专利名称：设计成最小化器械的组织植入物和外科技术的制作方法
背景技术：
在治疗疾病、伤害或畸形引起的脊椎移动和盘组织时，长久以来的惯例是除去一部分或全部退化的、破裂的或其它缺陷的盘。在失去或移除盘组织后，椎骨间装置植入在其余的椎骨之间，以促进融合或使脊椎的治疗区域恢复运动。为了使植入物适当地就位，传统的植入方法常常要求使用复杂的测量和器械操作系统，以便修整骨头来配合植入物。植入物和修整的骨头之间的不当配合可能造成植入物的不适当就位。因此，需要一种方法和设备，它能简化植入所要求的器械操作，并改进植入物和相邻的椎骨之间的配合。
发明内容
本公开涉及将椎骨间植入物植入在一对椎骨终板之间的空间里的新的装置和方法。一个实施例包括一动力源，一连接至动力源的驱动机构，以及一由驱动机构驱动的植入物适配器。椎骨间植入物可卸去地连接至植入物适配器，以便当椎骨间植入物相对至少一个椎骨终板移动时在椎骨终板的至少一个上产生一座位。
另一实施例包括将椎骨植入物植入在椎骨终板之间，并将植入工具连接至椎骨植入物。植入工具被致动以便相对椎骨终板产生交替运动。该交替运动具有速度并产生椎骨植入物的位移。椎骨植入物被定位进入在至少一个椎骨终板中形成的外形，以及植入工具脱离椎骨植入物。椎骨植入物彼此被植入在至少一个椎骨终板上。
图1是具有损坏的盘的脊柱的侧视图。
图2是用于安装椎骨间装置的设备的分解的示意图。
图3a-3f是构造成用于多种椎骨间植入物的的示意的植入物适配器。
图4-10是按照本发明的实施例在一对椎骨本体之间的椎骨植入物的立体图。
具体实施例方式
本公开一般涉及整形外科手术，特别涉及用于插入椎骨间装置的器械操作和技术。为了有助于理解本发明的原理的目的，现在将参考附图中显示的实施例和例子，并用特定的语言描述它们。然而应该知道，并不企图由此限制本发明的范围。在所述实施例里的任何替换和进一步的改进，以及这里所述的本发明的原理的进一步应用是预期的，并对于本发明涉及的技术领域内的技术人员来说将正常地发生。
首先参看图1，标号10涉及脊柱，它具有在椎骨14和16之间延伸的损坏的椎间盘12。在典型的外科盘切除术中，移去盘12，在两完好的椎骨14和16之间产生一空间。这个过程可使用本技术领域的技术人员熟知的前侧、前侧偏一边、横侧或其它方法执行。然后可提供一个按照本发明的一个实施例的植入物，用来填充在两个完好椎骨14和16之间的空间。本公开的诸实施例一般可涉及关节连接的椎骨间修补物，它们至少恢复在移去盘12部位处一些运动范围。然而，应该知道，在替换的实施例里，本公开的方法和设备可用来植入非关节连接的装置，它们可促进椎骨14和16的融合。此外，虽然准备描述的实施例的前提是移去单个盘，但应该知道，本发明的方法和设备也可用来在一躯体切除术后在两椎骨间插入一椎骨本体替换装置，该躯体切除术移去至少一个椎骨本体。
现在参看图2，用于将一植入物22插入(图1的)两椎骨14和16之间的植入工具20可包括手柄24、连接机构26和植入物适配器28。
在图2的实施例中，手柄24可包括一手柄本体30，用于安装一诸如电动机的动力装置32，它连接用来驱动驱动轴38的电动连接器36。虽然这个实施例描述了一种电动设备，但应该知道，也可选择包括气动的、电池和汽油动力的装置的其它动力装置。这些替换的动力装置可由附加的或其它的部件支承。
可提供连接机构26，以便(如果需要)将来自动力装置32的运动转换成和控制振动的、往复的、摆动的或其它类型的方向交替运动。连接机构26可包括用于安装驱动机构42的本体40，驱动机构用来将输出运动传送给植入物适配器28。驱动机构42可连接转换机构44，诸如一个或多个凸轮，以便产生往复运动。连接机构26还可包括减速机构46，诸如与转换机构44和/或驱动机构42连接的齿轮箱，以便有选择地改变由驱动机构42传递的速度和/或力。连接机构26还可包括一用于传输来自手柄24的运动的驱动机构48。连接机构26可包括对转换和控制来自于动力装置32的运动至需要的输出运动可能需要的附加的或其它的机构。美国专利第6,610,066号(在此参考引用)公开了一种往复运动的外科工具，它具有将有动力手柄的转动转换成往复运动的部件。
植入物适配器28可包括一壳体50和用于可卸去地连接植入物适配器28至连接机构26的驱动适配器52。植入物适配器28还可包括用于接合植入物22的植入物接合机构54。植入物接合机构54可构造成接合一具体的植入物22，或可被调整以允许与各种植入物接合。图3a-3f显示了构造成与各种植入物装置22配合的植入物适配器28的示范性的实施例。接合机构54可是钩(图3a，3d)、销钉(图3b)、夹子(图3c)、抓臂(图3e)或螺纹突出(图3f)。这些举例不是穷尽的，也可使用其它机构来将植入物22附连在植入物适配器28。
植入工具20的部件可用耐用的、医学上可接受的材料、诸如不锈钢、硬膜阳极氧化铝、或钛制成，它们诸如通过蒸汽或快速高压灭菌，气体灭菌法和/或在消毒药水里浸泡可被消毒以符合医疗标准。相应地，植入工具20可设计成反复使用。部件24-54的形状、尺寸和结构仅仅是示范的，多种替换的结构也是合乎需要的。
植入物22可是这里参考引用的美国专利第6,540,785号；美国专利申请第10/303,569号；或美国专利申请第10/042,589号所述的修补物。然而，如上所述，包括融合促进装置的其它关节连接和非关节连接的植入物22设计也可用植入工具20安装。植入物22可具有包含粗糙涂层64、特征66和/或其它表面纹理、以便清理相邻椎骨的终板、以备安装植入物的表面60和62。例如，生物适合的和骨传导的材料、诸如非球形的烧结的珠或羟磷灰石可覆盖表面60和62的全部或一部分。其它合适的涂层64和处理可包括多孔珠涂层、多孔网眼涂层、生骨的肽涂层、生长因子涂层、rh-BMP涂层和/或喷钢砂处理。合适的特征66可包括长钉(如图2所示)、锯齿状、突脊、鳍状物、锥体突出和/或其它表面纹理。
植入工具20可通过将手柄24附连在连接机构26进行组装，特别是驱动轴38可接合驱动机构48。植入物适配器28可附连在连接机构26，特别是驱动机构42可接合驱动适配器52。电动连接器36可连接动力源(未画出)、诸如插座。植入物22可附连在接合机构54。
植入工具20的部件24、26和28可是模块化组件，允许植入工具20被组装和定制，以便用于特定用途。例如，为了在植入物适配器里获得所需类型的运动或所需的位移，可选择一连接机构26具有转换机构40，该转换机构被设计成能产生所需的运动。同样地，为了适应具体的植入物22，可选择植入物适配器具有适合于接合植入物22的接合机构54。在某些实施例里，手柄24、连接机构26和/或植入物适配器28的设计可结合，或消除部件。例如，驱动轴38可直接接合转换机构44或减速机构46而不需要驱动机构48。
在准备安装植入物22时，通过移去患病的或损坏的盘12可执行减压过程。通过盘腾出的空间可分开以接纳植入物22。植入物22可放置在椎骨14和16之间的空间里。通过动力连接器36可将动力施加在动力装置32，以便可转动地驱动驱动轴38。驱动轴38然后可驱动连接机构26的驱动机构48。手柄24的转动输出可经过连接机构26的减速机构46，以降低速度，增加力，或改变转动的方向。通过连接机构26的转换机构44，该转动可转换成有选择的振动、往复运动、摆动、跳动或其它交替的运动。该有选择的运动通过转换机构44可传输通过连接的驱动机构42和驱动适配器52，以便振动植入物适配器28。
植入物适配器28的振动然后可使植入物22振动或另外产生相对于椎骨终板的相邻骨的交替运动。该振动可使植入物22的粗糙的或有特征的表面60和62摩擦相邻的骨，产生表面60和62的外形和特征在椎骨终板里的压痕。这样，植入物22可是用于它本身的植入位置的原始模型，允许寄主骨的总的几何形状被复制和正常的解剖体大致配合，并由此可能在植入物22和椎骨14和16之间产生良好的配合。在植入物22坐落在椎骨终板的相邻骨里之后，植入物22可通过从植入物22释放接合机构54而从植入物适配器28脱离。在脱离后，植入物22可牢牢地安装在椎骨本体14和16之间。
本技术还可减少对复杂固定装置、研磨工具和诸如试用的测量装置的需求。相应地，手术进入区域可比用较复杂装备所需的更小。所需要的手术准备也可减少。
假定大多数椎骨终板通常不是平的，而具有凸起的上终板和凹陷的下终板，上述的自动就位动作可能允许一唯一地适合于特定的病人脊柱的植入，从而促进长期的稳定。为了进一步促进植入物的长期稳定，该磨削动作可释放骨微粒，而这些骨微粒可再沉积在植入物22的区域内，以便刺激骨生长。
如图4-8所示，由植入物适配器28(未画出)提供的、用于定位植入物22的相应的交替运动70可是一振动，它一般沿着延伸通过椎骨本体14和16的纵向轴线72前后移动植入物22。
参看图4，除了或代替运动70，一相对运动74可环绕着纵向轴线72往复转动植入物22。参看图5，一相对运动76沿从植入物的前侧通过盘空间至植入物后侧延伸的轴线78也可或交替地振动植入物22。一相对运动80沿横向延伸通过盘空间的轴线82也可或交替地振动植入物22。在该实施例里，横向运动80可特别适合于具有如图5所示的鳍状物的突出66的植入物22，该突出沿前后方向78延伸。沿相对于植入的前侧方向的方向振动植入物22可能有助于防止植入物在植入后被排出。
现在参看图6，在一个植入物22被构造成与相邻的椎骨14和16的侧面部分接触的实施例里，当植入物就位时，相对运动70和76也可磨削相邻的椎骨14和16的侧面部分。现在参看图7，在一个植入物22包括多个细长钉的实施例里，沿纵向轴线72方向的相对运动70可能是适当的，以便驱动长钉进入相邻的椎骨14和16。
现在参看图8，相对运动76沿着前后轴线78也可或交替地振动植入物22。相对运动80沿着横向轴线82也可或交替地振动植入物22。在这个实施例里，横向运动80也可特别地适合于具有横向突出66、诸如图8所示的鳍状物。沿相对于植入前面方向的方向振动植入物22可能有助于植入物在植入后被排出。
现在参看图9，在植入物22大致是圆柱形和沿轴线78植入的实施例里，相对运动84可环绕轴线78往复地转动植入物22。
在一个实施例里，如图10所示，可施加一力90，以便将椎骨14和15拖曳在一起，同时振动运动70沿纵向方向72传输。力90可将终板推压在一起(如图所示)或另外可以将终板拖拉在一起。力90和振动运动70的结合可以提高植入物22的就位。
应该知道，相对运动70、74、76、80和84只是示范性的，其它的相对运动、诸如弧形运动、多方向或任意运动也可根据脊柱位置、植入物结构、手术方法或手术用途选择。植入物22的运动的速度、力和其它性能例如通过改变动力装置34的速度或减速机构46的部件可调整。
植入物22的运动的其它性能、诸如位移距离可通过(例如)转换机构44进行控制。在一个实施例里，例如可设计一凸轮以提供在植入物22里的2-3毫米的冲击。植入物22的位移也可通过控制振动、摆动或其它交替运动得到管理。由交替的运动70、74、76、80和84产生的植入物的位移可是(例如)2至3毫米，然而，较大的或较小的位移可能对一些用途是适当的。
当植入物22被插入椎骨终板时，植入物的运动的速度/频率、压缩力90和位移可以改变。例如，可能要求较大的速度、力和位移，以便将插入植入物22的细长的突出，然而，当突出被插入和植入物22的外形不明显时，速度、力和位移可以减少，以定位植入物22的其余部分。在一些实施例里，可提供软件和电路给植入工具，以便按照植入物22的外形、骨的硬度、涂层64的材料、或手术或部件的其它特性控制植入物22的运动。在一些实施例里，在植入工具20里可包括缓冲器(未画出)，以便缓冲植入物22的振动。运动70、74、76、80和84的速度/频率也可选择，以限制在植入区域的运动，而不会产生整个脊柱的微动动作。
虽然上面已描述了本发明的少量的示范性实施例，本技术领域的技术人员将容易地知道，在这些示范性实施例里可能有许多改进而不脱离本发明的新颖性讲述和优点。因此，所有这些改进预期包含在由下面的权利要求书限定的本发明的范围内。在权利要求书中，装置加功能的条款当执行所述的功能时准备用来覆盖这里所述的结构，不仅是结构上的等同物，而且是等价的结构。
权利要求
1.一种用于植入椎骨间植入物的装置，植入物具有植入物外形，并在一对椎骨终板之间的空间里，所述装置包括一动力源；一连接至动力源的驱动机构；以及一由驱动机构驱动的植入物适配器，其中，椎骨间植入物可卸去地连接至植入物适配器，以便当椎骨间植入物相对至少一个椎骨终板移动时在椎骨终板的至少一个上产生一座位。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，植入物适配器由驱动机构以交替运动方式驱动。
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述交替运动是振动。
4.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述交替运动是环绕延伸通过椎骨终板的一纵向轴线的转动。
5.如权利要求2所述的装置，其特征在于，还包括连接在驱动机构和植入物适配器之间的转换机构，所述转换机构用来将由驱动机构提供的第一运动转换成交替运动。
6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述交替运动是环绕延伸通过椎骨终板之间的空间的前后轴线的转动。
7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，在至少一个椎骨终板上的所述座位是产生在植入物外形中的压痕。
8.如权利要求1所述的装置，其特征在于，椎骨间植入物包括具有纹理的表面。
9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，有纹理的表面磨削至少一个椎骨终板，以产生所述座位。
10.如权利要求1所述的装置，其特征在于，植入物适配器还包括一接合机构，以便可卸去地连接椎骨间植入物。
11.如权利要求10所述的装置，其特征在于，接合机构可调整。
12.一种将椎骨植入物植入在一对椎骨终板之间的空间的方法，该方法包括将椎骨植入物定位在椎骨终板之间；将植入工具连接至椎骨植入物；致动植入工具，以产生相对于椎骨终板的交替运动，其中，所述交替运动具有速度和产生椎骨植入物的位移；使椎骨植入物坐落在至少一个椎骨终板中形成的外形；使植入工具脱离椎骨植入物，其中，椎骨植入物保持植入在至少一个椎骨终板上。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，还包括通过使用椎骨植入物磨削至少一个椎骨终板形成在至少一个椎骨终板上的外形。
14.如权利要求12所述的方法，其特征在于，还包括在定位椎骨植入物过程中在椎骨植入物和至少一个椎骨终板之间沉积骨微粒。
15.如权利要求12所述的方法，其特征在于，还包括改变所述交替运动的速度。
16.如权利要求12所述的方法，其特征在于，椎骨植入物包括表面特征，以及所述交替运动的速度在所述表面特征定位在至少一个椎骨终板里时被改变。
17.如权利要求12所述的方法，其特征在于，还包括改变椎骨植入物的位移。
18.如权利要求12所述的方法，其特征在于，还包括将椎骨终板朝向彼此拖曳，同时定位椎骨植入物。
19.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述位移是3毫米或更小。
20.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述交替运动是振动。
21.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述交替运动是环绕延伸通过椎骨终板的纵向轴线的转动。
22.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述交替运动是环绕延伸通过椎骨终板之间空间的前后轴线的转动。
全文摘要
一种用于植入椎骨间植入物(22)在一对椎骨终板之间的空间里的装置包括一动力源(32)，一连接至动力源的驱动机构(38，26)，以及一由驱动机构驱动的植入物适配器(28)。椎骨间植入物可卸去地连接至植入物适配器，以便当椎骨间植入物相对至少一个椎骨终板移动时在椎骨终板的至少一个上产生一座位。
文档编号A61F2/30GK1937972SQ200580006956
公开日2007年3月28日 申请日期2005年1月19日 优先权日2004年1月30日
发明者G·C·马利克 申请人:华沙整形外科股份有限公司