CN1929792A - 整形外科的扩张植入物和技术 - Google Patents

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Abstract

一用来稳定一骨段的植入物包括一柔性本体，其尺寸和形状适于在至少第一和第二骨部分之间脊柱内地延伸。在使用中，本体脊柱内地附连到各个第一和第二骨部分，以扩张各个第一和第二骨部分，同时，允许各个第一和第二骨部分之间运动。

Description

整形外科的扩张植入物和技术
背景技术
相邻骨部分会需要进行治疗以求获得理想的外科效果。例如，相邻骨部分会需要在其间施加和/或保持扩张的力，以便为要求的外科纠正和康复对相邻骨部分提供合适的定位和对齐。还存在着对植入物和便于外科手术地用扩张力纠正相邻骨部分的技术的需要。
发明内容
为了便于外科手术纠正相邻骨部分，一植入物包括一附连到相邻骨部分的本体，其适于在相邻骨部分之间施加和/或保持扩张力。
根据一个方面，一用于治疗脊柱段的植入物包括一本体，其在椎骨内附连到各个第一和第二骨部分并适于在各个第一和第二骨部分之间施加和/或保持一扩张力，同时，允许在各个第一和第二骨部分之间运动。
根据另一方面，一用于扩张相邻骨部分的植入物包括一具有一第一状态和一第二状态的本体。本体在椎骨内延伸在相邻骨部分之间，以便在第二状态中进行附连。当附连时，本体朝向第一状态返回而对相邻骨部分施加一扩张力。
在另一方面，一用来扩张相邻骨部分的系统包括一第一锚固件和一第二锚固件，它们可与相邻骨部分的对应部分接合。一植入物本体在相邻骨部分的椎骨内延伸，并附连到第一和第二锚固件。本体在附连时在第一和第二锚固件之间施加一扩张力。
根据另一方面，一用来纠正脊柱段的弧形部分的方法包括：将一植入物附连到脊柱段的凹陷弧形侧上；用植入物对凹陷侧施加一扩张载荷。
根据另一方面，一用来纠正脊柱段的弧形部分的方法包括：提供一具有第一状态的植入物，其中，植入物的端部间隔开一第一距离，一第二状态，其中，植入物的端部间隔开一小于第一距离的第二距离；将植入物附连到处于第二状态中的脊骨的凹陷侧；以及将植入物从第二状态重整到第一状态以便施加一扩张载荷。
在另一方面，一扩张脊柱段的相邻椎骨的方法包括：沿着相邻椎骨椎间盘外地定位一植入物；将植入物附连到相邻的椎骨；以及用植入物将一扩张载荷施加到相邻的椎骨。
本发明的上述的和其它的方面还将在下面予以讨论。
附图说明
图1是一扩张植入物的一实施例的侧视图。
图2是图1扩张植入物的平面图。
图3是图1扩张植入物的平面图，示出一压缩力的分布图形。
图4是另一实施例的扩张植入物的平面图。
图5是另一实施例的扩张植入物的平面图。
图6是通过图5的线6-6的截面图。
图7是沿前－后方向观看一带有接合到其上的锚固件的脊柱段的凹陷弧形部分的侧视图。
图8是沿中间－侧向方向朝向图7的脊柱段的凹陷弧形部分观看的侧视图，图1的扩张植入物固定在其上。
图9是图8的脊柱段和扩张植入物的前－后侧视图。
图10是具有固定在其上的锚固件的脊柱段沿前－后方向的侧视图。
图11是带有固定在其上的另一实施例的扩张植入物的图10的脊柱段的侧视图。
图12是图11的脊柱段和扩张植入物的平面图。
图13是另一实施例的扩张植入物的侧视图。
图14是图13的扩张植入物的立体图。
图15是另一实施例的扩张植入物的侧视图。
图16是图15的扩张植入物的立体图。
图17是另一实施例的扩张植入物的侧视图。
图18是图17的扩张植入物的立体图。
图19是另一实施例的扩张植入物的侧视图。
图20是图19的扩张植入物的立体图。
图21是另一实施例的扩张植入物的侧视图。
图22是图21的扩张植入物的立体图。
图23是另一实施例的扩张植入物的侧视图。
图24是图23的扩张植入物的立体图。
图25是另一实施例的扩张植入物的侧视图。
图26是图25的扩张植入物的立体图。
图27是另一实施例的扩张植入物的侧视图。
图28是图27的扩张植入物的立体图。
具体实施方式
为了便于理解本发明的原理，现将参照附图中所示的实施例并将使用特殊的语言来描述它们。然而，应该理解到，由此并不意图限制本发明的范围。在所示装置中的任何如此的替代和进一步的修改，以及如本文中所示的本发明原理的任何如此的进一步应用，对于本发明所涉及的技术领域内的技术人员来说，应认为是正常发生的。
在图1中，图中示出一治疗系统20，它包括一扩张植入物40。扩张植入物40包括一具有沿一纵向轴线49延伸的长度的本体41(图2)，其尺寸适于在相邻骨部分之间延伸以便本体41附连在其上。扩张植入物40可在椎骨内附连到相邻骨部分，使第一锚固件21和第二锚固件30接合到相邻骨部分的对应部分。在所示的实施例中，第一锚固件21包括一远端骨接合部分22和一近端附连部分24。第二锚固件30也包括一远端骨接合部分32和一近端附连部分34。扩张植入物40的本体41延伸在锚固件21、30的附连部分24、34之间并分别附连到锚固件21、30的附连部分24、34上。
为了便于附连到锚固件21、30，扩张植入物40可设置有一邻近于本体41的第一端43的第一孔42和一邻近于本体41的第二端45的第二孔44。第一和第二孔42、44的尺寸可做成接纳锚固件21、31的近端附连部分24、34。其它实施例构思扩张植入物40可构造在其各端处，以便附连到与相邻骨部分的对应部分接合的两个或两个以上的锚固件。孔21、30可包括一宽和深的结构，以使扩张植入物40和各个锚固件21、30之间的表面接触面积最大化。还可考虑锚固件可通过用锚固件贯穿本体41进行定位。
可以考虑本体41用合适的材料制成，该材料允许本体41在相邻骨部分之间保持理想的空间关系。本体41可在锚固件21、30之间连续地保持和/或施加一扩张力，而不用刚性地彼此固定相邻的骨部分。例如，本体41可包括一第一状态，其中，它的端部彼此间隔开一第一距离。本体41可形成为一第二状态，其中，它的端部朝向彼此移动，并间隔开一小于第一距离的第二距离。本体41可用压缩、变形、非展开或其它转换方式形成到第二状态。本体41从第二状态释放、重整、展开或其它方式重整到第一状态，以在所附连的椎骨之间提供一扩张力。
在使用中，本体41可在其第二状态中附连到锚固件21、30。附连之后，本体41朝向其第一状态返回而在锚固件21、30之间施加和/或保持一扩张力。也可考虑用扩张器械对锚固件21、30施加扩张力，而扩张植入物40可附连到张开的锚固件21、30，以至少部分地保持施加在其上的扩张力。还可以考虑一扩张力可施加到锚固件21、30之间，而扩张植入物40可在其第二状态中附连到张开的锚固件21、30，并在附连到锚固件21、30之后朝向其第一状态返回，以在锚固件21、30之间保持或增加扩张力。
各种材料可考虑用于本体41，包括凝胶、弹性体、粘弹性凝胶或塑料、泡沫、织物、网、形状记忆合金，其它合适的生物相容材料，以及它们的组合。锚固件21、30可以是这样一种类型，其构造成提供骨结合物结合到锚固件所附连的骨部分内。这样的锚固件的实例提供在2002年5月2日提交的美国专利申请系列号No.10/137,038中，本文援引其全部内容以供参考。还可考虑锚固件21、30可以骨螺钉的形式提供，其包括有导管插入式骨螺钉和多轴骨螺钉、钉、缝合锚固件、长钉、螺栓、定位在相邻骨部分之间的体间融合装置、定位在相邻骨部分之间的体间植入物，以及适合于接合骨结构的其它装置。
本体41包括沿纵向轴线49方向的一长度和沿中间轴线51方向的一宽度。在所示实施例中，本体41的宽度沿着纵向轴线49变化。如图1所示，本体41包括一在第一端43和第二端45之间延伸的底部53。本体41的下表面57沿底部53延伸，并定位在扩张植入物40所附连的骨部分附近。底部53可沿本体部分41的长度和宽度设置有基本上不变的厚度。呈一放大的中间部分48形式的扩张植入物40的可变刚度部分沿与底部53相对的下表面57延伸。
中间轴线51将本体41分离成一第一部分46和一第二部分47。本体41的第一部分46包括一位于纵向轴线49一侧上的第一上表面48，以及一位于纵向轴线49相对侧上的第二上表面54。在中间轴线51的另一侧上，本体41的第二部分47包括一位于纵向轴线49一侧上的第三上表面50，以及一沿纵向轴线49另一侧的第四上表面52。相邻的上表面48和54可沿着或邻近于纵向轴线49相遇，而相邻的上表面50和52可沿着或邻近于纵向轴线49相遇。相邻的上表面48和50可沿着或邻近于中间轴线51相遇，而相邻的上表面52和54可沿着或邻近于中间轴线51相遇。
各个表面48、50、52、54可相遇于一顶点55，该顶点形成在或邻近于纵向轴线49和中间轴线51的交点。可以考虑顶点55沿中间部分48对本体41提供最大厚度的区域或点。本体41的表面48、50、52、54可从顶点55起朝向本体41的外边缘呈锥形。在所示实施例中，表面48、50、52、54呈平面形并形成一锥体形状。还可考虑形成其它多边形的较少的或附加的上表面，而表面48、50、52、54的任何一个或全部可设置有曲率，以使本体41包括一球根形或圆形。
在图1和2所示的实施例中，本体41的上表面在纵向轴线49和中间轴线51的交点处或其附近处提供具有最大厚度的本体41。因此，本体抵抗趋于压缩变形本体41的力，该本体阻力从本体41的各端43、45朝向顶点55增加。中间部分48的尺寸可做成防止本体41在预料的压缩载荷下发生弯曲。本体41的压缩变形量可在预料的压缩载荷下予以限制，以在端部43、45之间保持最小的间距，但还允许端部43、45相对于彼此移动，这样，相邻骨部分彼此不是刚性地固定。
图3示出扩张植入物40，其具有叠加在其上的压缩力耗散图形，用力箭头56表示。这样的压缩力可通过作用在扩张植入物40上的静态和动态压缩载荷由相邻骨部分形成。每单位横截面的压缩力就在孔42、44附近最高，其中，材料的横截面区域最少。本体41的宽度和长度各从端部43、45朝向顶点55增加，以沿着其长度对本体41提供可变的刚度。每单位横截面的压缩力从端部43、45朝向顶点55减小，因此，因压缩力的缘故减小本体41的变形。本体41可用作为一可被压缩的冲击吸收装置，以提供一用于附连的第二状态，并具有足够的弹性返回到其未压缩的第一状态，以在锚固件21和30之间施加或保持扩张载荷。柔性的本体41还允许相邻骨部分相对于彼此作一定的运动。本体41的可变刚度特性限制该运动，以保持相邻骨部分的稳定性。
构造扩张植入物40的特殊实施例构造成应用于脊柱区域内，在相邻椎骨体之间保持和/或提供扩张，同时，防止(至少部分地)椎骨体之间的脊柱段运动。对于这样的脊柱应用，可考虑本体41在孔42和44的相邻侧之间设置有一沿纵向轴线49方向的全长度，长度范围从2至4厘米。孔42、44可设置有一直径，其范围在1至2厘米之间。本体41可设置有沿中间轴线51方向的最大宽度，其范围为2至4厘米。本体41可设置有从底表面57到顶点55的最大高度，其范围约为1至3厘米。应该理解到，这样的尺寸可以变化，根据病人解剖上特点、扩张植入物40所附连的病人身体的区域、包括扩张植入物40在内的材料特性，以及作用在扩张植入物40上预料的载荷，可以考虑其它的尺寸。
参照图4，另一实施例的扩张植入物240包括一本体241和分别邻近于端部243、245的第一和第二孔242、244。本体241可按以上对于扩张植入物40的本体41所讨论的进行设置。本体241沿着纵向轴线249延伸，而中间轴线251将本体241分成一第一部分246和一第二部分247。本体241可设置有上表面部分248、250、252、254，它们全部地或主要地定位在由轴线249、251的交点形成的对应象限内。表面248、250、252、254提供一放大的中间部分，它从邻近于或位于纵向轴线和中间轴线249、251的交点延伸。
扩张植入物240可在本体241内设置有一个或多个加强构件，以有助于保持本体241的结构完整性并对其提供可变的刚度特性。例如，加强构件258可围绕通过本体241的一个或多个锚固孔设置，就如相对于孔242所显示的。加强构件258可向中地设置在孔242周围，以有助于本体241抵抗压缩力。加强构件258可设置在孔242和端部243之间，以有助于本体241和加强构件258抵抗拉伸力。加强构件258可具有一弧形形状，以便围绕相邻孔242延伸，从而在经受由延伸通过相邻孔的锚固件施加的高应力集中的本体241区域内提供加强。
向中定向的加强构件260可设置在第一部分246内，它们横向于纵向轴线249延伸，以抵抗压缩力和拉伸力。加强构件260的端部可从纵向轴线249延伸并远离中间轴线252朝向植入物的端部(诸如端部243)，以对压缩和扩张载荷提供纵向的阻力。加强构件260的向中延伸的部件可抵抗施加到本体241上的扭转或扭曲力。其它的实施例考虑向中定向的加强构件，它们从纵向轴线249朝向中间轴线251延伸，它们平行于中间轴线251延伸，以及它们的组合。
第一纵向定向的加强构件262横贯中间轴线251延伸在本体241的第一部分246和第二部分247之间。加强构件262沿纵向轴线249的方向主要纵向地延伸。可设置第二纵向加强构件264，它们位于第一和第二部分246、247之一的本体241内，诸如第二部分247所示。本体241可设置有上述加强构件258、260、262、264中的任何一个或其组合。其它实施例考虑以直线和非直线布置方式通过本体241随机分布的加强构件。
可考虑用于加强构件258、260、262、264的各种形式。加强构件可以呈材料密度增加的形式，或呈不同于本体241材料的材料形式。实例包括有杆、带、纤维或金属制成的细丝、塑料或其它合适材料。加强构件258、260、262、264可嵌入在本体241内，或沿着一个或多个上表面部分延伸，或沿本体241的下表面延伸。
参照图5，提供另一实施例的扩张植入物340，其包括一本体341，本体具有一邻近于第一端343的第一孔342和邻近于第二端345的第二孔344。孔342、344可接纳第一和第二锚固件，诸如上述的锚固件21、30。本体341沿纵向轴线349延伸，而一中间轴线351将本体341分成一第一部分346和一第二部分347。本体341包括一可变刚度的中间部分348，以对本体341提供理想的载荷阻力特性。在所示的实施例中，中间部分348包括一在顶点355处或邻近于纵向轴线349和中间轴线351的交点具有最大厚度的球根形状。中间部分348也可设置有锥体的或其它放大的形状。
如图6所示，中间部分348包括一上部构件352，其从带有本体341底部353的各端延伸并形成在其中。上部构件352可形成一带有一底部353的腔室350，第二装置356可定位在其中。第二装置356可在一段时间内吸收流体或水，以施加和/或保持对相邻骨部分的扩张力。箭头354(图5)代表压缩力施加到本体341上时由流体施加在腔室350内的朝向外的压力。渗透到第二装置356内的渗透梯度沿相反箭头354方向延伸，造成第二装置356变硬并一段时间上保持扩张力，或在一段时间上膨胀而增加由扩张植入物340施加的扩张力。第二装置356可以以下的形式提供：海绵、泡沫，或其它合适的渗透材料。其它实施例考虑一流体、凝胶、泡沫液体，或腔室350内其它可流动的材料，而没有一第二装置356。
参照图7，图中示出用于扩张植入物的一特殊应用中的相邻骨部分，其包括一脊柱段500。脊柱段500包括一第一椎骨502、一第二椎骨504，以及一第三椎骨506。一第一盘空间508位于第一椎骨502和第二椎骨504之间，而一第二盘空间510位于第二椎骨504和第三椎骨506之间。第一锚固件21与第一椎骨502接合，第二锚固件30与第二椎骨504接合，而第三锚固件430与第三椎骨506接合。如以上对于锚固件21、30所述，第三锚固件430可包括一接合到椎骨506的远端骨接合部分432，以及一从其中延伸的近端附连部分434以便附连一扩张植入物。
在图7中，脊柱段500沿前—后方向观看，并变形为一沿其一侧的侧向凹陷的曲率，这表示一种脊柱侧凸。如图8和9所示，扩张植入物系统420可附连到锚固件21、30和430，以便纠正脊柱段500的凹陷曲率。扩张植入物系统420包括第一扩张植入物40和一等同于第一扩张植入物40的第二扩张植入物440。第一植入物40脊柱内地附连到第一锚固件21和第二锚固件30。第二植入物440脊柱内地附连到第二锚固件30和第三锚固件430。
侧向地沿着椎骨体的前部附连植入物40、440可避开与后椎骨元件相连的神经和肌肉组织，以及沿椎骨前面的脉管和纤细的韧带。此外，植入物的扩张力直接沿椎骨体的凹陷弧形侧施加，以推椎骨对齐。
当扩张植入物40附连到锚固件21和30时，例如，通过对其压缩和将其附连到锚固件21、30的近端附连部分24、34上，它可放置在其第二状态中。同样地，植入物440可被压缩和附连到锚固件30、430的近端附连部分34、434上。附连的扩张植入物40、440趋于从其第二状态重整为其第一状态，致使扩张力施加在附连到植入物的诸锚固件的对应锚固件之间，纠正脊柱500的凹陷曲率朝向如图9所示的正常状态。
现参照图10-12，提供另一实施例的扩张植入物系统520。在图10中，脊柱段500包括第一椎骨502和第二椎骨504，其间带有盘空间508。盘空间508坍瘪以使椎骨502、504之间不再提供正常的或理想的间距，如图10中D1所指示的。一第一锚固件21沿着椎骨502的前部接合，而第二和第三锚固件521、621侧向地或倾斜地接合在椎骨502的相对侧上。同样地，椎骨504包括一接合在前面的第四锚固件30，而第五和第六锚固件530、630侧向地或倾斜地接合在椎骨504的相对侧上。
为了对一张开的盘空间508提供以图11中的D2所示的张开的盘空间高度，扩张力512、513和612可分别施加到接合在椎骨502的锚固件21、521和621上。扩张力514、515和614可分别施加到接合在椎骨504的锚固件30、530和630上。这样的扩张力可通过附连一个或多个扩张植入物，和/或在附连一个或多个扩张植入物之前用一扩张器械予以施加。通过围绕椎骨体502、504分配锚固件，盘空间508可横贯其宽度被扩张到一均匀的高度。
一扩张植入物540示于图11中，它附连到锚固件21、521、621和锚固件30、530、630。在所示的实施例中，扩张植入物540设置有一至少沿着其下表面的U或马鞍形，其至少部分地围绕各椎骨502、504并还在椎骨502、504之间延伸(如图12所示)。相对的上表面552可设置有围绕各锚固孔的凹陷554，以允许系统520保持一从椎骨502、504延伸的低的外形。扩张植入物540可设置有一具有某些特性的本体541，所述特性允许本体放置在一第二状态中，并在附连之后朝向一第一状态返回，以便在接合到椎骨502、504的诸锚固件的对应锚固件之间施加一扩张载荷，并恢复和保持要求的盘空间高度D2，同时，允许椎骨502、504之间的运动。在一实施例中，本体541包括一具有球根或圆形形状的放大的中间部分，并包括一可压缩的柔性材料以提供处于第二状态的植入物540，且具有足够弹性朝向其第一未压缩状态返回，以便施加一扩张力。
参照图13-14，图中示出另一实施例的扩张植入物700。扩张植入物700包括一本体702，其从第一端704延伸到一相对的第二端706。第一端704包括一孔710，而第二端706包括一孔712，以便于脊柱内地附连到一椎骨体，例如，使用如对于系统20所讨论的第一锚固件21和第二锚固件30。端部704、706可各相对于本体702放大，以形成接纳通过其间的一锚固件的对应孔710、712。还可以考虑无论是本体702还是孔710、712，以及对应的锚固件的尺寸可做成使端部704、706相对于本体702不放大。
第一孔710沿着纵向轴线701与第二孔712间隔一距离714，而一间隙沿纵向轴线701形成在其间，以便响应于本体702的压缩、膨胀、变形，或重整，便于第一和第二端704、706朝向彼此和远离彼此地运动。距离714可以是足够的长度，以横贯至少一个脊骨盘空间延伸，于是，端部704、706可附连到相邻椎骨体的对应椎骨上。也可以考虑设置这样的长度714，使本体702横贯一个或多个椎骨延伸，而端部704、706可附连而提供多级的扩张。植入物700还包括一介于纵向轴线701和本体702外壁表面705之间的全宽度718。
可以构思植入物700沿诸如脊柱侧凸的侧部或前侧部那样的脊柱凹陷弧形部分定位，并适于在相邻锚固件之间施加一扩张力以治疗凹陷的曲率。本体702沿端部704、706之间的一半圆形路径呈弧形，并包括一凹陷的第一表面703和一相对凸出的第二外表面705。本体702包括一介于第一和第二表面703、705之间的第一宽度708。本体702还包括在第一表面703和第二表面705之间延伸的相对的第三和第四表面707、709。第三和第四表面707、709包括一在其间延伸的第二宽度711。当固定到脊柱时，可以考虑第三和第四表面707、709之一将邻近于脊柱定位，而第三和第四表面707、709之另一个将背离脊柱。
在扩张植入物700的一种应用中，以及本文所讨论的其它扩张植入物的实施例中，植入物700包括一第一状态，并通过朝向彼此移动端部704、706而形成为一第二状态。在第二状态中，端部704、706附连到与椎骨接合的锚固件上或沿脊柱凹陷弧形部分的其它结构上。然后，扩张植入物700朝向其第一状态重组而在所接合的诸锚固件之间施加一扩张力，以纠正和/或保持脊柱的凹陷弧形部分处于理想的对齐状态。通过相对于纵向轴线701侧向地偏离本体702而形成的端部704、706之间的间隙，可便于端部704、706朝向彼此运动以获得第二状态。此外，端部704、706之间的间隙便于在第一状态中弯曲本体702，以允许限制植入物700所接合的椎骨层的运动范围。
扩张植入物700可以至少局部地由形状记忆材料形成，该种材料大约在人体温度下呈现准弹性特性或性状。在一实施例中，植入物700由形状记忆材料形成。然而，应该理解到端部704、706之间只是一部分可以至少部分地用形状记忆材料形成，端部704、706可用任何合适的生物相容材料形成，例如，不锈钢或钛。
SMA显现一“形状记忆”特性或性状，其中，一用形状记忆合金(“SMA”)形成的特殊部件能够从一初始的“记忆”形状或构造变形到不同的形状或构造，然后，朝向其初始形状或构造变形回来。拥有形状记忆的能力是以下事实的结果：SMA经受一从奥氏体状态到马氏体状态的反向转变过程。如果该种转变因温度变化而发生，则形状记忆现象通常称之为热弹性马氏体转换。如果马氏体转换因强加的应力而发生，则形状记忆现象通常称之为应力诱致的马氏体转换。这里考虑这两种类型的变换。
已知SMA呈现超弹性现象或橡胶状的性状，其中，加载过程中超越SMA材料弹性极限的应变，在卸载过程中得以恢复。当应力在温度略高于SMA开始转变到奥氏体的温度时(有时称之为转变温度)施加到一SMA物品上时，该种超弹性现象就发生。当施加应力时，物品首先弹性地变形，直到SMA材料的屈服点(有时称之为临界应力)。然而，在进一步加强应力后，SMA材料开始变换到应力诱致的马氏体或“SIM”。该种转换基本上在恒定应力下发生，直到SMA材料完全地转换到马氏体点上为止。当移去应力时，SMA材料将变换回到奥氏体，于是，物品将返回到其原始的预编程的或记忆的形状。这种现象有时称之为超弹性或准弹性。应该理解到，该现象不需SMA材料温度有对应的变化就可发生。
形状记忆材料也可以易弯曲并可典型地在温度低于转变温度的范围时容易地重新成形。这样的物品可培养其具有一预编程的形状(通常称之为“记忆形状”)，当形状记忆材料达到高于其转变温度范围的温度时，物品将形成为该预编程形状。达到如此温度之后，物品将企图形成其预编程的记忆形状。这样，物品将热能转换为机械功。
有各种各样形状记忆材料适用于扩张植入物，包括形状记忆金属合金(例如，诸如铜和锌、镍和钛，以及银和镉之类的已知金属的合金)，以及形状记忆聚合物。尽管有许多显示形状记忆特性的合金，但更为普通的SMA材料之一是镍和钛的合金。这样一个合金是镍钛诺合金，它是由镍和钛形成的生物相容的SMA。镍钛诺很好地适用于扩张植入物的特殊应用，因为它可按程序地在正常人体温度(即，约35-40摄氏度)下经受一应力诱致的马氏体变换或热弹性的马氏体变换。此外，镍钛诺具有一非常低的腐蚀速率和优良的耐磨性，由此，当用作为人体内的一支承结构时，它提供一优点。此外，植入物在动物体内的研究已经表明，与镍钛诺材料接触的组织内镍含量的升高达到最小。然而，应该理解到，显示超弹性特性的其它SMS材料也可考虑用于本发明的范围之内。
可以考虑使用适用于由形状记忆材料制成的扩张植入物700的各种技术。应该理解到，这样的技术也适用于本文所讨论的其它扩张植入物的实施例。诸如端部704、706那样的扩张植入物端部可朝向彼此移动，以弯曲本体702和放置形状记忆材料，其包括处于SIM状态中的本体702的至少一部分。本体702保持在该SIM状态中，而植入物700的端部704、706沿脊柱的凹陷弧形部分附连到椎骨或其它结构。然后，移去作用在本体702上的应力，而接合的扩张植入物700朝向其原始形状返回到一奥氏体状态，在与其接合的锚固件之间作用一扩张力，以此纠正和/或保持脊柱的凹陷弧形部分处于理想的对齐状态。由相对于纵向轴线701侧向地偏离本体702形成的端部704、706之间的间隙，便于端部704、706朝向彼此运动，以获得SIM状态或条件，并便于本体702在奥氏体状态中弯曲，以允许植入物700所接合的椎骨有一限制的运动范围。
为了达到附加的扩张力和提高刚度以减小脊柱运动，多个扩张植入物700可一个堆叠在另一个上，并用相同的骨锚固件在各端处与脊柱的凹陷弧形部分接合。堆叠植入物700的本体702可布置成侧向地偏离到纵向轴线701的同一侧，或布置成侧向地偏离到纵向轴线701的相对侧。多个扩张植入物700也可纵向地间隔开并沿脊柱接合，以便在多层处提供扩张。脊柱的不同层可用一个植入物700或不同数量堆叠的植入物700来扩张，以便沿脊柱对植入物系统提供不同的扩张力和刚度特性。
植入物700的一端或两端704、706可刚性地固定到相邻骨锚固件，或允许相对于其可转动。允许端部704、706转动，则当本体702变形到其第一状态时，扩张力将主要地朝向端部704、706远离彼此运动的方向。如果一个或两个端部704、706固定到骨锚固件，则产生作用在锚固件上的合力。合力将包括横向于脊柱中心轴线延伸的分量，并可用来对齐或保持相邻椎骨沿横向于脊柱中心轴线的方向对齐在前－后方向上，就如纠正脊椎前移所要求的那样。
也可考虑其它形状用于扩张植入物700。例如，图15和16示出类似于扩张植入物700的一扩张植入物720。扩张植入物720包括一在第一端724和相对的第二端726之间延伸的本体722。本体722包括一介于第一和第二端724、726之间的半椭圆形。与具有相同总长的半圆形扩张植入物700相比，本体722的半椭圆形对相同长度的植入物714、734为扩张植入物720提供一减小的总宽度。
还有其它的实施例考虑，扩张植入物包括一在相对端部之间延伸的第二本体部分以提供附加的支承来保持一扩张力。例如，在图17和18中，图中示出扩张植入物760，它包括一具有一第一本体部分762和一第二本体部分763的本体761。本体部分762、763各在相对端部764、766之间延伸，其中，诸孔可沿纵向轴线769设置以便于附连到椎骨。
本体761形成一具有通过其间的开口768的圆形，允许端部764、766响应于本体部分762、763变形或形状变化而发生弯曲，或朝向彼此或远离彼此移动。本体部分762、763在各个第一和第二端764、766处彼此一体地形成，以围绕开口768提供一连续的本体结构。
在另一实例中，图19和20示出一扩张植入物780，它包括一具有一第一本体部分782和一第二本体部分783的本体781。本体部分782、783各在相对端部784、786之间延伸，其中，可设置诸孔以便于附连到椎骨。本体781形成一具有通过其间的一开口788的椭圆形，允许端部784、786响应于本体部分782、783变形或形状变化而发生弯曲，或朝向彼此或远离彼此移动。本体部分782、783在各个第一和第二端784、786处彼此一体地形成，以围绕开口768提供一连续的本体结构。
扩张植入物780的本体781的椭圆形包括一介于本体部分782、783的外表面之间的总宽度790。本体781包括一介于端部784、786之间的长度792。同样地，扩张植入物760包括一用于其圆形本体的宽度770和一基本上与宽度770相同的沿轴线769的长度。对于扩张植入物780，宽度790小于扩张植入物760的宽度770，因为植入物具有相同的长度772、792。因此，如果要求一较大的长度对宽度之比，则可采用扩张植入物780。
图21和22示出一类似于扩张植入物780的扩张植入物800。扩张植入物800包括一具有一第一本体部分802和一第二本体部分803的本体801。本体部分802、803各在相对端部804、806之间延伸，其中，可设置诸孔以便于附连到椎骨。本体801形成一具有通过其间的一开口808的椭圆形，允许端部804、806响应于本体部分802、803变形或形状变化而发生弯曲，或朝向彼此或远离彼此移动。与扩张植入物780相比，扩张植入物800包括一在一个或两个端部804、806处的铰接连接，以允许本体部分802、803相对于彼此独立地移动。铰接的连接便于端部804、806朝向彼此和远离彼此运动，因为不要求本体部分802、803弯曲或变形相邻的端部804、806。
其它的形状也可考虑用于扩张植入物760、780、800，包括有圆形、矩形、方形、菱形、波浪形、多边形，或其它合适形状。此外，扩张植入物700、720也可设置有其它形状。例如，图23-24示出—扩张植入物820，它包括一在一第一端824和一相对的第二端826之间延伸的本体822。本体822侧向地偏离端部824、826，以便于端部824、826响应于本体822的压缩、变形或变换而朝向彼此和远离彼此运动。本体822包括一线性部分828和一对位于线性部分828相对端处的倾斜部分830、832。倾斜部分830、832从线性部分828延伸到端部824、826的对应端以从中偏离线性部分828。其它的实施例考虑，本体822可包括由倾斜部分互连的多个线性段，多个倾斜部分彼此互连，以及端部824、826之间的线性的、倾斜的、以及弓形的或弧形部分进行组合。
在图25-26中，图中示出包括在相对端部844、846之间延伸的一本体842的扩张植入物840。本体842包括一第一本体部分850和一第二本体部分856，它们沿开口848的相对侧延伸并侧向地偏离植入物840的纵向轴线。本体部分850包括一从第一端844延伸到一第二倾斜部分854的第一倾斜部分852，第二倾斜部分854从第一倾斜部分852延伸到第二端846。同样地，第二本体部分856包括一从第一端844延伸到一第二倾斜部分860的第一倾斜部分858，第二倾斜部分860从第一倾斜部分858延伸到第二端846。倾斜部分852、854和倾斜部分858、860的接头侧向地偏离端部844、846，以一围绕开口848的菱形形状提供给本体842。倾斜部分便于端部804、806响应于第一和第二本体部分850、856的压缩、变形或变换而朝向彼此和远离彼此运动。
参照图27-28，图中示出包括在相对端部874、876之间延伸的一本体872的扩张植入物870。本体870包括多个本体部分878、880，它们沿本体872的长度和介于端部874、876之间彼此互连以形成一链形。在所示的实施例中，本体部分878、880呈菱形，以使各本体部分的至少一部分侧向地偏离纵向轴线871。这种偏离便于端部874、876响应于全部的或一部分的本体部分878、880的压缩、变形或变换而朝向彼此和远离彼此运动。本体部分878、880也可设置有其它形状，诸如圆形、椭圆形、方形、矩形或本文中讨论的其它形状。此外，本体部分878、880不需沿着扩张的纵向轴线871呈对称性。例如，本体部分878、880可沿纵向轴线871或邻近于其敞开，以沿纵向轴线871形成一锯齿形或波形。
可以考虑，使用本文所述的植入物来纠正脊柱的变形，例如，通过扩张脊柱的凹陷弧形部分进行纠正。扩张植入物可以沿包括脊柱段的凹陷弧形部分的脊柱段的表面定位，以便用扩张力直接地抵消凹陷的曲率。扩张植入物可用于脊柱侧凸的无融合的治疗中，其既可单独地也可作为一附件附连到凸出地应用的无融合的脊柱侧凸治疗系统。还可考虑，这里所述的植入物可用于横贯一盘空间脊柱内地扩张相邻的椎骨，其中，盘空间已坍瘪，或椎骨之间的关系或间距需要改变或保持。扩张植入物可稳定脊柱段，同时允许关节段的运动。还可考虑，一个或多个扩张植入物可附连到任何的骨部分，其中，需要有扩张和相邻骨部分之间的运动。
尽管在附图和上述描述中已经详细地图示和描述了本发明，但它们应被看作是说明性的，实质上并无限制意义，所有落入本发明精神范围之内的变化和修改都要求加以保护。

Claims (50)

1.一用于治疗弧形的脊柱段的植入物，包括：
一本体，该本体包括沿着第一和第二脊骨的表面能附连到第一和第二脊骨上的第一和第二端部，第一和第二脊骨的表面包括脊柱段的凹陷弧形表面，所述本体构造成沿着凹陷弧形的表面朝向一直线的结构扩张脊柱段，同时，在附连到第一和第二脊骨时允许脊柱段运动。
2.如权利要求1所述的植入物，其特征在于，所述本体可形成在第一状态和第二状态之间，所述本体形成为所述第二状态以便附连到第一和第二脊骨，并从所述第二状态朝向所述第一状态进行重整，以在附连于其上时连续地扩张第一和第二脊骨。
3.如权利要求2所述的植入物，其特征在于，所述本体可通过压缩所述第一和第二端部之间的所述本体而形成。
4.如权利要求2所述的植入物，其特征在于，所述本体可包括一形状记忆材料，所述本体可通过改变所述形状记忆材料的相态而形成。
5.如权利要求1所述的植入物，其特征在于，所述本体的所述第一端包括一第一孔，用来接受可接合到第一脊骨的一第一骨锚固件，所述第二端包括一第二孔，用来接受可接合到第二脊骨的一第二骨锚固件。
6.如权利要求5所述的植入物，其特征在于，所述本体包括至少一个加强构件，所述加强构件邻近于所述第一和第二开口中的至少一个而嵌入在其中。
7.如权利要求6所述的植入物，其特征在于，所述至少一个加强构件至少局部地围绕所述邻近的开口延伸。
8.如权利要求1所述的植入物，其特征在于，所述本体包括一刚度，所述刚度沿着所述第一和第二端部之间的所述本体的长度变化。
9.如权利要求8所述的植入物，其特征在于，所述本体可从第一状态压缩到第二状态，并具有弹性以便从所述第二状态重整到所述第一状态，从而在附连于其上时连续地扩张脊柱段。
10.如权利要求9所述的植入物，其特征在于，所述本体包括多个嵌入于其中的加强构件。
11.如权利要求1所述的植入物，其特征在于，所述本体包括一沿其中间部分的腔室，所述腔室包括一流体于其中。
12.如权利要求11所述的植入物，其特征在于，还包括一位于所述腔室内的第二装置，以便在脊柱段运动之后，适于响应于施加在所述本体上的压缩和拉伸力，吸收所述腔室内的所述流体。
13.如权利要求1所述的植入物，其特征在于，所述本体包括一在所述本体附连于其上时朝向脊柱段的下表面，所述本体还包括一与所述下表面相对的上表面。
14.如权利要求13所述的植入物，其特征在于，所述本体包括一介于所述上和下表面之间的放大的中间部分。
15.如权利要求14所述的植入物，其特征在于，所述放大的中间部分包括一介于所述本体的所述第一和第二端之间的锥体形状。
16.如权利要求14所述的植入物，其特征在于，所述放大的中间部分包括一介于所述本体的所述第一和第二端之间的球根形状。
17.如权利要求13所述的植入物，其特征在于，所述下表面包括一U形，适于至少部分地围绕第一和第二椎骨的一前部延伸。
18.如权利要求1所述的植入物，其特征在于，所述本体包括一长度，该长度大小适于附连到脊柱段的相邻第一和第二椎骨。
19.如权利要求1所述的植入物，其特征在于，所述本体沿着一纵向轴线从所述第一端延伸到所述第二端，所述本体还包括一与介于所述第一和第二端之间的所述纵向轴线正交定向的中间轴线，所述本体的宽度从所述中间轴线朝向各个所述第一和第二端呈锥形。
20.如权利要求19所述的植入物，其特征在于，所述本体包括一位于所述中间轴线的第一侧上的第一部分以及一位于所述中间轴线的第二侧上的第二部分，所述第一和第二部分各具有一大致三角形形状。
21.如权利要求19所述的植入物，其特征在于，所述本体包括一介于其下表面和上表面之间的高度，所述高度从所述中间轴线朝向所述第一和第二端中的每一个呈锥形。
22.如权利要求1所述的植入物，其特征在于，所述本体沿着一纵向轴线从所述第一端延伸到所述第二端，所述本体包括一在所述第一端和第二端之间延伸的第一部分，所述第一部分侧向地偏离所述纵向轴线，以便在所述第一和第二端之间形成一间隙。
23.如权利要求22所述的植入物，其特征在于，所述本体的所述第一部分包括一形状，所述形状选自以下的组群：半圆、半椭圆形、半矩形以及三角形。
24.如权利要求22所述的植入物，其特征在于，所述本体包括一在所述第一和第二端之间延伸的第二部分，沿与所述本体的所述第一部分相对的方向侧向地偏离所述纵向轴线，所述第一和第二部分形成通过所述第一和第二端之间的所述本体的一开口。
25.如权利要求24所述的植入物，其特征在于，所述本体的所述第一和第二部分在所述第一和第二端之间形成一形状，该形状选自以下的组群：圆、椭圆、菱形，以及链形。
26.如权利要求24所述的植入物，其特征在于，所述本体的所述第一和第二部分邻近于所述第一和第二端中的至少一个并铰接地联接在一起。
27.一用来扩张脊柱段的第一和第二椎骨的植入物，包括：
一具有沿一纵向轴线的长度的本体，所述本体包括一第一状态和一第二状态，所述本体能以所述第二状态在脊柱内植入，而且所述长度在第一和第二椎骨之间延伸，所述本体包括一在植入时用于从所述第二状态重整到所述第一状态的装置，以在第一和第二椎骨之间施加一扩张力，并允许第一和第二椎骨之间有相对运动。
28.如权利要求27所述的植入物，其特征在于，所述本体包括一沿所述长度变化的刚度。
29.如权利要求28所述的植入物，其特征在于，所述本体包括一放大的中间部分，而所述刚度朝向所述本体的一中间轴线增加。
30.如权利要求29所述的植入物，其特征在于，所述放大的中间部分包括一球根形状。
31.如权利要求29所述的植入物，其特征在于，所述放大的中间部分包括一锥体形状。
32.如权利要求29所述的植入物，其特征在于，所述本体包括一能邻近于第一和第二椎骨定位的下表面和一沿所述下表面的底部，所述下表面沿所述本体具有一大致不变的厚度，所述本体还包括一从所述底部延伸的上部，并包括所述放大的中间部分，所述上部包括一介于所述底部和所述本体的一上表面之间的厚度，所述厚度沿所述本体的所述上部的一长度变化。
33.如权利要求32所述的植入物，其特征在于，所述下表面形成一横向于所述纵向轴线的U形。
34.如权利要求32所述的植入物，其特征在于，所述厚度从所述本体的一中间部分朝向所述本体的相对端呈锥形。
35.如权利要求27所述的植入物，其特征在于，所述本体包括一正交于所述纵向轴线的中间轴线，所述本体包括一位于所述中间轴线一侧上的第一部分和一位于所述中间轴线另一侧上的第二部分，所述第一和第二部分中的每一个均形成一大致三角形形状，而且各个所述大致三角形形状的底部沿所述中间轴线邻近于彼此定位。
36.如权利要求35所述的植入物，其特征在于，各个所述第一和第二部分包括一锚固孔，所述锚固孔与所述大致三角形形状的所述底部相对。
37.如权利要求27所述的植入物，其特征在于，通过沿所述纵向轴线压缩所述本体，使所述本体形成为所述第二状态，并且用于重整的所述装置包括一包括所述本体在内的弹性材料。
38.如权利要求27所述的植入物，其特征在于，所述本体包括一形状记忆材料，并且用于重整的所述装置包括改变所述形状记忆材料的相态。
39.如权利要求27所述的植入物，其特征在于，所述本体包括一沿所述纵向轴线的第一端和一相对的第二端，所述本体包括一在所述第一和第二端之间延伸的第一部分，所述第一部分侧向地偏离所述纵向轴线，以便在所述第一和第二端之间形成一间隙。
40.如权利要求39所述的植入物，其特征在于，通过沿所述纵向轴线朝向彼此地移动所述第一和第二端，使所述本体从所述第一状态形成到所述第二状态。
41.如权利要求39所述的植入物，其特征在于，所述本体的所述第一部分包括一形状，所述形状选自以下的组群：半圆、半椭圆形、半矩形以及三角形。
42.如权利要求39所述的植入物，其特征在于，所述本体包括一在所述第一和第二端之间延伸的第二部分，所述第二部分沿与所述第一部分相对的方向侧向地偏离所述纵向轴线，所述第一和第二部分形成通过所述第一和第二端之间的所述本体的一开口。
43.如权利要求42所述的植入物，其特征在于，所述本体的所述第一和第二部分在所述第一和第二端之间形成一形状，该形状选自以下的组群：圆、椭圆、菱形，以及链形。
44.如权利要求42所述的植入物，其特征在于，所述本体的所述第一和第二部分邻近于所述第一和第二端中的至少一个而铰接地联接在一起。
45.一用来治疗弧形脊柱段的系统，包括：
一可接合到第一椎骨的第一锚固件；
一可接合到第二椎骨的第二锚固件；以及
一沿第一和第二椎骨的表面在脊柱内定位的本体，所述第一和第二椎骨包括脊柱段的一凹陷的弧形表面，并用所述第一和第二锚固件附连到其上，所述本体构造成沿凹陷弧形表面并且在第一和第二锚固件之间朝向一直线结构扩张脊柱段，同时，在附连到第一和第二椎骨时允许脊柱段运动。
46.如权利要求45所述的系统，其特征在于，所述本体在一第一端和一相对的第二端之间延伸，所述第一和第二端可用第一和第二锚固件中的对应锚固件附连到脊柱段的第一和第二椎骨中的对应椎骨，所述本体可从第一状态形成到第二状态，其中，所述本体形成为所述第二状态以便附连到第一和第二椎骨，并从所述第二状态朝向所述第一状态重整，以连续地扩张第一和第二椎骨。
47.如权利要求46所述的系统，其特征在于，所述本体可通过压缩所述第一和第二端部之间的所述本体而形成。
48.如权利要求46所述的系统，其特征在于，所述本体包括一形状记忆材料，所述本体可通过改变所述形状记忆材料的状态而形成为所述第二状态，以使所述第一和第二端部朝向彼此移动。
49.如权利要求48所述的系统，其特征在于，所述本体包括一在所述第一和第二端部之间延伸的第一部分，所述第一部分侧向地偏离所述本体的纵向轴线，以便在所述第一和第二端部之间形成一间隙。
50.如权利要求46所述的系统，其特征在于，所述本体包括一腔室、一位于所述腔室内的流体吸收装置，以及所述腔室内的流体，其中，所述流体吸收装置随着时间的流逝而吸收所述流体，以抵抗所述第一和第二锚固件从所述第一状态到所述第二状态膨胀所述本体。
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