專利名稱：受控的人工椎間盤植入物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及治療脊柱損傷和疾病的裝置和方法。更具體地，本發(fā)明涉及椎間盤替代。
背景技術(shù)：
已知各種病癥諸如椎骨脫離，椎間盤突出，脊髓神經(jīng)根壓迫，退化性椎間盤疾病及損傷引起嚴(yán)重不適，需要醫(yī)藥治療。脊柱融合是目前用來減輕這些病癥的方法之一，諸如椎骨間和后外側(cè)融合或關(guān)節(jié)固定。在這些方法中，兩個鄰近的椎體被融合在一起。染病的椎間盤首先切除，隨后插入植入物，其適應(yīng)兩個椎體之間的骨骼生長以有效地在椎間盤移去后留下的間隙上架橋。許多用來融合的不同的植入物材料和植入物設(shè)計取得了不同的成功。盡管椎間和后外側(cè)融合被廣泛地使用，其使用的缺點(diǎn)包括減小了運(yùn)動的生理范圍，及其它諸如鄰近椎間盤退化和功能性脊柱單元失穩(wěn)之類的融合相關(guān)并發(fā)癥。因此，希望得到具有較少并發(fā)癥，但類似于融合效果的可選治療方法。一個脊柱融合可選的方法是關(guān)節(jié)成形術(shù)及使用人工或假體椎間盤。
關(guān)節(jié)成形術(shù)通常用于患病的關(guān)節(jié)的替代。關(guān)節(jié)成形術(shù)包括一套方法，其涉及維持關(guān)節(jié)的運(yùn)動，從而保持關(guān)節(jié)的完整且防止鄰近運(yùn)動節(jié)段惡化，因?yàn)槠湓谌诤虾髢A向于這樣。具體的關(guān)節(jié)成形術(shù)的使用依賴感染關(guān)節(jié)的位置和狀況。例如，插入重建手術(shù)，其對關(guān)節(jié)重整形且在形成關(guān)節(jié)的兩個骨骼之間增加假體椎間盤，在肘，肩，踝和指關(guān)節(jié)上普遍使用。整個關(guān)節(jié)替代，或整個關(guān)節(jié)成形，用人工假體替換整個患病的關(guān)節(jié)，近年來已經(jīng)成為大多數(shù)膝蓋和髖骨問題選擇的手術(shù)。
髖骨和膝蓋替代尤其普及，2001年美國進(jìn)行了接近300,000次髖骨替代和大約同樣多的膝蓋替代。關(guān)于膝蓋和髖骨關(guān)節(jié)替代手術(shù)，有幾種可用的植入物或假體。對于髖骨假體，在典型的設(shè)計中，有兩個部件，一個是接附到裝入股骨的金屬桿的金屬球，第二個是植入到骨盆的匹配的塑料窩。金屬件通常用不銹鋼，鈷-鉻合金，鈦，及鈦合金制造；塑料件通常用高密度的聚乙烯制造。對于膝蓋假體，在典型的實(shí)施例中，金屬和塑料部件再次用來替代損壞的骨頭端部和軟骨。金屬件通常用不銹鋼，鈷-鉻合金，鈦，及鈦合金制造；塑料件通常用高密度的聚乙烯制造。
盡管脊柱關(guān)節(jié)成形術(shù)的進(jìn)展及脊柱內(nèi)假體的使用類似于身體的其它關(guān)節(jié)的情況，然而，從融合關(guān)節(jié)進(jìn)展到替換功能性關(guān)節(jié)，脊柱關(guān)節(jié)成形術(shù)的到來比身體內(nèi)的其它主要關(guān)節(jié)中的關(guān)節(jié)成形術(shù)要慢。脊柱關(guān)節(jié)成形術(shù)延遲的一些可能的原因是與椎間盤退化相關(guān)的脊柱問題難以診斷，脊柱治療過程很危險因此保守的解決方案諸如融合是可以接受的，并且脊柱解剖是復(fù)雜的。
過去40多年，脊柱關(guān)節(jié)成形技術(shù)一直在發(fā)展且最近10年脊柱關(guān)節(jié)成形術(shù)已經(jīng)得到了首要的外科醫(yī)生和植入物制造商的注意。脊柱關(guān)節(jié)成形術(shù)的進(jìn)展實(shí)質(zhì)上開始于19世紀(jì)50年代，幾個出現(xiàn)的概念之一是球形的椎間盤假體的概念。球形概念是簡單地放置球，在進(jìn)行椎間盤切除術(shù)過程后，基本周向地放置在髓核的空腔中。環(huán)保持在原位且球作為髓核的替代裝置。球形概念試驗(yàn)了多種材料。例如，在19世紀(jì)60年代早期，使用硅樹脂球支承的植入物植入到病人的頸部區(qū)域，但是結(jié)果是不確定的。在19世紀(jì)60年代中期，不銹鋼(球支承)假體植入到病人體內(nèi)。方法的結(jié)果最初是有希望的，但隨著時間的過去由于不銹鋼球下沉進(jìn)入椎體，椎間盤空間失去了高度。目前，繼續(xù)使用不同的材料檢查球形假體的概念，最近的是改進(jìn)的碳纖維。
另一個出現(xiàn)的概念是機(jī)械概念設(shè)計。機(jī)械概念設(shè)計實(shí)質(zhì)上是整體椎間盤替代產(chǎn)品，其意在恢復(fù)脊柱運(yùn)動節(jié)段單元的運(yùn)動范圍。這些裝置通常包括通過穩(wěn)定機(jī)構(gòu)固定到鄰近椎體的金屬終板，且由聚乙烯或其它聚合材料制造的核。可選地，可以使用支承表面替代核，支承表面材料為陶瓷與陶瓷，金屬與金屬，或金屬與聚乙烯。機(jī)械設(shè)計概念基于與諸如膝蓋和髖骨替代件之類的關(guān)節(jié)重建產(chǎn)品同樣的原理，且許多機(jī)械設(shè)計假體概念已經(jīng)建議并繼續(xù)建議。
另一個概念是生理概念。生理概念使用水凝膠，彈性體，或聚氨酯基核，其意在通過在病人的椎骨終板之間吸收和發(fā)出流體恢復(fù)椎間盤的功能，同時也維持椎間盤正常的沖擊吸收或緩沖功能。通常認(rèn)為生理概念裝置僅僅是一部分解決方案，因?yàn)樗麄冊O(shè)計為僅替代髓核或部分椎間盤。
椎間盤替代的所有方法都針對下面的一些或全部減輕椎間盤性疼痛，恢復(fù)運(yùn)動范圍，維持椎間盤正常的沖擊吸收功能，恢復(fù)正常的形狀或椎間盤高度，及恢復(fù)生理運(yùn)動。概括地，已經(jīng)發(fā)展了四種典型類型的人工椎間盤以替代部分或全部切除的椎間盤彈性體/充滿流體的椎間盤，球和窩類型椎間盤，機(jī)械彈簧椎間盤和混合椎間盤。
彈性體/充滿流體的椎間盤典型地包括設(shè)置在剛性的下終板和上終板之間的彈性體襯墊或充滿液體的腔。這些植入物的襯墊和腔方便地發(fā)揮功能，在機(jī)械行為上類似于移去的椎間盤組織。
球和窩椎間盤典型地包括兩個板部件，其具有協(xié)作的內(nèi)部球和窩部分，其在脊柱運(yùn)動期間允許部件的鉸接運(yùn)動。
機(jī)械彈簧椎間盤典型地包括一個或多個設(shè)置在金屬終板之間的盤繞的彈簧。盤繞的彈簧限定了累積的彈簧常數(shù)，其設(shè)計為足夠維持鄰近椎骨的間隔裝置，且在脊柱在任意方向彎曲和伸展期間，允許椎骨的正常運(yùn)動。
第四種類型的人工椎間盤，混合椎間盤包括兩個或更多的上述的設(shè)計原理。例如，一個所知的混合椎間盤裝置包括由彈性體環(huán)包圍的球窩接頭。
盡管上述的每種假體解決了涉及椎間盤替代的問題中的一些，但每個植入物呈現(xiàn)重大的缺點(diǎn)。因此，需要適應(yīng)設(shè)法填充的椎間空間的解剖學(xué)和幾何學(xué)及鄰近椎體的端部解剖學(xué)和幾何學(xué)，同時提供設(shè)計的可靠性和簡單性的椎間植入物。更具體地，需要椎間盤植入物提供穩(wěn)定性以支撐施加到椎骨上的高的負(fù)荷，允許足夠的靈活性以允許病人有接近正常的運(yùn)動范圍，在鄰近椎骨之間提供軸向壓縮，并具有沖擊吸收能力。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種椎間盤，其優(yōu)選設(shè)計為恢復(fù)椎間盤的高度和脊柱前凸，允許正常的運(yùn)動范圍，吸收沖擊且提供對運(yùn)動和軸向壓縮的抵抗力。并且，椎間盤也可以用在脊柱的頸部，胸部或腰部區(qū)域。
椎間盤包括具有在尺寸和形狀上最好與鄰近椎骨的端部的至少一部分相符的基底的主體。椎間盤的形狀包括，但不限于，圓形，橢圓形，橢圓體形，菜豆形，環(huán)形，C形，D形等。
在一個實(shí)施例中，椎間盤包括上終板，下終板，及位于上終板和下終板之間的中間的彈性隔膜。可選地，彈性隔膜可以包圍并封裝終板。與上終板和下終板結(jié)合的彈性隔膜限定了內(nèi)部體積。椎間盤的內(nèi)部體積包括至少一個彈簧元件，彈簧元件接附到上終板和下終板。優(yōu)選地，彈簧元件在形成在下終板內(nèi)表面上的凹穴或凹槽內(nèi)接附到下終板，而彈簧元件的上端接附到半球形部件上。半球形部件設(shè)計為在形成在上終板內(nèi)表面上的窩內(nèi)配合及鉸接。
可選地，椎間盤可以配備多個彈簧元件，每個彈簧元件從上終板延伸到下終板，且每個彈簧元件可以在兩端具有半球形部件，以匹配在上終板和下終板的內(nèi)表面上形成的相應(yīng)的窩。椎間盤也可以配置為使得椎間盤通常包含由多個第二彈簧元件包圍的第一彈簧元件，第二彈簧元件在第一彈簧元件周圍均勻間隔。第一彈簧元件最好具有比周圍彈簧元件的剛度大的剛度和/或彈性常數(shù)。
并且，椎間盤可以包括多個彈簧元件，因此僅彈簧元件的一部分接附到半球形部件上，剩余的彈簧元件接附到上終板和下終板，最好在凹穴內(nèi)。在一個典型的實(shí)施例中，第一彈簧元件接附到半球形部件上，而圍繞的周圍的第二彈簧元件直連附接到上終板和下終板。
椎間盤還可以包括替代一個或全部彈簧元件的彈性體支柱或環(huán)。并且，椎間盤可以包括外殼部件。
椎間盤還可以包括設(shè)置在內(nèi)部體積內(nèi)的流體和允許流體插入和移走的瓣膜。
上終板和下終板最好用金屬制造，例如鈦，不銹鋼，鈦合金，鈷-鉻合金，或非晶合金。然而，可選地，上終板和下終板可以用陶瓷，復(fù)合物，聚合體，例如聚醚醚酮(即PEEK)或超高分子量聚乙烯(即UHMWPE)，骨骼，包括皮質(zhì)的，松質(zhì)的，異體移植，自體移植，異種移植，去礦物質(zhì)或部分去礦物質(zhì)的骨骼，或任何其它能作為負(fù)荷支承的材料制成。用于終板材料的選擇，結(jié)合需要的流體，最好選擇為減小磨損量，并因此增加關(guān)節(jié)壽命。
上終板和下終板的外表面可以為大致平坦，楔形等。上終板和下終板的外表面也可以為圓頂形，其半徑限定在矢狀面和冠狀面內(nèi)，以一般地匹配鄰近椎骨的端部表面。圓頂形狀允許上終板和下終板更好地符合鄰近椎骨的端部，以在原位更好的裝配。
椎間盤最好還包括在至少一個或兩個終板外表面上設(shè)置的抗移動結(jié)構(gòu)，以阻止終板在鄰近椎骨端部內(nèi)和從鄰近椎骨端部移動，移位，或排出?？挂苿拥慕Y(jié)構(gòu)包括，但不限于，擋板，銷釘，齒，翅片，可展開的銷釘，可展開的齒，柔性銷釘，柔性齒，可選形狀的齒，可插入或延伸的翅片，螺釘，鉤，細(xì)齒，肋，及有紋理的表面。
并且，上終板和下終板也最好涂上骨骼生長誘導(dǎo)或傳導(dǎo)物質(zhì)，以促進(jìn)骨骼向內(nèi)生長，以使椎間盤長久地固定到鄰近椎骨上。可選地，上終板和下終板可以具有粗糙的表面；多孔的表面；激光處理的終板層；整體的骨傳導(dǎo)/骨誘導(dǎo)骨架；或可以設(shè)置有或用整體骨傳導(dǎo)和/或骨誘導(dǎo)材料制造，以促進(jìn)骨骼向內(nèi)生長。終板還包括隔膜和/或屏障，以限制骨骼向內(nèi)生長的量和/或深度。
上終板和下終板也可以具有植入器械接附，導(dǎo)向和保持結(jié)構(gòu)。例如，終板可以具有用來把植入物植入和/或岔開鄰近椎骨的孔，槽，螺紋，或燕尾榫。例如，椎間盤可以包括形成在上終板和/或下終板內(nèi)的槽，槽成形為容納植入物插入器械，岔開器或容納二者。
上終板和下終板也最好包括鉸接的表面，因此為椎間盤提供更大的靈活性。為最小化磨損，減少顆粒的產(chǎn)生及增加椎間盤的壽命，鉸接的表面最好包括表面拋光或類似的磨損減少磨光，諸如金剛石磨光，TiNi磨光等。
在一些實(shí)施例中，椎間盤的內(nèi)部可以包括一端接附在上終板和/或下終板上，但另一端不接附的片彈簧。設(shè)置在端部之間的片彈簧最好包括擴(kuò)大的凸面的中間部分，其匹配，鉸接及滑過終板之一的內(nèi)表面。優(yōu)選地，片彈簧的未接附端依靠軸接附到滾子，軸允許滾子自由地旋轉(zhuǎn)，因此允許片彈簧在彈簧彎曲期間自由地移動。
在一些實(shí)施例中，椎間盤內(nèi)部的體積包括接附到上終板或下終板的鉸接部件。鉸接部件最好通過中間沖擊吸收層接附到終板之一。沖擊吸收層最好是彈性體，聚合纖維，聚氨酯，硅樹脂，或其它合適的具有沖擊吸收性能的彈性材料。
在其它實(shí)施例中，椎間盤通常包括上終板，下終板，及設(shè)置在上終板和下終板之間的柔性的核，其最好在包含匹配表面的凹穴內(nèi)。柔性的核最好是開槽核，環(huán)彈簧，有翼的片彈簧，或片彈簧中的一個。柔性的部件可以形成尺寸和配置為提供撓曲/伸展，側(cè)向彎曲，軸向旋轉(zhuǎn)，和/或平移，這依賴施加在椎間盤上的負(fù)荷狀況。
椎間盤可以用模塊的方式植入，如果可能，或以預(yù)先組裝的形式植入。前面的，前側(cè)面的，或側(cè)面的手術(shù)方法可以用在椎間盤上。并且，依賴要植入的椎間盤，可以使用最小侵入性的手術(shù)方法和/或同步岔開和植入手術(shù)方法。也依賴要植入的椎間盤，前面縱向的韌帶可以直接接附到椎間盤或鄰近的椎體。前面縱向的韌帶可以由部分去礦物質(zhì)或去礦物質(zhì)的同體移植物，異體移植物或異種移植物制造?？蛇x地，前面縱向的韌帶可以由生物相容的材料諸如彈性體，或編織聚合體制造。為輔助椎間盤的植入，椎間盤可以包括對準(zhǔn)標(biāo)記。
為了幫助理解本發(fā)明及為了說明本發(fā)明的目的，在附圖中批露了典型的及優(yōu)選地特征和實(shí)施例，然而，應(yīng)該理解本發(fā)明不限于所示的精確的裝置和手段，且通過幾個視圖，其中類似的參考特征表示了類似的元件，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明的人工椎間盤的第一個實(shí)施例的透視視圖；圖2是沿著圖1的線A-A截取的人工椎間盤的截面視圖；圖2a是沿著圖1的線A-A截取的人工椎間盤的可選地截面視圖；圖2b是沿著圖1的線A-A截取的人工椎間盤的可選地截面視圖；圖2c是沿著圖1的線A-A截取的人工椎間盤的可選地截面視圖；圖2d是沿著圖1的線A-A截取的人工椎間盤的可選地截面視圖；圖3a是根據(jù)本發(fā)明的可展開的銷釘?shù)膫?cè)面視圖；圖3b是根據(jù)本發(fā)明的另一個可展開的銷釘?shù)膫?cè)面視圖；圖3c是根據(jù)本發(fā)明的柔性銷釘?shù)膫?cè)面視圖；圖3d是根據(jù)本發(fā)明的可選成形齒的側(cè)面視圖；圖3e是根據(jù)本發(fā)明的錨的側(cè)面視圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的人工椎間盤的第二個實(shí)施例的截面視圖；圖4A是圖4的人工椎間盤的片彈簧和滾子的側(cè)面視圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明的人工椎間盤的第三個實(shí)施例的截面視圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明的人工椎間盤的第四個實(shí)施例的透視視圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明的人工椎間盤的第五個實(shí)施例的透視視圖；圖8是根據(jù)本發(fā)明的人工椎間盤的第六個實(shí)施例的透視視圖；
圖9是根據(jù)本發(fā)明的人工椎間盤的第七個實(shí)施例的截面視圖；圖9a是根據(jù)本發(fā)明的人工椎間盤的第七個實(shí)施例的可選的截面視圖；圖9b是圖9a所示的第七個實(shí)施例的分解視圖；圖9c是圖9a所示的第七個實(shí)施例的分解視圖；及圖10是根據(jù)本發(fā)明的椎間盤的第八個實(shí)施例的示意圖。
具體實(shí)施例方式
多種不同的植入物結(jié)構(gòu)中的任何一種可以根據(jù)此中批露的說明性的椎間盤的例子所示的教示來制備。本發(fā)明的椎間盤最好設(shè)計為恢復(fù)正常的脊柱彎曲(或矢狀面平衡)，椎間盤高度，允許正常的運(yùn)動范圍，吸收沖擊并提供對運(yùn)動和軸向壓縮的抵抗力。
椎間盤最好定尺寸并適用于脊柱的頸部，胸部，和腰部區(qū)域。椎間盤也可以為每個單獨(dú)的病人定制，使椎間盤的性能適合于單獨(dú)的病人。例如，人工椎間盤可以提供具有一對終板和核，且椎間盤的核可以包括不同的組件，不同的部件，和/或各種類型的材料，以為每個單獨(dú)的病人創(chuàng)造需要的動態(tài)的性能。
并且，椎間盤允許撓曲，伸展，側(cè)向彎曲，旋轉(zhuǎn)，及平移。撓曲是使關(guān)節(jié)或身體的兩個部分進(jìn)入彎曲位置的運(yùn)動；在脊柱中，這是脊柱開始直的且移動到向前彎曲的運(yùn)動。伸展是拉伸兩部分彼此分開的運(yùn)動；在脊柱中，這是脊柱開動直的且移動到向后彎曲的運(yùn)動。側(cè)向彎曲是朝著側(cè)面的彎曲運(yùn)動；在脊柱中，這種運(yùn)動通常包括彎曲(側(cè)向)及結(jié)合的旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)是導(dǎo)致部分脊柱相對于脊柱軸線扭轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)或轉(zhuǎn)動的運(yùn)動。平移是通常橫過脊柱軸線的受限的運(yùn)動。
另外，類似于自然的椎間盤，人工椎間盤最好允許移動的瞬時旋轉(zhuǎn)軸線。在身體平面運(yùn)動的每個瞬間，身體內(nèi)存在不移動的線或這條線假定的延長線。瞬時旋轉(zhuǎn)軸線是這條線。移動的瞬時旋轉(zhuǎn)軸線涉及瞬時旋轉(zhuǎn)軸線由于不同負(fù)荷條件下移動(即，平移)的能力；換句話說，瞬時旋轉(zhuǎn)軸線的位置相對于椎間盤移動。脊柱腰部區(qū)域的移動的瞬時旋轉(zhuǎn)軸線的優(yōu)選的平均位置最好在椎間盤空間后部的一半內(nèi)，或接近鄰近(上面或下面的)的終板，最好接近下面的/尾部的終板，脊柱胸部區(qū)域的移動的瞬時旋轉(zhuǎn)軸線的優(yōu)選的平均位置最好在椎間盤空間下面的部分內(nèi)，并接近尾部的椎體，其向后延伸進(jìn)入椎管內(nèi)，以及脊柱頸部區(qū)域的移動的瞬時旋轉(zhuǎn)軸線的優(yōu)選的平均位置最好在尾部椎體后部的一半內(nèi)。
同樣類似于自然的椎間盤，人工椎間盤的反應(yīng)性能最好是非線性的。例如，響應(yīng)于連續(xù)的軸向壓縮，人工椎間盤最好承受巨大的最初的壓縮量，接著是非線性減少壓縮量。
參考附圖，將詳細(xì)地描述人工椎間盤優(yōu)選的實(shí)施例和特征。然而應(yīng)注意這些具體的實(shí)施例和特征的描述僅僅是說明性的。預(yù)計各種實(shí)施例的一個或多個特征或元素可以結(jié)合或單獨(dú)使用，且預(yù)計各種實(shí)施例的更改及其它實(shí)施例，對本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員是顯而易見的。
首先參考圖1，示出了人工椎間盤10的典型的第一個實(shí)施例的透視視圖。優(yōu)選地，椎間盤10具有通常的菜豆形基底，其分別包括前面的面11，后面的面13，及第一個和第二個側(cè)面15，17。前面的面11和側(cè)面15，17形狀大致凸起，而后面的面13形狀大致凹入。然而，椎間盤10可以采取其它通常在幾何學(xué)和解剖學(xué)上符合鄰近椎體的形狀，包括，但不限于，圓形，橢圓形，橢圓體形，環(huán)形，C形，D形等等。
如圖所示，椎間盤10包括上終板20，下終板22，及中間彈性隔膜24，彈性隔膜24通常從上終板20延伸至下終板24，優(yōu)選地，接近椎間盤10的外部周邊?？蛇x地，彈性隔膜24可以包圍并封裝上終板和下終板20，22。與上終板和下終板20，22結(jié)合的彈性隔膜24限定了內(nèi)部體積26。
彈性隔膜24最好由諸如聚氨酯，硅樹脂，編織聚合體的彈性體，或任何其它合適的彈性材料制造。彈性隔膜24可以是可滲透的或半可滲透的，以允許流體流入和流出椎間盤的內(nèi)部(如下面更詳細(xì)的描述)?？蛇x地，隔膜可以是非滲透的。優(yōu)選地，彈性隔膜24可以抵抗上終板和下終板12，14之間的平移運(yùn)動，且還可以防止軟組織在終板12，14之間向內(nèi)生長，及包含在內(nèi)部體積內(nèi)產(chǎn)生的任何磨損顆粒。彈性隔膜24可以通過本技術(shù)領(lǐng)域中已知的任何固定方法接附到上終板和下終板12，14，包括，但不限于，結(jié)合劑，超聲波焊接，螺釘，釘子，機(jī)械楔入，及銷。
可選地，彈性隔膜24可以是波紋管的形式，波紋管采取“可折疊的”或其它柔性的形狀，使其能在不同的負(fù)荷條件下膨脹和收縮。波紋管可以通過本技術(shù)領(lǐng)域中已知的任何方法剛性地接附到上終板和下終板12，14，包括，但不限于，形成在每個終板12，14中的圓形凹槽，結(jié)合劑，超聲波焊接，螺釘，釘子，機(jī)械楔入，及銷。優(yōu)選地，波紋管由金屬制造，盡管其它材料諸如彈性體或聚合體可以使用。在可選地實(shí)施例中，隔膜16可以由本技術(shù)領(lǐng)域中已知的任何合適的非彈性材料制造。
參考圖2，示出了椎間盤10的內(nèi)部26。優(yōu)選地，椎間盤10的內(nèi)部26包括至少一個彈簧元件30，且彈簧元件30具有縱向軸線。彈簧可以如此定向，使得其縱軸線定向?yàn)榇笾麓怪庇谟擅總€上終板和下終板20，22形成的平面?？蛇x地，彈簧可以如此定向，使得其軸線相對于至少上終板和下終板之一形成銳角。彈簧元件可以具有在形成在下終板22的內(nèi)表面40上的凹穴或凹槽32內(nèi)接觸下終板22的第一端。這樣的凹穴或凹槽可以防止彈簧相對于終板側(cè)向移動。彈簧元件30的上部端可以接合具有彈簧接合表面33和相對大致球形的表面35的鉸接部件34。彈簧元件30可以使用本技術(shù)領(lǐng)域已知的任何合適的固定方法固定到凹穴32和/或鉸接部件34，包括，但不限于，結(jié)合劑，超聲波焊接，螺釘，釘子，壓力裝配，及銷?？蛇x地，彈簧元件30和鉸接部件34可以成形為整體。
鉸接部件34的球形表面35可以配置為在形成在上終板20內(nèi)表面38上的相應(yīng)成形的窩36內(nèi)鉸接。鉸接部件34和窩36之間的界面可以接近球窩型連接，球形鉸接部件34能在窩36內(nèi)鉸接。需要的鉸接的類型和數(shù)量可以指定設(shè)置在鉸接部件34和窩36上的球形表面35的曲率和弧度。例如，如果球形表面35具有與窩36同樣的半徑，則椎間盤10可以提供較大的支撐但更受限制的運(yùn)動?？蛇x地，如果窩36具有比球形表面35更大的半徑，椎間盤10可以提供增強(qiáng)的鉸接和/或平移。
在可選地實(shí)施例中，窩36可以包括扁平的部分，其允許鉸接部件34在窩內(nèi)平移，從而提供上終板20相對下終板22的平移移動。通過提供這樣的平移，椎間盤10可以提供移動的瞬時旋轉(zhuǎn)軸線。鉸接部件34和窩36可能具有不是球面的輪廓，以實(shí)現(xiàn)需要的鉸接運(yùn)動。這樣的其它的輪廓可以包括橢圓形或卵形，及多球面形，在其中鉸接部件和窩每個包括至少兩個分開或互相結(jié)合的球面形部分。并且，盡管鉸接部件34和窩36圖示為具有通常允許匹配其相關(guān)表面的輪廓，相應(yīng)的表面可以采取任何合適的形狀，以實(shí)現(xiàn)需要的在上終板和下終板20，22之間的鉸接靈活性。
盡管已經(jīng)描述椎間盤10具有與下終板22相關(guān)的鉸接部件34和與上終板連接的窩36，元件可以對換以使窩36和鉸接元件35各自替代與下終板和上終板連接。并且，窩部件可以設(shè)置為與其相應(yīng)的終板成整體，比如設(shè)置帶有空的球形的內(nèi)表面的整體的終板。并且，窩部件和鉸接元件可以包括本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)已知的任何合適的材料，諸如鈦，不銹鋼，諸如超高分子量聚氨酯之類的聚合體等之類的材料。并且，鉸接表面可以包括表面拋光或類似的諸如金剛石磨光，TiNi磨光等之類的磨損減少磨光，以最小化磨損，減少顆粒產(chǎn)生，增加椎間盤壽命。
彈簧元件30可以包括本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)已知的任何合適的有彈性的部件，包括，但不限于，螺旋形彈簧，盤簧，板簧或片簧等。并且，彈簧元件30可以用本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)已知的任何合適的材料來制造，包括，例如，聚合體，復(fù)合物，或諸如鈷-鉻合金，鈦合金，不銹鋼，形狀記憶合金，及非晶合金之類的金屬。同樣，彈簧元件30可以包括兩個或更多串聯(lián)，并聯(lián)，或串聯(lián)和并聯(lián)元件結(jié)合地提供的單獨(dú)的彈簧元件。
特殊彈簧元件的選擇依賴于特殊病人的需要，然而，選擇的彈簧或彈簧組應(yīng)模擬病人正常的椎間盤的特性，或適合特定過程的需要。因此，應(yīng)選擇在軸向壓縮和橫向彎曲具有合適剛度的彈簧，以提供下面的范圍撓曲/伸展從大約0?！っ酌慷?Nm/deg)至大約8Nm/deg；側(cè)向彎曲從大約-Nm/deg至大約5Nm/deg；以及壓縮從大約100至大約5000N/mm。并且，所選擇的彈簧的外徑范圍從大約5毫米(mm)至大約30mm；以及彈簧的高度范圍從大約7.5mm至大約12mm。注意上述情況僅作為典型尺寸提供，所用彈簧可以具有任何適于特殊病人的尺寸，形狀，強(qiáng)度和柔性。
與鉸接表面結(jié)合的彈簧元件的使用可以提供上終板和下終板20，22之間的鉸接，平移，和壓縮/沖擊吸收的結(jié)合，且因此允許了移動的瞬時旋轉(zhuǎn)軸線。通過鉸接部件35和窩36的相互作用及/或通過至少一個彈簧元件30的彎曲提供了鉸接。彈簧元件30可以提供壓縮和沖擊吸收，彈簧元件的彎曲或通過選擇具有扁平部分的窩可以提供平移，以使鉸接部件36能在窩內(nèi)平移。
參考圖2a，椎間盤10包括圖示的多個內(nèi)部彈簧元件30，每個彈簧元件30從上終板20延伸至下終板22，以使每個彈簧元件的縱軸線定向?yàn)榇笾麓怪庇谟擅總€終板20，22形成的平面?？蛇x地，一個或多個彈簧30可以定向?yàn)槭沟闷淇v軸線相對于一個或兩個終板的平面形成銳角。
多個彈簧元件30可以安排為適合提供均勻的沖擊吸收，載重，和張力/壓縮抵抗力的配置，或彈簧元件30可以策略地設(shè)置為允許對椎間盤的一面(即前面，后面)上的沖擊和/或壓縮與其它相比增加的抵抗力。然而，優(yōu)選地，椎間盤包括至少一個中心彈簧元件30，以及至少一個與中心彈簧元件30隔開的外圍彈簧元件30。在說明性的實(shí)施例中，單個的中心彈簧元件被多個外圍的彈簧元件包圍。中心和外圍彈簧元件30可以具有大致一樣的剛度，或其剛度可以不同。優(yōu)選地，中心彈簧元件30可以具有比周圍彈簧元件30的剛度大的剛度。這種安排使得椎間盤具有的中心彈簧在軸向壓縮進(jìn)展期間的最初階段提供主要的沖擊吸收和抵抗力，外圍的彈簧元件30在軸向壓縮的后期階段提供次要的沖擊吸收和抵抗力。這提供了對壓縮負(fù)荷需要的非線性的響應(yīng)，其接近模擬了病人自然的椎間盤的響應(yīng)。
如圖2a所示，每個彈簧元件30具有第一和第二與相應(yīng)的上終板和下終板20，22相關(guān)的端。每個彈簧的第一和第二端可以具有相關(guān)的球形鉸接部件34，其配置為匹配如前描述地在上終板和下終板20，22的內(nèi)表面上形成的相應(yīng)的球形窩36。彈簧和鉸接部件的結(jié)合允許上終板和下終板20，22彼此相對移動。例如，鉸接部件34可以在相關(guān)的窩36內(nèi)鉸接，以使上終板和下終板20，22能相對于彼此鉸接，而不在彈簧元件30內(nèi)產(chǎn)生抵抗扭轉(zhuǎn)，如果彈簧的端部剛性連接到終板，抵抗扭轉(zhuǎn)將會出現(xiàn)?？蛇x地，每個彈簧元件30可以僅在一端接附到球形部件34，另一端如前描述地接附到上終板或下終板20，22。
參考圖2b，椎間盤10可以包括多個彈簧元件30，僅第一個彈簧元件30的一端包含球形鉸接部件34，第一個彈簧元件30的相對端及第二個彈簧元件30的兩端設(shè)置在上終板和下終板20，22內(nèi)相應(yīng)的凹穴，或凹進(jìn)內(nèi)(這些凹進(jìn)及相關(guān)的彈簧元件的安排和連接與前面關(guān)于圖2的實(shí)施例描述的一樣)。如圖2b所示，第一個彈簧元件30最好接附到半球形部件34上，以匹配設(shè)置在上終板或下終板20，22內(nèi)的相應(yīng)的窩36。包圍第一彈簧元件30的多個第二彈簧元件30直接接附到上終板和下終板20，22，如前描述。在一個實(shí)施例中，第一彈簧可以接附到一個半球形部件34，且多個第一彈簧部件30可以接附到兩個半球形部件34。如通過前面的實(shí)施例，彈簧的數(shù)量，剛度和安排，及鉸接元件和窩36的選擇和設(shè)置可以以適合提供盡可能接近地模擬正常椎間盤的性能，或提供適合特定過程的性能的椎間盤的任何結(jié)合方式來進(jìn)行。
參考圖2c，椎間盤10可以包括設(shè)置在中心彈簧元件30外圍的彈性體支柱54。支柱54可以具有縱軸及第一和第二端，每個端與上終板或下終板20，22相關(guān)聯(lián)。彈性體支柱54位于在形成在相關(guān)的上終板或下終板20，22的內(nèi)表面38，40內(nèi)的凹槽32內(nèi)，以抵抗移動。彈性體支柱54可以行使與前面描述的外圍彈簧元件30基本同樣的功能，即，為椎間盤10提供壓縮力的抵抗力和沖擊吸收，并抵抗移動。彈性體支柱54可以用本技術(shù)領(lǐng)域已知的任何合適的材料制造，包括，但不限于，聚氨酯或硅樹脂。可以提供任何數(shù)量的單個支柱54，且單個支柱可以采取各種形狀，以為終板提供合適的剛度或抵抗支撐。因此，支柱54可以是圓柱形，方形，矩形等，以及它們可以具有任何合適的截面，諸如圓形，三角形，橢圓形等。支柱還可以配備連續(xù)的或不連續(xù)的截面，且其可以用諸如具有交替的彈性體和金屬或聚合體層的不同的材料層制造。支柱54也可以是中空的，或?yàn)榄h(huán)形。環(huán)形支柱54可以成形為包圍第一個彈簧元件30的至少部分。如較早的實(shí)施例中，支柱54的端部可以使用本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)任何合適的方法連接到終板，包括壓裝配，結(jié)合劑等。一個或更多的支柱也可以設(shè)置為在其相關(guān)的凹槽或多個凹槽內(nèi)移動。支柱54的安排，數(shù)量和配置不是關(guān)鍵的，而是替代地可以是提供模擬病人的正常椎間盤的性能，或?qū)μ厥獾姆椒ㄌ峁┖线m性能的椎間盤10的任何需要的結(jié)合。
終板20，22的內(nèi)表面38，40可以是多孔的，以允許彈性體支柱50在諸如把彈性體模制為終板的制造期間結(jié)合入上終板和下終板20，22的相應(yīng)的表面。隔膜和/或屏障也可以包括在終板20，22內(nèi)，以分別限制滲透和骨骼向內(nèi)生長的深度。
本實(shí)施例的椎間盤10也可以包括隔膜24和瓣膜(沒有顯示)，瓣膜提供進(jìn)入椎間盤10的內(nèi)部26的入口，以使流體能夠注入椎間盤10的內(nèi)部26，或從椎間盤10的內(nèi)部26移去。本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員已知，瓣膜最好是單向瓣膜，以使流體一旦被注入，不能從椎間盤10的內(nèi)部26泄漏。優(yōu)選地，瓣膜通過彈性隔膜24設(shè)置，然而可選地，瓣膜可以通過上終板和/或下終板20，22設(shè)置。當(dāng)瓣膜設(shè)置在上終板和/或下終板20，22上時，最好包括通道，以相互連接瓣膜和椎間盤10的內(nèi)部26。
流體可以是氣體，液體，凝膠體，或它們的任何結(jié)合，其在椎間盤10軸向壓縮期間足夠提供沖擊吸收，同時也允許上終板20和下終板22相對于彼此的有限鉸接或運(yùn)動。優(yōu)選地，流體是不可壓縮的，例如，鹽水或礦物水。在使用中，流體在椎間盤10插入鄰近椎骨之間之前注入椎間盤10的內(nèi)部26?？蛇x地，流體可以在原處注入，以促進(jìn)椎間盤的插入和鄰近椎骨之間隨后的岔開。椎間盤10的剛度和岔開能力為注入椎間盤10的內(nèi)部26的流體數(shù)量的函數(shù)。通常，在椎間盤10的內(nèi)部26提供的流體越多，椎間盤10的剛度越大，岔開能力也越大。并且，柔韌性和增加的鉸接可以通過僅填充椎間盤10的內(nèi)部26的一部分實(shí)現(xiàn)。最終，椎間盤10的內(nèi)部26使用流體可變地填充允許椎間盤10的整體高度H必要時依賴單個病人的需要變化。
依賴椎間盤植入脊柱的位置，椎間盤10最好恢復(fù)在大約4毫米至大約26毫米之間范圍的高度。另外，椎間盤10最好恢復(fù)在大約0°至大約20°之間范圍的脊柱前凸。椎間盤也最好恢復(fù)在軸向旋轉(zhuǎn)時大約1Nm/deg至大約11Nm/deg之間的剛度，在撓曲/伸展時大約0Nm/deg至大約7Nm/deg的剛度，和在側(cè)向彎曲時大約0Nm/deg至大約5Nm/deg的剛度。另外，椎間盤10最好提供從大約100N/mm至大約5000N/mm的壓縮剛度和從大約50N/mm到大約1000N/mm的張緊剛度。并且，依賴椎間盤10植入脊柱的位置，椎間盤10最好允許在撓曲/伸展時大約5°至45°的運(yùn)動范圍，在側(cè)向彎曲時大約3°至33°的運(yùn)動范圍，在軸向旋轉(zhuǎn)時大約1°至60°的運(yùn)動范圍。椎間盤10最好也允許從大約0.2mm至大約2mm范圍的軸向壓縮。
優(yōu)選地，上終板和下終板20，22用諸如鈦，不銹鋼，鈦合金，鈷-鉻合金，形狀記憶合金，或非晶合金之類的金屬制造。然而可選地，上終板和下終板20，22可以用包括剛性聚合體，PEEK或UHMWPE的聚合體，陶瓷，復(fù)合物，包括皮質(zhì)的，松質(zhì)的，異體移植物，自體移植物，異種移植物，去礦物質(zhì)或部分去礦物質(zhì)的骨骼的骨骼，或任何其它適于負(fù)荷支撐的材料制造。更優(yōu)選地，終板選擇的材料選擇為最小化磨損。
并且，優(yōu)選地，本發(fā)明的椎間盤內(nèi)的任何鉸接表面包括表面拋光或類似的諸如金剛石磨光，TiNi磨光等之類的磨損減少磨光，以最小化磨損，降低顆粒產(chǎn)生，且增加椎間盤壽命。
上終板和下終板20，22的外表面可以大致平坦，楔形等。上終板和下終板20，22的外表面也可以是圓頂形，其半徑限定在矢狀面和冠狀面內(nèi)，以基本匹配鄰近椎骨的端部的形狀，從而在原處提供更好的配合。
另外，如圖1所示，椎間盤10可以包括抗移動部件，例如，諸如上終板和下終板20，22的外表面上的銷釘形結(jié)構(gòu)18?？挂苿硬考ㄟ^提供作為鄰近椎骨端部穿透和/或變形結(jié)果的機(jī)械互鎖可以促進(jìn)椎間盤10和鄰近椎骨端部的接合。由銷釘18提供的初始的機(jī)械穩(wěn)定性，例如，最小化了手術(shù)后的不穩(wěn)定，移動，移位或排出椎間盤10的危險。其它抗移動部件可以包括，但不限制，在上終板和下終板20，22上的擋板，齒，可展開的齒，可展開的銷釘，柔性的銷釘，柔性的齒，翅片，可插入或延伸的翅片，錨，螺釘，脊，細(xì)齒，或其它類似的紋理結(jié)構(gòu)。如圖3a所示，提供可展開的銷釘41，且凸輪機(jī)構(gòu)43用來展開銷釘。可選地，如圖3b所示，可展開的銷釘配置為由工具(沒有顯示)展開。如圖3c到3e所示，分別示出了柔性的銷釘44，成形的齒45和錨46的例子?？蛇x地或另外，結(jié)合劑也可以用來固定椎間盤10到鄰居椎骨。
并且，上終板和下終板20，22可以涂上骨骼生長誘導(dǎo)物質(zhì)，諸如羥磷灰石，以促進(jìn)骨骼向內(nèi)生長，以長久地把椎間盤10固定到鄰近椎骨上?？蛇x地，上終板和下終板20，22可以具有粗糙或多孔的表面，以促進(jìn)骨骼向內(nèi)生長?？蛇x地，上終板和下終板20，22可以具有激光處理的終板層，以產(chǎn)生多孔結(jié)構(gòu)，或集成骨傳導(dǎo)/骨誘導(dǎo)骨架。終板20，22也可用骨傳導(dǎo)和/或骨誘導(dǎo)材料制造，以促進(jìn)骨骼向內(nèi)生長。終板20，22還包括隔膜和/或屏障，以限制允許的骨骼向內(nèi)生長的深度。
上終板和下終板20，22也可以具有植入器械接附，導(dǎo)向和保持結(jié)構(gòu)。例如，終板20，22可以具有容納用來植入和/或岔開椎骨的工具的孔，槽，螺紋，或燕尾榫。例如，椎間盤可以包括形成在上終板和/或下終板20，22內(nèi)的槽，槽成形為容納植入物插入裝置，岔開器或二者。
作為使用的材料和結(jié)構(gòu)部件的結(jié)果，依賴于施加在椎間盤上的負(fù)荷，椎間盤10允許撓曲/伸展，側(cè)向彎曲，軸向旋轉(zhuǎn)，和平移。另外，在源于脊柱運(yùn)動的各種脊柱負(fù)荷條件下，彈簧元件30能夠壓縮，傾斜，鉸接和/或彎曲成不同程度。
參考圖4和4a，示出了椎間盤100的第二個典型的實(shí)施例。類似于前面描述的實(shí)施例，椎間盤100外形可以采取任何通常在幾何學(xué)和解剖學(xué)上符合鄰近椎體的形狀，包括，但不限于，圓形，橢圓形，橢圓體形，環(huán)形，菜豆形，C形，D形等。如圖所示，椎間盤100包括上終板102，下終板104，及中間的彈性隔膜106，與上終板和下終板102，104結(jié)合的彈性隔膜106限定了內(nèi)部體積108。終板102，104和彈性隔膜106類似于那些前面描述的關(guān)于其它實(shí)施例的那些終板和彈性隔膜。椎間盤100也可以包括瓣膜(沒有顯示)，瓣膜提供進(jìn)入椎間盤100的內(nèi)部108的入口，以允許流體的進(jìn)入，或移去，如前面描述的關(guān)于其它實(shí)施例的情況。椎間盤100也可以包括抗移動部件，持久固定裝置和/及植入器械接附，導(dǎo)向，和保持結(jié)構(gòu)，與前面描述的關(guān)于圖3a-3e和前面的實(shí)施例一樣。
椎間盤100還包括具有第一端112和第二端114的片彈簧110。第一端112可以接附到上終板102，而片彈簧110的第二端114可以包括能夠在上終板102的內(nèi)表面滾動的滾子130。片彈簧可以具有設(shè)置在第一和第二端112，114之間的中心部分116，且這個中心部分116可以包括凹凸形狀。凸形表面可以通常面向下終板24且凹形表面通常面向上終板24。下終板104可以包括配置為容納中間部分116的表面，其本身配置為匹配，鉸接，滑行及相對于內(nèi)表面樞轉(zhuǎn)，象窩內(nèi)的球一樣。盡管片彈簧110此處描述為接附到上終板，其可選地接附到下終板104，使得其凹凸中間部分116與上終板102的內(nèi)表面相互作用。注意雖然片彈簧110的鉸接表面說明為接近片彈簧的中心設(shè)置，鉸接表面可以設(shè)置在沿著片彈簧長度和/或?qū)挾鹊娜魏吸c(diǎn)，如適合提供需要的鉸接。
片彈簧110的第二未接附的端114可以在軸132上配備滾子130，滾子130關(guān)于軸132可自由轉(zhuǎn)動。片彈簧110的第二端114可以在軸向加載或壓縮期間及在軸向卸載或張緊期間沿著上終板102的內(nèi)表面滑動或滾動。因此允許本實(shí)施例的片彈簧在其彎曲時平移，比片彈簧在兩端約束提供更大的柔性范圍。在可選的實(shí)施例中，片彈簧110可以具有替代滾子130的倒圓的端部，以沿著上終板102的內(nèi)表面直接滑動。
下終板104可以包括用來容納襯墊120的凹穴106。襯墊120可以具有用來接合下終板104的下部表面，以及包括凹形部分122的上部表面，該凹形部分成形及定尺寸為匹配片彈簧110的擴(kuò)大的中間凸形部分116。通過彈簧和襯墊提供的鉸接的類型和數(shù)量可以通過控制在中間部分116和凹形部分122上提供的曲率來調(diào)整。在中間部分116具有與凹形部分122同樣半徑的情況，椎間盤100可以提供較大的支撐但更受限制的運(yùn)動?？蛇x地，在凹形部分122具有比中間部分116大的曲率半徑的情況，椎間盤可以提供增加的鉸接。
中間部件116和凹形部分122也可以采取其它輪廓，以實(shí)現(xiàn)需要的鉸接。襯墊120的凹形部分122可以凸起以匹配凹形的中間部分116。并且，盡管凹形部分122和中間部件116顯示為具有通常允許匹配其表面的輪廓，也可提供非匹配的輪廓，以實(shí)現(xiàn)需要的鉸接。
并且，片彈簧110的壓縮和滑動可以依賴負(fù)荷的區(qū)域變化。例如，椎間盤100一端的載荷導(dǎo)致椎間盤100與椎間盤100的相對端相比更大的壓縮?？蛇x地，襯墊120和凹穴106配置為允許襯墊在凹穴106內(nèi)平移。片彈簧110的變化的運(yùn)動，即，壓縮和片彈簧110相對于凹穴106的平移允許移動的瞬時旋轉(zhuǎn)軸線。
片彈簧110可以用本領(lǐng)域內(nèi)已知的任何合適的材料制造，例如，包括聚合體，陶瓷，復(fù)合物和諸如鈷-鉻合金，鈦合金，不銹鋼，形狀記憶合金，和非晶合金之類的金屬。襯墊120可以同樣用類似的材料制造。
依賴椎間盤100植入脊柱的位置，椎間盤100最好恢復(fù)高度，自然的脊柱曲線(或矢狀面平衡)，剛度，提供壓縮剛度，且允許類似于關(guān)于前面實(shí)施例中描述的運(yùn)動范圍。
參考圖5，示出了第三個椎間盤150的典型的實(shí)施例。類似于前面描述的實(shí)施例，椎間盤150可以采取任何通常在幾何學(xué)和解剖學(xué)上符合鄰近椎體的形狀，包括，但不限于，圓形，橢圓形，橢圓體形，環(huán)形，菜豆形，D形，C形等。如圖所示，椎間盤150包括上終板152，下終板154，及中間彈性隔膜156，與上終板和下終板152，154結(jié)合的中間彈性隔膜156限定了內(nèi)部體積158。終板152，154和彈性隔膜156類似于關(guān)于其它實(shí)施例前面描述的那些。椎間盤150可以包括瓣膜(沒有顯示)，瓣膜提供進(jìn)入椎間盤150的內(nèi)部158的入口，以允許流體的進(jìn)入，或移去，與前面描述的關(guān)于其它實(shí)施例一樣。椎間盤150也可以包括抗移動部件，持久固定裝置和/及植入器械接附，導(dǎo)向，和保持結(jié)構(gòu)，與前面關(guān)于圖3a-3e和前面的實(shí)施例描述的一樣。
椎間盤150還包括接附到上終板或下終板152，154之一，最好是下終板152的中間鉸接部件160。鉸接部件160可以具有凸形下表面162，其成形及定尺寸為相對于形成在下終板154之一的內(nèi)表面上的凹形表面164鉸接。相應(yīng)鉸接表面162，164的曲率可以根據(jù)需要控制，以在終板152，154之間提供需要量的鉸接和平移，如關(guān)于其它可選地，鉸接部件162可以包括凹形下部表面，其成形及定尺寸為匹配和相對于形成在相對終板152，154內(nèi)表面上的凸出的表面鉸接。并且，凹形表面164可以在終板152，154之一的內(nèi)表面上整體形成，或在其上分開形成和安裝。安裝凹形表面164到終板152，154之一的內(nèi)表面上允許凹形表面164用不同于相關(guān)的終板的材料制造，例如，聚乙烯或其它聚合體，或提供沖擊吸收材料，如下面將更詳細(xì)地描述。
鉸接部件160可以通過本領(lǐng)域內(nèi)已知的任何固定方法接附到終板152，154之一，包括，但不限于，結(jié)合劑，超聲波焊接，螺釘，釘子，機(jī)械楔入，及銷。然而，優(yōu)選地，鉸接部件160可以通過中間沖擊吸收層170接附到終板150，152之一。沖擊吸收層170可以是彈性體，模制或結(jié)合聚合體纖維，聚氨酯，硅樹脂，或任何其它合適的具有合適的沖擊吸收性能的彈性材料。鉸接部件160可以用金屬，聚合體，復(fù)合物，陶瓷，或其任何結(jié)合物制造。
椎間盤150還可以包括附加的彈性隔膜172，其配置為限制和/或固定鉸接部件160到終板152，154之一，且/或封裝沖擊吸收層170。附加的彈性隔膜可以是波紋管的，其提供沖擊吸收，壓縮抵抗力，及用于鉸接部件160切變時的增加的穩(wěn)定性。
依賴椎間盤150植入脊柱的位置，椎間盤150最好恢復(fù)高度，自然的脊柱曲線(或矢狀面平衡)，剛度，提供壓縮剛度，且允許類似于關(guān)于前面實(shí)施例描述的運(yùn)動范圍。
作為所用材料，幾何形狀及部件的結(jié)果，依賴施加在椎間盤上的負(fù)荷條件，椎間盤150能允許撓曲/伸展，側(cè)向彎曲，軸向旋轉(zhuǎn)及平移。另外，在各種脊柱負(fù)荷條件下，依賴相對于負(fù)荷區(qū)域的壓縮和/或彎曲區(qū)域的位置，設(shè)置在鉸接部件160和終板152，154之一之間的沖擊吸收層能壓縮和/或彎曲不同的量。并且，椎間盤150允許椎間盤150的不同的區(qū)域壓縮不同的量。
參考圖6，示出了椎間盤200的第四個典型的實(shí)施例。椎間盤200為基本圓形形狀，并帶有上終板202，下終板204，及具有上部曲面和下部平坦表面的開槽的核206。椎間盤200可以采取任何通常在幾何學(xué)和解剖學(xué)上符合鄰近椎體的其它形狀，包括，但不限于，菜豆形，卵形，環(huán)形，橢圓體形，C形，D形等。前面關(guān)于其它實(shí)施例描述的其它部件，諸如抗移動結(jié)構(gòu)，持久固定部件和/或植入器械接附，導(dǎo)向，和保持結(jié)構(gòu)也可以包括在終板202，204上。并且，上終板和下終板202，204的外表面可以基本平坦，楔形，等等。上終板和下終板202，204的外表面也可以為圓頂形，其半徑限定在矢狀面和冠狀面內(nèi)，以基本匹配鄰近椎骨的端部形狀，從而在原處提供更好的配合。優(yōu)選地，上終板和下終板202，204可以用金屬制造。然而，上終板和下終板202，204可選擇地用任何前面關(guān)于前面實(shí)施例描述的任何終板材料制造。
如圖所示，下終板204優(yōu)選地包括設(shè)置在其內(nèi)表面的凹穴208，凹穴208設(shè)計為容納開槽的核206的下部平坦表面?？蛇x地，開槽的核206和下終板204可以成形為整體部件。在核作為單獨(dú)的部件形成的情況，其可以包括不同于終板204的材料，因此，金屬終板可以提供有例如聚合體匹配特征的核206。
在核206和終板204分開成形的情況，椎間盤200也可以包括c形環(huán)(沒有顯示)或類似的結(jié)構(gòu)，諸如設(shè)置在凹穴208內(nèi)或鄰近凹穴208設(shè)置的唇緣或環(huán)，以保持核206在終板凹穴208內(nèi)。這樣的環(huán)可以配置為防止核相對于終板204平移，或其允許核在一個或更多方向上的平移?？蛇x地，核206可以通過諸如焊接，壓裝配，立樁，或連接帽子(沒有顯示)到下終板204上來保持在凹穴208內(nèi)，帽子覆蓋核206的一部分。
盡管凹穴208示出為具有圓形，凹穴可以采取任何其它合適的形狀，包括，但不限于，卵形，橢圓形，菜豆形，矩形等。在核和終板成形為分開部件的情況，凹穴208可以比開槽的核206更寬或更長，因此允許核206在運(yùn)轉(zhuǎn)期間在凹穴208內(nèi)平移?？蛇x地，凹穴208可以采取各種必要的尺寸構(gòu)造，以允許核206在凹穴內(nèi)僅沿著特殊的方向平移。因此，凹穴可以在所有方向上具有與核基本相同的寬度，除了在一個方向上(例如前后方向)凹穴比核寬。因此，沿著前后軸線比核寬的凹穴允許核在使用期間在前后方向平移。對凹穴幾何形狀所做的相應(yīng)的更改允許在諸如中間-側(cè)向之類的其它方向上平移。
上終板202的內(nèi)表面可以包含凹形的匹配部件210，其配置為接受開槽的核206的上部曲面212。優(yōu)選地，匹配部件210允許上終板202相對于開槽的核鉸接。匹配部件210可以集成到上終板202，或其也可以形成為一個單獨(dú)的部件，安裝到終板上。當(dāng)匹配部件形成為一個單獨(dú)的部件時，它可能包含和終板202不同的材料。這樣，金屬終板可以提供具有，例如，聚合體匹配部件210。
如前面關(guān)于其它實(shí)施例描述的，鉸接表面可以翻轉(zhuǎn)，也就是說，匹配部件210可以具有凸形的形式，且開槽的核可以具有凹形的表面。此外，本實(shí)施例的椎間盤中提供的鉸接和/或平移的類型和量可以同樣的通過調(diào)整凸形和凹形表面的曲率來調(diào)整，與前面關(guān)于其它實(shí)施例描述的一樣。通過允許終板間的鉸接和平移的移動，允許移動的瞬時旋轉(zhuǎn)軸線，其接近自然的椎間盤的運(yùn)動。
開槽的核206可以是彈性的，使得它在軸向負(fù)荷下壓縮，從而提供了沖擊吸收功能。這樣核206可以包含刻在它的外圍的至少一個槽216。這些槽216可以是直的或是彎的且可以水平，垂直或者傾斜延伸。槽216還可以有不同的長度和寬度，且可以設(shè)置在通過核的不同的深度。這些槽216可以提高開槽的核的可壓縮性，這樣就為椎間盤200提供了另外的沖擊吸收性能。核206中提供的槽的排列和配置可以為適于提供需要的可壓縮性程度的任何組合。
盡管圖示為有一個圓形基底，開槽的核206可以為任何其它形狀，包括卵形，矩形，橢圓形及菜豆形。優(yōu)選地，開槽的核206的形狀和在下終板204的內(nèi)表面上形成的凹穴208的形狀匹配。開槽的核206可以由如下材料制造，包括例如陶瓷，復(fù)合物，聚合體，或諸如鈷-鉻合金，不銹鋼及鈦合金之類的金屬?？蛇x地，開槽的核206可以由兩種不同材料的部件(沒有示出)制造。而且，如前所述，開槽的核206可以制造為和下終板204成整體。
椎間盤200還可以包括剛度恢復(fù)部件，如前面關(guān)于其它實(shí)施例論述的彈性隔膜，彈性體環(huán)，波紋管，彈簧或流體。椎間盤200還可以包含如前面關(guān)于其它實(shí)施例論述的附加的沖擊吸收部件。
椎間盤200的終板可以包含抗移動結(jié)構(gòu)，其設(shè)置在至少一個或者兩個終板的外表面上，以阻止終板在鄰近椎骨的端部內(nèi)或從鄰近椎骨的端部的移動，移位或者排出?？挂苿咏Y(jié)構(gòu)包括但不限于擋板，銷釘，齒，翅片，可展開的銷釘，可展開的齒，柔性的銷釘，柔性的齒，可選形狀的齒，可插入或可膨脹的翅片，螺釘，鉤，細(xì)齒，肋，及有紋理的表面。
并且，椎間盤200的上終板和下終板還可以涂上骨骼生長誘導(dǎo)或傳導(dǎo)物質(zhì)，以促進(jìn)骨骼向內(nèi)生長，以持久地將椎間盤固定在相鄰的椎骨上?？蛇x地，上終板和下終板可具有粗糙表面，多孔表面，激光處理終板層，整體的骨傳導(dǎo)/骨誘導(dǎo)骨架；或可以提供有或用整體骨傳導(dǎo)和/或骨誘導(dǎo)材料制造，以促進(jìn)骨骼向內(nèi)生長。
依賴椎間盤200植入的脊骨的位置，椎間盤200可以恢復(fù)高度，脊柱前凸，剛度，提供壓縮剛度，且允許意在模擬自然椎間盤的運(yùn)動范圍，或特定過程的需要。
另外，優(yōu)選地，如前面的實(shí)施例中所論述，椎間盤200的鉸接表面包括表面拋光或類似的諸如金剛石磨光，TiNi磨光等之類的磨損減少磨光，以最小化磨損，減少顆粒產(chǎn)生，增加椎間盤壽命。
作為使用的材料，幾何形狀和部件的結(jié)果，依賴施加在椎間盤上的負(fù)荷條件，椎間盤200允許撓曲/伸展，側(cè)向彎曲，軸向旋轉(zhuǎn)，和平移。另外，在不同的脊骨負(fù)荷情況下，依賴于脊骨負(fù)荷的位置和類型，開槽的核206可以可變地壓縮及允許開槽的核206的不同的區(qū)域壓縮不同的量，這樣就允許終板202，204的不同區(qū)域壓縮不同的量。這種開槽的核206的可變壓縮還允許移動的瞬時旋轉(zhuǎn)軸線。
參考圖7，示出了椎間盤250的第五個典型的實(shí)施例。椎間盤250具有通常的圓形形狀，具有上終板252，下終板254，帽子256和環(huán)彈簧258。然而，椎間盤250可以采取最好在幾何學(xué)和解剖學(xué)上符合鄰近椎體的其它形狀，包括但不局限于菜豆形，卵形，環(huán)形，橢圓形，C形，D形等。
如圖所示，下終板254最好包含設(shè)置在其內(nèi)表面的凹穴260，凹穴260設(shè)計為容納有錐形外表面，圓柱形內(nèi)表面的環(huán)彈簧258。優(yōu)選的，凹穴260具有錐形內(nèi)表面，以匹配環(huán)彈簧258的錐形外表面。盡管圖示為凹穴260為圓形或圓錐形，凹穴260可以為任何其它形狀，包括但不局限于卵形，橢圓形，菜豆形或矩形。
凹穴260可以在尺寸上比環(huán)彈簧258大，以允許環(huán)彈簧258在該凹穴260內(nèi)平移。和前面的實(shí)施例中的凹穴一樣，凹穴260可以設(shè)為特定的尺寸，以允許環(huán)彈簧258在一個方向上的受限制的平移。通過允許平移移動，產(chǎn)生移動的瞬時旋轉(zhuǎn)軸線。這種移動的瞬時旋轉(zhuǎn)軸線更加自然地模擬自然椎間盤的運(yùn)動。
椎間盤250還可以包含c形環(huán)(沒有顯示)或者類似類型的結(jié)構(gòu)，例如鄰近或在凹穴260內(nèi)設(shè)置的唇緣或環(huán)，來保持凹穴260內(nèi)的環(huán)彈簧258?？蛇x地，環(huán)彈簧258可以以任何在本領(lǐng)域中已知的方式被保持在凹穴中，這些方式包括但不限于焊接，壓裝配，立樁或粘結(jié)。如前所述，環(huán)彈簧258以一種允許環(huán)彈簧258在凹穴260內(nèi)平移的方式保持在凹穴260中。在一個實(shí)施例中，環(huán)彈簧和帽子可以通過接合下終板254且覆蓋環(huán)彈簧258和/或帽子256的至少一部分的蓋子被保持在凹穴260中。
環(huán)彈簧258優(yōu)選地為彈簧狀元件，其在軸向負(fù)荷下壓縮來提供沖擊吸收，撓曲和抗壓縮功能。盡管圖示為帶有圓形基底的通常的“C”形狀，環(huán)彈簧258可以為任何其它形狀，包括卵形，矩形，橢圓形和菜豆形。優(yōu)選地，環(huán)彈簧258的形狀和形成在下終板254的內(nèi)表面上的凹穴260的形狀相匹配。環(huán)彈簧258可以用本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)已知的任何合適的材料來制造，包括，例如，陶瓷，復(fù)合物，聚合體，或諸如鈷-鉻合金，不銹鋼，鈦合金之類的金屬。
如圖所示，環(huán)彈簧258具有頂部表面264，底部表面266，外表面268和內(nèi)表面270，其限定了用于匹配形成在帽子256上的柄276的中心孔。優(yōu)選地，環(huán)彈簧258的外表面268為錐形，以匹配和接合凹穴260的內(nèi)表面。另外，環(huán)彈簧258可以包括至少一個形成和/或刻在其周邊的槽262。槽262可以是直的，彎的，還可以水平，垂直或傾斜地延伸。槽262可以有不同的長度和寬度。優(yōu)選地，如圖所示，環(huán)彈簧258包括一個垂直槽262，其從環(huán)彈簧258的頂部表面264延伸至底部表面266，還從環(huán)彈簧258的外表面268延伸到內(nèi)表面270。包含槽262提高了環(huán)彈簧258的可壓縮性，也因此為椎間盤250提供了附加的沖擊吸收性能。
在一個可選實(shí)施例中，環(huán)彈簧258可以包含多個槽262(沒有示出)，其從頂部和/或底部表面264，266穿過環(huán)彈簧258的厚度部分，以提供椎間盤需要的壓縮性能。
椎間盤250還可以包含具有加大的主體部分274和柄276的帽子256。加大的主體部分274和柄276之間的結(jié)合點(diǎn)可以形成肩部278，柄276配置和尺寸設(shè)置為容納在環(huán)彈簧258的中心孔272內(nèi)，而且該肩部配置為和環(huán)彈簧的頂部表面264接合，以使當(dāng)兩者組裝在一起時帽子256可以位于環(huán)彈簧258的頂部上。在一個實(shí)施例中，中心孔272比柄276大，這樣就允許環(huán)彈簧258在壓力施加到椎間盤250時通過至少一個槽262產(chǎn)生的縫隙的關(guān)閉而壓縮。此外，提供比柄276大的中心孔272可以允許帽子256相對于環(huán)彈簧258平移。
如前所述，帽子256的肩部278接觸環(huán)彈簧258的頂部表面264。這樣，施加到帽子256的軸向負(fù)荷可以直接傳輸?shù)江h(huán)彈簧258，將其壓下至凹穴260中。當(dāng)環(huán)彈簧258壓至凹穴260時，環(huán)彈簧710的錐形外部表面268在至少一個槽262的壓縮過程中與凹穴260的錐形表面接合。這種環(huán)彈簧258在軸向負(fù)荷下的彈性壓縮提供了需要的沖擊吸收和抗壓縮性能。環(huán)彈簧中的槽的數(shù)量和尺寸可以根據(jù)需要提供的椎間盤的壓縮性能進(jìn)行選擇。
環(huán)彈簧258的軸向移動可以由減少凹穴260的深度，減少槽262的寬度，增加柄276的厚度和/或長度，或通過任和一個或所有這些選擇的結(jié)合進(jìn)行限制。可選地，凹穴260中可以配置盤簧或彈性層(二者沒有示出)，以提供相對于環(huán)彈簧258向上的偏斜。
椎間盤250，如前所述，還包括上終板252。優(yōu)選地，上終板的內(nèi)表面包括匹配表面280，其形成尺寸并配置為和帽子256的加大主體274的頂部表面匹配。優(yōu)選地，上終板252上的匹配表面280有凹形表面，其配置為和形成在帽子256的頂部表面上的凸形表面鉸接?？蛇x地，匹配表面280可以包含凸形表面，帽子256的頂部表面可以是凹形的。如前面關(guān)于其它實(shí)施例的描述，兩個表面中的任一或全部的彎曲程度可以調(diào)節(jié)，以提供上終板和帽子256之間的需要的鉸接和/或平移。
在一個可選實(shí)施例中，匹配表面280是相對于上終板252的單獨(dú)的部件。這種情況下的匹配表面280可以包括不同于終板252的材料(例如，終板可以為鈦而匹配表面可以為UHMWPE)。椎間盤250的鉸接表面還可以包括表面拋光或類似的諸如金剛石磨光，TiNi磨光等之類的磨損減少磨光，以最小化磨損，減少顆粒產(chǎn)生，增加椎間盤壽命。
在一個可選實(shí)施例中，單獨(dú)的帽子256可以除去，環(huán)彈簧256可以包括凸形的上部表面264，其配置為在上終板252的匹配表面280內(nèi)鉸接。
本實(shí)施例的椎間盤250可以包括前面關(guān)于其它實(shí)施例描述的附加性能，諸如包括在終板252，254上的抗移動結(jié)構(gòu)，諸如多孔表面或涂層表面的持久固定部件，和/或植入器械接附，導(dǎo)向和保持結(jié)構(gòu)。并且，上終板和下終板252，254的外表面可以為基本平坦，楔形等。上終板和下終板252，254的外表面也可以為圓頂形，其半徑限定在矢狀面和冠狀面內(nèi)，以一般地匹配鄰近椎骨的端部形狀，從而在原位更好的配合。外部表面還可以包括至少一個凹槽，槽或其它適合允許椎間盤被插入器械接合的部件。優(yōu)選地，上終板和下終板252，254用金屬制造。然而，上終板和下終板252，254還可以可選地、用其它前面描述過的材料制造。
椎間盤250還可以包括剛度恢復(fù)部件，諸如前面關(guān)于其它實(shí)施例描述的彈性隔膜，彈性體環(huán)，波紋管，彈簧，或者流體。椎間盤250還可以包括前面關(guān)于其它實(shí)施例描述的任何沖擊吸收部件。
依賴椎間盤250植入脊柱的位置，椎間盤250優(yōu)選地恢復(fù)高度，脊柱前凸，剛性，提供壓縮剛性，還可以允許類似于關(guān)于其它實(shí)施例描述的運(yùn)動范圍。
作為使用的材料，幾何形狀和部件的結(jié)果，依賴負(fù)荷的情況，椎間盤250可以允許撓曲/伸展，側(cè)向彎曲，軸向旋轉(zhuǎn)和平移。另外，在不同的脊柱負(fù)荷情況下，環(huán)彈簧258可以具有不同程度的壓縮。這種環(huán)彈簧258的不同程度的壓縮允許移動的瞬時旋轉(zhuǎn)軸線。此外，環(huán)彈簧258允許椎間盤250的不同區(qū)域有不同程度的壓縮。
參考圖8，示出了椎間盤300的第六個典型的實(shí)施例。椎間盤300為通常的圓形，其具有上終板302，下終板304，及包含側(cè)端310的有翼的片彈簧306。然而，椎間盤300，可以采取任何通常在幾何學(xué)和解剖學(xué)上符合鄰近椎體的形狀，包括，但不限于，菜豆形，卵形，環(huán)形，橢圓體形，C形，D形等。其它前面關(guān)于其它實(shí)施例描述的部件，例如抗移動結(jié)構(gòu)，持久固定部件和/或植入器械接附，導(dǎo)向和保持結(jié)構(gòu)都可以包含在終板302，304的外部表面上。并且，終板302，304的外部表面可以大致平坦，楔形等。上終板和下終板302，304的外表面也可以為圓頂形，其半徑限定在矢狀面和冠狀面內(nèi)，以基本匹配鄰近椎骨的端部形狀，從而在原處提供更好的配合。優(yōu)選地，上終板和下終板302，304由金屬制成。然而，上終板和下終板302，304可選地由其它已經(jīng)描述過的材料制成。
如圖所示，下終板304優(yōu)選地在其內(nèi)表面包括切口308(也就是凹穴)，切口308配置為容納有翼的片彈簧306的至少中心部分。下終板304可以沿其側(cè)端310的至少一部分支持有翼的片彈簧306，且片彈簧306的中心部分314位于切口308里面，在片彈簧306的底部表面和切口308的底部表面之間有間隙。因此，當(dāng)片彈簧承受軸向壓縮負(fù)荷時，其側(cè)端110會撓曲，使得片彈簧的中心部分314向下壓進(jìn)切口308，直至中心部分的底部表面接觸切口308的底部表面。片彈簧和切口之間的初始間隙的尺寸，連同側(cè)端310的剛性可以選擇，以獲得椎間盤300需要的壓縮剛性和最大的軸向壓縮。側(cè)端的剛性可以是大致相同的，也可以是完全不同的。同樣地，切口308的底部可以是大致平坦的，或可以是有角度的，以允許片彈簧的中心部分在需要的方向上更大偏轉(zhuǎn)。剛性和間隙可以選擇為適于模擬病人正常的椎間盤性能，或適于特殊的方法。
并且，切口308的深度最好可以是足夠深，以允許有翼的片彈簧306的撓曲，然而，更優(yōu)選地，切口308的深度不是如此深，以防止有翼的片彈簧306的撓曲部分故障，因?yàn)橛幸淼钠瑥椈?06的撓曲提供了沖擊吸收和抗壓縮功能，這些功能最好設(shè)計在椎間盤300中，以模擬自然椎間盤的抗壓縮和沖擊吸收性能，或提供適于特定過程的抗壓縮性能。
盡管圖中切口308為矩形，切口308可以為任何其它形狀，包括但不限于圓形，卵形，橢圓形，菜豆形或者矩形。切口308可以在尺寸上大于有翼的片彈簧306的中心主體部分314，以允許有翼的片彈簧306在切口內(nèi)的平移運(yùn)動。通過允許平移運(yùn)動，產(chǎn)生移動的瞬時旋轉(zhuǎn)軸線，這樣更自然地模擬自然椎間盤的運(yùn)動。
椎間盤300可以包括上終板302，其內(nèi)部表面包含匹配表面316，該匹配表面形成尺寸并配置為和有翼的片彈簧306的中心體314的鉸接表面312匹配。優(yōu)選的，匹配表面316是凹形的。然而，可選地，匹配表面可以采取凸形外形，上終板302的匹配表面316可以為凸形的，中心體314的鉸接表面可以是凹形的。如前面關(guān)于其它實(shí)施例的論述，凸形/凹形表面的彎曲程度可以選擇，以提供需要的鉸接量，以模擬正常椎間盤的特性或特定過程的需要。
在一個可選實(shí)施例中，有翼的片彈簧306的側(cè)端310可以有恒定的厚度，長度和寬度?？蛇x地，側(cè)端310可以有可變的厚度，長度和/或?qū)挾?。從?cè)端310到中心體314的轉(zhuǎn)變可以是漸進(jìn)的，這樣從側(cè)端310的外圍到鉸接表面312的厚度逐漸增加，或也可以是很突變的。此外，有翼的片彈簧306可以在任一側(cè)端(沒有示出)包括一個或多個槽或凹槽，以進(jìn)一步提高彈簧的柔性。
盡管圖示為矩形，有翼的片彈簧306可以為任何其它形狀，包括卵形，圓形，橢圓形，菜豆形等。優(yōu)選地，有翼的片彈簧306的形狀和下終板304的內(nèi)表面上形成的切口308的形狀相匹配。有翼的片彈簧306優(yōu)選地用包括例如陶瓷，合成物，聚合體或者諸如鈷-鉻合金，不銹鋼和鈦合金之類的金屬制造。
可選地，椎間盤300可以包含蓋子或者環(huán)部件(沒有示出)，其配置為在切口308中保持有翼的片彈簧306，以防止片彈簧306移位。在這種情況下，蓋子或者環(huán)部件可以在有翼的片彈簧306置入切口308后接附到下終板304。蓋子或者環(huán)部件可以通過本技術(shù)領(lǐng)域中已知的任何固定方法接附到下終板304，包括，但不限于，銷，螺釘，焊接，粘結(jié)，壓裝配等。
椎間盤300還可以包括剛性恢復(fù)部件，諸如前面關(guān)于其它各種實(shí)施例描述的彈性隔膜，彈性體環(huán)，波紋管，彈簧或者流體。椎間盤300還可以包括前面關(guān)于其它各種實(shí)施例描述的附加的沖擊吸收部件，例如，制造椎間盤的一些部分時采用彈性體材料等。
另外，椎間盤300的鉸接表面可以包括表面拋光或類似的諸如金剛石磨光，TiNi磨光等之類的磨損減少磨光，以最小化磨損，減少顆粒產(chǎn)生，增加椎間盤壽命。
依賴椎間盤300植入的脊柱的位置，椎間盤可以恢復(fù)高度，自然脊柱彎曲(或矢狀面平衡)，剛度，提供壓縮剛度，以及允許類似于關(guān)于前面實(shí)施例中描述的運(yùn)動范圍。
作為使用的材料，幾何形狀和部件的結(jié)果，依賴于施加到椎間盤上的負(fù)荷狀況，椎間盤300可以允許撓曲/伸展，側(cè)彎，軸向旋轉(zhuǎn)和平移。
參考圖9，示出了椎間盤350的第七個典型的實(shí)施例。椎間盤350為通常的圓形，其具有上終板352，下終板354，片彈簧356和鉸接帽子358。然而，椎間盤350可以采取任何通常在幾何學(xué)和解剖學(xué)上符合鄰近椎體的形狀，包括，但不限于，菜豆形，卵形，環(huán)形，橢圓體形，D形，C形等。前面關(guān)于其它實(shí)施例描述的其它部件，例如抗移動結(jié)構(gòu)，持久固定部件和/或植入器械接附，導(dǎo)向和保持結(jié)構(gòu)都可包含在終板352，354上。并且，上終板和下終板352，354的外表面可以大致平坦，或楔形等。上終板和下終板352，354的外表面可以為圓頂形，其半徑限定在矢狀面和冠狀面內(nèi)，以一般地匹配鄰近椎骨的端部形狀。以在原位更好的配合。優(yōu)選地，上終板和下終板352，354用金屬制造。然而，上終板和下終板352，354可選地用其它已經(jīng)描述過的材料制造。
如圖所示，下終板354可以包含由一對第一肩部部件364限定的第一凹進(jìn)362。這些肩部部件364設(shè)置為沿片彈簧的底部表面在其外周邊附近支撐片彈簧356，產(chǎn)生片彈簧356和凹進(jìn)362之間的軸向間隙。這樣，當(dāng)軸向負(fù)荷施加到片彈簧的頂部表面時，其將朝向凹進(jìn)撓曲并進(jìn)入凹進(jìn)。這對第一肩部部件364可以和下終板354形成整體，或它們可以包括單獨(dú)的部件。
下終板354還可以具有一對第二肩部部件365，其設(shè)置在第一肩部部件364的軸向上部和徑向外部。第二肩部部件365配置為接合片彈簧356的外圍邊緣，以側(cè)向地(即平移地)保持片彈簧，以保證片彈簧相對于第一肩部部件364和凹進(jìn)362處于中間位置，這樣就確保了適當(dāng)?shù)钠瑥椈蓳锨?。第二肩部部?65可以配置為限制片彈簧，以防止其任何平移移動。然而，可選地，第二肩部部件365可以在至少一個方向上從片彈簧側(cè)向偏移，這樣就允許了片彈簧在至少一個方向上的平移。通過允許這種平移移動，產(chǎn)生了移動的瞬時旋轉(zhuǎn)軸線，這樣就更自然地模擬自然椎間盤的運(yùn)動。
可以提供蓋板360來覆蓋片彈簧，防止片彈簧軸向移出第一和第二肩部部件364的接合。在本實(shí)施例中，蓋板360可以接附到此對第二肩部部件365的頂部表面上。蓋板360可以通過本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)已知的任何固定方法接附到第二肩部部件365上，包括，但不限于壓裝配，焊接，銷，螺釘，粘結(jié)等。蓋板360有制定尺寸為接近下終板354的外周的外周，及制定尺寸為接受鉸接元件(下面將更詳細(xì)地論述)的內(nèi)部開口。蓋板360內(nèi)部開口可以包括向上延伸的內(nèi)部邊緣367，其可以和上終板352的相應(yīng)表面結(jié)合作用，以限制椎間盤350的鉸接。蓋板還可以配置為接受椎間盤植入器械。圖9的實(shí)施例說明了作為與下終板354分離的元件的片彈簧356，然而，在圖9a示出的可選實(shí)施例中，片彈簧356可以和下終板354形成整體。
片彈簧356可以為彈簧形元件，其在軸向負(fù)荷下?lián)锨蕴峁_擊吸收，撓曲和抗壓縮功能。片彈簧356可以有均勻的厚度，或其厚度可變。在圖9示出的實(shí)施例中，片彈簧中部的厚度大于其端部的厚度，在圖9a示出的實(shí)施例中，片彈簧在中部和端部較厚，而在端部和中部之間的為較薄的部分，從截面觀察該片彈簧為波浪形。片彈簧可以有任何厚度以適于提供需要的沖擊吸收，撓曲和抗壓縮性能。
片彈簧356可以用本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)已知的任何合適的材料來制造，包括，例如，陶瓷，復(fù)合物，聚合體，或諸如鈷-鉻合金，不銹鋼，鈦合金之類的金屬材料。
鉸接帽子358可以配置凸形的上部鉸接表面368和下部的片彈簧接合突出370。鉸接表面368可以配置為匹配并鉸接形成在上終板352的內(nèi)表面上的匹配表面371。匹配表面371可以包含相應(yīng)于鉸接帽子358的凸形表面的凹形表面?？蛇x地，上終板匹配表面371可以為凸形的，而鉸接帽子358的頂部表面可以為凹形的。鉸接表面368和匹配表面371各自的彎曲程度可以選擇，以提供合適的鉸接和/或平移類型和數(shù)量，以模擬病人的自然椎間盤運(yùn)動，或?yàn)榱颂囟ㄟ^程的需要。
上終板352的匹配表面371可以和該終板為一整體，或如圖9a所示成形為單獨(dú)的部件并使用本技術(shù)領(lǐng)域已知的任何合適的固定方法接附到終板，如前面其它實(shí)施例的描述。當(dāng)成形為單獨(dú)的部件時，匹配表面371可以包含不同于終板的材料，如多種關(guān)于其它實(shí)施例描述的適于鉸接表面的材料。匹配表面371可以凹進(jìn)到終板352的突起部分372，這樣就允許終板352相對較薄，而不限制為凹形匹配表面371提供的曲率半徑和/或要求過淺的匹配表面。
上終板352的突起部分372可以包含具有突起表面高度“h”的突起表面374。突起表面374可以配置為接合片彈簧蓋板360的向上延伸內(nèi)部邊緣367，以在至少一個方向上限制椎間盤350的鉸接?？蛇x地，突起表面374和向上延伸的內(nèi)部邊緣367可以配置為限制椎間盤在所有方向的鉸接。在一個實(shí)施例中，突起表面374和內(nèi)部邊緣367可以配置為限制椎間盤僅在一個平面上的鉸接(例如，中間到側(cè)部的平面)。突起表面374和內(nèi)部邊緣367可以包含適于提供椎間盤350在各個平面內(nèi)的需要范圍內(nèi)的鉸接的配置的任何組合。這樣，突起表面374高度“h”在圍繞椎間盤的不同地方可以不同，例如，高度“h”可能在椎間盤350前面和后面上較小，而在椎間盤的側(cè)面上較大，這樣就控制了前-后方向上的鉸接程度?？蛇x地，突起表面374和內(nèi)部邊緣367可以包含匹配表面，諸如平面，相應(yīng)彎曲的面，有角度的面，階梯式的面等，以在需要的方向上控制椎間盤的鉸接程度。
鉸接帽子358的底部表面還可以包含突出370，其制定尺寸并配置為匹配形成在片彈簧356上表面的凹槽366。這樣，帽子358至少部分地約束在凹槽366內(nèi)。在一個實(shí)施例中，凹槽366的尺寸可以相同于或略大于突起370的尺寸，從而致使帽子橫向受約束。在一個可選實(shí)施例中，凹槽可能比突起在至少一個方向上大(例如，沿著前-后軸線)，這樣就允許帽子358在運(yùn)轉(zhuǎn)中在該方向上橫向移動(也就是平移)。通過允許平移，提供了移動的瞬時旋轉(zhuǎn)軸線。這種移動的瞬時旋轉(zhuǎn)軸線可以更自然地模擬自然椎間盤的運(yùn)動。
可選地，突起370可以剛性地固定在凹槽366內(nèi)，因此不允許平移運(yùn)動。
注意到盡管凹槽和突起圖示為具有大致相應(yīng)的矩形，突起370和凹槽366可以采取任何本技術(shù)領(lǐng)域已知的任何其它形狀，包括，但不限于圓形，卵形，橢圓形等，以提供所需的平移自由度。
在一個優(yōu)選實(shí)施例中，圖示于圖9a到9c，片彈簧356可以包含桿380，且帽子358可以包含凹槽382以容納桿380。凹槽366和桿380制定尺寸并配置為允許帽子358相對于下終板354在至少一個方向上的平移。當(dāng)凹槽366和桿380配置為允許帽子358平移時，蓋板360也必須配置為使得平移的帽子360不會妨礙蓋板中心開口369。因此，在這種情況下，中心開口可以在平移方向上拉長或?yàn)榫匦巍?br>
上終板352可以包括用來容納鉸接插入件386的凹進(jìn)384，插入件具有凹形表面385，其配置為鉸接帽子358的凸形鉸接表面368。如前所描述，提供凹形鉸接插入件384可以為外科醫(yī)生在選擇合適的材料以包括鉸接表面而不影響終板352的材料，或另外影響椎間盤350其它部件的設(shè)計或安裝方面提供更大的靈活性。因此插入件384可以用本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)已知的任何合適的材料制造，包括但不限于，包括諸如PEEK或UNMWPE的剛性聚合體的聚合體，陶瓷，復(fù)合物或任何其組合。
當(dāng)提供鉸接插入件386時，上終板352內(nèi)的凹進(jìn)384可以包括配置為保持插入件386的表面。凹進(jìn)可以包括徑向脊，其配置為安裝在插入件的相應(yīng)的徑向凹槽內(nèi)，以使插入件可以咬接凹進(jìn)。可選地，插入件可以通過壓裝配，或使用粘結(jié)劑，或其任何組接附到凹進(jìn)。
在可選地實(shí)施例中，椎間盤350也可以包括諸如前面論述的關(guān)于其它實(shí)施例的彈性隔膜，彈性性環(huán)，波紋管，彈簧，或流體之類的剛度恢復(fù)部件。椎間盤350也可以包括前面論述的關(guān)于其它實(shí)施例的另外的沖擊吸收部件。
另外，如前面實(shí)施例的論述，椎間盤350的鉸接部件可以包括表面拋光或類似的諸如金剛石磨光，TiNi磨光等之類的磨損減少磨光，以最小化磨損，減少顆粒產(chǎn)生，增加椎間盤壽命。
椎間盤350終板可以具有配置在至少一個或兩個終板的外表面上的抗移動結(jié)構(gòu)，以阻止終板在鄰近椎骨端部內(nèi)或從鄰近椎骨端部移動，移出，或排出?？挂苿咏Y(jié)構(gòu)包括，但不限于，擋板，銷釘，齒，翅片，可展開的銷釘，可展開的齒，柔性的銷釘，柔性的齒，可選形狀的齒，可插入或可膨脹的翅片，螺釘，鉤，細(xì)齒，肋，及有紋理的表面。
并且，椎間盤350的上終板和下終板也可以涂上骨骼生長誘導(dǎo)或傳導(dǎo)物質(zhì)，以促進(jìn)骨骼向內(nèi)生長，以使椎間盤長久地固定到鄰近椎骨上。可選地，上終板和下終板可以具有粗糙的表面；多孔的表面；激光處理的終板層；整體的骨傳導(dǎo)/骨誘導(dǎo)骨架；或提供或用整體骨傳導(dǎo)和/或骨誘導(dǎo)材料制造，以促進(jìn)骨骼向內(nèi)生長。
依賴椎間盤350植入脊柱的位置，椎間盤350可以恢復(fù)高度，脊柱前凸，剛度，提供壓縮剛度，且允許意在模擬自然椎間盤的運(yùn)動范圍，或特定過程的需要。
作為使用的材料，幾何形狀和部件的結(jié)果，依賴施加在椎間盤上的負(fù)荷條件，椎間盤350允許撓曲/伸展，側(cè)向彎曲，軸向旋轉(zhuǎn)，和平移。
參考圖10，描述了典型的安裝步驟。通常所說的椎間盤400包括上終板402，下終板404和核機(jī)構(gòu)406，核機(jī)構(gòu)為任何彈簧，開槽的核，環(huán)彈簧，片彈簧，螺旋彈簧，彈性體，填充的流體或前面描述的鉸接椎間盤。椎間盤400可以以模塊的方式植入，例如，椎間盤400的終板402，404可以使用諸如岔開器和/或保持器的器械插入椎間盤空腔。椎間盤空間隨后使用接合終板402，404的標(biāo)準(zhǔn)的脊柱岔開器被岔開。試驗(yàn)間隔件用來確定核機(jī)構(gòu)406合適的尺寸，以插入得到的椎間盤空間。在典型的實(shí)施例中，核機(jī)構(gòu)406通過使用燕尾榫，槽，或類似的連接插入并接附到終板402，404。這種模塊插入技術(shù)可以避免過度岔開椎骨間的空間，其可能損壞周圍的組織和/或血管。
可選地，椎間盤400可以使用特殊的插入工具以預(yù)組裝的形式插入。例如，可以使用終板保持夾，其允許當(dāng)終板402，404插入椎骨間的空間時，終板402，404以平行和間隔的關(guān)系保持并鎖定。一旦被植入，夾子松開并從終板402，404移去。夾子隨后從椎骨間的空間移去。另外，椎間盤400可以以壓縮的狀態(tài)植入，以避免過度岔開。壓縮狀態(tài)的椎間盤400的引入可以通過外科插入器械或通過設(shè)置在椎間盤400內(nèi)的內(nèi)部機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。
前面的，側(cè)面的，前外側(cè)面的外科方法可以用于椎間盤400。并且，依賴要植入的椎間盤400，可以使用最小侵入性的外科方法或同步岔開和植入外科方法。例如，可以通過使用形成在終板402，404外表面上的槽在植入期間引導(dǎo)植入物向下沿著岔開器，可以實(shí)現(xiàn)同步岔開和植入。并且，依賴要植入的椎間盤，人工前縱向韌帶或自然的前縱向韌帶可以直接接附到椎間盤或鄰近椎體。前縱向韌帶的接附可以輔助防止植入物的移動，移出或排出。為輔助椎間盤的植入，椎間盤可以包括對準(zhǔn)標(biāo)記。
盡管上面描述了本發(fā)明的各種種類，應(yīng)理解各種部件可以單獨(dú)或結(jié)合使用。因此，本發(fā)明不限于此中描述的具體優(yōu)選的實(shí)施例。
并且，應(yīng)理解本發(fā)明所屬的技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員認(rèn)識到本發(fā)明精神和范圍內(nèi)的變化和更改。例如，此中批露的一些植入物部分可以用諸如去礦物質(zhì)或部分去礦物質(zhì)的異體移植物，自體移植物，異種移植物之類的骨骼制造。另外，一些植入物可以在其內(nèi)部或終板上/終板內(nèi)包括骨骼材料或其它骨骼生長誘導(dǎo)材料。允許內(nèi)部的這種物質(zhì)與周圍的結(jié)構(gòu)相互作用，例如通過形成在植入物壁內(nèi)的通道或其它孔。同樣，手術(shù)中和手術(shù)后的對準(zhǔn)標(biāo)記可以用來輔助椎間盤的植入。并且，椎間盤在必須融合的位置可以制造為剛性的。椎間盤可以通過例如在終板之間允許融合，在終板之間插入間隔件，或在終板之間注入固化液體的方法制造為剛性的。因此，本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員從此中闡述的在本發(fā)明精神和范圍內(nèi)批露的內(nèi)容容易獲得的所有有利的更改作為本發(fā)明另外的實(shí)施例被包括了。因此本發(fā)明的范圍限定為后附權(quán)利要求書中闡述的。
權(quán)利要求
1.一種用于放置在第一和第二椎骨之間的椎間盤，其包括具有第一內(nèi)表面和第一外表面的上終板，第一外表面配置為接觸第一椎骨；具有第二內(nèi)表面和第二外表面的下終板，第二外表面配置為接觸第二椎骨；在上終板和下終板之間延伸的隔膜；及在上終板和下終板之間設(shè)置的至少一個彈性部件；該彈性部件與至少一個弓形表面部件相關(guān)，該弓形表面部件配置為在與終板中的至少一個相關(guān)的至少一個窩內(nèi)鉸接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的椎間盤，其中至少一個彈性部件還包括第一和第二端，第一端與弓形表面部件相關(guān)，第二端設(shè)置在形成在終板之一的內(nèi)表面內(nèi)的凹進(jìn)內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的椎間盤，其中至少一個弓形表面部件固定在形成在終板之一的內(nèi)表面上的凹進(jìn)內(nèi)。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求1-3中的任何一項(xiàng)所述的椎間盤，其中至少一個彈性部件還包括第一和第二端，每個端還連接到單獨(dú)的弓形表面部件。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求1-4中的任何一項(xiàng)所述的椎間盤，其中至少一個弓形部件和彈性部件配置為允許在上終板和下終板之間的平移運(yùn)動。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求1-5中的任何一項(xiàng)所述的椎間盤，其中至少一個彈性部件包括至少一個第一彈性部件和多個第二彈性部件。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的椎間盤，其中至少一個第一彈性部件具有第一彈簧常數(shù)，至少一個第二彈性部件具有第二彈簧常數(shù)，第一和第二彈簧常數(shù)基本不相等。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的椎間盤，其中第一彈簧常數(shù)大致比第二彈簧常數(shù)大。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的椎間盤，還包括第三彈性部件，第二和第三彈性部件比第一彈性部件更接近椎間盤的外圍邊緣設(shè)置。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的椎間盤，其中第一彈性部件和多個第二彈性部件的每個接附到至少一個各自的弓形表面部件，該弓形表面部件配置為在形成在終板之一的內(nèi)表面上的相應(yīng)的各自的窩內(nèi)鉸接。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求1-10中的任何一項(xiàng)所述的椎間盤，還包括至少一個在上終板和下終板之間設(shè)置的彈性體支柱。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求1-11中的任何一項(xiàng)所述的椎間盤，還包括鄰近至少一個彈性部件設(shè)置的外殼部件，外殼部件具有鉸接表面，該鉸接表面配置為接合與彈性部件相關(guān)的弓形表面部件。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求1-12中的任何一項(xiàng)所述的椎間盤，其中彈性部件和弓形表面部件形成為整體。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求1-13中的任何一項(xiàng)所述的椎間盤，還包括設(shè)置在上終板和下終板之間的隔膜，隔膜封裝至少一個彈性部件的至少一部分。
15.根據(jù)前述權(quán)利要求1-14中的任何一項(xiàng)所述的椎間盤，其中隔膜封裝上終板和下終板。
16.根據(jù)前述權(quán)利要求1-15中的任何一項(xiàng)所述的椎間盤，其中隔膜用彈性體材料制造。
17.根據(jù)前述權(quán)利要求1-16中的任何一項(xiàng)所述的椎間盤，其中隔膜包括波紋管。
18.根據(jù)前述權(quán)利要求1-17中的任何一項(xiàng)所述的椎間盤，其中終板和隔膜限定了內(nèi)部體積，該體積至少部分填充流體。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的椎間盤，還包括與體積連通的瓣膜，以用流體至少部分填充體積。
20.根據(jù)權(quán)利要求18或19所述的椎間盤，其中流體是可壓縮的。
21.根據(jù)權(quán)利要求18或19所述的椎間盤，其中流體是不可壓縮的。
22.根據(jù)前述權(quán)利要求18-21中的任何一項(xiàng)所述的椎間盤，其中隔膜至少是半滲透的。
23.根據(jù)前述權(quán)利要求18-22中的任何一項(xiàng)所述的椎間盤，其中隔膜是不可滲透的。
24.根據(jù)前述權(quán)利要求1-23中的任何一項(xiàng)所述的椎間盤，其中終板中的至少一個用從包括金屬，聚合體，陶瓷和復(fù)合物的組中選擇的材料制造。
25.根據(jù)前述權(quán)利要求1-24中的任何一項(xiàng)所述的椎間盤，其中終板中的至少一個用從包括皮質(zhì)的，松質(zhì)的，異體移植，自體移植，異種移植，去礦物質(zhì)或部分去礦物質(zhì)的骨骼的組中選擇的骨骼材料制造。
26.根據(jù)前述權(quán)利要求1-25中的任何一項(xiàng)所述的椎間盤，還包括設(shè)置在第一和第二外表面中的至少一個上的抗移動結(jié)構(gòu)。
27.根據(jù)前述權(quán)利要求1-26中的任何一項(xiàng)所述的椎間盤，還包括設(shè)置在第一和第二外表面中的至少一個上的持久固定裝置。
28.根據(jù)前述權(quán)利要求1-27中的任何一項(xiàng)所述的椎間盤，還包括設(shè)置在第一或第二終板中的至少一個上的植入器械接附，導(dǎo)向或保持結(jié)構(gòu)。
29.用于在第一和第二椎骨之間放置的椎間盤，其包括具有第一內(nèi)表面和第一外表面的第一終板，第一外表面接觸第一椎骨；具有第二內(nèi)表面和第二外表面的第二終板，第二外表面接觸第二椎骨；在第一和第二終板之間延伸的隔膜；及設(shè)置在終板之間的至少一個片彈簧，片彈簧具有第一和第二端，第一端接附到第一終板且第二端配置為根據(jù)片彈簧上的力沿著第一終板的內(nèi)表面可側(cè)向移動。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的椎間盤，其中片彈簧的第二端還包括滾子，其配置為允許第二端根據(jù)片彈簧上的力沿著第一終板的內(nèi)表面滾動。
31.根據(jù)權(quán)利要求29或30所述的椎間盤，其中第二端還包括用來樞軸安裝滾子的軸。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的椎間盤，其中滾子包括倒圓的端部。
33.根據(jù)前述權(quán)利要求29-32中的任何一項(xiàng)所述的椎間盤，其中片彈簧還包括設(shè)置在第一和第二端之間的中間部分，中間部分具有配置為匹配第二終板內(nèi)表面的鉸接表面。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的椎間盤，其中第二終板的內(nèi)表面還包括配置為匹配片彈簧中間部分的鉸接表面的鉸接表面。
35.根據(jù)權(quán)利要求33所述的椎間盤，其中第二終板內(nèi)表面還包括配置為匹配片彈簧中間部分的鉸接表面的襯墊。
36.根據(jù)前述權(quán)利要求29-35中的任何一項(xiàng)所述的椎間盤，還包括設(shè)置在上終板和下終板之間的隔膜，隔膜封裝片彈簧。
37.根據(jù)前述權(quán)利要求29-36中的任何一項(xiàng)所述的椎間盤，其中隔膜封裝上終板和下終板。
38.根據(jù)前述權(quán)利要求29-37中的任何一項(xiàng)所述的椎間盤，其中隔膜用彈性體材料制造。
39.根據(jù)前述權(quán)利要求29-38中的任何一項(xiàng)所述的椎間盤，其中隔膜包括波紋管。
40.根據(jù)前述權(quán)利要求29-39中的任何一項(xiàng)所述的椎間盤，其中終板和隔膜限定了內(nèi)部體積，該體積至少部分填充流體。
41.根據(jù)權(quán)利要求40所述的椎間盤，還包括與體積連通的瓣膜，以用流體至少部分填充體積。
42.根據(jù)權(quán)利要求40或41所述的椎間盤，其中流體是可壓縮的。
43.根據(jù)權(quán)利要求40或41所述的椎間盤，其中流體是不可壓縮的。
44.根據(jù)前述權(quán)利要求40-43中的任何一項(xiàng)所述的椎間盤，其中隔膜至少是半滲透的。
45.根據(jù)前述權(quán)利要求40-43中的任何一項(xiàng)所述的椎間盤，其中隔膜是不可滲透的。
46.根據(jù)前述權(quán)利要求29-45中的任何一項(xiàng)所述的椎間盤，其中終板中的至少一個用從包括金屬，聚合體，陶瓷和復(fù)合物的組中選擇的材料制造。
47.根據(jù)前述權(quán)利要求29-46中的任何一項(xiàng)所述的椎間盤，其中終板中的至少一個用從包括皮質(zhì)的，松質(zhì)的，異體移植，自體移植，異種移植，去礦物質(zhì)或部分去礦物質(zhì)的骨骼的組中選擇的骨骼材料制造。
48.根據(jù)前述權(quán)利要求29-47中的任何一項(xiàng)所述的椎間盤，還包括設(shè)置在第一和第二外表面中的至少一個上的抗移動結(jié)構(gòu)。
49.根據(jù)前述權(quán)利要求29-48中的任何一項(xiàng)所述的椎間盤，還包括設(shè)置在第一和第二外表面中的至少一個上的持久固定裝置。
50.根據(jù)前述權(quán)利要求29-49中的任何一項(xiàng)所述的椎間盤，其中終板中的至少一個用從包括皮質(zhì)的，松質(zhì)的，異體移植，自體移植，異種移植，去礦物質(zhì)或部分去礦物質(zhì)的骨骼的組中選擇的骨骼材料制造。
51.一種用于放置在第一和第二椎骨之間的椎間盤，其包括具有第一內(nèi)表面和第一外表面的第一終板，第一外表面接觸第一椎骨；具有第二內(nèi)表面和第二外表面的第二終板，第二外表面接觸第二椎骨；在第一和第二終板之間延伸的隔膜；在第一終板和第二終板之間設(shè)置的鉸接部件；鉸接部件具有第一和第二表面，第一表面配置為匹配至少一個終板的內(nèi)表面；及設(shè)置在第二表面和終板之一之間的沖擊吸收元件。
52.根據(jù)權(quán)利要求51所述的椎間盤，其中終板之一的內(nèi)表面還包括配置為匹配鉸接部件的鉸接表面。
53.根據(jù)權(quán)利要求51或52所述的椎間盤，其中鉸接表面還包括鉸接襯墊。
54.根據(jù)前述權(quán)利要求51-53中的任何一項(xiàng)所述的椎間盤，其中鉸接表面還包括形成尺寸和配置為容納鉸接襯墊的至少一部分的凹進(jìn)，凹進(jìn)還配置為允許鉸接襯墊在相對于鉸接表面的至少一個方向上平移。
55.根據(jù)前述權(quán)利要求51-54中的任何一項(xiàng)所述的椎間盤，還包括設(shè)置在上終板和下終板之間的隔膜，隔膜封裝鉸接部件。
56.根據(jù)前述權(quán)利要求51-55中的任何一項(xiàng)所述的椎間盤，其中隔膜封裝第一和第二終板。
57.根據(jù)前述權(quán)利要求51-56中的任何一項(xiàng)所述的椎間盤，其中隔膜用彈性體材料制造。
58.根據(jù)前述權(quán)利要求51-57中的任何一項(xiàng)所述的椎間盤，其中隔膜包括波紋管，且其中波紋管至少封裝沖擊吸收元件。
59.根據(jù)前述權(quán)利要求51-58中的任何一項(xiàng)所述的椎間盤，其中終板和隔膜限定內(nèi)部體積，該體積至少部分填充流體。
60.根據(jù)權(quán)利要求59所述的椎間盤，還包括與體積連通的瓣膜，以用流體至少部分填充體積。
61.根據(jù)權(quán)利要求59所述的椎間盤，其中流體是可壓縮的。
62.根據(jù)權(quán)利要求59或60所述的椎間盤，其中流體是不可壓縮的。
63.根據(jù)權(quán)利要求59或60所述的椎間盤，其中隔膜至少是半滲透的。
64.根據(jù)權(quán)利要求59或60所述的椎間盤，其中隔膜是不可滲透的。
65.根據(jù)權(quán)利要求51所述的椎間盤，其中終板中的至少一個用從包括金屬，聚合體，陶瓷和復(fù)合物的組中選擇的材料制造。
66.根據(jù)前述權(quán)利要求51-65中的任何一項(xiàng)所述的椎間盤，其中終板中的至少一個用從包括皮質(zhì)的，松質(zhì)的，異體移植，自體移植，異種移植，去礦物質(zhì)或部分去礦物質(zhì)的骨骼的組中選擇的骨骼材料制造。
67.根據(jù)前述權(quán)利要求51-66中的任何一項(xiàng)所述的椎間盤，還包括設(shè)置在第一和第二外表面中的至少一個上的抗移動結(jié)構(gòu)。
68.根據(jù)前述權(quán)利要求51-67中的任何一項(xiàng)所述的椎間盤，還包括設(shè)置在第一和第二外表面中的至少一個上的持久固定裝置。
69.根據(jù)前述權(quán)利要求51-68中的任何一項(xiàng)所述的椎間盤，還包括設(shè)置在第一和第二內(nèi)表面和/或外表面中的至少一個上的植入器械接附，導(dǎo)向或保持結(jié)構(gòu)。
70.放置在第一和第二椎骨之間的椎間盤，其包括具有第一內(nèi)表面和第一外表面的第一終板，第一外表面接觸第一椎骨；具有第二內(nèi)表面和第二外表面的第二終板，第二外表面接觸第二椎骨；以及設(shè)置在第一和第二終板之間的開槽的核，開槽的核具有第一和第二表面，第一表面配置為匹配形成在第一終板內(nèi)表面上的凹穴，及第二表面包括配置為匹配與第二終板相關(guān)的相應(yīng)表面的鉸接表面。
71.根據(jù)權(quán)利要求70所述的椎間盤，開槽的核第一表面具有第一直徑且凹穴具有比第一直徑大的第二直徑，以使開槽的核可以在凹穴內(nèi)平移。
72.根據(jù)權(quán)利要求70或71所述的椎間盤，還包括設(shè)置在第一和第二終板之間的蓋子，蓋子配置為接合凹穴和開槽的核的至少一部分，以把核軸向保持在凹穴內(nèi)。
73.根據(jù)前述權(quán)利要求70-72中的任何一項(xiàng)所述的椎間盤，其中開槽的核的第二表面配置為在第二終板相應(yīng)的平面內(nèi)鉸接。
74.根據(jù)前述權(quán)利要求70-73中的任何一項(xiàng)所述的椎間盤，還包括設(shè)置在上終板和下終板之間的隔膜，隔膜至少封裝開槽的核和凹穴。
75.根據(jù)權(quán)利要求74所述的椎間盤，其中隔膜還封裝上終板和下終板。
76.根據(jù)權(quán)利要求74所述的椎間盤，其中隔膜用彈性體材料制造。
77.根據(jù)前述權(quán)利要求74-76中的任何一項(xiàng)所述的椎間盤，其中隔膜包括波紋管。
78.根據(jù)前述權(quán)利要求74-77中的任何一項(xiàng)所述的椎間盤，其中終板和隔膜限定了內(nèi)部體積，該體積至少部分填充流體。
79.根據(jù)權(quán)利要求78所述的椎間盤，還包括與體積連通的瓣膜，以用流體至少部分填充體積。
80.根據(jù)權(quán)利要求78或79所述的椎間盤，其中流體是可壓縮的。
81.根據(jù)權(quán)利要求78或79所述的椎間盤，其中流體是不可壓縮的。
82.根據(jù)前述權(quán)利要求70-81中的任何一項(xiàng)所述的椎間盤，其中終板中的至少一個用從包括金屬，聚合體，陶瓷和復(fù)合物的組中選擇的材料制造。
83.根據(jù)前述權(quán)利要求70-82中的任何一項(xiàng)所述的椎間盤，其中終板中的至少一個用從包括皮質(zhì)的，松質(zhì)的，異體移植，自體移植，異種移植，去礦物質(zhì)或部分去礦物質(zhì)的骨骼的組中選擇的骨骼材料制造。
84.根據(jù)前述權(quán)利要求70-83中的任何一項(xiàng)所述的椎間盤，還包括設(shè)置在第一和第二外表面中的至少一個上的抗移動結(jié)構(gòu)。
85.根據(jù)前述權(quán)利要求70-84中的任何一項(xiàng)所述的椎間盤，還包括設(shè)置在第一和第二外表面中的至少一個上的持久固定裝置。
86.根據(jù)前述權(quán)利要求70-85中的任何一項(xiàng)所述的椎間盤，還包括設(shè)置在第一和第二內(nèi)表面或外表面中的至少一個上的植入器械接附，導(dǎo)向或保持結(jié)構(gòu)。
87.一種用于放置在第一和第二椎骨之間的椎間盤，其包括具有第一內(nèi)表面和第一外表面的第一終板，第一外表面接觸第一椎骨；具有第二內(nèi)表面和第二外表面的第二終板，第二外表面接觸第二椎骨；具有頂端表面和底端表面的帽子；頂端表面配置為匹配第一終板的內(nèi)表面；及設(shè)置在帽子的底端表面和第二終板內(nèi)表面之間的環(huán)彈簧；
88.根據(jù)權(quán)利要求87所述的椎間盤，其中環(huán)彈簧具有第一和第二表面，第一表面配置為匹配帽子的底端表面，且第二表面配置為匹配形成在第二終板內(nèi)表面上的凹穴。
89.根據(jù)權(quán)利要求87或88所述的椎間盤，還包括限定環(huán)彈簧的第一和第二端面之間的間隙的槽，其中確定間隙尺寸，以允許環(huán)彈簧彈性壓縮，使得當(dāng)帽子施加壓縮力在環(huán)彈簧時，端面彼此接近。
90.根據(jù)前述權(quán)利要求87-89中的任何一項(xiàng)所述的椎間盤，環(huán)彈簧還包括第一直徑，且帽子的底端表面具有包括第二直徑的軸向突出，第一直徑基本比第二直徑大，其中當(dāng)帽子的底端表面接合環(huán)彈簧的頂端第一表面時，帽子可以相對于環(huán)彈簧平移。
91.根據(jù)前述權(quán)利要求87-90中的任何一項(xiàng)所述的椎間盤，還包括多個設(shè)置在第一和第二表面之間的槽，當(dāng)帽子施加壓縮力在環(huán)彈簧時，槽起作用為使得環(huán)彈簧的至少一部分可彈性壓縮。
92.根據(jù)權(quán)利要求91所述的椎間盤，突出包括徑向唇緣，其具有比環(huán)彈簧的第一直徑大的外直徑，唇緣允許帽子的突出壓裝配入環(huán)彈簧的第一直徑。
93.根據(jù)前述權(quán)利要求87-92中的任何一項(xiàng)所述的椎間盤，還包括設(shè)置在第一和第二終板之間的蓋子，蓋子配置為接合凹穴和環(huán)彈簧或帽子的至少一部分，以軸向保持環(huán)彈簧和帽子在凹穴內(nèi)。
94.根據(jù)前述權(quán)利要求87-93中的任何一項(xiàng)所述的椎間盤，還包括設(shè)置在上終板和下終板之間的隔膜。
95.根據(jù)前述權(quán)利要求87-94中的任何一項(xiàng)所述的椎間盤，還包括設(shè)置在上終板和下終板之間的隔膜，隔膜至少封裝帽子，環(huán)彈簧和凹穴。
96.根據(jù)權(quán)利要求95所述的椎間盤，其中隔膜封裝上終板和下終板。
97.根據(jù)權(quán)利要求95或96所述的椎間盤，其中隔膜用彈性體材料制造。
98.根據(jù)前述權(quán)利要求95-97中的任何一項(xiàng)所述的椎間盤，其中隔膜包括波紋管。
99.根據(jù)前述權(quán)利要求95-98中的任何一項(xiàng)所述的椎間盤，其中終板和隔膜限定了內(nèi)部體積，該體積至少部分填充流體。
100.根據(jù)權(quán)利要求99所述的椎間盤，還包括與體積連通的瓣膜，以用流體至少部分填充體積。
101.根據(jù)權(quán)利要求99或100所述的椎間盤，其中流體是不可壓縮的。
102.根據(jù)權(quán)利要求99或100所述的椎間盤，其中流體是可壓縮的。
103.根據(jù)前述權(quán)利要求87-102中的任何一項(xiàng)所述的椎間盤，其中終板中的至少一個用從包括金屬，聚合體，陶瓷和復(fù)合物的組中選擇的材料制造。
104.根據(jù)前述權(quán)利要求87-103中的任何一項(xiàng)所述的椎間盤，其中終板中的至少一個用從包括皮質(zhì)的，松質(zhì)的，異體移植，自體移植，異種移植，去礦物質(zhì)或部分去礦物質(zhì)的骨骼的組中選擇的骨骼材料制造。
105.根據(jù)前述權(quán)利要求87-104中的任何一項(xiàng)所述的椎間盤，還包括設(shè)置在第一和第二外表面中的至少一個上的抗移動結(jié)構(gòu)。
106.根據(jù)前述權(quán)利要求87-105中的任何一項(xiàng)所述的椎間盤，還包括設(shè)置在第一和第二外表面中的至少一個上的持久固定裝置。
107.根據(jù)前述權(quán)利要求87-106中的任何一項(xiàng)所述的椎間盤，還包括設(shè)置在第一和第二內(nèi)表面或外表面中的至少一個上的植入器械接附，導(dǎo)向或保持結(jié)構(gòu)。
108.一種用于放置在第一和第二椎骨之間的椎間盤，其包括具有第一內(nèi)表面和第一外表面的第一終板，第一外表面接觸第一椎骨；具有第二內(nèi)表面和第二外表面的第二終板，第二外表面接觸第二椎骨；具有配置為接合第二終板的第一和第二彈性端部，以及長度的片彈簧，片彈簧還包括具有第一和第二表面的中心體，第一表面包括鉸接表面。
109.根據(jù)權(quán)利要求108所述的椎間盤，其中第二終板還包括具有比片彈簧長度小的長度的凹進(jìn)，其中當(dāng)片彈簧接合第二終板以使第一和第二彈性端部支撐在終板的內(nèi)表面上且中心體設(shè)置在終板凹進(jìn)上時，當(dāng)壓縮力施加到片彈簧第一表面上時，至少一部分中心體可以移入凹進(jìn)，允許第二表面接觸凹進(jìn)表面。
110.根據(jù)權(quán)利要求108或109所述的椎間盤，凹進(jìn)還包括凹進(jìn)表面，片彈簧第二表面和凹進(jìn)表面配置為在其間限定間隙，使得當(dāng)預(yù)定壓縮力施加到片彈簧的第一表面時，片彈簧的第二表面接觸凹進(jìn)表面的至少一部分。
111.根據(jù)前述權(quán)利要求109-110中的任何一項(xiàng)所述的椎間盤，其中中心體和凹進(jìn)配置為使得片彈簧可以在相對于第二終板的至少一個方向上平移。
112.根據(jù)前述權(quán)利要求108-111中的任何一項(xiàng)所述的椎間盤，其中第一終板還包括具有配置為相應(yīng)于片彈簧鉸接表面的鉸接表面的內(nèi)表面。
113.根據(jù)權(quán)利要求112所述的椎間盤，其中鉸接表面配置為允許片彈簧相對第一終板鉸接和平移。
114.根據(jù)前述權(quán)利要求108-113中的任何一項(xiàng)所述的椎間盤，還包括設(shè)置在第一和第二終板之間的隔膜。
115.根據(jù)權(quán)利要求114所述的椎間盤，還包括設(shè)置在上終板和下終板之間的隔膜，隔膜至少封裝片彈簧。
116.根據(jù)權(quán)利要求114或115所述的椎間盤，其中隔膜封裝第一和第二終板。
117.根據(jù)前述權(quán)利要求114-116中的任何一項(xiàng)所述的椎間盤，其中隔膜用彈性體材料制造。
118.根據(jù)前述權(quán)利要求114-117中的任何一項(xiàng)所述的椎間盤，其中隔膜包括波紋管。
119.根據(jù)前述權(quán)利要求114-118中的任何一項(xiàng)所述的椎間盤，其中終板和隔膜限定了內(nèi)部體積，該體積至少部分填充流體。
120.根據(jù)權(quán)利要求119所述的椎間盤，還包括與體積連通的瓣膜，以用流體至少部分填充體積。
121.根據(jù)權(quán)利要求119或120所述的椎間盤，其中流體是不可壓縮的。
122.根據(jù)前述權(quán)利要求108-121中的任何一項(xiàng)所述的椎間盤，其中終板中的至少一個用從包括金屬，聚合體，陶瓷和復(fù)合物的組中選擇的材料制造。
123.根據(jù)前述權(quán)利要求108-122中的任何一項(xiàng)所述的椎間盤，其中終板中的至少一個用從包括皮質(zhì)的，松質(zhì)的，異體移植，自體移植，異種移植，去礦物質(zhì)或部分去礦物質(zhì)的骨骼的組中選擇的骨骼材料制造。
124.根據(jù)前述權(quán)利要求108-123中的任何一項(xiàng)所述的椎間盤，還包括設(shè)置在第一和第二外表面中的至少一個上的抗移動結(jié)構(gòu)。
125.根據(jù)前述權(quán)利要求108-124中的任何一項(xiàng)所述的椎間盤，還包括設(shè)置在第一和第二外表面中的至少一個上的持久固定裝置。
126.根據(jù)前述權(quán)利要求108-125中的任何一項(xiàng)所述的椎間盤，還包括設(shè)置在第一和第二內(nèi)表面和/或外表面中的至少一個上的植入器械接附，導(dǎo)向或保持結(jié)構(gòu)。
127.一種用于放置在第一和第二椎骨之間的椎間盤，其包括具有第一內(nèi)表面和第一外表面的第一終板，第一外表面配置為接觸第一椎骨；具有第二內(nèi)表面和第二外表面的第二終板，第二外表面配置為接觸第二椎骨；具有與第一終板相關(guān)的第一表面的第一鉸接部件；片彈簧具有至少與第二終板相關(guān)的第一表面和與第一鉸接部件的第二表面相關(guān)的第二表面；其中第一鉸接部件配置為允許第一和第二終板相對于彼此相互鉸接，且片彈簧配置為允許終板根據(jù)施加到終板中的至少一個的壓縮力相互接近。
128.根據(jù)權(quán)利要求127所述的椎間盤，其中第一終板內(nèi)表面和第一鉸接部件的第一表面中的至少一個包括凹形表面，另一個表面是凸形的，表面配置為允許鉸接部件相對于第一終板鉸接。
129.根據(jù)權(quán)利要求127或128所述的椎間盤，其中第一終板內(nèi)表面包括凹形形狀，第一鉸接部件包括相應(yīng)的凸形形狀。
130.根據(jù)前述權(quán)利要求127-129中的任何一項(xiàng)所述的椎間盤，還包括具有與第一終板內(nèi)表面相關(guān)的第一表面及與第一鉸接部件的第一表面相關(guān)的第二表面的第二鉸接部件。
131.根據(jù)權(quán)利要求130所述的椎間盤，其中第二鉸接部件的第二表面是凹形的且配置為相應(yīng)于第一鉸接部件的凸形第一表面。
132.根據(jù)權(quán)利要求131所述的椎間盤，其中凹形和凸形表面配置為允許鉸接部件之間的鉸接和平移。
133.根據(jù)前述權(quán)利要求130-132中的任何一項(xiàng)所述的椎間盤，其中鉸接部件中的至少一個包括不同于第一或第二終板之一的材料的材料。
134.根據(jù)前述權(quán)利要求127-133中的任何一項(xiàng)所述的椎間盤，其中第一終板的內(nèi)表面和鉸接部件的第一表面還配置為允許鉸接部件相對于第一終板平移。
135.根據(jù)前述權(quán)利要求127-134中的任何一項(xiàng)所述的椎間盤，第二終板還包括在第二內(nèi)表面內(nèi)的凹進(jìn)，片彈簧具有足夠橫跨凹進(jìn)的長度，使得至少片彈簧的相對端由內(nèi)表面支撐及片彈簧的中心部分設(shè)置在凹進(jìn)上面，其中中心部分可以在壓縮力施加到片彈簧的第二表面時移入凹進(jìn)。
136.根據(jù)權(quán)利要求135所述的椎間盤，第二終板還包括形成尺寸并配置為允許片彈簧相對于第二終板在至少一個方向上平移的外圍邊緣。
137.根據(jù)權(quán)利要求135或136所述的椎間盤，第二終板還包括形成尺寸并配置為防止片彈簧在至少一個其它方向上平移的外圍邊緣。
138.根據(jù)前述權(quán)利要求134-137中的任何一項(xiàng)所述的椎間盤，片彈簧的第二表面還包括配置為容納在鉸接部件的第二表面上形成的突起的凹進(jìn)。
139.根據(jù)權(quán)利要求138所述的椎間盤，其中凹進(jìn)和突起形成尺寸并配置為允許鉸接部件在相對片彈簧的至少一個方向上平移。
140.根據(jù)前述權(quán)利要求136-139中的任何一項(xiàng)所述的椎間盤，還包括帽子部件，其配置為接合第二終板的至少一部分，且覆蓋片彈簧的至少一部分，以防止片彈簧與第二終板軸向脫離。
141.根據(jù)前述權(quán)利要求135-140中的任何一項(xiàng)所述的椎間盤，帽子部件還包括至少一個突起脊，其配置為接觸至少一個與第一終板相關(guān)的突起脊，以在至少一個方向上限制終板之間的鉸接。
142.根據(jù)權(quán)利要求141所述的椎間盤，其中突起脊具有相應(yīng)的平坦的表面輪廓。
143.根據(jù)權(quán)利要求141或142所述的椎間盤，其中突起脊具有相應(yīng)的有角度的表面。
144.根據(jù)前述權(quán)利要求127-143中的任何一項(xiàng)所述的椎間盤，其中終板中的至少一個用從包括金屬，聚合體，陶瓷和復(fù)合物的組中選擇的材料制造。
145.根據(jù)前述權(quán)利要求127-144中的任何一項(xiàng)所述的椎間盤，其中終板中的至少一個用從包括皮質(zhì)的，松質(zhì)的，異體移植，自體移植，異種移植，去礦物質(zhì)或部分去礦物質(zhì)的骨骼的組中選擇的骨骼材料制造。
146.根據(jù)前述權(quán)利要求127-145中的任何一項(xiàng)所述的椎間盤，還包括設(shè)置在第一和第二外表面中的至少一個上的抗移動結(jié)構(gòu)。
147.根據(jù)前述權(quán)利要求127-146中的任何一項(xiàng)所述的椎間盤，還包括設(shè)置在第一和第二外表面中的至少一個上的持久固定裝置。
148.根據(jù)前述權(quán)利要求127-147中的任何一項(xiàng)所述的椎間盤，還包括設(shè)置在第一和第二內(nèi)表面或外表面中的至少一個上的植入器械接附，導(dǎo)向或保持結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于在鄰近椎骨之間放置的人工椎間盤。人工椎間盤最好設(shè)計為恢復(fù)椎間盤的高度和自然的椎間盤的曲率，允許運(yùn)動的自然范圍，吸收沖擊并提供對運(yùn)動和軸向壓縮的抵抗力。并且，椎間盤可以用在脊柱的頸部，胸部，或腰部區(qū)域。人工椎間盤可以包括個體或結(jié)合體內(nèi)部包括至少一個彈簧部件，其最好包括弓形表面部件，柔性的核，該柔性的核最好為開槽的核，環(huán)彈簧，有翼的片彈簧，或片彈簧。該鉸接部件最好通過中間沖擊吸收元件接附到終板之一。
文檔編號A61F2/44GK1722993SQ03824252
公開日2006年1月18日 申請日期2003年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月15日
發(fā)明者大衛(wèi)·格伯, 賈斯廷·K·科珀斯, 克里斯托弗·M·安吉盧奇, 大衛(wèi)·保羅, 帕斯卡爾·斯蒂爾, 邁克爾·L·博耶二世 申請人:新特斯(美國)公司