CN106232061A - 用于寰枢（c1‑2）外侧关节的人工植入物及其使用方法 - Google Patents

用于寰枢（c1‑2）外侧关节的人工植入物及其使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明的关节植入物通过颈部的后部而非口入路安装在C1‑2外侧关节。其由2个交错的组件组成。该关节植入物的一个部件具有沿着中心是齿突的圆的圆周的圆形导轨，与另一个部件的相应的圆形通道交错。两个这样的植入物被同时沿圆周固定在C1‑2关节的两侧。圆形导轨主要提供了在顺时针和逆时针方向上的圆周运动。在导轨和通道带有某些程度的间隙下，使得植入物的互相作用的表面凸面对凸面，提供了伴随侧向运动和平移运动还有耦合(旋转运动的垂直平移)的回转运动。这种回转设计使得其通用化，并且可能在具有任何可能的关节取向的每个个体的C1‑2关节中工作。

Description

用于寰枢(C1-2)外侧关节的人工植入物及其使用方法
技术领域
本发明一般地涉及用于神经外科的植入物和器械用法的领域。本发明涉及用于寰枢(C1-2)外侧关节的人工植入物及其使用方法。最近，已经引入了人工椎间盘以保持运动而不损害稳定性。本发明涉及用于寰枢(C1-2)外侧关节的关节或动态稳定器形式的人工植入物。
背景技术
解剖学术语：(参考图1、图2和图3)
寰椎(C1)：它是脊椎的最上方的(第一)颈椎，其支撑整个头部。寰椎的主要特征是它没有椎体，它是环状的，并且由前弓和后弓以及两个侧块组成。
枢椎(C2)：它是脊椎的第二颈椎，并被命名为枢椎或第二颈椎，它形成带动头部的第一颈椎(C1-寰椎)在其上旋转的枢轴。这块骨的最明显的特征是坚固的齿突(“齿突(dens)”)，其从椎体的上表面垂直上升。该特殊的特征给予该椎骨很少使用的第三个名称：脊椎枢椎(“vertebra dentata”)。
寰椎连同枢椎一起形成连接颅骨和脊椎的关节。寰椎和枢椎专门用于允许比正常椎骨更大的运动范围。它们负责头部的点头和旋转运动。
寰椎和枢椎在神经方面是重要的，因为它容纳充满至关重要的神经结构的颈-髓交界。
齿突(DENS)或齿突(ODONTOID PROCESS)：它显示在它连接椎体的地方轻微的收缩或颈缩。齿突充当使寰椎和连接的头部在枢椎上从一侧到另一侧旋转的枢轴。
枕骨：它是位于颅骨的后部和下部的碟形的膜骨，形状为梯形并且自身弯曲。它由大的椭圆形孔(枕骨大孔)贯通，颅腔通过枕骨大孔与椎管连通。
寰枕关节：它是寰椎和枕骨之间的关节，并且由一对髁状关节组成。寰枕关节是在脊柱上使头部上下点头的滑膜关节。
寰枢关节：它是在颈的上部中在第一颈椎和第二颈椎，即寰椎和枢椎之间的关节。寰枢关节具有复杂的性质。它由不少于四个不同的关节组成。它提供显著范围的运动(主要是颈部的旋转运动)。在枢椎的齿突以及由寰椎的前弓和横韧带形成的环之间具有枢轴关节。具有两个相对平坦的寰枢外侧关节，其不像其他椎关节，从而除了提供支撑以外，还提供带着头部的C1和C2之间的旋转运动。此外，具有可以在C1-2之间发生的最小的平移、垂直和侧向弯曲运动。C2在C1内的垂直运动伴随C1在C2上的旋转而发生。这被认为是耦合。在耦合下，齿突在C1和C2位于中间位置时在其顶点，而齿突在C1在C2之上旋转至任一侧时位于其最低点。耦合运动使C1-2关节非常有效。
关于寰枢椎脱位(AAD)：
C1-2之间的平移运动受到C1的前弓(在前地)和横韧带(在后地)限制。寰枢外侧关节的韧带和关节囊阻止过度的旋转和侧向位移。C1-2侧块的关节面的取向阻止垂直脱位。寰枢椎脱位是在单个或多于一个平面上在C1和C2之间具有异常移位的疾病。这种脱位简称为AAD。这样的脱位可以是可还原的(可对在与脱位相反的方向上的颈部运动校正)或不可还原的。在AAD情况下的主要风险是脊髓压迫，其可以导致重度神经损伤。
AAD的原因：
原因不同于先天的(见于天生具有畸形关节的个体中的关节取向异常)、由于感染或其后遗症(squeale)导致的韧带松弛、炎性疾病如类风湿性关节炎或导致限制性齿状断裂的创伤。
AAD的症状：
颈部区域疼痛，特别是在头部和颈部的后部。运动是疼痛并且被限制的。脊髓压迫是在这种情况下的主要风险。齿突可压迫脊髓，引起重度神经损伤甚至死亡。神经损伤可以导致行走能力的改变、胳膊和腿无力、膀胱控制和肠控制的丧失以及呼吸困难。必须不惜所有代价避免移位和颈部运动。
AAD的治疗：
颈部的严格固定是最重要的。治疗包括对症措施和在还原位置的颈固定，通常以硬颈圈开始。由于颈骨移位的风险潜在地引起脊髓压迫和神经损伤，因此，对患者的密切监测是必要的。建议使用止痛药镇痛。可能需要外科手术以稳定脊柱。
(参考：http://www.mdhil.coni/atlanto-axial-dislocation-symptoms-and-treatment)
如上讨论的，AAD可以导致神经损害。因此，有时候外科手术干预成为必需。
神经外科医生具有如下的治疗AAD的选项：
1.减少或移除神经压迫然后进行C1-2融合术
2.C1-2关节的直接还原术和C1-2外侧关节的融合术
-通过缆固定术进行C1-2融合(在可还原的AAD或颈牵引中通过操纵颈的位置的还原术之后，或在不可还原变化中通过关节撑开术的还原术之后)
-C1-2经关节螺钉固定术
-C1-2侧块/峡部固定术
3.齿突螺钉固定术(伴随齿突的非粉碎性骨折的急性创伤的情况)
4.植入人工寰椎齿突关节
上述方法的局限性：
融合C1-2外侧关节：大部分技术针对在还原的位置融合C1-2外侧关节，避免了进一步的脱位。然而，这样的融合术导致对颈部运动的明显限制。这样限制的运动妨碍到人的日常活动，如需要头部旋转运动的驾驶、进行户外游戏。
人工寰椎齿突关节：虽然这是符合生理的，并且提供了不损害颈部运动的稳定性。然而，固定这样的中心关节的仅有的可能途径是通过潜在被感染的口腔，因此这是不希望的。此外，在具有倾斜的C1-2外侧关节的先天性异常中或在炎性疾病如垂直沉陷通常伴随脱位发生的类风湿性关节炎中使用这样的关节是不可行的。另外，它不能提供侧向或平移运动。
本发明人建议的方案：
本发明人自身是神经外科医生，其设计并开发了一种可减少(如果未完全消除)目前可用的植入物或融合技术的缺点的植入物，并且患者可具有更好的颈部活动性，因此具有更好的生活质量。该植入物是以人工关节或用于寰枢(C1-2)外侧关节的动态稳定器的形式。
本发明的优势：
1.C1-2的稳定性不损害颈部运动：
人工C1-2外侧关节会提供良好的稳定性而不损害颈部的正常运动，即在前后方向和侧向(多种自由度)上的轴向旋转接近于正常的小幅度的侧向倾斜和最小的侧向平移运动。
2.避免感染的途径
本发明的人工C1-2外侧关节的放置是通过颈部的后部，由此避免了感染的腔。
3.在先天性异常中的使用
该途径需要打开C1-2外侧关节，然后使关节面表面钻削平坦，并接近正常。本发明人将畸形的关节改造为尽可能接近于正常关节。在钻削后，在大多数先天性AAD的病例中使用该植入物是可行的。
4.在炎性关节炎中的使用
在由于类风湿性关节炎导致的AAD的病例中，沉陷是常见的。新的植入物除了提供动态稳定以外，还可能增加高度。
5.提供自然发生的具有耦合的侧向运动和平移运动以使其最高效。
设计植入物以提供耦合和最小的平移运动。这允许自由度更大的运动并使其高效。
6.通用设计
可以在任何有AAD的个体中固定植入物而不考虑C1-2关节的角度和取向。
如从上文中明确的，发明人提出了提供C1-2稳定性而不限制颈部运动的非常实用的方案，而不是修改C1-2外侧关节融合术的技术或专注于通过潜在感染的腔放置人工寰椎齿突关节。此外，它不使用感染的途径并且可以用于具有先天性异常或炎性关节炎的患者。
现有技术及其缺点
不同的医生和研究者已经在为解决如上面引用的问题而工作。在下面的专利中讨论了使用的方法：
引用的出版物：
通过经口入路的人工寰齿关节置换术
(Bin Lu，Xi Jing He，Chen Guang Zhao，HaoPeng Li和Dong Wang)
为避免伴随前部和/或后部固定术的齿突切除术之后旋转的丧失，设计了新型的二件式、金属对金属、人工寰齿关节，其当植入减压样本之上时，允许通过经口入路重新放置人工关节的旋转轴。
相比之下，本发明通过颈部的后部而不是通过口腔固定，从而减少了术后感染。
因此，明显的是没有可利用的专利/出版物或商购可获得的植入物相似于本发明所公开的植入物。
本发明的目的
1.本发明的主要目的是公开一种寰枢关节植入物，所述寰枢关节植入物可以向颈部提供接近于自然运动的运动自由度。
2.本发明的另一目的是公开一种寰枢关节植入物，所述寰枢关节植入物可以通过颈部的后部而不是口入路安装以避免感染。
3.本发明的又一目的是公开一种寰枢关节植入物，所述寰枢关节植入物除了治疗创伤性寰枢椎脱位以外，还可以用于治疗由于先天性异常或伴随沉陷的炎性关节炎的寰枢椎脱位。
发明内容
C2的齿突充当C1(寰椎)旋转围绕的枢轴。寰枢外侧关节对是平坦的，从而提供支持。平坦表面有助于运动。这些寰枢外侧关节沿圆周平放。所以在两个外侧关节中同时以顺时针或逆时针方向发生运动。运动受韧带的限制。偶然地，韧带变松，或者关节倾斜，或者齿突骨折。这使得C1关节面在C2关节面上滑动，但是在相同方向上滑动而不是圆周运动。在先天性AAD的情况下，关节是畸形的，关节面的异常取向引起脱位。
本关节植入物固定在C1-2外侧关节内。其由2个交错的组件制成。关节植入物的一部分具有在其他部分的相应圆形通道中交错的圆形导轨。导轨和通道沿着圆的圆周，圆的中心是齿突。这样的植入物被同时沿着圆周固定在C1-2关节的两侧。圆形导轨道主要提供在顺时针和逆时针方向上的圆周运动。如果通道和导轨没有间隙或容隙(tolerance)，它不能允许除轴向旋转以外的任何其他运动。这提供了在寰枢关节中的稳定性而不损害圆周运动。
在初步提出的实施方式中，导轨和通道在外围和侧面上并具有一些间隙。植入物的相互作用的表面是凸面对凸面以提供具有侧向运动和平移运动的回转运动以及是最重要的耦合(对旋转运动的垂直平移)。
附图说明
图1、2、3和4：关节C1-C2的解剖图
图5：C1-C2关节在人体颈部的实际位置
图6：如从后侧和左侧看到的本发明的适用于人C1-2外侧关节的两侧的完整组合件
CR1L：固定于左寰椎中的组件(C1)
CC2L：固定于左枢椎中的组件(C2)
CR1R：固定于右寰椎中的组件(C1)
CC2R：固定于右枢椎中的组件(C2)
图6A：图6的CR1L组件的分解视图
图6A1：右视图
UL：CR1L的上框
ULo：上框(UL)的外缘
ULi：上框(UL)的内缘
LL：CR1L的下框
CONC：符合对圆锥设计的基本圆锥的LL的凹底面
CONV：用于使设计回转并还原与一个凸面的接触点的另外的凸面
图6A2：右俯视图
LP：锁销
R：用于将植入物固定于骨内以抑制骨和植入物的任何活动的脊
Ri：内脊
Ro：外脊
MR：宽松地安装在CC2组件通道内的单导轨
TR：梯形
图6A3：后仰视图
LP：锁销
CS：连接蒂
G：通道
图6A4：后俯视图
P1：用于固定在带有用于螺钉安装的孔的CR1关节面的后表面上的板
H1：用于固定螺钉的孔
ULo：上框(UL)的外缘
MR：宽松地安装在CC2组件通道内的单导轨[下框(LL)的外缘]
图6B：图6的CC2L组件的分解视图
图6B1：右视图
UL2：CC2L的上框
UL2i：上框(UL2)的内缘
LP2：锁销
CONV2：符合CR1L的凹面CONC的凸面
CONV3：另外的凸面使设计回转并还原与具有C1凸面组件的凸面的接触点
图6B2：左后仰视图
UL2o：上框(UL2)的外缘
W1：在外缘(UL2o)的一侧上的壁
图6B3：右后俯视图
CMR：在容纳CR1L的单导轨(MR)的W1中的通道
P2：用于固定在带有用于螺钉安装的孔的关节面的后表面上的板
H2：用于固定螺钉的孔
图6B4：右后仰视图
RLi：内脊
RLo：外脊
LL：下框的下表面
图7A-渐变拉刀形式的工具(T1)，用于在CR1和CC2关节面内进行粗切割。
US1-用于CR1的脊的渐变拉刀的上表面
LS1-用于CC2的脊的渐变拉刀的下表面
UA1-渐变拉刀的臂1
UA2-渐变拉刀的臂2
CB1-与水平方向呈30度的长方体
Bl-在上表面(US1)的用于CR1的脊的渐变拉刀
B2-在下表面(LS1)上的用于CC2的脊的渐变拉刀
图7B-规则拉刀形式的工具(T2)，用于在CR1和CC2关节面内进行通道的最终切割。
US2-用于CR1的脊的规则拉刀的上表面
LS2-用于CC2的脊的规则拉刀的下表面
UA21-规则拉刀的臂1
UA22-规则拉刀的臂2
CB2-与水平方向呈30度的规则拉刀的长方体
BR1-在上表面(US2)的用于CR1的脊的规则拉刀
BR2-在下表面(LS2)上的用于CC2的脊的规则拉刀
图8-本发明的实施方式的图
CCL1-用于安装在枢椎上的圆形连接器支架1
CCL2-用于安装在寰椎上的圆形连接器支架2
图8A：连接器支架1的详细前视图
编号：
100L：锁定块
100P：将靠在部分峡部(Pars-Inter-articularis)上的板
100C：连接器支架1的实心弯曲截面
100H：用于椎弓根螺钉固定的圆孔
100R：用于安装连接器支架2的通道
100W：通道100R的宽
100BW：从下方所看到的连接器支架1的总宽
100T：通道100R下面的实心截面
图8B：连接器支架1的前视图
编号：
100B：在连接器支架1底部的锯齿形式的锁定棘齿
100P：将靠在部分峡部上的板
100PW：板100P的宽
100L：锁定块
图8C：100B的分解视图
100H：用于椎弓根螺钉固定的圆孔
100BL：通道100R的圆形截面的圆周
100BW：从下方所看到的连接器支架1的总宽
100R1：圆形连接器支架1(CCL 1)的内半径
100R2：圆形连接器支架1(CCL 1)的外半径
图8D：通道100R的前视图
100RC：通道100R的上部的压缩物
图9A：连接器支架2的详细前视图
编号：
200L：锁定块
200P：将靠在C2的峡部上的板
200C：连接器支架2的实心弯曲截面
200H：用于椎弓根螺钉的圆孔
200R：用于将连接器支架2安装在连接器支架1的通道100R内的导轨
200W：通道200的宽
200B：在连接器支架2顶部的锯齿形式的锁定棘齿
图9B、9C和9C(1)：表明锁定棘齿的尺寸的视图
图9D：导轨200R的分解视图
100RC：通道100R的上部中的压缩物
图10：本发明的可能的实施方式(在主要相互作用的表面内的圆形导轨和通道)
C1：C1组件
C2：C2组件
R：导轨
C：通道
L：锁
PC1：用于C1组件中的螺钉的板
PC2：用于C1组件中的螺钉的板
具体实施方式
颈部的运动可以在两个方向-上下方向上以及左右方向上。
枢椎C2的齿突(dens)或齿突(Odontoid Process)充当使寰椎(C1)和连接的头部在枢椎上从一侧到另一侧旋转，即颈部在左右方向上的运动的枢轴。
寰枕关节是使头部在脊柱上上下点头，即颈部在上下方向上运动的滑膜关节。
寰枢关节是在第一颈椎和第二颈椎，即寰椎(C1)和枢椎(C2)之间的颈部的上部的复杂关节。
它提供了显著的运动范围。在枢椎(C2)的齿突与由寰椎(C1)的前弓和横韧带形成的环之间具有枢轴关节(图1的PA)。具有两个相对平坦的、稍微向下倾斜的寰枢外侧关节(图1的LAS)，其不像其他椎关节，从而除了提供支撑以外，还提供带着头部的C1和C2之间的旋转运动。此外，具有可以在C1-2之间发生的最小的平移的、垂直的和侧向的弯曲运动，因为寰枢外侧关节的解剖学上的平坦(在一个垂直平面[x-z轴])上和稍微倾斜的形状(在另一个垂直平面[y-z轴]上)。
因此，由于这是明显的，寰椎(C1)、枢椎(C2)和C1和C2间的寰枢关节负责大部分的颈部运动。由于先天原因或创伤的或韧带松弛导致的任何C1和C2之间的在单个或多于一个平面上(称为AAD)异常移位可以导致颈部运动的限制或有时甚至脊髓压迫，从而也导致神经损伤。
有时，寰椎(C1)在枢椎(C2)上滑动。由于平放在圆周周围的一对寰枢外侧关节是平坦的以有助于在顺时针或逆时针方向上的颈部运动。这种运动受韧带限制。偶然地，韧带变松，或者关节倾斜，或者齿突骨折。这使得C1在C2上滑动，但是是在相同方向上滑动而不是以圆周运动。
为克服颈部活动中的这种限制，并减少由于AAD引起的并发症，本发明的植入物不使用永久限制颈部活动融合技术以避免进一步的神经并发症，其也不使用齿突螺钉固定。其也不使用固定寰齿关节，因为这些方法具有上文提及的限制。
本发明的植入物固定在C1-2外侧关节内，避免了使用口部感染倾向的途径。
与具有对垂直滑落的限制的球窝关节不同，本发明人开发了可以被这样安装沿着圆的圆周安装的关节形式的新型植入物，圆的中心是齿突，使得这种植入物可以模仿在顺时针或逆时针方向上的自然的颈部和头部运动。
在优选的实施方式(图6)中，本植入物由2个交错的组件制成，所述2个交错的组件被称为适合于固定在寰椎(C1)中的圆形导轨(CR1L)和适合于固定在枢椎(C2)内的圆形通道(CC2L)。在CC2L的边缘上，具有与对应于CR1L的边缘上的导轨的表面呈60度的圆形通道。导轨和通道沿圆的圆周，圆的中心是齿突。这样的圆形导轨提供了在顺时针和逆时针方向上的圆周运动。在各侧上的CC2L的锁销(LP和LP2)阻止CC2L和CR1L滑动至侧面或过度平移运动。这提供了寰枢关节中的稳定性而不损害圆周运动。
如图6所示的两套这样的植入物(CR1L和CC2L、CR1R和CC2R)安装在两个C1-2关节的左侧和右侧。
CR1的设计和结构特征
图6A展示了CR1L组件从不同角度的视图，并且为了理解目的对它的部件进行标记。
上框(UL)的内缘(ULi)是直的，而上框(UL)的外缘(ULo)是圆的，对应于半径为约20-23mm(取决于所使用的大小)的圆的圆周，该假想圆的中心是齿突。虽然下框(LL)的外缘是圆的，然而他不是实心圆而是由槽(G)和单导轨(MR)组成，逐渐变细具有约0.6mm的最小宽度，其宽松地装入CC2L组件的通道中。MR沿着半径为18-21mm的圆的圆周。上框(UL)的内缘(ULi)通过3mm厚的连接蒂连接至承载凹面(CONC)底面的下框。上框(UL)的上表面由厚度和高度各自为2mm的脊组成，脊沿上框的全部长度以与表面呈60度(垂直于地平面)延伸，如图6A2所示。由于梯形(TR)的形状(图6A2)，外脊(Ro)低于内脊(Ri)设置以便符合C1关节面在y-z平面上的角。这些脊(Ro和Ri)固定在寰椎(C1)关节面内侧并防止扭转运动。上框(UL)的外缘(ULo)的端部承载在最大旋转时使植入物停止的两个突出部或锁销(LP)。在长度的一个端部，上框(UL)具有测量为1.5mm厚和3.5×3.5mm长和宽的垂直板(P1)，所述垂直板在顶部具有2/3的孔(H1)。该板(P1)将紧靠在寰椎(C2)的关节面的表面上。孔(H1)容纳将使板(P1)固定在侧块的2.7mm螺钉。
CR1L的下表面或底面是凹面(CONC)，所述凹面(CONC)在该表面上带有约1.5mm高的中心球形突出部(CONV)。该中心球形突出部(CONV)测量约6mm长并且4mm宽。仅该中心球形突出部(CONV)在运动期间与CCL2的凸起的上表面实际接触。
CC2L的设计和结构特征
参考图6B，该组件的上框(UL2)具有稍微凸起的表面。上框(UL2)的内缘(UL2i)是直的且长约16mm，而上框(UL2)的外缘(UL2o)是圆的，对应于半径为约20-23mm(取决于所使用的大小)的圆的圆周(齿突作为中心)。在外缘(UL2o)的一侧是2.5mm厚和2.5mm高的壁(W1)，并且与CCL2d的基部平面呈60度角。该壁(W1)具有容纳CR1的单导轨(MR)的通道(CMR)。通道(CMR)在中心最狭窄，并沿着它的圆周的外长变宽。通道(CMR)的上表面在它的圆周的外缘中点具有向上的突出部，其充当锁销(LP2)并且旋转会在锁销(LP2)接触到CR1L的锁销(LP)处停止。在上框(UL2)的内缘(UL2i)的末端，具有1.5mm厚和4.2×4.2mm宽和高并带有孔(H2)的板(P2)。该板(P2)与地平面呈60-70度角。这对应于枢椎的峡部和枢椎的关节面之间的标准角度。下框(LL)的下表面由厚度和高度各自为2mm的脊(RLo和RLi)组成，脊沿上框的全部长度以与表面呈60度(垂直于地平面)延伸。外脊(Ro)高于内脊(Ri)设置。这些脊固定在枢椎(C2)关节面内侧并防止扭转运动。CCL2的上表面是凸面(CONV2)。具有另外的0.6mm凸面(CONV3)组件添加至与C1的CONV表面互相作用的CONV2。
整体组合件的设计和结构特征
在右侧和左侧的CR1与在各侧的CC2交错。图6示出了组合件(CR 1L和CC2L、CR1R和CC2R)。旋转动作是一致的。旋转动作在任一侧可以是顺时针或逆时针大约23度。在其最大限度处的运动被锁销(LP和LP2)限制。在各侧的单导轨(MR)(CR1的下框边缘)和CC2的通道(CMR)之间提供的间隙提供了一些程度的平移和角运动。在各侧通过CC2的通道限制过度的平移和角运动。凸面对凸面表面使本设计回转。这使它通用化，因为在冠状平面(y-z，穿过两个C1-2关节的垂直平面)的C1-2关节的角在15-45度变化。在该角度下，旋转运动沿冠状平面。符合建立的这种自然路径，本设计具有在锥形模式上具有基本锥形(CR1的下表面和CC2的上表面)。添加至这些互相作用表面的小的球形表面(CONV和CONV3)将锥体对锥体转换为球体对球体模式。这使本设计回转，并可适合于个体中变化的冠状角。本设计被认为甚至在其中冠状角可以是60度或像0-5度那样平的极端情况下工作。
球体对球体模式也提供了自然存在的耦合动作。这使得本发明(人工C1-2侧关节)尽可能接近于自然的C1-2关节。
使用的工具的设计和结构特征
使用两种工具以关节的形式固定整个植入物。
一种工具(T1)是具有用于进行在CR1和CC2关节面进行粗切割的两个臂(UA1和UA2)的手动工具(图7A)。臂(UA1和UA2)彼此分开的两个端部均为5cm长和互相分离18mm宽，并且以长方体(CB1)结束。这些长方体(CB1)与水平方向呈30度角，并且大小为约17mm长，7mm高和8mm宽。长方体(CB1)的内缘比任一侧的外缘更高。每个长方体(CB1)具有用于在上表面(US1)的CR1的脊(URi和URo)的渐变的拉刀(B1)和用于在下表面(LS1)上的CC2的脊(RLo和RLi)的渐变的拉刀(B2)。
另一工具(T2)也是具有用于以槽形式在CR1和CC2关节面中进行最后切割的两个臂(UA21和UA22)的手动工具(图7B)。臂(UA21和UA22)的两个端部作为长方体(CB2)结束，长方体(CB2)与水平方向呈30度角。这些长方体(CB2)与水平方向呈30度角，并且大小为约17mm长，7mm高和8mm宽。长方体(CB2)的内缘比任一侧的外缘更高。每个长方体(CB2)具有用于在上表面(US2)的CR1的脊的规则的拉刀(BR1)和用于在下表面(LS2)上的CC2的脊的规则的拉刀(BR2)。
在它的基部的U形将调整螺钉以改变两臂间的距离。
具有渐变的拉刀的工具(T1)仅用于标记槽的位置以及进行粗切割穿过骨的坚硬皮质而不使其断裂。包括规则的拉刀的工具(T2)不同于包括渐变的拉刀的工具，由于它用于最终切割固定植入物的脊必需的尺寸的槽。
与上述工具相似的具有臂的又一种工具将右和左CR1和CCL2保持在一起并将它插入关节空间和创建的槽。
我们不能使用可以渐变和切割的单个工具，因为骨具有两层；外部坚硬的皮质层和相对较柔软的内层。重要的是首先用尖锐的切割器切割皮质层，然后切割内部较柔软的层。如果单独使用规则的拉刀，它会使骨折断而不是切割它。使用渐变的拉刀会创建部分成形的槽。
使用本发明的方法
步骤1：通过钻开平坦和彼此平行的关节面减少脱位。需要充分钻开以容纳植入物(每个关节面2mm宽)。
步骤2：使用工具T1制备用于在CR1和CC2中固定脊的粗糙槽，然后使用工具T2完成槽。
步骤3：将使两侧植入物保持分开18mm的仪器放置在同时打开的关节内。植入物将被钉入两侧关节空间，所述关节空间具有安装在使用工具T1和T2的拉刀创建的槽中的脊。
步骤4：一旦植入物就位，在通常可得到的固定螺钉穿过提供的孔的帮助下在一侧(称为左)固定CR1L以将其插入寰椎(C1)。另一螺钉将使CC2L固定在枢椎(C2)关节面中。相似地，螺钉将使CR1R和CC2R分别固定在右寰椎(C1)和右枢椎(C2)上。
明显的是，接触骨的植入物表面将是粗糙的、具有棘齿以防止其移动出去。表面可以喷涂提高骨整合的物质。CR1和CC2之间的互相作用表面(球形部分和通道及导轨)将是高度抛光的。组件可以由钛/钴铬或PEEK或一些其他强惰性物质或这些的组合或任何适当的物质制成，以防止金属表面上的金属很可能发生的金属损失。
在另一种实施方式中，互相作用表面可以是平坦(CR1下表面)对凸面(CC2上表面)而不是凸面对凸面。这会使关节稍微更稳定但是以耦合运动作为代价。锥体对锥体模式(凹面对凸面)是可行的并非常稳定；但是不是回转的并具有不适应不同冠状角的缺点。这会使植入物通用性更小。
在另一种实施方式中(参考图8)，植入物由称为圆形连接器支架1(CCL1)和圆形连接器支架2(CCL2)的2个交错的组件制成，所述圆形连接器支架1(CCL1)适合于固定于枢椎(C2)中，所述圆形连接器支架2(CCL2)合于固定在寰椎(C1)中。CCL1起到通道的作用，CCL2起到对应的导轨的作用。
导轨和通道沿着圆的圆周，圆的中心是齿突。这样的圆形导轨可以仅提供在顺时针和逆时针方向上的圆周运动，但不允许任何其他的运动，包括C1-C2的滑动。这提供了寰枢关节的稳定性而不损害圆周运动。
导轨与具有相似的对应通道的底部对比，具有狭颈形式的收缩。这防止导轨从通道中脱出。
各自包括在一起的CCL1和CCL2的两套这样的植入物同时沿C1-C2关节的圆周固定于两侧(左和右)。
参考附图和图，图8显示该实施方式的植入物的完整组合件。如此设计固定于枢椎(C2)上的圆形连接器支架1(CCL1)以便时刻保持负责颈部的运动的枢椎的自然解剖形态。
参考图8A：CCL1包括在中央具有通道样形状的弧形主体。设计弧形弯曲以一直注视枢椎C2的正常人体解剖结构。弧形的内半径为14.64mm，外半径为25.33mm。这给出了CCL1的100BW总宽度为(25.23-14.64＝10.59mm)。更多弧形弯曲的精确尺寸在个体患者的放射线照相术的帮助下计算。CCL1的上部具有实心弯曲截面100C，通道100R已从该实心弯曲截面100C中被切割掉，留下厚1.5mm的实心截面。用于安装CCL2的通道100R在基部是更宽的，其向顶端变得收缩，以便一旦它滑入通道中，便使导轨的垂直移动停止。实心弯曲截面100C在端部具有锁定块100L以防止一旦安装，CCL2的导轨向前和向后滑出CCL1的通道。在底部提供板100P，并且朝向CCL1的左端。该板有助于向CCL1提供稳定性并靠在枢椎的部分关节区域。
参考图1，枢椎的部分关节自然地以150度的角度从寰枢关节的平坦表面倾斜。因此，板100R向外弯曲的角度是150度以便将其固定在最适当的位置的枢椎C2的部分关节中。板100R具有在其中的圆孔100H以容纳在枢椎中固定CCL需要的、通常可获得的3.5mm宽，16-18mm长的椎弓根螺钉。精细挑选以适合于上面所述的椎弓根螺钉的板100R的垂直高度是4.20mm。板100R的最优的厚度100PW是2.31mm，其可以防止在固定椎弓根螺钉后板100R的弯曲。
参考图8B和8C，CCL的底面包括锯齿形式的锁定棘齿100B。需要这些锯齿以使用软锤通过常规方法在枢椎C2的椎体上固定植入物。锯齿的总弯曲长度或圆形截面(100BL)的圆周为19.75mm。内半径100R1和外半径100R2如所示的分别是14.64和25.23，其对应于CCL1的弧形弯曲。如图8C中100BW所示的宽度对应于如CCL1的仰视图所示的CCL1的总宽度。
参考图8D，通道100R在顶端(100RC)收缩以避免，一旦其被安装于CCL1的槽中，CCL2的导轨在垂直方向上滑出。
CCL2的设计和结构特征：
参考图9A、B、C和D，CCL2由导轨200R组成，其被切割以适合于安装在CCL1的通道中的形状。图9D描述了在最佳安装于CLL2的通道100R 中的导轨200R中收缩的大小。因此，一旦通过通道的侧槽插入，则通道收缩和导轨收缩被互相锁定。因此由于该锁定布置，导轨不能垂直移出。
为了防止导轨水平滑出通道，提供了在导轨的顶外缘的锁定块200L。当导轨水平地并以圆的方式在通道内侧移动时，其由于固定导轨的锁定块200L，而被CCL1中的锁定块100L停止于端部。因此，一旦安装，导轨不能水平移出。
CCL2也使用靠在寰椎C1的侧块的后侧并用向CCL2提供稳定性的螺钉固定的板200P。
板200R向外弯曲的角度是150度以便将其固定在最适当的位置。板200R具有在其中的圆孔200H以容纳在寰椎中固定CCL2需要的通常可获得的3.5mm宽，16-18mm长的椎弓根螺钉。精细挑选以适合于上面所述的椎弓根螺钉的板200R的垂直高度是4.20mm。板200R的最优厚度200PW是2.31mm，其可以防止在固定椎弓根螺钉后板200R的弯曲。
参考图9B、9C和9C(1)，CCL2的底面包括锯齿形式的锁定棘齿200B。需要这些锯齿以使用软锤通过常规方法在枢椎C2的椎体上固定植入物。锯齿的总弯曲长度或圆截面(200BL)的圆周为16.75mm。内半径200R1和外半径200R2分别显示为16.48mm和24.48mm，其对应于CCL1的弧形弯曲。
这样的设计具有仅用于特别的冠状角的限制。因此必须根据个体的冠状角来制成。由于通道和导轨必须沿着中心为齿突的圆的圆周，因此作为进一步的实施方式，导轨和相应的通道在切割截面上可以是圆形的而不是五角形的(图10)。由于具有一些间隙，植入物变得更回转，以适应于关节的不同的解剖学。
在更多种实施方式中，在每个植入物中可以具有两个导轨和通道。这会减少植入物的高度。
在又种实施方式中，通道底部可以载满直径小于通道直径的球轴承。导轨的高度将小于图9所描述的导轨的高度。沿着球轴承的直径的导轨的高度将等于图9描述的导轨的高度(2.03)。这将使得导轨在通道中的移动平滑。通道的端部需要部分关闭以允许仅有导轨的进入而防止球轴承的坠入。
新颖性：
至今，本发明人还没有发现能向颈部接近其自然运动提供运动自由的用于寰枢C1-C2关节植入物的任何植入物。没有可以用于治疗先天性异常或除了创伤性AAD以外伴随沉降的炎性风湿病的寰枢关节植入物。而且，没有植入物可以提供自然C1-2关节中所见的所有运动自由度。
在使用沿着两个相对凸面(或凸面对平面)的圆形通道和导轨的新颖构思的帮助下，本发明可以成功克服所有上述的限制。通道和导轨可以在侧面或沿着相对的表面。
因此，本发明似乎对于发明人所知的是新颖的。
创造性：
为了实现新颖性，本发明人投入了相当大的努力来设计和开发本发明的植入物，其可以在还原后从颈部的后部安装以避免口腔途径感染。它可以模拟在左右方向上的自然的颈部正常运动，因为设计了通道和导轨的弧度或如相对的圆盘或圆盘对圆盘的任意其他用于该目的的机制以保持C1-C2关节的正常人体解剖结构。因此，植入物可以提供颈部运动的多重自由度。
它可以模拟转向任一侧的自然的颈部正常运动。具有间隙的通道和导轨植入物提供了一些在C1-2处的前后或侧向平移或弯曲运动。该通道和导轨植入物是稳定的。C1-2的球体对球体模式提供了一些侧向和屈伸运动。事实上，旋转运动与耦合垂直运动相关，是最接近于正常的。
在仅具有导轨和通道的情况下(模型2)，稳定性是高的但其损害了自然平移运动和耦合运动。由于该植入物考虑到个体的关节的解剖结构，并可以通过植入物制造商轻易地被制造，因此可以帮助遭受由于C1-C2关节畸形导致的先天性AAD患者。
因此，本发明带来了植入物领域的技术进步，并充分具有创造性。
工业实用性：
因为本发明涉及外科手术和医疗植入物领域，它具有许多社会和商业意义。它可以帮助拯救许多遭受AAD的患者的生命。由于它可以轻易地通过在放射线照相术的帮助下获得个体患者的C1-C2关节的尺寸，通过任何现有的植入物制造商制造，因此它甚至可以治疗具有AAD的先天畸形患者。因此，本发明具有工业实用性。
在前面的详细说明中，通过参考本发明的示例性附图描述了本发明。在不偏离如在描述中所记载的本发明的更广泛的精神和范围的情况下，可以对其进行各种修改和改变。因此，说明书和附图被视作说明性的而非限制性的意义。所以不需要分析，上述内容将充分揭示本发明的要点，使他人可以通过应用现有的知识，容易地将其适用于不同的应用，且不会忽略从现有技术的观点出发的、公平地构成本发明的一般或具体方面的基本特征。

Claims (18)

1.一种用于寰枢(C1-2)外侧关节的人工植入物(人工关节)，包括两套交错的组件，所述两套交错的组件被称为适合固定于寰椎(C1)中的圆形导轨(CR1)和适合固定于枢椎(C2)内的圆形通道(CC2)，
其中：
-圆形导轨(CR1)和圆形通道(CC2)沿假想圆的圆周安装，所述假想圆的中心是齿突，以提供几乎接近于正常的旋转运动；
-植入物的互相作用表面是凸面对凸面以提供伴随小程度的侧向运动和平移运动的回转运动；
-回转设计使所述植入物(关节)普遍适应于不同个体的C1-2关节的不同角度和取向；
-所述植入物的互相作用表面是凸面对凸面以提供耦合(在旋转运动上的垂直平移)；
-所述植入物在手动工具(T1和T2)和固定螺钉的帮助下，从颈部的后部而非口入路安装。
2.如权利要求1所述的用于寰枢(C1-2)外侧关节的人工植入物，其中，将两个所述植入物同时沿假想圆的圆周固定在C1-2关节的两侧，所述假想圆的中心是齿突。
3.如权利要求1所述的适合固定于寰椎(C1)中的圆形导轨(CR1)，包括上框(UL)和下框(LL)，其中
-所述上框(UL)的内缘(ULi)是直的并且采用3mm厚的连接蒂(CS)连接至下框(LL)；
-所述上框(UL)的外缘(ULo)是圆形的，对应于半径为约20-23mm的圆的圆周；
-两个突出部或锁销(LP)位于上框(UL)的外缘(ULo)的端部；
-具有2/3的孔(H)的垂直板(PI)位于顶部；
-圆形导轨(CR1)的下框(LL)的下部或下表面是具有中心球形突出部(CONV)的凹面(CONC)，使所述植入物的互相作用表面球体对球体；
-下框(LL)由在其外缘的宽为约0.6mm的单轨(MR)和在单轨(MR)上方的约2-3mm深的槽(G)组成并单轨(MR)遵循具有作为齿突的中心并且半径为18-21mm的圆的圆周；
-圆形导轨(CR1)的上框(UL)的上表面由脊(Ro和Ri)组成
4.如权利要求1所述的适合固定于枢椎(C2)内的圆形通道(CC2)，包括融合的上半部(UL2)和下半部(LL2)，其中，
-上半部(UL2)的内缘(UL2i)是直的，并且由1.5mm厚和4.2×4.2mm宽和高、与地平面呈60-70度的板(P2)和所述板(P2)中的孔(H2)组成。
-所述上半部(UL2)的外缘(UL2o)是圆形的，对应于半径为约20-23mm的圆的圆周，并且由2.5mm厚和2.5mm高、与CCL的下表面的平面呈60-70度的壁(W1)组成；
-下框(LL2)的下表面包括厚度和高度各自为2mm的脊(RLo和RLi)组成，所述脊(RLo和RLi)沿上框的全部长度、与固定于枢椎(C2)关节面内侧的表面呈60度(垂直于地平面)延伸，以使所述脊(RLo)设置为高于所述脊(RLi)。
5.如权利要求1所述的适合固定于枢椎(C2)内的圆形通道(CC2)，其中如权利要求4中所述的壁(W1)包括壁(W1)中的通道(CMR)，所述通道(CMR)容纳圆形导轨(CR1)的单轨(MR)，在所述通道(CMR)的外圆周的中点的向上突出部充当锁销(LP2)，并且所述通道(CMR)在中心是最窄的并且沿着其圆周的外长变宽。
6.如权利要求1所述的手动工具(T1)，其中，所述手动工具由彼此分开的5cm长和18mm宽的两个臂(UA1和UA2)和在两个端部上的长方体(CB1)的端部组成，以在CR1和CC2关节面进行粗切割。
7.如权利要求1所述的手动工具(T1)，其中，如权利要求6中所述的长方体(CB1)：
-与水平方向呈20-30度的角，并且大小为约17mm长，7mm高和8mm宽；
-长方体(CB1)的内缘高于任一侧的外缘；
-每个长方体(CB1)具有用于在上表面(US1)的CR1的脊的渐变的拉刀(B1)和用于在下表面(LS1)上的CC2的脊的渐变的拉刀(B2)。
8.如权利要求1所述的手动工具(T2)，其中，所述手动工具由彼此分开的5cm长和18mm宽的两个臂(UA21和UA22)组成，所述两个臂作为长方体(CB2)终止于两个端部，用于在CR1和CC2关节面进行槽形式的最后切割。
9.如权利要求1所述的手动工具(T2)，其中，如权利要求8中所述的长方体(CB2)：
-与水平方向呈20-30度的角，并且大小为约17mm长、7mm高和8mm宽；
-长方体(CB2)的内缘高于任一侧的外缘；
-每个长方体(CB2)具有用于在上表面(US2)的CR1的脊的规则的拉刀(BR1)和用于在下表面(LS2)上的CC2的脊的规则的拉刀(BR2)。
10.一种使用如权利要求1至9中所述的用于寰枢(C1-2)外侧关节的人工植入物的方法，其中，所述方法包括以下步骤：
-将CR1固定在右侧和左侧，在每侧与CC2交错，使得在每侧的单轨(MR)(CR1的下框边缘)和CC2的通道提供一致地并在顺时针或逆时针方向上、在任一侧大约23度的平移运动和角运动；
-通过所述锁销(LP和LP2)在单轨的最大极限处限制单轨的运动。
11.如权利要求1至10所述的用于寰枢(C1-2)外侧关节的人工植入物，参考附图和图6、6A、6B、7A和7B。
12.一种用于寰枢(C1-2)外侧关节的人工植入物，包括两个交错的组件，即适合固定于枢椎(C2)中的圆形连接器支架1(CCL1)和适合固定于寰椎(C1)中的圆形连接器支架2(CCL2)，其中：
-CCL1的作用与通道一样，以及CCL2的作用与对应的导轨一样；
-与具有相似的对应通道的底部对比，圆形连接器支架2(CCL2)具有狭颈形式的收缩。
13.如权利要求12所述的用于寰枢(C1-2)外侧关节的人工植入物，其中，各自包括在一起的CCL1和CCL2的两套所述植入物同时在C1-2关节中沿中心是齿突的假想圆的圆周固定于两侧(左侧和右侧)。
14.如权利要求12和13所述的用于寰枢(C1-2)外侧关节的人工植入物，参考附图和图8a-d和图9a-d。
15.如权利要求1和12所述的用于寰枢(C1-2)外侧关节的人工植入物，其中，导轨和对应的通道可以在切割截面是圆形的，具有一些容隙(间隙)，使所述植入物稍微更回转，以适应不同的关节的解剖学。
16.如权利要求1、12和15所述的用于寰枢(C1-2)外侧关节的人工植入物，其中，在每个植入物中具有两个导轨和通道以减少所述植入物的高度。
17.如权利要求15和16所述的用于寰枢(C1-2)外侧关节的人工植入物，参考附图和图10。
18.如权利要求1、12、15和16所述的用于寰枢(C1-2)外侧关节的人工植入物，其中：
-通道底部载满直径小于通道直径的球轴承，从而减少导轨的高度；
-所述通道的端部是部分关闭的以允许仅有导轨进入而防止球轴承坠入；
-可以使用多重导轨和通道以获得希望的结果。
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