具有集成式棘轮组件的成角度地可调节的椎间笼的制作方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2018年3月6日提交的美国专利申请序列号62/639282的权益，其公开内容据此如同全文所示出的那样以引用方式并入本文。

本公开涉及可植入矫形装置，并且更具体地讲涉及用于稳定脊柱的可植入装置。甚至更具体地讲，本公开涉及成角度地可调节的椎间笼，其包括集成式棘轮组件，该集成式棘轮组件允许笼从具有减小尺寸的第一插入构型伸展到具有伸展尺寸的第二植入构型。椎间笼被构造成能够调节和适应脊柱前凸角度，特别是较大的脊柱前凸角度，同时恢复脊柱的矢状平衡和对齐。

背景技术：

促进融合的椎体间可植入装置(通常称为笼或间隔件)的使用是众所周知的治疗某些脊柱病症或疾病的护理标准。例如，在一种类型的脊柱病症中，椎间盘由于急性损伤或创伤、椎间盘疾病或仅仅是自然老化过程而恶化或受损。健康的椎间盘用于稳定脊柱并且在椎骨之间分配力，以及缓冲椎体。因此，弱化或受损的椎间盘导致力失衡以及脊柱的不稳定性，从而导致不适和疼痛。现今，标准治疗可涉及分别在称为部分或全部椎间盘切除术的过程中手术切除部分或全部患病或受损椎间盘。椎间盘切除术之后通常是插入笼或间隔件以稳定该弱化或受损的脊柱区域。该笼或间隔件用于减少或抑制治疗区域中的移动性，以避免损害的进一步发展并且/或者减少或减轻由损害或损伤引起的疼痛。此外，这些类型的笼或间隔件用作机械或结构支架以恢复和维持正常的椎间盘高度，并且在一些情况下，还可促进相邻椎骨之间的骨融合。

然而，这些类型的规程的当前挑战之一是外科医生操纵并将笼插入待治疗的椎间区域的非常有限的工作空间。进入椎间空间需要在回缩的相邻血管和组织诸如主动脉、腔静脉、硬膜和神经根周围进行导航，从而留下非常狭窄的路径用于进入。到椎间空间的开口本身也相对小。因此，对可插入的笼的实际尺寸存在物理限制，而不会显著破坏周围组织或椎体本身。

使问题进一步复杂化的是椎体在正常脊柱中没有平行于彼此定位的事实。由于椎体相对于彼此的角度关系，脊柱存在自然弯曲。理想的笼必须能够适应椎体的这种角度关系，否则当在椎间空间内时，笼将不会正确地坐置。不正确装配的笼会移位或迁移出位置，并且随着时间的推移而失效，或者更糟糕的是，进一步损坏已经弱化的区域。

因此，希望提供椎间笼或间隔件，其不仅具有机械强度或结构完整性以将椎间盘高度或椎骨对齐恢复到待治疗的脊柱节段，而且还被构造成能够容易地穿过狭窄的进入通路进入椎间空间，然后适应该空间的角度约束，特别是对于较大的脊柱前凸角度。

技术实现要素：

本公开包括解决上述挑战并满足期望目标的脊柱可植入装置。这些脊柱可植入装置(或更具体地讲，椎间笼或间隔件)被构造成能够是可伸展以及成角度地可调节的。笼可包括用于抵靠椎体的终板支承的上板和下板，并且具有允许笼根据需要以很少的努力改变尺寸和角度的集成式棘轮组件。在一些实施方案中，笼可具有第一或插入构型，其特征在于第一高度，以有利于插入穿过狭窄的进入通道并且进入椎间空间。笼可以第一或插入构型插入，然后伸展到第二伸展构型，该第二伸展构型的特征在于大于第一高度的第二高度。在第二或伸展构型中，通过恢复矢状平衡和对齐，该笼能够维持适当的椎间盘高度并稳定脊柱。另外，椎间笼被构造成能够是成角度地可调节的以对应于脊柱前凸的角度，并且可在其第二伸展构型中适应较大的脊柱前凸角度。另外，笼可促进融合，以通过固定相邻的椎体来进一步增强脊柱稳定性。

根据本公开的一个方面，笼可使用选择性激光熔化(slm)技术(这是增材制造的形式)来制造。笼也可通过其他类似的技术制造，诸如例如3d打印、电子束熔化(ebm)、层沉积和快速制造。利用这些生产技术，可以创建一体化的多部件装置，该装置可具有互连和可移动的部分，而不进一步需要外部固定或附接元件来将部件保持在一起。因此，本公开的椎间笼由多个互连部分形成，这些部分不需要附加外部固定元件来保持在一起。

另外，以这种方式制造的笼不具有连接接缝，而传统制造的装置具有接合接缝以将一个部件连接到另一个部件。这些连接接缝通常可代表可植入装置的弱化区域，特别是当这些接缝的粘结在重复使用或在应力下随时间推移磨损或破裂时。通过使用增材制造来制造所公开的可植入装置，优点之一是完全避免了连接接缝，并且因此避免了问题。

本装置的另一个优点是，通过使用增材制造工艺来制造这些装置，装置的所有部件(即，椎间笼以及用于伸展和阻挡的销)在插入过程以及伸展过程期间都可保持完整的构造。也就是说，多个部件一起作为集合的单个单元提供，使得集合的单个单元被插入患者体内，被致动以允许伸展，然后被允许作为集合的单个单元原位保留。与需要插入用于伸展的外部螺钉或楔形件的其他笼相比，在本实施方案中，伸展和阻挡部件不需要在过程期间的任何阶段插入笼中，也不需要从笼中移除。这是因为这些部件被制造成被捕获在笼内部，并且虽然能够在笼内自由移动，但是已经包含在笼内，使得不需要附加的插入或移除。

在一些实施方案中，笼可在笼的一部分或整体上具有工程化细胞结构。该细胞结构可包括有利于骨缝合术的孔、微结构和纳米结构的网络。例如，工程化细胞结构可包括孔以及呈现网状外观的其他微米和纳米尺寸结构的互连网络。可通过蚀刻或喷射来提供这些工程化细胞结构，以在纳米级上改变装置的表面。一种类型的蚀刻工艺可利用例如hf酸处理。

此外，这些笼还可包括内部成像标记，其允许用户正确地对齐装置并且通常在导航期间通过可视化有利于插入。例如，成像标记在x射线、荧光透视或ct扫描下在网格中显示为实心体。

由本公开的可植入装置提供的另一个益处是它们能够根据患者的需要进行特别定制。可植入装置的定制与在植入装置和正在治疗的各种质量和类型的骨之间提供优选的模量匹配相关，诸如皮质与松质，骨突与中央，以及硬化与骨质减少的骨，其中的每一者对结构失效数据具有其自身不同的压缩。同样，也可以为各种植入物设计生成类似的数据，诸如多孔与实体、小梁与非小梁等。这样的数据可以是尸体的，或生成的计算机有限元。与例如dexa数据的临床相关性还可允许可植入装置专门设计用于与硬化、正常或骨质减少的骨一起使用。因此，提供定制的可植入装置(诸如本文提供的可植入装置)的能力允许匹配复杂结构的弹性模量(emocs)，这使得可植入装置能够被设计成使不匹配最小化，减轻下沉并优化愈合，从而提供更好的临床结果。

在一个示例性实施方案中，提供了可伸展脊柱植入物。可伸展脊柱植入物可包括外壳，该外壳包括上板和下板，该上板被构造用于抵靠第一椎体的终板放置，该下板被构造用于抵靠相邻的第二椎体的终板放置。可伸展脊柱植入物还可包括外壳内的集成式棘轮组件，该集成式棘轮组件被构造成能够实现脊柱植入物的角度调节。棘轮组件可包括附接到具有一系列凸缘的轴的加大的头部，以及具有用于捕获轴的开槽开口的套筒。在使用中，轴从套筒的释放使得加大的头部能够推动抵靠上板和下板并且致使板相对于彼此的角度调节。

根据实施方案的一个方面，外壳可包括被构造成能够控制侧壁的伸展的一个或多个弹簧。弹簧可被构造为可变形条，并且可从上板延伸到下板。上板和下板可通过锥形铰链连接到外壳。外壳可包括器械接合开口。外壳可包括在上表面和下表面中的至少一者上的多孔表面。

在一些示例中，外壳可包括多于一个加大的头部。植入物可被构造用于后腰椎体间融合(plif)，或用于前腰椎体间融合(alif)。

在另一个示例性实施方案中，可伸展脊柱植入物可包括外壳，该外壳包括上板和下板，该上板被构造用于抵靠第一椎体的终板放置，该下板被构造用于抵靠相邻的第二椎体的终板放置。可伸展脊柱植入物还可包括外壳内的集成式棘轮组件，该集成式棘轮组件被构造成能够实现脊柱植入物的角度调节。棘轮组件可包括连接上板和下板的弹性可变形板。弹性可变形板可具有被构造成能够可释放地接合棘轮销的边缘，以及具有用于捕获轴的开槽开口的套筒。在使用中，销从套筒的释放允许上板和下板移动分开并且致使板相对于彼此的角度调节。

根据实施方案的一个方面，外壳可包括多孔表面。该多孔表面可位于上板或下板或两者上。在一些实施方案中，植入物的前端是渐缩的。此外，外壳还可包括骨移植物窗口。棘轮销可延伸到加大的头部中，以迫使上板和下板分开。加大的头部可包括用于接合上板和下板上的导轨的狭槽。此外，上板和下板还可包括用于接合加大的头部的台阶。植入物可被构造用于后腰椎体间融合(plif)或前腰椎体间融合(alif)。

尽管以下讨论集中于脊柱植入物，但是应当理解，许多原理同样可应用于需要在人体或动物体内进行骨修复或骨融合的其他结构体部位，包括其他关节，诸如膝关节、肩关节、踝关节或指关节。

应当理解，上述一般描述和以下详细描述均仅为示例性和说明性的，并不对本公开构成限制。本公开的附加特征将部分地在下面的描述中阐述，或者可通过本公开的实践获知。

附图说明

并入本说明书中并构成其一部分的附图示出了本发明的若干实施方案，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

图1a是根据一个示例构造的椎间笼的透视前视图，示出为处于插入构型；

图1b是图1a所示的椎间笼的另一个透视后视图；

图1c是图1a所示的椎间笼的侧正视图；

图1d是图1a所示的椎间笼的侧视图，示出为处于伸展构型；

图1e是图1a所示的椎间笼的一部分的分解透视图，示出了上板和下板与外壳的连接；

图1f是根据另选的实施方案构造的铰链的分解透视图；

图2a是根据另一个示例构造的椎间笼的透视图，示出为处于插入构型；

图2b是图2a所示的椎间笼的另一个透视图；

图2c是图2a所示的椎间笼的侧视图；

图2d是图2a所示的椎间笼的侧视图，示出为处于伸展构型；

图2e是图2d所示的椎间笼的透视图；

图2f是图2e所示的椎间笼的透视图，其中部分被切除；

图3是根据另一个示例构造的椎间笼的透视后视图；

图4a是根据另一个实施方案构造的椎间笼的透视图，示出为处于未伸展的插入构型；

图4b是图4a所示的椎间笼的另一个透视图；

图4c是图4a所示的椎间笼的剖面透视图；

图4d是图4a所示的椎间笼的截面顶视图；

图5是根据另一个示例构造的椎间笼的剖面透视图，示出为处于未伸展的插入构型；并且

图6是与图5所示的笼类似但包括较浅多孔结构的椎间笼的剖面透视图。

具体实施方式

本公开提供了各种脊柱植入装置，诸如椎体间融合间隔件或笼，以用于插入在相邻椎骨之间。该装置可被构造用于在脊柱的颈部或腰部区域中使用。因此，下文提及脊柱前凸或脊柱前凸角度同样可适用于脊柱后凸或脊柱后凸角度。在一些实施方案中，这些装置可被构造为alif笼或llif笼。

这些笼可恢复和维持待治疗的脊柱节段的椎间高度，并且通过恢复矢状平衡和对齐来稳定脊柱。在一些实施方案中，笼可具有集成式棘轮组件，该集成式棘轮组件允许笼根据需要以很少的努力改变尺寸和角度。笼可具有第一或插入构型，其特征在于第一或减小的尺寸，，以有利于插入穿过狭窄的进入通道并且进入椎间空间。笼可以第一或插入构型插入，然后一旦被植入就伸展到第二或伸展构型，该第二或伸展构型具有大于第一或减小尺寸的第二大于或伸展。在一个示例中，尺寸可由高度限定。在其第二构型中，通过恢复矢状平衡和对齐，笼能够维持适当的椎间盘高度并稳定脊柱。椎间笼被构造成能够调节脊柱前凸的角度，并且可在其第二伸展构型中适应较大的脊柱前凸角度。另外，这些笼可促进融合，以通过固定相邻的椎体来进一步增强脊柱稳定性。

另外，可植入装置可使用选择性激光熔化(slm)技术(这是增材制造的形式)来制造。这些装置也可通过其他类似的技术制造，诸如例如3d打印、电子束熔融(ebm)、层沉积和快速制造。利用这些生产技术，可以创建一体化的多部件装置，该装置可具有互连和可移动的部件，而不进一步需要外部固定或附接元件来将部件保持在一起。因此，本公开的椎间笼由多个互连部分形成，这些部分不需要附加外部固定元件来保持在一起。

另外，以这种方式制造的装置可被构造成能够不具有连接接缝，而传统制造的装置包括接合接缝以将一个部件连接到另一个部件。这些连接接缝通常可代表可植入装置的弱化区域，特别是当这些接缝的粘结在重复使用或在应力下随时间推移磨损或破裂时。通过使用增材制造来制造所公开的可植入装置，可完全避免连接接缝，并且因此避免了问题。

此外，通过使用增材制造工艺来制造这些装置，装置的所有内部部件在插入过程以及伸展过程期间均保持完整的构造。也就是说，多个部件一起作为集合的单个单元提供，使得集合的单个单元被插入患者体内，被致动以允许伸展，然后被允许作为集合的单个单元原位保留。与需要插入用于伸展的外部螺钉或楔形件的其他笼相比，在本实施方案中，伸展和阻挡部件不需要在过程期间的任何阶段插入笼中，也不需要从笼中移除。这是因为这些部件被制造成被捕获在笼内部，并且虽然能够在笼内自由移动，但是已经包含在笼内，使得不需要附加的插入或移除。

在一些实施方案中，笼可在笼的一部分或整体上具有工程化细胞结构。该细胞结构可包括有利于骨缝合术的孔、微结构和纳米结构的网络。例如，工程化细胞结构可包括孔以及呈现网状外观的其他微米和纳米尺寸结构的互连网络。可通过蚀刻或喷射来提供这些工程化细胞结构，以在纳米级上改变装置的表面。一种类型的蚀刻工艺可利用例如hf酸处理。

此外，这些笼还可包括内部成像标记，其允许用户正确地对齐笼并且通常在导航期间通过可视化有利于插入。例如，成像标记在x射线、荧光透视或ct扫描下在网格中显示为实心体。

由本公开的可植入装置提供的另一个益处是它们可根据患者的需要进行特别定制。可植入装置的定制与在植入装置和正在治疗的各种质量和类型的骨之间提供优选的模量匹配相关，诸如皮质与松质，骨突与中央，以及硬化与骨质减少的骨，其中的每一者对结构失效数据具有其自身不同的压缩。同样，也可以为各种植入物设计生成类似的数据，诸如多孔与实体、小梁与非小梁等。这样的数据可以是尸体的，或生成的计算机有限元。与例如dexa数据的临床相关性还可允许可植入装置专门设计用于与硬化、正常或骨质减少的骨一起使用。因此，提供定制的可植入装置(诸如本文提供的可植入装置)的能力允许匹配复杂结构的弹性模量(emocs)，这使得可植入装置能够被设计成使不匹配最小化，减轻下沉并优化愈合，从而提供更好的临床结果。

现在转向附图，图1a至图1e示出了本公开的可伸展且成角度地可调节的椎间笼110的示例。图1a和图1b示出处于其较小的插入构型的椎间笼110。椎间笼110可包括限定上板130和下板140的外壳120，该上板130和下板140被构造成能够抵靠一对第一相邻椎体和第二相邻椎体的相应椎骨终板放置。具体地讲，上板130可限定上支承表面131，该上支承表面131被构造成能够邻接第一椎体的椎骨终板。类似地，下板140可限定下支承表面141，该下支承表面141被构造成能够邻接第二椎体的椎骨终板。第一椎体可限定上椎体，并且第二椎体可限定下椎体。上板130和下板140可沿横向方向t彼此相对。

椎间笼110具有相对于插入椎间盘空间的方向的前端或前端114。椎间笼110还可限定后端或后端116，该后端或后端116沿垂直于横向方向t取向的纵向方向l与前端114相对。椎间笼110可限定沿纵向方向l的长度和沿侧向a的宽度，该侧向a垂直于纵向方向l和横向方向t中的每一者。

椎间笼110可限定从后端116朝向前端114延伸的向前或前导方向。因此，椎间笼110的前导部件可在向前或前导方向上与椎间笼的尾随部件间隔开。椎间笼110可类似地限定从前端114朝向后端116延伸的向后或尾随方向。在一个实施方案中，前端114可为渐缩的。例如，上板130和下板140中的一者或两者可随着它们在其相应的前端或前端处在向前方向上延伸而朝向另一者渐缩。在一个示例中，椎间笼110可被构造用于后腰椎体间融合(plif)。因此，一旦植入，前端114就可限定笼110的解剖学前端，并且后端116可限定笼110的解剖学后端。笼110的宽度可大致沿解剖内侧-外侧方向延伸。如图所示，上板130和下板140可具有多孔结构132以有利于细胞活动和骨向内生长。多孔结构132可限定上支承表面131和下支承表面141。

椎间笼110还可包括在上板130和下板140之间一起延伸的铰链板122。例如，铰链板122可在外壳120的后部处一起在上板130和下板140之间延伸。如图1e所示，上板130和下板140可与铰链板122限定铰链。例如，铰链板122和上板130中的一者可限定凹表面，并且铰链板122和上板中的另一者可限定凸表面。类似地，铰链板122和下板140中的一者可限定凹表面，并且铰链板122和下板140中的另一者可限定凸表面。在一个示例中，铰链板122可限定上凸表面和下凸表面，并且当椎间笼进行关节运动时，上板130和下板140可限定分别沿铰链板122的上凸表面和下凸表面骑行的相应的上凹表面和下凹表面。另选地，铰链板122可与上板130和下板140中的一者成整体，以便限定活动铰链。

参见图1f，在另一个示例中，椎间笼110可包括锥形铰链154，该锥形铰链154将上板130和下板140以铰接方式附接到外壳120。锥形铰链154可包括印刷铰链，该印刷铰链包括在一个表面上限定突出部156诸如锥形或穹顶的第一板，以及限定延伸到一个表面中的凹陷部(诸如杯158)的第二板。第一板和第二板中的一者或两者可附接到上板130和下板140，使得椎间笼110以本文所述的方式进行关节运动。

继续参考附图1a至图1e，通常，椎间笼还可包括从上板130延伸到下板140的至少一个弹簧150。弹簧150可对上板和下板140施加弹簧力，该弹簧力使上板130和下板140朝向第一或插入构型偏置。因此，弹簧力可控制上板130和下板140相对于彼此的移动。应当理解，上板130和下板140被构造成能够克服弹簧力并且以本文所述的方式相对于彼此移动。在一个示例中，弹簧150可被构造为一个或多个弹性可变形条150，该一个或多个弹性可变形条150在其相对的自由端处分别连接到上板130和下板140。

椎间笼110还可包括完全集成在外壳120内的集成式棘轮组件160。具体地讲，棘轮组件160可相对于横向方向t设置在上板130和下板140之间。棘轮组件160可包括棘轮轴164和接合构件161，该接合构件161由轴164相对于横向方向t支撑在外壳120中在上板130和下板140之间的位置处。如将在下文更详细所述，接合构件可在向前方向上移动以迫使上板130和下板140沿横向方向彼此远离。具体地讲，棘轮组件160通过推动动作来操作，并且具体地讲通过在向前方向上推动接合构件161来操作。接合构件161可被构造为具有比轴164更大的横截面的加大的头部162。具体地讲，当笼110处于其第一或插入构型时，接合构件161可具有大于上板130和下板140之间沿横向方向的距离的高度。

轴164可沿纵向方向l伸长，并且在轴164的前端处支撑接合构件161。棘轮组件160还可包括在接合构件161后方的位置处从轴164延伸出的多个凸缘166。凸缘166可沿纵向方向l彼此间隔开。如从下文的描述应当理解，凸缘166可限定棘轮组件160的棘轮。棘轮组件160还可包括至少部分地围绕轴164的套筒170。当棘轮组件160处于第一或初始位置时，凸缘166可设置在套筒170中。另选地，凸缘166中的一个或多个凸缘可设置在套筒170的前方。套筒170可在套筒170的纵向前端处具有柔性前开口172。

具体地讲，限定前开口172的套筒170的前端171的尺寸可被设定成接收轴164，该轴164可在向前方向上通过前开口172延伸出套筒。套筒170的前端171的尺寸可被设定成在垂直于纵向方向l取向的平面中小于凸缘166的外横截面尺寸。套筒170的前端171可为弹性柔性的，并且被构造成能够向外挠曲，以便在轴164沿纵向方向l向前移动时允许凸缘166移动穿过前开口172并移出套筒。因此，凸缘166棘轮穿过套筒170的前端171。具体地讲，套筒170的前端171可在凸缘166被驱动穿过前开口172时围绕凸缘166挠曲。因此，凸缘166可在向前方向上逐个(即，逐步地)被驱动穿过套筒170的前端171处的开口172。在一个示例中，前端171可在其在向前方向上延伸时向内开槽和渐缩。轴164限定纵向后端，该纵向后端被构造成能够接合致动器械，该致动器械也可提供插入器械。例如，套筒170的纵向后端可被构造成能够接收器械。

如图1b所示，连接板122还可包括纵向器械接收开口124。因此，专用的器械190可插入穿过开口124，并且联接到集成式棘轮组件160，以便将棘轮组件160部署在外壳120内。具体地讲，器械190可以插入穿过连接板122的器械接合开口124，直到其接合套筒170，如图1c和图1d所示。器械190可被构造成能够在向前方向上驱动轴164。例如，器械190的内销可向前延伸穿过套筒170的后端中的开口，并且抵靠轴164施加力，该力迫使轴164在向前方向上行进。

参见图1d，当轴164在向前方向上行进时，凸缘166移动穿过前开口172并且以上述方式离开套筒170。凸缘166中的每个凸缘可限定第一或前表面173以及沿纵向方向l与前表面173相对的第二或后表面175。前表面173可为倾斜的以有利于凸缘166插入穿过套筒170的前开口172。具体地讲，前表面173可以在其从轴164延伸出来时向后张开。后表面175可沿基本上垂直于轴164的中心轴线的方向从轴164延伸出。因此，后表面175被构造成能够当轴164被迫使在向后方向上移动时邻接套筒170的前端171。后表面175抵靠套筒170的前端邻接防止凸缘166在向后方向上插入套筒170中。因此，凸缘166的后表面175提供防止轴164在向后方向上移动的止动表面。因此，棘轮组件160可被构造成能够准许轴164向前移动，但防止轴164向后移动。另选地，如果需要，凸缘166可被构造成能够在向后方向上被驱动穿过套筒的前端171处的开口172。

当轴164在向前方向(其可称为伸展方向)上移动时，接合构件161与轴164一起在向前方向上移动。因此，接合构件161朝向椎间笼110的前端114移动。当接合构件161在椎间笼110的前端114处在向前方向上移动时，接合构件161接触上板130和下板140中的每一者的相应横向内表面。因为上板130和下板140中的至少一者或两者的横向内表面以上述方式沿横向方向t朝向另一者渐缩，接合构件161与上板130和下板140之间的接触迫使上板130和下板140的前端沿横向方向t远离彼此移动。接合构件161可具有倾斜的轮廓，并且可被构造成为楔形，因为当其在向前方向上移动时，其迫使上板130和下板140沿横向方向t分开。

如上所述，上板130和下板140可在其相应的后端处以铰接方式彼此固定。因此，当上板130和下板140的前端远离彼此移动时，椎间笼110可呈现第二或伸展构型，该第二或伸展构型在前端处的高度大于处于第一或插入构型的笼110的高度。沿横向方向t测量高度。另外，笼110可在其从第一或插入构型伸展到第二或伸展构型时成角度。即，当笼110处于第一或初始构型时，上板130和下板140可限定第一相对角取向。当笼110处于第二或伸展构型时，上板130和下板140可限定第二相对角取向。第二相对角取向可不同于第一相对角取向。第一相对角取向和第二相对角取向可在沿纵向方向l和横向方向t取向的平面中测量。在一个示例中，上板130和下板140可围绕铰链154成角度。

当凸缘166被驱动出套筒170的前端171时，笼110可沿横向方向t伸展并且以增量成角度。凸缘166沿纵向方向l间隔开得越近，则当凸缘166被单独地驱动出前端171时，伸展和成角期间的增量将越小。相反，凸缘166沿纵向方向l间隔开得越远，则当凸缘166被单独地驱动出前端171时，伸展和成角度期间的增量将越大。因此，笼110可在一次运行中印刷，并且提供对笼110的高度和成角的小增量调节。凸缘166可沿轴164等距地间隔开或沿轴164可变地间隔开。在使用期间，可防止轴164响应于沿横向方向t施加到笼110的压缩解剖负载而向后平移。

如上所述，椎间笼110可被构造用于后腰椎体间融合(plif)，并且轴164可由器械190在向前方向上推动，以便将椎间笼110从第一或插入构型致动到第二或伸展构型。然而，应当理解，椎间笼110可被构造用于前腰椎体间融合(alif)。如下文更详细地描述，当椎间笼110被构造为alif笼时，棘轮组件160可通过在向前方向上牵拉轴164来致动。

椎间笼110可根据需要具有任何合适的尺寸。在笼110被构造为plif笼的一个示例中，尺寸可以是22×9、26×9、30×9、34×9、22×11、26×11和30×11(长度×宽度)中的任何一者，其中该尺寸以mm为单位。因此，笼110沿纵向方向l的长度可在约22mm至约34mm的范围内，包括约22mm、约26mm、约30mm和约34mm中的任何一者。术语“近似”识别制造公差和其他可能的变化，并且包括所述数字的加或减10％。笼110沿侧向方向a的宽度可在约9mm至约11mm的范围内。当笼110处于第一或插入构型时，笼110沿横向方向从上支承表面131到下支承表面141的高度可以1mm的增量在约7mm至约16mm的范围内。另外，当笼从第一构型伸展到第二构型时，笼110可在约零度至约18度的范围内成角度，包括约4度、约6度和约12度。如上所述，当笼110伸展和成角度时，前端114可相对于后端116沿横向方向伸展。应当理解，上述值仅作为示例呈现，并且另选地，笼210可根据需要进行构造。

图2a至图2f示出椎间笼210的另一个示例。笼210具有上文相对于笼110所述的类似特征，但被构造用于前腰椎体间融合(alif)。图2a和图2b示出处于其较小的插入构型的椎间笼210。如上文相对于笼110所述，椎间笼210可包括限定上板230和下板240的外壳220，该上板230和下板240被构造成能够抵靠相应的椎骨终板放置。具体地讲，上板230可限定上支承表面231，该上支承表面231被构造成能够邻接第一椎体的椎骨终板。类似地，下板140可限定下支承表面241，该下支承表面241被构造成能够邻接第二椎体的椎骨终板。上板230和下板240可沿横向方向t彼此相对。

椎间笼210具有相对于插入椎间盘空间中的方向的前端或前端214。椎间笼210还可限定后端或后端216，该后端或后端216沿垂直于横向方向t取向的纵向方向l与前端214相对。椎间笼210可限定沿纵向方向l的长度和沿侧向方向a的宽度，该侧向方向a垂直于纵向方向l和横向方向t中的每一者。

椎间笼210可限定从后端216朝向前端214延伸的向前或前导方向。因此，椎间笼210的前导部件可在向前或前导方向上与椎间笼的尾随部件间隔开。椎间笼210可类似地限定从前端214朝向后端216延伸的向后或尾随方向。在一个实施方案中，前端214可为渐缩的。在一个示例中，椎间笼210可被构造用于后腰椎体间融合(alif)。因此，一旦植入，前端214就可限定笼210的解剖学后端，并且后端216可限定笼210的解剖学前端。笼210的宽度可大致沿解剖内侧-外侧方向延伸。如图所示，上板230和下板240可具有多孔结构232以有利于细胞活动和骨向内生长。多孔结构232可限定上支承表面231和下支承表面241。

椎间笼210还可包括从上板230和下板240中的一者延伸的后板222。在一个示例中，后板222可在笼210的后端216处从下板240向上延伸。另外，笼210的前端可包括铰链板，该铰链板在笼210的前端214处在上板230和下板240之间延伸。铰链板可如上文相对于铰链板122所述进行构造。另选地，铰链板可与上板230和下板240中的一者或两者成整体，以便限定一个或多个活动铰链。例如，连接板222可在外壳220的前部处连接上板230和下板240。此外，还参见图2c，椎间笼210还可包括从上板230延伸到下板240的至少一个弹簧250。弹簧250可对上板230和下板240施加弹簧力，该弹簧力使上板230和下板240朝向第一或插入构型偏置。因此，弹簧力可控制上板230和下板240相对于彼此的移动。应当理解，上板230和下板240被构造成能够克服弹簧力并且以本文所述的方式相对于彼此移动。在一个示例中，弹簧250可被构造为一个或多个弹性可变形条250，该一个或多个弹性可变形条250在其相对的自由端处分别连接到上板230和下板240。在一个示例中，笼210的每个侧面可包括一对可变形条，该对可变形条被定位成彼此相邻并且是彼此的镜像。

现在还参见图2f，椎间笼110还可包括完全集成在外壳220内的集成式棘轮组件260。具体地讲，棘轮组件260可相对于横向方向t设置在上板230和下板240之间。棘轮组件160可包括至少一个棘轮轴264和至少一个接合构件261，该接合构件由轴264相对于横向方向t支撑在外壳220中在上板230和下板240之间的位置处。例如，棘轮组件260可包括由轴264中的相应轴支撑的第一和第二接合轴264以及第一和第二构件261。接合构件261可沿侧向方向a彼此间隔开。第一和第二接合构件261可与笼210的纵向中心轴线等距地间隔开，或者可根据需要以其他方式定位。应当理解，上述棘轮组件160可类似地包括如本文相对于棘轮组件260所述的第一和第二接合构件161。另选地，棘轮组件260可包括单个接合构件261，如上文相对于棘轮组件160所述。

如将在下文更详细所述，接合构件261可在向后方向上移动，以沿横向方向t迫使上板230和下板240远离彼此。具体地讲，棘轮组件260可通过牵拉动作来操作，并且具体地讲，通过在向后方向上朝向后端216牵拉接合构件261来操作。接合构件161可被构造为具有比轴264更大的横截面的加大的头部162。具体地讲，当笼210处于其第一或插入构型时，接合构件261的高度可大于上板230和下板240之间沿横向方向t的距离。

轴264可沿纵向方向l伸长，并且可在轴264的相应后端处支撑接合构件261。棘轮组件260还可包括多个凸缘266，该多个凸缘266在接合构件261的前方位置处从轴264中的每个轴延伸出。凸缘266可沿纵向方向l彼此间隔开。如从下文的描述应当理解，凸缘266可限定棘轮组件260的棘轮。棘轮组件260还可包括至少部分地围绕轴264中的相应轴的第一和第二套筒170。当棘轮组件260处于第一或初始位置时，凸缘266可设置在套筒270中。另选地，凸缘266中的一个或多个凸缘可设置在套筒270的后方。套筒270可在套筒270的纵向后端271处具有柔性前开口272。套筒270的后端271可如上文相对于套筒170的前端171所述进行构造。

如图2b-2c所示，后板222还可包括纵向器械接收开口224。因此，专用的器械290可插入穿过开口224，并且联接到集成式棘轮组件260，以便将棘轮组件260部署在外壳220内。具体地讲，器械290可插入穿过后板222的器械接合开口224，直到其接合套筒270。棘轮组件260还可包括拉杆280，该拉杆280从第一轴264或支撑的致动构件261大致沿侧向方向a延伸到第二轴164或支撑的致动构件261。器械290可被构造成能够接合拉杆280，以便以牵拉运动在向后方向上驱动轴264和支撑的接合构件261中的每一者。

参见图1d，当轴264在向后方向上行进时，凸缘266以上述方式移动穿过相应套筒270的前开口272并离开相应套筒270。凸缘266中的每个凸缘可限定第一或后表面273以及沿纵向方向l与后表面273相对的第二或前表面275。后表面273可为倾斜的以有利于凸缘266插入穿过套筒270的前开口272。具体地讲，后表面273可在它们从轴264延伸出来时向前张开。前表面275可沿基本上垂直于轴264的中心轴线的方向从轴264延伸出。因此，前表面275被构造成能够当迫使轴264在向后方向上移动时邻接相应套筒270的后端271。前表面275抵靠套筒270的前端邻接防止凸缘266在向前方向上插入套筒270中。因此，凸缘266的前表面275提供止动表面，该止动表面防止轴164在向前方向上移动，一旦轴164伸展，轴164就会使笼210塌缩。因此，棘轮组件260可被构造成能够准许轴264向后移动，但防止轴264向前移动。另选地，如果需要，凸缘266可被构造成能够在向前方向上被驱动穿过相应套筒270的前端271处的开口272。

当轴264在向后方向(其可称为伸展方向)上移动时，接合构件261与轴264一起在向后方向上移动。因此，接合构件261朝向椎间笼210的后端214移动。当接合构件261在椎间笼110的后端141处在向后方向上移动时，接合构件161分别接触上板230和下板240中的每一者的相应横向内表面235和245。当横向内表面235和245中的一者或两者在向后方向上延伸时，它们可沿横向方向t朝向横向内表面235和245中的另一者渐缩。在一个示例中，上横向表面235可比下横向表面245渐缩得更多。当然，应当理解，另选地，横向内表面235和245可相等地渐缩，或者一个可渐缩而另一个不渐缩。

因此，应当理解，横向内表面235和245之间沿横向方向t的距离随着横向内表面235和245在向后方向上延伸而减小。因此，接合构件161与横向内表面235和245之间的接触迫使上板230和下板240中的至少一者或两者的后端沿横向方向t远离上板230和下板240中的另一者移动，从而使笼210伸展。接合构件261可各自具有倾斜的轮廓，并且可被构造为楔形，因为当其在向后方向上移动时，其迫使上板230和下板240中的一者或两者沿横向方向t分开。

如上所述，上板230和下板240可在其相应的后端处以铰接方式彼此固定。因此，当上板230和下板240的后端远离彼此移动时，椎间笼210可呈现第二或伸展构型，该第二或伸展构型的高度大于处于第一或插入构型的笼210的高度。沿横向方向t测量高度。另外，笼210可在其从第一或插入构型伸展到第二或伸展构型时成角度。即，当笼210处于第一构型或初始构型时，上板230和下板240可限定第一相对角取向。当笼210处于第二或伸展构型时，上板230和下板240可限定第二相对角取向。第二相对角取向可不同于第一相对角取向。第一相对角取向和第二相对角取向可在沿纵向方向l和横向方向t取向的平面中测量。在一个示例中，上板230和下板240可围绕铰链254成角度。

当凸缘266被驱动出套筒270的后端271处的开口272时，笼210可沿横向方向t伸展并且以增量成角度。凸缘266沿纵向方向l间隔开得越近，则当凸缘266被单独地驱动出前端271时，伸展和成角期间的增量将越小。相反，凸缘266沿纵向方向l间隔开得越远，则当凸缘266被单独地驱动出前端271时，伸展和成角度期间的增量将越大。因此，笼210可在一次运行中印刷，并且提供对笼210的高度和成角的小增量调节。凸缘166可沿相应的轴164等距地间隔开或沿相应的轴164可变地间隔开。在使用期间，可防止轴264响应于沿横向方向t施加到笼210的压缩解剖负载而沿向前方向(也称为收缩方向)平移。

如上所述，椎间笼110可被构造用于前腰椎体间融合(alif)，并且轴264可由器械290在向后方向上驱动，以便将椎间笼210从第一或插入构型致动到第二或伸展构型。然而，应当理解，椎间笼210可被构造用于后腰椎体间融合(plif)，在这种情况下，棘轮组件160可通过在如上文相对于笼110所述在向前方向上驱动轴264来致动。

椎间笼210可根据需要具有任何合适的尺寸。在其中笼210被构造为alif笼的一个示例中，尺寸可以是34×25、37×27、40×29、45×32(长度×宽度)中的任何一者，其中该尺寸以mm为单位。因此，笼210沿纵向方向l的长度可在约34mm至约45mm的范围内，包括约34mm、约37mm、约40mm和约45mm中的任何一者。术语“近似”识别制造公差和其他可能的变化，并且包括所述数字的加或减10％。笼210沿侧向方向a的宽度可在约25mm至约32mm的范围内。当笼210处于第一或插入构型时，笼210沿横向方向从上支承表面231到下支承表面241的高度可以1mm的增量在约8mm至约20mm的范围内。另外，当笼从第一构型伸展到第二构型时，笼210可在约零度至约20度的范围内成角度，包括约5度、约10度、约15度和约20度。如上所述，当笼210伸展和成角度时，后端216可相对于前端214沿横向方向伸展。应当理解，上述值仅作为示例呈现，并且另选地，笼210可根据需要进行构造。

图3示出本公开的椎间笼310的又一个示例性实施方案。椎间笼310可如上文相对于笼110和210中的每一者所述进行构造。在图3中，为了清楚和方便起见，对应于上述那些的类似元件的附图标号增加了100或200。笼310可具有外壳320，该外壳包括通过板322连接到外壳320的上板330和下板340，并且具有被构造成能够使笼310伸展的集成式棘轮组件。集成式棘轮组件可如上文相对于棘轮组件160或棘轮组件260中的任一者所述进行构造。另外，笼310可为alif笼、plif笼或任何合适的另选构造的笼。在一些示例(诸如所示的示例)中，上板330和下板340中的一者或两者不包含本文所述的多孔结构。因此，在一些示例中，上板330和下板340的上支承表面331和下支承表面341中的对应一者或两者不分别由多孔结构限定。相反，上支承表面331和下支承表面341中的对应一者或两者可沿纵向方向l从笼的前端到后端以及沿侧向方向a从笼310的第一侧面到第二侧面为基本上平滑且连续的。

图4a至图4d示出本公开的椎间笼410的又一个示例。图4a和图4b示出处于其较小的插入构型的椎间笼410。在图4a-4d中，为了清楚和方便起见，对应于上述那些的类似元件的附图标号增加了100、200或300。椎间笼410可包括由一对板430和440限定的外壳420，该对板430和440被构造用于抵靠一对相邻椎体的终板放置。如图所示，板430和440可具有多孔结构432以有利于细胞活动和以上述方式的骨向内生长。

板430和440在外壳420的后端416处通过弹性互连件450连接在一起。弹性互连件450可由设置在板430和440之间的弹性互连板452限定。具体地讲，弹性互连板452可限定一个或多个纵向延伸的臂，该一个或多个纵向延伸的臂可被构造成能够随着笼410伸展而弹性挠曲。因此，臂可限定迫使笼410朝向其第一构型的偏置力。互连板452的臂可限定接纳棘轮轴464的开口。上板430和下板440以及互连板452可限定单个整体结构。棘轮轴464可在伸展方向上被驱动，这致使棘轮轴464沿上板430和下板440的内斜坡骑行，从而使笼410伸展。在一个示例中，棘轮轴464可在其骑在内斜坡上方时推动上板430和下板440的相应前端远离彼此，从而使笼410成角度。具体地讲，笼410的前端414相对于后端416沿横向方向t伸展。因此，上板430和下板440中的每一者与棘轮轴464之间的接合防止互连板452的柔性臂将笼410驱动到第一构型。笼410可为plif笼，因此伸展方向可由向前方向限定。当然，应当理解，另选地，笼410可被构造为alif笼，在这种情况下，伸展方向将由向后方向限定。从轴464延伸出的凸缘466可以上述方式与套筒470的渐缩的开口端472配合。套筒270的相对后端可固定在外壳420内。

弹性互连板452可限定至少一个向内突出的齿465，诸如与棘轮组件的凸缘466接合的上齿和下齿465。因此，当轴464在伸展方向上被递增地驱动出套筒470的开口端472时，弹性互连板452同样在伸展方向上被递增地驱动，该伸展方向是如图所示的向前方向，从而允许互连板430和440沿横向方向t以增量伸展，如上所述。当笼410从第一构型伸展到第二构型时，作为一个示例，笼410可在约零度至约18度的范围内成角度，包括约4度、约8度、约12度和约16度。

图5示出本公开的椎间笼的又一个示例。在图5中，为了清楚和方便起见，对应于上述那些的类似元件的附图标号增加了100、200、300或400。如图所示，椎间笼510与椎间笼410共享类似的特征，但现在也具有更多工程化的多孔结构522以最大化笼510的多孔性质。在一些示例中，多孔结构522可具有在约0.5mm至约1mm范围内的厚度，但应当理解，多孔结构可根据需要具有任何合适的厚度。另外，在一些示例中，多孔结构522的厚度可在沿横向方向t的板厚度的高度的约1/10和约2/3的范围内。如本文相对于其他笼所述，笼510包括具有上板530和下板540的外壳520，以及在外壳520的后端516处将上板530和下板540连接在一起的弹性互连件。笼510还可包括延伸穿过上板530和下板450中的一者或两者的骨移植物窗口528。上板530的窗口528可沿横向方向t与下板540的窗口528对齐。

如上文相对于其他笼所述，笼510可包括从棘轮轴564延伸出的多个凸缘566。可被构造为加大的头部562的接合构件561在伸展方向上与凸缘566间隔开的位置处从轴564延伸出。上板530和下板540中的一者或两者可包括沿纵向方向l延伸的导轨529。导轨529可从上板530和下板540中的一者或两者的横向内表面535和545延伸。接合构件561可包括导槽567，该导槽567沿纵向方向l延伸穿过接合构件561，并且尺寸被设定成接收导轨529，使得当轴564在伸展方向上被驱动时，接合构件561沿导轨529行进。应当理解，本文所述的棘轮组件中的任一个棘轮组件可包括接收在相应接合构件的导槽中的导轨。

另外，上板530和下板540中的一者或两者的内横向表面535和545可分别限定多个台阶557。台阶557可被布置成当它们沿伸展方向延伸时横向向内延伸。台阶的尺寸还可被设定成当接合构件561在伸展方向上行进时接收该接合构件。因此，每个台阶557可限定支座，当接合构件561使笼510伸展超过第一或插入构型时，接合构件561可抵靠该支座搁置。当接合构件561在伸展方向上进一步行进时，接合构件561可在伸展方向上搁置在连续间隔开的台阶557上，从而使笼510递增地伸展和成角度。台阶557和凸缘566可沿合适的距离的方向间隔开，使得接合构件561可抵靠台阶557搁置，同时套筒570的572的开口端设置在相邻凸缘566之间。

图6示出本公开的椎间笼的又一个示例。如图所示，椎间笼610包括椎间笼510的特征结构。因此，在图6中，为了清楚方便起见，对应于图5的笼510的类似元件的附图标号增加了100。如图6所示，多孔结构622相对于图5所示的多孔结构522可具有减小的厚度。另选地，上支承表面631和下支承表面641可以没有上文相对于图3所述的多孔结构。

如上所述，本公开的椎间笼被构造成能够允许插入穿过狭窄的进入路径，但是能够伸展和成角度地调节，使得笼能够调节椎骨节段的脊柱前凸的角度。通过能够成角度地调节和伸展(或牵引)，笼允许非常窄的前部用于插入，并且在植入之后允许较大的前部以适应和适于较大的脊柱前凸的角度。另外，笼可有效地恢复脊柱的矢状平衡和对齐，并且可促进融合以固定和稳定脊柱节段。

相对于可伸展笼促进融合的能力，许多关于骨愈合和融合的体外和体内研究已经表明孔隙是允许血管形成所必需的，并且促进新骨生长的所需基础设施应该具有多孔互连孔网络，其表面特性针对细胞附着、迁移、增殖和分化进行了优化。同时，有许多人认为植入物为新细胞活动提供足够的结构支撑或机械完整性的能力是实现临床成功的主要因素，而其他人则强调孔隙作为关键特征的作用。无论一方面与另一方面相比的相对重要性如何，清楚的是稳定的结构完整性以及支持细胞生长的多孔结构都是适当和可持续骨再生的关键组成部分。

因此，这些笼可利用当前的增材制造技术，该技术通过创建可在一个中具有实体和多孔特征的单一主体来允许更大的装置定制。在所示的一些实施方案中，笼可具有多孔结构，并且用工程化细胞结构制成，该工程化细胞结构包括孔、微结构和纳米结构的网络，以有利于骨缝合术。例如，工程化细胞结构可包括孔以及呈现网状外观的其他微米和纳米尺寸结构的互连网络。可通过蚀刻或喷射来提供这些工程化细胞结构，以在纳米级上改变装置的表面。一种类型的蚀刻工艺可利用例如hf酸处理。可以采用这些相同的制造技术来为这些笼提供内部成像标记。例如，这些笼还可包括内部成像标记，其允许用户正确地对齐笼并且通常在导航期间通过可视化有利于插入。例如，成像标记在x射线、荧光透视或ct扫描下在网格中显示为实心体。笼可包括单个标记或多个标记。这些内部成像标记极大地有利于植入笼的易用性和精确性，因为可以制造具有一个或多个内部嵌入标记的笼，以改善导航和植入期间的可视化。

由本公开的可植入装置提供的另一个益处是它们能够根据患者的需要进行特别定制。可植入装置的定制与在植入装置和正在治疗的各种质量和类型的骨之间提供优选的模量匹配相关，诸如皮质与松质，骨突与中央，以及硬化与骨质减少的骨，其中的每一者对结构失效数据具有其自身不同的压缩。同样，也可以为各种植入物设计生成类似的数据，诸如多孔与实体、小梁与非小梁等。这样的数据可以是尸体的，或生成的计算机有限元。与例如dexa数据的临床相关性还可允许可植入装置专门设计用于与硬化、正常或骨质减少的骨一起使用。因此，提供定制的可植入装置(诸如本文提供的可植入装置)的能力允许匹配复杂结构的弹性模量(emocs)，这使得可植入装置能够被设计成使不匹配最小化，减轻下沉并优化愈合，从而提供更好的临床结果。

本公开可提供各种脊柱植入物，包括用于在脊柱的颈部或腰部区域中使用的椎体间融合笼。虽然仅示出后腰椎体间融合(plif)装置，但可以设想，相同的原理可用于颈椎体间融合(cif)装置、经椎间孔腰椎体间融合(tlif)装置、前腰椎体间融合(alif)笼、侧腰椎体间融合(llif)笼和斜腰椎体间融合(olif)笼。

考虑到本文提供的本公开的说明书和实践，本公开的其他实施方案对于本领域的技术人员而言将是显而易见的。本说明书和示例旨在仅被示为示例性的。