可擴張脊柱植入物及相關安置過程的制作方法

文檔序號：1124753閱讀：223來源：國知局

專利名稱：可擴張脊柱植入物及相關安置過程的制作方法
技術領域：
本發(fā)明一般涉及脊柱植入物領域，更具體地涉及可擴張脊柱植入物及相關安置過程(instrumentation)。
背景技術：
已進行了許多嘗試來開發(fā)一種椎間植入物，代替受損或變性的天然脊椎盤并維持相鄰椎骨間足夠的椎間盤間隙穩(wěn)定性，至少維持到完成關節(jié)融合。椎間植入物可以是實心的，有時稱為間隔物或骨栓，或者可以設計成中空內(nèi)部以允許骨向內(nèi)生長，有時稱為融合裝置或融合架。融合裝置的內(nèi)部可填充有骨生長誘導性物質以促進骨生長進入并通過裝置，實現(xiàn)更快速和穩(wěn)定的關節(jié)融合。
本領域已知多種類型、形狀和構型的脊柱植入物。例如，較常見的設計之一是圓柱形脊柱植入物，它具有外螺紋以便插入盤間隙。因此，需要在相鄰椎體中鉸孔和開孔以形成用于接納螺紋植入物的螺紋通道。然而，這些技術通常涉及相鄰椎體后部鉸孔過度，而使承重椎骨被切除過度，導致待處理脊柱部分不穩(wěn)定。其它類型的椎間植入物一般為矩形，具有平的上下外表面，用于嚙合相鄰椎體。然而，平的上下外表面可能不能充分配合椎骨終板的形狀，從而導致植入物與相鄰椎體間的嚙合不統(tǒng)一不一致。
此外，大多數(shù)椎間植入物設計是預先確定的固定高度，近似盤間隙的天然高度。插入固定高度的椎間植入物通常需要將盤間隙撐開到稍大于盤間隙天然高度的插入高度。也嘗試開發(fā)多種類型的可擴張椎間植入物，其構型可沿盤間隙的高度擴張。這種類型的可擴張植入物通常包括多個臂或分支，其近端部分從固定底板延伸，遠端部分保持未連接和游離以相互獨立運動。一楔件在臂間位移以分開或張開臂的遠端部分，使植入物轉化為擴張構型，形成錐形且鄰近植入物遠端處為最大植入物高度。注意，楔件在相鄰的臂遠端部分間的定位不能提供沿植入物中部的支持以抵抗相鄰椎體施加在植入物上的壓力。此外，擴張楔件可占據(jù)植入物大部分的內(nèi)腔，因而降低植入物中接納骨生長誘導性物質的能力。
而且，一些椎間植入物設計包括分別嚙合上下椎骨終板的上下承重面以維持選定的盤間隙高度。這些植入物有時包括從上下承重面延伸的齒或其它類型的表面凸起，以助于嚙合相鄰椎骨終板而基本上防止植入物的移位和可能的植入物從盤間隙的脫出。然而，齒或其它類型表面凸起的加入可增加植入物的總體高度。結果，必須將相鄰椎骨撐開到至少和植入物總體高度(包括齒的高度) 一樣大的盤間隙高度。撐開相鄰椎骨以接納植入物的總體高度可能導致盤間隙過度分離。此外，將植入物插入盤間隙還可能受到在上下承重面上延伸的齒或其它類型表面凸起的阻礙。
因此，行業(yè)中一般需要提供一種改進的可擴張脊柱植入物及相關安置過程。本發(fā)明滿足了這種需要并以新穎和非顯而易見的方式提供了其它益處和優(yōu) 點。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明一般涉及一種可擴張脊柱植入物及相關安置過程。雖然僅能參考所附權利要求書確定本文所覆蓋的本發(fā)明的實際性質，但以本文所述優(yōu)選實施方式為特征的本發(fā)明的某些形式簡要描述如下。
在本發(fā)明的一種形式中，提供了一種可擴張脊柱植入物，其包括具有縱軸線并且可在初始構型和擴張構型間轉變的植入體主體，所述植入物主體包括沿橫軸線間隔開的第一和第二軸向壁，所述軸向壁中至少一個具有相互間側向偏離的第一和第二軸向壁部分。植入物還包括與所述第一壁部分協(xié)同起效的擴張
元件，使第一壁部分相對于第二壁部分大致沿橫軸線位移而使所述植入物主體從初始構型轉變至擴張構型。
在本發(fā)明的另一種形式中，提供了一種可擴張脊柱植入物，其包括具有縱軸線并且可在初始構型和擴張構型間轉變的植入體主體，所述植入物主體包括沿橫軸線間隔開的第一和第二軸向壁，所述軸向壁中至少一個具有相互間側向偏離的第一和第二軸向壁部分。當植入物主體處于初始構型時，第一壁部分相對于第二壁部分形成凹陷區(qū)域。植入物還包括與所述第一壁部分協(xié)同起效的擴張元件，以使所述植入物主體從初始構型轉變至擴張構型，其中，凹陷部分大致沿橫軸線向外擴張。
在本發(fā)明的一種形式中，提供了一種可擴張脊柱植入物，其包括具有縱軸線并且可在初始構型和擴張構型間轉變的植入體主體，所述植入物主體包括沿橫軸線間隔開的第一和第二軸向壁，所述軸向壁中至少一個具有相互間側向偏離的活動壁部分和基本固定壁部分。植入物還包括與所述活動壁部分協(xié)同起效的擴張元件，使活動壁部分相對于固定壁部分大致沿橫軸線向外位移而使所述植入物主體從初始構型轉變至擴張構型。
本發(fā)明的目的之一是提供一種改良的可擴張脊柱植入物及相關安置過程。通過附圖和本說明書，本發(fā)明的其它目的、特征、優(yōu)點、益處和方面將顯而易見。

圖1是根據(jù)本發(fā)明一種形式的可擴張脊柱植入物的立體圖。
圖2是與圖1所示可擴張脊柱植入物結合使用的根據(jù)本發(fā)明一個實施方式的可擴張植入物主體的側視圖。
圖3是圖2所示可擴張植入物主體的俯視平面圖。
圖4是圖2所示可擴張植入物主體的端視圖。
圖5是與圖1所示可擴張脊柱植入物結合使用的根據(jù)本發(fā)明一個實施方式的擴張元件的端視圖。
圖6是圖5所示擴張元件的側視圖。
圖7是在椎間盤間隙內(nèi)處于初始非擴張狀態(tài)的圖1所示可擴張脊柱植入物的側視圖。
圖8是在椎間盤間隙內(nèi)處于完全擴張狀態(tài)的圖1所示可擴張脊柱植入物的側視圖。
圖9是在椎間盤間隙內(nèi)處于完全擴張狀態(tài)的一對圖1所示可擴張脊柱植入物的俯視平面圖。
圖10是處于初始非擴張狀態(tài)的本發(fā)明另一種形式的可擴張脊柱植入物的側視圖。
圖11是處于初始非擴張狀態(tài)的圖IO所示可擴張脊柱植入物的端視圖。圖12是處于完全擴張狀態(tài)的圖IO所示可擴張脊柱植入物的側視圖。圖13是處于完全擴張狀態(tài)的圖IO所示可擴張脊柱植入物的端視圖。
圖H是在椎間盤間隙內(nèi)處于完全擴張狀態(tài)的圖IO所示可擴張脊柱植入物的側視圖。
具體實施例方式
為了促進對本發(fā)明原理的理解，現(xiàn)在將參考附圖所示實施方式并使用具體語言來描述這些實施方式。但是，應理解，這里并不限制本發(fā)明的范圍，并且認為包括所示裝置的變化和進一步改進，以及本文所述本發(fā)明原理的進一步應用，如本發(fā)明所屬領域技術人員通常所理解的那樣。
參考圖I，顯示了根據(jù)本發(fā)明一種形式的可擴張椎間植入物20。椎間植入物20沿縱軸線L延伸，大致包括可擴張植入物主體22和擴張元件24。如下文更詳細所述，擴張元件24用于使植入物主體22從初始非擴張狀態(tài)(如圖7所示) 轉變?yōu)閿U張狀態(tài)(如圖8所示)，其中，植入物主體22的擴張大致沿橫軸線T進行。擴張元件24也允許植入物主體22從擴張狀態(tài)回縮到初始非狀態(tài)狀態(tài)。關于可擴張脊柱植入物20的特征及其操作的進一步描述參見下文。
可擴張脊柱植入物20中各個元件由生物相容性材料構成。在本發(fā)明的一個實施方式中，椎間植入物20中各個元件由金屬材料構成，例如不銹鋼和不銹鋼合金、鈦和鈦合金、形狀記憶合金、鈷鉻合金或任何其它合適的金屬材料。在本發(fā)明另一個實施方式中，椎間植入物20中各個元件由非金屬材料構成，例如聚合物材料、陶瓷材料、增強的復合材料、骨、骨替代材料或任何其它合適的非金屬材料。
綜合參考圖1-4，顯示了關于可擴張植入物主體22的進一步細節(jié)。在所示本發(fā)明實施方式中，植入物主體22被構造成可擴張融合架，它包括能夠促進或便于骨向內(nèi)生長和/或通過植入物20的特征以實現(xiàn)相鄰椎體間的關節(jié)融合，其細節(jié)將如下所述。然而，應理解，在本發(fā)明的其它實施方式中，植入物主體 22可被構造成可擴張間隔物或骨栓。
在本發(fā)明一個實施方式中，可擴張植入物主體22包括大致沿縱軸線L延伸的上壁和下壁30、 32，以及一對在上壁和下壁30、 32的相對末端部分間橫向延伸且互連的端壁34、 36。上下軸向壁30、 32和橫向端壁34、 36協(xié)同形成大致沿縱軸線L延伸的內(nèi)腔40。在所示植入物主體22的實施方式中，軸向壁 30、 32和橫壁34、 36使植入物主體22具有大致矩形的軸向截面。然而，應理
解，也可考慮其它形狀和構型的植入物主體22，落在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
在本發(fā)明的一方面，上壁和下壁30、 32與端壁34、 36聯(lián)結，聯(lián)結的方式使得能夠通過擴張元件24將上壁和下壁30、 32相互間向外位移。在本發(fā)明的另一方面，擴張元件24與上下壁30、 32協(xié)同起效以使上下壁30、 32相互間向外彎曲變形，實現(xiàn)植入物主體22從圖7所示非擴張狀態(tài)朝圖8所示擴張狀態(tài)大致沿橫軸線T的向外擴張。這種向外變形主要是因為上下壁31、 32的柔性性質和/或上下壁30、 32與端壁34、 36間的柔性連接。在本發(fā)明的一個實施方式中，上壁和下壁30、 32與端壁34、 36—體成形，形成整體單件式植入物主體22。然而，還考慮，上壁和下壁30、 32與端壁34、 36可分別成形并連接在一起，形成多件式可擴張主體組件。如圖2所示，在另一個實施方式中，上壁和下壁30、 32與端壁34、 36間的連接點包括圓形內(nèi)表面38以增加柔性，便于植入物主體22擴張期間上壁和下壁30、 32的向外變形。此外，上壁和下壁30、 32與端壁34、 36間的連接點還包括圓形外表面39以形成園形的近端和遠端，有助于植入物主體22插入到相鄰椎體間和進入盤間隙內(nèi)，也有利于有可能發(fā)生的植入物主體2 2從椎間盤間隙中取出。
在本發(fā)明的又一方面，處于非擴張狀態(tài)時(圖7)，上壁和下壁30、 32的外表面形成沿橫軸線T向內(nèi)延伸的凹陷區(qū)域。在所示實施方式中，上壁和下壁30、 32形成的凹陷區(qū)域包括向內(nèi)延伸凹曲面。然而，也考慮其它形式和構型的凹陷區(qū)域，落在本發(fā)明的范圍內(nèi)。如下更詳細所述，凹陷區(qū)域或凹曲面使椎間植入物20總體垂直輪廓較小，以便將植入物20插入到盤間隙中而不需要撐開相鄰椎骨以適應從上壁和下壁30、 32延伸的齒或其它表面凸起所具有的額外高度。然而，如圖8所示，一旦椎間植入物20插入盤間隙之后，植入物主體22的擴張導致上壁和下壁30、 32向外變形，其中，凹陷區(qū)域或凹曲面大致沿橫軸線T 向外擴張。在所示實施方式中，植入物主體22的擴張使上壁和下壁30、 32各自具有相對于縱軸線L向外延伸的凸曲率。如下進一步所述，當植入物20轉變?yōu)閿U張狀態(tài)時，上壁和下壁30、 32各自形成的凸曲率將對應于相鄰椎體各自形成的凹面曲率。
植入物主體22的上壁和下壁30、 32形成上下接合面50、 52。在本發(fā)明的
一個實施方式中，上下接合面50、 52又在端壁34、 36附近形成上承重面54a、
54b和下承重面56a、 56b。如下進一步所述，上下承重表面54a、 54b和56a、
56b分別接觸和抵靠上下椎體Vu、 VL的皮質緣/骨突環(huán)區(qū)域(圖7-9)，提供支持和耐受施加在植入物主體22上的大部分壓力。在所示本發(fā)明實施方式中，上
下承重表面54a、 54b和56a、 56b基本上光滑且沒有任何分節(jié)、隆起、凸起或不規(guī)則結構。然而，應理解，在其它實施方式中，上下承重表面可形成錨定特征以助于嚙合和抓持椎骨。
在本發(fā)明另一個實施方式中，植入物主體22的上下接合面50、 52包括多個軸向定位在上下承重表面54a、 54b和56a、 56b之間的錨定元件。錨定元件適合嚙合相鄰椎體Vu、 VL，以在植入物主體22植入椎間盤間隙后防止或限制植入物主體22的移動和/或促進骨生長到植入物主體22上。在一個實施方式中，錨定元件包括許多從上下接合面50、 52伸出的齒或表面凸起60。在另一個實施方式中，錨定元件包括許多切入上下接合面50、 52的凹槽62。然而，應理解，也考慮了與植入物主體22結合使用的錨定元件的其它組合和/或構型，包括從上下接合面50、 52延伸的其它特征或元件，例如長釘、螺紋、螺脊、凸塊、表面粗糙化或適合錨定于椎骨組織的任何其它元件或特征。還應理解，在本發(fā)明的其它實施方式中，植入物主體22的上下接合面50、 52不一定包括任何錨定元件，而是可選地形成沒有任何表面凸起或表面不規(guī)則化的基本上光滑的構型。
如圖2所示，端壁34、 36附近的上表面54a、 54b沿第一平面P！定位，端壁34、 36附近的下表面56a、 56b沿第二平面P2定位。第一和第二平面P,、 P2 間的距離限定了植入物主體22的最大初始非擴張高度/"。如上所述，當植入物主體22處于初始非擴張狀態(tài)時，上壁和下壁30、 32的外表面形成向內(nèi)延伸的凹曲面。由于該凹曲面，從上下接合面50、 52伸出的齒60(或其它類型的表面凸起)至少部分地向第一和第二表面Pp P2內(nèi)部定位，表面P,、 P2限定植入物主體22的最大非擴張高度/"。在所示本發(fā)明的實施方式中，齒60完全位于第一和第二平面P,、 P2內(nèi)部。
由于齒60優(yōu)選在植入物主體22處于初始非擴張主體時不突出或伸出超越第一和第二平面P,、 P2，植入物20插入盤間隙期間齒60不會千涉上下椎體 Vu、 VL并潛在地阻止植入物20的設置。因此，一般不需要撐開上下椎體Vu、 V^來適應壁30、 32上下表面上齒60的高度。此外，植入物主體22可具有齒 60(或其它類型的表面凸起)，其高度比在初始非擴張狀態(tài)下上壁和下壁30、 32 不形成凹曲面時所允許的高度要大。雖然所示植入物主體22的實施方式采取平面P,和P2設置成基本上相互平行，應理解在本發(fā)明的其它實施方式中，平面P!和P2可相互傾斜或成錐形。應理解，植入物主體22可被構造成平面P,
和P2相互成角，使植入物主體22形成對應于上下椎體Vu、 VxJ司脊柱前凸角的
錐形構型。
在所示植入物主體22的實施方式中，齒60被設置成在植入物主體22中央部分22c上橫向成行延伸的排列。雖然顯示植入物主體22具有兩行從上下接合面50、 52延伸的齒60，應理解也可考慮包括一行齒或三行或更多行齒。此外，應理解，齒60可沿其它方向取向，例如沿平行于縱軸線L的方向取向或設置成相對于縱軸線L呈一定斜角。還應理解，一行或多行齒60可從上下接合面50、 52的其它部分延伸，包括植入物主體22的末端部分22a、 22b。在一個實施方式中，齒60具有三角形構型；然而，也可考慮其它形狀和構型的齒，落在本發(fā)明的范圍內(nèi)。如圖8所示，一旦植入物主體22轉變?yōu)閿U張構型，齒 60嚙合/嵌塞到相鄰椎體Vu、 Vl的椎骨終板中，以防止或限制植入物主體22 的移動以及可能的從盤間隙中排出。
在所示植入物主體22的實施方式中，凹槽62被設置成在植入物主體22 的末端部分22a、 22b上成行延伸排列。盡管顯示植入物主體22分別在上下接合面50、 52中各形成十個凹槽60，應理解可包括任意數(shù)量的凹槽60。此外，應理解，凹槽62也可沿其它方向取向，例如平行于縱軸線L的方向取向或設置成相對于縱軸線L的斜角。還應理解，凹槽可陷入植入物主體22的其它部分，包括中央部分22c。
在本發(fā)明一個實施方式中，凹槽62的形成過程如下在上下接合面50、 52上切割洼地或通道，它們相互間隔而形成與上下接合面50、 52基本上共平面的槽脊或平臺64。在凹槽62和槽脊64匯合的地方形成邊緣或拐角66。在一個實施方式中，凹槽62被構造成槽寬度和槽深度大于槽脊64的寬度。然而，也可考慮其它構型的凹槽62。此外，在所示實施方式中，凹槽62形成大致圓形構型，具有基本上均一的半徑和曲率。然而，也可考慮其它形狀和構型的凹槽62，例如弧形或弓形凹槽、V-型或U-型凹槽或任何其它合適的凹槽形狀或構型。如圖8所示，一旦植入物主體22轉變?yōu)閿U張構型，槽脊64將嚙合相鄰椎骨Vu、 Vi的椎骨終板，使凹槽62鄰近其定位以在其中接納骨組織和/或促進骨生長到植入物主體22上。此外，凹槽62和槽脊64間形成的邊緣66有助于防止或限制植入物主體22的移動以及可能的從盤間隙中排出。
如圖1和3最清楚所示，在本發(fā)明一個實施方式中，植入物主體22具有骨向內(nèi)生長開口或槽縫80，所述開口或槽縫80橫穿植入物主體延伸而與內(nèi)腔 40連通并且在壁30、 32的上下接合面50、 52上開口。在所示實施方式中，槽縫80大致沿整個植入物主體22的長度/延伸，在槽縫80延伸穿過上壁和下壁 30、 32的地方具有一對縱向延伸且相對的側面82a、 82b。應理解，骨向內(nèi)生長槽縫80允許骨從相鄰椎體生長到植入物主體22內(nèi)和潛在地通過植入物主體 22。此外，槽縫80的尺寸也適合在相對的側面82a、 82b之間在其中接納擴張元件24的一部分，有助于大致沿縱軸線L導向擴張元件24，以在脊柱植入物 20擴張期間基本上防止當擴張元件24軸向位移通過植入物主體22時的邊對邊位移。
雖然顯示植入物主體22具有一個橫向延伸穿過植入物主體22且大致沿整個植入物主體22的長度/延伸的骨向內(nèi)生長槽縫80，應理解植入物主體22也可被構造成具有任意數(shù)量的骨向內(nèi)生長槽縫，包括兩個或多個沿植入物主體22 的長度在各個位置處的骨向內(nèi)生長槽縫或開口。此外，雖然顯示骨向內(nèi)生長槽縫80為大致矩形構型，具有大致沿整個植入物主體22的長度/延伸的槽縫長度/,，以及橫跨植入物主體22的寬度w約三分之一的槽縫寬度Mv應理解也可考慮其它形狀、構型和尺寸的骨向內(nèi)生長開口。還應理解，雖然顯示和描述的骨向內(nèi)生長槽縫80與內(nèi)腔40連通，在其它實施方式中，槽縫80不一定完全延伸穿過上壁和下壁30、 32。
如圖1和4最清楚所示，在所示植入物主體22的實施方式中，軸向開口 84延伸穿過各個端壁34、 36而與內(nèi)腔40連通。如下進一步所述，軸向開口 84的尺寸適合接受用于接合擴張元件24的器械的末端部分，以便植入物主體 22轉變到擴張構型。此外，軸向開口 84還允許骨從后方或前方從相鄰椎體生長到植入物主體22的內(nèi)腔40內(nèi)。在所示本發(fā)明的實施方式中，軸向開口 84 大致為矩形構型并具有較大的尺寸，幾乎占據(jù)所有端壁34、 36。然而，應理解，也考慮了軸向開口 84的其它尺寸、形狀和構型，落在本發(fā)明的范圍內(nèi)。還應理解，在本發(fā)明的其它實施方式中，端壁34、 36中只有一個具有軸向開口 84，而另一個端壁基本上實心，以封堵植入物主體22相對于軸向開口 84的末端。
如圖1和2所示，在本發(fā)明一個實施方式中，內(nèi)腔40包括許多沿植入物主體22的長度/定位的獨立腔室或節(jié)段。在在所示植入物主體22的實施方式中，內(nèi)腔40包括位于植入物主體22末端部分22a和22b附近的末端腔室90a 和90b，以及位于植入物主體22中央部分22c附近的中間或中央腔室90c。然200680021773.1
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而，應理解，內(nèi)腔40可包括任意數(shù)量的腔室，包括一個腔室、兩個腔室、或
四個或更多個腔室。在所示本發(fā)明的實施方式中，腔室90a、 90b、 90c各自側向延伸通過整個植入物主體22的寬度w，從而增加植入物主體22的擴張柔性，并提供給植入物主體22開放側以允許骨從側向生長到內(nèi)腔40內(nèi)。
在所示植入物主體22的實施方式中，末端腔室90a、卯b各自具有錐形區(qū) 域，其中，中間腔室90c附近的上壁和下壁30、 32的內(nèi)表面相互靠近向內(nèi)逐漸變細，形成一對相對的斜面92a、 92b。中央腔室90c為弧形構型，上壁和下壁 30、32的內(nèi)表面形成一對相對的凹面94a、94b，凹面94a、 94b與擴張元件24(圖 5和6)形成的上下弧形接合面120a、 120b具有大致相同的曲率，具體細節(jié)將在下文中描述。末端腔室卯a(chǎn)、卯b的斜面92a、 92b與中央腔室90c的凹面94a、 94b之間的交叉處形成位于中央腔室90c兩側的相對頂點或至高點96a、 96b和 98a、 98b。雖然所示植入物主體22的實施方式描繪了具有特定形狀和構型的內(nèi) 腔40和腔室卯a(chǎn)、 90b、 90c，應理解也考慮了其它合適的形狀和構型，落在本發(fā)明的范圍內(nèi)。在本發(fā)明的一個實施方式中，末端腔室90a、卯b相對于橫軸線 T基本上相互對稱，其目的將在下文中描述。
參考圖5和6，顯示了根據(jù)本發(fā)明一個實施方式的擴張元件24。在所示實施方式中，擴張元件24包括中央主體部分100和從中央部分100側向伸出且大致沿側軸線104設置的一對側面部分102a、 102b。
在本發(fā)明一個實施方式中，擴張元件24的中央部分100大致為矩形或方形截面，形成基本上平的或平面的側表面106a、 106b，側面部分102a、 102b 從側表面106a、 106b延伸。然而，應理解也考慮了其它形狀和截面的中央部分 100，例如六角形或多角形截面，或圓形或橢圓形截面，其中側表面106a、 106b 為彎曲或弧形構型，或者本領域技術人員已知的任何其它形狀或構型。中央部分100的上下節(jié)段108a、 108b至少在側表面106a、 106b間形成寬度MV該寬度近似于延伸穿過植入物主體22的槽縫80的寬度w,。如下進一步所述，在植入物主體22朝圖8所示擴張構型轉變期間，當擴張元件24軸向位移通過內(nèi)腔 40時，中央部分100的上下節(jié)段108a、 108b沿相對側表面82a、 82b位移通過槽縫80。
在所示實施方式中，中央部分IOO形成直徑心的通道110。通道110完全延伸通過中央部分100，當擴張元件24位于植入物主體22內(nèi)時大致沿縱軸線 L設置。通道110的尺寸適合接納外科器械200(圖7)的遠端部分，外科器械的
構型能夠在植入物主體22轉變至擴張構型期間使擴張元件軸向位移通過內(nèi)腔40，詳細內(nèi)容如下所述。在一個實施方式中，通道IIO大致為圓形截面，包括沿軸向通道110形成連續(xù)螺紋圖案的內(nèi)螺紋112，適合接合外科器械200的螺紋遠端部分。然而，應理解，也考慮了與本發(fā)明結合使用的其它形狀和構型的軸向通道110。
在本發(fā)明的另一個實施方式中，擴張元件24的側面部分102a、 102b各自包括相對于側軸線104的大致圓形截面，外徑(12。如圖5所示，延伸穿過擴張元件24的中央部分100的軸線通道110的直徑力大于側面部分102a、 102b的外徑(12。應理解，如果沒有膨大的中央部分100，延伸穿過擴張元件24的軸向通道IIO的最大直徑力將稍小于側面部分102a、 102b的外徑d2。如下進一步所述，通道IIO的直徑力較大有利于移植材料(或其它類型的材料)穿過擴張元件24進入植入物主體22內(nèi)腔40所限定的末端腔室90a、 90b之一。此外，通道110的直徑^較大還有利于與外科器械200遠端部分更穩(wěn)定和牢固的接合。
在所示實施方式中，擴張元件24的側面部分102a、 102b各自為大致圓形截面，形成具有彎曲或弧形構型的上下接合面120a、 120b。然而，應理解，也考慮了其它形狀和截面的側面部分102a、 102b和上下接合面120a、 120b。例如，在本發(fā)明其它實施方式中，側面部分102a、 102b可以是三角形、矩形、六角形或多角形截面，上下接合面120a、 120b有角或基本上平的或平面構型，或本領域技術人員已知的任何其它形狀或構型。側面部分102a、 102b使擴張元件 24的總寬度小于或等于植入物主體22的總寬度，這樣，側面部分102a、 102 不會側向延伸超出植入物主體22的側表面。如下更詳細所述，在植入物主體 22轉變至圖8所示擴張構型期間，當擴張元件24軸向位移通過內(nèi)腔40時，側面部分102a、 102b的上下接合面120a、 120b沿上壁和下壁30、 32的斜面92a、 92b滑動。
現(xiàn)在參考圖7，顯示了以初始非擴張構型設置在上下椎體Vu、 VL之間的盤間隙內(nèi)的椎間植入物20。如上所述，初始非擴張構型時植入物主體22的最大初始高度/ /是指端壁分別在34、 36附近上下端面54a、 56a和54b、 56b間的距離，在所示實施方式中是第一和第二平面P,、 P2間的距離。為了使上下椎體 Vu、 VL撐開最小和避免盤間隙過度撐開，植入物主體22的初始高度&優(yōu)選等于天然盤間隙高度。在一個實施方式中，植入物主體22的初始高度A;精確對應于上下椎體Vu、 V^的前/后側部分附近鄰近皮質緣/骨突環(huán)區(qū)域附近的天然盤
間隙高度。然而，也考慮了植入物主體22的其它初始高度，落在本發(fā)明的范
圍內(nèi)。也如下所述，由于上壁和下壁30、 32的向內(nèi)延伸構型，從上壁和下壁 30、32延伸的齒60 (或其它類型的表面凸起)不會突出或延伸超出第一和第二平面P,、 P2，因而避免了齒60與上下椎體Vu、 V!j司的干涉，這種干涉會阻礙植入物20插入到椎間盤間隙中。
本發(fā)明一個實施方式的外科器械200與椎間植入物20嚙合，以助于植入物20插入到盤間隙內(nèi)和植入物主體22轉變至圖8所示擴張構型。在一個實施方式中，外科器械200通常包括可與植入物主體22嚙合的外部套管202和位于外部套管202內(nèi)可與擴張元件24嚙合的內(nèi)部傳動軸204。雖然本文闡述和描述了外科器械200的具體構型，應理解，也考慮了與本發(fā)明結合使用的其它合適的類型和構型的外科器械，所述外科器械中各個元件及其操作可不同于本文闡述和描述的外科器械200的實施方式。例如，Liu等的美國專利6,436,140闡述和描述了與本發(fā)明結合使用的另一種類型的外科器械，該專利的內(nèi)容結合于
此作為參考。
外科器械200包括第一手柄(未示出)和第二手柄(未示出)，第一手柄附連于外部套管202以助于椎間植入物20的操作和握持，第二手柄附連于內(nèi)部傳動軸204以助于驅動傳動軸來擴張植入物20。在一個實施方式中，附連于外部套管202的手柄可被構造成反力矩型手柄，便于植入物20的操作和握持期間(例如植入物20插入盤間隙期間)外科醫(yī)生抓持，也可用于對抗在植入物20的驅動和擴張期間(例如，擴張元件24位移通過植入物主體22的內(nèi)腔40期間)施加在外部套管202上的任意扭力。在另一個實施方式中，附連于內(nèi)部傳動軸204的手柄可被構造成T型手柄，外科醫(yī)生操縱該手柄以在傳動軸204上施加旋轉力，從而使擴張元件24位移通過植入物主體22的內(nèi)腔40，在植入物插入盤間隙后擴張植入物20。然而，應理解，也考慮了與器械200結合使用的其它合適的類型和構型的手柄，器械中的各個元件及其操作可不同于本文闡述和描述的外科器械200的實施方式。
外科器械200的外部套管202具有適合與植入物主體22嚙合的遠端部分 202a。在本發(fā)明的一個實施方式中，遠端部分202a具有接合面206，接合面206 由套管202的遠端形成，或由鄰接或壓縮抵靠在植入物主體22端壁34、 36任一側上的側翼或凸起形成，其目的如下所述。在另一個實施方式中，器械200 和植入物主體22包括相互匹配的特征以防止植入物主體22相對于外部套管
202旋轉。在一個具體的實施方式中，外部套管202的遠端部分202a上的一個或多個凸起可插入植入物主體22端壁34、 36任一側中形成的凹陷區(qū)域內(nèi)。例如，遠端部分202a上的一個或多個銷釘可插入到植入物主體22端壁34、 36 中形成的開口或凹陷內(nèi)。在另一個具體的實施方式中，器械200的最遠端部分可具有精確對應于穿過植入物主體22端壁34、 36形成的軸向開口 84的內(nèi)輪廓的外輪廓。在又一個具體實施方式
中，器械200可包括一對從套管202的遠端部分202a軸向延伸的叉件(未示出)，叉件具有以相對方式相互間向內(nèi)延伸的橫向凸緣。應理解，橫向凸緣在植入物主體22任一末端腔室90a、 90b中的定位能使外部套管202固定于植入物主體22并防止植入物主體22相對于外部套管202的旋轉。應理解，也考慮了本領域技術人員已知的套管202與植入物主體22之間其它類型的嚙合特征，包括例如螺紋嚙合、鉗夾嚙合、楔合、舌4曹嚙合、摩擦嚙合、或任何其它合適的嚙合方式。
外科器械200的內(nèi)部傳動軸204被設置在外部套管202內(nèi)的方式允許傳動軸204在套管202內(nèi)旋轉，同時限制傳動軸204通過套管202的軸向位移。傳動軸204包括延伸通過植入物主體22的端壁36中軸向開口 84的遠端部分204a 并與擴張元件24接合。在一個實施方式中，至少傳動軸204的遠端部分204a 包括外螺紋210，適合螺紋嚙合沿擴張元件24中央部分100中的通道110形成的內(nèi)螺紋112，使傳動軸204與擴張元件24相嚙合。然而，應理解，也考慮了傳動軸204與植入物主體22間其它類型的嚙合，例如，毗鄰嚙合、鉗夾嚙合、楔合、舌-槽嚙合、摩擦嚙合、或任何其它合適的嚙合方式。
如圖7所示，在本發(fā)明一個實施方式中，擴張元件24最初定位在植入物主體22遠端22a附近的末端腔室90a中，如下進一步所述，通過向植入物主體 22的近端22b拉動擴張元件24直到擴張元件24位于中央腔室90c內(nèi)來實現(xiàn)植入物20的擴張。在本發(fā)明的另一個實施方式中，擴張元件24可最初位于植入物主體22近端22b附近的末端腔室90b中，通過向遠端22a推動擴張元件24 直到擴張元件24位于中央腔室90c內(nèi)來實現(xiàn)植入物20的擴張。然而，擴張元件24在遠端腔室90a內(nèi)的最初定位并將擴張元件24拉入中央腔室90c導致相對較簡單的"拉動"型器械總體設計，例如本文闡述和描述的外科器械200。例如，對于拉動型器械200，由于向植入物主體22的近端22b拉動擴張元件 24能壓迫近端端壁36抵靠在外部套管204的遠端末端部分上，外部套管202 與植入物主體22間的嚙合可通過非剛性(non-positive)的毗鄰嚙合來實現(xiàn)。因此，外部套管202與植入物主體22之間不必是剛性鎖定嚙合，"推動"型器械的
情況下也是如此。此外，與推動型器械相比，拉動型器械還能夠更大程度地控
制擴張植入物20所需的力。
如圖7所示，外部套管202的遠端末端部分202a嚙合抵靠在近端端壁36 上，內(nèi)部傳動軸204的螺紋遠端部分204a延伸穿過端壁36中的軸向開口而與擴張元件24中央部分100中的螺紋通道110嚙合。應理解，由于傳動軸204 相對于外部套管202(因此相對于植入物主體22)的運動受到軸向限制，傳動軸 204沿旋轉方向R的旋轉將使傳動軸204的遠端部分204a沿螺紋通道110螺紋嚙合，從而導致擴張元件24沿箭頭A的方向朝植入物主體22的中央腔室90c 拖動。
雖然本文闡述和描述了使擴張元件24相對于植入物主體22位移的具體器械和技術，應理解，也考慮了其它器械和技術，落在本發(fā)明的范圍內(nèi)。例如，通過傳動軸204和外部套管202間的螺紋嚙合，傳動軸204可相對于外部套管 202軸向位移，例如在Liu等的美國專利6,436,140中所述。這樣，傳動軸204 的旋轉將導致傳動軸204軸向位移，從而導致擴張元件24相對于植入物主體 22軸向位移。在其它實施方式中，可沿箭頭A的方向簡單拉動傳動軸204，使擴張元件24朝植入物主體22的中央腔室90c軸向位移。此外，雖然所示本發(fā) 明的實施方式考慮利用擴張元件24相對于植入物主體22的線性位移來擴張禾直入物20，應理解，在本發(fā)明其它實施方式中，植入物主體22和擴張元件24可被構造成通過擴張元件24相對于植入物主體22的橫向、旋轉和/或樞轉位移來沿橫軸線T擴張植入物主體22。例如，在本發(fā)明另一個實施方式中，擴張元件 24可被構造成長方形或凸輪狀構型，這樣，擴張元件24在中央腔室90c內(nèi)的旋轉將導致植入物主體22的擴張。
應理解，擴張元件24沿箭頭A方向的軸向位移將相應地使植入物主體22 朝圖8所示完全擴張構型轉變。更具體地說，擴張元件從遠端腔室卯a(chǎn)朝中央腔室卯c的軸向位移將使擴張元件24側面部分102a、 102b中的上下接合面 120a、 120b沿植入物主體22的相對斜面92a、 92b滑動嚙合。結果，植入物主體22的上壁和下壁30、 32相互分離，沿橫軸線T向外變形而使植入物主體22 從圖7所示初始非擴張構型轉變?yōu)閳D8所示擴張構型。擴張元件24沿軸線方向進一步位移直到位于內(nèi)腔40的中央腔室90c內(nèi)，擴張元件24的側面部分 102a、 102b位于相對凹面94a、 94b所形成的凹陷區(qū)域內(nèi)并俘獲在相對頂點/至高點96a、 96b和98a、 98b之間。
應理解，擴張元件24的側面部分102a、 102b在相對凹面94a、 94b內(nèi)和相對頂點/至高點96a、 96b和98a、 98b之間的定位使擴張元件24保留在中央腔室90c內(nèi)，對抗或限制擴張元件24的進一步軸向位移，而使植入物主體22保持在圖8所示擴張構型，即使在傳動軸204脫離擴張元件24之后。還應理解，植入物主體22的擴張期間，一旦擴張元件24的位置超過--對頂點/至高點96a、 96b和98a、 98b而進入或"卡"入中央腔室90c內(nèi)，器械200傳動軸204上產(chǎn) 生的線性驅動力或旋轉扭矩的量將顯著且急劇降低。這種驅動力或扭矩的急劇降低將給予外科醫(yī)生可察覺的指示擴張元件24已適當定位在中央腔室90c 內(nèi)并已獲得所需的擴張程度。
此外，如上所述，擴張元件24的上下節(jié)段108a、 108b在側表面106a、歸間的寬度^(圖5)精確對應于延伸穿過植入物主體22的槽縫80的寬度w,(圖 3)。因此，當擴張元件24位移通過植入物主體22內(nèi)腔40而使植入物主體22 朝擴張構型轉變時，中央部分100的上下節(jié)段108a、 108b位移通過槽縫80，同時側表面106a、 106b沿槽縫80的相對側表面82a、 82b位移。中央部分100 的上下節(jié)段108a、 108b位移通過槽縫80在植入物主體22的擴張期間有助于引導擴張元件24通過內(nèi)腔40。此外，擴張元件24的側表面106a、 106b與槽縫 80的側表面82a、 82b之間的相對緊密匹配提供給植入物主體22額外的支持和剛性，尤其是抵抗上下椎體Vu、 VL施加在植入物20上的邊對邊或側向壓力。
如圖8所示，植入物主體22的擴張使植入物中央部分附近植入物主體22
的總體高度增加至基本上等于盤間隙中央部分附近的高度的擴張高度&。應理解，初始高度^和植入物主體22擴張高度/72之間的差異對應于擴張元件24 側面部分102a、 102b的直徑"/(或高度)(圖5和6)與植入物主體22中央腔室90c 的凹面94a、 94b間的非擴張直徑^(圖2)之間的差異。因此，提供擴張元件24 具有選定直徑A(或高度)的側面部分102a、 102b和/或提供中央腔室90c具有凹面94a、 94b間有選定的非擴張距離^的構型，可以容易和精確地控制植入物主體22的擴張。
當植入物主體22轉變?yōu)閿U張構型時，上壁和下壁30、 32沿橫軸線T相互間向外變形以增加植入物主體22的總體高度。由于上壁和下壁30、 32的末端部分與端壁34、 36—體連接，上壁和下壁30、 32的末端部分保持相對靜止，末端部分22a、 22b附近植入物主體22的擴張受限。然而，由于上壁和下壁30、
32的中央部分不相連，植入物主體22主要沿植入物主體22的中央部分擴張。結果，一旦植入物主體22擴張，上壁和下壁30、 32各自形成相對于縱軸線L 向外延伸的凸曲率。向外變形的上壁和下壁30、 32的凸曲率優(yōu)選大致對應于相鄰椎體Vu、 V!^椎骨終板限定的前-后表面曲率C。此外，植入物主體22大致沿橫軸線T的擴張使從上下接合面50、 52延伸的齒60嵌入或擠入椎骨終板以對抗植入物主體22從盤間隙遷移和可能的排出。植入物主體22擴張之后，外科器械200脫離擴張元件24并從患者取出。在所示實施方式中，這可通過在與初始旋轉方向R相反的方向簡單旋轉傳動軸直到螺紋遠端部分204a脫離螺紋通道IIO來實現(xiàn)。
如果由于植入物20沒能最佳就位或其它原因而需要將擴張的植入物20從盤間隙中取出，由于末端腔室90a、 90b的對稱性，簡單地通過使擴張元件24 從中央腔室卯c重新定位到近端腔室90b，植入物主體22可從擴張構型(圖8) 轉變回到初始非擴張構型(圖7)。應理解，通過沿旋轉方向R轉動傳動軸204 可實現(xiàn)擴張元件24的進一步軸向位移，這導致擴張元件24沿箭頭A的方向拖動直到擴張元件24的側面部分102a、 102b從中央腔室90c的凹面94a、 94b中移出而定位到植入物主體22的近端腔室90b內(nèi)。從而這種重新定位可使柔性植入物主體22回縮到圖7所示初始非擴張構型，其中齒60將再一次相對于平面P,、P2向內(nèi)凹陷以避免干涉上下椎體Vu、Vl而阻礙植入物20從盤間隙取出。然后，可從盤間隙中取出植入物20并采用上文所述的插入和擴張操作重新引入以使植入物20在盤間隙內(nèi)重新定位到經(jīng)修正的位置。
在本發(fā)明的另一方面，植入物20在盤間隙內(nèi)插入和擴張之后，將骨生長促進材料130(圖8和9)載入植入物主體22的內(nèi)腔40，以便于或促進骨從上下椎體Vu、 V^生長通過延伸穿過上壁和下壁30、 32的槽縫80，進入且可能地通過植入物主體22。在一個實施方式中，骨生長促進材料130包括骨移植物材料、骨形態(tài)發(fā)生蛋白(BMP)或任何其它合適的的骨生長促進材料或物質，包括但不限于骨屑或骨髓、脫礦骨基質(DBM)、間充質干細胞和/或LIM礦化蛋白(LMP)。應理解，骨生長促進材料130可與合適的載體聯(lián)用或不與其聯(lián)用。
在本發(fā)明一個實施方式中，在植入物主體22插入和擴張之后，通過端壁 36中的軸向開口 84將骨生長促進材料130注入或載入內(nèi)腔40。然而，在另一個實施方式中，可在植入物主體22插入和擴張之前將一部分骨生長促進材料 130預先加載到內(nèi)腔40內(nèi)。如上所述，擴張元件中央部分IOO中通道IIO的尺
寸相對較大。因此，骨生長促進材料130可傳遞通過擴張元件24中的大通道 110而傳送到內(nèi)腔40的遠端腔室90a中。一旦遠端腔室90a被填滿，額外的骨生長促進材料130可載入內(nèi)腔40的近端腔室90b。應理解，由于擴張元件24 中存在相對較大的通道110，無需在植入物20插入盤間隙和擴張之前將骨生長促進材料130預先裝載到遠端腔室90a中。此外，將骨生長促進材料130傳遞通過擴張元件24中的較大通道110能使整個內(nèi)腔40密實填滿骨生長促進材料 130。此外，可在擴張的植入物主體22附近側向設置骨移植物、切碎的自體移植骨或相似類型的材料以進一步促進與相鄰椎體Vu、 V^的融合。
在闡述和描述了脊柱植入物20的各個元件及其操作之后，現(xiàn)在將根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式描述將脊柱植入物20植入盤間隙內(nèi)的技術。然而，應理解，也考慮了其它植入技術和操作，以下技術絕不是為了限制本發(fā)明的范圍。
在本發(fā)明一個實施方式中，通過后路外科途徑到達脊柱和將椎間植入物20 插入盤間隙內(nèi)。然而，應理解，到達和將椎間植入物20插入盤間隙內(nèi)也可通過其它外科路徑完成，例如前路途徑或側路途徑。在本發(fā)明的另一個實施方式中，采用椎間植入物20來治療脊柱腰椎部分，上下椎體Vu、 V^由腰椎組成。然而，應理解，本發(fā)明也可應用于其它脊柱區(qū)域，例如脊柱頸椎、胸椎或骶椎區(qū)域。
開始時，采用已知的外科技術識別待治療脊柱部分并從后路途徑進入。通過完全或部分椎間盤切除術切除至少一部分天然椎間盤，在上下椎體Vu、 VL 間形成用于接納椎間植入物20的開口。然后將盤間隙撐開至大致等于天然盤間隙高度的高度。插入椎間植入物20之前，采用各種切削工具和/或其它類型的外科器械(例如，刮匙、骨鑿等)準備上下椎體Vu和VL間的椎間盤及其終板。適用于準備椎體Vu、 VL的切削器械的一個例子在Liu等的美國專利6,610,089中闡述和描述，該專利的內(nèi)容結合于此作為參考。然而，應理解，也考慮了可與本發(fā)明結合使用的其它類型和構型的切削器械。
在本發(fā)明的一個實施方式中，用于準備椎體Vu、 Vl的切削器械造合從椎骨終板切削和切除骨組織，同時大致保留終板的天然凹曲率和避免切削到椎骨終板前/后部分附近的皮質緣/骨突環(huán)區(qū)域內(nèi)。切削器械也可被構造成在切削操作期間收集產(chǎn)生的骨屑或骨片，用于隨后插入植入物22的內(nèi)腔以促進關節(jié)融
合。如圖7和8所示，制備的椎骨終板各自形成大致沿前-后方向凹進的凹陷區(qū) 域或表面曲率C。應理解，椎體Vu、 Vl限定的凹陷區(qū)域或表面曲率C接納擴
張的植入物主體22向外變形的上壁和下壁30、 32以使植入物主體22的上下接合面50、 52和位于其中的骨生長材料130與椎體Vu、 VL的海綿狀松質骨組織緊密接近從而促進融合。制備好椎骨終板之后，采用合適的插入技術如嵌塞或推入型插入方式將植入物20插入盤間隙內(nèi)。注意，由于椎間植入物20以非擴張構型插入盤間隙內(nèi)，其初始最大高度/z/稍小于盤間隙高度，因此無需過度撐開盤間隙且神經(jīng)系統(tǒng)剝離最少。
在本發(fā)明另一個實施方式中，采用內(nèi)窺鏡設備、小直徑導管或套管或通過其它最小侵入性外科技術，可以最小侵入性的方式將椎間植入物20插入到盤間隙內(nèi)(例如通過小槽縫進入)。然而，應理解，也可采用常規(guī)外科方法和技術將植入物20插入到盤間隙內(nèi)。將植入物20插入盤間隙之后，植入物主體22 擴張至圖8所示的構型(擴張高度/z》以恢復和/或維持所需的盤間隙高度。如上所述，植入物主體22轉變?yōu)閿U張構型將導致上壁和下壁30、 32從圖7所示向內(nèi)彎曲或凹面構型向外變形至圖8所示向外彎曲或凸面構型。
應理解，椎骨包括圍繞椎體外部區(qū)域延伸的堅硬骨皮質質以及皮質骨質內(nèi) 較柔軟的松質或海綿狀骨質。如圖8和9所示，植入物主體22的上下前/后承重面54a、 54b和56a、 56b的定位分別承載上下椎體Vu、 VL的皮質緣/骨突環(huán) 區(qū)域，對抗施加在植入物主體22上的壓力并降低塌陷到較柔軟的松質或海綿狀骨組織內(nèi)的可能。此外，椎間植入物20轉變至圖8所示擴張構型將使延伸自上下接合面50、 52的齒60嵌入或壓入椎骨終板中，對抗植入物主體22的遷移和可能的從盤間隙中排出。而且，向外變形的上壁和下壁30、 32在上下椎體Vu、 Vl所限定的凹曲率C中的定位能夠增加植入物主體22的穩(wěn)定性并降低植入物主體22的遷移和可能的從盤間隙內(nèi)排出。而且，向外變形的上壁和下壁30、 32緊鄰或直接接觸上下椎體Vu、 VL的松質或海綿狀骨組織的定位有利于骨生長進入凹槽62內(nèi)和/或通過槽縫80進入內(nèi)腔40。
在本發(fā)明的另一方面，擴張元件24在內(nèi)腔40中央腔室90c內(nèi)的定位提供給植入物主體22的上下壁30、 32額外的支持和剛性，以對抗來自椎體Vu、 V^的壓縮負荷，尤其是沒有內(nèi)部支持元件的植入物主體22的中央部分22c附近。此外，如上所述，擴張元件24的上下節(jié)段108a、 108b在上壁和下壁30、 32的槽縫80內(nèi)相對緊密的匹配嚙合也能提供給植入物主體22額外的支持和剛性，尤其是對抗上下椎體Vu、 VL施加在植入物20上的邊對邊或側向壓力。雖然僅僅通過擴張元件24與植入物主體22的上壁和下壁30、 32間的嚙合使椎
間植入物20維持在擴張構型，應理解，也可利用一種或多種附加的內(nèi)部固定元件來向植入物主體22進一步提供支持，尤其是在涉及脊柱負荷過度和/或不
穩(wěn)定的情況下。還應理解，如果一個或多個植入物20在盤間隙內(nèi)插入和擴張
后不穩(wěn)定性仍然過度，也可采用附加的外部椎骨內(nèi)固定元件和/或穩(wěn)定技術。
參考圖9，在另一個本發(fā)明的實施方式中，可將一對椎間植入物20a、 20b 以對側排列的方式邊對邊設置在盤間隙內(nèi)。然而，應理解，也考慮在盤間隙內(nèi) 單側設置或中央設置一個椎間植入物20，落在本發(fā)明的范圍內(nèi)?？蓪⒐且浦参铩?切碎的自體移植骨或骨生長促進物質置于植入物20a、 20b間的區(qū)域內(nèi)，進一步促進上下椎體Vu、 Vl同的融合。
參考圖10-13，顯示了本發(fā)明另一種形式的可擴張脊柱植入物320。脊柱植入物320沿縱軸線L延伸，大致包括植入物主體322和擴張元件24。擴張元件 24與上文可擴張椎間植入物20中描述的圖5和6所示的擴張元件基本相同。然而，應理解也考慮與脊柱植入物320結合使用的其它類型和構型的擴張元件。擴張元件24能使植入物主體322從初始非擴張狀態(tài)(如圖10和ll所示)轉變至擴張狀態(tài)(如圖12和13所示)，其中，植入物主體322的擴張大致沿橫軸線T 進行。擴張元件24也能使植入物主體322從擴張狀態(tài)回縮到初始非擴張狀態(tài)。關于可擴張脊柱植入物320的特征及其操作的進一步描述參見下文。
可擴張脊柱植入物320中各個元件由生物相容性材料構成。在本發(fā)明的一個實施方式中，脊柱植入物320中各個元件由金屬材料構成，例如不誘鋼和不銹鋼合金、鈦和鈦合金、形狀記憶合金、鈷鉻合金或任何其它合適的金屬材料。在本發(fā)明另一個實施方式中，脊柱植入物320中各個元件由非金屬材料構成，例如聚合物材料、陶瓷材料、增強的復合材料、骨、骨替代材料或任何其它合適的非金屬材料。在所示本發(fā)明的實施方式中，植入物主體322被構造成可擴張融合架，它包括能夠促進和便于骨生長進入和通過植入物320的特征以實現(xiàn) 相鄰椎體間的關節(jié)融合，其細節(jié)將如下所述。然而，應理解，在本發(fā)明的其它實施方式中，植入物主體322可被構造成可擴張間隔物或骨栓。
在本發(fā)明一個實施方式中，植入物主體322包括大致沿縱軸線L延伸的上壁和下壁324、 326，以及一對在上壁和下壁324、 326的相對末端部分間橫向延伸且互連的端壁334、 336。在所示本發(fā)明的實施方式中，上軸向壁324包括中央壁部分329和位于中央壁部分329兩側的一對外壁部分330a、 330b。類似地，下軸向壁326包括中央壁部分331和位于中央壁部分331兩側的一對下外壁部分332a、 332b。如下文詳細所述，在所示本發(fā)明的實施方式中，擴張元件 24與上下兩對外壁部分330a、 330b和332a、 332b協(xié)同起作用，使外壁部分相互間向外位移，以使植入物主體322大致沿橫軸線T從圖10和ll所示初始非擴張狀態(tài)向外擴張至圖12和13所示擴張狀態(tài)，而中央上下壁部分329、 331 保持基本上未變形和固定構型。
然而，也考慮了其它本發(fā)明的實施方式，其中，擴張元件24與上下中央壁部分329、 331協(xié)同起作用，使中央壁部分329、 331相互間向外位移，以使植入物主體322大致沿橫軸線T從向外擴張，而上下兩對外壁部分330a、 330b 和332a、 332b基本保持固定位置。在另一些本發(fā)明的實施方式中，上軸向壁 324可包括在固定壁部分329附加側向定位的一個活動壁部分320，下軸向壁 326包括在固定壁部分331附加側向定位的一個活動壁部分332。此外，應理解，也考慮了其它設置和構型的活動壁部分和固定壁部分，落在本發(fā)明的范圍內(nèi)。還應理解，術語"固定"并不一定要求固定壁部分保持在絕對的固定位置，而是僅僅要求固定壁部分保持在基本上固定的位置，或者與相鄰活動壁部分相比，固定壁部分向外位移或擴張至較小的程度。
在所示本發(fā)明的實施方式中，上軸向壁和下軸向壁324、 326與橫向端壁 334、 336配合形成大致沿縱軸線L延伸的內(nèi)腔340。在植入物主體322的一個實施方式中，上軸向壁和下軸向壁部分324、 326與橫向端壁334、 336使植入物主體322具有大致矩形的軸向截面。然而，應理解，也考慮了其它形狀和構型的植入物主體322，落在本發(fā)明的范圍內(nèi)。在本發(fā)明的一方面，上下兩對活動壁部分330a、 330b和332a、 332b與橫向端壁334、 336聯(lián)結，聯(lián)結的方式允許通過擴張元件24使上下活動壁部分相互間向外變形。在一個實施方式中，這種向外變形主要是因為上下兩對活動壁部分330a、 330b和332a、 332b的柔性性質和/或活動壁部分與橫向端壁334、 336間的柔性連接。
在本發(fā)明的一個實施方式中，上軸向壁和下軸向壁324、 326與端壁334、 336 —體成形，形成整體單件式植入物主體322。然而，還考慮，一個或多個部分的軸向壁324、 326與橫向端壁334、 336分別成形并連接在一起，形成多件式可擴張植入物主體組件。如圖10所示，在本發(fā)明另一個實施方式中，上下兩對活動壁部分330a、 330b和332a、 332b與橫向端壁334、 336間的相互連接位置包括圓形內(nèi)表面337以增加柔性，便于植入物主體322擴張期間活動壁部分向外變形。此外，上軸向壁和下軸向壁324、 326與前側端壁334相互配合形成圓形或子彈形遠端部分338，以便于植入物主體332插入到相鄰椎體之間和椎間盤間隙內(nèi)。上軸向壁和下軸向壁324、 326與后側端壁336間的相互連接位置也形成圓形角339，以助于植入物主體322從椎間盤間隙中取出和/ 或盡可能減小對相鄰組織的損傷或創(chuàng)傷。
在本發(fā)明的另一方面，如圖10最清楚所示，處于初始非擴張狀態(tài)時，上下兩對活動壁部分330a、330b和332a、332b向下陷入上軸向壁和下軸向壁324、 326的外表面344、 346(例如位于上下固定壁部分329、 331的外表面下方)。因此，處于非擴張狀態(tài)時，活動壁部分330a、 330b和332a、 332b形成相對于外表面344、 346沿橫軸線T向內(nèi)延伸的凹陷區(qū)域348。在所示實施方式中，活動壁部分330a、 330b和332a、 332b形成的凹陷區(qū)域348具有向外延伸的凸曲率。然而，在本發(fā)明的其它實施方式中，凹陷區(qū)域348可具有向內(nèi)延伸的凹曲率或者基本上為平面構型。也考慮了植入物主體322其它合適的構型和設置，其中，上下兩對活動壁部分330a、 330b和332a、 332b凹陷或位于上軸向壁和下軸向壁324、 326的外表面344、 346之下。
如下文更詳細所述，上下兩對活動壁部分330a、 330b和332a、 332b形成的凹陷區(qū)域348(相對于上下固定壁329、 331)使脊柱植入物320總的垂直輪廓較小，以便將植入物320插入到椎間盤間隙中而不必撐開相鄰椎骨以適應從兩對活動壁部分330a、 330b和332a、 332b延伸的齒或其它表面凸起所具有的額外高度。然而，一旦脊柱植入物320插入盤間隙，植入物主體322的擴張導致上下活動壁部分330a、 330b和332a、 332b向外變形，其中，凹陷區(qū)域大致沿橫軸線T向外擴張。
在所示實施方式中，植入物主體322的擴張使上下活動壁部分330a、 330b 和332a、 332b的每個凸曲率基本上對應于固定壁部分329、 331限定的上下表面344、 346的凸曲率。換言之，如圖12所示，當脊柱植入物320轉變至擴張狀態(tài)時，活動壁部分的上下表面345、 347與固定壁部分的上下表面344、 346 大致對齊，形成植入物主體322的上下接合面350、 352。然而，也考慮了其它構型，落在本發(fā)明的范圍內(nèi)。如下進一步所述，當脊柱植入物320轉變?yōu)閿U張狀態(tài)時，上下接合面350、 352限定的凸曲率基本上對應于相鄰椎體終板限定的凹表面曲率C(圖14)。
在本發(fā)明一個實施方式中，植入物主體322的末端部分具有在橫向端壁 334、 336附近的一對上承重面354a、 354b和一對下承重面356a、 356b。如下
進一步所述，上下承重表面354a、 354b和356a、 356b分別接觸和承載上下椎體Vu、 VL的皮質緣/骨突環(huán)區(qū)域(圖14)，提供支持和對抗施加在植入物主體 322上的大量壓縮力。在所示本發(fā)明的實施方式中，上下承重表面354a、 354b 和356a、 356b大致光滑且沒有任何分節(jié)、隆起、凸起或不規(guī)則結構。然而，應理解，在其它實施方式中，上下承重表面可形成錨定特征以助于嚙合和抓持椎骨。
在本發(fā)明另一個實施方式中，上下活動壁部分330a、 330b和332a、 332b 具有多個位于上下承重表面354a、 354b和356a、 356b之間的錨定元件。錨定元件適合嚙合相鄰椎體Vu、 V^，以在植入物主體22植入椎間盤間隙后防止或限制植入物主體322的移動和/或促進骨生長到植入物主體322上(圖14)。在一個實施方式中，錨定元件包括從上下活動壁部分330a、 330b和332a、 332b向外伸出的多個齒或表面凸起360。然而，也考慮了其它類型和構型的錨定元件，例如長釘、螺紋、螺脊、凸塊、表面粗糙化或適合錨定于椎骨組織的任何其它元件或特征。此外，也考慮了在活動壁部分的上下表面345、 347中形成凹槽或表面凹陷的錨定元件，落在本發(fā)明的范圍內(nèi)。還應理解，在本發(fā)明的其它實施力式屮，上下表面345、 347不一定包括任何錨定元件，而是可選地具有大致光滑的構型。而且，雖然顯示固定壁部分329、 331的上下表面344、 346具有大致光滑的構型(即沒有任何表面凸起或表面凹陷)，應理解，在本發(fā)明的其它實施方式中，上下表面344、 346可具有適合與相鄰椎體嚙合的一種或多種錨定元件。
如上所述，當植入物主體322處于圖10所示初始非擴張狀態(tài)時，上下活動壁部分330a、 330b和332a、 332b形成沿橫軸線T向內(nèi)延伸的凹陷區(qū)域348，使齒360的尖端或峰362位于上下固定壁329、 331的外表面344、 346上或之下。然而，也考慮了其它實施方式，其中，凹陷區(qū)域348使齒360部分位于上下固定壁329、 331的外表面344、 346下方，而齒360的尖端或峰362保持超出外表面344、 346。齒360的凹進定位使脊柱植入物320的總體垂直輪廓較小，有利于插入到椎間盤間隙內(nèi)。然而，如圖14所示，一旦植入物主體322轉變至擴張構型，齒360嚙合/壓入相鄰椎體Vu、 Vl的脊柱終板中，防止或限制植入物主體322的移動和可能的從盤間隙排出。
應理解，當植入物320處于初始非擴張狀態(tài)時(圖10)，植入物主體322的最大非擴張高度&是指上下固定壁329、 331的外表面344、 346間的距離。為了盡可能少地撐開上下椎體Vu、 Vt和避免盤間隙過度撐開，植入物主體322 的最大非擴張初始高度A,優(yōu)選對應于天然盤間隙高度。在一個實施方式中，植入物主體322的非擴張初始高度/z/精確對應于上下椎體Vu、 Vr^前/后部分附近的皮質緣/骨突環(huán)區(qū)域附近的天然盤間隙高度。然而，也考慮了植入物主體322 其它非擴張初始高度/^，落在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
由于優(yōu)選齒360不突出或伸出固定壁部分329、 331的外表面344、 346，齒360不會干涉上下椎體Vu、 Vl，這種干涉潛在地將在植入物320插入椎間盤間隙期間阻礙植入物320的放置。此外，基本上不需要撐開上下椎體Vu、 Vl 來適應齒360超越外表面344、 346的額外高度。具體地說，上下椎體Vu、僅需要分開一段距離，形成等于或稍大于植入物主體322最大非擴張高度~ 的盤間隙高度&。此外，當植入物320處于初始非擴張狀態(tài)時，齒360的凹進定位允許植入物主體322具有較大高度的齒360(或其它類型的表面凸起)，該高度比齒360沒有至少部分地陷入固定外表面344、 346之下時所允許的高度要大。
在所示植入物主體322的實施方式中，齒60被設置成在活動壁部分330a、 330b和332a、 332b的寬度上側向延伸成行排列的形式。雖然顯示植入物主體 322具有八行分別結合活動壁部分的齒360，應理解也考慮了一行齒或任意行數(shù)的齒。此外，應理解，齒360可沿其它方向取向，例如沿平行于縱軸線L的方向取向或設置成相對于縱軸線L呈一定斜角。在一個實施方式中，齒360具有三角形構型；然而，也考慮了其它形狀和構型的齒，落在本發(fā)明的范圍內(nèi)。而且，在所示本發(fā)明的實施方式中，位于離中央橫軸線T最遠處的外部齒360 的高度稍低于位于中央橫軸線T附近的中間齒360的高度。應理解，這種高度變化確保每個齒360位于上下固定壁329、 331所限定的凸形外表面344、 346 之下。然而，應理解，也考慮了其它尺寸和設置的齒360，落在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
如圖11所示，在本發(fā)明一個實施方式中，植入物主體322具有橫向延伸的骨向內(nèi)生長幵口或槽縫380，穿過開口或槽縫380與內(nèi)腔340連通并開放于上下固定壁部分329、 331的外表面344、 346上。在所示實施方式中，槽縫380 基本上沿整個植入物主體322的長度延伸，在槽縫380延伸通過各個固定壁部分329、 331的位置具有一對縱向延伸且相互面對的側表面382a、 382b。應理解，骨向內(nèi)生長槽縫380允許骨從相鄰椎體生長到植入物主體322內(nèi)可潛在地通過其中。此外，槽縫380的尺寸也適合在相互面對的側表面382a、 382b間在其中接納擴張元件24的一部分，以助于大致沿縱軸線L引導擴張元件24，在脊柱植入物320擴張期間，當擴張元件24軸向位移通過植入物主體322時基本上避免了邊對邊位移。
雖然植入物主體322顯示為具有一個大致沿整個植入物主體322的長度/ 橫向延伸穿過的骨向內(nèi)生長槽縫380，應理解，植入物主體322也可被構造成具有任意數(shù)量的骨向內(nèi)生長槽縫，包括兩個或多個沿植入物主體322的長度各個位置的骨向內(nèi)生長槽縫或開口。此外，雖然骨向內(nèi)生長槽縫380顯示為大致為矩形構型，槽縫長度大致沿整個植入物主體322的長度延伸，槽縫寬度w5 橫跨約三分之一植入物主體322的寬度w延伸，應理解也考慮了其它形狀、構型和尺寸的骨向內(nèi)生長開口。還應理解，雖然闡述和描述的骨向內(nèi)生長槽縫380 與內(nèi)腔340連通，在其它實施方式中，槽縫380不一定完全延伸通過上下固定壁部分329、 331，而是部分延伸通過其中。
如圖11所示，在所示植入物主體322的實施方式中，軸向開口 384延伸通過后端壁336與內(nèi)腔340連通。然而，優(yōu)選圓形前端壁334實心或閉合。但是，在本發(fā)明的其它實施方式中，軸向開口也可延伸通過前端壁334而與內(nèi)腔 340連通。延伸通過后端壁336的軸向開口 384的尺寸適合在其中接納器械末端部分使其與擴張元件24嚙合，以便植入物主體322轉變至擴張構型。在所示本發(fā)明的實施方式中，軸向開口 384大致為矩形構型，尺寸相對較大而占據(jù) 相當部分的后端336。然而，應理解，也考慮了其它尺寸、形狀和構型的軸向開口 384，落在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
如圖10所示，在本發(fā)明一個實施方式中，內(nèi)腔340包括沿植入物主體322 長度設置的多個獨立腔室或區(qū)域。在所示植入物主體322的實施方式中，內(nèi)腔 340包括位于植入物主體322末端部分322a和322b附近的末端腔室390a和 3卯b，以及位于植入物主體322中央部分322c附近的中間或中央腔室390c。然而，應理解，內(nèi)腔340包括可任意數(shù)量的腔室，包括一個腔室、兩個腔室或四個或更多個腔室。在所示本發(fā)明的實施方式中，腔室390a、 390b、 390c各自側向延伸通過整個植入物主體322的寬度w，從而增加植入物主體322的擴張柔性，同時提供給植入物主體322開放側以允許骨從側路方向生長到內(nèi)腔340 內(nèi)。
在所示植入物主體322的實施方式中，末端腔室390a、 390b各自具有錐
形區(qū)域，其中，中間腔室390c附近上下活動壁部分330a、 330b和332a、 332b 的內(nèi)表面相互靠近向內(nèi)逐漸變小而形成一對相對的斜面392a、 392b。中央腔室 3卯c具有弧形構型，活動壁部分330a、 330b和332a、 332b的內(nèi)表面具有一對相對的凹面394a、 394b，凹面394a、 394b與擴張元件24所限定的上下弧形接合面120a、 120b的曲率基本相同，詳細內(nèi)容如下所述。末端腔室390a、 390b 的斜面392a、 392b與中央腔室390c的凹面394a、 394b之間的交匯點形成位于中央腔室3卯c兩側的相對的頂點或至高點396a、 396b和398a、 398b。雖然所示植入物主體322的實施方式顯示了內(nèi)腔340及腔室3卯a(chǎn)、 390b和390c具有具體形狀和構型，應理解，也考慮了其它合適的形狀和構型，落在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
如上所述，擴張元件24與上文關于脊柱植入物20中所述的圖5和6所示擴張元件相同。一般，擴張元件24包括具有大致矩形或方形截面的中央部分 100，以及一對從中央部分100側向伸出大致圓形截面的側部102a、 102b。中央部分100的上下節(jié)段108a、 108b至少具有精確對應于延伸通過植入物主體 322的槽縫380的寬度w,的側表面106a、 106b之間的寬度we。植入物主體322 朝圖12和13所示擴張構型轉變期間，當擴張元件24軸向位移通過內(nèi)腔340 時，中央部分100的上下節(jié)段108a、 108b可沿相對的側表面382a、 382b位移通過槽縫380。中央部分100具有直徑rf;的通道110，其尺寸適合在其中接納外科器械的遠端部分，例如上述圖7所示外科器械200。
在所示本發(fā)明的實施方式中，擴張元件24的側面部分102a、 102b各自具有彎曲或弧形構型的上下接合面120a、 120b。植入物主體322轉變至其擴張構型期間，當擴張元件24軸向位移通過內(nèi)腔340時，彎曲接合面U0a、 120b有利于沿植入物主體322的上下活動壁部分330a、330b和B2a、332b的斜面392a、 392b滑動運動。此外，側面部分102a、 102b使擴張元件24的總寬度小于或等于植入物主體322的總寬度vv，這樣，側面部分102a、 102b不會側向延伸超出植入物主體322的側表面。
在本發(fā)明的一個實施方式中，也可采用上文結合可擴張植入物20描述的圖7所示的外科器械200，以助于將植入物320插入盤間隙內(nèi)和使植入物主體 322轉變至圖12和13所示擴張構型。然而，應理解，也考慮了與本發(fā)明結合使用的其它合適的類型和構型的外科器械。外科器械200與脊柱植入物320協(xié) 同作用的方式非常類似于上文關于脊柱植入物20中所述。因此，這里不再描
述外科器械200與脊柱植入物320結合使用的具體細節(jié)。
如圖10所示，在本發(fā)明一個實施方式中，擴張元件24最初位于植入物主體322前端或遠端322a附近的末端腔室390a內(nèi)，向植入物主體322的后端或近端322b拉動擴張元件24直到擴張元件24位于中央腔室390c內(nèi)來實現(xiàn)植入物主體322的擴張。在本發(fā)明的另一個實施方式中，擴張元件24可最初位于近端322b附近的末端腔室3卯b內(nèi)，向遠端322a推動擴張元件24直到擴張元件24位于中央腔室390c內(nèi)來實現(xiàn)植入物20的擴張。然而，應理解，擴張元件 24最初位于遠端腔室390a內(nèi)并將擴張元件24拉入中央腔室390c的方式可實現(xiàn)相對簡單的"拉動"型器械總體設計，例如上文圖7所示外科器械200。
應理解，擴張元件24沿箭頭A的方形軸向位移相應地導致植入物主體322 向圖12和13所示完全擴張構型轉變。更具體地，擴張元件24從遠端腔室3卯a(chǎn) 向中央腔室390c的軸向位移使擴張元件24側面部分102a、 102b限定的上下接合面120a、 120b沿植入物主體322限定的相對斜面392a、 392b滑動嚙合。結果，植入物主體322的上下活動壁部分330a、 330b和332a、 332b相互分離，沿橫軸線T向外變形而使植入物主體322從圖10和ll所示初始非擴張構型向圖12和13所示擴張構型轉變。擴張元件24沿軸向進一步位移直到位于內(nèi)腔的中央腔室3卯c內(nèi)，擴張元件24的側面部分102a、 102b位于相對凹面394a、 394b中形成的凹陷區(qū)域內(nèi)且被俘獲在相對的頂點/至高點396a、 396b和398a、 398b之間。
應理解，擴張元件24的側面部分102a、 102b在相對凹面394a、 394b內(nèi)和相對頂點至高點396a、 396b和398a、 398b之間的定位能使擴張元件24保留在中央腔室390c內(nèi)，對抗或限制擴張元件24的進一步軸向位移，而使植入物主體322保持在圖12和13所示擴張構型，即使在外科器械200脫離擴張元件24 之后。還應理解，在植入物主體322的擴張期間，一旦擴張元件24的位置超過一對相對頂點/至高點396a、 396b而進入或"卡"入中央腔室390c內(nèi)，使擴張元件24位移所需的線性驅動力將顯著且急劇降低。這種驅動力的急劇降低將使外科醫(yī)生得到明確得指示擴張元件24已適當定位在中央腔室90c內(nèi)并已獲得所需的擴張程度。
此外，如上所述，擴張元件24的上下節(jié)段108a、 108b在側表面106a、 106b 間的寬度We精確對應于延伸通過植入物主體322槽縫380的寬度w"因此，當擴張元件24位移通過植入物主體322的內(nèi)腔340而使植入物主體322朝擴
張構型轉變時，中央部分100的上下節(jié)段108a、 108b將位移通過槽縫380，側表面106a、 106b沿槽縫380相對的側表面382a、 382b滑動位移。植入物主體 322擴張期間，中央部分100的上下節(jié)段108a、 108b位移通過槽縫380有助于引導擴張元件24通過內(nèi)腔340。此外，擴張元件24的側表面106a、 106b與槽縫380的相對側表面382a、382b間的相對緊密配合提供給植入物主體322額外的支持和剛性，尤其是對抗上下椎體Vu、 V^施加在植入物320上的邊對邊或側向壓力。
如12和13所示，植入物主體322的擴張使中央部分322c附近上下活動壁部分330a、 330b和332a、 332b的總高度增加至基本上等于椎間盤間隙中央部分附近高度的擴張高度。應理解，活動壁部分的初始高度與擴張高度間的差異對應于擴張元件24側面部分102a、 102b的直徑力(或高度)(圖5和6)與植入物主體322中央腔室390c的凹面394a、 394b間非擴張距離之間(圖IO)的差異。因此，提供具有選定直徑^(或高度)的側面部分102a、 102b的擴張元件 24，和/或提供凹面394a、 394b間具有選定非擴張距離構型的中央腔室390c，可以容易和精確地控制植入物主體322的擴張。
當植入物主體322轉變?yōu)閿U張構型時，上下活動壁部分330a、330b和332a、
332b沿橫軸線T向外變形相互分離以增加其總體高度。由于上下活動壁部分 330a、 330b和332a、 332b的末端部分與端壁334、 336 —體連接，活動壁部分的末端部分保持相對固定，植入物末端部分322a、 322b附近植入物主體322 的擴張受限。但是，因為上下活動壁部分330a、 330b和332a、 332b的中央部分不互連，植入物主體322的擴張主要沿植入物主體322的中央部分322c進行。結果，一旦植入物322擴張，上下活動壁部分330a、 330b和332a、 332b各自形成相對于縱軸線L向外延伸的凸曲率。如圖14所示，向外變形的活動壁部分330a、 330b和332a、 332b的凸曲率優(yōu)選基本上對應于相鄰椎體Vu、 Vl的椎骨終板所限定的前-后表面曲率。此外，植入物椎體322大致沿橫軸線T的擴張使延伸自上下活動壁部分的齒360嵌入或壓入椎骨終板，對抗植入物主體322 的遷移以及可能的從椎間盤間隙排出。植入物主體322擴張之后，外科器械200 脫離擴張元件24并從患者中取出。
如果由于植入物320沒能最佳設置或其它原因而需要將擴張的植入物320 從盤間隙中取出，簡單地通過使擴張元件24從中央腔室390c重新定位到近端腔室390b，植入物主體322可從擴張構型(圖12)轉變回到初始非擴張構型(圖
10)。結果這種重新定位可使柔性植入物主體322回縮到圖IO所示初始非擴張
構型，其中齒360將再一次相對于上下固定壁部分329、 331的外表面344、 346 至少部分地向內(nèi)凹陷以避免干涉上下椎體Vu、 Vl而阻礙植入物320從椎間盤間隙取出。然后，可從盤間隙中取出植入物320并采用上文所述的插入和擴張操作重新引入其中以使植入物320在盤間隙內(nèi)重新定位到修正位置。
在本發(fā)明的另一方面，植入物320在盤間隙內(nèi)插入和擴張之后，將骨生長促進材料130(圖14)載入植入物主體322的內(nèi)腔340，以便于和促進骨從上下椎體Vu、 V^生長通過延伸通過上下固定壁部分329、 331的槽縫380并進入和可能地通過植入物主體322。在本發(fā)明的一個實施方式中，在植入物主體322插入和擴張之后，通過后端壁336中的軸向開口 384將骨生長促進材料130載入或裝入內(nèi)腔340。然而，在另一個實施方式中，可在植入物主體22插入和擴張之前將一部分骨生長促進材料130預先加載到內(nèi)腔340內(nèi)。
如上所述，擴張元件24中央部分IOO中通道IIO的尺寸相對較大。因此，骨生長促進材料130可傳遞通過擴張元件24中的大通道110而進入內(nèi)腔340 的遠端腔室390a。一旦遠端腔室390a被填滿，額外的骨生長促進材料130可載入內(nèi)腔340的近端腔室390b。應理解，由于擴張元件24中存在相對較大的通道110，無需在植入物320插入盤間隙和擴張之前將骨生長促進材料130預先裝載到遠端腔室390a中。此外，將骨生長促進材料130傳遞通過擴張元件 24中的較大通道110能使整個內(nèi)腔340密實填滿骨生長促進材料130。此外，可在擴張的植入物主體322附近側向設置骨移植物、切碎的自體移植骨或相似類型的材料以進一步促進與相鄰椎體Vu、 Vl的融合。
在闡述和描述了脊柱植入物320的各個元件及其操作之后，現(xiàn)在將根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式描述將脊柱植入物20植入盤間隙內(nèi)的技術。然而，應理解，也考慮了其它植入技術和操作，以下技術絕不是為了限制本發(fā)明的范圍。
在本發(fā)明一個實施方式中，通過后路外科途徑觸及脊柱和將脊柱植入物 320插入盤間隙內(nèi)。然而，應理解，觸及和將脊柱植入物320插入盤間隙內(nèi)也可通過其它外科路徑完成，例如前路途徑或側路途徑。在本發(fā)明的另一個實施方式中，采用脊柱植入物320來治療脊柱腰椎區(qū)域，上下椎體Vu、 Vl是腰椎體。然而，應理解，本發(fā)明也可應用于其它脊柱區(qū)域，例如脊柱頸椎、胸椎或骶椎區(qū)域。開始時，采用已知的外科技術識別待治療脊柱部分并從后路途徑接近。通過完全或部分椎間盤切除術切除至少一部分天然椎間盤，在上下椎體Vu、
VL間形成用于接納脊柱植入物320的缺口。然后將盤間隙撐開至大致等于天然
盤間隙高度的高度。插入脊柱植入物320之前，采用各種切削工具和/或其它類
型的外科器械(例如，刮匙、骨鑿等)處理上下椎體Vu和VL間的椎間盤及其終板。
在本發(fā)明另一個實施方式中，用于處理椎體Vu、 Vl的切削器械造合從椎骨終板切削和切除骨組織，同時大致保留終板的天然凹曲率和避免切削到椎骨終板前/后部分附近的皮質緣/骨突環(huán)區(qū)域內(nèi)。切削器械也可被構造成在切削操作期間收集骨屑或骨片，供隨后將這些骨屑或骨片插入植入物322的內(nèi)腔340 以促進關節(jié)融合。如圖"所示，制備的椎骨終板各自形成大致沿前-后方向凹進的凹陷區(qū)域或表面曲率。應理解，椎體Vu、 VL限定的凹陷區(qū)域或表面曲率接納擴張的植入物主體322的上下固定壁部分329、 331以使位于其中的骨生長材料130與椎體Vu、 VL的海綿狀松質骨組織緊密接近從而促進融合。制備好椎骨終板之后，采用合適的插入技術如嵌塞或推入型插入方式將植入物320 插入到盤間隙內(nèi)。注意，由于脊柱植入物320以非擴張構型插入盤間隙內(nèi)，其初始最大高度/^稍小于盤間隙高度，因此無需過度撐開盤間隙且神經(jīng)剝離最
少。、
將植入物320插入椎間盤間隙之后，植入物主體322擴張至圖14所示的構型以恢復和/或維持所需的盤間隙高度。此外，脊柱植入物320轉變?yōu)閳D14 所示的擴張構型使齒360嵌入或壓入椎骨終板，以抵抗植入物主體322的遷移及可能的從盤間隙排出。而且，向外變形的上下活動壁部分330a、 330b和332a、 332b在上下椎體Vu、 V^所限定的凹曲面中的定位能夠增加植入物主體322的穩(wěn)定性，且同時降低植入物主體322的遷移及可能的從盤間隙中排出的可能性。而且，上下固定壁部分329、 331緊鄰或直接接觸上下椎體Vu、 Vl的松廣或海綿狀骨組織的定位有利于骨生長通過槽縫380進入內(nèi)腔340。植入物主體322 的上下前/后承重面354a、 354b和356a、 356b的定位分別抵靠上下椎體Vu、 VL的皮質緣/骨突環(huán)區(qū)域，對抗施加在植入物主體322上的壓力并降低塌陷到較柔軟的松質或海綿狀骨組織內(nèi)的可能。
在本發(fā)明的另一方面，擴張元件24在內(nèi)腔340中央腔室390c內(nèi)的定位提供給植入物主體的上下活動壁部分330a、 330b和332a、 332b額外的支持和剛性，以對抗椎體Vu、 VL施加的壓縮負荷，尤其是沒有內(nèi)部支持元件的植入物主體322的中央部分322c附近。此外，如上所述，擴張元件24的上下節(jié)段108a、 108b在上下固定壁部分329、 331的槽縫380內(nèi)相對緊密的匹配嚙合也能提供
給植入物主體322額外的支持和剛性，尤其是對抗上下椎體Vu、 Vl施加在植
入物320上的邊對邊或側向壓力。雖然僅僅通過擴張元件24與植入物主體322 上下壁部分間的嚙合使脊柱植入物320維持在擴張構型，應理解，也可利用一種或多種附加的內(nèi)部固定元件來向植入物主體322進一步提供支持，尤其是在涉及脊柱負荷過度和/或不穩(wěn)定的情況下。還應理解，如果一個或多個植入物 320在盤間隙內(nèi)插入和擴張后遇到不穩(wěn)定性仍然過度，也可采用附加的外部椎骨內(nèi)固定元件和/或穩(wěn)定技術。
在本發(fā)明另一個實施方式中，可將一對可擴張脊柱植入物320以類似于圖 9所示的雙側排列的方式邊對邊設置在盤間隙內(nèi)。然而，應理解，也考慮在盤間隙內(nèi)單側設置或中央設置一個脊柱植入物320，落在本發(fā)明的范圍內(nèi)。可將骨移植物、切碎的自體移植骨或骨生長促進物質置于兩側植入物320間的區(qū)域內(nèi)，進一步促進上下椎體Vu、 VL間的融合。
雖然在附圖和上述說明中詳細顯示和描述了本發(fā)明，認為這些附圖和說明是示例性而非限制性的，應理解，僅顯示和描述了優(yōu)選的實施方式，本發(fā)明精神范圍內(nèi)的所有變化和改進都需要保護。
權利要求
1.一種可擴張脊柱植入物，其包括具有縱軸線并且可在初始構型和擴張構型間轉變的植入物主體，所述植入物主體包括沿橫軸線間隔開的第一和第二軸向壁，所述軸向壁中至少一個具有相互間側向偏離的第一和第二軸向壁部分；和與所述第一壁部分協(xié)同起效的擴張元件，使所述第一壁部分相對于所述第二壁部分大致沿橫軸線向外位移而使所述植入物主體從所述初始構型轉變至所述擴張構型。
2. 如權利要求1所述的植入物，其特征在于，當所述植入物主體從所述初始構型轉變至所述擴張構型時，所述第二軸向壁部分相對于所述第一軸向壁部分保持基本固定。
3. 如權利要求l所述的植入物，其特征在于，所述第一和第二軸向壁部分大致沿所述至少一個軸向壁的整個長度延伸。
4. 如權利要求1所述的植入物，其特征在于，所述第一軸向壁部分鄰近所述第二軸向壁部分側向定位。
5. 如權利要求1所述的植入物，其特征在于，所述植入物主體包括使所述第一軸向壁的相對末端部分與所述第二軸向壁的相對末端部分互連的第一和第二橫向端壁。
6. 如權利要求1所述的植入物，其特征在于，當所述植入物主體處于所述初始構型時，所述第一軸向壁部分相對于所述第二軸向壁部分形成凹陷區(qū)域；并且其中，當所述植入物主體從所述初始構型轉變至所述擴張構型時，所述凹陷區(qū)域大致沿所述橫軸線向外擴張。
7. 如權利要求1所述的植入物，其特征在于，所述至少一個軸向壁包括側向偏離所述第二軸向壁部分的第三軸向壁部分，所述第一和第三軸向壁部分位于所述第二軸向壁部分的兩側；和其中，所述擴張元件與所述第一和第三壁部分協(xié)同起效，使所述第一和第三壁部分相對于所述第二壁部分大致沿所述橫軸線向外位移，以使所述植入物主體從所述初始構型轉變至所述擴張構型。
8. 如權利要求7所述的植入物，其特征在于，當所述植入物主體從所述初始構型轉變至所述擴張構型時，所述第二軸向壁部分相對于所述第一和第三軸向壁部分保持基本固定。
9. 如權利要求7所述的植入物，其特征在于，所述第一和第三軸向壁部分各自包括外表面以及從外表面向外伸出的多個表面凸起，當所述植入物主體處于所述初始構型時，所述表面凸起至少部分地位于所述第二軸向壁部分的外表面內(nèi)側。
10. 如權利要求1所述的植入物，其特征在于，所述第一軸向壁部分包括第一外表面，當所述植入物主體處于所述初始構型時，所述第一外表面相對于所述第二軸向壁的第二外表面向內(nèi)凹陷。
11. 如權利要求IO所述的植入物，其特征在于，當所述植入物主體轉變至所述擴張構型時，所述第一軸向壁部分的所述第一外表面與所述第二軸向壁部分的所述第二外表面基本對齊。
12. 如權利要求IO所述的植入物，其特征在于，所述第一軸向壁部分包括從所述第一外表面向外伸出的多個表面凸起，當所述植入物主體處于所述初始構型時，所述表面凸起中至少一部分相對于所述第二軸向壁部分的所述第二外表面向內(nèi)凹陷。
13. 如權利要求12所述的植入物，其特征在于，所述表面凸起包括適合與椎骨嚙合的齒。
14. 如權利要求12所述的植入物，其特征在于，當所述植入物主體處于所述初始構型時，所述表面凸起相對于所述第二軸向壁部分的所述第二外表面完全向內(nèi)凹陷。
15. 如權利要求12所述的植入物，其特征在于，當所述植入物主體轉變至所述擴張構型時，所述表面凸起至少部分地位于所述第二軸向壁部分的所述第二外表面外側。
16. 如權利要求1所述的植入物，其特征在于，所述第一和第二軸向壁部分之一形成大致沿所述縱軸線延伸的具有一定長度的槽縫；和其中，所述擴張元件包括位于所述槽縫內(nèi)的主體部分和位于所述第一和第二軸向壁之間的側部，這樣，所述擴張元件大致沿所述縱軸線的軸向移動使所述主體部分沿所述槽縫的所述長度位移并使所述軸向壁間的所述側部位移，而使所述第一軸向壁部分相對于所述第二軸向壁部分向外位移，在所述軸向運動期間，所述主體部分的尺寸為能夠沿所述槽縫相對的側表面滑動嚙合以大致沿所述縱軸線引導所述擴張元件。
17. 如權利要求16所述的植入物，其特征在于，所述至少一個所述軸向壁包括側向偏離所述第二軸向壁部分的第三軸向壁部分，所述第一和第三軸向壁部分位于所述第二軸向壁部分的兩側；和其中，所述擴張元件包括相對于所述主體部分以大致相反方向延伸的一對所述側部，所述側部各自至少部分地位于所述軸向壁之間，這樣，所述擴張元件大致沿所述縱軸線的軸向運動使所述擴張元件的所述側部在所述軸向壁間位移，而使所述第一和第三軸向壁部分相對于所述第二軸向壁部分大致沿所述橫軸線向外位移，使所述植入物主體從所述初始構型轉變至所述擴張構型。
18. 如權利要求1所述的植入物，其特征在于，所述至少一個軸向壁的所述第一軸向壁部分在所述植入物主體轉變至所述擴張構型期間彎曲變型，以使所述第一軸向壁部分相對于所述第二軸向壁部分大致沿所述橫軸線向外位移，使所述植入物主體從所述初始構型轉變至所述擴張構型。
19. 如權利要求1所述的植入物，其特征在于，所述植入物主體包括大致沿所述縱軸線定位的前端和后端部分，所述前端部分具有圓形外部輪廓以便于插入到椎間盤間隙內(nèi)。
20. —種可擴張脊柱植入物，其包括具有縱軸線并且可在初始構型和擴張構型間轉變的植入物主體，所述植入物主體包括沿橫軸線間隔開的第一和第二軸向壁，所述軸向壁中至少一個具有相互間側向偏離的第一和第二軸向壁部分，當所述植入物主體處于所述初始構型時，所述第一軸向壁部分相對于所述第二軸向壁部分形成凹陷區(qū)域；和與所述第一壁部分協(xié)同起效的擴張元件，使所述植入物主體從所述初始構型轉變至所述擴張構型，其中，所述凹陷區(qū)域大致沿所述橫軸線向外擴張。
21. 如權利要求20所述的植入物，其特征在于，當所述植入物主體從所述初始構型轉變至所述擴張構型時，所述第二軸向壁部分相對于所述第一軸向壁部分保持基本固定。
22. 如權利要求20所述的植入物，其特征在于，所述凹陷區(qū)域大致沿所述至少一個軸向壁的整個長度延伸。
23. 如權利要求20所述的植入物，其特征在于，所述第一軸向壁部分鄰近所述第二軸向壁部分側向定位。
24. 如權利要求20所述的植入物，其特征在于，所述植入物主體包括使所述第一軸向壁的相對末端部分與所述第二軸向壁的相對末端部分互連的第一和第二橫向端壁，所述凹陷區(qū)域在所述兩個相對末端部分之間大致沿所述至少一個軸向壁的整個長度延伸。
25. 如權利要求20所述的植入物，其特征在于，所述第一軸向壁部分包括從所述凹陷區(qū)域向外伸出的多個表面凸起，當所述植入物主體處于所述初始構型時，所述表面凸起中至少一部分相對于所述第二軸向壁部分的外表面向內(nèi)凹陷。
26. 如權利要求25所述的植入物，其特征在于，當所述植入物主體處于所述初始構型時，所述表面凸起相對于所述第二軸向壁部分的所述外表面完全向內(nèi)凹陷。
27. 如權利要求20所述的植入物，其特征在于，所述第一軸向壁部分中的凹陷區(qū)域包括沿所述橫軸線向外延伸并且大致沿所述至少一個軸向壁的整個長度延伸的凸曲率。
28. 如權利要求20所述的植入物，其特征在于，所述至少一個所述軸向壁包括從所述第二軸向壁部分側向偏離的第三軸向壁部分，所述第一和第三軸向壁部分位于所述第二軸向壁部分的兩側，當所述植入物主體處于所述初始構型時，所述第一和第三軸向壁部分各自形成相應的一個所述凹陷區(qū)域；和其中，所述擴張元件與所述第一和第三軸向壁部分協(xié)同起效，而使所述植入物主體從所述初始構型轉變至所述擴張構型，其中，所述凹陷區(qū)域大致沿所述橫軸線向外擴張。
29. 如權利要求28所述的植入物，其特征在于，當所述植入物主體從所述初始構型轉變至所述擴張構型時，所述第二軸向壁部分相對于所述第一和第三軸向壁部分保持基本固定。
30. 如權利要求28所述的植入物，其特征在于，所述第一和第三軸向壁部分各自包括從所述凹陷區(qū)域向外伸出的多個表面凸起，當所述植入物主體處于所述初始構型時，所述表面凸起中至少一部分相對于所述第二軸向壁部分的外表面向內(nèi)凹陷。
31. 如權利要求20所述的植入物，其特征在于，所述第一軸向壁部分包括第一外表面，當所述植入物處于處于所述初始構型時，所述第一外表面相對于所述第二軸向壁部分的第二外表面向內(nèi)定位以形成所述凹陷區(qū)域。
32. 如權利要求31所述的植入物，其特征在于，當所述植入物主體處于所述擴張構型時，所述第一軸向壁部分的所述第一外表面與所述第二軸向壁部分的所述第二外表面基本對齊。
33. 如權利要求31所述的植入物，其特征在于，所述第一軸向壁部分包括從所述第一外表面向外伸出的多個表面凸起，當所述植入物主體處于所述初始構型時，所述表面凸起中至少一部分相對于所述第二軸向壁部分的所述第二外表面向內(nèi)凹陷。
34. 如權利要求33所述的植入物，其特征在于，當所述植入物主體處于所述初始構型時，所述表面凸起相對于所述第二軸向壁部分的所述第二外表面完全向內(nèi)凹陷。
全文摘要
一種可擴張脊柱植入物(20)，其包括可在初始構型和擴張構型間轉變的植入體主體(22)。所述植入物主體(22)包括沿橫軸線間隔開的第一和第二軸向壁(30、32)，所述軸向壁(30、32)中至少一個具有相互間側向偏離的第一和第二軸向壁部分(329、330a、330b、331、332a、332b)。擴張元件(24)與第一壁部分(329、331)協(xié)同起效，使第一壁部分(329、331)相對于第二壁部分(330a、330b、332a、332b)向外位移而使所述植入物主體(22)轉變至所述擴張構型。在另一個實施方式中，當植入物主體(22)處于初始構型時，第一壁部分(329、331)相對于第二壁部分(330a、330b、332a、332b)形成凹陷區(qū)域，其中，當植入物主體(22)轉變至擴張構型時，所述凹陷區(qū)域向外擴張。在又一個實施方式中，第一壁部分(329、331)活動而第二壁部分(330a、330b、332a、332b)保持基本固定。
文檔編號A61F2/44GK101198298SQ200680021773
公開日2008年6月11日申請日期2006年4月24日優(yōu)先權日2005年4月29日
發(fā)明者J·D·摩爾, M·M·彼特曼, P·T·蓋貝爾申請人:華沙整形外科股份有限公司

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