小面关节假体的制作方法

专利名称：小面关节假体的制作方法
技术领域：
本发明涉及人造关节植入物，特别而言，涉及脊柱植入物。更加具体而言，本发明涉及脊柱小面关节(facet joint)假体。
背景技术：
脊柱是一种复杂的结构，其包括各种解剖部件，这些解剖部件尽管非常柔韧，但却为身体提供了结构和稳定性。对于防止失能性疼痛(incapacitating pain)、渐进性变形和神经损害而言，稳定的脊柱是十分重要的。脊柱由椎骨构成，每根椎骨具有大致为圆柱形的腹侧体(ventral body)。毗邻的椎骨本体的相对表面连接在一起并被椎间盘(或者“盘”) 分隔，该椎间盘包括纤维软骨材料。多个椎骨本体还通过多条韧带的复杂布置而彼此连接， 该多条韧带一起作用来限制过度运动并提供稳定性。脊柱的大部分椎骨还包括一对薄层，该薄层的每个前端都连接至椎弓根 (pedicle)，该椎弓根从椎骨本体的相对侧边向后延伸。薄层的后端连接至向后延伸的棘突。椎骨本体、椎弓根、薄层和棘突的集合形成了椎管和椎孔。每个薄层在其相对的侧向侧面上包括上关节突和下关节突。每个上突接合直接位于其上的毗邻的椎骨的相对的下突。 相对的上突和下突形成了小面关节。从而，每对椎骨通过两个小面关节而连接。小面关节是动关节，其中相对的突表面覆盖有软骨。这种结构允许了在形成小面关节的上突和下突之间的滑动联接。小面关节还通过对施加于脊柱的轴向载荷、扭转载荷和剪切载荷进行支撑而有助于稳定脊柱。每个小面关节位于每个层次上，以提供所需的运动限制，特别是限制转动并防止椎骨越过下方椎骨而向前滑动(脊椎前移)。由于各种原因，例如疾病、受伤、损害等，小面关节变得恶化，通常给病人带来严重疼痛。在这种情况下，可以移除形成小面关节的一个或者两个突，以缓解症状。小面关节的这种拆卸通常导致脊柱区域的不稳定。为此，提出了各种人造小面关节。在以下的美国专利和申请中提供了现有技术的小面关节假体的几个实例Re. 36，758 ；7, 041, 136 ； 2005/0177240 ；2005/0131538 ；2007/0055373 ；2007/0123863 ；2008/0097612。尽管已知的小面关节假体解决了大量的相关问题，但是所显示的这些小面关节假体都未能有效并且简单地模拟天然小面关节的联接。在很多情况下，已知的假体特性复杂， 并且在大多数情况下，已知的假体仅仅用来熔合关节(通过永久地结合相对的突)，这通常导致在毗邻的椎骨结构上产生应力。在其它情况中，例如Re. 36，758中教导的那样，已知的假体仅仅通过帽或者覆盖元件来覆盖突。在这些情形当中，尽管突的表面免遭进一步的损害，但是却丧失了小面关节的运动限制特性，从而导致了脊柱的不稳定。从而，存在一种有效的人造小面关节的需求，其克服了与已知的假体相关联的至少某些缺陷。

发明内容
在一个方面当中，本发明提供了一种小面关节假体，该小面关节假体提供了所需的联接度。在另一个方面当中，本发明提供了一种小面关节假体，其适于将联接限制在受约束的区域，并防止关节分离。因此，在一个方面当中，本发明提供了一种小面关节假体系统，包括-上小面元件，其适于接合第一椎骨的下突；-下小面元件，其适于接合第二椎骨的上突；-所述第一椎骨和第二椎骨在脊柱中互相毗邻；-所述上小面元件具有至少一个第一联接表面，所述下小面元件具有至少一个第二联接表面，其中，在使用的时候，每个第一联接表面分别联接靠向每个第二联接表面；以及-设在所述上小面元件的第一接合装置，该第一接合装置用来接合设在所述下元件上的第二接合装置，其中，在使用的时候，该第一接合装置和第二接合装置禁止所述上小面元件和所述下小面元件分离。在另一方面当中，假体系统的小面元件具有正接合装置，以防止小面元件的分离， 并且/或者将小面元件之间的相对移动限制到预定范围。在另一方面当中，所述假体系统还包括隔离件，该隔离件定位在所述小面元件之间，并用来将小面关节保持在所需的分散位置。在再一方面当中，所述隔离件包括一个或一个以上接合装置，以完全接合一个或两个小面元件。


在以下参考了附图的具体描述中，本发明的这些特性和其它特性将变得更加显而易见，其中图1是显示了一对椎骨和位于一对椎骨之间的两个小面关节的脊柱片段的立体图。图2是显示一对椎骨和位于一对椎骨之间的两个小面关节的脊柱片段的后视图。图3是根据本发明的一个方面的小面关节的后视立体图。图4是图3中的关节的前视图。图5是图3中的上联接元件的后视图。图6是图5中的元件的后视立体图。图7是图5中的元件的前视图。图8是图3中的下联接元件的后视图。图9是图8的元件的后视立体图。图10是图8的元件的前视立体图。图11是根据本发明的一个方面的隔离件的后视图。图12是图11中的隔离件的立体图。
图13是图11中的隔离件的前视图。图14是具有图11的隔离件的图3中的小面关节的后视立体分解图。图15是具有图11的隔离件的图3中的小面关节的后视立体图。图16是图15的关节的前视立体图。
具体实施例方式在以下的描述中，将会使用术语“上”、“下”、“前”、“后”和“侧向”。当定位在脊柱当中并且当脊柱处于竖立位置的时候，这些术语用来描述本发明的椎骨或植入物的定向。 因此，当脊柱处于竖立位置的时候，“上”表示顶部，“后”表示植入物(或其它脊柱零件)面向病人身体后方的那个部分。类似地，当脊柱处于竖立位置时，术语“下”将会用来表示植入物的底部，而“前”用来表示面向病人身体前方的那些部分。如图1和图2所示，正如在本文中所使用的术语那样，脊柱片段分别包括上椎骨 IOa和下椎骨10b。每个椎骨包括椎骨本体12和棘突14。如上所示的那样，每个椎骨还包括一对上关节突16a、16b和一对下关节突18a、18b。如图1和图2所示，在一对毗邻的椎骨 IOa和IOb之间，小面关节20包括下椎骨IOb的上突16b，该上突16b与上椎骨IOa的下突 18a接合在一起。如图所示，该小面关节包括位于相对的突之间的软骨材料，从而为关节20 提供润滑。正如本领域技术人员将要了解的那样，小面关节提供的运动范围取决于沿着脊柱长度的椎骨的位置。亦即，小面关节为颈椎骨提供的运动范围与小面关节为胸椎骨或腰椎骨提供的运动范围不同。还可能在脊柱的相同区域中在多个小面关节之间具有变化。这些变化是由于在小面关节在脊柱的不同层次上的定向变化所导致的。例如，小面关节可以从平行于诸如Cl和C2椎骨的横向平面延伸到垂直于该横向平面，例如对于腰椎骨而言。因此，颈椎骨的小面关节能够弯曲、延伸、侧向弯曲并转动，而腰椎骨的小面关节能够弯曲、延伸和侧向弯曲，但仅能够进行有限的旋转。图3和图4显示了本发明的一个方面。如图所示，小面关节假体30所示的方面包括两个联接元件，亦即，上小面元件32和下小面元件34。上元件32适于固定至上椎骨的下关节突，而下元件34适于固定至脊柱片段的下椎骨的上关节突。上元件32的下表面36 和下元件34的上表面38形成为使得它们之间进行了联接。在所示的实施例当中，表面36 形成为大体凹入的形状，表面38形成了大体凸起的形状。通过这种方式，当形成小面关节的多个突相对彼此移动的时候，使得表面36和38平滑地联接。在图中所示的一个方面当中，表面36和38可以可选择地在两个平面中弯曲，从而使得所述表面在多个方向上联接。 将会理解，可以通过改变表面36和38的凸起或凹入结构来限制联接量或联接度。每个元件32和34还包括骨头接合表面。如图所示，上元件32包括用来接触并接合上椎骨的下突的上表面40。类似地，下元件34包括用来接触并接合下椎骨的上突的下表面42。将会理解，包括本发明的其他任何骨头接触表面的表面40和42可以选择性地具有任何装置来增强骨头的接触。例如，这些表面可以具有带有纹理或者粗糙化的表面，以防止表面和与该表面接合的骨头之间的运动。可选择地，这些表面可以具有脊棱或刺突等以接合并夹持毗邻的骨头。进一步地，所述表面可以选择性地具有骨头内增长促进表面结构 (亦即，开孔，小孔等)以及/或者可以涂覆有骨头内增长促进剂。促进元件接合至毗邻的骨头表面的其他各种手段将会对于本领域技术人员而言是已知的。本发明可以利用一个或一个以上这种手段，或者可选择地，不使用任何手段。 在本发明的一个方面当中，元件32和34的骨头接合表面通过具有向外延伸的齿部而可以适于增强假体的骨头接触和固定。在另一方面当中，该齿部可以设为类似于锯齿布置的有角的形式。通过这种方式，一旦将假体植入到位来抵靠骨头表面的话，防止了假体的运动或者位移。换言之，齿部可以设在假体的骨头接合表面上，其设置方向与假体使用时可以经受的任何位移或者脱节力的方向相反。上述的齿部可以选择性地设在相对于该齿部延伸出的表面的任何定向上。例如，在一个方面当中，齿部可以大体垂直地突出，亦即没有任何角度方向。可选地，齿部可以设置成多个不同的方向，以抵抗多方向的位移力。该齿部还可以多排设置，每排具有相同或者不同的方向定向。在一个方面当中，联接元件32和34设有大致“L”形的横截面。如图3和图4所示，上元件32包括大致轴向延伸的凸缘43和大致纵向延伸的凸缘44。上元件32的凸缘 43和44被布置成在二者之间大致形成锐角，从而接合各自的椎骨的下突。以相同的方式， 下元件34包括大致轴向延伸的凸缘45和大致纵向延伸的凸缘46。下元件34的凸缘45 和46被布置成在二者之间大致形成钝角，从而便利于与各自的上突相接合。如图所示，上元件32的纵向凸缘44沿着上(亦即，向上)方向延伸并适于接触上椎骨的下突的后表面。 相似地，下元件34的凸缘46沿着下方向延伸并适于接触下椎骨的上突的后表面。如上所述，接触骨头的多个凸缘的表面可以选择性地具有骨头接合表面或处理或者具有骨头内增长促进表面或处理。在如图中所示的本发明的一个方面当中，凸缘44和46选择性地分别包括开孔48和50，以用来容纳骨螺钉穿过其中。将会理解，这种螺钉(图中未示)用来将多个元件锚固至各自的骨结构。这种类型的骨螺钉在本领域当中时公知的。将会理解，当需要锚固的时候，可以使用其它任何固定手段来将元件锚固至相邻的骨头结构。例如，作为上面提到的螺钉的替代，可以借助钩子、带子、钉子、粘合剂和本领域技术人员已知的其他这种手段来将元件32和34固定或锚固至骨头。如图3所示，表面36和38优选地具有配合结构，以限制元件32和34之间的运动范围。在一个方面当中，如图所示，该运动限制结构或者布置包括舌部和凹槽组件，其中上联接元件和下联接元件被接合并防止轴向分离。在另一个方面当中，该舌部和凹槽布置具有一个或一个以上联接表面，以使得元件32和34在受控的方式下在变化的方向上移动。在图3所示的本发明的方面当中，上联接元件32包括舌部结构52，而下元件包括配合的凹槽结构M。将会理解，这种布置可以倒转过来。舌部52和凹槽M两者适于遵循各自的下表面36和上表面38的轮廓。亦即，所形成的舌部52设置为大体凹入的形式，而凹槽设置为配合的大体凸起的形式。图5至图10进一步显示了以上提到的联接元件32和34之间的舌部和凹槽布置， 其中相同的参考标号用来表示相同的特性。图5至图7孤立地显示了上元件32，而图8至图10孤立地显示了下元件34。如图5至图7所示，上联接元件32的舌部52在端部横截面当中具有大体倒转的 “T”形形状，其具有宽的联接部56，该宽的联接部56借助薄的杆部58而连接至轴向凸缘 43。联接部56包括大体长型结构，其延伸越过整个轴向凸缘43长度或其一部分。舌部52 的下表面60在轴向和侧向两个方向上是凸起的。
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图8至图10显示了下联接元件34和设在该下联接元件34上的“凹槽”结构54。 如图所示，凹槽讨适于可滑动地容纳舌部52。为了容纳舌部52，凹槽M具有长型联接凹进部62，以容纳舌部的联接部56。狭槽62具有凸起的上表面64，该上表面64的形状配合舌部的下表面60。亦即，舌部的下表面60当结合在凹进部62当中的时候能够进行类似于球和球套型连接的铰接运动。将会理解，这种布置使得上元件32和下元件34以铰接的方式互相相对移动。舌部52和凹槽M组件还设有各种运动禁止结构，从而将元件32和34之间的联接限制到预定范围内。在这个方面当中，凹槽M的凹进部62具有沿着凸缘45延伸的侧壁 66和68以及带有大体中心狭槽72的上壁70。狭槽72适于容纳上元件32的舌部52的杆部58。在这种布置当中，当元件32和34接合的时候，舌部52的联接部56被约束在凹进部 62当中，并被防止从凹进部62中侧向或轴向分离。类似地，凹进部62设有端壁74，该端壁 74设置在元件34之前，以将舌部52的纵向运动限制在凹槽M当中。凹槽M的后端设有开口，当组装本发明的小面关节的时候，舌部52通过该开口而插入。舌部52和凹槽M的相对尺寸可以进行调节，以使得它们之间具有所需的运动范围。例如，为了使得关节进行侧向弯曲，凹槽M可以设有侧壁66和68，该侧壁66和68比舌部52的联接部60更宽。通过这种方式，一旦元件32和34被接合(亦即，当舌部52设在凹槽M当中的时候)，上元件32和下元件34具有了相对侧向运动度。将会理解，在该布置当中，关节30 —旦被植入以后，该关节30将使得脊柱片段具有侧向弯曲运动的范围。类似地，设在凹槽M上的开口使得舌部52能够向后移动穿过该开口。随着上元件32向后移动越过下元件34，这种布置为关节30提供了延伸运动度。此外，可以对凹槽M的长度进行调节，以通过将端壁74定位的更加靠前，而适应了舌部52在凹槽当中的向前运动度。在这种布置当中，随着上元件32相对于下元件34而向前移动，关节30具有弯曲运动度。因此， 壁66、68和74充当“刚性止挡件”，以限制舌部52在凹槽M当中的移动。在以上的描述和附图中将会理解，本发明的关节30在上元件32和下元件34之间具有多种联接表面。例如，如上所述，带有配合的联接表面60和62的舌部52和凹槽M互相接合。此外，将会理解，可以对凹槽M的高度进行调节，从而使得上壁70倚靠或抵靠在舌部52的联接部60的上表面上。此外，上元件32的下表面36和下元件34的上表面38 也互相抵靠。如上所述，这些各种接触表面可以是相对地弯曲的，从而在它们之间提供互补的联接接合。由于一个或一个以上这些成对的接触表面以及一个或一个以上上述的运动限制装置，可以在受控的方式下允许元件32和34之间的移动。此外，通过相应地对舌部和凹槽的尺寸进行设计，可以使得关节30承受弯曲、延伸、转动或这些运动的任意组合的其中一种或一种以上运动。因此，取决于沿着脊柱的关节的位置，可以对这种运动进行修整以满足所需的生理学标准。例如，设于脊柱的一个区域当中的关节30可以具有比另一个关节更多的运动自由度。本领域技术人员将会理解相对运动或限制的所需量。在某些情况下，可能需要小面关节的分散，以校正毗邻突的排列。可能需要这种分散来恢复驼背或者恢复脊柱片段的弯曲。为了适应该分散，本发明的人造关节可以包括隔离件或其它类型的间隔装置来将上元件32和下元件34分隔给定量。图11至图13显示了这种隔离件的一个实施例。如图所示，隔离件100包括上端部102和下端部104。隔离件 100适于设置在如上所述的元件32和34之间。因此，在一个方面当中，隔离件的上端部102适于接合上元件32，隔离件的下端部104适于接合下元件34。为了便利隔离件100与元件 32和34的接合，在一个方面当中，隔离件可以具有容纳如上所述的舌部52和/或凹槽M 的装置。该隔离件还充当人造的侧向块，其可以用来提高稳定性或者对该结构的其他固定提供潜在的锚固。在本发明的一个实施例当中，隔离件100包括大体“C”形的结构，其具有上凸缘 106和下凸缘108。凸缘106和108被在二者之间延伸的支撑肋或硬化肋107分隔。凸缘 104和106都从后端部110而向前延伸。上凸缘106的上表面112具有凸出的形状，以用于接合上元件32的凹入的下表面36。类似地，下凸缘108的下表面114具有凹入的形状，以用于接合下元件43的凸出的上表面38。因此，将会理解，每个元件32和34以类似于如上所述的它们自身的布置方式而以联接布置的方式来接合隔离件100。此外，隔离件100的上端部102可以具有凹槽116，该凹槽116的形状可以类似于如上所述的设在下元件34当中的凹槽M，且该凹槽116的功能以类似方式设计。此外或者可选地，隔离件100的下端部104可以具有舌部118，该舌部118的形状和功能类似于如上所述的设在上元件32上的舌部52。通过这种方式，并且如图14至16所示，隔离件的上端部102的凹槽116适于接合上元件32的舌部52。类似地，隔离件的下端部104的舌部118 适于被容纳在下元件；34的凹槽M当中。此外，当零件进行组合的时候，上端部102和下端部104的表面优选地适于分别接合并联接上元件32和下元件34的毗邻的表面36和38。 将会理解，元件32、34和隔离件100之间的相对运动则因此类似于如果没有设置隔离件的话元件32和34本身之间的相对运动。本发明的各种零件可以由相同或者不同的材料制成。本领域技术人员将会熟知各种这些材料。例如，零件可以由金属(例如不锈钢、钛、钛合金、诸如Nitinol 的镍钛合金、钴铬合金等)、瓷料、陶瓷和塑料和/或热塑聚合物(例如PEEK )、或以上的组合进行制造。此外，如上所述的元件和隔离件的凸缘可以具有一个或一个以上层或者涂层，其包括不同于凸缘本身材料的材料。尽管本发明已经相对于小面关节假体而进行了限定，将会理解，该小面假体的多个零件可以用于其他任何关节假体或者身体的其他部位。尽管本发明已经参考特定的具体实施例进行了描述，其各种修改对于本领域技术人员而言是显而易见的，而并不偏离附加于本文的权利要求所勾勒的本发明的目的和范围。本文中提供的任何实例仅仅用于对本发明进行示例的目的，而并非旨在以任何方式限定本发明。本文中所提供的任何附图仅仅用于显示本发明的各个方面，而并非旨在对本发明进行等比例绘制或者以任何方式限制本发明。所有在本文中引用的现有技术通过引用的方式整体并入本文中。
权利要求
1.一种小面关节假体系统，包括-上小面元件，适于接合第一椎骨的下突；-下小面元件，适于接合第二椎骨的上突；-所述第一椎骨和第二椎骨在脊柱中互相毗邻；-所述上小面元件具有至少一个第一联接表面，所述下小面元件具有至少一个第二联接表面，其中，在使用的时候，每个第一联接表面分别联接靠向每个第二联接表面；以及，-设在所述上小面元件上的第一接合装置，该第一接合装置用来接合设在所述下元件上的第二接合装置，其中，在使用的时候，该第一接合装置和第二接合装置禁止所述上小面元件和所述下小面元件分离。
2.根据权利要求1所述的假体系统，其中所述上小面元件和下小面元件分别具有多个联接表面。
3.根据权利要求1所述的假体系统，其中所述第一和第二接合装置进行配合，从而允许所述上小面元件和下小面元件之间在至少一个平面内进行运动。
4.根据权利要求1所述的假体系统，其中所述第一接合装置和第二接合装置进行配合，从而允许所述上小面元件和下小面元件之间进行弯曲、延伸和转动运动中的至少一种运动，或者这些运动的任意组合。
5.根据权利要求4所述的假体系统，其中所述第一接合装置和第二接合装置进行配合，从而将所述运动限制在预定范围内。
6.根据权利要求1至4中任意一项所述的假体系统，其中所述第一接合装置和第二接合装置中的一个包括舌部，所述第一接合装置和第二接合装置中的另一个包括适于容纳所述舌部的凹槽。
7.根据权利要求6所述的假体系统，其中所述舌部具有加宽的远端，并且其中所述凹槽具有互补形状，从而完全接合所述舌部，并且在所述舌部在接合到所述凹槽当中的时候防止该舌部分离。
8.根据权利要求1所述的假体系统，其中所述第一联接表面和第二联接表面中的一个是凸起形的，所述第一联接表面和第二联接表面中的另一个是凹入形的并适于容纳所述凸起形的表面。
9.根据权利要求1所述的假体系统，其中所述上小面元件和下小面元件中的至少一个包括用于将所述元件固定至毗邻的骨结构的装置。
10.根据权利要求1所述的假体系统，还包括在所述上小面元件和所述下小面元件之间定位的隔离件元件。
11.根据权利要求10所述的假体系统，其中所述隔离件元件包括上表面和下表面，该上表面用来联接靠向所述上小面元件的第一联接表面，该下表面用来联接靠向所述下小面元件的第二联接表面。
12.根据权利要求11所述的假体系统，其中所述隔离件的上表面包括第三接合装置， 以用来接合所述上小面元件的第一接合装置。
13.根据权利要求11所述的假体系统，其中所述隔离件的下表面包括第四接合装置， 以用来接合所述下小面元件的第二接合装置。
全文摘要
一种小面关节假体，包括一对用来接合小面关节的上关节突和下关节突的小面元件。所述小面元件具有一个或一个以上联接表面，以用于小面元件之间的联接运动。所述小面元件还具有正接合装置，以用来防止元件的分离并且/或者将小面元件之间的相对运动限制到预定范围内。在一个方面当中，本发明提供了隔离件，该隔离件定位在所述小面元件之间，并用来将小面关节分散。该隔离件还可以用来形成上联接表面和下联接表面之间的人造侧向块。该隔离件可以具有接合装置，以完全接合一个或两个小面元件。
文档编号A61F2/44GK102176885SQ200980140304
公开日2011年9月7日 申请日期2009年10月14日 优先权日2008年10月16日
发明者L·塞克杭, R·J·赫尔伯特, S·J·迪普莱西 申请人:活动脊柱技术有限公司