CN105578994A - 结合了多孔表面的外科植入物装置 - Google Patents

结合了多孔表面的外科植入物装置 Download PDF

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Abstract

一种外科植入物装置，包括：体部部分；和一个或多个包括多个突出结构体的表面；其中所述体部部分和所述一个或多个包括多个突出结构体的表面整体地形成。所述一个或多个包括多个突出结构体的表面通过增材制造工艺形成。多个突出结构体包括多根针。任选地，所述外科植入物装置包括前路腰椎椎间融合笼、后路腰椎椎间融合笼、经椎间孔腰椎椎间融合笼、斜向腰椎椎间融合笼、颈椎笼和接骨螺钉中的一个。

Description

结合了多孔表面的外科植入物装置
相关申请的交叉引用
本专利申请/专利要求以下共同未决的申请的优先权的权益：(1)于2013年7月24日提交且题目为“多孔前路腰椎椎间融合笼”的美国临时专利申请号61/857,824，(2)于2013年10月2日提交且题目为“包括锁定盖板的多孔前路腰椎椎间融合笼”的美国临时专利申请号61,885,778，和(3)于2013年12月16日提交且题目为“可植入医疗装置，包括具有增强摩擦的针突起的多孔表面、由不规则晶胞形成的晶格、稍不规则的晶格、全金属的椎间装置、具有多圆形的横截剖面的融合装置，和使用增材制造技术制造该可植入医疗装置并利用后加工步骤处理该可植入医疗装置从而增强表面粗糙度的方法”的美国临时专利申请号61/916,469，所有上述申请的内容全部通过引用合并于本文中。
发明领域
本发明总体上涉及新的结合了多孔表面的外科植入物装置。更具体地，本发明涉及新的外科植入物装置，该外科植入物装置结合了多孔表面用于当植入时增强骨固定和抓紧(purchase)。这些多孔表面通过新型的增材制造技术和任选地，新型的后加工制造技术形成。它们包括新型的针状突起和/或晶格结构。
发明背景
当本领域普通技术人员熟知的各种外科植入物装置被置于靠近骨表面或骨表面之间时，合乎需要的是：存在足够的摩擦力以使它们保持就位，并且表面可被用于随时间推移而发生的骨固定和抓紧。因此，这些外科植入物装置经常结合用于这样的目的的机械制造的摩擦表面或利用摩擦涂层或粘接。然而，这些机械制造的典型地由齿、槽、条纹或类似物组成的摩擦表面经常不足以且很少促进骨抓紧(bonypurchase)。类似地，这些摩擦涂层或粘接可能脱层和失效。
因此，在本领域中仍然需要的是改进的外科植入物装置，所述改进的外科植入物装置结合基本上完整的摩擦表面，所述摩擦表面是坚固的和耐久的，并且为骨固定和抓紧提供充分的表面积，同时对于制造仍然是经济实用的。现在改进的增材和后加工制造技术使得这成为可能。
发明简述
在一个示例性实施方案中，本发明提供了一种外科植入物装置，包括：体部部分；和一个或多个包括多个突出结构体的表面；其中所述体部部分和所述一个或多个包括多个突出结构体的表面整体地形成。所述一个或多个包括多个突出结构体的表面通过增材制造工艺形成。所述多个突出结构体包括多根针。任选地，所述多个突出结构体包括基本上垂直于所述体部部分布置的多根针。备选地，所述多个突出结构体包括以与所述体部部分成角度地布置的多根针。优选地，所述多个突出结构体包括多根包含钛的针。所述体部部分限定中空的内部空腔。任选地，所述体部部分限定一个或多个被配置成接纳接骨螺钉的端口。所述体部部分限定一个或多个被配置成允许骨向内生长的端口。所述外科植入物装置包括前路腰椎椎间融合笼(anteriorlumbarinterbodyfusioncage)、后路腰椎椎间融合笼(posteriorlumbarinterbodyfusioncage)、经椎间孔腰椎椎间融合笼(transforaminallumbarinterbodyfusioncage)、斜向腰椎椎间融合笼(obliquelumbarinterbodyfusioncage)、颈椎笼(cervicalcage)和接骨螺钉(bonescrew)中的一个。
在另一个示例性实施方案中，本发明提供了一种制造外科植入物装置的方法，包括：提供体部部分；和在所述体部部分的外部部分上形成一个或多个包括多个突出结构体的表面；其中所述体部部分和所述一个或多个包括多个突出结构体的表面整体地形成。所述一个或多个包括多个突出结构体的表面通过增材制造工艺形成。所述多个突出结构体包括多根针。任选地，所述多个突出结构体包括基本上垂直于所述体部部分布置的多根针。备选地，所述多个突出结构体包括以与所述体部部分成角度地布置的多根针。优选地，所述多个突出结构体包括多根包含钛的针。所述体部部分限定中空的内部空腔。任选地，所述体部部分限定一个或多个被配置成接纳接骨螺钉的端口。所述体部部分限定一个或多个被配置成允许骨向内生长的端口。
附图简述
在此参照多张附图举例说明和描述本发明，在附图中相似的标记数字用来表示相似的装置部件/方法步骤，根据情况而定，并且其中：
图1描绘了用于制备具有一个或多个骨来源的(osteo-derived)和/或骨-多孔的(osteo-porous)表面的外科植入物装置的示例性方法。
图1A描绘了用于制备具有一个或多个带有另外的向外突出的“针”的骨来源的和/或骨-多孔的表面的外科植入物装置的示例性方法。
图1B描绘了对示例性的带有向外突出的针的骨来源的和/或骨-多孔的表面的计算机生成的透视图(rendering)的分解截面。
图1C概念性地描绘了本发明可用的向外突出的针的各种示例性形状(包括，从左至右，管状、棒状、圆锥形、正方形/矩形和有刺的/不规则的)。
图1D概念性地描绘了含有均匀分布的向外突出的针的示例性外科植入物装置表面。
图1E概念性地描绘了含有非均匀分布的向外突出的针的示例性外科植入物装置表面。
图1F概念性地描绘了含有梯度分布的向外突出的针的示例性外科植入物装置表面。
图1G概念性地描绘了含有随机化分布的向外突出的针的示例性骨-多孔的、骨来源的、和/或小梁外科植入物装置表面。
图1H概念性地描绘了含有随机化分布的针高度的植入物表面的示例性横截面。
图1I概念性地描绘了含有示例性的骨-多孔的、骨来源的和/或小梁(trabecular)的涂层的植入物表面的示例性横截面，其中针锚定于下面的基底。
图1J概念性地描绘了含有示例性的骨-多孔的、骨来源的和/或小梁的涂层的植入物表面的示例性横截面，其中针锚定于骨-多孔的、骨来源的和/或小梁的涂层。
图1K概念性地描绘了含有示例性的骨-多孔的、骨来源的和/或小梁的涂层的植入物表面的示例性横截面，其中均匀倾斜的针锚定于下面的基底。
图1L概念性地描绘了含有示例性的骨-多孔的、骨来源的和/或小梁的涂层的植入物表面的示例性横截面，其中非均匀倾斜的针锚定于下面的基底。
图2是本发明的前路腰椎椎间融合(ALIF)笼的一个示例性实施方案的透视图，再次突出了通过图1的技术形成的其多孔表面。
图3是本发明的ALIF笼的一个示例性实施方案的一系列透视图和平面图，再次突出了通过图1的技术形成的其多孔表面。
图4是本发明的ALIF笼的一个示例性实施方案的照片，再次突出了通过图1的技术形成的其多孔表面。
图5是本发明的ALIF笼的一个示例性实施方案的另一照片，再次突出了通过图1的技术形成的其多孔表面。
图6描绘了用于制造根据本发明的喷砂处理的植入物的优选工艺流程。
图7描绘了用于制造根据本发明的喷砂处理的植入物的备选工艺流程。
图8A描绘了适用于根据本发明的增材制造的说明性的不规则的(例如，小梁的、骨-多孔的、和/或骨来源的)晶胞(unitcell)。
图8B显示了以3x3阵列重复的图8A的晶胞。
图8C显示了以6x6阵列重复的图8A的晶胞。
图8D显示了图8A的晶胞的9x9阵列的等距视图。
图8E显示了跨髋臼壳的表面图案化的图8A的晶胞。
图8F显示了跨ALIF笼“坯件”的表面图案化的图8A的晶胞。
图9A概念性地描绘了立方晶格(lattice)结构的2-D透视图，没有节点扰动且没有支柱尺寸随机化。
图9B概念性地描绘了立方晶格结构的3-D透视图，没有节点扰动且没有支柱尺寸随机化。
图9C概念性地描绘了立方晶格结构的2-D透视图，具有20％节点扰动且没有支柱尺寸随机化。
图9D概念性地描绘了立方晶格结构的3-D透视图，具有20％节点扰动且没有支柱尺寸随机化。
图9E概念性地描绘了立方晶格结构的2-D透视图，具有40％节点扰动且没有支柱尺寸随机化。
图9F概念性地描绘了立方晶格结构的3-D透视图，具有40％节点扰动且没有支柱尺寸随机化。
图9G概念性地描绘了立方晶格结构的2-D透视图，具有20％节点扰动和100％支柱尺寸随机化。
图9H概念性地描绘了立方晶格结构的3-D透视图，具有20％节点扰动和100％支柱尺寸随机化。
图9I概念性地描绘了十二面体晶格结构的2-D透视图，没有节点扰动且没有支柱尺寸随机化。
图9J概念性地描绘了十二面体晶格结构的3-D透视图，没有节点扰动且没有支柱尺寸随机化。
图9K概念性地描绘了十二面体晶格结构的2-D透视图，具有20％节点扰动且没有支柱尺寸随机化。
图9L概念性地描绘了十二面体晶格结构的3-D透视图，具有20％节点扰动且没有支柱尺寸随机化。
图10A和10B描绘了根据本发明通过增材制造制作但不进行制作后喷砂处理步骤的多孔/小梁金属节段的示例性SEM视图。
图11A和11B描绘了根据本发明通过增材制造制作的多孔/小梁金属节段在进行制作后喷砂处理步骤后的示例性SEM视图。
图12A和12B是本发明的后路腰椎椎间融合(PLIF)笼的一个示例性实施方案的侧视和俯视平面图。
图13A-13C是本发明的经椎间孔腰椎椎间融合(TLIF)笼的一个示例性实施方案的俯视平面图、侧视平面图和子弹图。
图14是本发明的斜向腰椎椎间融合(OLIF)笼的一个示例性实施方案的透视图、侧视平面图和俯视平面图。
图15是在PEEK和钛两个实施方案中本发明的颈椎笼的透视图，并且所述颈椎笼结合了新型锁定机构。
图16是在钛实施方案中本发明的颈椎笼的俯视和侧视平面图，并且所述颈椎笼包括至少一个通过图1的方法形成的多孔表面。
图17是图示图15的锁定机构的操作的一系列透视图。
图18是在PEEK实施方案中本发明的ALIF笼的透视图，并且所述ALIF笼包括新型锁定机构。
图19是在PEEK实施方案中本发明的ALIF笼的透视图，并且所述ALIF笼包括新型锁定机构。
图20是本发明的外科螺钉的透视图，所述外科螺钉结合了无孔区和多孔区。
发明详述
一般来说，并且不意在是限制性的，本发明的一个方面涉及改进的医用植入物，所述医用植入物包括，例如，至少下列结构：由金属形成的主要结构体；和在所述主要结构体的至少一个外部部分上形成的至少一个密布针的、金属的表面部分，所述至少一个表面部分被定位成使得当植入物被植入到患者中时其与患者的骨接合。这样的密布针的金属的表面部分可以含有，例如，至少50根、100根、200根、500根或更多根针的集合体，并且可以进一步由下列特征中的至少一个、两个、三个、四个、五个或更多个特征表征：(a)所述集合体中的针全部基本上垂直于所述表面部分定向；(b)所述集合体中的针全部以基本上相同的方向定向，所述方向不垂直于所述表面部分；(c)所述集合体中的针全部以基本上相同的方向定向，所述方向不垂直于所述表面部分，但与所述垂直方向成15度以内的角度；(d)所述集合体中的针全部以基本上相同的方向定向，所述方向不垂直于所述表面部分，且与所述垂直方向成多于15度的角度；(e)所述集合体包括以相对于所述表面部分的至少三个不同的方向定向的针；(f)所述集合体包括以相对于所述表面部分的至少五个不同的方向定向的针，所有的针被定向为与表面部分垂直方向成20度以内的角度；(g)在所述集合体中的所有针具有基本上相同的高度；(h)所述集合体包括具有至少三种不同高度的针；(i)所述集合体中所有的针具有基本上相同的形状；(j)所述集合体包括具有至少两种不同形状的针；(k)所述针在所述表面部分上基本上均匀地分布；(1)所述针在所述表面部分上不均匀地分布；(m)所述集合体中所有的针被锚定于所述主要结构体；(n)所述集合体中大部分针被锚定于所述主要结构体；(o)所述集合体中大多数针被锚定于所述主要结构体的所述至少一个外部部分上的骨-多孔的、骨来源的或小梁的涂层内容纳的结构元件；和/或(p)所述集合体中所有的针被锚定于所述主要结构体的所述至少一个外部部分上的骨-多孔的、骨来源的或小梁的涂层内容纳的结构元件。所述至少一个外部部分优选地包括至少一个骨-多孔的表面，所述至少一个骨-多孔的表面可以包括至少一个骨来源的表面。所述至少一个骨-多孔的表面和针可以同时通过增材制造工艺(诸如，但不限于EBM或DMSLS)形成。所述主要结构体可以包括，例如，牙种植体、足-和-踝或长骨截骨楔、椎间融合装置、胫骨/股骨垫片或间隔垫、膝关节假体的胫骨托部分、膝关节假体的股骨部件部分、初次髋关节假体、翻修髋关节假体、髋关节创伤部件、髋臼杯、髋关节髋臼垫片或其他适宜的结构体。
此外，一股来说，且不意在是限制性的，本发明的另一个方面涉及一种或多种制备具有至少一个骨-多孔的表面的医用植入物的方法，所述方法通过例如下列步骤实现：形成所述植入物的至少一部分主要结构体；和使用增材制造技术在所述主要结构体的至少一个外部部分上形成至少一个密布针的、金属的表面部分，所述至少一个密布针的表面部分被定位成使得当所述植入物被植入到患者中时其与患者的骨接合。
本发明的其他方面涉及在附图中描绘的和/或在本文中描述的其他特征、结构、过程和材料。
参看图1，示例性流程以骨松质样品开始，用微型CT扫描该骨松质样品以获得3D扫描数据，然后将其处理成表示骨-多孔的或骨来源的纹理的实体模型数据。然后将此纹理数据与表示整个植入物几何结构的数据合并以产生用于由后续任一制造步骤使用的制作文件。
制作文件可以利用任何可识别的实体模型规范，诸如″.amf″格式[参见在http：// www.astm.org/DATABASE.CART/WORKITEMS/WK27506.htm(于07-29-2011访问)可获得的ASTMWK27506-用于增材制造的数据交换格式的新规范]或″.stl″格式[参见在http：// www.ennex.com/～fabbers/StL.asp(于07-29-2011访问)可获得的Fabbers的标准数据格式]，并且可以体现在任何形式的永久存储介质(例如，CD、CD-ROM、闪存)、半永久(例如，SRAM)或暂时(例如，DRAM)存储介质上，或体现在编码数据信号中。
关于使用增材技术制造医用装置的其他背景细节可以参见：J.Vehvilainen，″增材制造的医学应用的工艺和网络应用发展(ProcessandWebApplicationDevelopmentofMedicalApplicationsofAdditiveManufacturing)，″Master′sThesis，AaltoUniversity，SchoolofScience，Dec.27，2011(通过引用并入并且可以在http：//lib.tkk.fi/Dipl/2011/urnl00592.pdf(于06-13-12访问)获得)。
参看图1A，可以插入附加步骤，所述附加步骤在一个或多个骨-多孔的和/或骨来源的涂层的一个或多个外表面上添加向外突出的“针”。这样的针大幅度增加涂层的摩擦系数。具有高摩擦系数在临床上是有利的，因为其提供更强的初始固定，在骨能够生长到多孔结构上/长入多孔结构中之前这是很重要的。这样的针可以均匀地或不均匀地沿多孔表面分布(如图1B中所示)。同样，对于针来说，多种形状是可能的，包括矩形(如图1B中所绘)、金字塔形、圆锥形、管状的，等等。此外，针不一定准确地垂直于外部表面定向，但优选以基本上垂直(例如，与垂直方向成+/-15度之内的角度)的方位定向。此外，所有针的方位和/或形状不一定是相同的，并且针可以在一个或多个外部的涂覆的表面的选择的部分上或整体上呈现。
利用这些或类似的技术，可以有效和有利地形成(和/或精加工)本文描绘的种类的植入物。
参看图6，显示了用于使用喷砂处理来制作和精加工植入物的两个优选的工艺流程。图7显示了两个备选的流程，这两个流程也采用喷砂技术。图10A和10B以及11A和11B对比地描绘了已经经历和没有经历喷砂处理步骤的多孔植入物节段的SEM图像。如可以从图像所见，如果在20或100μm标尺上观察，未喷砂的样品大多数是光滑的，而当以相似的放大倍数观察时，喷砂的样品几乎整个是粗糙的。此喷砂工艺形成了尺寸大约1-20μm的纹理。对微纹理来说这是理想的尺寸因为其有助于成骨细胞粘附于钛支柱。喷砂材料不沉积在支柱上(如HA涂层那样)。其简单地通过侵蚀使钛表面具有纹理。
根据本发明，优选的喷砂工艺利用由HitemcoMedicalApplications，Inc.，160SweetHollowRd.，OldBethpage，NY11804分销的MCDApatiticAbrasive(含有HA、TCP和其他CaP相的多相磷酸钙)。喷砂介质具有425-180μm的尺寸范围。该工艺利用装配有Technology和阀的Comco标准罐微型喷砂机。罐口是0.40英寸；喷嘴是0.060英寸；压力为90+/-5psi。当喷砂不进一步影响视觉外观特别是装置的颜色和反射率时已经达到令人满意的粗糙度。机械加工的装置可能需要喷砂修整。
图9A-9L说明性地描绘了理想地适用于增材制造的稍不规则晶格的概念。如这些附图中所示，节点扰动是指相交的支柱的位置。根据本发明的此方面，这种相交位置被随机化使得所述节点以随机化的距离偏离均匀晶格。支柱尺寸随机化是指在横截面维度(例如，支柱直径)上的偏差。在晶格中的离散支柱可以具有不同的横截面尺寸，或支柱可以具有从一端至另一端的直径梯度。这些参数可以被随机化用于晶格立体结构的更大多样性。这种稍不规则晶格可以用来制作任何种类的目前使用规则晶格的医用植入物(包括，例如，在并入的Pressacco等人和Jones等人申请中公开的那些)。
本发明的另一说明性应用涉及美国专利号7,922,765(通过引用并入)和/或美国申请公开号2011/0118841(通过引用并入)中公开的类型的骨固定/融合装置，根据本发明的教导所述骨固定/融合装置已经被改良以包括一个或多个密布针的表面。
这样的融合/固定装置优选地通过增材技术制作，可以利用多圆形的横截剖面(均一的或渐缩的)，并且优选地包括外部的针，所述针优选地以将对抗植入物的移除的方向定位。多圆形的横截剖面具有不需要一个或多个钻孔拉削步骤的独特优势，由此使得插入更快并减少患者的感染风险。
最后，应当理解本发明公开和实现的新结构不唯一地限于使用增材制造制造的那些。事实上，如本领域技术人员将理解的，其他已知的表面改性技术(诸如，例如，Surfi-Sculpt(美国专利号7,667,158，通过引用并入本文))可以用来制备本发明的植入物的骨-多孔的、骨来源的、和/或含有针的纹理。
现在具体地参看图2-5，在一个示例性实施方案中，本发明提供了用于脊柱手术操作中的ALIF笼10。更具体地，本发明提供了ALIF笼10，所述ALIF笼10包括促进骨固定的一个或多个多孔表面12。优选地，这些多孔表面12经由增材制造技术使用钛合金粉或类似物形成(如下文更详细描述的)，由此提供了一体化结构并且消除了使用用于此目的的涂层或粘接的需要。
通常，ALIF笼10包括体部结构14，所述体部结构14限定中空的内部部分16和多个端口18，螺钉20(图3)或类似物通过端口18布置，通过中空的内部部分16并进入到邻近的骨中。任选地，中空的内部部分16的尺寸被确定为并且被配置成容纳骨移植材料或类似物，以进一步增强骨固定。螺钉20以给定的角度显示，尽管可以利用任何合适的一个或多个角度用于给定的应用，正如可以利用的任何合适的数目和尺寸的螺钉20。
有利地，ALIF笼10由一体化结构构成，所述一体化结构例如，在中间基本上是实心的，且例如，在给定的表面处渐变成多孔的。这提供了增强的结构完整性，允许在给定的区域小心地控制多孔性，等等。备选地，在实心部分和多孔部分之间可以存在比较尖锐的分界线，尽管考虑它们经由增材制造技术整体地形成。
下面的描述部分地取自US13/530,048(其完全通过引用并入本文)并且解释了如何形成ALIF笼10的多孔表面12。
一般来说，并且不意在是限制性的，本发明的一个方面涉及改进的医用植入物，所述医用植入物包括，例如，至少下列结构：由金属形成的主要结构体；和在所述主要结构体的至少一个外部部分上形成的至少一个密布针的、金属的表面部分，所述至少一个表面部分被定位成使得当植入物被植入到患者中时其与患者的骨接合。这样的密布针的金属的表面部分可以包含，例如，至少50根、100根、200根、500根或更多根针的集合体，并且可以进一步由下列特征中的至少一个、两个、三个、四个、五个或更多个特征表征：(a)所述集合体中的针全部基本上垂直于所述表面部分定向；(b)所述集合体中的针全部以基本上相同的方向定向，所述方向不垂直于所述表面部分；(c)所述集合体中的针全部以基本上相同的方向定向，所述方向不垂直于所述表面部分，但与所述垂直方向成15度以内的角度；(d)所述集合体中的针全部以基本上相同的方向定向，所述方向不垂直于所述表面部分，且与所述垂直方向成多于15度的角度；(e)所述集合体包括以相对于所述表面部分的至少三个不同的方向定向的针；(f)所述集合体包括以相对于所述表面部分的至少五个不同的方向定向的针，所有的针被定向为与表面部分垂直方向成20度以内的角度；(g)在所述集合体中的所有针具有基本上相同的高度；(h)所述集合体包括具有至少三种不同高度的针；(i)所述集合体中所有的针具有基本上相同的形状；(j)所述集合体包括具有至少两种不同形状的针；(k)所述针在所述表面部分上基本上均匀地分布；(1)所述针在所述表面部分上不均匀地分布；(m)所述集合体中所有的针被锚定于所述主要结构体；(n)所述集合体中大部分针被锚定于所述主要结构体；(o)所述集合体中大多数针被锚定于所述主要结构体的所述至少一个外部部分上的骨-多孔的、骨来源的或小梁的涂层内容纳的结构元件；和/或(p)所述集合体中所有的针被锚定于所述主要结构体的所述至少一个外部部分上的骨-多孔的、骨来源的或小梁的涂层内容纳的结构元件。所述至少一个外部部分优选地包括至少一个骨-多孔的表面，所述至少一个骨-多孔的表面可以包括至少一个骨来源的表面。所述至少一个骨-多孔的表面和针可以同时通过增材制造工艺(诸如，但不限于EBM或DMSLS)形成。所述主要结构体可以包括，例如，本发明的ALIF笼10、牙种植体、足-和-踝或长骨截骨楔、椎间融合装置、胫骨/股骨垫片或间隔垫、膝关节假体的胫骨托部分、膝关节假体的股骨部件部分、初次髋关节假体、翻修髋关节假体、髋关节创伤部件、髋臼杯、髋关节髋臼垫片或其他适宜的结构体。
此外，一般来说，且不意在是限制性的，本发明的另一个方面涉及一种或多种制备具有至少一个骨-多孔的表面的医用植入物的方法，所述方法通过例如下列步骤实现：形成所述植入物的至少一部分主要结构体；和使用增材制造技术在所述主要结构体的至少一个外部部分上形成至少一个密布针的、金属的表面部分，所述至少一个密布针的表面部分被定位成使得当所述植入物被植入到患者中时其与患者的骨接合。
示例性流程以骨松质样品开始，用微型CT扫描该骨松质样品以获得3D扫描数据，然后将其处理成表示骨-多孔的或骨来源的纹理的实体模型数据。然后将此纹理数据与表示整个植入物几何结构的数据合并以产生用于由后续任一制造步骤使用的制作文件。制作文件可以利用任何可识别的实体模型规范，诸如″.amf″格式[参见在http：// www.astm.org/DATABASE.CART/WORKITEMS/WK27506.htm(于07-29-2011访问)可获得的ASTMWK27506-用于增材制造的数据交换格式的新规范]或″.stl″格式[参见在http：// www.ennex.com/～fabbers/StL.asp(于07-29-2011访问)可获得的Fabbers的标准数据格式]，并且可以体现在任何形式的永久存储介质(例如，CD、CD-ROM、闪存)、半永久(例如，SRAM)或暂时(例如，DRAM)存储介质上，或体现在编码数据信号中。
关于使用增材技术制造医用装置的其他背景细节可以参见：J.Vehvilainen，″增材制造的医学应用的工艺和网络应用发展(ProcessandWebApplicationDevelopmentofMedicalApplicationsofAdditiveManufacturing)″Master′sThesis，AaltoUniversity，SchoolofScience，Dec.27，2011(通过引用并入并且可以在http：//lib.tkk.fi/Dipl/2011/urnl00592.pdf(于06-13-12访问)获得)。
可以插入附加步骤，所述附加步骤在一个或多个骨-多孔的和/或骨来源的涂层的一个或多个外表面上添加向外突出的“针”。这样的针大幅度增加涂层的摩擦系数。具有高摩擦系数在临床上是有利的，因为其提供更强的初始固定，在骨能够生长到多孔结构上/长入多孔结构中之前这是很重要的。这样的针可以均匀地或不均匀地沿多孔表面分布。同样，对于针来说，多种形状是可能的，包括矩形、金字塔形、圆锥形、管状的，等等。此外，针不一定准确地垂直于外部表面定向，但优选以基本上垂直(例如，与垂直方向成+/-15度之内的角度)的方位定向。此外，所有针的方位和/或形状不一定是相同的，并且针可以在一个或多个外部的涂覆的表面的选择的部分上或整体上呈现。
利用这些或类似的技术，可以有效和有利地形成(和/或精加工)植入物。最后，应当理解本发明公开和实现的新结构不唯一地限于使用增材制造制造的那些。事实上，如本领域技术人员将理解的，其他已知的表面改性技术(诸如，例如，Surfi-Sculpt(美国专利号7,667,158，通过引用并入本文))可以用来制备本发明的植入物的骨-多孔的的、骨来源的、和/或含有针的纹理。
图12A和12B是本发明的后路腰椎椎间融合(PLIF)笼100的一个示例性实施方案的侧视和俯视平面图。PLIF笼100包括体部结构体102，所述体部结构体102限定基本上中空的内部部分104并结合了一个或多个窗106，使得移植材料或类似物可以被布置在PLIF笼100内以促进骨抓紧。PLIF笼100也包括基本上渐缩的前缘108，使得PLIF笼100可以容易地布置在椎间隙中，并包括后缘，所述后缘包括工具接纳凹穴110或类似物。就本发明的所有装置而言，PLIF笼1001可以由具有本文详细描述的一个或多个多孔表面的PEEK或金属材料制造而成。
图13A-13C是本发明的经椎间孔腰椎椎间融合(TLIF)笼200的一个示例性实施方案的俯视平面图、侧视平面图和子弹图。TLIF笼200包括基本上弯曲的体部结构体202，所述体部结构体202限定基本上中空的内部部分204并结合了一个或多个窗206，使得移植材料或类似物可以被布置在TLIF笼200内以促进骨抓紧。TLIF笼200也包括基本上渐缩的前缘208，使得TLIF笼200可以容易地布置在椎间隙中，并包括后缘，所述后缘包括工具接纳凹穴210或类似物。就本发明的所有装置而言，TLIF笼200可以由具有本文详细描述的一个或多个多孔表面的PEEK或金属材料制造而成。
图14是本发明的斜向腰椎椎间融合(OLIF)笼300的一个示例性实施方案的透视图、侧视平面图和俯视平面图。OLIF笼300包括体部结构体302，所述体部结构体302限定基本上中空的内部部分304并结合了一个或多个窗306，使得移植材料或类似物可以被布置在OLIF笼300内以促进骨抓紧。OLIF笼300也包括基本上渐缩的前缘308，使得OLIF笼300可以容易地布置在椎间隙中，并包括后缘，所述后缘包括工具接纳凹穴310或类似物。就本发明的所有装置而言，OLIF笼300可以由具有本文详细描述的一个或多个多孔表面的PEEK或金属材料制造而成。
图15是在PEEK和钛两个实施方案中本发明的颈椎笼350的透视图，并且所述颈椎笼350结合了新型的锁定机构400。这些颈椎笼350类似于上文中详细描述的ALIF笼，进一步包括新型锁定机构400。新型锁定机构400包括盖板402，所述盖板402使用板螺钉404在主笼螺钉之一的上方固定就位。当被致动时，板螺钉404将盖板402压向颈椎笼350的体部结构体，将盖板402的角部中的锁定片406驱动入体部结构中。这将主笼螺钉锁定到体部结构中并防止它们回退。有利地，在盖板402和体部结构之间提供至少三个接触点以提供所需要的稳定性。
图16是在钛实施方案中本发明的颈椎笼的俯视和侧视平面图，并且所述颈椎笼包括至少一个通过图1的方法形成的多孔表面420。在此示例性实施方案中，多孔表面420不覆盖插入边缘并且在前部边缘处较薄从而容许用于盖板402和板螺钉404的支撑材料。
图17是图示图15的锁定机构的操作的一系列透视图。
图18是在PEEK实施方案中本发明的ALIF笼的透视图，并且所述ALIF笼包括新型锁定机构。图19是在PEEK实施方案中本发明的ALIF笼的透视图，并且所述ALIF笼包括新型锁定机构。这些ALIF笼以类似于上文所述的颈椎笼的方式操作。
图20是本发明的外科螺钉500的透视图，所述外科螺钉500结合了多孔区502和无孔区504。具体地，在此示例性实施方案中，多孔区被布置在螺纹处以促进骨抓紧。
尽管在本文中参照本发明的优选实施方案和具体实施例举例说明并描述了本发明，但对于本领域普通技术人员显而易见的是其他实施方案和实施例可以执行类似的功能和/或实现相似的结果。所有这样的等效实施方案和实施例包括在本发明的精神和范围内，由此被预期，并且意在被下列的权利要求所覆盖。

Claims (19)

1.一种外科植入物装置，包括：
体部部分；和
一个或多个包括多个突出结构体的表面；
其中所述体部部分和所述一个或多个包括多个突出结构体的表面整体地形成。
2.权利要求1所述的外科植入物装置，其中所述一个或多个包括多个突出结构体的表面通过增材制造工艺形成。
3.权利要求1所述的外科植入物装置，其中所述多个突出结构体包括多根针。
4.权利要求1所述的外科植入物装置，其中所述多个突出结构体包括多根基本上垂直于所述体部部分布置的针。
5.权利要求1所述的外科植入物装置，其中所述多个突出结构体包括多根以与所述体部部分成角度地布置的针。
6.权利要求1所述的外科植入物装置，其中所述多个突出结构体包括多根包含钛的针。
7.权利要求1所述的外科植入物装置，其中所述体部部分限定中空的内部空腔。
8.权利要求1所述的外科植入物装置，其中所述体部部分限定一个或多个被配置成接纳接骨螺钉的端口。
9.权利要求1所述的外科植入物装置，其中所述体部部分限定一个或多个被配置成允许骨向内生长的端口。
10.权利要求1所述的外科植入物装置，其中所述外科植入物装置包括前路腰椎椎间融合笼、后路腰椎椎间融合笼、经椎间孔腰椎椎间融合笼、斜向腰椎椎间融合笼、颈椎笼和接骨螺钉中的一个。
11.一种制造外科植入物装置的方法，包括：
提供体部部分；和
在所述体部部分的外部部分上形成一个或多个包括多个突出结构体的表面；
其中所述体部部分和所述一个或多个包括多个突出结构体的表面整体地形成。
12.权利要求11所述的方法，其中所述一个或多个包括多个突出结构体的表面通过增材制造工艺形成。
13.权利要求11所述的方法，其中所述多个突出结构体包括多根针。
14.权利要求11所述的方法，其中所述多个突出结构体包括多根基本上垂直于所述体部部分布置的针。
15.权利要求11所述的方法，其中所述多个突出结构体包括多根以与所述体部部分成角度地布置的针。
16.权利要求11所述的方法，其中所述多个突出结构体包括多根包含钛的针。
17.权利要求11所述的方法，其中所述体部部分限定中空的内部空腔。
18.权利要求11所述的方法，其中所述体部部分限定一个或多个被配置成接纳接骨螺钉的端口。
19.权利要求11所述的方法，其中所述体部部分限定一个或多个被配置成允许骨向内生长的端口。
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