確定椎間隙中的植入物尺寸、插入和固定植入物的系統與方法

專利名稱：確定椎間隙中的植入物尺寸、插入和固定植入物的系統與方法
技術領域：
本發明涉及調節椎間隙尺寸和在其中放置適當尺寸的植入物的系統 與方法，更具體地，涉及在椎間隙中調節尺寸、插入和固定植入物的系 統與方法。
背景技術：
關節老化是一個普遍的問題，其可發生在人體全身的所有關節中。 這情況典型地在骨骼系統老化時更為常見，并經常需要藥物治療和理療。 這些保守治療有時候僅獲得有限的成功。如果不成功，病人典型地將繼 續經受痛苦且活動受限。
通常療程導致全部關節復位。在關節上(例如髖部和膝蓋)的這些 復位需要進行數年。復位裝置通常包括一些金屬結構組件或中間為聚乙 烯核的端板。在需要矯正一些角度前，這些裝置經常使用15至20年而 用于復位。
在脊柱中，選擇手術治療與椎間盤老化治療結合在一起。脊柱椎間 盤被證明是脊柱中最重要的關節且位于椎體之間。脊柱盤包括稱為體環 的堅硬的外環，稱為核的膠狀填充物。相信移除患病脊柱盤和受影響水 平位置之間的融合在脊柱整體移動性上不會產生明顯不同。然而脊柱融 合被證明導致增加了其他脊柱水平位置的惡化，其必須補償在融合水平 位置的移動損失，這通常導致病人病癥復發而更加痛苦且活動更加受限。最近，關于改善脊柱融合的植入物，已經開始關注"運動保護"植入 物的使用。這些運動保護植入物(以脊柱中關節置換的形式)希望能緩 解與脊柱中融合裝置有關的很多問題。今日所見的椎間盤置換裝置典型 地包括一對生物相容性金屬板，其上關節連接有聚合物、彈性核或金屬 板。
金屬植入物上的金屬在長期使用中具有不成功的歷史，然而精密加 工令使用這些材料的植入物重新出現，因為相信制造上的改變大幅度提 高了耐磨性。不過，金屬植入物是輻射不透明的且由于難以示出受影響 區域所以持續阻礙手術。金屬板之間的其他植入物(例如使用聚合物、 彈性核的)由于金屬組件而承受相同的輻射不透明的缺陷，所述金屬組 件另外因為單一植入需要利用多種材料，增加了設計的復雜性。
現有技術公開了生物相容性材料的詳細清單，包括金屬、陶瓷和聚 合物，其可用于制造這些植入物，當界面連接在一起并在關節接合中測 試時，這些材料有很多失效記錄了。當聚合物靠著承重人造關節的聚合 物關節連接時，則失效記錄更多。由于其失效記錄，聚合物結合不作為 可接受的自關節連接材料結合而用于承重關節置換。
例如，PEEK (聚醚醚硐)很大程度上由于其強度、射線可透過的性 質和生物適應性被認為是用于制造植入物裝置的適當材料。尤其在結構 的植入物不具有關節組件的情況下。提出將PEEK疊PEEK用于低磨損 非承重關節(例如手指關節)。然而，由于生物相容性聚合物靠自身關節 連接的失效記錄，現有技術出于謹慎而沒有提出以自關節連接的PEEK 疊PEEK作為在承重關節置換裝置中的適當的材料組合。

發明內容
然而我們實驗室的試驗得出了不同且出乎意料的結果。在模擬的承 重人工關節構造中，PEEK抵靠PEEK進行得非常順利。PEEK抵靠PEEK
的關節連接展示了出乎意料的在人體和其他動物體中使用的加載支撐人 造關節所需的機械性能和生物適應性特征。PEEK還可以纖維增強的形式 制造，所述纖維通常為碳纖維，其也順利地抵靠自身和抵靠無纖維增強的PEEK實現功能。
一旦PEEK被認識到是自關節連接的可行選擇，變得明顯的是全部 關節連接的關節可由無需金屬結構或關節連接的組件的材料制造。本發 現基本上簡化了承重人工關節復位設計的本質并形成了很大的益處。這 些益處的部分清單包括人造關節由于相同組件的一體化特征(之前由 于為了實現功能而需要多個材料，所以為分離的)而具有較少的組件， 由于良好的耐磨特征將持續更長時間，基本上是射線可透過的，具有接 近植入的骨組織的彈性模量，并最終減低了成本。重要的是應注意到， 較少的組織典型地等同于減少了失效模式，降低了庫存并簡化了制造和 組件。雖然不是很優選地，明顯地可選擇保持植入物系統的金屬組件并 在PEEK疊PEEK連接的人工關節的每個關節連接表面上使用PEEK。
兩塊關節連接的PEEK疊PEEK椎骨間植入物由相同發明人在母案 申請中提出。這些植入物很好地進行脊柱核復位。然而，很多指示要求 此性質的植入物還包括改進的約束特征，尤其在承重應用中。
例如，需要簡化的射線可透過的人造盤裝置，其具有卓越的耐磨特 征和將裝置固定到脊椎骨端板或在椎體之間約束裝置的特征。像這樣的 人造盤對于腰椎間盤復位將是特別有用的，對于頸椎間盤復位更加有用。 頸椎間盤占據的空間比腰椎間盤要小很多。至少因為這個原因，利用更 少部件的簡化設計是有利的。
在所有的情況下，關節連接的關節表面優選地結合PEEK疊PEEK 關節連接，PEEK疊碳增強(CR) PEEK,或CRPEEK疊CRPEEK。這 些植入物的骨整合可從本文中其他地方描述的準備好的骨傳導表面或涂 覆中獲益。
優選的是，射線可透過的植入物包括一個或多個小的輻射不透明標 記，其將在X光圖像上顯示來輔助外科醫生在手術過程中布置植入物。 這些標記的優選的材料是鉭。典型地，這些標記將包括在植入物中其周 邊的預定位置。還可使用涂覆，其在圖像上顯示作為植入物裝置的精確 描繪。
還優選(盡管不是必需地)的是，本文公開的植入物包括在這些植
7入物表面上的骨傳導或骨誘導表面或涂覆層，其與輔助將植入物固定在 預定位置的骨或組織相接觸。典型地，這將通過具有涂覆或植入物表面 的骨的骨整合而發生。此類涂覆的例子為羥基磷灰石、磷酸鈣例如磷酸 三鈣或多孔鈦噴霧。
本文公開的植入物裝置尤其適合于全部或一部分自然的椎骨間盤的 椎間盤復位。另外，本文公開的固定機構也適合于其他脊柱植入物，例 如椎體復位、脊柱骨架結構和其他融合促進植入物，以及其他已知的運 動保護植入物。裝置具有最小結構的部件且優選地由基本上射線可透過
的專門材料制造，例如結構的和關節的關節連接部分中的PEEK或碳纖 維PEEK。
通常，本文描述的各種系統與方法允許植入物(例如人造盤)適當 地設定大小、植入并固定在具有盤的椎間隙中，所述盤具有支撐界面， 其保護上部和下部脊椎骨之間的運動，盤植入并固定到上部和下部脊椎 骨之間。在本文描述的每種形式中，試驗隔離件不僅用于估計椎間隙尺 寸使得可選擇適當尺寸的盤植入物，還用于輔助在脊椎骨和/或其端板(此 后稱為"椎體")中產生特征，用于固定機構在椎間隙中保留和保持盤植 入物。
在一些形式中，固定機構與將插入椎間隙的植入物有關。在盤和固 定機構插入椎間隙之后，固定機構可從盤植入物展開到鄰近椎體中的預 形成的部件中。在一個形式中，插入工具用于將固定機構與椎間體預形 成的部件接合。在另一種形式中，固定機構被直接致動來將固定機構與 椎體的預形成的部件接合。
在另一種形式中，固定機構在插入盤植入物之前通過試驗隔離件插 入椎間隙。在此形式中，固定機構被直接致動而展開到具有盤植入物的 鄰近椎體的部件中，然后插入椎間隙。此后，固定機構被致動以此來接 合植入物和椎體以將植入物固定在椎間隙中。
在任意情況下，對于骨科手術應用所需的限制水平將變化。本公開 還描述了各種固定機構或適于在預定位置約束裝置的可替換的部件的例 子。固定機構通常具有允許植入物動態固定的結構。取代單獨依賴植入
8物部件周圍的骨的沉積或骨向內生長，固定機構主動接合骨以快速和可 靠地將植入物固定到脊椎骨。在一個實施例中，將具有至少一個骨的可 旋轉軸與主體的接合置于植入物上，用于將植入物固定在椎間隙內。在 未展開位置，骨與主體的接合置于植入物主體內。當軸旋轉時，骨與主 體的接合展開到脊椎骨并因此將植入物固定到脊椎骨以防止植入物的移 動。
另外，當固定機構旋轉時，根據本發明的固定機構可結合將觸覺反 饋給外科醫生的設計。因為在手術過程中，外科醫生很難可視地確定植 入物的位置和其安全特征。外科醫生還將使用他的手感覺從植入物傳遞 并經過他的工具的觸覺反饋。在一個實施例中，固定機構具有凸輪表面， 用來與相應的凸輪表面相互作用以引起固定機構靠植入物被偏壓，從而 提供對固定機構運動的阻止，所述固定機構運動可通過外科醫生的工具 感知。以此方式，外科醫生可容易地確定固定機構何時完全地伸出或展 開。固定機構的觸覺反饋特征還防止固定機構的過致動或欠致動，艮卩， 超出預定運動范圍展開固定機構或沒能完全展開固定機構。此情況可導 致植入物不恰當的固定并引起脊柱周圍區域植入物，脊柱，神經，血管 系統或其他組織的損傷。
本發明的另一個方面包括固定機構，其用于具有防縮回或防反轉裝 置的植入物。根據本發明的一些固定機構通過致動固定機構例如通過旋 轉軸展開或伸出到骨中。然而，隨著時間的推移，由于施加到植入物上 的力，固定機構能夠縮回或反轉回到其未展開位置。因此，為了防止此 類事件，固定機構可具有防止縮回或反轉的裝置。在一個實施例中，防 反轉裝置設置成固定機構上的凸輪表面接合植入物上的相應凸輪表面的 形式。當固定機構處在完全展開位置時，這些凸輪表面被配置成相互接 合或千涉以防止固定機構反轉。


為了理解本發明，將參照附圖以舉例的方式描述本發明，其中
圖1是脊柱前部的透視圖，脊柱具有置于椎間隙內的根據本發明的兩個植入物；
圖2是根據本發明的植入物的前外側透視圖3是根據本發明，具有凹關節表面的運動保護植入物的一個部件 的透視圖4是根據本發明，具有凸關節表面的圖3的運動保護植入物的相 應部件的透視圖5是植入物的前外側透視圖，植入物具有植入椎間隙內的根據本 發明的固定裝置；
圖6是植入物的前外側透視圖，植入物具有根據本發明的固定裝置；
圖6A是植入物組件的前外側透視圖，植入物組件具有根據本發明的 固定裝置和插入工具對接裝置；
圖7是植入物組件的側視圖，植入物組件具有根據本發明的固定裝
置；
圖8是植入物的前外側透視圖，植入物具有植入椎間隙內的根據本 發明的固定機構；
圖9是植入物組件的支撐表面的透視圖，植入物組件具有根據本發 明的固定機構；
圖IO是固定組件的透視圖，固定組件為根據本發明的可展開的槳或 凸輪的形式；
圖11是植入物組件的支撐表面的透視圖，植入物組件具有根據本發 明的可展開的固定機構；
圖12是植入物的前外側透視圖，植入物具有植入椎間隙內的根據本 發明的固定機構；
圖13是植入物的透視圖，植入物具有根據本發明的固定機構；
圖13A是植入物組件的透視圖，植入物組件具有鄰近脊椎骨的根據 本發明的固定機構；
圖14是兩個植入物的前外側透視圖，兩個植入物具有植入椎間隙內 的根據本發明的固定機構；
圖15是植入物的前外側透視圖，植入物具有根據本發明的固定機
10構；
圖16是兩個植入物的前外側透視圖，兩個植入物具有植入椎間隙內
的根據本發明的固定機構；
圖17是兩個植入物的前外側透視圖，兩個植入物具有植入椎間隙內
的根據本發明的固定機構；
圖18是圖17的植入物的前外側透視圖19是兩個植入物的前外側透視圖，兩個植入物具有植入椎間隙內 的根據本發明的固定機構；
圖20是圖19的下部植入物構件的透視圖21是緊固件的透視圖，緊固件在圖20的固定機構中應用；
圖22是兩個植入物的前外側透視圖，兩個植入物具有植入椎間隙內 的根據本發明的固定機構；
圖23是鄰近脊椎骨的圖22的植入物的前外側透視圖，脊椎骨具有 形成在其中的槽和有角度的孔，用于與固定機構接合；
圖24是圖22的植入物的透視圖25是植入物構件的前外側透視圖，植入物構件具有根據本發明的 可偏轉的止動器；
圖26是脊椎骨的后外側透視圖，脊椎骨具有形成的凹部用于接合圖 25的可偏轉的止動器；
圖27是植入物的前外側透視圖，植入物具有植入椎間隙內的根據本 發明的固定機構；
圖28是圖27的植入物的透視圖29是圖27的植入物的植入物構件的透視圖30是脊椎骨的前外側透視圖，脊椎骨具有形成的凹部，用于與固 定機構相互作用；
圖31是兩個植入物的前外側透視圖，兩個植入物具有植入椎間隙內 的根據本發明的固定機構；
圖32是圖31的植入物的下部植入物構件的支撐表面的透視圖33是脊椎骨端板的俯視圖，脊椎骨端板具有形成在其中的槽，用于與圖31的植入物的固定機構配合；
圖34是根據本發明的植入物組件的透視圖，植入物組件具有置于關 節表面上的限動組件；
圖35是圖34的限動組件的透視圖36是具有限動凹部的圖34的植入物組件相應的植入物組件的透
視圖37是植入脊柱內的根據本發明的支撐件植入物的前外側透視圖； 圖38是圖37的植入物的側部透視圖； 圖39是圖37的植入物的植入物構件的前外側透視圖； 圖40是圖39的植入物構件的仰視圖； 圖41是根據本發明的人造盤植入物的后外側透視圖； 圖42是圖41的上部人造盤植入物構件的后外側透視圖； 圖43是圖41的下部人造盤植入物構件的后外側透視圖； 圖44是插入兩個鄰近脊椎骨之間的根據本發明的試驗隔離組件的 前外側透視圖45是圖44的試驗隔離組件的前外側透視圖，試驗隔離組件具有 上部脊椎骨，其為了圖解說明目的而隱藏；
圖46是圖44的試驗隔離組件的前外側透視圖47是圖44的試驗隔離件的內部組件的前外側透視圖48是圖47的組件的前外側透視圖，包括置于脊椎骨之間的擴張
裝置；
圖49是圖47的試驗隔離件內部組件的后外側透視圖； 圖50是試驗隔離組件的閉合裝置的透視圖51是圖41的人造盤植入物的前外側透視圖，人造盤植入物具有 植入物插入件；
圖52是載入圖51的插入件的圖41的植入物的前外側透視圖； 圖53是插入之前鄰近椎間隙的載入圖51的插入件的圖41的植入物 的前外側透視圖54是圖53的植入物和插入件的前外側透視圖，插入件的上臂從
12植入物偏轉；
圖55是植入椎間隙內的圖41的植入物的側視圖； 圖56是根據本發明的試驗隔離組件的前外側透視圖； 圖57是圖56的試驗隔離組件的后外側透視圖； 圖58是移開軸柄的圖56的試驗隔離組件的前外側透視圖； 圖59是圖58的試驗隔離組件的后外側透視圖； 圖60是圖56的試驗隔離組件的軸柄的前外側透視圖； 圖61是圖56的試驗隔離組件的軸柄的后外側透視圖； 圖62是插入椎間隙的圖56的試驗隔離組件的前外側透視圖； 圖63是移開手柄部分的插入椎間隙的圖56的試驗隔離組件的前外 側透視圖64是根據本發明的鉆孔導向裝置的前外側透視圖65是插在試驗隔離組件上的圖64的鉆孔導向裝置的前外側透視
圖66是圖65的試驗隔離件和鉆孔導向裝置的前視圖67是具有鉆子的圖65試驗隔離件和鉆孔導向裝置的前外側透視
圖68是槽被鉆孔之后，鉆孔導向裝置移開的圖67的試驗隔離件的 前外側透視圖69是圖68的試驗隔離件的前外側透視圖，在將凸輪切入脊椎骨 之前凸輪刀具導軌在軸和凸輪刀具上滑動； 圖70是圖69的凸輪刀具的透視圖71是槽和凸輪由鉆孔機和凸輪刀具切出后的椎間隙的前外側透
視圖72是根據本發明的人造盤植入物的前外側透視圖，包括具有可展 開的凸輪凸角構件的三個凸輪軸的形式的固定機構；
圖73是圖72的人造盤植入物的放大前外側透視圖，移開了一個凸 輪軸，用于顯示保持構件；
圖74是植入椎間隙中的圖72的植入物的側視圖；圖75是圖72的植入物的前外側透視圖，凸輪構件具有削尖的邊緣，
用于當展開到脊椎骨中時切入骨中；
圖76是圖75的植入物的前外側透視圖，凸輪構件是完全展開的；
圖77是插入椎間隙的根據本發明的試驗隔離構件的前透視圖78是圖77的試驗隔離構件的前外側透視圖，鉆孔導向裝置插入
到試驗隔離件上，用于在脊椎骨上鉆出偏移槽而直接將凸輪軸安裝到脊
椎骨中；
圖79是圖77的試驗隔離構件的前外側透視圖，凸輪軸插入到試驗 隔離件中，用于在插入植入物之前嵌入脊椎骨中；
圖80是圖79的試驗隔離件的前外側透視圖，凸輪軸嵌入脊椎骨的 偏移槽中；
圖81-84以后視點顯示了凸輪軸的詳細操作的序列，凸輪軸從圖81 中的試驗隔離件的初始試驗點，到圖82和83中將凸輪裝到脊椎骨中， 到圖84中嵌入脊椎骨中，使得試驗隔離件可移開且植入物可插入；
圖85是根據本發明的人造盤植入物的前外側透視圖，隱藏了一個凸 輪軸，其中凸輪軸在植入物插入之前首先嵌入脊椎骨；
圖86是圖85的人造盤植入物的前視圖，其中凸輪軸旋轉90度來將 植入物相對于脊椎骨固定；
圖87是圖79的試驗隔離件的后外側視圖，凸輪軸驅動器驅動一個 凸輪軸上到上部脊椎骨，其為了示出目的而被隱藏；
圖88是試驗隔離系統側透視圖，試驗隔離系統包括試驗隔離組件、 鉆具組和試驗隔離件插入工具；
圖89是圖88的試驗隔離組件的后外側透視圖90是圖88的試驗隔離組件的前外側透視圖91是圖88的試驗隔離組件的放大縱向截面圖，插入工具的抓緊 機構插入其中；
圖92是圖88的插入工具的側透視圖； 圖93是圖88的插入工具的分解視圖； 圖94是圖88的插入工具和試驗隔離組件的縱向截面圖；圖95是根據本發明的人造盤植入物的前外側透視圖，固定機構完全 展開；
圖96是根據本發明的凸輪軸固定機構的后外側透視圖，示出了凸輪
表面；
圖97是圖96的凸輪軸的前外側透視圖，頭部隱藏的凸輪軸置于模 仿植入物的固定機構的測試塊中用于示出凸輪軸的操作。從左到右顯示 了凸輪軸的未展開位置、部分展開位置和完全展開位置；
圖98是根據本發明的凸輪軸固定機構的后外側透視圖，示出了平的 凸輪表面；
圖99是圖98的凸輪軸的前外側透視圖，頭部隱藏的凸輪軸置于模 仿植入物的固定機構的測試塊中用于示出凸輪軸的操作。從左到右顯示 了凸輪軸的未展開位置、部分展開位置和完全展開位置；
圖100是根據本發明的凸輪軸固定機構的后外側透視圖，示出了雙 倒角的凸輪表面；
圖101是圖95的人造盤植入物的前外側分解視圖102是根據本發明的凸輪軸固定機構的替換實施例的前外側透視
圖103是根據本發明的凸輪軸固定機構的替換實施例的側視圖，示 出了橫向翹曲的凸輪構件；
圖104是根據本發明的凸輪軸固定機構的替換實施例的側視圖，示 出了成型的凸輪構件；
圖105是根據本發明的凸輪軸固定機構的替換實施例的俯視圖，示 出了成型的凸輪構件；
圖106是根據本發明的人造盤植入物的替換實施例的前外側透視
圖107是圖95的人造盤植入物的反向前外側分解視圖108是根據本發明的植入物插入工具和人造盤植入物的透視圖109是圖108的植入物插入工具的分解視圖110是圖108的植入物和植入物插入工具的放大透視圖，為了圖
15解說明的目的工具的上部盤構件和上部外殼構件被隱藏；
圖111A是圖108的植入物和植入物插入工具的放大透視圖，示出了
植入物和插入工具的接合；
圖111B是圖108的植入物和植入物插入工具的下側的放大透視圖，
示出了植入物和插入工具的接合；
圖112A是圖108的植入物插入工具的側視圖，示出了插入工具的最
初脫離位置；
圖112B是圖108的插入工具的抓緊機構的放大側視圖，示出了最初 脫離位置的抓緊機構的位置；
圖113A是圖108的植入物插入工具的側視圖，示出了插入工具的接 合位置；
圖113B是圖108的插入工具的抓緊機構的放大側視圖，示出了接合 位置的抓緊機構。
具體實施例方式
在優選實施例中，例如圖1-4中所示，人造盤裝置001包括上部殼 IOO和下部殼IIO。上部殼IOO包括基本上凹的凹部120，下部殼110包 括基本上凸的凸部130。雖然不是優選的，凹部和凸部可調換以使得上部 殼100可選地包括凸部130。
凸部130包括凸關節表面131,凹部120包括凹關節表面121。優選 的是，關節表面121和131具有基本上匹配的幾何形狀或曲率半徑，但 可能需要曲率的某些失配來提供在關節表面120和121之間發生的滾動 與滑動的組合運動。幾何形狀實際上可以復雜，不過優選地為球形和窩 形。凸部130和凹部120可基本上延伸至殼100、 IIO的外周，如圖4所 示，或可典型地以較小的曲率半徑從殼IOO、 IIO的外周向內預定的距離 而形成。每個殼100、 110優選地由PEEK或纖維增強PEEK或其他生物 相容性聚合物組合或射線可透過的材料制造，其在高重復磨損測試中表 現出非常低的表面磨損。
人造盤裝置001優選地包括位于一個或兩個殼構件100、 110上的一
16個或多個約束部220或結構，以防止插入后殼IOO、 110橫過脊椎骨143 的骨端板(boneyendplate) 141脫離或移動。例如，約束部220可以位于 端板表面142之上的殼100、 IIO的一個上，該表面142具有定向齒140
的形式。
優選的是，人造盤裝置001的底部輪廓類似于端板的底部輪廓，但 人造盤裝置001的印跡通常較小以裝配在椎間隙內。優選地，端板表面 142的輪廓匹配于端板141的輪廓。例如，如果外科醫生準備的端板是平 的，優選地，端板表面142也是平的。同樣地，如果準備的端板141是 凹的，優選地，端板表面142是相似的凸形。應注意的是，因為裝置OOl 在脊椎骨之間變為杯形，所以凹的端板141通常將更好地保持人造盤裝 置OOl。
可需要另外的約束部件來輔助將人造盤裝置001保持在預定位置。 本申請描述的是可用于端板表面142上來約束植入物的各種固定機構、 涂覆或表面制備。
圖5中顯示了人造盤裝置001中舉例說明的約束的另一個實施例。 在本實施例中，外科醫生可選擇在面向上部和下部脊椎骨的前緣中形成 凹部002來容納約束凸起200。約束凸起200優選地為從端板表面142延 伸的壁或唇緣且具有適當的厚度來阻擋后面進一步的運動。如果凹部002 適當地形成為袋狀，約束凸起200還將協助殼100或110進行不必要的 側部運動。可替換地，約束凸起可位于沒有凹部002的椎體前骨表面上。 約束凸起200可包括在一個或兩個殼100、 110中。
基于人造盤裝置OOl的插入，當約束凸起200被引導至預定位置時， 其作為殼IOO、 IIO的止動件。凸起200還確保裝置不能隨后向脊髓移動 而導致損傷。優選的是，凹部002基本上與凸起200厚度相同，使得凸 起200可與椎體144的前表面基本上齊平。
殼IOO、 110優選地包括附件部分210，其可以是凸起、孔、柱、凹 部、脊、凸緣或其他結構的形式，用于將植入物插入或移開裝置固定來 輔助植入物插入或移開椎間隙。例如，在圖6A所述的實施例中，附件部 分210包括窗口 211和連接孔212，所述窗口用于插入或移開裝置的頭部插入，所述連接孔用于被可展開的插腳占據，所述插腳在位于裝置中的
窗口211的每一個端部上。
如之前所述，端板表面142上的約束部220可為定向齒140的形式， 其像鋸齒一樣有角度從而便于橫過骨端板141輕松地插入，并且利于前 部移動而幫助將殼構件100、 110保持在椎間體之間的預定位置。約束部 220的實際形式，即定向齒140或表面涂覆，可在一個或兩個殼IOO、 110 構件上確定。約束部220可包括在每個殼100、 110上的不同形式的約束。 另外，可在每個約束部220上使用超過一種形式的約束。例如，殼100 可包括約束部220，所述約束部包括具有骨傳導表面涂覆例如羥基磷灰石 的定向齒140。
殼IOO、 U0可包括孔，其用于緊固件的放置例如骨螺絲以在插入后 將殼IOO、 110固定到端板141。優選的是，緊固件也由射線可透過的材 料例如PEEK制造，然而外科醫生可選擇使用由生物相容性金屬例如鈦 組或不銹鋼制成的緊固件。優選的是，當能夠減小殼IOO、 IIO周邊以外 的螺絲外形輪廓時，這些孔為沉孔。如果裝置設有約束凸起200，此凸起 的前表面是這些孔520的優選位置，其中孔520優選地向著椎體的中心 定向。
在一些形式中，約束凸起200可向左或右偏移，如圖16所示。在此 方式中，人造盤裝置001可用在多個鄰近的脊椎骨高度位置而不干涉鄰 近的約束凸起200。類似地，約束凸起200可具有這樣的外形以通過凸起 的凹部240容納鄰近約束凸起200。而且，此定向使得人造盤裝置能夠用 在多個鄰近的脊椎骨高度位置而不干涉鄰近的約束凸起200。圖18進一 步示出了此實施例。
在其他形式中，約束凸起200可以不與殼100、 IIO構成一體。代替 地，如果凸起200設有互鎖的幾何形狀，則凸起200可構造為小板，固 定到椎體的前表面并剛好延伸經過端板以阻擋殼100、 110的退出和殼 100、 110的側移。此外，寬的柔性網可阻擋盤裝置的退出，所述柔性網 優選地由聚合物例如PEEK制成并從一個椎體的前表面固定到另一個椎 體。在可選實施例中，圖8所示人造盤裝置001包括約束部220，所述 約束部具有可展開的槳300的形式。槳300容納在圖9所示的一個殼構 件IOO、 110內。槳300可由一系列生物相容性材料制造，所述生物相容 性材料包括但不限于聚合物例如PEEK或者金屬例如鈦或不銹鋼合金， 然而優選的是射線可透過的材料。優選地，槳300由槳約束器310固定 在殼IOO、 IIO的主體內，所述漿約束器在本例中是以彈簧連接件(snap joint)的形式。槳包括約束臂330， 一旦驅動頭320隨著適當裝置旋轉， 所述約束臂展開到脊椎骨143的端板141中。如果需要的話，約束臂330 包括削尖的邊緣。槳300的頸部340由槳約束器310保持并優選地構造 成具有適于旋轉的剖面。約束臂330可包括孔或插槽以利于骨穿過約束 臂330生長。
端板表面142包括約束凹部350從而在植入物插入過程中容納槳300 和約束臂330。 一旦盤裝置001被插入，約束臂330可展開到端板中以將 裝置001固定在脊椎骨之間的所需位置。若干公開的實施例可以要求外 科醫生準備椎體144來接收約束部220，所述約束部220將要結合到骨中。 在大部分情況下，此準備包括將骨移除并產生約束入口 420，所述約束入 口通常是以凹部、通道、槽或類似于約束部件的形狀的形式。明顯地， 約束部220的尺寸將影響約束入口 420的尺寸。因此有益處的是，適當 地確定與骨干涉的約束部220的尺寸來防止過大的約束入口 420，這種過 大的約束入口危及脊椎骨143的安全并具有脊椎骨143骨折的風險。優 選的是，約束凹部420和約束部220具有放射狀的邊緣來減小椎體中的 應力集中。
在另一個可選實施例中，例如圖13所示，人造盤裝置001包括約束 部220,其具有從端板表面142延伸的一體成型的鰭400的形式。鰭400 根據需要可改變厚度和長度以助于在預定椎骨間位置約束人造盤裝置 001。鰭400可包括骨生長孔410、槽或利于骨穿過鰭生長的其他結構， 并由此提供對裝置另外的限制。此外，可在一個或兩個殼IOO、 110上發 現限制部220。可選地，盡管植入物典型地以從前到后的方式插入，但是 鰭400可以不必在此相同方向上定向。例如，圖13A中的鰭400表明了跨越端板表面142橫向延伸的鰭400。在本實施例中，約束入口 420也經 過端板141的橫向切幵。不能從椎體的外周邊緣進入約束入口 420。因此, 外科醫生可選擇首先轉移或過度拉伸椎間隙，為鰭400額外的高度制造 空間直到鰭400可落入約束入口 420內以將植入物固定在預定位置。鰭 400可設有傾斜的引入部分，其中該引入部分可用于幫助轉移脊椎骨。
在可選實施例中，圖14所示的人造盤裝置001可包括具有鰭400的 形式的約束部220，其中容納骨緊固件510。優選的是，骨緊固件510是 以骨螺絲的形式并由射線可透過的材料例如PEEK制造，然而，外科醫 生可選擇使用由生物相容性金屬例如鈦族或不銹鋼制成的骨緊固件510。 優選的是，當能夠減小殼IOO、 IIO周邊外側的螺絲外形輪廓時，緊固件 孔520為沉孔。緊固件孔520可包括緊固件約束器例如干涉彈簧來防止 緊固件510退出。例如，緊固件孔520可具有本文所述的槽來容納彈簧， 在驅動緊固件時所述彈簧延伸到緊固件510的路徑以外并且一旦緊固件 的頭部經過彈簧就封蓋住緊固件的頭。
圖19-21示出了人造盤裝置OOl的另外可替換的實施例，包括鰭400 形式的約束部220，其中鰭400包括一個或多個可偏轉的壁部分600。鰭 400還包括緊固件孔520來容納擴展緊固件610。在優選的形式中，擴展 緊固件610包括螺紋軸630和擴展軸640，所述螺紋軸在旋轉時沿著孔 520驅動緊固件610，當向前驅動緊固件610時所述擴展軸640分離可偏 轉的壁部分600。此構造中的孔520優選地包括螺紋620來與螺紋軸630 互補。當驅動擴展緊固件610并導致壁部分600向外偏轉預定量時，這 些壁部分600將在約束入口 420內干涉，將盤裝置001穩固地保持在適 當位置上。偏轉切口 650利于壁部分600關于緊固件擋塊660偏轉。偏 轉切口 650可在不同的方向上定向，其中，例如壁部分可沿垂直面或沿 水平面橫向偏轉。因為盤裝置001將典型地由基本上在前的手術程序插 入，優選的是，鰭400還通常從前到后定向。
人造盤裝置001的另外的可選實施例表示在圖22-24中并包括鰭400 形式的約束部220，本實施例中的鰭400，優選地橫向地偏移到一側或另 一側。鰭400優選地包括干涉部分710,典型地為有螺紋或沒有螺紋的孔或凹部的形式。在具有此特征的殼ioo、 IIO插入到預定位置中之后，包
括向植入物定向的鉆孔導向裝置的對齊裝置(未示出)可用于產生穿過
脊椎骨的導向孔720，其在干涉部分710中定向。優選地具有骨螺絲形式 的骨緊固件510然后被驅使進入導向孔720，且與干涉部分710成干涉關 系，將盤裝置001固定在預定位置。本實施例中的緊固件510優選地為 有螺紋的，在所述螺紋處其接觸骨，并可通過對鰭400攻螺紋，延伸經 過鰭400，鄰接鰭400，或任意其他干涉方法使其干涉鰭400。在這樣的 實施例中，其中緊固件510有螺紋或接合到可變形的植入物材料中，(即， 由PEEK制造的植入物)，材料自身可適當防止緊固件510退出。
在可替換的實施例中，圖25中所示的殼100、 IIO包括可偏轉止動 器800形式的約束部220。可偏轉止動器800優選地結合到鄰近殼100、 110后端的端板表面142。在未偏轉定向上并且從該結合點，可偏轉的止 動器800逐步向前延伸并遠離端板表面142。當殼IOO、 IIO插入脊椎骨 之間時，可偏轉的止動器800可隨著殼經過如圖26所示的由外科醫生產 生的外形互補的約束入口 420而偏轉到止動凹部810中。一旦殼100、 110 位于其預定位置，可偏轉的止動器800，和約束入口 420對齊以使得止動 器800將彈回到約束入口 420，所述約束入口 420將殼100、 110穩固地 保持在位置上。
類似地，在另一個可選實施例中，人造盤裝置001主要表示在圖27-29 中，所述人造盤裝置001包括可偏轉捕捉器900形式的約束部，優選地 到結合到鄰近殼IOO、 110后端的端板表面142中。互鎖栓910位于如圖 30所示的預先形成的約束入口 420中，所述互鎖栓包括骨凸起930和具 有與互鎖栓910互補的互鎖結構的連接莢狀體(connectionpod) 940。當 殼100、 110插入脊椎骨端板141時，偏轉臂960被連接莢狀體940推開 直到莢狀體940坐落在莢狀溝950中且偏轉臂960能夠彈回到莢狀體940 鎖定位置。莢狀溝950可包括互補結構，例如舌和槽布置920，以將莢狀 體940固定到殼100、 110。
另一個可選實施例表示在圖31中，其中人造盤裝置001包括固定鰭 400形式的約束部220和可插入鎖定鰭1000。約束入口 420成型在脊椎
21骨端板141中，與殼100、 110上的固定鰭400和鎖定鰭1000的位置互 補，如圖33所示。隨著鎖定鰭1000移開，殼IOO、 IIO插入到椎骨間端 板之間的預定位置。鎖定鰭1000優選地包括摩擦配合互鎖結構，例如舌 和槽與殼IOO、 110，從而將鎖定鰭固定到殼100、 IIO并限制其退出。鎖 定鰭1000和固定鰭400并不相互平行地定向，以使得一旦插入鎖定鰭 1000，相應的殼被約束到端板141上的所需位置。
人造盤裝置001可采取非限制關節連接的形式，其中，裝置001沒 有建立在這樣的特征上，所述特征限制關節表面121和131之間的運動。 在一些情況下，如果通過硬或軟組織進行的使用者解剖不執行此功能， 這可能會有問題，因為可能殼100、 110可從其他殼100、 110脫位，并 可能發生阻塞，另外，裝置001處的多度的不自然運動可導致對用戶的 傷害。由于這些原因，有利的是限制關節表面121和131之間發生的運 動。
人造盤裝置可包括限動部分。在圖36所示殼110的實施例中，此限 動部分是以限動止動件1100形式，所述止動件是與凸關節表面131的曲 率不連續的突出表面。可選地，止動件可替代地形成在殼100上，或在 兩個殼IOO、 110上。當一個殼靠其他殼關節連接時，止動件將限制可發 生的運動的自由度。
限動部分可釆取很多形式。例如， 一個殼IOO、 110可包括限動件保 持器1120來容納限制柱1130。可選地，限制柱1130可結合到殼100、 110 的關節表面。限制柱1130延伸至限制凹部1110中，所述限制凹部優選 地由限制壁1140限制界限。當殼100、 110彼此抵靠著成關節連接時， 限制柱1130和限制壁1140之間的干涉限制殼100和110之間可能發生 的運動。明顯地，通過調節限制凹部1110的形狀和/或尺寸，運動可在不 同方向上被限制在不同的量。例如，在關節處運動可被限制為IO度彎曲 但只有5度側彎。
當全部或一部分椎體144例如在椎體切除手術中被移除時，可配置 使用人造盤裝置OOl。如圖37和38中可見，椎體144大部分被移除并代 之以脊椎骨支撐件1200。支撐件1200包括凸關節表面131和/或凹關節表面121的任意組合。另外，支撐件1200的主體優選地包括緊固件孔520 來容納固定到脊椎骨143的保持骨1210的骨緊固件510 (未示出)，所述 骨緊固件將脊椎骨支撐件1200固定在預定位置。互補殼100、 110與脊 椎骨支撐件1200成關節連接。脊椎骨支撐件還可包括孔，其用于骨向內 生長或其他骨傳導涂覆或表面。
圖41顯示了具有上部組件或構件1312和下部組件或構件1314的人 造盤植入物1310，其中構件1312和1314之間具有支撐界面1316，當植 入物被植入和固定在椎間隙時所述支撐界面允許構件1312和1314相互 平移或鉸接。支撐界面1316可為形成在上部盤構件1312 (圖42)的內 表面或下表面1320中的凹的凹部1318的形式，和從下部盤構件1314(圖 43)的內表面或上表面1324向上突起的凸的圓頂1322的形式。明顯地， 支撐界面1316，具體地說是凹的凹部18和凸的圓頂1322的定向可顛倒， 使得凹部18形成在下部植入物構件1314上，而圓頂1322形成在上部構 件1312上。優選地，為了兩者之間的光滑的滑動接合，凹的凹部1318 和凸的圓頂1322的曲率半徑是相同的，不過如果需要的話，也可利用不 同的曲率半徑。
優選地，上部和下部盤構件1312和1314都由PEEK (聚醚醚硐) 材料形成，所述材料己經被發現為盤植入物1310提供了極好的強度和耐 磨特征，這對于用于運動保護的關節例如本文描述的人造盤植入物是合 乎需要的。
參照圖44，表示了試驗隔離組件1326，所述組件包括向前的試驗隔 離部分1328，其插入鄰近的上部和下部椎體1332和1334之間的椎間隙 1330。試驗隔離部分1328具有基本上舌形構造，其包括圓形末梢端1336 和基本上平的上表面和下表面1338和1340，如圖45和46最佳地所示。 為了光滑插入到椎間隙1330中，試驗隔離部分1328的外表面呈現出基 本上光滑的連續的試驗隔離部分1328的外周。試驗隔離部分1328的此 光滑的舌構造基本上對應于減去所結合的固定機構的的盤植入物1310的 外周構造，如下所述。
前試驗隔離部分1328連接擴大的后部1342，所述后部在試驗隔離部分1328完全插入椎間隙中之后保持在椎間隙1330外側，如圖44所示。試驗隔離部分1328和后部1342具有中空內部，其中后部1342通常具有基本上矩形盒狀構造。如圖所示，試驗隔離部分1328和后部1342之間具有橫向肩表面1343，其作為止動件將椎體1332和1334與完全插入椎間隙1330的試驗隔離部分1328接合。
舌1328的中空部分包含一對板1344和1346，其中上部板1344包括若干直立柱1348且下部板1346包括在位置上對應于柱1348的的若干下垂柱1350,如圖47-49所示。柱1348和1350用于在椎體1332和1334的表面中形成相應地分布的開口。如圖所示，柱1348和1350具有鈍的端面，不過也可使用這些端的其他構造以便簡單地驅動柱1348和1350進入骨表面。
參照圖47,上部板1344包括上升側平臺部分1352，每個平臺部分1352具有沿所述平臺部分1352均勻分布并在其上直立的三個柱1348。中央斜坡部分1354在其后端從上升側部分1352凹下并向上部板1344的前端1382向上向前傾斜延伸。中間垂直壁部分1356沿斜坡部分1354的兩側延伸以使上部板1344的斜坡部分1354和側平臺部分1352互連。下部板46具有與上部板1344類似的構造，其也具有下降側平臺部分1358，每個平臺部分1358包括沿所述平臺部分1358均勻隔開并在其上下垂的三個柱1350。中央斜坡部分1360在側部分1358之間延伸且在其向后端上升，并向下部板1346的前端1384向下向前傾斜延伸。中間垂直壁部分1352使側平臺部分1358和中央斜坡部分1360互連。
板1344和1346相應的平臺部分1352和1358通過它們的傾斜的表面1364和1366配合形成楔形伸長開口或通道1367和1369。更具體地，相應的壁部分1356和1362與傾斜的表面1364和1366配合形成楔形側通道1367和1369，其用于驅使板1344和1346分開以在椎體中產生齒狀或袋狀開口，如后面所述。
參照圖48，除了上部和下部板1344和1346，試驗隔離組件1326的內部組件包括擴張裝置1368和基本上塊形的閉合裝置1370，所述裝置以它們的緊湊或插入/移開的構造表示。參照圖50,閉合楔裝置1370具有上部和下部突出臂1372和1374，其分別包括傾斜表面1376和1378。表面1376和1378配合形成V形開口 1380。在插入構造中，閉合裝置1370使得板1344和1346的斜坡部分1354和1360被V形開口 1380完全接收，其中表面1376和1378完全接合在斜坡部分1354和1360上，如圖48和49所示。以此方式，板1344和1346以各自前端1382和1384相接合的方式保持在一起，如圖49最佳地所示。
擴張裝置1368具有擴大后部盒形部分1386，其裝配在通過試驗隔離組件1326的盒形部分1342限定的中空空間內。擴張器裝置1368還包括向前突出臂1388和1390，其側向地隔開使得楔裝置1370裝配其中，如圖48和49所示。如圖48最佳地所示，臂1388和1390具有楔構造使得它們裝配到形成在板1344和1346兩側的相應的楔槽1367和1369。對此，每個楔形臂1388和1390具有傾斜的表面1392和1394，所述表面從在部分1386處的它們的后端延伸且在槽1367和1369中的它們的前端向著彼此變窄。
因此，為了驅使板1344和1346分開，擴張裝置1368和楔裝置1370在相反方向上移動，其中這樣向前推進楔裝置1370以使得傾斜的表面1392和1394抵靠著相應的板的傾斜表面1364和1366，從而向著椎體1332在向上的方向上驅動上部板1344并向著椎體1334向下驅動下部板1346。擴張裝置1368的后部分1386具有窗口 1396來允許閉合裝置1370裝配在其中，使得當擴張裝置1368前進時，楔裝置1370可縮出板1344和1346的斜坡部分1354和1360并通過窗口 1396以允許板1344和1346展開分離。另外，試驗隔離部分1328具有開口 1398以使得柱1348和1350可被驅使經過其中并進入椎體1332和1334的表面。如圖45所示，顯示出開口 1398在試驗隔離部分1328的上部部分中，上部柱1350被驅使通過所述開口。類似的孔提供在試驗隔離部分1328的下部部分中以用于下部柱1350。
為了將試驗隔離部分1328從椎間隙1330移開，試驗隔離組件1326通過與閉合裝置1370保持在一起的板1344和1346從其展開或擴張構造變回其插入/移開或緊湊的構造。為此目的，擴張裝置1368和閉合裝置
251370的操作與閉合裝置1370向前推進經過擴張裝置1368的窗口 1396而擴張裝置1368向后縮回直到板端1382和1384如圖49所示被帶到一起、其中閉合裝置1370的表面1376和1378再一次完全接合在斜坡表面1354和1360上的操作相反。當試驗隔離組件1326變回其緊湊的構造時，柱1348和1350經過它們在試驗隔離部分1328的相應的開口 1398縮回至試驗隔離部分1328中并進入其中空空間。
在試驗隔離組件1326如上所述用于在椎體1332和1334的表面上形成開口或缺口 1398之后，植入物1310通過插入工具1400插入椎間隙1330。插入工具1400具有細長軸1402和在其端的擴大頭部1404，插入工具1400在擴大頭部1404承載插入其中的盤植入物1310。軸1402和頭部1404分別由具有軸部分1410和1412的上部細長工具構件1406和下部細長工具構件1408，以及在它們的相對端的相關頭部部分1414和1416形成。上部和下部工具構件1406和1408能夠相對彼此往復滑動來將盤1310從椎間隙1330移開，如將在下面更完全地描述的那樣。
如圖51所示，工具頭部1404在各自的上部和下部頭部部分1414和1416的上部和下部板部分1420和1422之間具有前開口 1318。板部分1420和1422之間的開口 1418被調節尺寸以在其中容納植入物1310。對此，每個板部分1420和1422具有形成在其中的相應的側槽1424和1426。槽1424和1426允許固定機構裝配到其中，所述固定機構是以與上部盤構件1312結合并從上部盤構件1312向上突起的直立柱1428，以及與下部盤構件1314結合并從下部盤構件1314向下突起的直立柱1430的形式。槽1424和1426通過側叉限定，所述側叉沿每個工具構件頭部部分1414和1416的兩側延伸。更具體地，上部頭部部分1414在中央突起1434的兩側上具有側叉1432，下部頭部部分1416在中央突起1438的兩側上具有側叉1436。柱1428形成為兩行，在上部盤元件1312的每側有三個均勻間隔分布的柱1428,下部柱1430類似地形成為兩行，在下部盤構件1314的每側有三個均勻隔開的下部柱1430，使得柱1428和1430對應于板1344和1346的柱1348或1350的間隔和定位，以及它們在椎體1332和1334中形成的開口 1398。如圖51所示，植入物1310被布置使得直的上部和下部端1438和1440面向后面從而它們抵接工具頭部1404中的盤容納開口 1418的后端處。對此，上部和下部致動器端1445和1447被向前布置從而當插入工具頭部開口 1418中時其處在盤植入物1310的尾端。為使得上部板1420和1422基本上匹配上部和下部盤構件1312和1314的構造，叉1432和1436并不各自向前延伸到鄰近中央突起1434和1438那么遠。另外，側叉1432和1436和各自的中央突起1434和1438的周邊邊緣具有致動倒角來分別匹配盤構件1312和1314的端1445和1447的周邊邊緣。以此方式，通過如圖52所示的盤1310完全容納在工具頭部開口 1418中，盤植入物1310的突起端1445和1447呈現出與叉1432和1436和中央突起1434和1438的相應的鄰近邊緣結合的光滑連續表面。
參照圖52，植入物柱1428和1430被接收在各自的槽1424和1426中。如所示，最后面的柱1428抵接槽1424的端，其中上部和下部盤構件端1439和1440抵靠著肩壁1442和1444接合，同時盤植入物1310完全容納在工具頭部開口 1418中。類似地，最后面的下部柱1430在下部槽1426的端接合，其中上部和下部盤端1439和1440抵靠著肩壁1442和1444接合，同時盤植入物1310完全容納在工具頭部開口 1418中。如圖所示，隔開板1420和1422是這樣的，通過柱1428和1430容納在槽1424和1426中，柱1428和1430的上部端基本上分別與板部分1420和1422的頂部和底部表面1446和1448齊平。以此方式，盤植入物1310利用插入工具1400光滑地插入椎間隙1330。還有，插入工具板1420和1422被隔開以此來將椎體1332和1334轉移分開而將盤植入物1310裝配到其中。換言之，各板1420和1422的表面1446和1448之間的間隔稍大于試驗隔離組件1326的試驗隔離部分1328的表面1338和1340之間的間隔。這允許盤柱1428和1430裝配到開口 1398中。
更具體地，上部和下部工具構件1406和1408優選地分別包括側向延伸止動構件1450和1452，其槽1424和1426的后端向后稍微隔開。向前推進工具1400以將工具頭部1404和由其承載的人造盤1310裝配到椎間隙1330中。繼續向前推進工具1404直到止動件1450和1452抵接椎體1332和1334，以提示用戶工具頭部1404和其承載的人造盤1310完全 容納在椎間隙1330中。通過止動件1450和1452抵靠各自的椎體1332 和1334接合，柱1428和1430與形成在每個椎體1332和1334中形成的 袋狀開口 1398適當地對齊。
如前所述，工具構件1406和1408可相對彼此滑動使得當其他構件 1406或1408保持在其前進位置，同時相應的止動件1450或1452抵靠相 應的椎體1332或1334接合時， 一個構件1406和1408可縮回。如圖54 所示，當下部工具構件1408保持在其前進位置同時其止動件1452抵靠 椎體1334接合時，上部工具構件1406縮回。通過板1420從椎間隙1330 退出，轉移的椎體1332將向著椎體1334向下平移，導致盤上部構件1312 的柱1428被容納在椎體1332的相應的預形成的袋狀開口 1398中。此后， 下部工具構件1408縮回以將板構件1422從椎間隙1330拉出使得柱1430 可落入形成在椎體1334上的相應的預形成的袋狀開口 1398，如圖55所 示。通過將柱1428和1430裝配到穴開口 1398，盤植入物1310固定到椎 體1332和1334的椎體1332和1334之間的椎間隙1330中，盤1310從 椎間隙1330擠出的風險由于椎體1332和1334通過固定的上部和下部盤 構件1312和1314之間的支撐界面16相對彼此移動而基本上降至最低。
在下一個試驗隔離件和盤植入和固定系統中，采用了如圖56所示的 試驗隔離組件1450。試驗隔離組件1450還用于在椎體1334和1336中形 成用于容納與人造盤植入物1452有關的固定機構的特征(圖52)。盤植 入物1452相對于盤植入物1310的變化僅在于所采用的固定機構，因此 盤植入物1310和1452之間的共同特征將不在后面詳細描述。
試驗隔離組件1450具有前部的試驗隔離部分1454，其具有的外周 邊構造基本上匹配減去其固定機構的盤植入物1452。試驗隔離組件1450 還包括向后延伸軸部分1456。試驗隔離組件1450由兩個組件形成。如圖 58所示，主試驗隔離構件1458包括頭部試驗隔離部分1460和向后延伸 軸部分1462。軸部分1458具有沿其全部長度形成的細長下部槽1464， 頭部部分1460還包括與軸槽1464對齊的細長下部槽1466，如圖58所示。 另外，頭部部分1460上具有其兩側上的一對上部槽1468和1470。槽1464-1470用于在椎體1332和1334上形成用于接收盤植入物1452的固 定機構的特征，如將在下面更完全描述的那樣。
試驗隔離組件1450的第二組件為頭部罩和手柄構件1472。構件1472 包括頭部罩部分1474，其包括側向地延伸的后凸緣部分1474，中央下部 叉1476和一對上部叉1478從凸緣部分1474向前延伸。軸柄部分1480 從凸緣部分1474向后延伸且具有中空通孔1482，所述中空通孔延伸經過 開口至凸緣部分1474，如圖60和61可見。
試驗隔離組件1450通過在試驗隔離構件158上滑動頭部罩和手柄構 件1472，將軸部分1462裝配到通孔1482中且將叉1476和1478裝配到 試驗隔離頭部部分1460的相應的槽1466-1470中而組裝。參照圖56，通 孔1482通常具有D形構造，使得軸部分1462不旋轉地容納在其中。而 且，如圖57可見，叉1476和1478裝配到相應的槽1466-1470，使得試 驗隔離部分1454的外周向表面沒有尖銳或不連續表面，否則所述尖銳或 不連續表面可在試驗隔離部分1454插入椎間隙1330的過程中鑿傷椎體 1332和1334。此外，試驗隔離部分1460設有三個側向延伸的止動構件， 包括在上部槽1468和1470之間側向延伸的中央上部止動構件1484,和 在中央下部槽1466的兩側上側向延伸的側下部止動構件1486，所有三個 止動構件1484和1486鄰近試驗隔離部分1460后端。
圖62顯示了插入鄰近椎體1332和1334之間的椎間隙的1330的試 驗隔離部分1454，用于估計椎間隙1330的尺寸從而能夠準確地選擇適當 尺寸的植入其中的人造盤1452。如圖62所示，試驗隔離部分1454完全 容納在椎間隙1330中，止動件1484和1486抵靠椎體1332和1334接合， 軸部分1462向外側延伸到椎間隙1330以外。此后，頭部罩和手柄構件 1472滑出并從試驗隔離構件1458移開，將有槽的試驗隔離部分1460留 在椎間隙1330中，其中軸部分1462從那向后延伸，如圖63所示。
對此，試驗隔離構件1458用于與鉆孔導向裝置1488配合用于在椎 體1332和1334的表面上鉆槽。參照圖64，鉆孔導向裝置1488具有三角 形擋塊主體1490，該主體具有延伸穿過主體1490的一對上部通孔1492， 以及在上部側通孔1492之間和之下的不規則形狀的擴大中央通孔1494。
29擴大的中央通孔1494的尺寸使得鉆孔導向裝置1488可沿試驗隔離構件 1458滑動，軸部分1462裝配在中央通孔1494的上部部分，如圖65所示。 下面參照圖66，可見的是上部側通孔1492與試驗隔離部分1460的上部 槽1468和1470對齊來與其配合引導鉆頭1496 (圖67)從而在上部椎體 1332切出槽。類似地，鉆孔導向裝置1488的中央通孔1494的下部與軸 部分1462中的下部槽1464和試驗隔離部分1460中的下部槽1466配合 以形成開口，鉆頭1496通過所述開口被引導以用于在下部椎體1334切 出槽。圖68顯示了沿椎體1332的表面的兩側形成的一對上部槽1498和 在下部椎體1334的表面中央形成的下部槽1500,其中為了示出槽1490 和1500的目的，鉆孔導向裝置1488從軸部分1462移出。
下面，凸輪刀具1502以類似鉆頭1496的方式前進穿過孔1492和 1494。凸輪刀具1502具有減小尺寸的徑向偏移的切削端1504，包括若干 切削刀片部分1506，和其后部的沉孔切削部分1508。擴大軸1510從鄰 近沉孔切削部分1508處向后延伸。軸1510的尺寸這樣確定以裝配到穿 過鉆孔導向裝置1488的開口中，所述開口與試驗隔離構件1458配合成 型，如前關于鉆頭1496所述。圖70的凸輪刀具1502顯示了切削刀片部 分1506的鐘形構造和沉孔切削刀片部分1508。凸輪刀具1502可操作在 槽1498和1500中切出徑向擴大凹部1512，以及在槽1498和1500的后 端切出擴大的沉孔部分1514。可選地，鉆孔機鉆頭1496可具有階梯構造 以與槽1498和1500鉆孔的同時形成沉孔1514。類似地，如果人造盤植 入物1452的固定機構具有切削型凸輪，可完全避免凸輪刀具1502，如下 所述。
參照圖72，盤植入物1452的固定機構采取上部凸輪軸216和下部 凸輪軸1520的形式，所述上部凸輪軸216固定在上部盤植入物構件1518 兩側，下部凸輪軸1520中央固定至下部盤植入物構件1522。為了將凸輪 軸1516和1520固定至相應的盤構件1518和1522，每個具有多個間隔的 向上敞口的U形限制構件1524。限制構件1524具有向上延伸的臂1526， 其相互隔開使得凸輪軸1516和1520的軸部分1528通過其間的摩擦配合 被容納。對此，優選的PEEK材料將為臂1526提供足夠的強度和彈性從而提供與彈性配合在其間的軸部分1528的緊固摩擦配合，包括限制構件 1524的盤構件1518和1522由所述PEEK材料形成，同時允許軸部分旋 轉而將盤構件1518和1522固定到相應的脊椎骨1332和1334。
更具體地，每個凸輪軸1516和1522包括沿其長度間隔分布的若干 凸輪凸角構件1530和離驅動頭1534的最近的盤指示器構件1532。首先， 凸輪軸1516和1520從圖72所示的它們的方向的轉過1480度定向，用 于將人造盤1452插入椎間隙1330中，所述凸輪軸1516和1520被容納 在椎體1332和1334的相應的槽1498和1500中。對此，凸輪凸角1530 向下旋轉到形成在上部盤構件1518的上表面上的凹的槽1536中。通過 其六角形驅動頭1534將凸輪軸1516和1520從它們的插入方向旋轉1480 度到它們的固定方向，這使得凸輪凸角1530被移動到切入椎體槽1498 和1500的凹部1512中，如圖74所示。以此方式，人造盤植入物1452 固定在椎間隙1330中而防止在隨著上部和下部脊椎骨1332和1334經由 形成在構件1518和1522之間的拱形支撐界面移動而產生上部和下部盤 構件1518和1522的相互成關節連接的過程中被從中擠出。盤指示器構 件1532的尺寸使其被容納在槽1498和1500的沉孔部分1514中。盤構 件1532可具有一對圍繞其周邊的徑向相對的切口 1538，所述切口與盤構 件1518上的凸起小塊1540相配合，以向用戶提供觸覺提示，所述觸覺 提示表示凸輪軸1516和1520己經從它們的插入方向旋轉1480度來移動 凸輪凸角1530使得它們基本上完全容納在槽凹部1512中。
圖75和76顯示了可替換的上部凸輪軸1542和可替換的下部凸輪軸 1544。在此形式中，凸輪構件1546具有更多的平的蘑菇狀構造，該構造 具有尖銳的棱角邊緣1548以用于切入椎體1332和1334。以此方式，不 需要使用單獨的凸輪刀具1502在椎體槽1498和1500切出凹部1512。還 有，可發現驅動頭1534可具有十字形驅動凹部1550而不是驅動頭1534 的六角形驅動構造。
下一個試驗隔離和人造盤植入以及固定系統類似于之前的系統，除 了固定機構不是在其插入椎間隙1330時與人造盤關聯，而是首先插入形 成在椎體1332和1334上的預形成的部件中并此后從中展開以將椎體和人造盤植入物1552互連(圖85)。參照圖77，所示的試驗隔離構件1554 具有在其前頭部部分1557中的上側部槽1556和在其后軸部分1560及前 頭部部分1557中延伸的下部中央槽1558。為了圖解目的而未示出試驗隔 離構件1554的罩和手柄構件，不過類似于之前描述的罩和手柄構f^，其 構造成確保包括有槽的頭部部分1557的前面的試驗隔離部分可光滑插入 椎間隙1330而不是鑿入椎體1332和1334。
如圖78所示，軸構件1560在其中容納鉆孔導向裝置1562，所述鉆 孔導向裝置1562具有通孔1563，所述通孔稍微偏離試驗隔離構件1554 的相應的槽1556和1558。因此，鉆頭1565被引導經過孔1563將槽1569 鉆入椎體1332中，所述槽從試驗隔離構件的上部槽1556向上稍微偏移； 并將槽1569鉆入椎體1334中，所述椎體1334從試驗隔離構件1554的 下部槽1558向下稍微偏移。
下面，凸輪軸1567通過試驗隔離構件1554的槽1556和1558引導 被插入椎間隙1330中，然后它們被旋轉，被向上頂到形成在上部椎體1332 的偏移槽1569中，向下頂到形成在下部椎體1334的偏移槽1569中，如 圖79和80所示。在圖81-84中顯示了凸輪軸1567的抵接動作。
在圖81中，從后視點所示的凸輪軸1567在其初始位置，凸輪軸1567 靜止在試驗隔離構件1554的槽1556中。凸輪軸的頭部通過具有偏心凸 輪1573 (圖87)的驅動工具1570接合，用于抵接試驗隔離構件1554的 前平臺或平臺1555 (圖77和79)。凸輪軸1567在它們的遠軸端1568抵 接，如圖81-85和87所示，并在它們與驅動工具1570交界的近端抵靠著。 在圖82中，驅動工具1570沿前試驗隔離構件1554的平臺1555順時針 旋轉90度。這導致凸輪軸1567旋轉90度且凸輪凸角1572開始接合并 將其自身嵌入上部脊椎骨。在圖83中，所示凸輪軸1567從其圖81中的 原始位置充分旋轉180度。在這點上，凸輪凸角1572嵌入脊椎骨中，并 由于凸輪凸角1572和骨之間的摩擦接合而被保持在適當的位置上。最終， 驅動器1570可被移開，如圖84所示。 一旦凸輪軸1567充分旋轉180度， 凸輪凸角1572完全地從試驗隔離構件1554的主體移開。因此，試驗隔 離件1554可被移開。如圖84旋轉凸輪軸1567使得其尖銳的凸輪凸角1572通過由凸輪在 此旋轉過程中產生的切削動作向上(或向下)旋入椎體，盤植入物1552 然后插入椎間隙1330。如圖85所示，上部盤構件1564在其上部表面具 有螺旋切出部1566，使得旋轉凸輪軸1562再次導致凸輪凸角1572接合 在椎體1332和1334的兩個槽中，以及緊密地接合或嵌入限定了螺旋切 出部1566的凸起肋1571，使得植入物1552在其鉸接過程中穩固地保持 并保留在椎間隙1330中。
在另一種形式中，圖88所示的試驗隔離系統1600用于調節尺寸和 準備植入物植入點。試驗隔離系統1600包括試驗隔離組件1750、鉆具組 1900和插入工具1902。如圖56所公開的實施例中，試驗隔離組件1750 用于在椎體1330、 1332中形成用于容納與人造盤植入物1752相關聯的 固定機構的特征。圖56的試驗隔離組件1450和當前試驗隔離組件1750 之間的主要差異是，當前組件除去了軸部分1462并將鉆孔導向裝置1488 與試驗隔離部分1454結合到一起。不同于試驗隔離組件1450的之前實 施例的其他特征，包括插入工具1902，如下所述。
試驗隔離組件1750通常具有用于插入椎間隙1330的前試驗隔離部 分1754，和與前試驗隔離部分1754結合的后鉆孔導向裝置1788。前試 驗隔離部分1754與之前從圖56所述的實施例的區別很小，并因此這里 將不再完整詳細描述。然而，上部止動構件1784的幾何形狀是與之前實 施例明顯不同的一個特征，其在圖89中顯示為位于上部槽1768、 1770 之間的試驗隔離部分的上部表面上。另外，上部槽1768、 1770和下部槽 1766具有后沉孔部分1904，用于容納具有前切削部分1806和后沉孔部 分1808的鉆孔機鉆頭1930、 1932、 1934。此外，試驗隔離部分1754的 上下表面1906、 1908可相互斜交來模擬脊柱的脊柱前凸角從而改進試驗 隔離件1754的裝配。優選地，上下表面1906、 1908之間的角大約為5 度。試驗隔離組件1750優選地由鈦或不銹鋼制成。另外，組件優選地使 用陽極氧化處理來上色，使得不同尺寸的試驗隔離組件用顏色編號而易 于區分。
試驗隔離組件1750的鉆孔導向部分1788除了幾個明顯特征以外與圖64的鉆孔導向裝置1488類似。例如，當前鉆孔導向部分1788以下部 通孔1794替代不規則形通孔1494，所述下部通孔1794的直徑類似于上 部通孔1792，如圖90所示。如圖91所示，下部通孔1794具有環狀凹部 1910，用于容納插入工具1902的抓緊機構1912以允許工具1902穩固地 附接到試驗隔離組件1750。現在參照圖90，鉆孔導向部分1788具有后 表面1914，每個通孔1792、 1794止于所述后表面。在鄰近下部通孔1794 的面1914上是一組三個凹部1916、 1918，用于提供三個位置，插入工具 1902可在所述位置接合試驗隔離組件1750。每個凹部1916、 1918的尺 寸設定成與插入工具1902的筒1922上的單個對應導銷1920相匹配。當 中間凹部1916通過插入工具1902的銷1920接合時(如圖91所示)，試 驗隔離組件1750保持在中間角度，組件的垂直軸線(以"V"表示)與插入工 具1902的垂直軸線平行。到中間凹部1916的任一側的兩個保持凹部1918 允許用戶以關于垂直軸45或-45度抓住試驗隔離組件1750。這允許外科 醫生在多個位置操縱試驗隔離件1750，并給了工具1902更大的靈活性。 因此，工具1902在工具筒1922和試驗隔離組件1750之間具有多個相對 位置。鉆孔導向部分1788還限定側部孔1924， 一旦插入病人體內，在外 科醫生利用熒光透視法來觀看試驗隔離件1750時所述側部孔為醫生提供 參考點以幫助定位組件1750。使用孔1924是因為試驗隔離組件1750優 選地由不銹鋼或鈦制成。
現在參照圖88，裝置1900的每個鉆頭1930、 1932、 1934在軸1928 的前端具有相同的切削表面1806、 1808。前切削部分1806在鉆頭1796 的尖端包括切削表面，其適于為植入物1752的固定機構的前部在脊椎骨 1332、 1334中切削細長槽1498。在第一切削部分1806的后端處開始沉 孔切削部分1808，用于在脊椎骨中產生沉孔來提供固定機構的頭部的間 隙。
每個鉆頭1796具有軸環1926，用于提供鄰接表面來限制鉆頭1796 可插入試驗隔離組件1750的距離。軸環1926是鉆頭軸1928的擴大部分 并在鉆頭1796充分插入時鄰接試驗隔離組件1750的后面1914。這防止 外^i"醫生無意識地鉆太遠并損傷周圍組織、骨、神經和其他活體區域。
34如圖88所示，鉆孔機裝置l卯O包括三個鉆孔機鉆頭1930、 1932、 1934，其具有不同長度的軸1928。每個軸1928的長度不同使得鉆頭 1930-34可留在鉆孔導向1788中并從最短到最長順序使用，而不干涉鉆 子。第一個且最短的鉆頭1930用于在上部脊椎骨1332產生第一槽1798， 第二個且中間的鉆頭1932在上部脊椎骨1332產生第二槽1798，第三個 且最長的鉆頭1934在下部脊椎骨1334產生槽1800。這樣，第一和第二 鉆頭1930、 1932不需要在第三鉆孔機鉆頭1934插入之前從試驗隔離組 件1750移開。 一旦第一和第二鉆頭已經在上部脊椎骨1332中切出槽 1798，它們保持在適當的位置中以在新形成的槽1798中作為位置保持器。 以此方式，鉆孔機鉆頭1900幫助將試驗隔離1750固定在適當位置上以 防止當切出其他槽時和當插入工具1902被移開時試驗隔離組件1750關 于脊椎骨1332、 1334運動。有利地，不需要其他固定裝置(例如骨螺絲) 來將試驗隔離件1750固定到脊椎骨1332、 1334。
現在參照圖92,試驗隔離插入件1902包括抓緊組件1912,其通過 筒1922連接至手柄1936和以觸發器1938形式的致動器。如圖93和94 所示，優選地由聚合物，例如Radel⑧，制成的手柄1936具有部分中空內 部，其包括環狀凹部1940，用于接收向下延伸手柄軸1942,所述手柄軸 1942在底部具有有螺紋的凹部1944。緊固件1946通過將緊固件1946的 螺紋連接至有螺紋的端1944而將手柄1936附著到向下延伸的手柄軸 1942。手柄軸1942被焊接或其他方式結合到插入件1902的軛外殼1948。 觸發器1938附接到具有兩個銷1952的聯桿下部端的細長觸發器聯桿 1950。觸發器聯桿1950部分置于手柄1936的內部之內并關于鉸接銷1954 樞轉，所述鉸接銷1954突出穿過觸發器聯桿1950并被容納在手柄1936 內。在其上部端，觸發器聯桿1950具有致動頭部部分1956，用于致動抓 緊機構1912。
具體地，觸發器聯桿1950的頭部部分1956直接接合軛1958使其在 軛外殼1948內移動來致動抓緊機構。軛1958為具有孔1960的圓柱體， 所述孔1960用于接收觸發器聯桿1950的頭部部分1956并且該軛由此被 直接推進。軛1958在軛的前端的后部分附接到推桿1962。置于軛1958和軛外殼1948的內部端壁之間的彈簧1964提供了當軛由觸發器聯桿 1950致動時對觸發器1938的偏壓阻力。
軛外殼1948連接至筒1922，其限定用于引導推桿1962通過筒1922 的內部孔I960。推桿1962優選地由柔性材料例如鎳鈦合金制成。推桿 1962經過筒1922內的內部孔1960從軛1958延伸至抓緊機構1912。抓 緊機構1912包括楔形柱塞1966，其連接至推桿1962和可膨脹擴張端 1968。擴張端1968具有多個柔性小片1970，每個小片在前端具有突起 1972，用于在試驗隔離組件1750的下部通孔1794內接合凹的部分1910， 如圖91所示。小片1970還具有穩定脊1974，其用于接合下部通孔1974 的內部表面來進一步穩定試驗隔離組件1750從而防止組件1750和插入 工具1902之間不希望的運動。擴張端1968的尺寸被設計成當柱塞1966 不縮回時裝配到下部通孔1794的內部。當柱塞1966向后部向內拉動時， 柔性小片1970通過楔形柱塞1966徑向向外傾斜。當柱塞1966縮回時， 柔性小片1970接合下部通孔1794的內部表面。
筒1922包括置于接近抓緊機構1912的筒1922上的插入引導器 1976，所述插入引導器用于鄰接鉆孔導向部分1788的后面1914來防止 將筒1922插入下部通孔1794太遠。另外，插入引導器1976包括如上所 述的導銷1920，所述導銷用于接合鉆孔導向部分1788的后面1914的凹 部1916、 1918從而提高試驗隔離組件1750的可操作性和穩定性。
在工具1902的后端的實心圓柱端蓋1978連接軛外殼1948，從而為 外科醫生提供接觸表面以便在試驗隔離組件1750插入過程中觸擊。
在操作中，抓緊機構1912插入試驗隔離組件1750的下部通孔1794， 壓入觸發器1938而向前推動柱塞1966來接合抓緊機構1912的柔性小片 1970。 一旦插入件端完全插入試驗隔離組件1750，觸發器1938被釋放， 導致柱塞1966被拉回且使柔性小片徑向向外傾斜。柔性小片1970被迫 使與下部通孔1794的內部表面抓緊接合，且導銷1920接合鉆孔導向部 分1788的后面1914中的一個凹部1916、 1918來提供另外的穩定性和控 制。試驗隔離件1750然后插入椎間隙1330。如果間隔1750為適當的尺 寸，外科醫生于是將為植入物1752準備脊椎骨1332、 1334。在繼續將試驗隔離組件1750與試驗隔離插入件1902保持在位置上的同時，第一鉆 頭1930固定至鉆子，然后插入一個試驗隔離組件1750的上部通孔1792。 第一槽1798被鉆孔。當鉆孔機鉆頭1930仍完全在試驗隔離組件1750內 時，鉆孔機鉆頭1930從鉆孔機被釋放并留在適當位置上。下面，第二中 間鉆頭1932附接到鉆子然后第二上部槽1798被鉆孔。而且，第二鉆孔 機鉆頭1932留在適當位置上。然后插入件1902從試驗隔離組件1750移 開。這通過拉動觸發器1938來接合抓緊機構1912并將插入件1902拔走 而實現。插入工具1902然后被移開且下部槽1800使用第三和最長鉆頭 1934被鉆孔。 一旦所有的槽被鉆孔，所有三個鉆頭1930-34手動移開。 在優選實施例中，圖69-71中描述的凸輪切削步驟被省略，因為人造盤植 入物1752具有如上所述的切削型凸輪1846。于是，為了移出試驗隔離組 件1750，插入工具1902重新插入下部通孔1794，觸發器1938被釋放來 抓緊試驗隔離組件1750，且組件1750使用插入工具1902向外拔出。于 是在插入植入物1752的準備期間優選地沖洗手術位置。
本實施例的人造盤植入物1752相比于圖72-76所示的人造盤植入物 僅在少數方面改變。例如，本實施例具有不同的盤指示器構件232形式。 后面的實施例中當固定機構展開時為外科醫生提供了關于固定機構的位 置的觸覺反饋。因為骨相比于展開至骨的突起相對較軟，當它們展開到 骨時骨幾乎不對突出提供阻力。因此，重要的是為外科醫生提供觸覺反 饋，使得他不會過或欠展開突出而導致植入物1752不恰當地附著到骨。 另外，重要的是為固定機構提供正縮回阻擋結構。因為脊椎骨僅提供有 限的阻力到可展開的突起，所以隨著時間的推移突起可易于縮回、反轉 或開始返回它們的原始未展開位置。因此，在盤植入物1752上提供縮回 阻擋結構來避免這種情況。
固定機構可采用很多形式。在根據圖96的一個實施例中，固定機構 采取凸輪軸1816的形式。凸輪軸1816具有徑向延伸的凸輪突起1979, 其包括觸覺反饋產生表面，其是以鄰近驅動頭1834的楔形凸輪表面1980 的形式。當凸輪軸1816從其未展開的初始位置(圖97左側)旋轉到部 分展開位置，然后到離其起始位置180度的完全展開位置時，凸輪表面1980摩擦接合相應的凸輪表面1982，所述凸輪表面置于如圖97所示的 鄰近限制構件1824上(在的測試擋塊中，為示出目的隱藏了凸輪軸1816 的頭部1834)。凸輪表面1980和1982相對于縱軸1981傾斜，使得當凸 輪表面1980、 1982互相抵接時，凸輪軸1816向前方向軸向平移(在脊 柱中安裝)。
凸輪表面1980、 1982之間的此摩擦相互作用和通過限制構件1824 在凸輪軸1816上施加偏壓力(通過限制構件1824的變形導致)為外科 醫生提供觸覺反饋。限制構件的變形優選地為彈性的，使得當凸輪軸1816 在其完全展開位置時，限制構件1824將返回它們的原始形狀。可替換地， 變形可為塑性的，其中，限制構件1824經受一些不可逆轉的變形。當固 定機構不重復地展開和縮回時是可接受的。
—旦凸輪軸1816旋轉整180度，由于通過彎曲的限制構件1824施 加到凸輪軸1816的偏壓力，凸輪軸的凸輪表面1980咬合到形成在鄰近 限制構件1824中的凹部1984。凹部1984和凸輪軸凸輪表面1980形成使 得凸輪表面1980陷入凹部1984中并阻擋凸輪軸1816的反轉。更具體地， 凸輪突起1979具有直的尾緣表面1983，其轉向凹部1984的直的邊緣表 面1985。 一旦尾緣表面1983掃過凹部表面1985，凸輪表面1980將經過 相應的凸輪表面1982，使得凸輪表面1980和1982相互脫離。這移除了 它們的抵接接合所產生的軸向偏壓力，使得凸輪突起1979軸向地返回或 彈回到凹部1984。在此定向上，直的邊緣表面相互面對使得凸輪突起1979 可不向回移出凹部1984。
現在參照圖98和99，公開的固定機構的一個實施例為外科醫生提 供觸覺反饋并防止固定機構的縮回。凸輪軸1816具有鄰近驅動頭1834 的平的凸輪表面1986。如圖99所示(測試擋塊配置類似于圖97)，平的凸 輪表面1986摩擦接合形成在鄰近的限制構件1824上的相應的凸輪表面 1988。凸輪表面1986、 1988操作類似于楔形凸輪表面1980和相應的凸 輪表面1982，除了它們基本上垂直地偏壓凸輪軸1816而不是軸向地偏壓 凸輪軸1816。當凸輪軸1816從其起始位置旋轉到完全展開位置(離未展 開起始位置180度)時，凸輪軸1816的平的凸輪表面1986接合限制構件1824的相應的凸輪表面1988。這基本上向上推動凸輪軸1816遠離限制 構件1824，所述限制構件抵靠保持構件1824的向上延伸臂1826偏壓凸 輪軸1816，以增加凸輪軸1816的旋轉阻力直到軸幾乎旋轉整180度的形 式為外科醫生提供觸覺反饋。阻力當凸輪表面開始相互脫離時快速消散。 實際上，保持構件1824的變形可幫助驅使凸輪軸到完全展開位置。阻力 的此驅使和消散組成另外的觸覺反饋，其在固定機構展開過程中改變并 通知外科醫生凸輪構件1846完全展開。 一旦凸輪軸1816旋轉整180度， 由于彎曲的限制構件1824所施加的基本上垂直的偏壓力，平的凸輪表面 1986咬合到形成在鄰近限制構件1824的凹部1990。凹部1990和凸輪軸 凸輪表面1986這樣形成，使得凸輪表面1986陷入凹部1990中并防止凸 輪軸1816的反轉。
更具體地，凸輪突起1987具有直的尾緣表面1989，其轉向凹部1990 的直的邊緣表面1991。 一旦尾緣表面1989掃過凹部表面1991，凸輪表 面1986將經過相應的凸輪表面1988，使得凸輪表面1986和1988相互脫 離。這移除了它們的凸輪接合的垂直偏壓力，使得凸輪突起1987軸向向 下行進到或彈入凹部1990。在此定向上，直的邊緣表面1989、 1991相互 面對使得凸輪突起1987不能后退移出凹部1990。
在另一種形式中，如圖100和101所示，凸輪軸1816具有雙倒角凸 輪表面1992，其用于為外科醫生提供觸覺反饋并防止凸輪軸1816的反轉。 在本實施例中，在凸輪凸角1846的展開過程中用于提供抵抗反饋的倒角 表面1994被設置在凸輪表面1992的一側上，當凸輪軸1816以順時針方 向旋轉時，所述倒角表面1994被接合。另一個倒角表面1996被設置在 凸輪表面1992的另一側，用于在凸輪凸角1846的縮回過程中提供抵抗 反饋，當凸輪軸1816以逆時針方向旋轉時，所述倒角表面1996被接合。 像上面直接討論的實施例，凸輪表面1992接合形成在鄰近的限制構件 1824上的相應的基本上凹的凸輪表面1998。相應的凸輪表面1998這樣 形成，使得鄰近驅動頭的倒角凸輪表面1992接合相應的凸輪表面1998， 導致凸輪軸1816抵靠著限制構件1824被偏壓并如上所述提供觸覺或抵 抗反饋。不像上述實施例，凸輪1816可通過在逆時針方向上將凸輪軸1816往回旋轉180度而手動縮回。這在外科醫生想要調節植入物1752或進一 步準備植入點時是合意的。通過將凸出表面2000留在相應的凸輪表面 1998的相對側而防止過度旋轉和錯誤方向上的旋轉，從而由于凸輪1816 上的凸輪表面1992和凸出表面2000之間的干涉而導致在錯誤方向上旋 轉凸輪軸1816幾乎是不可能。
凸輪軸1816、凸輪構件、凸角或鰭1846可采取不同的幾何形狀和 定向來改進固定機構的性能。例如，凸輪鰭可包括鋸齒2002，如圖102 所示，草皮斷片(divot)或凹部2002來促進骨向內生長。當凸輪1816 旋轉時，鋸齒2002還可幫助切削骨。另外，凸輪鰭1846可為橫向翹曲 的或傾斜的，如圖103所示，以進一步促進植入物1752固定到脊椎骨 1332、 1334。在優選實施例中，凸輪鰭1846為大約8度的橫向翹曲。而 且，如圖104和105所示，凸輪鰭1846可具有這樣的外側輪廓，使得凸 輪鰭1846的形狀或尺寸從凸輪軸1816的一端到另一端發生變化。輪廓 可匹配端板的外形，以利用與脊椎骨1332、 1334周邊的硬致密骨相對的 在脊椎骨1332、 1334中央的軟骨。而且，凸輪軸1816可具有任意數量 的凸輪構件1846。在優選實施例中，每個凸輪軸1816具有三個至五個凸 輪構件1846。更大的植入物的每個凸輪軸1816可具有五個構件1846， 而更小的植入物可僅具有三個。凸輪軸1816優選地由鈦或不銹鋼制成， 且可涂覆以骨生長促進物質，例如羥基磷灰石、磷酸三鈣或磷酸鈣。
將自身切入或嵌入骨的凸輪構件1846提供了優于其他固定機構的 優點。例如，使用靜態突起例如刺和棱的固定機構可依靠固定機構周圍 的骨沉積來固定植入物。靜態固定機構不太理想，因為它們不可適當地 將植入物固定到骨中直到骨開始在固定機構周圍沉積。因此，植入物在 骨沉積之前可趨于移動。然而，類似于凸輪構件1846的動態固定機構利 用切削表面1848將自身主動切入或嵌入骨中，取代依賴骨沉積。以此方 式，動態固定機構產生更可靠和穩定的植入物1752和脊椎骨1332、 1334 之間的連接。這些益處轉化為更強健和可靠的植入物1752,其意味著更 快速的恢復時間并增加病人的活動能力。
在另一種形式中，上部盤植入物構件1818的凸輪軸1816可以會聚
40或離散角設置，如圖106所示。此定向不但防止植入物1752在前/后方向， 而且還防止基本上側向上的移動。自然地，下部盤植入物構件1822可應 用此構造。
應注意的是，凸輪軸1816提供了優于其他固定機構例如螺絲的特定 優點。例如，螺絲不提供顯著的觸覺反饋。外科醫生難以確定螺絲被旋 了多遠，因此他可能過或欠旋轉螺絲，增加了植入物移動和失效的風險。 另外，金屬螺絲如果過緊固可損傷植入物。如果植入物由相對軟的材料 例如PEEK制成，金屬螺絲將容易地剝落且如果過緊固將損傷植入物。 而且，外科醫生很可能過緊固容納在聚合物內的螺絲，因為螺絲比聚合 物硬很多，當螺絲已經被過緊固時他也不能感覺到。為了減輕此問題， 植入物1752可由容納螺絲的金屬部分結合聚合物制成，不過這很大地增 加了在制造植入物1752方面的難度，也增加了成本，所以并不是所希望 的。另外，螺絲過度旋轉可使螺絲前進超過其預定的運動范圍，并可導 致其從植入物突出以及脊柱中和脊柱周圍的活體區域的損傷。因為凸輪 在它們旋轉時不前進或縮回，將沒有凸輪1846意外地突入其他活體區域 的危險。
根據本實施例的盤植入物1752具有對接部件，所述對接部件用于與 植入物插入工具2008附接，如圖101、 107和108所示。下部盤植入物 構件1822在沿著凸輪軸1816兩側上的后表面具有擱板狀平臺2006，用 于為植入物插入工具2008提供接觸表面。類似地，上部盤植入物構件1818 在兩個上部凸輪軸1816之間的前表面上具有擱板2010，用于為插入工具 2008提供接觸表面。盤構件1818、 1822的內部表面1620的每個具有置 于其中的一對基本上矩形的凹部2012以接收插入工具2008的抓緊構件 2014。這些對接部件的優點是因為插入工具2008基本上在植入物1752 的整個底部以內操縱植入物1752，這防止了在植入物1752插入之后、植 入物1752的插入和插入件2008的移開過程中損傷組織和骨的周圍。
圖108-1BB顯示了根據本發明的插入工具2008。插入工具2008基 本上由手柄部分2016、致動器和抓緊機構2020組成。具體地，手柄部分 2016附接到手柄軸2022。手柄軸2022具有穿其而過的環狀孔2024，用于滑動地包圍推桿2026。致動器為具有相對的凸輪表面的凸輪桿2018的 形式，所述致動器附接到手柄軸2022和推桿2026，其中銷連接件2030 在凸輪表面2028之間延伸并穿過手柄軸2022的相對的開口 2032和推桿 2026中的孔2034。手柄軸2022在其前端附接到上部和下部外殼構件 2036、 2038，所述上部和下部外殼構件包圍抓緊機構2020。后彈簧2040 環繞推桿2026并在手柄軸2022的套圈2042和叉保持器2044之間被偏 壓。叉保持器2044為具有四個L形凹部2046的矩形擋塊(見圖110)，兩 個在上表面上，兩個在下表面上，用于捕獲四個叉2050、 2052的L形固 定端2048。叉保持器2044具有圓柱孔2054，其在前和后表面之間延伸， 用于允許推桿2026穿過其中。推桿2026的端延伸經過前彈簧2056，其 在叉保持器2044和壓縮擋塊2058之間被捕獲，且附接到推桿2026的端。 壓縮擋塊2058為矩形檔塊，其在后面具有用于附接到推桿2026的孔。 另外，擋塊2058具有一對垂直對齊的孔2060，其側向延伸穿過擋塊2058 的側壁，用于保持兩個插腳2062可操作來通過暫時地使兩個銷之間的叉 2050、 2052變形而致動叉2050、 2052進入脫離位置。
抓緊機構2020包括兩個上部和兩個下部柔性叉2050、 2052，其與 上部和下部小片2064、 2066串聯操作，用于抓緊并保持盤植入物1752(如 圖111A-B所示)。叉2050、 2052由具有一系列彎桿2068、 2072的薄的 矩形不銹鋼桿狀物制成。上部叉2050基本上沿插入工具2008的縱軸延 伸并具有連串的兩個向上傾斜彎桿2068，使得叉2050的植入物抓緊端 2070垂直地高于置于叉保持器2044中的錨定端。下部叉2052以類似的 方式成形，除了它們具有連串的兩個向下傾斜彎桿2072,使得叉2052的 植入物抓緊端2070垂直地低于置于叉保持器2044中的錨定端。上部和 下部叉2050、 2052相互鄰近成對并與沿外殼的外側邊緣的其他對相對， 使得軸2026和壓縮擋塊2058可在一組叉2050、 2052之間移動。上部和 下部外殼構件2036、 2038具有形成在內部表面的引導表面2074，用于引 導和固定叉2050、 2052，從而防止它們變得不對齊。叉2050、 2052的抓 緊端2070具有L形，用于插入盤植入物1752的凹部2012中。
在操作中，植入物插入工具叉2050、 2052在垂直和水平方向上可移動來接合和脫離盤植入物1752。在圖112A-B所示的初始脫離位置，桿 2018在釋放位置。壓縮擋塊2058通過推桿2026向前推動。延伸經過壓 縮擋塊2058的兩個相對的銷2062在叉2050、2052的傾斜彎桿2068、2072 上被推動，這使叉2050、 2052局部變形并迫使叉2050、 2052的抓緊端 2070在一起，有效地使上部叉2050的抓緊端2070下降并使下部叉2052 的抓緊端2070上升。以此方式，插入工具2008的前部可插入上部和下 部盤植入物構件1818、 1822之間。為了接合植入物1752，桿2018被向 前壓，如圖113A-B所示。這導致推桿2026向后推動壓縮擋塊2058。相 對的銷2062因此從叉2050、 2052的傾斜部分2068、 2072移走，其允許 叉2050、 2052返回到它們的原始未彎曲形狀。以此方式，抓緊端2070 將垂直地分散開并接合盤植入物1752的抓緊凹部2012。為了提供抵抗由 叉2050、 2052施加到植入物1752上的力的反作用力矩，置于外殼構件 2036、 2038的前端的小片2064、 2066接合置于盤構件1818、 1822的后 部分的擱板2006、 2010上的植入物1752,如圖111所示。另外，當桿 2018被向前推動時，壓縮擋塊2058抵靠著前彈簧2056被偏壓，導致叉 保持器2044抵靠著后彈簧2040被向后偏壓。這導致叉保持器2044和叉 2050、 2052向后平移以拉動緊靠著外殼構件2036、 2038的前表面的植入 物1752。桿2018的受限運動范圍防止損傷植入物1752，這種損傷可由 過緊固抓緊機構2020導致。
一旦植入物1752固定至插入件2008，盤植入物1752于是插入椎間 隙1330。植入物1752的位置可使用示出植入物1752的熒光透視法而確 定。置于上部和下部盤構件1818、 1822的前面的鉭標記允許外科醫生識 別植入物1752的插入端的位置。另外，凸輪軸1816可用于確定植入物 1752的定向，當由鈦或不銹鋼制成時其也是輻射不透明)。在外科醫生將 植入物1752置于所需位置之后，他通過提升桿2018而釋放植入物1752。 叉2050、 2052向前推動并向內垂直縮回，其釋放了植入物1752。于是外 科醫生通過致動固定機構而將植入物1752固定在適當位置上。具體地， 外科醫生使用驅動器將每個凸輪1816旋轉180度，由此將凸輪構件1846 展開至上部和下部脊椎骨1332、 1334的骨中。在展開凸輪構件1846時，外科醫生可感覺凸輪軸1816和限制構件1824的凸輪表面之間的相互作 用提供的阻力。以此方式，他可確定何時凸輪構件1846完全展開。另外， 凸輪軸1816和限制構件1824的凸輪表面將防止凸輪1816反轉以及防止 凸輪使植入物1752移動。
在本發明的其他形式中，植入物1752可包括用于治療各種脊柱狀況 的藥劑，包括變性的盤疾病，脊柱關節炎，脊柱感染，脊柱腫瘤和骨質 疏松。此類藥劑包括抗生素、止痛藥、消炎藥，包括激素及其組合。其 他此類藥劑對于技術人員也是公知的。這些藥劑也以有治療效果的劑量 來使用。此類劑量可通過技術人員基于具體情況而確定。
如果有藥劑的話，藥劑優選地分散在植入物1752內以用于活體釋 放。藥劑可通過在其形成時將藥劑添加到植入物1752，通過將形成的植 入物1752浸在包含藥劑的適當溶液中，或通過技術人員已知的其他適當 的方法而分散在間隔件中。在本發明的其他形式中，藥劑可化學地或以 別的方式與植入物1752相關。例如，藥劑可化學地附接到植入物1752 的外表面。
盡管參考盤替換植入物描述了固定機構和插入工具，但是固定機構 和工具可容易地修改以便用于其他人工植入物，例如促進融合的植入物，
包括椎體復位，脊柱骨架結構等等。另外，本文描述的本發明還可用于 其他運動保護植入物，例如具有關節表面的運動保護植入物，包括細胞 核替換植入物。此外，本文描述的固定機構，插入工具和方法可應于其 他承重關節植入物，例如腳踝，膝蓋，或臀部關節植入物。
盡管關于包括實現本發明的當前優選的模式的具體例子描述了本發 明，本領域的技術人員將認識到上述系統和技術的許多變更和替換將落 入權利要求所述的本發明的精神和范圍內。
4權利要求
1、一種修復性脊柱植入物，包括植入物主體，其在展開之前可操作地連接至可展開的固定機構，所述固定機構具有置于所述植入物主體內的突起，并可展開至一部分脊椎骨中以便將所述植入物主體固定到所述脊椎骨，所述可展開的固定機構具有至少一個表面，用于摩擦地接合所述植入物相應的表面從而在所述固定機構展開過程中傳遞觸覺反饋。
2、 根據權利要求1所述的植入物，其特征在于，通過所述固定機構 傳遞的所述觸覺反饋包括反作用力，所述反作用力為所述固定機構的所 述展開提供可變阻力。
3、 根據權利要求1所述的植入物，其特征在于，在所述固定機構的 展開過程中，所述觸覺反饋至少部分地由所述植入物的彈性變形提供， 所述彈性變形由所述固定機構的所述表面和所述植入物的相應表面之間 的所述相互作用導致。
4、 根據權利要求1所述的植入物，其特征在于，在所述固定機構的展開過程中，所述觸覺反饋至少部分地由所述植入物的塑性變形提供。
5、 根據權利要求1所述的植入物，其特征在于，所述觸覺反饋至少 部分地由所述固定機構的變形提供。
6、 根據權利要求1所述的植入物，其特征在于，所述突起具有切削 表面，該切削表面用于切削一部分所述脊椎骨從而使所述突起易于展開 至所述脊椎骨中。
7、 根據權利要求1所述的植入物，其特征在于，所述突起可操作地 連接至可旋轉構件，且所述突起通過所述可旋轉構件的旋轉而展開。
8、 根據權利要求1所述的植入物，其特征在于，所述突起具有切削 表面，該切削表面用于在所述突起被展開時切削所述骨。
9、 根據權利要求1所述的植入物，其特征在于，所述植入物為運動 保護植入物，其包括至少兩塊。
10、 根據權利要求9所述的植入物，其特征在于，在所述固定機構的展開過程中，所述觸覺反饋至少部分地由所述植入物的變形提供。
11、 根據權利要求9所述的植入物，其特征在于，所述植入物具有 關節表面用于提供運動保護關節，其中，所述關節表面包括聚合物。
12、 根據權利要求10所述的植入物，其特征在于，所述聚合物包括 PEEK。
13、 根據權利要求1所述的植入物，其特征在于，至少一部分所述 植入物涂覆有涂層來促迸骨向內生長。
14、 一種脊柱植入物，包括 植入物主體，其大小設定成植入所述脊柱內；可展開的固定裝置，其可操作地連接至具有防縮回裝置的所述主體， 所述防縮回裝置與所述植入物主體相互作用以防所述可展開的固定裝置 在展開后縮回。
15、 根據權利要求14所述的脊柱植入物，其特征在于，所述可展開 的固定裝置包括凸輪表面，所述凸輪表面用于與所述植入物上相應的凸 輪表面相互作用，從而提供觸覺反饋，所述觸覺反饋通過所述可展開的 固定裝置傳遞而為所述用戶提供關于所述固定裝置的位置的觸覺信息。
16、 根據權利要求15所述的脊柱植入物，其特征在于，由所述凸輪 表面與所述相應的凸輪表面相互作用導致的所述植入物的變形通過所述 可展開的固定裝置提供觸覺反饋，從而提供關于所述固定裝置的位置的 信息。
17、 根據權利要求16所述的脊柱植入物，其特征在于，所述可展開 的固定裝置包括可旋轉的軸，其可操作地連接突起，用于在通過旋轉所 述可旋轉的軸而展開所述突起時與脊椎骨相互作用。
18、 根據權利要求14所述的脊柱植入物，其特征在于，所述防縮回 裝置包括置于所述可展開的固定裝置上的凸輪表面，其偏壓所述植入物 主體來防止所述可展開的固定裝置縮回。
19、 根據權利要求14所述的脊柱植入物，其特征在于，所述植入物 包括至少兩個主體，其成形為用于提供運動保護關節。
20、 根據權利要求19所述的脊柱植入物，其特征在于，所述可展開的固定裝置包括軸和突起，所述突起可操作地連接至所述軸，通過旋轉 所述軸而將所述軸配置到脊椎骨中。
21、 根據權利要求19所述的脊柱植入物，其特征在于，所述觸覺反 饋至少部分地由所述固定裝置的展開所導致的所述植入物的變形產生。
22、 根據權利要求19所述的脊柱植入物，其特征在于，所述植入物 包括聚合物，所述可展開的固定裝置包括軸和可操作地連接到所述軸的 突起，所述突起通過旋轉所述軸展開。
23、 一種用于植入承重關節內的承重植入物，其包括 植入物主體，其成形為至少部分裝配在承重關節內； 可展開的固定機構，其可操作地連接至所述植入物主體，所述植入物主體具有凸輪表面，所述凸輪表面用于接合在所述植入物主體上的相 應凸輪表面，從而產生抵抗所述可展幵的固定機構的展開和縮回的阻力 而提供觸覺反饋。
24、 根據權利要求23所述的植入物，其特征在于，所述阻力在所述 固定機構展開時可變。
25、 根據權利要求23所述的植入物，其特征在于，所述植入物主體 還包括固定機構保持部分，其具有與所述固定機構之間的彈性界面，其 中，所述彈性界面提供了抵抗所述可展開的固定機構的展開和縮回的阻 力而提供觸覺反饋。
全文摘要
修復性脊柱植入物具有可展開的固定機構，其可展開到脊椎骨空間的一部分，以將植入物附著到脊椎骨之間，固定機構具有觸覺反饋裝置，包括在固定機構展開過程中傳遞觸覺反饋的表面。脊柱植入物具有可展開的固定裝置，其具有植入物的界面防止可展開的固定裝置在展開之后縮回。植入物利用其彈性性質為用戶提供觸覺反饋，用戶通過觸覺反饋可確定固定機構位置。一種具有前述特征的用于設定植入物大小并植入植入物的系統和工具。
文檔編號A61F2/44GK101534752SQ200780042462
公開日2009年9月16日 申請日期2007年9月17日 優先權日2006年9月15日
發明者布賴恩·P·亞諾夫斯基, 托馬斯·S·基爾佩萊, 提姆·布朗, 杰弗里·L·特呂迪, 邁克爾·R·杰克遜, 鮑其濱 申請人:先鋒外科技術公司