通过这些椎体刺激骨头生长和在该部位导致植入物更好生长的血液流动。

因此，本发明的植入物具有朝向位于上平面以及下平面上的相邻椎体的平滑面。然而，最好的是，通过实例该表面可以是弧形的，相应地竖直管伸出边界层并伸入上部和/或下部椎体。表面的不平整度可从0.1mm到3mm，分别从边界层的上平面或者下平面开始到表面上竖直管状结构的最大突出部进行测量。因此在本发明的植入物的这个实施例中，一部分竖直管未终止于边界层的上平面和/或下平面而是最大限度地伸出不超过3mm。

管和管状结构的排列优选具有对称样式。应当注意，例如在多孔结构或者海绵中发现的、偶然产生的管状网不适于解决本申请的任务，因为毛细管力未以坐标系的可靠方式使用或者甚至未呈现。同样适用于突然改变方向和/或直径或者交错或者通过随机序列和/或植入物主体的多层系统的不同层形状产生的管。这种系统的特征在于仅在一部分植入物中增加血液流动。因此，只有那些限定的部件可以很好地用骨细胞填充。还可能的是，在这些植入物中只存在孤岛种群模式（island population pattern）。在任何情况下都没有植入物的实心同质生长，正如根本不会或者仅以非常慢的速度出现完全的完全生长。在最坏的情况下，这甚至促成患者脊柱的异位，这种异位是由实施外科手术不可或缺的植入物的不均匀整合造成的。

应当记住的是，本发明的植入物提供高孔隙度以及可用于骨细胞粘着和结合的巨大表面积因此新生骨可以很快地通过植入物生长。另外，所提供的管状结构使用毛细管力以及给出通过标准X射线光谱学或者射线照相术检测骨头向内生长以及完全生长的程度、速度和位置的可能性。

很清楚，并非全部植入物都必须显示出本发明的管状结构。然而，优选的是，竖直管状结构从边界层的上平面向上延伸直至边界层的下平面，并且水平管同样从边界层的外部分别延伸到内部空腔或者边界层的对边。

尤其是，具有连续并且大体平行的竖直管和水平管的植入物被证明是有利的。

进一步地，本发明的手术植入物的边界层的创造性蜂窝结构同时结合了可靠的机械稳定性特征和最佳的内部空腔填充体积，因此可实现带有新生骨组织的快速稳定完全生长同时减少所需的骨材料并因此减少伴随疾病。

骨组织总体包括三种细胞类型，成骨细胞、骨细胞和破骨细胞，由此生成的骨头同样具有骨内膜细胞的骨顶层。血液的存在时必要的并且是最佳骨生成所需的。骨化（或者成骨）是通过所谓成骨细胞的细胞合并或者沉积新生骨材料的过程。与骨组织生成是同义的。存在两个引起正常健康骨组织生成的过程：膜内骨化是将骨头直接合并到原生结缔组织（间质）中，而软骨内骨化包括作为前体的软骨。成软骨细胞是软骨细胞（作为间质干细胞的）的前身并且还可以分化为成骨细胞。软骨内骨化是长骨未成熟生长、长骨长度增长和骨折自然愈合过程中的必要过程。

在骨成骨细胞的生长过程中，骨细胞和破骨细胞共同工作。成骨细胞是骨生成细胞并且负责构造以及保护骨头。骨表面上的稳定成骨细胞被称为骨内膜细胞。骨细胞是通过骨化结合到骨组织中的前成骨细胞。它们通过平衡骨吸收和骨生成来实现对骨头的保护。破骨细胞对骨头的退化负责。通过它们，决定骨头的厚度并且从骨头重去除钙和磷酸酯。成骨细胞是负责骨生成的细胞。它们由未分化的的间质细胞或者成软骨细胞发展而来。它们将其自身附着到外胚层形式的骨头上并且间接形成新生骨质、骨基质，尤其是通过将磷酸钙和碳酸钙排到胞间隙内形成。在该过程中，它们变换成慢慢矿物化并且充满钙的、不再能够分裂的骨细胞的支架。

本发明的管状结构还通过利用毛细管力促进血液流入内部空腔。因此，成骨细胞也受到刺激以在短期内迁移至管内并且填充内部空腔。通过该机理促进骨头生长以及改进和加速带有骨组织的植入物的完全生长。这是与本领域中已知的类似植入物相比明显的优势。

本发明的植入物的优势在于几乎不会变形的多孔结构或者海绵，如果有的话，并且在尺寸上稳定的，具有限定的形状和表面并且可通过常规植入工具处理和移植，没有破坏或者损坏植入物或者其管状结构的风险，以及X射线束可以经过植入物用于射线照相术测量。

为了进一步改进骨细胞的粘着，管状结构的内表面、植入物的外表面和内部空腔的内表面可以进行结构化或者通过例如任何一种机械、化学或者物理粗加工变得粗糙。为了抑制细菌或者其他病菌在植入物表面上的生长，可以配备抗生素，并且举例来说，边界层或者骨架结构的外表面和/或管状结构和内部空腔的表面可以配备药物洗脱涂层，其中储存并连续释放诸如抗生素的药剂。

本发明的植入物可通过标准技术制造，例如利用激光技术和激光切割过程、快速原型、例如

的激光核聚变或者注塑，因此可在所述发明范围内呈现任何一种形状。

优选地，本发明的植入物可以一体式制造。它们完全或者至少有90%由金属或者合金形成，不是像例如陶瓷一样多孔的，但是具有限定的内部管状结构，该管状结构刺激血液流过植入物并且由此为新生骨组织的完全生长形成最佳条件。该管状结构不仅是竖直的而且允许血液流过水平管，因此加速完全生长和从植入物到天然骨组织的转化。这同样适用于由聚合物制成的本发明的植入物，例如碳纤维、聚醚酮PEEK[聚醚醚酮]、PEEEK[聚醚醚醚酮]、PEEKEK[聚醚醚酮醚酮]或者PEKK[聚醚酮酮]。聚合物材料优选为射线可透的。聚合物材料优选为射线可透的，其中亨氏单位≤400。

本发明的手术植入物优选为制造成一体的或者部分的或者整体的并且不包括一些零部件也不是由一些零部件制造。术语“一体式手术植入物”或者“一体式植入物”仅仅是指植入物而非任何一种固定装置。举例来说，这种一体式植入物可用螺钉固定在相邻椎体上。这种固定装置未由术语“一体式”所涵盖而是被认为是植入物的附件。同样适用于植入工具。进一步地，用于本发明手术植入物的、诸如天然骨材料或者骨接合剂或者骨替换材料的天然材料不属于植入物的一部分。因此，根据该定义，本发明的手术植入物优选为一体式、一件式或者整体式的。具有两个部件的实施例还是可能的，只是最多为三个部件，优选为不大于两个部件。在这些实施例中，附加部件通常是固定装置，例如用于固定螺钉或者固定钩或者固定夹或者固定爪等等的移动板。大多数情况下，这些附加部件对本发明的植入物来说是任选的。

本发明的植入物未根据模块化设计进行组装或者由一些零部件或者零件或者板形成。凭经验认为，往往很难不需要额外努力就连接或者联接这些不同部件或者以平动或者转动或者滑动方式使可动部件保持在另一个上。构造植入物的边界层具有在植入之后不会变化的限定形状。本发明的手术植入物不是平滑的，或者塑性的或者可变形的。也不是海绵状或者多孔的。

在本发明的另一个实施例中，边界层构成手术植入物本身。这些实施例涉及一种具有内部空腔或者内部体积的植入物，该内部空腔或者内部空间可由骨移植物或者细小的骨碎片或者骨替代材料或者骨接合剂或者人工骨材料填充。边界层在此是指内部空腔周围的壁。它也可被定义为周围附件。这个实施例中边界层的创造性管状结构对应于在前所述的实施例。通过该结构，内部空腔不是以传统意义形成的，其在各个边上被边界层环绕。反之，该空腔描述了通过边界层保持打开的空间，该空间被描述成边界层各壁之间的连续开口。边界层是闭合的，因此它360°环绕该空腔并且仅仅构成限定该空腔的侧壁。该空腔通向上平面和下平面。因此，该空腔基本上是从植入物的上平面延伸到下平面的连续凹槽。手术植入物的主体完全由边界层构成。边界层具有正对空腔的内表面、正对外部空间的外表面和由边界层的上平面和下平面成形的自身上平面和下平面。边界层的内部结构是由贯穿边界层的大体竖直和大体水平的管构成。当预计从外部来看时，植入物看起来具有“孔”，其中每个“孔”表示这种管的端部。

在这个实施例中，边界层不是在空腔周围圆周延伸的而是具有心形（见图6）、船形（见图5）或者有点矩形主体（见图7）。由边界层限定的空间被定义为空腔或者内部空腔。该空腔通向手术植入物的上边和下边。

本发明还涉及一种由金属、聚合物材料或者金属合金制成的手术植入物，其中该植入物具有用来接触上部椎体的上平面、用来接触下部椎体的下平面、位于上平面和下平面之间的植入物周围的边界层和穿过该下平面的至少一个空腔，其中，该管状结构是由多个管形成的，并且至少一个空腔是可由骨移植物或者细小的骨碎片或者骨替代材料或者骨接合剂或者人工骨材料填充的。

这两个平面（上平面和下平面）也被称为水平面。边界层也被称为竖直表面。边界层具有外表面，该外表面是位于上平面和下平面之间的植入物附近的表面。在边界层存在至少一个空腔凹槽开口并且优选为该边界层具有两个相对的空腔凹槽开口。该空腔被边界层的内表面所环绕。管状结构和管状结构的管在充满骨替换材料或者人工骨材料时终止于空腔的内表面并未穿过空腔。在至少一个空腔充满骨接合剂的情况下，植入物包括骨接合剂的实心核心并且新生骨将从上部椎体穿过管状结构的管生长到骨接合剂核心处以及由另一侧从下部椎体穿过管状结构的管生长到骨接合剂核心处。在至少一个空腔充满骨替换材料或者尤其充满人工骨材料的情况下，新生骨将从上部和下部椎体穿过管状结构的管长入植入物内并且将人工骨材料转化为新生骨，因此新生骨同样形成在至少一个空腔中因此桥接两个相邻椎体。

在骨替换材料或者人工骨材料是液体或者流体的情况下，其优选为与载体或者诸如颗粒或者浸在织物类材料上的实心载体一起使用。

此外，优选的是，管状结构的管彼此平行或者管状结构的管集合成成组的圆柱形管。

还优选的是，管状结构的管沿着脊柱的纵向轴线延伸。

此外，优选的是，管状结构由沿着脊柱的纵向轴线延伸的管和水平管或者竖直于沿脊柱纵向轴线延伸的管的管形成。

优选地，形成该管状结构的60%到90%的管终止于空腔。植入物包括一个、两个、三个、四个、五个或者六个空腔。此外，优选的是，至少一个空腔位于植入物中间，该植入物在上平面或者下平面或者边界层上具有一个开口或者具有两个开口，其中一个在上平面而另一个在下平面或者两个都在边界层上。

本发明还涉及一种由聚合物材料制成的手术植入物，其中该植入物具有用来接触上部椎体的上平面、用来接触下部椎体的下平面、位于上平面和下平面之间的植入物周围的边界层、通向该植入物内至少一个空腔的至少一个凹槽和从在至少一个空腔周围从上平面通过下平面伸出的管状结构，其中，该管状结构是由多个管形成的，并且至少一个空腔是可由骨替代材料或者骨接合剂或者人工骨材料填充的。

本发明的另一个实施例涉及一种用来替换椎间盘的手术植入物，其中该植入物主体是由聚合物材料制成的并且具有分别接触两个相邻椎体的两个平面，边界层和支架区，其中该支架区是由多个管状结构形成的并且包括用骨替换材料或者骨接合剂填充的空腔。管状结构的管优选为沿着脊柱的纵向轴线彼此平行延伸并且管状结构的管优选为通过开口相互连接。

本发明还涉及一种椎间植入物，其中该植入物的主体由聚合物材料制成并且具有两个用来接触两个相邻椎体的两个平面、支架区和部分环绕该支架区的边界层，该支架区包括用骨替换材料或者骨接合剂填充的空腔，在该空腔周围多个竖直管状结构优选为沿脊柱纵向轴线延伸并且多个水平管优选为沿着主体的横向轴线水平地从植入物的一边延伸到相对边或者优选为在竖直于脊柱纵向轴线的平面上延伸。

本发明还涉及一种椎间植入物，其中该植入物的主体由非金属材料制成并且具有两个分别用来接触相邻椎体的平面、支架区和部分环绕该支架区的边界层，该支架区由用骨替换材料或者骨接合剂填充的空腔形成，优选为沿脊柱纵向轴线延伸的多个竖直管和沿着椎体的横向轴线水平地从植入物的一边延伸到相对边或者优选为在竖直于脊柱纵向轴线的平面上延伸的、可选择的多个水平管。优选的是这些管在碰到充满骨替换材料的空腔时结束。因此，在这个优选实施例中，由多个优选为彼此平行的管组成的管状结构未穿过空腔。由于骨替换材料的相对粗糙表面，终止于充满骨替换材料或者骨接合剂的空腔的管状结构的死头为骨细胞提供可靠的插入点或者粘着区。这样死头变成管状结构以及植入物的连续骨化的生成中心。

当在此使用时，术语“管状结构”指的是全部管，虽然也可以是由特定数量的管形成的成组的管状结构。这些管形成管状结构或者优选为在一组内彼此平行的成组的管形成在植入物中至少一个空腔周围延伸的管状结构。

本发明还涉及一种手术植入物，其中该植入物主体是由聚合物材料制成的并且具有分别接触两个相邻椎体的两个平面、支架区和部分环绕该支架区的边界层，其中该支架区是由可用骨替换材料或者骨接合剂填充的空腔和沿着脊柱纵向轴线延伸的多个竖直管形成的。优选地，还存在水平地或者竖直于通过植入物的竖直管延伸的多个水平管。

本发明进一步涉及一种椎间植入物，其中该植入物主体是由聚合物材料制成的并且具有接触两个椎体的两个平面、支架区和部分环绕该支架区的边界层，其中该支架区是由可用骨替换材料填充的空腔和沿着脊柱纵向轴线延伸并且彼此平行的多个竖直管形成的。优选地，还存在水平地从植入物的一边延伸到相对边的多个水平管，除了空腔部位之外。

此外，本发明涉及一种手术植入物，其中该植入物主体是由聚合物材料制成的并且具有接触两个相邻椎体的两个平面、支架区和部分环绕该支架区的边界层，其中该支架区是由可用骨替换材料填充的空腔和包括多个竖直管的管状结构形成的，多个竖直管优选为沿着从上部椎体接触表面到相对侧的直线上并且优选为彼此平行地延伸。优选地，还存在水平地笔直穿过植入物多个水平管，除了空腔部位之外。

水平管优选将竖直管相互连接。此外，还可能的是，水平管通过相邻水平管之间的孔或者开口或者凹槽彼此相连。

本发明涉及一种骨连接或者骨桥接手术植入物，是由聚合物材料制成的人工椎盘形式，其中人工手术植入物显示出至少一个骨接触面和支架区，该支架区是由可用骨替换材料填充的空腔和具有限定横截面面积或者半径的多个管组成的，并且该手术植入物的这些管是相互连接的因此形成三维网络管。这种三维网络管也被称为管状结构。

本发明进一步涉及一种骨连接或者骨桥接手术植入物，其是由聚合物材料制成的人工椎盘形式，其中人工椎盘植入物显示出至少一个骨接触面和支架区，该支架区是由可用骨替换材料或者骨接合剂填充的空腔和具有限定横截面面积或者半径的多个管组成的，并且该支架区的这些管是相互连接的因此形成三维网络管，除了空腔部位之外。

意想不到地发现，当植入物的表面是非平滑或者非粗糙或者非多孔的但是具有支架区时，优选为由射线可透的聚合物材料组成的骨连接或者骨桥接手术植入物可以特别好地与所接触的骨头长合，该支架区是由填充有骨替换材料或者骨接合剂的至少一个空腔或者所有空腔和形成环绕已填充的至少一个空腔的管状结构的多个管组成。优选地，这些管相互连接并且形成限定的结构，即管状结构。考虑到管状结构，重要的是，加起来至少总数为所有竖直管和水平管的20%的管从植入物的一边穿过植入物延伸到植入物的另一边。穿过植入物的竖直管和水平管通过毛细管力将血液吸入或者拉入竖直管和水平管中，因此进入整个管状结构中，这促成并且加速骨连接或者骨桥接植入物中的新生骨生成。

当前应用还涉及一种用于治疗脊柱异常的方法，该方法包括将如上所述的手术植入物植入需要的患者椎间孔隙内的步骤。

在此所用的患者是指包括患有脊柱异常的人类在内的任何一种哺乳动物。然而，优选的患者是人类。

术语“骨连接”或者“骨桥接”暗示植入物与骨头直接接触。那意味着手术植入物的至少一部分平面接触骨头。

本发明的支架区优选开始于植入物的骨接触面，因此竖直管的开口正对骨头，即，上部开口正对上部的接触椎体而管的下部开口正对下部椎体。竖直管、选择性存在的水平管、各管之间的开口以及充满骨替换材料的空腔形成支架区。

每个竖直管优选为通过带有至少两个开口的水平管与相邻竖直管相连。

术语“射线可透的聚合物材料”是指允许X射线或者其他形式的辐射穿透并经过的任何事物。更具体地说，正如在此所用的术语“射线可透的聚合物材料”是指这样的任何一种材料，其不能损害通过X射线曝光在骨间、尤其是新生骨和植入物材料之间进行区分的能力。这种“射线可透材料”的进一步特征在于亨氏比例（Hounsfield scale），这是一种用来表述放射密度的定量比。亨氏单位（HU）刻度是原始线性衰减系数测量值的线性变换，其中标准气压和温度（STP）下蒸馏水的放射密度被定义为零亨氏单位（HU），而STP下的空气放射密度被定义为-1000HU。对于具有线性衰减系数μ_X的材料X，相应的HU值由下给出

其中μ_水和μ_空气分别是水和空气的线性衰减系数。因此，一个亨氏单位（HU）的变化表示水衰减系数的0.1%变化，因为空气的衰减系数几乎为零。这是对根据水进行校正的CT扫描仪的定义。示例性数值为空气-1000，水0，骨头>400。

因此根据本发明的椎间植入物的特征在于，植入物的主体大体优选包括具有<400的亨氏单位的射线可透的聚合物材料，优选为<300，更优选为<200，更加优选为<100，最优选为<0。这种材料总的来说包括但不限于纤维增强材料（带有相应基体的玻璃/碳纤维）、聚醚酮（PEEK聚醚醚酮、PEEKEK聚醚醚酮醚酮、PEKK聚醚酮酮；PEEEK聚醚醚醚酮）或者聚合物材料。

根据本发明，手术植入物的主体大体包括一个或多个放射性聚合物材料，这意味着该植入物包括例如标记点形式的一个或多个非放射性传导材料因此植入物的比例可在X射线曝光中更容易看到，只要通过射线照相术区分骨头和特定的新生骨头的能力不被损害即可。因此，在优选实施例中，植入物的主体包括>80%的一个或多个射线可透的聚合物材料，更优选为>90%并且最优选为≥95%。

这里所用的“植入物主体”指的是包括边界层、支架区、管状结构和空腔的结构，但是具体不指空腔的填充。

位于骨架结构或者手术植入物内部的、用骨替换材料填充的管状结构和空腔别用于骨生长的直接刺激但很少用于整个植入物的稳定性。手术植入物、骨架结构的机械稳定性可通过完全或者部分地环绕该植入物的边界层比较，该植入物被设计为能承受脊柱的高压并且防止植入物陷入椎骨，因此可以保持分别由边界层高度或者植入物高度限定的、两个椎体之间的距离。

正如上已经讨论过的，骨细胞没有很好地粘着到由聚合物材料制成的非金属骨连接或者骨桥接植入物。然而，假设聚合物材料是优选的，新生骨的向内生长可通过X射线曝光进行监控。

意外地发现，由多个管状结构和可用骨替换材料填充的空腔组成的本发明的支架区促进骨细胞的向内生长以及与大体由聚合物材料制成的植入物的粘着。穿过植入物的每个单独的管都可通过毛细管力将血液吸入或者拉入整个管状结构中，以及促进并加速骨连接或者骨桥接植入物中的新生骨生成的整个植入物中。

当在此使用时，术语“支架区”是指类似两组圆柱形管的一个或多个管状结构，同时该管状结构包括多个管。

可由骨替换材料填充的空腔对本发明来说是必不可少的并且防止骨细胞刚好流过植入物而不附着于其上。第一骨细胞将其附着到骨替换材料上之后，可以开始繁殖或者进一步将细胞分别补充到植入物和管状结构内部。一旦原始细胞附着其他细胞就很容易附着并且植入物从内部生长。

空腔可填充任何一种适合于用于患者的骨替换材料或者骨接合剂或者人工骨材料或者取自患者臀部的、患者自身的骨移植物或者细小骨碎片。这里所用的骨替换材料作是包括三个主要材料组的通用术语：

第一组包括聚合的生物再吸收材料。根据本发明合适的实施例为聚左乳酸（PLLA），DL聚乳酸（PDLLA），聚谷氨酸（PGA），聚乳酸-羟基乙酸（PLGA），聚对二口恶酮（PDS），聚乙丙交酯（PDLGA），聚丙烯富马酸（PPF），寡聚乙二醇丁烯二酸盐（OPF），聚乙二醇（PEG），聚己内酯（PCA），聚-β-羟丁酸（PHB），聚羟基戊酸酯（PHV），SA-HDA酐，聚原酸酯，聚磷腈以及二乳酸和二乙醇酸的共聚物。

这种生物再吸收材料的优势在于，骨细胞的最初附着包括繁殖，其他细胞的补充可由生物再吸收材料推动，但是当后来不再需要骨替换材料时其进行分解为骨头穿过植入物的进一步生长让路。分解速度不一定是严密控制的，因为植入物的机械稳定性不取决于骨替换材料。小组包括动物来源的无机料（mineral blocks）。

骨替换材料可以富含活性物质，像是抗生素、生长因子、粘着分子、银、促进骨细胞粘着的物质等等。因此，根据本发明，可以使用任何一种骨诱导物质。在优选实施例中添加成纤维细胞生长因子（FGF）。尤其优选的是使用能够在脊柱的特定目标部位触发骨生长的重组细胞人类骨骼形态发生蛋白质。

第二组包括第一组所列的生物再吸收材料或者其他生物相容性材料，例如富含人类间质干细胞或者其他适合作为所需骨化的发生点的其他细胞的陶瓷材料。这些间质干细胞可由其自身或者添加合适的试剂分化为骨细胞。这些分化过程在本领域内是已知的。

第三组包括骨接合剂。骨接合剂是一种骨替换材料。它通常为两种成分的材料。骨接合剂包括粉末（即在前聚合的ΜMMA和/或ΜMMA或者MMA共聚物颗粒和或无定形粉末、放射性乳浊剂、启动因子）和液体（MMA单体、稳定剂、抑制剂）。两种成分是混合的并且在启动因子与促进剂混合时出现单体的游离基聚合。骨接合剂粘度随着时间从水分过多的液体变为可无害使用的面团状最后硬化为实心的硬化材料。

根据本发明，也可使用选自上述组的材料组合。

位于支架区或者植入物内部的空腔可在本发明的植入物植入之前充满骨替换材料、骨接合剂或者人工骨材料。因此该植入物可以预先制造并且已经通过将骨替换材料填充到手术植入物空腔内部进行商业化。

在另一个实施例中，利用骨替换材料填充本发明的植入物空腔在植入该植入物之前立即进行。

在一个优选实施例中，利用骨替换材料、骨接合剂或者人工骨材料填充本发明的植入物空腔出现在该植入物植入之后，即出现在主体内部。优选的是通过微创（microinvasive）工具进行填充。然而，通常至少一个空腔就在植入之前由医生进行填充。

适合于本目的的是填充空腔的所有常规工具，例如注射器、注射系统、套管系统、导管系统、泵送系统、喷气系统、分配系统、匙形物、压舌板、吸量管、破碎机、压紧器、挤压机。

因此，本发明还涉及一种装填该手术植入物的方法，该方法包括如下步骤：a）用骨替换材料或者骨接合剂或者人工骨材料填充至少一个手术植入物空腔。

根据该方法，骨替换材料可选自如下组，该组包括聚合的生物再吸收材料、包括骨诱导剂的聚合生物再吸收材料、包括成骨细胞的生物再吸收材料和人工骨材料。这里所用的术语“人工骨材料”是骨替换材料的小组并且指的是可在生理条件下聚集到新生骨上的任何一种材料。

对该方法而言，优选的是，骨替换材料是包括骨诱导剂的聚合生物再吸收材料。

对该方法而言，更加优选的是，该骨诱导剂是rhBMP-2。

因此用至少一种上述材料填充内部空腔起到形成骨细胞粘着表面的作用。此外，这种填充用来降低内部空腔的体积以便促进完全生长。所要求的完全生长和蔓生可通过穿过该植入物的特定管状结构得到明显改进。这种管状结构能够使血液穿过上平面到下平面，并且由于大体水平的管同样从植入物的外部到内部空腔，反之亦然。因此骨细胞可沉积在植入物附近。通过本发明的管状结构，骨细胞可以通过血液流动到达植入物内部的任一位置，因此新骨组织的生成不仅从上平面和/或下平面朝向中心进行还从植入物中心向外围进行。

因此，本发明还涉及一种提供这种植入所需的所有材料的成套用具。该成套用具包括至少一个本发明的手术植入物；和适合于填充该手术植入物空腔的骨替换材料和/或骨接合剂和/或人工骨材料。这种成套用具包括手术植入物和足够填充该手术植入物的至少一个空腔的量的骨替换材料和/或骨接合剂和/或人工骨材料。此外，这种成套用具还包括载体或者可装载骨替换材料或者人工骨材料或者包括浸有骨替换材料或者人工骨材料的织物类材料的实心载体。此外，该成套用具包括用来将本发明的植入物插入患者脊柱的植入装置。

在另一个实施例中，该成套用具另外包括至少一个用来将骨替换材料填充到手术植入物空腔中的工具。

上面列出的所有骨替换材料可以不同粘度进行使用。因此，骨替换材料可在填充进空腔之后立即凝固（set），在一段时间后凝固，仅在应用外部能源时凝固，诸如UV硬化、冷却、加热或者甚至可以在植入物的整个使用期限内保持半流质或者塑形状态，直至分别被有机体再吸收。

因此，根据本发明还可向骨替换材料添加可根据外部能源的应用进行可控凝固的物质。

如何改变粘度以及骨替换材料在大多数情况下的凝固状况对本领域普通技术人员是已知的。改变粘度的一种方法包括添加软化或硬化物质。一种用来增加骨替换材料粘度的优选添加剂是聚烯吡酮。可以每一体积不超过1或者2%的量进行添加。

术语粘度是指动态粘度[η]：

$\mathrm{\&eta;}=\frac{\mathrm{kg}}{m\&CenterDot;s}=\mathrm{Pa}\&CenterDot;s=\frac{\mathrm{Ns}}{m^2}$

骨替换材料（虽然未凝固）的典型粘度值从水溶液（ca.1mPa·s）、橄榄油（10²mPa·s）、蜂蜜（10³mPa·s）、糖浆（10⁵mPa·s）变化到沥青（10⁹mPa·s）。很清楚粘度在凝固或者硬化时改变。

环绕植入物的边界层逐渐失去其支撑功能甚至更多的支架区随着骨头一起生长。因此，只有在支架区尽可能完全地与内生骨细胞一起增长的情况下获得长期稳定性时，支架区中骨骼结构生长的快速简易评估才是合乎需要的。

图1显示出本发明的手术植入物的内部横截面俯视图。在该实施例中，空腔是圆形的但是该空腔可以具有任何一种要求的形状和比例。该空腔优选为连接到大部分环绕的管以及与环绕的管状结构相连。此外，优选的是这些管以所有管相互连接的方式设置，即整个管式结构在理论上可通过一个管上的一个开口用诸如血液的流体进行填充。因此优选为形成整个结构的三维互连。

该空腔可从植入物的一边延伸到植入物的另一边。还可能的是，一部分边界层被破坏并且该空腔未被骨架结构材料完全封闭。该空腔可分为两个或多个具有不同尺寸和比例的空腔。因此没有必要使空腔是连续的，但是同样可能的是，两个或多个空腔充满同样或者不同的骨替换材料并且被管穿过而非彼此独立。因此，如果存在两个或多个空腔，考虑到其特性、尺寸、骨替换材料填充、管的横穿、富有活性物质等等，这些空腔都彼此无关。因此，在另一个实施例中椎间植入物包括多于一个的空腔。

管和空腔本身的设计对本发明来说不是重要的，而其存在是重要的。对本领域普通技术人员来说显而易见的是，过多的开口，尤其是空腔的尺寸和比例影响植入物的稳定性，因此本领域普通技术人员知晓如何根据植入物的种类确定开口以及空腔的数量、大小、位置和比例。为了改进骨细胞的粘着，进一步地，管状结构的内表面、尤其是骨替换材料的表面可以进行结构化，例如通过任何一种机械、化学或者物理粗加工变得粗糙。为了抑制细菌或者其他病菌在植入物表面上的生长，可以配备抗生素，并且举例来说，边界层的外表面可以配备药物洗脱涂层，其中储存并连续释放诸如抗生素的药剂。

在植入物的后方或者前方设置用来在植入期间固定植入工具的中心圆形凹槽。该凹槽可穿过边界层（图3B）因此直接在凹槽后出现管状结构。在优选实施例中，凹槽穿过边界层并且直接在凹槽后出现空腔。可见该空腔可方便地由骨替换材料进行填充。

该空腔可在植入物插入人体之前或者之后进行填充。该空腔无须完全填充同样可以只是部分地用骨替换材料填充。骨替换材料的表面可以任何方式进行结构化以扩大有效的表面面积。

本发明的植入物或者骨架结构优选为一体制成并且具有保证血液流动的限定支架结构和充满骨替换材料、因而为内生骨生长形成最好的可能条件的空腔，并且具有担负稳定性责任的边界层，至少在新生骨头还不能承担该功能时。

术语“一体式手术植入物”仅仅是指植入物本身而非任何紧固件。举例来说，这种植入物可拧入相邻椎体中。所用的、例如螺钉的紧固件在使用术语“一体式”时不予考虑，并且被称为本发明的手术植入物以及植入工具的附件。本发明的植入物因此根据该定义优选为一体式地制造。两件式实施例也是可能的，其中本发明的植入物是由最多三个部件制成的，优选为不超过两个部件，由此另一个部件总体涉及植入物的指定附接装置，例如用于安装螺钉或者钩子或者固定爪等等的可拆卸板，这些通常对本发明的植入物都是任选的。

在脊柱部位的骨连接或者骨桥接植入物以及本发明的植入物中，植入物的接触面相对于各个骨头是大体扁平的。

骨架结构的接触面可被理解为与位于上部的椎体相接触的表面和与位于下面的椎体相接触的、骨架结构的相对表面。

但是与骨头的接触面不是必须设计为像现有技术中的椎间植入物一样为扁平的，而是可以具有不对称形式，正如图5中所见。当内部管状结构在位于上部的椎体方向以及位于下部的椎体方向上略微伸过边界层时，这种形式当然是更优选的，正如接下来详细论述的。伸过边界层的内部管状结构部分分别陷入或者压入位于上部或者位于下部的椎体内，因此导致这两个椎体表面的预见性伤害，由此进一步增加骨生长和血液流动。

所有竖直管开始于骨接触面，即与骨头直接接触不是强制的。所有竖直管中的最多30%、优选为最多20%可起始于植入物不与骨头直接接触的一个部位，也就是说优选为这些管低于骨接触面或者在骨接触面下方开始。

此外，对本发明来说必要的是内部管状结构的管是相互连接的。竖直管通过水平管以及另外通过开口选择性地相连，同时水平管通过开口选择性地相互连接，其中每个水平管都优选具有通向相连水平管的至少一个开口。

正如上已经论述的，整个管状结构理论上可通过一个管的一个开口充满液体。然而，为了获得更好的效果，优选为至少20%、优选30%，更优选为40%，更优选为50%的管通向空腔。这样确保足够的血液和骨细胞与骨替换材料接触。

此外，根据本发明的植入物是优选的，其中蜂窝结构，即内部管状结构稍微提升到大体扁平的骨接触面上。尤其是，如果植入物的蜂窝结构伸至交界处或者实心框架或者边界层上，产生高表面摩擦以及很好的固定。同时，蜂窝壁的小厚度引起促进骨头生长刺激的机械运动。

此外，优选的是内部管状结构的开口以这种方式设置因此整个结构允许微运动，优选为允许摩擦运动。当一个竖直管通过沿着竖直管纵向轴线位于侧壁部位上的楔形纵向切口相连时，这种运动时可能的。因此，单独的管壁可根据楔形开口的厚度相互转换，所以微运动是可能的。

正如上所概述的，大部分实施例所优选的是，本发明的手术植入物是由金属材料制成的，从而允许通过经由水平管的X射线光谱法和射线照相术监控骨细胞到植入物的向内生长。

意外地显示出本发明的植入物可以经由水平管通过X射线监控植入物的。在此，对植入物、各个患者以这种角度进行射线照相术因此一小部分X射线束经过水平管或者至少一组水平管。因此重要的是，经过内部空腔的水平管采取了经过前面边界层以及后面边界层的笔直路径，因此X射线束可以经由一个水平管穿过整个植入物，而无需折射也不是仅仅穿过边界层的前部或者后者。在后一种情况中，光束最终终止于也是不可透射的固体材料上的内部空腔的相对边上（即位于边界层的相对内壁上），因此消解了X射线监控。在植入物具有充满骨移植物或者细小骨碎片或者骨替换材料或者骨接合剂或者人工骨材料的内部空腔的情况下，X射线光谱或者射线照相术可以如下方式进行因此通过未穿过该内部空腔的水平管（7”）进行测量。

存在多于一组的平行水平管允许通过经由各组水平管进行射线照相来从不同角度进行射线照相。在此，管上的网眼在射线照相上出现暗色，只要在这些管内部形成骨头即可。根据该过程，一旦骨化开始，管的内部将出现灰色带。植入物的实心不透射线部分呈现白色。因此可以监控通过水平管的贯穿生长。射线照相可以不同角度进行并相互结合以便形成骨化过程的总览。中空管、骨化管和固体材料之间的分化总的来说是笔直推进的。图8以侧视图显示出本发明的手术植入物。白色部分显示出手术植入物的不透射线材料，即边界层。暗色或者黑色部分是X射线束可穿过的水平管并且在植完全生长入物的另一端曝光X射线底片。当新生骨组织已在管内形成时呈现灰色带，因为X射线不能再自由地穿过。骨头不像金属的边界层一样不透射线的。

本发明的手术植入物具有可充满骨替换材料、骨接合剂或者自体骨碎片的内部空腔。根据指示和医生的优先选择，该空腔的不同填充是有利的。如果该空腔充满骨替换材料，那么骨替换材料优选不包括乳浊剂。只要没有乳浊剂，新生成的骨组织就可与骨替换材料区分开。在此，射线照相通过水平管进行，在该水平管中没有乳浊剂的骨替换材料呈现很大程度的X光可透的暗色而新生成的骨头呈现浅灰色。因此植入物的当前骨化度可以进行监控。如果医生使用松质骨材料填充该空腔，松质骨材料经过水平管呈现暗色或者暗灰色，因为松质骨胞块很大程度上是X射线可透的。然而，形成在植入物内部空前管内的新生骨随后呈现浅色到浅灰色并因此与松质骨胞块区分开。然而，如果医生使用皮层骨填充手术植入物的空腔，皮层骨根据经过水平管进行的射线照相术呈现浅色因此不能与新生骨组织区分开。为了在内部空腔充满皮质骨材料时通过X射线检测本发明的手术植入物的过程生长，本发明的手术植入物具有两类（7′和7”）水平管（7）。一类水平管（7′）穿过边界层并从边界层的内表面伸出。另一类（7”）专门穿过边界层而不经过内部空腔。在边界层的相对边伸出。优选地，这类管没有直接开口或者与内部空腔直接交叉连接。在图7中，这种水平管（7”）图示为通过植入物顶端延伸到边界层的后侧。在填充内部空腔时这类管在整个长度上保持自由因此可通过射线照相术确定这些管贯穿生长的度。这个优势不是任何一种常规金属骨架结构可提供的。对射线照相术来说重要的是X射线装置以这种方式设置因此射线照相可通过这些管进行。如今这不再是技术挑战。当射线照相不透射线材料，例如手术植入物的金属呈现浅色到白色时，新生成的骨头和皮层骨呈现浅灰色或者从浅灰到浅色，松质骨以及骨替换材料呈现暗灰色或者从暗灰色到暗色并且允许X射线束无阻通过的自由管呈现暗色到黑色。

因此，根据本发明，手术植入物也可由金属制成。这尤其适用于带有管状结构的支架区。根据该发明还可以使用由聚合物材料和金属制成的混合植入物。在这些实施例中，金属与聚合物的重量比介于0.01%到99.99%之间，优选为在0.1%到99%之间，更优选为在1%到90%之间，最优选为30%到70%之间。对于这些实施例，对结构、材料涂层、尺寸以及与治疗剂的组合进行的所有说明同样适用于聚合物实施例。

本发明的植入物以及本发明植入物内部新骨生成的检测可最佳图示在图8，11，12，13和14中。

图8和13是本发明的两个植入物的射线照片，具有空水平管以及同样具有空竖直管。水平管显示为暗色或者黑色，因为X射线束可自由地经过水平管。骨架结构的金属是不透射线的并且呈现白色或者非常浅的颜色。

图11是图8中骨架结构的射线照片，该骨架结构几乎完全充满骨头。水平管内的新生骨呈现浅灰色并且可清楚地与骨架结构的不透射线金属材料区分开。必须记住的是，医生通常持有类似图8所示的空骨架结构完全生长片，因此清楚地知道一个水平管的尺寸、数量和位置。在图11的射线照片中，看起来只有两个水平管未完全充满新生骨。这是几乎位于骨架结构中间的管和从骨架结构右边开始的第二栏以及该栏中间的管。这两个水平管仍旧显示为暗色因此看起来仍旧是有空隙的。

图12是另一种创造性骨架结构的射线照片，其中骨头刚好开始从顶部和底部朝向骨架结构的中心穿过骨架结构生长。根据图12的射线照片，显而易见的是，只有上面第一排水平管和最下面一排水平管的中间充满新生骨，而所有其他管仍旧为很色，显示它们仍旧是空的。植入后的两至三个星期之后，预计形成这种射线照片。

图13是另一种创造性骨架结构的射线照片，其中没有一根水平管充满新生骨也没有一根水平管充满骨移植物或者细小骨碎片或者骨替换材料或者骨接合剂或者人工骨材料。所有水平管显示为黑色因此X射线束可自由地穿过这些管。

图14是图13中骨架结构的射线照片，其中一组水平管充满骨替换材料。没有乳浊剂的骨替换材料很大程度上是X射线可透的，当然不是完全X射线可透的，因此X射线束几乎不受阻碍地穿过这种充满骨替换材料（没有乳浊剂）的水平管。充满骨替换材料的水平管组包括下列水平管：从底部开始的第五排、左侧起的管4；从底部开始的第四排、左侧起管3和4；从底部开始的第三排、左侧起管4至8；倒数第二排，所有8根管以及最后一排所有8根管。

因此，本发明的骨架结构允许检测新骨生成的程度、位置和速度以及骨替换材料或者人工骨材料或者自体骨碎片或者自体骨移植物或者松质骨胞块到新骨的转化，因为所有这些材料具有可区分的X射线透射度。

只有用作骨架结构填充材料的皮层骨胞块不能与新生骨区分开。然而，在这种情况下，新骨生成的程度和速度以及皮层骨胞块到新骨的转化可通过经过水平管（在此称为管7”）的X射线光谱进行检测，这些水平管没有穿过内部空腔也没有直接通向内部空腔的开口而是从一边到另一边地笔直穿过边界层。这些管（7”）仍然是空的不过骨架结构的内部空腔充满皮质骨胞块。因此只有新生成的骨头可以封闭或者密封这些管（7”），所以这些水平管（7”）的外观表示新骨是否在拍摄射线照片时形成在其中。如果所有这些管（7”）充满新骨，就可以推定位于骨架结构内部空腔内的皮层骨胞块完全或者几乎完全转化为新骨。

本发明的骨架结构植入物的合适材料为医学改道（steal）、钛、二氧化钛、铬、钒、钨、锆、氧化锆、钼、铪、金、铂、铑、铌、铅、钴化铬、钽以及这些金属的合金，以及例如镁、锌、钙、铁的可生物降解的材料，以及聚合物材料，诸如纤维增强聚合物（位于合适基体上的玻璃/碳纤维）壳聚糖、肝脏（hepara）、聚羟基丁酸酯（PHB）、聚甘油酯、聚交酯及其共聚物。

合适的金属包括但不限于医用不锈钢、钛、铬、钒、钨、钼、金、镁、铁、锌、钙、锂、钠、钾、铝、钪、锆、铌、钽、硅、锰、铁、钴、镍、铜、锌、镓、钇、钌、铑、钯、银、铟、锡、镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、铼、铂、铅和/或至少一种具有从如下组选出的阳离子的金属盐，该组包括Li⁺，Na⁺，Mg²⁺，K⁺，Ca²⁺，Sc³⁺，Ti²⁺，Ti⁴⁺，V²⁺，V³⁺，V⁴⁺，V⁵⁺，Cr²，Cr³⁺，Cr⁴⁺，Cr⁶⁺，Mn²⁺，Mn³⁺，Mn⁴⁺，Mn⁵⁺，Mn⁶⁺，Mn⁷⁺，Fe²⁺，Fe³⁺，Co²⁺，Co³⁺，Ni²⁺，Cu+，Cu²⁺，Zn²⁺，Ga⁺，Ga³⁺，Al³⁺，Si⁴⁺，Y³⁺，Zr²⁺，Zr⁴⁺，Nb²⁺，Nb⁴⁺，Nb⁵⁺，Mo⁴⁺，Mo⁶⁺，Tc²⁺Tc³⁺，Tc⁴⁺，Tc⁵⁺，Tc⁶⁺，Tc⁷⁺，Ru³⁺，Ru⁴⁺，Ru⁵⁺，Ru⁶⁺，Ru⁷⁺，Ru⁸⁺，Rh³⁺，Rh⁴⁺，Pd²⁺Pd³⁺，Ag⁺，ln⁺，ln³⁺，Ta⁴⁺，Ta⁵⁺，W⁴⁺，W⁶⁺，Pt²⁺，Pt³⁺，Pt⁴⁺，Pt⁵⁺，Pt⁶⁺，Au⁺，Au³⁺Au⁵⁺，Sn²⁺，Sn⁴⁺，Pb²⁺，Pb⁴⁺，La³⁺，Ce³⁺，Ce⁴⁺，Gd³⁺，Nd³⁺，Pr³⁺，Tb³⁺，Pr³⁺，Μm³⁺Sm³⁺，Eu²⁺，Dy³⁺，Ho³⁺，Er³⁺，Tm³⁺，Yb³⁺以及上述金属的合金。除了上述金属和金属盐，还有少量的非金属、石墨、硫、氮、氧和/或氢。

在例如铝的优选合金金属中添加医用钢和/或金。

在某些实施例中，优选为金属是可生物再吸收的、依次可生物降解的。该组包括锂、钠、镁、铝、钾、钙、钪、钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、镓、硅、钇、锆、铌、钼、钌、铑、钯、银、铟、锡、镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钽、钨、铼、铂、金、铅。显示出对于各种应用，有利的是用浸有适合于填充该空腔的上述物质的、织物类材料填充位于支架区内部的空腔。这种织物类材料可以是生理上可以接受的接触材料（feltmaterial）、医用纤维素、绷带材料、伤口嵌入物、敷布、海绵或者医用织物。

在某些实施例中优选的是，该织物类材料是可生物再吸收的。因此植入后经过一段时间该织物类材料降解、依次再吸收而剩下骨替换材料。

优选的是，织物类材料可调节为适合任一表面，即它可遵循位于支架区内部的空腔的表面轮廓。还可能的是，这种织物类材料充满空腔的整个体积。

很清楚，术语织物类材料未必仅仅指包括一体式材料，还指多零件式材料。这些零件由相同或者不同材料制成。

优选的是这种织物类材料未浸有骨替换材料的。如果该织物类材料是可生物再吸收的，剩下的骨替换材料能够填充绝大部分的位于支架区内部的空腔。还可发现，织物类材料的生物降解之后在骨替换材料内部形成一些气穴。如果织物类材料不可生物降解，浸渍的织物类材料将在植入物的整个使用期限内保留在空腔内部。通过术语“可生物降解”或者“可生物再吸收”可以理解的是，这些材料在生理条件下在6个月到24个月的时间段内降解或者已经降解，优选为在9个月到21个月，更优选为在12个月到18个月，最优选为在14个月到16个月期间。

可生物降解的织物类材料的合适材料为聚丙烯酸、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丁基甲基丙烯酸酯、聚异丁基甲基丙烯酸酯、聚丙烯酰胺、聚丙烯腈、聚酰胺、聚醚酰安、聚乙烯胺、聚酰亚胺、聚碳酸酯、polycarbourethane、聚酮（polyvinylketone）、聚乙烯卤化物、聚乙烯醇集成卤化物（polyvinylidenhalogenide）、聚乙烯醚、聚乙烯基的芳族、聚乙烯基的酯、聚乙烯吡咯烷酮、聚甲醛、聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯、聚氨酯、聚烯烃弹性体、聚异丁烯、乙撑丙二烯单体树胶、氟硅酮、羧甲基壳聚糖、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚戊酸、羧甲基纤维素、纤维素、人造丝、人造丝三醋酯纤维、硝酸纤维素、醋酸纤维素、羟乙基纤维素、丁酸纤维素、纤维素醋酸丁酸酯、乙烯基乙酸乙酯共聚物、聚砜、聚醚砜、环氧树脂、ABS树脂、乙撑丙二烯单体树胶、硅酮在前聚合物、硅酮、聚硅氧烷、聚乙烯基的卤素、纤维素醚、三醋酸纤维素、壳聚糖、壳聚糖衍生物、可聚合的油类、聚戊内酯、聚己内酯、聚交酯、聚乙醇酸交酯、聚交酯以及聚乙醇酸交酯的共聚物、聚e己内酯、多羟基丁酸、聚羟基丁酸酯、聚羟基戊酸酯、聚羟基丁酸酯-共同戊酸盐、聚（1，4–二恶烷-2，3–聚酯）、聚（1，3–二恶烷-2-聚酯）、聚对二氧环己酮、聚酐、聚顺丁烯酸（polymaleicacid）、多羟基甲基丙烯酸酯、聚腈基丙烯酸酯、聚己内酯酯、聚β顺丁烯二酸、聚己内酯丙烯酸丁酯、由寡聚己内酯二醇（oligocaprolactonediol）以及寡聚二恶烷二醇（oligodioxanondiol）组成的多块聚合物、由PEG和聚对苯二甲酸丁二酯组成的多块聚合物、polypivotolactone、聚羟基乙酸、碳酸三甲酯（trimethylcarbonate）、聚乙交酯、聚γ谷氨酸乙酯、聚DTH亚氨基碳酸盐（DTH-iminocarbonate）、聚DTE-DT共聚亚氨基碳酸盐（DET-DEiminocarbonate）、聚双酚A亚氨基碳酸盐、聚原酸酯、聚羟基乙酸三甲基碳酸盐、聚碳酸三甲酯（polytrimethylcarbonate）、聚亚氨基碳酸盐（polyiminocarbonate）、聚乙烯醇、聚酯氨化物、glycolidized聚酯、聚磷酸酯、聚磷腈、聚（p–羟基苯氧基）丙烷、聚羟基果胶酸（polyhydroxypentaicacid）、聚环氧乙烷-环氧丙烷、软聚氨酯、带有设在主链上的氨基酸的聚氨酯、聚醚酯纤维、聚环氧乙烷、聚烯草酸盐（polyalkenoxalates）、多正酯、角叉菜胶、淀粉、胶原蛋白、蛋白质-基于聚合物、聚氨基酸、合成的聚氨基酸、玉米醇溶蛋白、变更玉米醇溶蛋白、聚羟基脂肪酸酯、果胶酸、光化性酸、纤维蛋白、变性纤维蛋白、酪蛋白、改性乳酪、羟甲基硫酸盐、白蛋白、透明质酸、乙酰肝素硫酸盐、肝磷脂、软骨素硫酸盐、葡聚糖、环状糊精（cyclodextrine）、PEG和聚丙二醇组成的共同聚合物、阿拉伯树胶、瓜胶，或者其他树胶脂、胶料、胶原蛋白、胶原蛋白-N-羟基丁二酰亚胺（hydroxysuccinimide）、脂物、类脂、可聚合的油类及其变形、共聚物以及上述物质的混合物。

不可生物降解或者生物稳定的织物类材料的合适材料为聚甲基丙烯酸甲酯、聚丁基甲基丙烯酸酯、聚丙烯酰胺、聚丙烯腈、聚酰胺、聚醚酰安、聚乙烯胺、聚酰亚胺、聚碳酸酯、聚碳酸乙烷（polycarbourethanes）、聚乙烯酮、聚乙烯卤化物、聚亚乙烯卤化物、聚乙烯醚、聚乙烯芳族、聚乙烯酯、聚乙烯基吡咯烷酮、聚甲醛、聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯、聚氨酯、聚烯烃弹性体、聚异丁烯、氟硅酮、羧甲基壳聚糖、polyethyleneterephtalate、聚戊酸、羧甲基纤维素、纤维素、人造纤维、人造三醋酸酯、硝酸纤维素、醋酸纤维素、羟乙基纤维素、丁酸纤维素、纤维素醋酸丁酸酯、乙基乙烯乙酸酯共聚物、聚砜环氧树脂、ABS树脂、EPDM树胶、例如聚硅氧烷的硅酮、聚乙烯卤素及共聚物、纤维素醚、三醋酸纤维素、壳聚糖及共聚物和/或其混合物。

医用纤维素

聚羟基丁酸酯以及纤维素衍生物、壳聚糖衍生物以及胶原蛋白、聚乙烯二醇、聚环氧乙烷和聚交酯是作为织物类材料的医用纤维素的优选材料。如果藻酸盐用作伤口遮盖物，优选使用混杂有羧甲基纤维素钠的藻酸钙产品。来自Coloplast公司的SeaSorb软膏作为例子给出。

特别要提的是来自Johnson公司的

和产品和Johnson。这些产品是通过受控氧化的再生纤维素生产的。

如果敷布尤其浸有骨替换材料，100%纯棉的消毒纱布毫无疑问地可在此使用。实例是

和

生产线。

如果使用医用纤维素是，优选其具有大于90%的纤维素含量。

如果使用医用纺织品，优选

产品。

海绵

医用海绵是带有海绵状多孔结构的可生物再吸收的植入物。

医用海绵的优选材料是胶原蛋白、氧化纤维素、壳聚糖、凝血酶、纤维蛋白、壳多糖、藻酸盐、透明质酸、PLGA、PGA、PLA、聚糖和球蛋白。

如果使用医用海绵，优选其具有大于90%的胶原蛋白含量。

因此本应用还指适合于浸有插入到位于手术植入物支架区内部的空腔内的骨替换材料的织物类材料。

最后，本发明还涉及一种通过以这种方式调整X光机形成X射线光谱或射线照片的方法，其中X射线束可经过至少一组水平管并引导经过这种管的X射线测量。该方法对于检测新骨通过该植入物的贯穿生长的程度、部位、完整度和速度或者骨替换材料或者人工骨材料或者自体骨碎片或者自体骨移植物或者松质骨胞块到新骨的转化是有用的。

附图说明

图1显示出本发明的手术植入物的内部横截面的俯视图，具有位于植入物中间的圆形空腔和通向植入物上平面和下平面的开口。因此，该空腔是类似的沿着脊柱纵向轴线从上平面到下平面穿过植入物的钻孔。

图2显示出手术植入物中的管状结构，是图1中环形部位的放大图。

图3A显示出具有锯齿状顶部和锯齿状底部的本发明的手术植入物的侧视图。齿位于蜂窝结构和边界层中并且用来稳固植入之后各椎骨之间的植入物位置。水平管未图示于图3A中，因为这是植入物的俯视图。清楚地图示了竖直管壁上的纵向切口，因此保持在竖直管内部形成凸出部分的之字形壁。该之字形壁还提供刺激新骨生成的微运动。该植入物不具有内部空腔或者内部体积，该内部空腔或者内部空间可由骨移植物或者细小的骨碎片或者骨替代材料或者骨接合剂或者人工骨材料填充。

图3B是图3A所示的实施例的技术设计图。显示的是带有六边形或者六角形竖直管的植入物的俯视图。同样显示出位于植入物前边用来插入植入装置的部件。未显示的是同样存在于这个实施例中的水平管。清楚显示的是，在这些壁之间形成竖直管的之字形壁，壁厚和位于竖直管的壁上的纵向切口的位置和厚度。

图3C显示的是图3B所示的植入物的一部分管状结构的放大图。显示的是一个完整的六边形竖直管和仅仅部分显示的相邻竖直管。此外，竖直管的直径标示为1mm。壁显示为环绕竖直管同时壁具有0.30mm的厚度和位于彼此相对设置的竖直管壁上的、具有0.25mm厚度的两个纵向切口。包括这种六边形竖直管（以及未显示的六边形水平管）的管状结构保证将血液和骨细胞吸入植入物的毛细管力，同时这些管的角形有利于骨细胞的粘着和新骨的生成，纵向切口使竖直管彼此相连并且提供如此形成的之字形壁以进行促进新骨生成的微运动。

图4显示出根据本发明的植入物，具有包括多个六边形竖直管和多个水平管的管状结构，这些水平管笔直穿过植入物因此X射线束可通过穿过水平管来穿过植入物。

图5显示出本发明的手术植入物的另一个实施例、所谓的TLIF骨架结构的透视图。该骨架结构形状仅仅是用来举例的而非强制的。该植入物的边界层环绕该内部空腔并且被竖直管和水平管穿过。植入物包括生理上可接受材料，尤其是金属或者金属合金。骨接触面在这个实施例中是波动的以便刺激骨生长以及在椎体处实现更好的固定。

图6显示出本发明的手术植入物的另一个实施例、所谓的ALIF骨架结构的透视图。

图7显示出本发明的手术植入物的另一个实施例、所谓的PLIF骨架结构的透视图。该植入物是由具有上平面（3A）、下平面（3B）和背面（4）的边界层（1）构成的，并且该边界层环绕内部空腔（2）。该边界层（1）具有由竖直管（5）和水平管（7或者7′或者7”）组成的创造性管状结构，其中水平管（7或者7′或者7”）从边界层（1）的外表面（8）延伸到外表面（9）并且具有最小壁厚（10）。同样，竖直管（5）具有最小壁厚（6）。在87根水平管中总共有10根水平管（7”)仅仅穿过边界层（1）以及77根水平管（7′）穿过边界层（1）和内部空腔（2）。所有水平管（7）都具有六边形形状。

图8显示出本发明的手术植入物的摄片，其中暗色部分表示水平管而浅色部分表示不透射线的骨架结构材料。

图9显示出本发明的手术植入物的另一变形的俯视图，其中内部空腔（2）被分成两个分区。这两个分区没有相互连接而是显示为之字形，即它们具有与边界层的管壁相同的形状。此外，两个分区还具有水平管的开口，因此X射线束可以沿水平管（7′）穿过边界层（1），第一分区内的相应开口，第二分区内的相应开口和相对的边界层部分中的水平管。细小的开口可在使竖直管相互连接的竖直管(5)之间可见。

图10以另一种显示模式显示出与图9类似的视图。

图11显示图8中手术植入物的摄片，该手术植入物几乎完全长满新骨。图8中可见的暗色部分消失，表示所有水平管充满骨头。只是位于骨架结构中心的一个管和位于骨架结构的右侧中部的另一个管看起来没有完全充满新骨。浅色部分仍旧是不透射线的骨架结构材料，在当前情况下材料为钛。

图12显示出本发明中骨架结构的另一个实施例的摄片，其中新骨刚刚开始变成骨架结构。位于骨架结构中部的管仍旧是空的因此呈现暗色或者黑色。位于骨架结构上部和下部的管显示出浅灰色，表示出新骨已经开始长到这些管中。因此该图清楚表示出新生骨开始在朝向植入物中心的方向上同时从植入物的上平面和下平面通过竖直管长入到水平管中。

图13显示出本发明的骨架结构的另一个实施例的摄片，其中所有管都是空的。类似于图8，水平管是黑色的同时钛制的骨架结构材料呈现白色或者浅色。

图14显示出图13中骨架结构的摄片，其中在骨架结构的底部部分充满骨替换材料。下面两根水平管被记录，因为它们显示为灰色到暗灰色，也就是说，最下面和最下面第二根水平管完全充满骨替换材料。在最下面第三根中，5根水平管从右边到中间也都充满骨替换材料同时在管线中左侧的三根管是空的因此呈现黑色或者暗色。此外，在下面第四根中从骨架结构左侧开始的第三和第四两个水平管充满骨替换材料而在下面第五根中只有一个水平管充满骨替换材料。那个管是从左侧开始第四根管，同样也是从骨架结构右侧开始的第五根管。因此，图8，11，12，13和14中所示的X射线光谱能够区分不透射线的骨架结构材料、空管、充满骨头的管和充满骨替换材料的管。

具体实施方式

实例

下列实例用来显示本发明的优选实施例。本领域普通技术人员所能理解的是，发明人发现遵循本技术的、在实例中公开的技术在实施本发明过程中更好地起作用，因此被认为构成其实际应用的优选模式。然而，本领域普通技术人员在考虑本公开内容的情况下可以理解的是，在不脱离本发明的本质和范围的情况下，可所公开的特定实施例中进行变化但是仍能获得相同或者类似的结果。

鉴于这些描述，对本发明的各个方面的进一步改进和替换实施例对本领域普通技术人员是显而易见的。因此，将该说明书看作仅仅是示例性的并且目的是教导本领域技术人员实现本发明的普遍方式。应该理解的是在此所示和描述的本发明形式被看作具体实施方式的实施例。元件和材料可以被在此图示和描述的元件和材料代替，部件和过程是可逆的，本发明的某些特征可以独立使用，在知晓本发明的简要说明之后，所有这些对本领域的技术人员是显而易见的。在不脱离随后权利要求中所述的本发明的本质和范围的情况下，可对在此描述的元件进行改进。

实例1：骨架结构

实例1涉及一种PEEK骨架结构，尤其是具有14mm纵向直径、12mm横向直径和8mm高度的颈部骨架结构。该骨架结构近乎椭圆形并且该纵向直径可被理解为最大直径而横向直径被理解为最小直径。

该骨架结构是由PEEK制成的，具有至少1.1mm厚度的边界层和用来与各个椎体接触的上下平面。边界层环绕植入物的前边和后边，而侧边只具有上下框架或者边界层的环。内部管状结构始于侧边中间。在植入物的后方，设有位于中心的圆形凹槽，该凹槽用来在植入期间固定植入工具并且空腔通过该凹槽充满人工骨材料（PMMA）。

在该骨架结构内部，管的蜂窝结构形成有六边形壁。竖直管沿直线从骨接触面的顶部延伸到相对的、下部椎体接触平面。在植入物中间是完全充满骨接合剂的圆形空腔。每cm²骨接触面有大约34-42根管。

竖直管具有870-970μm的直径，该直径被限定为两个相对平行壁之间的距离。

竖直管还通过管壁上开口相同连接。这些开口具有楔形结构因此管壁可单单通过切口厚度移动彼此接触，这将导致植入物稳定性增加。该开口具有60μm的直径。

该骨架结构还具有竖直于竖直管的水平管。水平管同样形成有六边形壁并且具有与竖直管相同的直径。水平管笔直地从植入物的一个侧边延伸到相对边。水平管未使开口彼此相连。没有水平管的边缘部位为1.5cm宽并且在形成水平管的部位附近形成正方形框架。

实例2：骨架结构

实例2涉及一种骨架结构，尤其是具有14mm纵向直径、12mm横向直径和8mm高度的颈部骨架结构。该骨架结构近乎椭圆形并且该纵向直径可被理解为最大直径而横向直径被理解为最小直径。

该骨架结构由钛制成并且具有用来接触各个椎体的、具有5mm厚度的边界层。

边界层（1）内部具有圆形管的管状结构。水平管（7）均具有1.5mm的直径。没有穿过内部空腔的水平管（7”）是笔直的并且是平行的因此X射线束沿管（7”）行进。有两组竖直管。边界层（1）利用具有1.0mm较大直径的圆形竖直管（5′）从其上平面（3A）到下平面（3B）穿过。在靠近内表面（9）或者靠近外表面（8）的边界层（1）表面上，存在具有0.5mm直径的较小圆形竖直管（5”），这些管位于外表面（8）和较大管（5′）以及内表面（9）和较大管（5′）之间。

每cm²的边界层（1）的上平面（3A）和每cm²的边界层（1）的下平面（3B）上有30到100根的竖直管（5）。每cm²的边界层（1）的外平面（8）和每cm²的边界层（1）的内平面（9）上有34到42根水平管（7）。在边界层（1）的圆周上，延伸有10到20根水平管（7”），这些水平管仅仅在边界层（1）内部延伸但未穿过内部空腔（2）或者终止于边界层（1）的内表面（9）上。

在水平管（7）之间的最薄位置处，壁厚仍能达到0.2mm。在竖直管（5）之间的最薄位置处，壁厚仍能达到0.15mm。

这种骨架结构材料（例如钛）的体积是708mm³而总表面面积为3198mm²，因此骨架结构材料与总表面面积的比值为221μm。

实例3：TLIF骨架结构

现在根据图5描述本发明手术植入物的一个实施例。该图图示出具有特别管状结构的、本发明的手术植入物。边界层（1）构成植入物并且环绕该内部空腔（2）。边界层（1）具有在本实施例中为锯齿状以便在相邻椎体形成更好固定的上平面（3A）和同样为锯齿状的下平面（3B）。边界层（1）具有3mm的厚度。根据解剖理由手术植入物在腹面渐缩成尖端。在背侧手术植入物具有扁平的背面（4）。竖直管（5）从边界层（1）的上平面（3A）笔直并且平行地穿过边界层（1）延伸到边界层（1）的下平面（3B）。竖直管（5）具有六边形形状以及实际大小为0.4mm的直径，也就是说，假设竖直六边形管（5）未在边界层（1）的圆周上被截断。所有竖直管（5）中有80%到85%具有这种实际大小，即它们未在边界层（1）的圆周上被截断并且具有0.4mm的所述直径。每cm²的上平面和下平面上边界层（1）具有150到200根竖直管。这些竖直管的壁厚（6）可达0.2mm。竖直管（5）经过水平管（7）相互连接。水平管（7）笔直且平行地穿过边界层（1）。存在两类水平管（7），这种水平管（7′）从边界层（1）的外表面（8）延伸到边界层的内表面（9），而其他水平管（7”）未穿过内部空腔（2）而是仅仅穿过边界层（1）。水平管（7′）的特征在于，它们从边界层（1）的内表面（9）延伸到边界层（1）的外表面（8）。水平管（7”）的特征在于，它们从边界层（1）的一边延伸到边界层（1）的相对边而不穿过内部空腔（2）。

水平管（7）具有六边形形状和实际尺寸为2.0mm的直径，也就是说，如果水平六边形管未在边界层（1）的圆周上截断时的尺寸。所有水平管中的96%都具有这种实际尺寸，即它们在边界层（1）的圆周上未被截断并且具有所述直径。每cm²外表面（8）和内表面（9）上，边界层（1）具有在5到15根水平管。水平管的壁厚（10）达到0.5mm。

这种骨架结构材料（例如医用不锈钢）的体积是406mm³而总表面面积为1958mm²，因此骨架结构材料与总表面面积的比值为207μm。

实例4：ALIF骨架结构

现在根据图6描述本发明手术植入物的一个实施例。该图图示出具有特别管状结构的、本发明的手术植入物。手术植入物是由那些围绕内部空腔（2）的边界层（1）构造的。边界层（1）具有在本实施例中为锯齿状以便在相邻椎体处形成更好固定的上平面（3A）和同样为锯齿状的下平面（3B）。边界层（1）具有7.0mm的厚度。本发明的手术植入物具有标准心形的ALIF骨架结构。竖直管（5）从边界层（1）的上平面（3A）笔直并且平行地穿过边界层（1）延伸到边界层（1）的下平面（3B）。竖直管（5）具有六边形形状以及实际大小为1.8mm的直径，也就是说，假设竖直六边形管（5）未在边界层（1）的圆周上被截断。所有竖直管（5）中有65%到75%具有这种实际大小，即它们未在边界层（1）的圆周上被截断并且具有1.8mm的所述直径。每cm²的上平面和下平面上边界层（1）具有15到30根竖直管。这些竖直管的壁厚（6）可达0.3mm。竖直管（5）经过水平管（7）相互连接。水平管（7）笔直平行地穿过边界层（1）。存在两类水平管（7），这类水平管（7′）从边界层（1）的外表面（8）延伸到边界层（1）的内表面（9）而其他水平管（7”）未穿过内部空腔（2）而仅仅穿过边界层（1）。水平管（7′）的特征在于，它们从边界层（1）的内表面（9）延伸到边界层（1）的外表面（8）。水平管（7”）的特征在于，它们从边界层（1）的一边延伸到边界层（1）的相对边而未经过内部空腔（2）。

水平管（7）具有六边形形状和实际尺寸为2.0mm的直径，也就是说，如果水平六边形管未在边界层（1）的圆周上截断时的尺寸。所有水平管中的96%都具有这种实际尺寸，即它们在边界层（1）的圆周上未被截断并且具有所述直径。每cm²外表面（8）和内表面（9）上，边界层（1）具有在2到20根水平管。水平管的壁厚（10）达到0.4mm。

这种骨架结构材料（例如钛）的体积是507mm³而总表面面积为2371mm²，因此骨架结构材料与总表面面积的比值为214μm。

实例5：骨架结构

现在根据图3A至3C描述本发明手术植入物的实施例。这些图显示出具有特定管状结构的本发明的手术植入物。该手术植入物不具有内部空腔并且完全由管状结构组成，但是只有边缘、植入装置插入的植入物的后面和前面部分是实心的并且不包括管。该植入物具有用于接触上部椎体的上平面（3A）和用于接触下部椎体的下平面（3B）。

竖直管（5）从植入物的上平面（3A）笔直且平行地穿过植入物延伸到植入物的下平面（3B）。竖直管（5）具有六边形形状和实际大小为1.0mm的直径，也就是说假设它们未在植入物的圆周上被截断。植入物总的具有104根竖直管（5），同时25根竖直管不具有实际大小，因为它们在植入物的圆周上被截断，并且79根竖直管具有实际大小。因此所有竖直管（5）中的76%具有实际大小，也就是说它们未在植入物的圆周上截断。竖直管（5）的壁厚（6）达到0.3mm。此外，在从背侧到腹侧的一根管线中，竖直管通过具有0.25mm宽度的纵向切口相互连接。由于竖直管（5）壁中的纵向切口，形成从植入物腹侧延伸到背侧的之字形壁，其可进行微运动从而刺激骨头生长。

此外，植入物包括20根水平管（7），当另一个笔直地通过植入物从一个侧边延伸到植入物的相对侧边时，这些水平管以每行10根水平管（7）的两行进行设置因此X射线束可经过这些水平管（7）因此经过植入物。同样这些水平管（7）具有六边形形状并且它们全都具有实际大小为1.0mm的直径，也就是说，并非所有水平六边形管（7）在植入物的圆周上被截断。水平管的壁厚（10）达到0.3mm。水平管（7）通过位于水平管（7）的的壁内纵向切口或者任何一种切口彼此相互连接。然而这些水平管（7）穿过竖直管（5）。

这种骨架结构材料（例如钛）的体积是607mm³而总表面面积为2785mm²，因此骨架结构材料与总表面面积的比值为218μm。

Claims (22)

1.一种手术植入物，其具有用于接触上部椎体的上平面和用于接触下部椎体的下平面以及管状结构，其中，该管状结构是由多个管形成的，这些管从上平面延伸到下平面，以及在大体水平方向上从手术植入物的一侧笔直延伸到手术植入物的相对侧。

2.根据权利要求1的手术植入物，其具有用于接触上部椎体的上平面和用于接触下部椎体的下平面、位于该植入物中心的至少一个空腔和具有管状结构且位于空腔周围的边界层，其中，该管状结构是由多个管形成的，这些管从上平面延伸到下平面，以及在水平方向或者大体水平方向上从手术植入物的一侧笔直延伸到手术植入物的相对侧。

3.根据权利要求1或2的手术植入物，其中，该边界层还在上平面和下平面上完全地环绕所述至少一个空腔。

4.根据权利要求2或3的手术植入物，其中，该植入物包括两个、三个、四个、五个或者六个空腔。

5.根据上述权利要求中任一项的手术植入物，其中，该边界层具有1.5mm到10.0mm的厚度。

6.根据上述权利要求中任一项的手术植入物，其中，该手术植入管具有至少75%的孔隙度。

7.根据上述权利要求中任一项的手术植入物，其中，骨架结构材料的体积与总表面面积的比值在200μm到230μm之间。

8.根据上述权利要求中任一项的手术植入物，其中，该管状结构的管相互平行或者该管状结构的管组成为平行管组。

9.根据上述权利要求中任一项的手术植入物，其中，该管状结构的竖直管大体沿着脊柱的纵向轴线延伸。

10.根据上述权利要求中任一项的手术植入物，其中，形成该管状结构的、10%到90%的管终止于该空腔。

11.根据上述权利要求中任一项的手术植入物，其中，骨替换材料是从如下材料选出的：聚合生物再吸收材料、包括骨诱导剂的聚合生物再吸收材料、包括成骨细胞的生物再吸收材料或者在生理条件下转化为新骨的材料。

12.根据上述权利要求中任一项的手术植入物，其中，竖直管和/或水平管具有50,000μm²到3,100,000μm²的横截面面积。

13.根据上述权利要求中任一项的手术植入物，其中，管具有250μm到2,000μm的直径。

14.根据上述权利要求中任一项的手术植入物，其中，该植入物的上平面和下平面每cm²具有至少80根管。

15.根据上述权利要求中任一项的手术植入物，其中，竖直管和/或水平管在其穿过植入物的路径上没有改变内径。

16.根据上述权利要求中任一项的手术植入物，其中，该边界层是以一个连续部件制造的。

17.根据上述权利要求中任一项的手术植入物，其中，该植入物选自由颈部骨架结构、胸部骨架结构、腰部骨架结构、人工椎间盘和用于天然和人工椎骨融合的植入物组成的组。

18.根据上述权利要求中任一项的手术植入物，其中，边界层的材料的体积与管的体积比值为从10vol.%：90vol.%到20vol.%：80vol.%。

19.根据上述权利要求中任一项的手术植入物，其中空腔的体积与植入物的总体积比值为从1:2到1:1。

20.一种成套用具，包括根据上述权利要求中任一项的手术植入物和具有足够填充该手术植入物至少一个空腔的量的骨替换材料或者骨接合剂或者人工骨材料。

21.根据权利要求20的成套用具，进一步包括用于将骨替换材料或者骨接合剂或者人工骨材料填充到该手术植入物的至少一个空腔中的至少一个工具。

22.根据权利要求20或21的成套用具，进一步包括适合于浸有骨替换材料或者人工骨材料的织物类材料。

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