专利名称：脊柱稳定系统的制作方法
脊柱稳定系统 发明背景本发明涉及用于稳定人脊柱的系统。在人体脊柱的相邻椎骨之间延伸的椎间 盘提供了相邻椎骨之间的重要支撑，同时允许多种运动程度。这些椎间盘可以由 于损伤、退化、疾病或类似状况而破裂、退化和/或突出，达到相邻椎骨之间的 椎间隙由于椎间盘失去至少部分其支撑功能而塌陷的程度，这可以引起神经根的 碰撞和剧烈疼痛。目前治疗这种疾病的一些方法包括用于动态稳定椎骨的柄状系统，所述系统 包括粘弹性减震元件以允许在压縮下运动。然而，这些系统在拉伸下没有柔韧性 或顺应性，并且因此产生不期望的不对称曲-伸生物力学。本发明涉及上述类型的改良系统，所述系统允许在压縮和拉伸下运动并且产 生对称的曲-伸生物力学。本发明的各种实施方式可以具有上述特征和优点的一 种或多种，或提供对于存在于现有技术中的上述问题的一种或多种解决方案。附图简述图l是成年人脊柱的侧视图。图2是
图1的柱的后视图，描述了根据本发明的实施方式的系统。图3是图1和图2的柱的椎骨之一的正视图。图4是图1和图2的柱的部分和图2的系统的放大视图。图5是放大的图2和图4的系统的减震机构的等轴视图。图6是图5的机构的横断面图。图6A和6B是縮小的类似于图6的视图，描述了减震机构的运动。 图7是图6的机构的可选实施方式的分解图。 图8是图7的机构的横断面图。图8A和8B是縮小的类似于图8的图，描述了减震机构的运动。参考图1和图2，参考数字IO—般是指人脊柱的下面部分。柱10包括腰区 12、骶骨14和尾骨16。柱10的柔韧、软的部分——其包括胸区和颈区——未示 出。脊柱10的腰区12包括五块椎骨V1、 V2、 V3、 V4和V5，所述椎骨由椎间盘 Dl、 D2、 D3和D4隔开，椎间盘Dl在椎骨VI和V2之间延伸，椎间盘D2在椎骨 V2和V3之间延伸，椎间盘D3在椎骨V3和V4之间延伸，而椎间盘M在椎骨V4 和V5之间延伸。骶骨14包括5块融合的椎骨，其中之一是上面的椎骨V6，其由椎间盘D5与 椎骨V5隔开。骶骨14的另外四块融合的椎骨总体称为V7。椎间盘D6将骶骨14 与尾骨16隔开，所述尾骨16包括四块融合的椎骨(未提及)。参考图3，椎骨14包括延伸到棘突22的任一侧的两块板20a和20b (如在 图2中见到的)，所述棘突22从两块板的接合点向后延伸。两块横突24a和24b 分别从板20a和20b横向延伸。两块关节突26a和26b分别从板20a和20b向上 延伸；而两块关节突28a和28b分别从板20a和20b向下延伸。下关节突28a和 28b置于椎骨V5的上关节突中(图5)，形成关节面。由于椎骨V1-3和V5类似 于椎骨V4，并且由于椎骨V6和V7不包括在本发明中，因此它们将不被详细描述。认为，由于上面提出的一个或多个原因，椎骨V4和/或V5由于上述原因的 一个或多个而没有被椎间盘D4充分支撑，并且因此有必要提供对这些椎骨的补 充支撑和稳定。为达到这个目标，提供了系统30，其在图2中被示出并且在图4 中被详细显示。参考图4，系统30包括固定装置，为螺钉32的形式，其被紧固到椎骨V4; 和固定装置，为螺钉34的形式，其被紧固到椎骨V5。应该理解，螺钉32和34 可以被紧固到椎骨V4和V5的各个区域，包括但不限于突、板或椎弓根。螺钉32具有头32a，其从被拧进椎骨V4的外部螺纹的茎部32b延伸，而螺 钉34具有头34a，其从被拧进椎骨V5的外部螺纹的茎部34b延伸。每个头具有 延伸穿过其中的镗孔或通孔，而两个固定螺钉32c和34c分别被置于头32b和34b 中，其可以被旋转以将元件固定在各自的孔中，如将要描述的。构40总体略有弯曲，并且包括杆42，其末端部分在螺钉32中的上述孔内延伸。 当需要将杆42固定到螺钉32时，将固定螺钉32c旋转在杆42之上。也提供了管状元件44,并且如图6中所示，杆42的一部分延伸通过管状元 件44的镗孔，杆的对应末端部分从所述管状元件伸出。环状法兰42a从在其各 末端之间的杆42径向向外突出，而环状法兰44a从管状元件44的一端径向向外 突出。法兰44a以相对于法兰42a的间隔关系延伸。环形减震元件46在杆42周围和法兰42a和44a之间以及螺钉32和螺钉34 之间的大约中间位置延伸。减震元件46由具有可测量且相结合的粘性和弹性性 质的材料制造。减震元件46的轴长度比减震元件50的轴长度长，从而具有不同 的减震特性。帽48具有外部螺纹的茎部48a，其与杆42的另一末端部分中的相 应内部螺纹镗孔进行螺纹接合。帽48的直径比杆42的直径大，从而用所述杆的 相应末端限定环状空间。环形减震元件50在杆42周围和在空间后部内延伸。减 震元件50由具有可测量并且结合的粘性和弹性性质的材料制造。元件44的部分 在螺钉32中的孔内延伸，并且元件44的长度大于螺钉32的直径，以使帽48和 减震元件50在螺钉中孔的外面延伸。当需要将管状元件44固定到螺钉32时， 固定螺钉34c在元件44的后面部分之上旋转。机构40以其未负载的状态，g卩，当椎骨V4和/或V5上没有可测量的张力或 压縮负载的时候，被显示在图6中。然而，当柱10处于由患者的相应运动引起 的屈曲或伸展时，机构40将对产生的椎骨V4和V5上的压縮和拉伸负载作出反 应，如下。椎骨V4和V5上的压縮负载引起螺钉32和36朝向彼此相对运动(图4)。 这引起杆42和元件44朝向彼此相对运动以及因此法兰42a和44a朝向彼此相对 运动，并且压縮减震元件46以缓冲所述运动，如图6A所示。在压縮负载和上述 螺钉32和34朝向彼此的相对运动停止之后，减震元件46倾向于返回到其最初 的非压縮状态，引起法兰42a和44a远离彼此相对运动以及因此杆42和元件44 远离彼此相对运动，以使系统30返回到图6中未负载的位置。螺钉32和34响应于椎骨V4和V5上拉伸负载而远离彼此相对运动引起杆42 和管状元件44远离彼此相对运动。这引起帽48和元件44朝向彼此相对运动并 且因此压縮减震元件50以缓冲所述运动，如图6B中所示。在拉伸负载和上述螺6钉32和34远离彼此的相对运动停止之后，减震元件50倾向于返回到其最初的 非压縮状态，并且帽48和元件44彼此移开，以使系统30为图6中未负载的位 置。根据图7和图8的实施方式，提供了系统，所述系统包括前述实施方式的螺 钉32和36 (图4)和安装到螺钉上的减震机构60。特别是，机构60包括两个轴 向排列并且间隔的杆62和64，杆62的末端部分在螺钉32中延伸，而杆64的末 端部分在螺钉34中延伸。当需要将杆62和管状元件64分别固定到螺钉32和34 时，可以将固定螺钉32c和34c旋转。棒66延伸穿过贯穿杆62形成的镗孔并J^以任何常规方式被固定在所述镗孔 中。棒66的一端延伸与杆62的相应端平齐，而棒66的一部分从所述杆后部伸 出。镗孔在杆64的相应末端形成以接收棒66的相应部分，而槽口 64a也在杆64 中形成——所述棒的另一端部分延伸进入到其中。环状法兰62a从杆62的另一端向外径向突出，而环形法兰64b从杆64的另 一端向外径向突出并且以相对于法兰62a的间隔关系延伸。环形减震元件70在 棒66周围以及法兰62a和64b之间延伸。环形减震元件70由具有可测量并且结 合的粘性和弹性性质的材料制造。两个大体半圆的板72和74被提供有联锁环部分72a和74a，它们被联锁在 槽口 64a内并且以任何常规方式连接到棒66的相应末端部分。环形减震元件76 在杆64的相应部分周围以及法兰64b与联锁的板72及74之间的空间中延伸。 减震元件76由具有可测量并且结合的粘性和弹性性质的材料制造。机构60以其未负载的状态，g卩，当椎骨V4和/或V5上没有可测量的拉伸或 压縮负载的时候，被显示在图8中。然而，当柱10处于由患者的相应运动引起 的屈曲或伸展时，机构60将对所产生的椎骨V4和V5上的压縮和张力负载作出 反应，如下。椎骨V4和V5上的压縮负载引起螺钉32和36朝向彼此相对运动(图4)。 这引起杆62和元件64朝向彼此相对运动以及因此法兰62a和64a朝向彼此相对 运动并且压缩减震元件70以缓冲所述运动，如图8A所示。在压縮负载和上述螺 钉32和36朝向彼此的相对运动停止之后，减震元件70倾向于返回到其最初的 非压縮状态，并引起法兰62a和64a远离彼此相对运动以及因此杆62和元件64远离彼此相对运动，以使系统30返回到图8中未负载的位置。螺钉32和36响应于椎骨V4和V5上拉伸负载而远离彼此相对运动引起杆62 和杆64远离彼此相对运动。这引起棒66的运动，和因此联锁的盘72和74以朝 向彼此的方向相对于法兰64b运动，因而压縮减震元件76以缓冲所述运动，如 图8B中所示。在拉伸负载和螺钉32和36的上述远离彼此相对运动停止之后， 减震元件76倾向于返回到其最初的非压縮状态，并且引起棒66的相对运动和因 此联锁的盘72和74远离法兰64b相对运动，以使系统30成图8中未负载的位 置。在上述两个实施方式中，应理解，当减震元件46、 50、 70和76响应于上面 讨论的椎骨V4和V5上的负载而压縮时，减震元件对于负载的抵抗将随着负载的 增加而增加。变型应理解，在前述中可以进行变化而不背离本发明， 一些变型的实例如下(1) 在上面实施方式的每一种中的系统可以连接到椎骨以外的解剖结构上。(2) 除了上述螺钉之外的固定装置可以用于将减震机构连接到解剖结构。(3) 在前面实施方式的每一种中的减震机构可以被刚性连接在椎骨的不同位置。(4) 额外的固定装置或螺钉可以被连接到两个相邻的椎骨，如上面实例中 所示，或连接到相邻所述两个椎骨之一的第三个椎骨。在每一种情况下，上述杆 和/或管状元件将足够长以延伸至额外的螺钉。(5) 在一个或多个额外的固定装置或螺钉被连接到椎骨的情况下，额外的 减震机构可以被连接在额外的固定装置和其相邻的螺钉之间。(6) 上面公开的减震装置可以由除了上述那些以外的材料制造并且可以包 括软和硬材料的组合。(7) 减震元件46和50的减震特性可以以不同于提供给它们不同轴长度的 方式改变，如从不同的材料制造它们，等等。(8) 上面公开的一个或多个组件可以具有在其中形成的透孔，以改善骨生 长的整合作用。(9) 上述实施方式的一个或多个组件可以在形状、大小、组成和物理性质 上变化。(10) 可以贯穿每一种上述实施方式的一个或多个组件，提供通孔来接收绳 索，用于将装置连接到椎骨上。(11) 每一种上面实施方式的系统可以被放置在除了上述之外的的脊柱中两 个椎骨之间。(12) 上述实施方式的系统可以在椎间盘镜手术——其中相邻椎骨之间的椎间盘被除去，或椎体镜手术——其中至少一个椎骨被除去——之后被插入到两个 椎骨之间。(13) 上述的空间提及，如"在……之下"，"在……之上"，"在……之间"，"柔韧的，软的"，"下面"，"上面"，"底部"，"轴的"，"横向 的"等仅仅用于说明的目的，并不限制上述结构的具体方向和位置。前述具体实施方式
是例证性的本发明实践。因此，将会理解，可以应用本领 域技术人员已知的或本文公开的其它方法而不背离本发明或所附权利要求的范 围，如上面详述的。在权利要求中，方法-加-功能权项意图覆盖本文描述的执行 所述功能的结构，不仅覆盖结构等效物而且覆盖等效的结构。因此，虽然钉和螺 钉可能不是结构等效物，因为钉采用圆柱形表面来将木制部件固定在一起，而螺 钉采用螺旋状表面，但是在紧固木制部件的情况下，钉和螺钉是等效的结构。
权利要求
1.连接两个解剖结构的系统，所述系统包括第一固定装置，其固定于所述结构之一；第二固定装置，其固定于另一结构；和减震机构，其包括第一元件，其连接到所述第一固定装置上并且具有第一法兰；第二元件，其连接到所述第二固定元件上并且具有第二法兰，所述第二法兰以相对于所述第一法兰的间隔关系延伸；第一减震元件，其在所述法兰之间延伸以缓冲所述第一和第二元件朝向彼此的任何相对运动；第三元件，其连接到所述第一元件并且用所述第二元件限定一空间；和第二减震元件，其在所述空间中延伸以缓冲所述第一和第二元件远离彼此的任何相对运动。
2. 权利要求1所述的系统，其中所述第一减震元件和所述第二减震元件 具有不同的减震特性。
3. 权利要求1所述的系统，其中所述第一元件和所述第二元件之间朝向 彼此的相对运动引起所述第一减震元件压缩，并且其中所述第一元件和所述 第二元件远离彼此的相对运动引起所述第二减震元件压縮。
4. 权利要求1所述的系统，其中所述第一元件是杆，并且其中所述第一 法兰从所述杆向外径向延伸。
5. 权利要求4所述的系统，其中所述第二元件是管状元件，并且其中所 述第二法兰从所述管状元件向外径向延伸。
6. 权利要求5所述的系统，其中所述杆的部分在所述管状元件的镗孔中延伸，并且其中所述第一减震元件为环形，其在所述杆周围和所述法兰之间 延伸。
7. 权利要求3所述的系统，其中所述第二元件是杆，并且其中所述第二 法兰从所述杆后部向外径向延伸。
8. 权利要求7所述的系统，其中在所述杆的每一个中形成镗孔，并且进 一步包括延伸通过所述镗孔的棒。
9. 权利要求8所述的系统，其中所述棒被固定到第一次提及的杆并且相 对于第二次提及的杆移动。
10. 权利要求3所述的系统，其中所述第一减震元件是环形的并且在所 述棒周围延伸。
全文摘要
稳定脊柱的系统，根据该系统，第一减震元件响应于脊柱上的压缩负载而被压缩，并且第二减震元件响应于脊柱上的拉伸负载而被压缩。
文档编号A61B17/70GK101583321SQ200880002011
公开日2009年11月18日 申请日期2008年1月11日 优先权日2007年1月12日
发明者K·M·安德森 申请人:华沙整形外科股份有限公司