CN102014803B - 人造椎间间隔件 - Google Patents

Abstract

一种人造椎间间隔件，包括第一臂和第二臂，每个臂分别具有第一端部和第二端部，每个臂的第一端部连接在一起，并且每个臂的第二端部朝共同的方向发散地延伸并且大致彼此分离。在优选实施例中，所述臂各自的第一端部接合在一起而形成第三臂。在又一优选实施例中，间隔件包括大致Y形的结构。在其他实施例中，至少两个间隔件组合在一起以提供椎间撑开装置。

Description

人造椎间间隔件

相关申请的交叉引用

本申请要求2008年4月22日提交的美国专利申请No.61/125,094的优先权，上述美国专利申请的全部内容以引用的方式并入本文。

技术领域

本发明涉及脊柱植入物的领域，尤其涉及用于提供椎间撑开和动态脊柱稳定的植入物。此外本发明在允许吸收压缩力的同时在相邻椎体之间提供期望的撑开量。

背景技术

脊柱是由各种解剖学组件组成的复杂结构，尽管具有挠性，但其为躯体提供结构和稳定性。脊柱由椎骨组成，每块椎骨具有大致圆柱形的椎体。相邻椎体的相对表面通过纤维软骨材料所组成的椎间盘(或“盘”)而连接在一起并分开。椎体还通过协作以便限制过度运动并提供稳定性的韧带的复合布置而彼此连接。稳定的脊柱对于防止失能性疼痛、进行性畸形以及神经损伤而言是重要的。

脊柱的解剖结构允许在没有大阻力的情况下发生运动(沿正向和反向的平移和转动)，但是随着运动的范围达到生理极限，运动阻力逐渐增加以使运动以受控方式逐渐停止。

椎间盘是具有高度功能性和复合性的结构。椎间盘包含亲水性蛋白物质，所述亲水性蛋白物质能够吸水由此增加自身体积。所述蛋白也称为髓核，由被称为纤维环(或“环”)的韧带结构围绕和包含。椎间盘具有承载负荷或承重的功能，其中椎间盘将负荷从一个椎体传递到下一个椎体同时在相邻椎体之间提供缓冲。椎间盘还允许在相邻椎体之间发生运动但所述运动处于有限范围内。这样，脊柱的可动性(即运动范围)取决于脊柱给定节段(例如一对相邻椎骨)中的椎间盘的刚度。应当理解到，所述刚度将随着脊柱节段沿脊柱长度的位置而变化。例如，位于脊柱颈部区域的节段与位于胸部区域的节段相比可具有较低的刚度(即较大的运动范围)。还应当理解到，各节段的相对刚度将随着会影响每个节段的物理极限的各种因素而在节段与节段之间有所不同。

应当理解到，对于正常或无症状的机能而言需要脊柱节段具有一定量的刚度。可以将脊柱节段的刚度量定义为所施加负荷与所引发的平移或转动的位移之比。失去刚度会导致例如当施加转矩时关联脊柱节段的过度运动。从生物力学的角度出发，失去刚度表明脊柱的不稳定性。不稳定性或失去生理刚度所引起的过度运动会在相邻的受神经支配的结缔组织中导致较大的应力，并且还可导致在椎间孔中出现神经根压迫和刺激的较大风险。

机能正常的椎间盘具有储存、吸收以及传递对其施加的能量的能力。髓核的流动特性使其能够将竖向施加的压力(轴向加载)转化成纤维环的周向张力。由于诸如年龄、受伤、疾病等诸多因素，椎间盘会丧失其尺度稳定性并且发生塌陷、收缩、移位、或者以其他方式被损坏。通常用假体或植入物来置换病变或受损的椎间盘。其中一种已知的方法涉及用间隔件置换受损的椎间盘，该间隔件被植入椎间盘原来占据的空间(椎间盘空间)中。然而，尽管这种间隔件在相邻椎骨之间提供所需的撑开，但间隔件还是会导致或需要椎骨的融合。这实质上导致形成坚固的节段，并且阻止节段内的椎骨之间的任何相对运动。因而，丧失脊柱节段的可动性，并且会对邻近的脊柱节段施加附加的应力。

运动节段的刚度取决于是否存在撑开力或试图产生正Y轴向平移的力。此恒定的撑开力不仅保持围绕椎间盘空间的环形韧带绷紧，而且还保持位于脊柱前侧和后侧的其他韧带绷紧。然后，运动节段以更硬且更稳定的方式活动，由此减少或消除引起不稳定性、疼痛以及神经系统症状的过度运动。在试图恢复和保持脊柱的正常功能性时，对椎间盘空间施加的负荷的缓冲和平衡也是重要的。通常对椎间盘施加的力主要来自于竖向加载(压缩)，或者就生物力学而言，来自于负Y轴向平移。具有抵制或缓冲负Y轴向平移的固有性能的装置将能够保持椎间盘高度。然而，具有产生正Y轴向平移(撑开)的固有性能的装置不仅能够抵制轴向或Y轴压缩，而且还能够动态地平衡这些作用于椎间盘空间的加载力。因此，这种装置不仅提供了缓冲，而且还提供弹性支撑和平衡，由此恢复椎间盘正常的生理机能和生理结构。

已提出了允许相邻椎骨之间的某些运动的椎间盘置换植入物。在美国专利6,179,874中教导了这种植入物的实例。遗憾的是，在现有技术中教导的椎间盘置换(植入)方案通常是有缺陷的：即，这些方案并未考虑脊柱特有的生理机能。首先，许多现有技术已知的人造椎间盘植入物主要着眼于保持运动而非充分地致力于恢复正常的脊柱刚性。其次，许多已知的人造椎间盘植入物相对于正常的生理运动范围而言在大多数椎间盘植入物所运动的运动平面内无约束。这些植入物依赖于已有的结构，但在许多情况下依赖于诸如退变性小面等病变结构来限制过度的运动。这通常导致小面关节提早退变以及对脊柱组件的其他连带损害。

现有技术还提供了试图模拟脊柱节段的自然可动性的一些椎间间隔件。在美国专利No.5,989,291和No.6,743,257以及公开号为2005/0125063的美国专利申请中提供了这种间隔件的实例。美国专利No.5,989,291教导了由一对相邻植入的间隔装置形成的间隔件。每个装置包括被至少一个“贝氏垫圈”分离的对置板。尽管允许吸收一些压缩力，但美国专利No.5,989,291所述的间隔件没有充分考虑节段沿不同轴向的运动。美国专利No.6,743,257教导了大致为“U”形的间隔件，其具有多个在形成“U”的基部的支点处接合在一起的上下突出臂。公开号为2005/0125063的美国专利申请类似地教导了一种“U”形结构。臂设置有骨锚固装置，并且在椎间盘切除术之后将植入物推入相邻的骨结构中。该装置一旦被植入，就允许在侧向面和矢状面内的屈曲运动。然而，尽管该装置可调节以提供特定的盘高度(即相邻椎体之间期望的间距)，但该装置没有充分考虑待吸收的压缩力。

因而，需要一种克服现有技术方案的缺陷的椎间植入物。更特别地，需要一种能够通过恢复运动节段的刚性同时允许保持运动——特别是沿着Y(或竖向)轴的平移运动——来平衡脊柱结构的重构的脊柱植入物。

发明内容

在一个方面中，本发明提供一种用于置换椎间盘的植入物。这种置换可连带置换椎体或不置换椎体。

在另一方面中，本发明提供一种人造椎间植入物，其对植入物所植入的脊柱节段提供生理刚度同时仍允许相邻椎骨关于各轴进行一定范围的运动。这种运动受到植入物所产生的刚度的控制或约束，使得相邻椎骨的运动不会导致邻近脊柱结构组件的损坏。

在一个方面中，本发明提供了一种人造椎间间隔件，包括：

-分别具有第一端部和第二端部的第一臂和第二臂；

-当使用所述间隔件时，所述第一臂和第二臂适于将相邻椎骨撑开；

-每个所述臂的第一端部连接在一起；

-每个所述臂的第二端部朝共同的方向发散地延伸并且大致彼此分离。

在另一方面中，本发明提供了一种人造椎间间隔件，包括：

-分别具有第一端部和第二端部的第一臂和第二臂；

-当使用所述间隔件时，所述第一臂和第二臂适于将相邻椎骨撑开；

-每个所述臂的第一端部沿其长度接合在一起而形成第三臂；

-每个所述臂的第二端部朝共同的方向发散地延伸并且大致彼此分离。

在另一方面中，第一臂和第二臂中至少之一设置有端板用以在植入物被插入脊柱中时抵靠相邻椎体的端板。在另一方面中，端板和相应的第一臂或第二臂能够在两者之间接合。

在另一方面中，本发明提供了一种椎间撑开装置，其包括两个或更多个本发明所述的间隔件。

附图说明

在以下参考附图进行的详细描述中，本发明的上述及其他特征将更加显而易见，其中，利用相同的附图标记指代相同的元件，但为了清楚起见，对附图标记添加后缀字母。

图1是椎骨的运动范围的示意图。

图2是根据本发明的一个实施例的植入物的侧视图。

图3是根据本发明的另一实施例的植入物的端视图。

图4是根据本发明的另一实施例的植入物的侧视立体图。

图5是根据本发明的另一实施例的植入物的俯视立体图。

图6至图9是根据本发明的另一实施例的设置有上端板的植入物的侧视图。

图10和图11是根据本发明的另一实施例的包括尾部节段的变型的植入物的侧视图。

图12是根据本发明的另一实施例的包括接合装置的植入物的侧视图。

图13、图14以及图17是根据本发明的另一实施例的组合使用多个装置的植入物的侧视图。

图15、图16以及图18是根据本发明的另一实施例的组合使用多个装置的植入物的侧视立体图。

图19是图6中所示实施例的变型例的侧视立体图。

图20是图6中所示实施例的变型例的俯视立体图。

图21是图12中所示实施例的侧视图。

图22a至22d分别是图2的植入物的俯视图、立体图、前侧端视图以及侧视图。

图23a至23d分别是图6的植入物的俯视图、立体图、前侧端视图以及侧视图。

具体实施方式

在以下描述中，将使用术语“上”、“下”、“前”、“后”以及“侧向”。这些术语用来描述本发明的植入物定位在脊柱中时的方位，并且无意于以任何方式限制本发明的范围。因而，当脊柱处于直立位置时，“上”指示顶部并且“后”指示植入物(或其他脊柱组件)的面向患者躯体的背面的部分。相似地，当脊柱处于直立位置时，术语“下”将用于指示植入物的底部，而“前”将用于指示面向患者躯体的正面的部分。关于附图中所示的各视图，将理解术语“冠状面”标示在侧向端部之间延伸由此将躯体分为前部和后部的平面。相似地，将理解术语“侧向”意指平行于冠状面的位置。将理解术语“矢状面”标示前后延伸由此将躯体分为侧向部分的平面。将理解术语“横断面”标示将躯体分为上部和下部的平面。可以理解的是，这些位置和方位术语无意于将本发明限制于任何特定的方位，而是用于便于以下描述。

另外，文中使用术语“竖向”来指代脊柱的“Y”轴或纵轴。应当理解到纵轴通常在单独直立的情境下可被认为是“竖直的”。还将理解脊柱通常不是线性的并且存在数个弯曲的区域。这样，将理解术语“竖向”意指脊柱节段中的结构的相对方位，并且无意于意指相对于外部参考点的方位。

图1通过标示与脊柱相关联的各种自由度来例示椎骨运动的复杂度。在正常的生理运动范围内，椎骨在“中性区”与“弹性区”之间延伸。中性区是处于总运动范围内的区域，在该区域用于支撑脊柱骨结构的韧带相对不受应力；也就是说，韧带提供相对小的运动阻力。当在运动范围极限处或附近发生运动时达到上述弹性区。在此区域中，韧带的粘弹性质开始提供运动阻力由此限制运动。大多数“日常的”或典型的运动发生在中性区内，仅仅偶尔延续进弹性区。包含在中性区内的运动不会对软组织结构施加应力，而进入弹性区内的运动将引起不同程度的弹性反应。因此，尤其在脊柱假体植入物的领域中，目标是提供将相邻于植入物的椎骨的运动限定于中性区内的假体。这种限定使相邻骨结构和软组织结构的应力最小化。例如，这种运动限制将抑制小面关节退变。

本发明提供了用于置换受损的或出现其他功能障碍的椎间盘的植入物。本发明的植入物主要设计为恢复节段刚性而且还保持相邻椎体之间的运动。总体而言，本发明提供了用于置换多个椎间盘的脊柱植入物。在某些情况下，本发明的植入物也可用于既置换椎间盘又置换相邻一个或两个椎体。本发明的植入物也可与人造椎体一起使用。

在一个实施例中，如图2所示，本发明包括椎间植入物10，该植入物从侧面看去大致具有“Y”形结构，或者选择性地为带有尾部的大致“V”形结构。植入物包括一对分叉臂，该对分叉臂包括形成植入物“V”结构的分叉臂的第一臂12和第二臂14。臂12和臂14的第一端部朝共同的方向发散地延伸，而两个臂的反向第二端部彼此接合以形成第三臂或尾部16，由此形成前述“Y”结构。通常，当植入物10定位在脊柱中时，该植入物定向成使得第一臂12形成植入物的上部且第二臂14形成下部。这样，也可将第一臂和第二臂称为上臂12和下臂14。此术语将用于本说明书。

使用Y形作为植入物的结构基础被认为具有多种生物力学优点。植入物10的尾部16允许上述压缩负荷沿其长度均匀分布，由此避免所述负荷集中在单个拐点处。在本发明的结构中采用这种Y形的特征。例如，Y形特别允许机械地模拟正常椎间盘的功能，由此恢复运动节段的刚度。由于形成Y形的臂12和臂14的分叉构造，试图压缩这些臂的远端(即尾部16的相反端部)的力将受到像弹簧一样的阻力。本领域技术人员将理解到，随着对植入物10的压缩力的量增加，臂12和臂14的远端朝向彼此移动，并且由于形成植入物的材料的抗拉强度和Y形结构所提供的弹性，该移动的阻力逐渐增加。换句话说，植入物10充当弹簧，并且具有恢复到其未压缩状态的固有倾向。此外，在所述未压缩状态下，植入物10具有在施加足够的负荷时就受到压缩的能力。因此，上述这些特性以及稍后将进一步论述的其他特性允许植入物对相邻椎骨提供所需的撑开、在各脊柱节段的运动过程中提供刚度并且吸收压缩力。

利用本发明的Y形结构可实现其他各种特征。首先，与现有技术已知的“U”形结构相比，所呈现的“Y”形结构或带有尾部的“V”形结构在定位在相邻椎体之间时提供改进的偏压功能性。具体而言，本领域技术人员将理解到，“U”形结构可以实现的最大分离量是臂恢复到其原始平行布置的位置。然而，由本发明的臂实现的大致“V”形结构允许在植入时施加更大的分叉力。因而，如同“V”或“Y”布置中带有分叉臂的本发明的植入物具有在椎间空间中连续产生分离力的固有性能。因此，本发明的植入物不仅能够吸收竖向压缩力，而且还能够对相邻的椎体更有效地产生连续的分离力，尤其在脊柱的运动过程中也是如此。应当理解到本发明的植入物可构造成不带有尾部16，由此变成大致“V”形结构。换句话说，可省略本发明的尾部。

然而，本发明的“Y”形植入物的尾部节段或尾部16还提供了另外的好处。例如，尾部节段增加了植入物的下部的表面积，使得当植入物定位于椎间空间中时植入物与下椎体的上端板接触的表面积最大化。这在起初放置植入物之后且在出现骨结构一体化之前提供了增加的稳定性。应当理解到，从长远角度来看通过增加植入物与下椎体之间的接触表面积允许改善骨结构一体化。接触表面积越大，植入物越不大可能下陷。

本发明的“Y”形植入物的尾部节段16还便于为个体患者最优地定位植入物的转动中心。例如，如果设置短的尾部，则可将植入物更深地置入椎间盘空间中，因此，由植入物建立的转动中心将更加靠后。类似地，带有较长尾部的植入物将与(剩余的“V”形部分的)相对较短的臂相关联，因此，这种植入物将具有更加靠前定位的转动中心。因此，应当理解到，可以通过调节臂和尾部的比例长度来调整期望的转动中心。应当指出，根据“U”形结构，仅可通过将植入物本身移动到期望的位置来达成对转动中心的这种调节。根据本发明，至少下侧表面积可以保持恒定，并且通过将植入物按照期望而设计为具有较短或较长的尾部，可以简单地调节转动中心。尽管以上论述着眼于尾部16的长度，但应当理解到描述此功能性的另一种方式可表明为：上臂12和下臂14的汇合处沿着植入物的长度定位在期望的位置处。

植入物的尾部节段还允许调节或优化在插入植入物之后设置在脊柱中的脊柱前凸的量或程度。如同以上对转动中心的描述一样，短的尾部16将在椎间空间的后部提供较大的分离力，于是导致在植入之后形成较小的脊柱前凸。然而，应当理解到，带有较长尾部16的植入物将具有较短的臂12、14，因此会增加刚度。植入物的这种形式将使臂的分叉端部更加靠前，因此将在前侧椎间空间中比在后侧空间中产生更大的分离力。这样，植入物的这种形式在植入物就位时将增加脊柱的脊柱前凸。

由于可以将其尾部通常具有几毫米厚度的植入物作为楔形件来插入，因此尾部16还便于将植入物插入“紧密的”椎间盘空间中。

另外，尾部16还允许将植入物“反向”定位到椎间盘空间中。也就是说，可以利用臂12、14的端部而不是尾部16来插入本发明的植入物。在这种情况下，尾部16可以用于利用倾斜的螺钉将装置固定到相邻椎体的端板上。应当理解到，根据以这种“反向”方式布置的植入物，尽管颠倒过来，但上述定位转动中心和提供期望的脊柱前凸的程度的效果仍旧适用。

在使用时，首先压缩植入物10，然而将植入物插入相邻椎体之间的椎间盘空间中。在一个实施例中，将植入物10设计为抵靠上下椎体的相邻端板的端板而定位。然而，如稍后进一步所论述，本发明的植入物也可包括一个或多个人造端板或其他假体装置，或者与一个或多个人造端板或其他假体装置一起使用。植入物10一旦被定位在椎间盘空间中，就解除对植入物的压缩力，进而允许装置打开并在椎间盘空间中抵靠相邻的椎体。植入物10被允许打开的程度将受到椎间盘空间的高度及周围韧带所提供的张力的限制。由于由臂产生的弹性力强行使臂远离彼此，由此对相邻椎骨施加分离力，因此植入物10产生脊柱节段的连续而动态的沿Y轴(或竖向)撑开。本领域技术人员将理解到，植入物10可以定位成使打开端部(即尾部16的相反端部)指向前侧或指向后侧。如稍后进一步所论述，这种定位还可用于为脊柱节段提供朝前或朝后的期望的曲率，由此允许脊柱节段根据需要而采取脊柱前凸形或脊柱后凸形。

应当理解到，图中所示的植入物10仅代表一个实施例。植入物可以以任意尺寸设置，并且如稍后所论述，可以设置成各种形状和构造。还应当理解到，可以调节臂12和臂14的尺寸和/或厚度或臂的截面，以便提供所需的刚度或撑开力。这些变型将落入相关领域技术人员的公知范围内。

Y形植入物的可压缩性和对压缩的响应提供了动态响应于所施加的加载力的性能。也可通过改变植入物的基本Y形结构来改变装置或植入物的动态响应。例如，并且如稍后进一步所论述：可以将一个或多个植入物组合在一起；可以将植入物与现有的关节成形术装置组合在一起；或者可以将植入物与其他类似的人造或天然组件组合在一起。还应当理解到，可以联合使用一个或多个上述变型。

再次参考图2，可以分别将臂12和臂14分成三个节段：近侧节段(即靠近尾部16)；中间节段；以及远侧节段(即尾部16的相反侧)。上臂12优选地设置有凸状的上表面18，而下臂14优选地设置有凹状的下表面20。臂12和臂14的这种优选结构允许植入物10采取与上下相邻的椎体互补的形状。应当理解到臂12和臂14可根据需要而设置有任何种形状。在一个实施例中，如图2所示，上臂12与下臂14之间的角度θ可以处在30度到60度之间。然而，角度θ可以为各种其他数值。

图22a至22d例示了图2的植入物的各视图。

由于以上论述的和图中所示的臂12和臂14的结构，应当理解到上臂12将以像“弹簧板”一样的方式发挥作用。这样，上臂12可以说是主要负责装置的机能，而下臂14和尾部16更多地起到稳定作用。

应当理解到，为了提供文中所描述的功能特征，植入物10通常由弹性材料形成，这种弹性材料允许植入物提供所需的撑开力来保持相邻椎骨分开期望的距离同时又允许期望的压缩量。一旦去除对植入物10的压缩力，所述装置被设计为恢复到其未压缩形状，但仍旧被限制在椎间盘空间内。植入物10的各部分可以由同种材料或不同材料制成。因此，植入物的每个部分可以根据需要而设置有相同或不同的弹性性能。例如，如上所述，在一个实施例中，上臂12可以由比下臂14更具有弹性的材料制成。植入物可以由本领域已知的各种已知材料制成，例如为碳纤维、普通塑料或诸如聚醚醚酮(PEEK)的高级塑料、诸如镍钛诺(Nitinol^TM)的形状记忆金属合金、或者诸如钴铬、不锈钢或钛合金等更常用的材料。通常，植入物10由一种或多种具有抗拉强度的材料形成，所述抗拉强度足以提供允许植入物具有像弹簧一样的功能性的弹性力。

在一个实施例中，植入物10的期望外表面可设置有表层结构或涂层，以便促进骨向内生长，由此允许将植入物锚固在椎间盘空间中。在优选实施例中，通常对植入物的下表面，即下臂14的下表面20和尾部16的下表面进行优化以用于骨向内生长，由此提供所述装置的起初固定和长期稳定性的主要手段。可通过包括等离子喷涂和羟基磷灰石涂覆等商业上可获取的手段来制备植入物的这些表面。可通过穿过下臂14的上表面而进入椎间盘空间的下端板(未示出)的螺钉固定来实现起初固定。也可利用下臂14的下表面20上的尖刺来实现起初固定。植入物的各种其他固定手段将为本领域技术人员所知并且将适用于本发明。此外，在优选实施例中，可将上表面处理为阻止骨向内生长。这种布置将导致上椎骨的软骨和骨下端板直接与植入物接合的重修表面效果。

涉及本说明书的本领域技术人员应当理解到，本发明的植入物可以以多种方式变型。例如，可调节臂12和臂14以及尾部节段16的长度或厚度。此外，可针对这些植入物部分的整个长度或沿其一部分进行长度和厚度的这种变型。另外，也可增加或减少设置在植入物上的角度几何参数。单独或组合进行的这些变型将允许对植入物设定各种刚度特性。例如，缩短上臂将增加刚度而加长上臂将降低刚度。类似地，增厚上臂相比于相对较薄的臂而言将提供增加的刚度。应当理解到，沿着单独个体的脊柱可需要多种刚度特性。也就是说，沿着脊柱的各椎骨节段的运动要求及运动限制将在节段与节段之间有所不同。例如，颈部脊柱节段的运动和力可显著不同于腰部节段的运动和力。这样，以多种方式改变植入物的性能提供了可在各种脊柱位置使用的特有优点。

除了上述对植入物的变型之外，也可通过逐渐缩减厚度来改变上臂和/或下臂，由此允许沿着上臂和/或下臂的长度逐渐改变刚度特性。应当理解到，可以在上臂12中更有效地实现由上述变型及其他变型所提供的优点。

作为又一种变型，臂12和/或臂14以及尾部16的宽度也可沿其长度而变化。例如，图4例示了具有上臂12和下臂14的植入物10，其中这些臂的宽度沿其长度基本恒定不变。图3例示了本发明的另一实施例，其中植入物10a包括上臂12a和下臂14a，这些臂的宽度从远端部向近端部(即沿着朝向尾部16的方向)逐渐缩减。应当理解到，对于相同厚度而言，具有较宽的上臂(如图4所示)与具有窄或缩窄的上臂(如图3所示)相比将提供更硬的装置。

可通过逐渐缩减臂12和臂14之一或两者和/或尾部16的宽度来实现本发明的又一优点，即可允许植入物在其他平面内运动。例如，如图3所示，特别是通过朝向上臂12a的近端部(靠近尾部16的端部)缩减上臂12a的宽度，使得上臂12a能够在附加的平面内运动。这样，植入物10a允许脊柱节段具有附加的运动自由度，诸如允许侧向屈曲或转动。就生物力学而言，对节段提供了沿着Z轴运动和绕着Y轴转动的一定的自由度。再者，应当理解到，这种逐渐缩减臂12a的宽度可伴随着一个或更多个文中所论述的其他变型，尤其是诸如材料、厚度以及长度的选择。

在图5中示出了上臂的宽度的又一种变型，其中植入物10b的上臂12b设置有宽度缩减的独立部分22。如同图3所示的实施例一样，具有宽度缩减部分22或“腰部”的图5的上臂12b允许植入物10b在附加的平面内运动，由此允许脊柱节段在植入物就位时进行更大范围的运动。

在以上论述中，涉及通过在物理上改变本发明的植入物来提供期望的运动自由度和运动范围。然而，还应当指出装置的定位也可允许实现各种变型。例如，植入物的特性即一对接合臂在共同部分接合，提供了将植入物施加的力集中在相邻椎骨结构与植入物表面接触的区域的性能。例如，如果上臂的远端部位于上椎体的前下方，则由植入物提供的大部分提升或撑开力将集中在与相邻椎骨的后侧区域相反的该前侧区域。因此，这将导致在前侧比在后侧更大地撑开椎间盘空间，由此允许恢复或重构脊柱前凸。

除了改变本发明的植入物的物理结构之外，可提供各种其他的附加特征。例如，如图6至9所示，植入物10c的上臂12c可设置有或关联有人造端板24，该端板设计为或适于在将植入物10c置入椎间盘空间中时被固定到上椎体的下表面上。如图6至9所示，可以以各种方式设置端板24。例如，如图6所示，可将端板设置为与上臂12c的上表面20c接合的独立元件。作为另一种选择，如图7至9所示，端板24可固定到上臂12c上或者可与上臂12c形成为一体单元。如图7和图8所进一步例示，上臂12c可设计为允许端板24在不同部位与上臂12c连接或接触。例如，图7例示了端板24与上臂12c的远端部或末端连接，而在图8所示的实施例中，端板24与上臂12c的中间区域连接。如上所述，通过改变端板24与上臂12c之间的接触位置，可根据需要提供各种刚度特性和椎间定位特性。可以通过比较图7与图9而看出端板布置的另一变型例。具体而言，端板24可与上臂12c连接以使得端板24大致平行于下臂14c(如图9所示)或者使得端板24相对于下臂14c倾斜(如图7所示)。通过提供方位为平行于下臂14c并且与上臂12c的中部连接的端板24，将平行于椎间盘空间的中部来施加合成的撑开力，由此导致对称撑开。类似地，当上端板24在上臂12c的远端部附接到上臂12c时，并且在植入物10c的远端部位于椎间盘空间的前侧且相对于下臂倾斜地附接端板24(如图7所示)的情况下，由于前侧的椎间盘高度相比于后侧的椎间盘高度而言被更多地撑开，因此将建立最大程度的脊柱前凸。

再次参考图6所示的实施例，将理解到通过不使上端板24固定到上臂12c上，由于端板24与上臂12c处于滑动接触，因此诸如屈曲和伸展等运动将受到较小限制。在这种情况下，上端板24可在其侧向侧部设置有隆起部(未示出)，所述隆起部可充当上臂远侧边缘的引导件或止挡件，以便限制屈曲和伸展的范围。端板24上的这种引导件也可根据上臂12c的侧向边缘与引导件之间所允许的自由度量而允许各种转动自由度。显然，可与诸如如图3和图5所示的在上臂12c上设置腰部或逐渐细窄部一起使用此特征或单独使用此特征。

在图19中示出了图6的实施例的变型例，其中以相同的附图标记标识相同的元件，但为了清楚起见对附图标记添加字母“m”。如图19所示，与图6相似，上臂12m没有固定到上端板24m上。然而，在所示的实施例中，端板24m包括适于容纳上臂12m的远端部的至少一部分的凹部或凹槽54。在本发明的一个方面中，凹部54由向下延伸的边缘56和朝向尾部16m延伸的凸缘58组成。然而，应当理解到，可以以其他方式形成凹部54同时仍达到文中所述的效果。优选凹部54的尺寸形成为允许上臂12m可在其中运动，以便允许具有如同图6的实施例一样的运动特性。就此而言，凸缘58设置有与上臂12m相符的曲率。因此，图19所示的实施例用于保持上臂12m的接合部分弯曲，由此用于防止或抑制软组织向内生长。

在图6至9所示的实施例中，上端板24可设置有用于将端板固定或融合到相邻椎体上的装置。例如，端板24的上表面或外表面可设置有表面纹理或涂层以引起或促进骨融合。

图6至9还例示了植入物的又一可选特征。具体而言，在图6至9中，下臂14c的远端部显示为设置有向下延伸的边缘26，如稍后进一步所论述，边缘26用于辅助相对于下椎体(未示出)放置植入物10c。功能类似的边缘28尽管向上延伸，但也可设置在端板24的远端部。还应当理解到，在不包括端板24的实施例中，诸如如图2所示，上臂12可包括相似的向上延伸边缘。在操作时，边缘26、28用于抵靠植入物被植入在其间的椎体的外边缘来偏压植入物。因而，在用外科手术方法从前侧将植入物插入相邻椎体之间的典型情况下，边缘26和/或边缘28抵靠相应椎体的前边缘并阻止进一步插入植入物。

图20例示了本发明的又一实施例，其示出了上述边缘的变型例。本实施例具体例示了关于图6的实施例的变型。因而，如同图6中一样，植入物10n的上臂12n不与上端板24n相连，因此允许与上端板24n接合。上端板24n和下臂14n分别设置有如上所述向相反方向延伸的边缘28n和边缘26n。因而，上端板24n的边缘28n相对于植入物10n向上延伸，而下臂14n的边缘26n向下延伸。如上所述，边缘26n和边缘28n适于抵靠相应的相邻椎体(未示出)的外侧。根据图20的实施例，边缘26n和边缘28n分别包括至少一个以60和62标示的孔口或孔。孔口60和62适于接纳本领域公知的螺钉(未示出)。螺钉适于穿过孔口60和/或62被插入并且固定到相应的椎体的相邻骨结构上。应当理解到，根据这种布置，上端板24n和下臂14n被固定到相应的椎体上进而防止上端板24n和下臂14n相对于椎体运动。这样，脊柱节段的运动将因此而被限制于上臂12n与上端板24n之间的接合。应当理解到，可设置另外的孔口或螺孔以进一步稳定植入物抵靠邻近结构的部分。例如，如图20所示，下臂14n可包括贯穿下臂14n延伸的以64标示的所述另外的孔口，孔口64也适于接纳骨锚固螺钉。在这种情况下，并且如图20所示，孔口64可需要倾斜设置以便适应锚固螺钉的倾斜植入。

图23a至23d例示了图6的植入物的各种视图。如上所述，图6和图23a至23d的实施例提供了未固定到植入物10a上的上端板24的特征。因此，这种布置允许上臂12与上端板24之间的接合的各种自由度。在现有技术装置中，诸如上述已知的“U”形装置，装置的上臂和下臂均教导为被固定到相邻椎体上。这样，本发明通过允许较大范围的运动提供了对上述教导的改进。

尽管前述实施例涉及本发明的植入物具有大致“Y”形结构，但这种形式的变型也涵盖在本发明的范围内。例如，如图10所示，植入物10d具有分别如前一样的上臂12d和14d，但在这种情况下，尾部16d具有不同的形状和结构，即长度缩短。作为另一种选择，如图11所示，植入物10e包括如同图10一样的臂12e和14e，但在这种情况下，尾部16e与臂朝向同一方向。图11的实施例允许植入物10e被置入椎间盘空间中并且对称地撑开椎间盘空间的上端板和下端板。

图10和图11还例示了下臂14d、14e设置有与上臂12d、12e相同的截面构造的实施例。如上所述，这种布置再次允许植入物沿上下两方向对称地撑开椎间盘空间。

图12例示了允许脊柱节段复合接合的本发明的实施例。在所示实施例中，植入物10f适于包括球-窝型设计。如图所示，上臂12f的上表面20f设置有部分球体部分30，其形成所述布置的“球”部。“窝”32设置在端板24f的下表面上。应当理解到，优选图12的端板24f以类似于图6所示的方式不固定到上臂12f上。因此这种布置允许端板24f和上臂12f相对于彼此运动或接合。窝32可具有本领域技术人员所知的任意形状，以便允许关联的球30进行一定范围的运动，但这种运动受限于外侧极限以防止发生脱臼。尽管以上显示并描述了球-窝组合，但应当理解到也可使用其他类型的关节。例如，在一个选择性实施例中，可颠倒球部和窝部的位置，以使球部位于上端板24f的下表面上而窝部位于上臂12f的上表面上。在其他实施例中，可用舌-榫组合代替球-窝组合，该舌-榫组合将允许在一个平面内的一定范围的运动。作为另一种选择，可用包含在腔体内的浮芯代替球-窝组合。腔体可由设置在端板24f的相对表面和上臂12f的上表面上的局部腔体形成，且浮芯设置在腔体内。本领域技术人员将理解其他各种选择性方案可允许端板24f与上臂12f之间在一个或多个平面内的有限范围的不同运动类型。

尽管示出了图12的“球”30位于上臂12f的远端部，但应当理解到，这种布置位置可位于上臂12f的表面上的各种不同的位置处。例如，如图21所示，其中以相同的附图标记指代相同的元件，但为了清楚起见对附图标记添加字母“p”，球30p较靠近上臂12p的近端部(即较靠近尾部或第三臂16p)。将理解到，移动球30或30p的位置会导致上臂12、12p与上端板24、24p之间不同范围的接合运动。以相似的方式，也可改变球和窝的相对尺寸和/或形状以便提供接合的另外的变型。

在另一实施例中，可将至少两个上述Y形植入物组合在一起并定位于同一椎间盘空间内。例如，如图13和图16所示，两个Y形装置40和42组合而形成植入物44。装置40和42上下布置使得第一装置40设置在上侧而第二装置42设置在下侧。在这种布置中，如图13和图16所示，装置40和装置42可为彼此的镜像。也就是说，上侧装置40的上臂46看上去在结构上类似于下侧装置42的下臂48。类似地，上侧装置40的下臂50的形状类似于下侧装置42的上臂52的形状。在所示实施例中，相邻装置40和42各自的下臂50和上臂52连接或形成在一起。因而，臂50和52的组合用于充当先前所描述的尾部。此外，将注意到，植入物44在结构上类似于图11中所示的植入物。本发明的此实施例提供了这样的植入物44：其允许另外的植入物高度，并且可用于需要增加高度的情况，诸如用于椎体切除。臂50和52相对于彼此的附接可以固定或允许两者之间进行一些相对运动。

图18提供了图13和图16所示的植入物的又一实施例。在图18中，植入物44类似于上述植入物，除了臂50′和52′通过设置在其上的平坦表面彼此接触。在此布置中，允许臂50′和52′越过所述平坦表面而在彼此之上滑动。

在图17中例示了图13和图16所示的植入物的又一变型例，其中植入物44g由相同的上侧装置40g和下侧装置42g组成，但转动其中一个装置使得每个装置各自的臂46g、50g与52g、48g指向相反的方向。

在图14和图15中例示了本发明的又一实施例，其中独立地组合诸如图2所示的两个Y形植入物。在图14所示的实施例中，提供了第一植入物10h和第二植入物10j。如先前所述植入物10h和10j分别包括上下臂(12h、14h、12j、14j)。第二植入物10j设计为允许其臂12j和14j被插入第一植入物的臂12h和14h之间。在一个实施例中，第二植入物10j设计为较小且较硬。按照这种方式，第二植入物10j用于支撑第一植入物10h，并且诸如在腰部脊柱或胸部脊柱中对显著的负载提供动态响应。尽管图14的实施例示出了指向相反方向的两个植入物10h和10j(即每个植入物的臂面向对方并且朝向另一植入物的尾部16h和16j)，也可采取其他任何定向。例如，植入物可相对于彼此正交或成其他任何角度布置，由此植入物将采取“X”形状。

在图15中例示了两个植入物的这种“X”形布置的实例。如图所示，两个植入物10k和10m以正交的布置方式设置，其中一个植入物10k相应的上臂12k和下臂14k被包容在另一植入物10m相应的上臂12m和下臂14m中。图15所示的布置的一个优点是可以经皮地置入植入物而无需完全去除髓核。

由于图14和图15所示的植入物基本上为两个“空心”装置，因此植入物所占据的空间体积相对小。还注意到，通过组合两个植入物所产生的Y轴撑开量基本上在椎间盘空间内部(具体在成对的装置内)产生真空效应，由此导致再次产生椎间盘空间，同时提供椎间盘碎片可以移至的真空产生斜面。

在本发明的以上描述中，讨论了各种变型。应当理解到，这些变型的一个或多个的任意组合可用于达到期望的效果。例如，图5和图7所示的实施例可以组合而提供这样的植入物：其具有带有“腰部”或宽度缩减部分的上臂，并且在植入物中附接有端板。类似地，图10至18中所示的任何间隔件可与一个或多个诸如图6至9中所示的人造端板组合在一起。应当理解到，通过组合这些变型，可在单个植入或撑开装置中实现每种变型的优点。

尽管已参考某些具体实施例描述了本发明，但对于本领域技术人员来说在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的主旨和范围的情况下各种变型是显而易见的。文中所提供的任何实例包含于本文仅用来例示本发明而无意于以任何方式限定本发明。本文所提供的任何附图仅用来例示本发明的各方面而无意于按比例绘制或以任何方式限定本发明。本文所列举的所有现有技术的公开的全部内容以引用的方式并入本文。

Claims (15)

1.一种人造椎间间隔件，所述人造椎间间隔件包括：

分别具有第一端部和第二端部的弹性的第一臂和第二臂；

当使用所述间隔件时，所述第一臂和第二臂适于将相邻的椎体弹性地撑开；

每个所述臂的第一端部连接在一起；

每个所述臂的第二端部朝共同的方向发散地延伸并且大致彼此分离；以及

每个所述臂的第一端部沿其长度接合在一起而形成第三臂，其中，所述第三臂朝与所述第一臂和第二臂各自的第二端部相反的方向延伸，由此所述间隔件具有大致Y形的结构。

2.如权利要求1所述的间隔件，其中，所述第一臂和第二臂中至少之一设置有人造端板用以在使用所述间隔件时与相邻椎体接合。

3.如权利要求2所述的间隔件，其中，所述端板与所述第一臂和第二臂中的所述至少之一相连接。

4.如权利要求2所述的间隔件，其中，所述第一臂和第二臂中至少之一包括第一接合表面，并且所述端板包括第二接合表面，由此所述第一接合表面和第二接合表面相协作以在使用所述间隔件时允许所述第一臂和第二臂中至少之一与所述端板之间的接合。

5.如权利要求4所述的间隔件，其中，所述第一接合表面和第二接合表面之一包括凸出部分，并且所述第一接合表面和第二接合表面中的另一个包括凹进部分，由此所述凸出部分和凹进部分相协作以在使用所述间隔件时提供球-窝连接。

6.如权利要求1至5中任一项所述的间隔件，其中，所述第一臂和第二臂大致为平坦的。

7.如权利要求1至5中任一项所述的间隔件，其中，所述第一臂和第二臂中至少之一包括承托边缘，用以抵靠相邻椎体之一的边缘，由此在使用所述间隔件时对所述间隔件定位。

8.如权利要求1至5中任一项所述的间隔件，其中，所述第一臂和第二臂中至少之一包括宽度缩减的腰部。

9.如权利要求7所述的间隔件，其中，所述承托边缘包括至少一个用于接纳骨紧固件的孔口。

10.如权利要求1至5中任一项所述的间隔件，其中，所述第一臂和第二臂中至少之一包括至少一个用于接纳骨紧固件的孔口。

11.一种人造椎间撑开装置，包括两个或更多个如权利要求1至5中任一项所述的间隔件。

12.如权利要求11所述的撑开装置，其中，两个所述间隔件组合在一起。

13.如权利要求12所述的撑开装置，其中，所述间隔件之一包容在另一个间隔件内。

14.如权利要求12或13所述的撑开装置，其中，所述两个间隔件相对于彼此指向相反方向。

15.如权利要求14所述的撑开装置，其中，所述两个间隔件相对于彼此布置成X形。