具有自限制的柔性的、用于骨或椎骨的植入件的制作方法

具有自限制的柔性的、用于骨或椎骨的植入件的制作方法
【专利摘要】本文提供了一种用于稳定骨或椎骨的植入件，该植入件(1)是实心体，该实心体包括纵向轴线(L)，该纵向轴线(L)确定了纵向方向，且该实心体包括柔性部分，该柔性部分有表面和沿纵向方向的长度(l)；其中，该柔性部分包括：至少一个空腔(12)，该空腔位于表面附近，并有沿纵向方向的宽度(w)，该宽度小于柔性部分的长度；其中，该至少一个空腔通过至少一个狭缝(400)而与表面连接；以及狭缝沿纵向方向的宽度(ws)小于空腔沿纵向方向的宽度(w)。
【专利说明】具有自限制的柔性的、用于骨或椎骨的植入件

【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于稳定骨或椎骨的柔性植入件，其中，植入件形成为实心体，具有位于表面附近的至少一个空腔，其中，该空腔通过至少一个狭缝而与所述表面连接，且该狭缝的宽度小于空腔的宽度。狭缝设置成当植入件固定时变窄，且在弯曲过程中狭缝的关闭限制了植入件的弯曲程度。植入件例如可以实施为骨螺钉、稳定杆或骨板。

【背景技术】
[0002]动态稳定装置是已知的，其中，要稳定的骨部分或椎骨能够执行彼此相对的、受控制的有限运动。例如，由US7621912B2已知一种用于连接骨锚固元件的杆形植入件，它包括:至少一个刚性部分，该刚性部分设置成布置在骨锚固元件的接收器部件中；以及柔性部分，该柔性部分靠近刚性部分，且该柔性部分和刚性部分形成为连续的单件元件。
[0003]由US2005/0154390A1已知一种呈螺旋弹簧形式的弹性或柔性元件，用于在用于骨或椎骨的稳定装置中使用。柔性元件能够是柔性骨螺钉的轴或稳定杆或板的一部分。
[0004]这种已知的柔性植入件包括纵向孔和在壁中的螺旋狭槽形开口。柔性由空心孔和螺旋狭槽形开口的几何形状来确定。为了限制柔性或加强植入件，芯可以设置于空心孔中。能够通过螺旋狭槽形开口的几何形状和空心孔的尺寸以及插入其中的可选芯来精确设计已知装置的柔性特征。不过，这种植入件有时没有柔性限制，或者将柔性限制在特定程度需要更复杂的设计(根据部件的数目或使用的材料)。因此，还需要进一步改进的柔性植入件。


【发明内容】

[0005]本发明的目的是提供一种柔性植入件，该柔性植入件有提高的强度，并容易制造。该目的通过根据权利要求1的植入件来实现。进一步的发展在从属权利要求中给出。
[0006]植入件是细长实心体，该细长实心体通过在外表面附近的多个空腔或空腔部分而获得柔性，这些空腔或空腔部分通过狭缝而与所述表面连接。这样的整体结构导致较低的制造成本，因为不需要装配。能够通过几何形状设计来设计和控制刚性，而不是依赖于外来的昂贵的材料。能够使用放电机械加工(EDM)(特别是线切割)和/或添加制造技术(例如使用金属或塑料粉末材料的选择性激光烧结)来制造植入件。
[0007]由实心体提供的整体结构提供了一定程度的柔性和动态运动，同时有足够的强度。特别是，能够提供较细的细长植入件，该细长植入件与具有空心内部的细长植入件相比具有更小的芯直径，或者当它有与具有空心内部的植入件基本相同的直径时，表现出更少的弯曲。植入件优选可以是骨螺钉、稳定杆或骨板。不过，它能够是需要有柔性特征的任意其它植入件。
[0008]根据另一方面，植入件有与普通非柔性植入件基本相同的强度和/或容积和/或直径，但是由于它的结构有固有的柔性而显示出微运动。
[0009]植入件的运动能够由内置的几何形状设计来限制，该几何形状设计允许通过弹性负载弯曲而运动，直到达到极限。该极限可以由在植入件处设置的、相互接触的表面来产生，从而防止进一步弯曲。因为植入件的柔性是自限制的，因此不需要用于提供这种限制的外部几何形状。
[0010]在另一发展形式中，植入件的拉伸侧定义为负载沿横向方向施加给植入件的一侦牝植入件的压缩侧由该植入件的、当负载沿横向方向施加时压缩的一侧来限定。该至少一个空腔包括这样的结构，该结构形成第一止动器，以便限制植入件在压缩侧的弯曲，和/或形成第二止动器，以便限制在拉伸侧的拉伸应变和弯曲。通过第二止动器，力也能通过拉伸侧而传递。
[0011]还可以根据所需用途而设计两个或更多刚性区域。另外，空腔的尺寸和形状可以设计成防止在弯曲过程中作用在植入件上的负载峰值使得植入件本体产生裂纹。
[0012]在另一实施例中，纵向植入件有自限制的扭转柔性。因此，也能够有对于扭转负载而言有两个或更多刚性区域的植入件。

【专利附图】

【附图说明】
[0013]通过下面参考附图对实施例的说明，将清楚其它特征和优点。附图中:
[0014]图1表示了根据第一实施例的植入件的透视图，该植入件呈骨螺钉形式。
[0015]图2表示了图1中所示的骨螺钉的侧视图。
[0016]图3a表示了图2中所示的骨螺钉沿图2中的线A-A的剖视图。
[0017]图3b表示了图3a的细节的放大图。
[0018]图4a表示了图2中所示的骨螺钉沿图2中的线A-A的剖视图，其中，力作用在骨螺钉上，该力使得骨螺钉沿横向方向偏转。
[0019]图4b表示了图4a的细节的放大图。
[0020]图5表示了呈稳定杆形式的、根据第二实施例的植入件的侧视图。
[0021]图6a表示了图5中所示的稳定杆沿图5中的线B-B的剖视图。
[0022]图6b表示了图6a的细节的放大图。
[0023]图7a_7c表示了在图6a中所示的空腔的形状的变化形式的放大剖视图。
[0024]图8表示了图6a中所示的狭缝的设计的变化形式的放大剖视图。
[0025]图9表示了图6a中所示的狭缝的设计的另一变化形式的放大剖视图。
[0026]图10表示了呈骨板形式的植入件的第三实施例。
[0027]图11表示了图10的骨板的俯视图。
[0028]图12表示了图11的骨板沿图11中的线C-C的剖视图。
[0029]图13a至13c表示了骨板中的空腔的多个变化形式的放大图。
[0030]图14表示了根据第四实施例的植入件的侧视图，该植入件呈骨螺钉形式。
[0031]图15a表示了图14中所示的骨螺钉沿图14中的线D-D的剖视图。
[0032]图15b表示了包括图15a中的空腔的在拉伸侧的一部分的细节的放大图。
[0033]图15c表示了图15a中所示的空腔的在压缩侧的另一部分的放大图。
[0034]图16a表示了当横向力作用在骨螺钉上时在图15b中所示的空腔。
[0035]图16b表示了当横向力作用在骨螺钉上时在图16a中所示的空腔。
[0036]图17表示了呈稳定杆形式的、根据第五实施例的植入件的侧视图。
[0037]图18表示了图18中所示的稳定杆沿图17中的线E-E的剖视图。
[0038]图19表示了图14-18中所示的空腔的形状的变化形式的放大剖视图。
[0039]图20表示了呈骨螺钉形式的、根据第六实施例的植入件的侧视图。
[0040]图21表示了图20中所示的骨螺钉沿图20中的线F-F的剖视图。
[0041]图22表示了图21的细节的放大剖视图。
[0042]图23表示了呈骨螺钉形式的、根据第七实施例的植入件的侧视图。
[0043]图24表示了图23中所示的骨螺钉沿图23中的线G-G的剖视图。
[0044]图25表示了图24中所示的骨螺钉沿图23中的线1_1的放大剖视图。

【具体实施方式】
[0045]下面将参考图1至4b介绍植入件的第一实施例。植入件是骨螺钉1，该骨螺钉I包括:杆10，该杆10有在其至少一部分中的骨螺纹11 ;头部20，该头部20在一端处；尖端30，该尖端30在杆10的相对端处；以及纵向轴线L，该纵向轴线L形成螺钉轴线。特别参考图3a和3b，杆10的设有骨螺纹11的部分(即骨螺纹部分)有外表面和长度I。骨螺钉形成为整体的实心体。特别是，它有实心的、非中空的内部。空腔12形成于离外表面一定距离处，该空腔12在骨螺纹部分的长度I上绕骨螺钉的纵向轴线L沿螺旋通路延伸。螺旋空腔12的旋转方向与螺纹的方向相同。空腔12在与纵向轴线L垂直的方向中有椭圆形截面。空腔12的、沿纵向轴线L方向的宽度w小于骨螺纹部分的长度I。
[0046]而且，空腔沿纵向方向的宽度w小于螺纹节距，即沿纵向方向在骨螺纹的脊之间的距离。特别如图3a中可见，空腔12布置在与骨螺纹11的根部相对应的位置处。而且，空腔12通过狭缝13而开口于杆的外表面，该狭缝13以螺旋方式绕纵向轴线L延伸，如特别在图1和2中可见。狭缝13包括相对的表面13a和13b以及宽度ws，该宽度ws是在相对的表面13a和13b之间的距离。
[0047]狭缝13在与空腔12沿纵向方向的中心基本相对应的位置处开口于该空腔12中。通过这种设计，螺旋形空腔12有在截面图中的多个空腔部分，如图3a中所示，这些空腔部分由骨螺钉I的实心体沿纵向方向相互分离。狭缝的宽度ws小于空腔12沿纵向方向的宽度W。更具体地说，狭缝有这样的尺寸，使得在空腔和外表面之间的杆部分(也就是在狭缝的两侧)变细或变薄。因此，螺钉在空腔的该区域中有柔性。狭缝沿横向方向的长度使得空腔12布置在杆10的半径的外侧一半中。更具体地说，沿径向方向看，空腔12更接近外表面(与接近纵向轴线L相比)。
[0048]骨螺钉的尖纟而30可以是自切割尖纟而。自切割尖纟而30包括无骨螺纹部分31，该部分31以稍微扭转的方式从尖端30的最外侧部分伸入杆内，从而产生切割边缘32。而且，在头部20和杆10的骨螺纹部分之间可以有颈部部分21。在实施例中所示的头部20为球形段形状的头部20，并包括用于工具的接合部分22。
[0049]优选是，骨螺钉I由可生物相容的金属或可生物相容的金属合金来制造，例如不锈钢、钛或镍钛合金。特别是，具有超弹性的合金(例如镍钛诺或超弹性β钛合金)很合适。它还能够由可生物相容的塑料材料来制造，例如由PEEK (聚醚醚酮)。
[0050]为了获得整体的实心结构，骨螺钉优选是使用添加制造方法来制造，例如选择性激光烧结(SLS)、选择性激光熔化或电子束熔化。通过这些方法，根据确定植入件的形状和尺寸的计算机数据，能够在植入件的层建立过程中使得内部空腔12制造于实心体中和制造狭缝13。当使用选择性激光烧结或选择性激光熔化时，使用可激光烧结的金属或金属合金或者可激光烧结的塑料材料，例如可激光烧结的钛粉末或可激光烧结的不锈钢粉末或者可激光烧结的PEEK粉末。
[0051]在变化的制造方法中，具有内部空腔的实心体通过添加制造方法来制造，特别是通过SLS，同时狭缝还保持关闭。然后，使用普通技术来切出该狭缝，例如线切割。
[0052]在使用中，当横向于纵向轴线L的力F作用在骨螺钉I上时，骨螺钉I能沿横向于纵向方向的方向挠曲，如图4a中可见。沿横向方向施加负载的一侧确定为植入件的拉伸侧T。空腔12和与空腔12连接的狭缝13允许骨螺钉弯曲，从而使得狭缝13的相对表面13a、13b彼此相向运动。植入件被压缩的一侧定义为植入件的压缩侧P。当相对表面13a、13b相互抵靠而形成止动器时(因此狭缝13关闭)，将限制骨螺钉I进一步弯曲。因此，由狭缝的相对表面13a、13b产生的止动器用作横向于纵向方向施加给骨螺钉的压力的极限。刚性由几何形状设计来控制，例如空腔12的宽度和容积以及狭缝13的长度和宽度。由狭缝13的抵靠表面13a、13b提供的止动器提供了对于骨螺钉的自限制特征。因此，不需要提供柔性限制效果的外部或单独部件。由于空腔12的螺旋形结构，沿与纵向轴线L垂直的所有方向，骨螺钉的弯曲都被限制。
[0053]因为骨螺钉I由实心体来制造，且并不包括纵向纵向孔，因此骨螺钉的强度可以高于已知的柔性骨螺钉(已知的柔性骨螺钉包括用于提供柔性的弹簧元件)。这降低了由于裂纹而失效的危险。因为强度增加，因此能够使得骨螺钉I制造得具有更小的芯直径(与具有空心内部的柔性植入件相比)。由于它的结构，植入件有在负载VS位移的曲线中的至少两个刚性区域。由于可能的微运动，初始刚性较低，它类似于具有更小直径的植入件的刚性；随后有更大刚性，它类似于具有更大直径的植入件的刚性。例如，芯直径为Xl (例如7mm)的骨螺钉在间隙还没有关闭时可以初始地具有芯直径为X2〈X1(例如3.5mm)的骨螺钉的较低刚性，并可以随后在狭缝关闭时在进一步弯曲时具有芯直径为Xl的骨螺钉的更大刚性。
[0054]例如，骨螺钉可以用作椎弓根螺钉。在这种情况下，它能够与接收部件连接，以便形成多轴线或单平面骨锚固件。对于接收部件，能够使用所有类型的接收部件，该接收部件允许可枢转地保持骨螺钉的头部，并使得骨螺钉与脊柱稳定杆连接。当椎骨运动时，横向力可以作用在椎弓根螺钉上。由于柔性，椎弓根螺钉能够弯曲，因此防止较弱的骨材料骨折。
[0055]可以考虑所述实施例的其它变化。例如，骨螺钉并不局限于所示实施例，它可以有并不自切割的尖端，它可以有不同头部，例如透镜形头部或盘形头部或者任意其它头部。它甚至可以没有头部。骨螺钉还可以与骨板一起使用。
[0056]下面将参考图5和6介绍植入件的第二实施例。与第一实施例相同或类似的部件或部分有相同的参考标号。在本例中，植入件是稳定杆，例如用于稳定脊柱。杆100由整体的柱形实心体来制造，具有柱体或纵向轴线L、表面和长度11。与第一实施例中相同，空腔12在离杆100的表面一定距离处以螺旋形式绕纵向轴线L延伸。与第一实施例中相同，空腔12在包含纵向轴线L的平面中具有椭圆形截面，如在图6a和6b中可见。空腔12通过狭缝13而开口于表面，与第一实施例中相同，沿纵向方向，狭缝的宽度ws小于空腔12的宽度W。特别是，宽度ws为这样，如图6a的剖视图中可见，多个空腔部分布置在表面附近，并沿纵向方向延伸，这些空腔部分由杆的实心部分分开。空腔12和狭缝13可以沿杆的整个长度或者沿杆的一部分延伸。空腔12和狭缝13的几何形状可以沿杆的纵向方向变化，以便产生具有不同刚性的不同部分。螺旋的节距可以相同，或者可以沿杆的长度变化。
[0057]杆也可以通过添加制造方法来制造，例如选择性激光烧结。
[0058]杆可以用于连接两个骨锚固装置，例如拧入相邻椎骨的椎弓根内的两个椎弓根螺钉。由于杆的柔性特征(基于具有螺旋形狭缝的螺旋形空腔)，杆100允许相邻椎骨进行受控制的运动。该运动由杆的自限制柔性来限制。
[0059]参考图7b至7c，图中表示了空腔12的多种变化形式。如图7a中可见，空腔12’可以有圆形截面。空腔的减小的容积可以导致更高的扭转刚性。如图12b中所示，空腔12”的截面可以是拉长的椭圆形形状，具有直的较长侧部，这类似于胶囊的截面。具有这种设计的空腔12”的宽度w扩大，从而导致提高了弯曲柔性。如图7c中可见，截面也可以有反转水滴形状，其中，水滴形状具有扁平的端部部分。空腔的形状的多种变化能够用于杆100以及用于骨螺钉I。对于给定几何形状和尺寸的植入件，能够使用空腔和狭缝的形状和容积的多种变化形式，以便设计具有特定性能的植入件，例如具有特定的扭转和弯曲刚性。
[0060]参考图8和9，图中表示了狭缝的设计的变化形式。图8表示了具有互锁设计的狭缝的变化形式的第一实例。狭缝13’包括相对的侧壁13a’和13b’，它们在截面图中表示为V形，这样，侧壁13a形成凸起，侧壁13b形成槽，当力作用在植入件上以使得在相对表面13a’、13b’之间的距离减小时，该凸起装配至该槽内，并与其互锁。
[0061]图9表示了具有互锁特征的狭缝的设计的另一变化形式。狭缝13”包括相对的侧壁13a”、13b”，当在截面图中看时，该侧壁13a”、13b”有矩形截面。因此，侧壁13a”形成凸起，侧壁13b”形成槽，该凸起装配至该槽内。图8和9中所示的、具有互锁设计的实例用于更准确地调节柔性限制止动器。另外，互锁设计是安全装置，它在弯曲负载增加时防止狭缝的两个侧部沿彼此滑动。它能够用于根据第一实施例的、呈骨螺钉I形式的植入件，或者用于根据第二实施例的、呈稳定杆100形式的植入件。
[0062]下面将参考图10至13c介绍植入件的第三实施例。植入件是骨板1000，该骨板1000包括上表面1001和相对的下表面1002，该下表面1002在骨板使用时面对骨表面。骨板1000有长度12，它沿该长度12基本为直线形，且骨板1000有宽度《2，通常为具有圆化端部的矩形形状，有纵向轴线L。不过，也可以考虑骨板的多种不同设计。骨板1000还包括至少两个(通常多个)孔1003，该孔1003从上表面1001延伸至下表面1002。孔1003可以设置有用于骨螺钉的座1003a和用于锁定帽的内螺纹1003b (都未示出)。
[0063]在所示实施例中，多个第一空腔120设置得沿整个宽度从骨板1000的一侧延伸至相对侧。第一空腔120布置在下表面1002附近，并通过狭缝130而开口于下表面100中，如图13a中所示。第一空腔120沿与纵向垂直的方向有直线形形状，且在截面图(如图12中所示)中有椭圆形截面。在上表面1002附近有第二空腔121，该第二空腔121布置成与第一空腔120相对，并通过狭缝131而开口于上表面1002中，如图13a中所示。第二空腔121可以有与第一空腔120相同的尺寸和相同的形状，或者可以有不同的尺寸和形状。在所示实例中，第二空腔121小于第一空腔120，从而使得骨板向上方向弯曲的柔性小于沿向下方向弯曲的柔性。第一和第二空腔120、121布置在孔1003之间的位置处。
[0064]与前述实施例中相同，空腔120和狭缝130的尺寸、形状、数目和位置确定了骨板的柔性特征。因此，通过选择空腔的合适设计、位置和数目，能够使得骨板有根据特殊需要的柔性。
[0065]图13b和13c表示了骨板的设计的另一变化形式。在图13b中，第三空腔122’沿横向方向设置于第一空腔120’上面，并通过狭缝131’而与第一空腔120’连接。第三空腔122’和相应狭缝131的尺寸和形状例如可以小于第一空腔120’和相应狭缝130’的尺寸和形状。在该实施例中，第一狭缝130’的宽度大于第三狭缝132’的宽度。
[0066]通过根据图13b的设计，分别由第一空腔120’和第二空腔122’产生两个不同刚性区域。当横向力作用在骨板上时，由第三狭缝132’的相对表面形成初始接触，当进一步弯曲时，在第一狭缝130’的相对表面之间建立第二接触。
[0067]只在一侧提供空腔120 (例如在下表面1002附近，如图13c中所示)能够只限制沿一个方向的柔性。
[0068]骨板1000可以使用普通制造方法来制造，这意味着，空腔和狭缝能够使用普通制造方法来制造，例如放电机械加工(EDM)。这是因为空腔有直线形结构。或者，添加制造方法(例如选择性激光烧结)也可以用于制造骨板1000。
[0069]对于骨板，能够使用如图7a至7c中所示的空腔的变化设计和/或如图8和9中所示的狭缝的变化设计。
[0070]下面将参考图14至17b介绍呈骨螺钉I’形式的植入件第四实施例。与上述实施例相同或类似的部件或部分以相同参考标号表示，且并不重复它们的说明。骨螺钉I’与根据第一至第三实施例的骨螺钉I的区别在于空腔的设计。空腔12’由多个部分组成，这些部分由空腔12’的内壁形成。第一部分包括狭缝13，该狭缝在剖视图中(如图15a和15b中所示)基本垂直于纵向轴线L延伸，并开口于表面。在包括狭缝13的部分中的空腔12’的壁形成两个相对的壁部分13a、13b，与第一实施例中相同，这两个相对的壁部分13a、13b的距离确定了狭缝13的宽度ws。如特别在图14和15a中可见，狭缝13在骨螺纹11的脊之间的位置处开口于表面，即在骨螺纹12的根部中，并呈螺旋形绕纵向轴线L延伸。
[0071]在狭缝13后面，空腔12’包括基本L形部分14，该基本L形部分14有相对的壁部分14a、14b，该壁部分14a、14b形成L形的底部，它们在截面图中基本平行于狭缝13的相对壁部分13a、13b。L形空腔部分的、邻近狭缝13的上部部分与狭缝13连接。整个来看，狭缝13和空腔的L形部分14类似于槽和凸起，该凸起与槽接合，且在槽的底部和槽的侧壁以及凸起之间有间隙14c。间隙14c使得凸起能够在槽内运动。在L形部分14后面，空腔12’包括基本直线形部分15，该基本直线形部分15基本平行于纵向轴线L延伸。基本直线形部分15沿纵向方向的宽度可以小于狭缝13的宽度ws。最后，直线形部分15转变成端部部分16，该端部部分16有基本椭圆形截面，且它的较长侧基本垂直于纵向轴线L。在如图15b和15c中所示的剖视图中可见，空腔的多个部分的路程类似于S形、倒S形或双钩形，具有基本直角和圆化的边缘。端部部分16可以有比狭缝13的宽度ws更大的宽度，并提供用于压缩的空间。空腔12’的方位为从狭缝13朝向骨螺钉的尖端30。
[0072]还在该实施例中，空腔12’沿纵向方向的宽度小于骨螺钉I’的柔性部分的长度。
[0073]狭缝13的相对壁部分13a、13b形成第一相对表面，并在骨螺纹挠曲时在它们相互抵靠时提供了在压缩侧P的第一止动器，如后面所述。L形部分14的相对壁部分14a、14b形成第二相对表面，它们在骨螺钉在拉伸侧T受到拉伸应变时在它们相互抵靠时提供了第二止动器。在纵向方向，空腔12’的端部部分16可以沿纵向方向延伸，直到与骨螺纹11的脊相对应的位置。
[0074]通过如上述的空腔12’的螺旋形设计，空腔12’在截面图中有多个空腔部分，如图15a中所示，这些空腔部分通过骨螺钉I’的实心体而沿纵向方向相互分离。沿径向或横向方向，空腔12’布置在杆10的半径的外侧一半中。更具体地说，沿径向方向看，空腔12’更接近外表面(与接近纵向轴线L相比)。
[0075]下面将参考图15b至16b介绍骨螺钉I’在使用时的功能。图15b至16b表示了图15a的骨螺钉I’的一部分的放大图，其中，该部分包括空腔12’。图15b和15c表示了空腔12’在这样的状态，其中，没有横向力作用在骨螺钉I上。具体地说，图15b表示了图15a中的空腔12’的在杆10的一侧的部分，并标记为XI。图15c表示了空腔12’的布置有狭缝13的部分，该狭缝13开口于杆10的相对侧，并在图15a中标记为X2。当没有横向力作用在杆10上时，杆10有直线形形状。第一相对壁部分13a、13b并不相互接触，它们的距离对应于狭缝13的距离ws。第二相对壁部分14a、14b有一定相互距离，且并不相互接触。
[0076]当方向横向于纵向轴线L的力F作用在骨螺钉I’上时，该骨螺钉I’沿横向于纵向方向的方向为柔性。图16a和16b表示了这样的状态，其中，当负载施加在拉伸侧T上时，横向力F作用在骨螺钉I’上。空腔12’使得杆10能够弯曲，从而使得狭缝13的相对壁部分13a、13b彼此相向运动。当相对的壁部分13a、13b相互抵靠时，狭缝13关闭，第一止动器形成。限制杆10进一步弯曲。因此，由狭缝13的相对壁部分13a、13b产生的第一止动器用作用于横向于纵向方向施加在骨螺钉I’上的压缩负载的限制。
[0077]通过在开口于拉伸侧T的空腔部分上的相对壁部分14a、14b的抵靠而提供第二止动器，如图16a中所示。该抵靠可以与形成第一止动器的相对壁部分13a、13b的抵靠同时发生。因此，第二止动器防止进一步弯曲，其将增加在拉伸侧的狭缝13的宽度。另外，通过第二止动器，力也能够通过抵靠表面14a、14b来传递。
[0078]植入件的刚性由几何形状设计来控制，例如空腔部分的容积、狭缝13的宽度以及相对壁部分14a、14b的距离。由抵靠的相对壁部分13a、13b和14a、14来提供的第一止动器和第二止动器向植入件提供了自限制特征。因此不需要提供柔性限制效果的外部或单独部件。
[0079]下面将参考图17和18介绍呈稳定杆形式的植入件的第五实施例。与前述实施例相同或类似的部件或部分以相同参考标号表示。杆100’包括空腔12’，该空腔12’的形状与在根据第三实施例的骨螺钉I’中提供的空腔12’相同或类似。空腔12’的几何形状可以沿杆100’的纵向方向变化，以便产生具有不同刚性的不同部分。螺旋的节距可以相同，并可以沿杆的长度变化。
[0080]杆还可以通过添加制造方法来制造，例如选择性激光烧结。
[0081]在使用中，具有第一相对壁部分13a、13b和第二相对壁部分14a、14b的空腔12’的形状使得杆能够在施加横向负载时进行有限制的运动。
[0082]图19表示了变化实施例，该变化实施例在空腔的形状上变化。与在前述实施例中所示的空腔的部件和部分相同的部件和部分具有相同参考标号。空腔12”包括端部部分16和狭缝13，与第一实施例中相同。在端部部分16和狭缝13之间有:中间部分14’，该中间部分14’类似于矩形的槽和凸起结构；以及在该中间部分14’各端处的直线形部分15a、15b，该直线形部分15a、15b使得中间部分14’分别与端部部分16和狭缝13连接。在本例中，第一止动器由弓形中间部分14’的、更靠近狭缝13的侧壁部分14a2、14b2来提供，第二止动器由中间部分14’的、更靠近端部部分16的相对壁部分14al、14bl来提供。狭缝13的相对壁部分13a、13b能够用作第三止动器。在这种情况下，在压缩侧P可以提供两个刚性区域。通过由抵靠表面14a2、14b2构成的第一止动器来建立初始接触，并在进一步弯曲时，由第三止动器来提供第二接触。
[0083]根据第四和第五实施例的空腔12’或者变化的空腔12”也可以设置于骨板(未示出)中。空腔12’或12”沿横向方向布置在骨板中，并从一侧向另一侧延伸，类似于在图10至12中所示的骨板的空腔120。为了也在拉伸侧限制挠曲，在骨板的下侧1002附近设置至少一个空腔12’或12”，在骨板的上侧1001附近设置另一空腔12’或12”。这样的上部和下部空腔可以在第一布置方式中布置在沿骨板的纵向方向的相同位置处，或者可以在第二布置方式中沿纵向方向相互偏离。第二布置方式与第一布置方式相比增加了强度。
[0084]呈骨螺钉形式的、根据第六实施例的植入件在图20至22中表示。为了进一步提高骨螺钉的柔性，可以设置纵向狭缝40，该纵向狭缝40从尖端30的最外侧部分伸入杆10中。狭缝40沿周向方向等距地布置，例如，可以设置三个或更多狭缝40。狭缝40沿径向方向的深度基本对应于空腔12’的端部部分16延伸的深度。狭缝40有基本矩形截面，具有加宽的端部部分41，例如有空心柱体段形状的内壁,且内径大于狭缝40的外部部分的宽度，如图22中可见。狭缝40的外部部分的宽度可以小于切割边缘32的宽度，如在图21中可见。而且，狭缝40可以沿纵向方向向上延伸至杆10的中心。狭缝的尺寸和数目并不局限于所示实施例。狭缝可以沿纵向方向更短或更长，可以有更大或更小的深度以及更大或更小的宽度(根据所希望的柔性)。特别是，狭缝40能够有较小宽度，类似于螺旋形狭缝13的宽度，且加宽部分41能够用作前述实施例的空腔。通过这种设计，能够影响植入件的弯曲和扭转刚性。
[0085]下面将参考图23至25介绍植入件的第七实施例。植入件呈骨螺钉I’ ”的形式，该骨螺钉I’ ”包括头部20、尖端30和具有骨螺纹11的杆部分10。骨螺钉没有如前述实施例的螺旋形空腔和螺旋形狭缝。而是，骨螺钉I’ ”包括纵向狭缝400，该纵向狭缝400从尖端30的最外侧部分伸入杆10内。狭缝400沿周向方向等距地布置，在所示实施例中，设置了三个狭缝400。狭缝400有基本矩形截面，具有加宽的端部部分401，例如有空心柱体段形状的内壁，且沿横向方向的内径w大于狭缝400的外部部分的沿横向方向的宽度ws，如图25中可见。该加宽部分401形成空腔。
[0086]狭缝400的端部部分401可以沿纵向方向从尖端侧钻入杆中。然后，可以通过例如线切割来切割狭缝的、开口于外表面的外部部分。也可选择，整个植入件可以通过添加制造来制成，例如通过激光烧结。在第三可选方式中，具有空腔的植入件通过添加制造来形成，狭缝例如通过线切割来切割。
[0087]狭缝还能够设置于杆的、位置与尖端间隔开的部分处，例如，狭缝可以开始于离尖端一定距离处，终止于离头部一定距离处。狭缝沿纵向方向的位置可以一个狭缝与另一狭缝不同。
[0088]在使用中，具有空腔401的狭缝400导致自限制的扭转柔性。当扭转负载作用在植入件上时，狭缝400将在沿杆的、扭转负载变得太大的位置处关闭。这防止植入件进一步扭转。
[0089]与前述实施例中相同，植入件由于它的结构而在负载VS扭转的曲线中有至少两个刚性区域。由于可能的微运动，初始刚性较低，它类似于具有更小直径的植入件的扭转刚性；随后有更大扭转刚性，它类似于具有更大直径的植入件的扭转刚性。例如，芯直径为Xl (例如7_)的骨螺钉在狭缝还没有关闭时可以初始地具有芯直径为X2〈X1 (例如3.5mm)的骨螺钉的较低扭转刚性，并可以随后在狭缝关闭时在进一步弯曲时具有芯直径为Xl的骨螺钉的更大扭转刚性。
[0090]根据第七实施例的植入件也能够是杆或者任意其它可以经受扭转负载的植入件。
[0091]能够考虑实施例的多种其它变化形式。例如，植入件可以沿一定长度为柔性，该长度只对应于植入件的一部分，其中，在这种情况下，柔性部分由存在的空腔和狭缝来确定。植入件还能够通过任意骨锚固件(有或没有有螺纹的杆)来实现，例如骨钉。
[0092]狭缝不需要有恰好平行的相对表面。当狭缝变窄时发生抵靠就足够了，这防止进一步弯曲。
[0093]如图8和9中所示，狭缝13’、13”的互锁结构可以也设置为用于第四和第五实施例。一个实施例的特征可以与一个或多个其它实施例的特征组合。
[0094]代替用于骨锚固件和杆的螺旋形空腔和狭缝，该至少一个空腔和该至少一个狭缝可以通过多个绕中心轴线延伸的、具有环形狭缝的环形空腔来实现。还有，对于任意植入件，具有狭缝的空腔能够是具有轴向狭缝的轴向空腔。具有狭缝的空腔还能够有沿它们的长度的中断。而且，空腔的形状(特别是空腔的深度)能够沿植入件的长度变化，例如能够是在螺钉长度的第一部分(例如邻近尖端)上的较深空腔以及沿螺钉长度的第二部分的较浅空腔。
[0095]尽管根据所示实施例的植入件有直线形形状，特别是沿纵向方向，但是本发明并不局限于具有直线形的植入件。骨板可以有沿它的长度和/或宽度的曲率，并可以形成有不规则的外部轮廓。例如，肱骨板可以在它的长度的至少一部分中有这样的曲率。另外，弯曲的杆、直线形钉和弯曲的钉也可以考虑。当植入件沿它的长度的至少一部分有曲率时，纵向轴线定义为沿它的长度穿过植入件延伸的弯曲中心线。
[0096]这里公开了多个不同实施例。应当知道，来自不同实施例的不同部件或方法能够混合和匹配，以便产生其它的不同实施例。
【权利要求】
1.一种用于稳定骨或椎骨的植入件，该植入件(I ;100 ；1000 ;1’ ；100’ ；1”)是: 实心体，该实心体包括纵向轴线(L)，该纵向轴线(L)确定了纵向方向，且该实心体包括柔性部分，该柔性部分有表面和沿纵向方向的长度(I ；11 ；12)； 其中，该柔性部分包括: 至少一个空腔(12 ；12a ；12b ；12c ；120 ；121 ;122，;12，;12”)，该空腔位于表面附近，并有沿纵向方向的宽度(《)，该宽度(《)小于柔性部分的长度； 其中，该至少一个空腔通过至少一个狭缝(13 ;13’ ； 13”； 130 ;130’ ；130”)而与所述表面连接；以及 其中，狭缝沿纵向方向的宽度(Ws)小于空腔沿纵向方向的宽度(w);其中，狭缝(13 ；13’ ； 13”; 130 ; 130’ ； 130”)设置成使得狭缝的宽度(ws)在植入件挠曲时变窄，且通过狭缝的关闭来限制植入件的挠曲。
2.根据权利要求1所述的植入件，其中:该至少一个空腔(12；12a ；12b ；12c ；120 ；121 ;122’ ；12’ ；12”)布置得沿横向于纵向方向的方向距所述表面比距植入件的中心更近。
3.根据权利要求1至2中任意一项所述的植入件，其中:该至少一个空腔的至少一部分的截面为基本椭圆形、基本圆形或者基本倒泪滴形状。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的植入件，其中:狭缝(13;130;130’)的相对侧壁(13a、13b)以基本笔直的方式从空腔(12 ；12a ；12b ；12c ；120 ；121 ;122，)延伸至所述表面。
5.根据权利要求1至4中任意一项所述的植入件，其中:狭缝的相对侧壁(13a’、13b’；13a”、13b”)以互锁方式从空腔延伸至所述表面。
6.根据权利要求5所述的植入件，其中:狭缝的相对侧壁(13a’、13b’；13a”、13b”)以V形或台阶形从空腔延伸至所述表面。
7.根据权利要求1至6中任意一项所述的植入件，其中:该至少一个空腔(12;12’；12”；12’”)以螺旋形形状绕纵向轴线(L)延伸。
8.根据权利要求1至7中任意一项所述的植入件，其中:狭缝(13;13’ ；13”)以螺旋形形状绕纵向轴线(L)延伸。
9.根据权利要求1至8中任意一项所述的植入件，其中:植入件是骨锚固件(I;1’ ；I，，)。
10.根据权利要求9所述的植入件，其中:植入件是具有骨螺纹(11)的骨螺钉(I;1’ ；1”)，且狭缝(13 ;13’ ；13”)布置在与骨螺纹的根部相对应的位置处。
11.根据权利要求1至8中任意一项所述的植入件，其中:植入件(100)是杆。
12.根据权利要求1至7中任意一项所述的植入件，其中:植入件是骨板(1000)，该骨板(1000)有沿横向方向有宽度(w2)的柔性部分，且空腔(120 ;120，;121)沿横向方向的宽度从一端延伸至相对端。
13.根据权利要求12所述的植入件，其中:骨板(1000)包括面对骨表面的下表面(1002)和相对的上表面(1001)，且该至少一个空腔(120;120’)通过狭缝而开口于下表面(1002)或上表面(1001)。
14.根据权利要求12或13所述的植入件，其中:至少一个第一空腔(120;120’ )布置在下表面(1002)附近，至少一个第二空腔(121)布置在上表面(1001)附近。
15.根据权利要求12至14中任意一项所述的植入件，其中:至少一个第一空腔(120’)布置在下表面(1002)附近或上表面(1001)附近，且至少一个第三空腔(122’)沿朝向中心轴线的方向布置在该至少一个第一空腔(120’ )后面，且该第一空腔和第三空腔通过狭缝(132’ )连接。
16.根据权利要求1至15中任意一项所述的植入件，其中: 植入件的压缩侧(P)由植入件的、当力沿横向方向作用在该植入件上时压缩的一侧来限定，拉伸侧(T)定义为施加横向负载的一侧；以及 其中，限定该至少一个空腔(12’ ；12”)的壁包括第一相对壁部分(13a ；13b ；14a2 ；14b2),该第一相对壁部分(13a ;13b ;14a2 ;14b2)设置成当植入件沿横向于纵向方向的方向挠曲时彼此相向运动，并形成止动器，以便限制在压缩侧的弯曲；和/或 空腔的壁包括第二相对壁部分(14a ；14b ；14al ; 14bl)，该第二相对壁部分(14a ；14b ；14al ；14bl)设置成彼此相向运动，并形成第二止动器，以便限制在拉伸侧(T)的挠曲。
17.根据权利要求16所述的植入件,其中:第一相对壁部分(13a、13b)和第二相对壁部分(14a、14b)基本横向于纵向轴线延伸。
18.根据权利要求16或17所述的植入件，其中:空腔(12’;12”)在包含纵向轴线的平面中的截面中有基本S形或倒S形，其中，S形的底部包括狭缝(13)。
19.根据权利要求1至18中任意一项所述的植入件，其中:植入件通过添加制造方法来制造，优选是通过选择性激光烧结。
20.一种制造如权利要求1至19中任意一项所述的植入件的方法，其中:该植入件至少部分地通过添加制造方法来制造，优选是通过激光烧结； 其特征在于，在第一步骤中，利用添加制造方法将植入件以层状方式构造成有所述至少一个空腔且该至少一个狭缝关闭；以及在第二步骤中，使用普通制造方法来将该至少一个狭缝切入植入件中，例如使用放电制造方法。
21.一种用于稳定骨或椎骨的植入件，该植入件(Γ”)是: 实心体，该实心体包括纵向轴线(L)，该纵向轴线(L)确定了纵向方向，且该实心体包括柔性部分，该柔性部分有表面和沿纵向方向的长度(I)； 其中，该柔性部分包括: 至少一个空腔(401)，该空腔位于所述表面附近，并有沿横向方向的宽度(w)； 其中，该至少一个空腔通过至少一个狭缝(400)而与所述表面连接；以及 狭缝沿横向方向的宽度(ws)小于空腔沿横向方向的宽度(w);其中，狭缝(400)设置成使得狭缝的宽度(ws)在植入件扭转时变窄，且通过狭缝的关闭来限制植入件的扭转。
22.根据权利要求21所述的植入件，其中:该空腔(401)沿柔性部分沿纵向方向连续延伸，该狭缝(400)沿柔性部分沿纵向方向连续延伸。
【文档编号】A61B17/80GK104337566SQ201410363937
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2014年7月28日 优先权日:2013年7月31日
【发明者】M·比德尔曼 申请人:比德尔曼技术有限责任两合公司