CN106470623A - 用于骨重塑的方法和设备 - Google Patents

Abstract

提供了用于骨重塑的系统和方法。骨重塑装置至少包括第一附接点和第二附接点。第一附接点附接至未改变的骨头上的第一位置。第二附接点附接至未改变的骨头上的第二位置。未改变的骨头可能具有要通过未改变的骨头的重塑来矫正的畸形。在未改变的骨头具有待矫正的畸形的情况下，畸形的至少一部分处于第一附接点和第二附接点之间。致动骨重塑装置以将骨重塑力施加在骨头上。骨重塑力可以是压缩性的、牵引性的和/或扭转性的。

Description

用于骨重塑的方法和设备

相关申请的交叉引证

如与本申请一起提交的申请数据表中确定的在37 CFR 1.57下要求国外或国内优先权的任何和所有申请均通过引证结合于本文中。

背景技术

本发明涉及用于逐步矫正骨头畸形的骨科方法和装置。具体地，本发明涉及各种骨头重塑过程中的任意一种，包括骨头的延长、骨头的缩短、骨折的治疗、骨头角度的改变、骨头的旋转、骨头的弯曲或扭转的调整、关节或椎骨的重新对准或重新定位、脊柱形状的重整(reform，重组)或支撑，或它们的组合。

可调整长度和角度姿态的外部固定装置通常用于矫正肢体的长骨的特定角度缺陷和纵向缺陷。这样的固定装置基本包括夹紧装置，该夹具保持插入受缺陷影响的骨头的部分的接骨螺钉成组，这样的夹具可滑动地安装在外部纵向地定位至待治疗的肢体的元件上或引导件上。

矫正通常在骨痂本身再生的同时，借助于作用于可移动夹上的压缩/牵引(distraction)装置逐渐进行，从而允许其操作直至获得所希望的矫正。

例如，在肢体延长中，骨头通过手术被分成两段并且在手术切骨上方和下方插入金属丝和半销并且将其附接至由支杆或伸缩连接棒相互连接的刚性构架的环。刚性构架被用于在一段时间内在纵向上逐渐推动两段骨头以使其分离(例如，一天一毫米)。从而允许骨头在通过这个牵引技术创造出的骨段之间的间隙中逐渐形成。一旦实现所希望的延长量(例如，5-6cm)，则外部设备被稳定至固定位置中并且保留在骨段上直至重新形成的骨头完全矿物化(mineralization，钙化)(例如，根据病理性质和延长量，一般是3-6个月)。

相似地，在畸形矫正中，骨头通过手术被分成(通常在畸形的顶点处)两段并且手术切骨的上方和下方将金属丝和半销插入骨段中并且将其附接至刚性构架的环。刚性构架的相对的环通过螺杆连接在一起，该螺杆具有附接的单平面铰链或多平面铰链以及角度牵引器，该角度牵引器用于在一段时间内逐渐推动两个骨段以使其在角度上分离。

一个通用的固定装置是被称为伊利扎诺夫(Ilizarov)设备的环状金属结构。伊利扎诺夫设备，在用于肢体延长或畸形矫正时，由几个环或拱形物构成，这些环和拱形物放置在肢体外部周围并使用金属丝和半销附接至手术分开的骨段。对于肢体延长，相对的环通过三个或四个螺纹或伸缩棒直接相互连接，该螺纹或伸缩棒的长度可以有规律地调整从而允许骨段在纵向上逐渐分离。对于角度畸形矫正，伊利扎诺夫设备的相对的环通过一对铰链连接，该铰链提供骨段的旋转轴和角度牵引器，该角度牵引器逐渐推动两个环和相关联的骨段，从而使其分离。

另一个通用的外部固定装置是泰勒空间框架(Taylor Spatial Frame)，该泰勒空间框架是基于斯图尔特平台(Stewart platform)但是共享伊利扎诺夫设备的许多组件和特征的六脚类型外部固定装置。泰勒空间框架通常由两个外部固定环构成，该外部固定环通过金属丝和半销附接至骨段并且通过具有位于支杆的两端处的多平面铰链的6个伸缩支杆连接在一起。每个支杆可以根据需要延长或缩短以便或者向着彼此拉近两个相互连接的环形段或者推动它们彼此分离。支杆长度的调整允许在6个轴上急剧或逐渐操纵骨段(例如，延长/缩短外部/内部旋转、前/后水平平移、内侧/外侧水平平移、前/后角度平移，以及内侧/外侧角度平移)以便进行肢体延长并矫正角度，同时平移并旋转畸形。

一个这样的现有技术的外部框架系统在图1中示意性地示出。该类型的外部固定器1经常称为伊利扎诺夫设备，在这里由两个环2、3构成，这些环具有附接至并稳定患者的小腿5中的胫骨或腓骨的销4。固定器1的环2、3之间的距离可以通过手动旋转连接环的支杆上的螺纹圆柱体6、7、8来调整。

尽管被广泛利用，但上述骨重塑技术伴随有几个缺点。一个是骨重塑通常通过首先进行切断骨头的切骨术，随后通过外部固定将切断的骨头部分保持在期望方位来实现。此后患者必须从切骨术以及从将框架附接至骨头导致的对软组织的入侵两者中恢复。上述系统的另一个缺点是需要经由经皮销或棒将外部框架牢固地连接至骨头。因为框架必须佩带持续的一段时间，所以经皮支撑结构成为潜在感染的重要来源。

因此，尽管现有技术有很多成果，但仍需要改善重塑骨头的技术

发明内容

在一个实施方式中，提供一种重塑骨头的方法。重塑骨头的方法包括以下步骤：提供骨重塑装置，该装置具有第一附接点和第二附接点；将第一附接点附接至具有畸形的未改变的骨头上的第一位置；并且将第二附接点附接至骨头上的第二位置，其中畸形的至少一部分处于第一附接点和第二附接点之间。骨重塑装置是能致动的以便将骨重塑力施加在骨头上。

在另一个实施方式中，提供减少骨头的弯曲的方法。减少骨头的弯曲的方法包括：确定具有纵向弯曲的骨头，该弯曲具有凸侧和凹侧；并且将骨重塑装置附接至该骨头。骨重塑装置被构造为用于在不进行切骨术的情况下将力施加至骨头，以便使骨头逐渐变直。

在另一个实施方式中，提供在不进行切骨术的情况下改变长的骨头的形状的方法。在不进行切骨术的情况下改变长的骨头的形状的方法，包括；提供至少一个具有第一端和第二端的骨重塑装置，第一端具有第一附接点并且第二端具有第二附接点，其中骨重塑装置被构造为生成第一端和第二端之间的至少一个力；并且将至少一个骨重塑装置完全植入在该对象的皮肤以下。植入至少一个骨重塑装置包括；将第一附接点附接在长的骨头上的第一位置处；并且将第二附接点附接在长的骨头上的第二位置处。

附图说明

图1示出具有锚固至骨头的经皮销(percutaneous pin)的现有技术的外部固定系统。

图2是以下骨重塑系统的示意图，该骨重塑系统具有附接至没有进行切骨术的骨头的植入物，以及外部无线控制器。

图3示出两个植入装置附接至没有进行切骨术的骨头的本发明的一个实施方式。

图4示出用于根据本发明的实施方式的用于骨调整的系统的详细视图。

图5a和图5b示出与切骨术相结合使用的根据本发明的实施方式的装置使骨头变直，或者如何能够调整骨头的弯曲。

图5c示出可以怎样使用根据本发明的实施方式的髓内装置调整骨头(在这里的股骨)的弯曲。

图5d和图5e示出，继切骨术之后，髓内装置如何能够用于调整骨头的扭转，在这里示出为股骨，

图6a至图6b示出了根据本发明的骨重塑植入物，该骨重塑植入物被附接以重塑脊椎中的畸形。

图7是适合用于轴向延长和缩短的骨重塑装置的侧视图。

图8a示出沿着线8a-8a截取的图7的装置的纵向截面图。

图8b示出圆圈8b的区域的图8a的延长装置的详细视图。

图8c示出沿着线8c-8c截取的图7的装置的截面图。

图9a示出图7的装置的一些内部组件的立体图。

图9b示出被构造为用于图7的装置中的唇形密封件。

图10示出图7的装置的驱动机构的几个内部组件的详细视图。

图11是用于无线控制图7的可植入装置的外部控制装置的组件的示意图。

具体实施方式

本发明涉及用于调整骨头的可植入装置和方法，包括适合于植入的附接至骨头的至少一个伸长装置。该装置包括附接至骨头上第一位置的第一附接点以及附接至骨头上的第二位置的第二附接点。第一附接点和第二附接点间隔开期望的治疗区域的距离。

该装置进一步包括用于调整第一附接点和第二附接点之间的旋转关系、轴向关系或其他空间关系中的至少一个的调整组件，该组件将重塑力施加至骨头的治疗区域。

调整装置被构造为完全植入皮下，使得装置的任何部分不需要贯穿皮肤。调整组件使得能够进行手术后的调整，以改变施加的重塑力。用于骨头调整的可植入装置被适配为接收从外部控制器非入侵地发送的无线控制信号，该无线控制信号用于调整调整组件以控制对骨头的重塑。

与传统的骨重塑技术不同，本发明的一些实施方式的方法可以横跨治疗区域在未改变的骨头上实现。因此，本发明的一些实施方式的方法通过对骨头的施加负荷并且允许骨头响应于正常过程下的负荷重新形成来重塑骨头，而不是对通过切骨术分开的两段骨头进行控制。在一些实施方式中，取决于所希望的临床结果，会望实现治疗区域以内的骨头的一些改变。这些改变可以包括提供穿过皮层骨的至少一部分的一个或两个或四个或更多个的穿孔。改变还可以包括提供以有助于所希望的骨重塑的方式定向的一个或多个或更多个凹槽或刻痕。

在根据一些实施方式的装置中，从装置施加至骨头的塑形力可以被配置为用于使得骨头延长、骨头缩短、骨折治疗、骨头角度改变、骨头旋转、骨头的弯曲或扭转调整、骨头重塑、关节或椎骨重新对准或改变位置、重新形成或支撑脊柱的形状，或它们的组合。

在一些实施方式中，该装置被配置为实现以下中的至少一个：在治疗过程的过程中，使得限定断裂的至少两个骨头部分在对治疗过程的开始具有有利影响的一段时间接近彼此，并且使得限定断裂的至少两个骨头部分在对骨头的形成具有有利影响的一段时间远离彼此。

根据一些实施方式，可预期的潜在可治疗的情况的实例包括：先天性畸形(出生缺陷)，诸如先天短股骨；腓骨半肢畸形(没有腓骨，腓骨是膝盖和脚踝之间的两个骨头中的一个)；半侧萎缩(身体的一半萎缩)；以及奥利埃氏病(Ollier's disease)(也被称为多内生软骨瘤病(endochondromatosis)、骨软骨发育不良和内生软骨瘤病)；发育畸形，诸如神经纤维瘤(使得一条腿过度生长的罕见情况)；以及弓形腿，由软骨病(佝偻病)或次生关节炎导致的；创伤后损伤，诸如生长板断裂；连接不正或不连接(在骨头没有完全接合时，或者在骨折之后连接在错误的位置时)；缩短并畸形；以及骨缺陷；感染和疾病，诸如骨髓炎(骨头感染，通常由细菌引起)；脓毒性关节炎(感染或细菌性关节炎)；以及急性骨髓灰白质炎(会导致肌肉萎缩造成永久畸形的病毒性疾病)；肿瘤去除之后的重建；矮身材，诸如侏儒症(手臂和腿非常短但躯干是更正常的尺寸的侏儒形式)；构造型的矮身材；以及考虑到本文中的公开内容对于那些技术人员显而易见的其他情况。

一些实施方式的方法，使得在完成手术接近位置的治疗之后能够进行骨重塑装置的皮下植入，而不需要传统外部固定装置所需要的任何经皮肤的销或其他结构。重塑装置由外部控制器控制，使得能够随着时间对骨重塑力进行应用和调整。尤其是应用，一些实施方式的方法使得能够在骨头下层没有任何断裂和破坏的情况下进行骨重塑。作为替代，可控制的力在治疗时段施加至骨头使得骨头在不需要切骨术的情况下响应施加负荷重新塑造。

一旦装置附接至骨头，诸如直接附接，则畸形可以通过研究术后的x射线来表示。然后可以将角度的、平移的、旋转的和长度的畸形值输入专用的软件中。软件然后可以产生患者可以经由外部控制器实现的装置调整的“处方”。装置可以至少每日由患者调整直至实现正确的排列。骨头畸形的矫正会需要约3-4周。一旦畸形已经矫正，则可以手术移去或留在原位。

参照图2，示意性地阐明具有附接至其的骨重塑植入物12的未改变的胫骨10。骨重塑植入物12可被构造为轴向延伸，以便实现所希望的临床结果所必需的压缩、和/或扭转或其他运动。

骨重塑植入物12至少设置有用于附接至骨头10的第一附接点14和第二附接点16。在所示实施方式中，第一附接点14和第二附接点16可以是穿孔，用于接收第一接骨螺钉15和第二接骨螺钉17。植入物12至骨头10的附接可以以各种方式中的任意一种来实现，诸如通过利用在第一附接点和第二附接点的每个处的一个活两个或更多个接骨螺钉。可替换地，第一附接点和第二附接点可以连接至板，粘合固定至骨头，固定至围绕骨的至少一部分或可能包围骨头的套环或环，或者具有充足的结构完整性的其他附接结构，以实现所希望的临床结果。

第一附接点14和第二附接点16之间的距离，或者治疗区域的纵向尺寸，可以显著地基于应用骨重塑植入物12的骨头而变化。例如，更长的骨头可以补偿更长的治疗区域——就是说，更大的骨头，诸如股骨，可以使用更长的治疗区域。在一些实施方式中，在骨重塑植入物12被应用于长的骨头时，诸如股骨、胫骨、桡骨或尺骨(或者任何其他长的骨头)，则第一附接点14和第二附接点16之间的距离可以在约1至12英寸、约2至10英寸、约3至8英寸和约4至6英寸的范围内。应当注意的是治疗区域可以被定制为待矫正的任何骨头缺陷的形态。此外，如以下参照图5论述的，可以存在多个治疗区域。在一些实施方式中，这样的治疗区域可以分别在约1至12英寸、约2至10英寸、约3至8英寸和约4至6英寸的范围内。

骨头的位于第一接骨螺钉15和第二接骨螺钉17之间的部分是治疗区域，由骨重塑植入物12产生的力将分布在治疗区域上。尽管未示出，但第一接骨螺钉15和第二接骨螺钉17之间的骨头10通常将包含将要得到矫正的一个或多个骨头畸形。

缩短骨重塑植入物12，并且缩短第一接骨螺钉15和第二接骨螺钉17之间的距离(行进负长度并且长度减少)，将压缩力施加至治疗区域，从而总体上减少治疗区域的长度。在以下更详细地论述的希望压缩力的一些指示中，装置可具有的行进长度在约(-0.5)至(-5.0)英寸、约(-1)至(-4)英寸、约(-1.5)至(-3)英寸和约(-2)至(-2.5)英寸的范围内。延长骨重塑植入物12，并且延长第一接骨螺钉15和第二接骨螺钉17之间的距离(行进正长度并且长度增加)，将牵引力施加至治疗区域，从而总体上增加治疗区域的长度。在以下更详细地论述的希望牵引力的一些指示中，装置可具有约0.5至5.0英寸、约1至4英寸、约1.5至3英寸和约2至2.5英寸的范围内的行进长度。

可选地，驱动骨重塑植入物12的电组件和机械组件可以包括在单个壳体以内。可替换地，可以提供一个或多个模块18，该模块通过缆线20与骨重塑植入物12通信。取决于植入物的功能，缆线20可以包括电导管、光导管、流体导管或其他导管。可选模块18可以包括以下各种组件中的任意一种，即期望保持外接(off board)至骨重塑植入物12的组件，诸如电源、射频传送或接收电子设备、泵、电机或者取决于所希望的装置构造的其他组件。

尽管在图2中示出的系统示出单个骨重塑植入物12，但可以将两个或三个火更多个植入物固定至给定骨头，这取决于畸形的复杂度或其他临床要求。

这在示出胫骨10的图3中示意性地阐明，由根据本发明的两个装置40、50支撑，两个装置被附接至锚定装置31、32、33、34，这些锚定装置附接至骨头。

在包括多于一个骨重塑装置的植入装置的一些实施方式中，多个骨重塑装置的机械特性将基于所希望的临床成果确定。例如，在诸如在图3中示出的实施方式中，第一骨重塑装置40和第二骨重塑装置50均提供轴向压缩，或它们可以均提供轴向拉伸。可替换地，两个骨重塑装置40和50中的第一个可以提供拉伸并且两个骨重塑装置40和50中的第二个可以提供压缩。骨头的附接点中的任意一个可以相对于骨头圆周旋转骨，以将旋转或扭转分量增加至骨重塑力。

在一些实施方式中，一个或多个骨重塑装置可以在完成治疗之后仍保留植入在对象中。在其他实施方式中，一个或多个骨重塑装置可以在完成治疗之后从对象移去。治疗的长度通常取决于治疗参数和期望成果。例如，厚重的长的骨头(诸如股骨)的牵引会比轻薄的长的骨头(诸如尺骨)的牵引需要更长的时间。另外，长的长度的牵引会比短的长度的牵引采用更长的时间。在一些实施方式中，根据治疗参数和期望成果，一个或多个骨重塑装置留在对象中的时间长度可以在约2至24周、约3至20周、约4至16周、约5至12周和约6至10周的范围内。在其他实施方式中，一个或多个骨重塑装置留在患者中的时间长度可以大于24周。

图4示出延长装置的示意图，在这里示意性地示出为具有附接至两个锚定装置101、102的两个致动器91、92的液压装置80，该锚定装置可以是适合于插入骨头的传统销或螺钉。液压装置通过管子110与提供加压的液压流体的液压动力单元120流体连通，进而与控制单元124通信。可选地，控制单元124还提供具有能量的液压动力单元。液压动力单元可包括贮存器和泵或者压力水柜型的预加压的扩展贮存器或者任何其他液压解决方案。控制单元、能源、贮存器、泵或电机均可以单独植入或者以任意结合共同植入。

动力单元120可以进一步连接至或包括与贮存器122相关联的液压泵121，该贮存器包含用于调节装置80的压力的流体。因此泵适合于将液压流体泵入或泵出装置80以调整装置的压力和致动器91、92的位置。

动力单元120还可以包括可充电的电池123，该电池可通过递送无线能量的外部电源/充电装置112从外部充电。

调整可以由电子遥控单元124控制，该电子遥控装置适合于接收并发送来自定位在治疗的患者的身体外部的发射器/接收器106的信号。

液压装置优选地包括定位系统的装置，诸如流体体积或流量测量或任何其他传感器输入，以了解调整装置的位置。优选地提供感测伸长的传感器，例如电容传感器或阻抗传感器或任何感测运动或特定位置的传感器，在这里指出为125，传感器与控制单元124通信。

可选地，示意性的图4还可以改为示出机械装置80。在这种情况下，机械金属丝被概述为110，该机械金属丝适合于操作机械装置。在这种情况下，动力单元120可以改为包括电机121、伺服系统123以及如之前的控制单元124和传感器125。可充电的电源可以换做由单元122示出。当然电机可以直接放置在机械单元80中，其中机械金属丝110换做电线。

根据另一实施方式，由调整装置施加的力是纵向力，调整骨头的角度或曲率。这在图5a中示意性地示出，图5a示出表现出这个骨头的从天然形状偏移的曲率的右股骨600的前视图。该曲率可以由于先天性疾病或其他情况导致。短划线601、602指出骨头可以怎样优选地通过锯断(例如，切骨术)断裂。在一个实例中，楔形部分被移去并且骨头被分成部分，在这里阐明为三个部分。

图5B示出股骨603的这些三个部分被如何被重新定位至期望的方位，即更直的骨头。然后断裂区域604、605被用作生长区域以便补偿由于骨头的移去所造成的长度的损失。根据本发明的装置606、607然后致动器和锚定装置附接至段，从而确保它们的位置并且施加力以便通过牵引成骨伸长。箭头示意性地示出骨头的部分可以例如通过调整部分的角度或方位相对于彼此调整。

两个或多个锚定装置可以适合于在第一附接点和第二附接点处接合骨头的皮层部分。两个或多个锚定装置可以适合于从骨髓腔内部接合骨头。

根据另一实施方式，至少两个锚定装置选自销、螺钉、粘合剂、倒钩结构、锯齿结构、可扩展元件、它们的组合或者其他机械连接构件。

根据另一实施方式，由调整装置施加的力是纵向力，以延长骨头的长度。

根据另一实施方式，由调整装置施加的力是纵向力，以调整骨头的角度或曲率。

根据一些实施方式，由调整装置施加在治疗区域上的压缩和/或牵引力至少是约10磅。需要的力由指示确定并且可以变化。例如，在治疗厚重的长的骨头(诸如股骨)时，在没有首先进行切骨术的情况下，会需要大量的力。相反，在治疗轻薄的长的骨头(诸如尺骨)时，在已经进行切骨术或断裂的情况下，很可能仅需要相对低的量的力。在一些指示中，压缩和/或牵引力在约25至200磅、约50至175磅、约75至150磅和约100至125磅的范围内。在一些实施方式中，不考虑治疗的骨头，通常期望使用小于200磅的力，因为越大的力会产生高度局部化的力，这在一些情况下会具有不利影响。

根据实施方式，由装置施加的力将扭矩施加至骨头，沿着其纵向轴调整骨头的扭转。

根据一些实施方式，由调整装置施加在治疗区域上的扭矩至少是约5英寸·磅(in·lb)。如刚刚关于压缩何牵引力所论述的，需要的扭矩通过指示确定并且可以广泛变化。在一些指示中，需要的扭矩是约50英寸·磅。在其它指示中，扭矩在约10至130英寸·磅、约20至110英寸·磅、约30至90英寸·磅、约40至70英寸·磅，以及约45至60英寸·磅的范围内。

在图5c中示出相关的实施方式，其中畸形的骨头600在一个或多个位置601、602处被切割，每个切割处优选地是楔形的以便允许骨头变直，并且根据本发明的装置610和620被插入骨髓腔中。与图5b中相似地，箭头示意性地示出骨头的部分可以例如通过调整部分的角度或方位来相对于彼此调整。

根据又一实施方式，由装置施加的力将扭矩施加至骨头，沿着其纵向轴调整骨头的扭转。矫正骨头中的缺陷所需要的旋转的量值可以通过指示而显著变化，但是通常将小于约30度。在以下指示中，施加的旋转的量值在约1至30度、约3至25度、约5至20度、约7至15度，和约10度的范围内。在图5d和图5e中示出的骨髓的实施方式，其中沿着虚线630并且可选地沿着一个或多个线(如由631所示例的)切割骨头600。一个或多个根据本发明的可植入的装置640和650被插入骨髓腔中。箭头指出可以例如相对于关节或相对于骨头的部分旋转调整的骨头的一个或几个区段。

根据本发明的装置还可以应用于脊椎的调整，诸如脊椎弯曲。图6a-图6b示出以下实施方式，其中装置应用于脊椎弯曲的调整。图6a是下背部的椎骨的后视图，示意性地示出附接至腰部脊椎的相对侧的根据本发明的两个装置501、504。为了说明的目的，一个装置501被示出为通过两个锚定装置502、503而附接至两个邻接的椎骨，然而另一个装置504被示出为通过两个锚定装置505、506而附接至两个非邻接的椎骨。应当理解可以用单个装置治疗脊椎。就是说，一个装置501可以附接至脊椎并且用于改变脊椎的构造特征。装置501可以附接至相邻的椎骨体。可替换地，装置501可以附接至具有一个介于其间的椎骨体、两个介于其间的椎骨体、三个介于其间的椎骨体或更多介于其间的椎骨体的第一椎骨体和第二椎骨体。最后，在一些实施方式中，装置501可以附接至单个椎骨体以改变单个椎骨体的构造特征。以同样的方式，可以使用多于一个装置501治疗脊椎。

图6b是示意性地示出通过锚定装置511、512、521、522附接至脊椎的相对侧的根据本发明的两个装置510、520的侧面细节。为了说明目的，一个装置作用在邻接的椎骨上，而另一个装置作用在非邻接的椎骨上。这个实施方式可用于调整脊椎的弯曲，从而减轻腰椎间盘突出等。如上所述，根据治疗参数和期望成果，或者装置510或520中的一个或者两者可以附接至相邻的椎骨体：应当注意的是装置510可以附接至与装置520所附接的那些椎骨体完全分开的相邻的椎骨体。可替换地，装置510可以附接至具有介于其间的至少一个椎骨体的第一椎骨体和第二椎骨体，并且装置520可以附接至具有介于其间的至少一个椎骨体的第三椎骨体和第四椎骨体。在第一椎骨体和第二椎骨体与第三椎骨体和第四椎骨体之间(独立于彼此)，存在介于其间的一个椎骨体、介于其间的两个椎骨体、介于其间的三个椎骨体或介于其间的更多个椎骨体。

虽然图6a-图6b示出附接至胸部脊椎的部分的两个装置，但应理解的是，本文中公开的装置和方法可以应用于脊椎的其他区域，包括颈部脊椎、胸部脊椎、腰部脊椎和腰骶脊椎(脊椎区域)的椎骨。另外，装置可具有跨越介于其间的椎骨(椎骨跨度)的附接点(例如，502&503)的任意数量的椎骨，包括但不限于一个椎骨、两个椎骨、三个椎骨、四个椎骨和五个椎骨或更多个椎骨。根据所希望的治疗参数，可以使用任意数量的装置，例如一个装置、两个装置、三个装置、四个装置、五个装置、六个装置乃至更多个装置。为了实现所希望的结果，可以使用脊椎区域、装置数量和椎骨跨度的任意组合。

无线能量传输装置112可以传送用于运载无线能量信号的载波信号。这样的载波信号可以包括数字信号、模拟信号或者数字信号与模拟信号的组合。在这种情况下，无线能量信号包括模拟信号或数字信号，或者模拟信号与数字信号的组合。

可选地，控制信号可包括磁能、动能、声能、化学能、辐射能、电磁能、(例如，RF)光电能或热能中的任意一种或组合。

外部能量传输装置112还可以包括无线遥控器，该无线遥控器具有用于发送无线控制信号(用于非侵入性地控制设备)的外部信号发送器。在一些实施方式中，控制信号由植入的信号接收器接收，该信号接收器结合至植入的能量转换装置中，诸如可充电电池123。在其他实施方式中，控制信号由传感器125接收。在又一其他实施方式中，控制信号由专门和单独的接收器接收。

无线控制信号可以包括频率、振幅或调相信号，或它们的组合。可替换地，无线控制信号包括模拟信号或数字信号，或者模拟信号与数字信号的组合。可替换地，无线控制信号包括电场或磁场，或者电场与磁场结合。

转向图7至图10，示出具有磁驱动的骨塑形植入物。植入物110具有牵引轴114中的一个或多个牵引轴螺钉孔122，螺钉可以穿过该牵引轴放置。同样地，壳体112附接至具有一个或多个壳体螺钉孔124的端盖130，螺钉可以穿过壳体螺钉孔放置。髓内的延长装置110的壳体112包括磁体壳体128和齿条壳体126(splined housing)。这些壳体126、128可以通过焊接、粘合或其他接合技术附接至彼此。磁体壳体128可通过将端盖130的附接在一端处(与齿条壳体126的接口相对的一端)来密封封闭。端盖130可以通过焊接、粘合或其他接合技术附接至磁体壳体128。在使用中，通过在内侧转动固定至邻近于牵引轴114的腔体137的内表面的螺母140的导引螺杆136，牵引轴114从壳体112驱动。导引螺杆136以间接的方式机械地耦接至包含在磁体壳体128以内的圆柱形永磁体134。如以下更小详细地解释的，由外部调整装置180(图11)磁驱动的圆柱形永磁体134的旋转实现导引螺杆136的旋转。

圆柱形磁体134使用例如诸如环氧树脂的粘合剂固定地包含在磁体外壳158以内。磁体外壳158相对于磁体壳体128旋转。圆柱形磁体134可以是诸如Nd-Fe-B的稀土磁体，并且除被保护在磁体外壳158以内(例如利用环氧树脂密封罐装)之外可以涂覆有聚对二甲苯或其他保护涂层。磁体壳体158包含在附接至径向轴承132的内部的一端上的轴160。径向轴承132的外径被固定至端盖130的内部。这个布置允许圆柱形磁体134在最小的扭转阻力下旋转。在其另一个、相对的端，磁体壳体158包括附接至第一行星齿轮组154的轴161。轴161包括第一行星齿轮组154的太阳齿轮，该太阳齿轮使第一行星齿轮组154的行星齿轮旋转。第一行星齿轮组154用于使旋转速度减速并增加从圆柱形磁体134递送至导引螺杆136的合扭矩。第二行星齿轮组156在第一行星齿轮组154和导引螺杆136之间示出，用于进一步减速并增加扭矩。行星齿轮组的数量和/或齿轮中的齿的数量可以调整，以便实现所希望的速度和扭矩递送。例如，附接至在具有位于股骨远端中的磁体的9mm装置内部的两个行星齿轮组(均具有4：1的齿轮比)的导引螺杆(具有每英寸八十个(80)螺纹)可以在比距外部装置的平均距离或间隙更大处实现至少100磅的牵引力。行星齿轮组154、156输出至行星齿轮输出轴144。行星齿轮输出轴144延伸穿过推力轴承138并且(通过焊接等)被固定至导引螺杆耦合盖146。导引螺杆136通过锁定销142固定至导引螺杆耦合盖146，该锁定销延伸穿过导引螺杆136中的孔和导引螺杆耦合盖146中的孔。锁定销保持器148是围绕锁定销142的圆筒，将这个组件保持在一起。将导引螺杆136以这种方式附接至磁体/齿轮组合的其余部分，即保证该设计不被过度约束，并且因此导引螺杆136不会与螺母140相互磨损。此外，例如KRYTOX的生物兼容油脂可以在移动部件(导引螺杆、螺母、轴承、壳体和牵引轴)上使用以最小化摩擦损耗。导引螺杆136能够在牵引轴114的腔体137以内自由旋转，并且仅需要与短的长度的螺母140接合，这些特征同样最小化摩擦损耗。

推力轴承138用于保护磁体/齿轮组件的驱动免受任何显著的压缩应力或拉伸应力。推力轴承138由两个座圈之间具有滚珠轴承的两个单独的座圈构成。在存在装置上的压缩力时，例如在牵引骨头100，并且因此抵抗软组织的拉伸强度时，推力轴承138抵靠位于磁体壳体128的壳体邻接处或唇缘150。另外，尽管装置通常不是为了将骨头拉到一起为设计的，但存在希望达到这样的目的的一些应用。例如，在某些压缩钉应用中，其目标是将骨头的两个断裂段保持在一起。因为涉及切骨术或外伤的应用中的骨头100可具有不均匀或粉碎模式的断裂，所以难于确定所希望的钉子的长度，直至该定子植入并完全附接之后。在这些情况下，会容易判断错长度，因此骨头之间会存在间隙。通过放置稍微延长的髓内装置110并将其固定，装置110可以在固定在骨段以内之后磁性地收回，以适用两段之间的所希望的压缩。在这些压缩钉应用中，装置110上存在张力并且推力轴承138将抵靠齿条壳体邻接处或唇缘152。在两种情况下，推力轴承138和壳体部分中的一个的刚性部分会承受大的应力，而不是驱动系统的磁体/齿轮组件。具体地，推力轴承138夹在邻接处或唇缘150与邻接处或唇缘152之间。

具体转向图8a和图9a，已将壳体组件移去以显示各个内部功能部件，包括允许牵引轴114在壳体112以内滑动的套环，并且该套环同样可以使牵引轴114不能够在壳体112以内旋转。这样允许骨头100的完整的稳定性。牵引轴114包含几个轴向凹槽166。凹槽166具有半圆形的凹入横截面，从而允许几个滚珠164在它们内滚动。滚珠164被截留在线性滚珠隔离圈162以内。装配在滚珠164和线性滚珠隔离圈162上的齿条壳体126具有与牵引轴114的轴向凹槽166相似的沿着其内径表面的轴向凹槽163(图8c)。关于这一点，滚珠164和滚珠隔离圈(cage，笼)162插入牵引轴114和齿条壳体126之间。因此，滚珠164由线性滚珠隔离圈162保持在位，并且将相应的凹槽机械地锁定至彼此，从而阻止牵引轴114在壳体112内旋转。然而，滚珠164能够在线性滚珠隔离圈162内滚动，从而允许牵引轴114相对于壳体112的齿条壳体126在具有非常低的摩擦下轴向位移。唇形密封凸缘168包含允许牵引轴114和齿条壳体126之间滑动密封的定制横截面唇形密封件169(在图9b中示出)，从而保护整个组件内部的内容物免受身体环境的影响。唇形密封件169包括基座部分173，抵靠唇形密封凸缘168的内径密封(并且因此抵靠附接至唇形密封凸缘168的齿条壳体126密封)。唇形密封件169还包括相对牵引轴114的轴向凹槽166滑动密封的突起171。唇形密封件169的内表面175抵靠牵引轴114的总的外径滑动密封。还应当注意唇形密封件169可以由硅树脂、EPDM或其他橡胶材料制成，并且可以涂覆有硅油以帮助润滑。另外，滚珠、凹槽和滚珠隔离圈可以涂覆有硅油或诸如KRYTOX的液体全氟聚醚，以帮助润滑。图10示出将磁体壳体158的部分移去以便可以示出圆柱形磁体134的南极170和北极172。

图11示出用于通过传送扭矩的磁耦合非入侵地控制骨重塑植入物110的外部调整装置180。该外部调整装置180包括磁性手持件178、控制箱176和电源174。控制箱176包括具有一个或多个控制器(按钮、开关或触觉、运动、音频或光传感器)和显示器184的控制板182。显示器184可以是视觉的、听觉的、触觉的等或者上述功能部件的一些组合。外部调整装置180可以包含允许由医生编程的软件。例如，医生期望患者将外部调整装置180带回家以便患者或者患者的家庭成员或朋友每日调整植入患者中的骨重塑装置110。然而，医生能够通过将这些编程至控制箱176中来防止操作外部调整装置180的人过度地调整患者。例如，医生可以预编程控制箱176以便每天仅允许调整一(1)mm或其他值。医生可以另外预编程控制箱176使得在任意两个小时时段过程中不可以调整多于0.5mm，或者在五分钟时段过程中不可以调整多于0.25mm。诸如这些的设置可以用于保证患者不能造成对骨头或组织的严重破坏，也不会破坏骨重塑过程。

优选地，这样的指令或限制值可以以安全的方式由医生乃至厂家预编程，使得用户不能改变预编程的设置。例如，安全码可以用于预编程并改变每天调整限制值(或者其他参数)。在这个实例中，操作外部调整装置180的人每天不能调整多于一(1)mm(或者每天多于二mm)，并且没有能够改变外部调整装置180的这些功能的安全码。这些有用的锁定功能用于防止骨重塑装置110的意外的过度调整。经由非入侵感测装置，安全功能部件可以监测例如外部调整装置180的磁体186的旋转运动，或者安全功能部件可以监测骨重塑装置110中的圆柱形磁体134的旋转。

考虑到，以上公开的实施方式的特定特征和方面可进行各种组合或子组合，并且这些组合或子组合依然属于一个或多个本发明。此外，本文中公开的以实施方式有关的任何特定特征、方面、方法、性能、特性、质量、属性、元件等可以用于本文中阐述的所有其他实施方式。因此，应理解的是，所公开的实施方式的各种特征和方面可彼此相结合或替换，以便形成所公开发明的不同形式。因此，旨在说明本文中公开的本发明的范围不应当由特定的以上公开的实施方式限制。此外，虽然本发明容易进行各个修改并具有可替换的形式，但其具体实例已经在附图中示出并且本文中进行了详细地描述。然而，应当理解，本发明不限于公开的特定形式或方法，而是相反，本发明覆盖在描述的各个实施方式和所附权利要求的精神和范围以内的所有修改、等同物和替换装置。本文中公开的任何方法不需要按照所陈述的顺序进行。本文中公开的方法包括由专业人员采取的某些动作；然而，它们还可以或者明确地或者暗含地包括那些动作的任何第三方指令。例如，诸如“将骨重塑装置附接至骨头”的动作包括“将骨重塑装置附接至骨头的指示”。本文中公开的范围还包括任何和所述范围的重叠、子范围和他们的组合。诸如“高达”、“至少”、“大于”、“小于”、“之间”等的语言包括所陈述的数量。如在本文中使用的诸如“近似”、“大约”和“基本上”的术语之后的数字包括所陈述的数字，并且还表示仍然进行期望的更能或者实现期望的结果的接近所陈述的量的量。例如，术语“近似”、“大约”和“基本上”可以指所陈述的量的小于10％以内、小于5％以内、小于1％以内、小于0.1％以内，和小于0.01％以内的量。

Claims (19)

1.一种被构造为用于在没有进行切骨术的情况下重塑骨头的设备，其中，所述设备被构造为将骨重塑力施加在所述骨头上，所述设备包括：

第一附接点，被构造为用于附接至所述骨头上的第一位置并且用于将所述骨重塑力施加至所述骨头上；

第二附接点，被构造为用于附接至所述骨头上的第二位置并且用于将所述骨重塑力施加至所述骨头上；以及

可调整部分，其中，所述可调整部分被构造为用于被非入侵地致动以产生所述骨重塑力。

2.一种重塑骨头的方法，包括以下步骤：

提供骨重塑装置，所述骨重塑装置具有第一附接点和第二附接点；

将所述第一附接点附接至具有畸形的未改变的骨头上的第一位置；以及

将所述第二附接点附接至未改变的所述骨头上的第二位置，其中，所述畸形的至少一部分处于所述第一附接点和所述第二附接点之间；

其中，所述骨重塑装置是能致动的以便将骨重塑力施加在所述骨头上。

3.根据权利要求2所述的重塑骨头的方法，其中，所述骨重塑力至少包括所述骨头上的轴向压缩力分量。

4.根据权利要求2所述的重塑骨头的方法，其中，所述骨重塑力至少包括所述骨头上的轴向张力分量。

5.根据权利要求2所述的重塑骨头的方法，其中，所述骨重塑力至少包括所述骨头上的扭转力。

6.根据权利要求2所述的重塑骨头的方法，其中，所述骨重塑力至少包括所述骨头上的侧向弯曲力。

7.根据权利要求2所述的重塑骨头的方法，其中，将所述第一附接点附接的步骤包括将接骨螺钉进给入松质骨中。

8.根据权利要求2所述的重塑骨头的方法，其中，将所述第一附接点附接的步骤包括将夹具附接至所述骨头。

9.一种用于减少骨头中的弯曲的方法，包括：

确定具有纵向弯曲的骨头，所述弯曲具有凸侧和凹侧；以及

将骨重塑装置附接至所述骨头，其中，所述骨重塑装置被构造为在不进行切骨术的情况下将力施加至所述骨头，以使所述骨头逐渐变直。

10.根据权利要求9所述的减少骨头中的弯曲的方法，其中，所述力是施加至所述骨头的所述凹侧的轴向扩张力。

11.根据权利要求9所述的减少骨头中的弯曲的方法，其中，所述力是施加至所述骨头的所述凸侧的轴向压缩力。

12.根据权利要求9所述的减少骨头中的弯曲的方法，其中，施加所述力的步骤包括从患者外部的无线控制器激活所述骨重塑装置。

13.一种在不进行切骨术的情况下改变长的骨头的形状的方法，包括；

提供具有第一端和第二端的至少一个骨重塑装置，所述第一端具有第一附接点并且所述第二端具有第二附接点，其中，所述骨重塑装置被构造为生成在所述第一端和所述第二端之间的至少一个力；以及

将所述至少一个骨重塑装置完全植入对象的皮肤下面，其中植入的步骤包括；

将所述第一附接点附接在所述长的骨头上的第一位置处；以及

将所述第二附接点附接在所述长的骨头上的第二位置处。

14.根据权利要求13所述的在不进行切骨术的情况下改变长的骨头的形状的方法，其中，所述至少一个骨重塑装置能被远程致动以生成所述第一端和所述第二端之间的至少一个力。

15.根据权利要求13所述的在不进行切骨术的情况下改变长的骨头的形状的方法，其中，将所述第一附接点附接的步骤包括将接骨螺钉进给入在所述长的骨头上的所述第一位置内。

16.根据权利要求13所述的在不进行切骨术的情况下改变长的骨头的形状的方法，其中，所述至少一个力包括牵引力和扭转力中的至少一个。

17.根据权利要求16所述的在不进行切骨术的情况下改变长的骨头的形状的方法，其中，所述牵引力在约90至110磅的范围内。

18.根据权利要求16所述的在不进行切骨术的情况下改变长的骨头的形状的方法，其中，所述扭转力在约25至75英寸·磅的范围内。

19.根据权利要求13所述的在不进行切骨术的情况下改变长的骨头的形状的方法，其中，所述骨重塑装置被植入至少约一个月。