多向脊柱稳定系统及方法

摘要

提供了多向稳定脊柱节段(10)的系统和方法。该系统(30、130、230、330、520)包括一个或多个运动保持结构(32、132、230、330、530)，它们啮合于相邻椎骨(12、14)且倾斜于脊柱中轴线(11)地在椎骨(12、14)间跨越轴线延伸。该系统允许至少一部分脊柱高度的运动，同时至少在张紧时提供稳定作用，也考虑了压缩时提供稳定作用的系统。

权利要求

1.一种多向脊柱稳定系统，其包括：

可在脊柱的中轴线的第一侧啮合于第一椎骨的第一锚件和可在所述中轴线的第二侧啮合于第一椎骨的第二锚件；

可在所述中轴线的第一侧啮合于第二椎骨的第三锚件和可在所述中轴线的第二侧啮合于第二椎骨的第四锚件；

第一稳定结构，所述第一稳定结构包括可围绕第一和第四锚件定位的环状形式的细长柔性主体；和第二稳定结构，所述第二稳定结构包括可围绕第二和第三锚件定位的环状形式的细长柔性主体，其中，当啮合于各个所述锚件时，所述第二稳定结构横向于所述第一稳定结构延伸，所述第一和第二稳定结构各自的朝向倾斜于中轴线；

第一压缩构件，所述第一压缩构件包括可在第一和第四锚件间定位的可压缩主体，和第二压缩构件，所述第二压缩构件包括可在第二和第三锚件间定位的可压缩主体，其中，当在所述各个锚件间定位时，所述第二压缩构件横向于所述第一压缩构件延伸，并且所述第一和第二压缩构件各自的朝向倾斜于中轴线。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述锚件各自包括可螺纹啮合于各个椎骨的远端啮合部分及可啮合于各个结构的近端接纳部分。

3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，

所述第一压缩构件包括可与第一锚件接触定位的第一端及可与第四锚件接触定位的相对第二端，所述第一压缩构件还包括分别从所述第一压缩构件的所述第一和第二端延伸的啮合构件，所述第一压缩构件的所述啮合构件用于啮合第一和第四锚件中与之相邻的一个；和所述第二压缩构件包括可与第二锚件接触定位的第一端及可与第三锚件接触定位的相对第二端，所述第二压缩构件还包括分别从所述第二压缩构件的所述第一和第二端延伸的啮合构件，所述第二压缩构件的所述啮合构件用于啮合第二和第三锚件中与之相邻的一个。

4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述啮合构件是柔性的。

说明书

多向脊柱稳定系统及方法

背景技术

[0001] 已使用各种装置和系统来稳定包括脊柱在内的骨胳部分。脊柱稳定技术在脊柱节段的后侧、前侧、侧面、后外侧、前外侧部分上采用板和杆。这种系统可提供脊柱节段的刚性或动态固定作用，用于修复受损或患病椎骨、椎间盘及其它脊柱元件。仍然需要在单次脊柱操作中适应各种稳定性需要的稳定系统。

发明内容

[0002] 根据一方面，提供了多向脊柱稳定系统，该系统包括在相邻椎骨的椎弓根之间跨越轴线延伸的运动保持结构。

[0003] 根据另一方面，提供了多向脊柱稳定系统，该系统包括：可在脊柱中轴线的第一侧啮合于第一椎骨的第一锚件及可在中轴线第二侧啮合于第一椎骨的第二锚件；可在中轴线第一侧啮合于第二椎骨的第三锚件及可在中轴线第二侧啮合于第二椎骨的第四锚件。

[0004] 在一种形式中，该系统包括第一稳定结构，该第一稳定结构具有可围绕第一和第四锚件定位的环形的细长柔性主体。该系统还包括第二稳定结构，该第二稳定结构具有可围绕第二和第三锚件定位的环形的细长柔性主体。当分别啮合于各个锚件时，所述第二稳定结构横向于第一稳定结构延伸，并且第一和第二稳定结构各自的朝向倾斜于中轴线。

[0005] 在另一种形式中，该系统包括稳定结构，该稳定结构包括细长柔性主体，细长柔性主体具有第一跨轴部分，第一跨轴部分可啮合于第一锚件并可倾斜地跨过中轴线而延伸至第四锚件。该结构还包括第二跨轴部分，第二跨轴部分可啮合于第二锚件并可倾斜地跨过中轴线而延伸至第三锚件。所述稳定结构还包括可在第三和第四锚件间延伸的连接部分。稳定结构可响应第一和第二椎骨的轴向旋转而相对于第三和第四锚件滑动以维持稳定结构上的张力。

[0006] 在又一种形式中，该系统包括柔性可压缩稳定结构，该稳定结构包括可沿中轴线在第一、第二、第三和第四锚件间定位的中央主体。稳定结构还包括从中央主体向第一锚件延伸的第一臂，从中央主体向第二锚件延伸的第二臂，从中央主体向第三锚件延伸的第三臂，以及从中央主体向第四锚件延伸的第四臂。所述臂各自的朝向倾斜于中轴线，当稳定结构啮合于锚件时，该稳定结构限制了第一和第二椎骨的分离与压缩。

[0007] 根据另一方面，一种多向脊柱稳定系统包括：第一构件，它被构造成在第一椎骨中轴线的双侧或相对侧啮合的所述第一和第二锚件间定位并啮合于第一和第二锚件；第二构件，它被构造成在第二椎骨中轴线的双侧或相对侧啮合的所述第三和第四锚件间定位并啮合于第三和第四锚件。第三构件可啮合于第一和第二锚件间的第一构件。第三构件被构造成从第一构件延伸至第二构件。所述第三构件还可啮合于第三和第四锚件间的第二构件。所述第一、第二和第三构件中的至少一个为柔性，所述第一、第二和第三构件中的至少另一个为刚性。

[0008] 另一方面，提供了多向脊柱稳定方法。该方法包括：使第一锚件在脊柱中轴线的第一侧啮合于第一椎骨；使第二锚件在中轴线第二侧啮合于第一椎骨；使第三锚件在中轴线第一侧啮合于第二椎骨；和使第四锚件在中轴线第二侧啮合于第二椎骨。

[0009] 在一种形式中，该方法还包括：使第一细长稳定结构沿倾斜于中轴线的方向围绕第一锚件和第四锚件定位；和使第二细长稳定结构沿倾斜于中轴线的取向围绕第二锚件和第三锚件定位；其中，所述第一和第二稳定结构分别形成在各自所啮合的各个锚件间延伸的环。

[0010] 在另一种形式中，该方法还包括：使细长柔性稳定结构的第一端固定于第一锚件；使稳定结构从第一锚件跨越轴线且倾斜于中轴线地延伸至第四锚件；使稳定结构固定于第四锚件；使稳定结构跨越轴线地从第四锚件延伸至第三锚件；使稳定结构固定于第三锚件；使稳定结构从第三锚件跨越轴线且倾斜于中轴线的延伸至第二锚件；以及使稳定结构的第二端固定于第二锚件；其中，所述稳定结构可响应脊柱节段的轴向旋转而相对于第三和第四锚件滑动。

[0011] 下面将讨论这些和其它方面。

附图说明

[0012] 图1是可啮合于椎体的一个实施方式的锚件的视图。

[0013] 图2是接合有一个实施方式的运动保持脊柱稳定系统的脊柱运动节段的示意图。

[0014] 图3是接合有另一实施方式的运动保持脊柱稳定系统的脊柱运动节段的示意图。

[0015] 图4是脊柱运动节段与图3所示系统的示意图，其中椎骨运动节段相互偏离，以示出运动节段的轴向旋转。

[0016] 图5是可与运动保持脊柱稳定系统联用的另一实施方式的稳定结构的立体图。

[0017] 图6是脊柱运动节段与另一实施方式的运动保持脊柱稳定系统的示意图，该脊柱稳定系统包括在啮合于椎骨的锚件间轴向延伸的图5所示稳定结构以及在锚件间跨越轴线而延伸的图2所示跨越轴线的结构。

[0018] 图7是脊柱运动节段与另一实施方式的运动保持系统的示意图，该系统包括图5所示的稳定结构以及在啮合于椎骨的锚件间跨越轴线而延伸的图2所示的稳定结构。

[0019] 图8是脊柱运动以及啮合于该节段的另一实施方式的运动保持脊柱稳定系统的示意图。

[0020] 图9是脊柱运动以及啮合于该节段的另一实施方式的运动保持脊柱稳定系统的示意图。

具体实施方式

[0021] 为了促进对本发明原理的理解，现在将参考附图所示实施方式并用具体语言来描述这些实施方式。然而，应理解，这不是对本发明范围的限制。认为所示装置的这些改变和进一步改进，以及本文所示本发明原理的任何进一步应用都是本发明所属领域技术人员通常明白的。

[0022] 提供多向稳定系统，用于连接至脊柱节段。该系统包括一个或多个稳定结构，该稳定结构可沿至少一个脊柱高度定位并啮合于其以提供多向稳定作用。所述稳定结构具有保持运动的能力，从而实现在运动节段运动的同时限制运动节段的拉伸、弯曲和/或轴向旋转，以提供有效的动态稳定作用。

[0023] 该系统可以在后侧、前侧、前外侧、外侧、或任何其它位置啮合于脊柱节段。也考虑了各种路径和稳定作用的组合，例如前侧和后侧稳定系统。该系统可在椎骨间的椎间盘间隙中，单独使用骨移植物或与一个或多个融合装置联用，实现一个或多个脊柱高度的融合。而且，该系统可在一个或多个椎骨高度与人造椎间盘或运动保持装置联合使用。融合装置和人造椎间盘可经相同路径定位或通过不同于稳定系统设置路径的路径定位。

[0024] 在图1中，显示了可啮合于椎体的一个实施方式的锚件20。本文所述的任何稳定系统可包括多个锚件20，它们可沿脊柱节段啮合于椎骨，以使结构30偶联于一个或多个椎骨。每个锚件20可包括接纳部分22和锚定部分24。锚定部分24可包括任何合适的形式，用于啮合一个或多个椎骨。所考虑的锚定部分24的形式的例子包括：多轴向或单轴向形式的骨螺钉、钩、卡钉和椎体间装置。任意两个或多个锚件的锚定部分可以是相同形式或不同形式。接纳部分22可以是支柱、座板、夹具、顶部负载连接件、侧负载连接件、底部负载连接件、或任何其它合适的装置，以使结构30与各个锚定部分24相啮合。每个锚件20的接纳部分22可以是相同形式，或是不同形式。

[0025] 在图2-8所示实施方式中，脊柱节段10沿中轴线11延伸。脊柱节段10包括上椎骨12和下椎骨14。椎骨12、14包括脊柱运动节段及其间的椎间盘间隙16。还考虑了脊柱节段中存在三个或更多个椎骨的应用场合。锚件20a沿中轴线11的一侧啮合于椎骨12，锚件20b沿中轴线11的另一侧啮合于椎骨12。类似地，锚件20c沿中轴线11的一侧啮合于椎骨14，锚件20d沿中轴线11的另一侧啮合于椎骨14。

[0026] 现在参考图2，其中显示了固定于脊柱节段10的一个实施方式的多向稳定系统30。系统30包括第一和第二跨越轴线的稳定结构32a、32b。每个跨越轴线的结构32a、32b跨越轴线11延伸，并在轴线11的相对侧分别啮合于椎骨12、14。其它实施方式考虑采用一个结构或多于两个结构的系统。结构32a和32b在本文中统称或各自称为结构32。

[0027] 结构32各自被配置成沿至少一个椎骨高度、沿跨越轴线的方向在锚件间延伸，并相对于脊柱中轴线11倾斜取向。在图2中，结构32a在锚件20a和20d间延伸，结构32b在锚件20b和20c间延伸。结构32各自包括一细长主体34，这些细长主体分别环绕锚件20的接纳部分22。主体34可以是任何合适的形式，例如系绳、缝线、线、系绳、带、绳索、线缆、或绳。主体34也可由与人体相容的任意材料构成，包括陶瓷、塑料、金属、弹性体、形状记忆材料、或碳纤维复合材料。主体34的相对端可相互重叠，并用套环(crimp)、型锻、缝线、紧固件、粘合剂或其它合适的装置相互固定以形成环形构造。在另一个实施方式中，主体34是连续环路的形式而没有重叠端。

[0028] 当如图2所示地环绕锚件20时，结构32通过拉紧作用至少限制了椎骨12、14的相邻侧相互分离的运动。沿对应于旋转方向的从下椎骨14到上椎骨12延伸的各个结构32也限制了椎骨相互间的轴向旋转运动。例如，沿箭头18、19方向的轴向旋转受到结构32a张紧作用的限制。

[0029] 现在参考图3，其中显示了用锚件20固定于脊柱节段10的另一个实施方式的多向稳定系统130。系统130包括跨越轴线的稳定结构132，稳定结构132包括主体134和连接部分136，主体134具有第一和第二跨越轴线部分134a、134b。每个跨越轴线的部分134a、134b跨越中轴线11地延伸且相对于中轴线11倾斜地取向，在轴线11的相对侧分别啮合于椎骨12、14。连接部分136在锚件20c和20d之间沿椎骨14延伸。

[0030] 结构132被配置成沿至少一个椎骨高度、沿跨越脊柱中轴线11的方向在锚件间延伸。结构132包括一细长主体134，该主体在第一端138牢固固定于锚件20a，且在第二端140牢固固定于锚件20b。主体134倾斜于轴线11而从锚件20a到锚件20d在椎骨12、14之间跨越轴线地延伸。主体134环绕至少一部分锚件20d，并且跨越轴线地且垂直于轴线
11延伸至锚件20c。主体134进一步环绕锚件20c，并且倾斜于轴线11从锚件20c到锚件
20b在椎骨12、14间跨越轴线地延伸。主体134的第二端140牢固固定于锚件20b。

[0031] 主体134可以是任何合适的形式，例如系绳、缝线、线、系绳、带、绳索、线缆、或绳。端部138、140可通过任何合适的连接牢固固定于锚件20a、20b。端部138、140可包裹或环绕锚件20的接纳部分22。端部138、140也可通过紧固螺钉、套环(crimp)、销钉、或其它合适的紧固装置固定在接纳部分22的通道内或围绕接纳部分22的支柱。通过使主体34定位在接纳部分22的沟槽、凹槽、接纳部、通道或其它结构内，使主体134固定于锚件20c、20d，从而允许主体34在相对于接纳部分22滑动同时保留在接纳部分22上。

[0032] 结构132是柔性地，但能张紧以在椎骨12、14的各个相邻侧限制或约束椎骨12、14相互分离地运动。椎骨相互间的轴向旋转运动(如箭头18、19所示)也受到结构132张紧作用的限制。主体134可围绕锚件20c、20d滑动(如箭头142所示)，从而在轴向旋转期间维持结构132的张力。主体134与锚件20c、20d的动态连接允许锚件20a、20d间的跨越轴线部分134a的长度增加，而锚件20b、20c间的跨越轴线部分134b的长度减小。相反方向上的轴向运动又可导致主体134围绕锚件20c、20d沿箭头142的相反方向滑动，使锚件20a、20d间的跨越轴线部分134a的长度减小，而锚件20b、20c间的跨越轴线部分134b的长度增加。通过滑动改变锚件间长度的能力维持了结构132在锚件20间的张力。

[0033] 现在参考图5，其中显示了压缩构件60。压缩构件60包括在第一端64和第二端66间延伸的主体62。第一啮合构件68从第一端64延伸，第二啮合构件70从第二端66延伸。主体62可相对于啮合构件68、70膨大，使得端部64、66分别与各个不同椎骨12、14的锚件20的接纳部分22邻接定位，以限制锚件20的运动，因而限制椎骨12、14的相互运动。
啮合构件68、70可啮合于各个相邻锚件20以使压缩构件60保持相对于锚件22的定位。

[0034] 一个例子的稳定系统230在图6中示出。稳定系统230采用上文所述的跨越轴线的稳定结构32a、32b。第一压缩构件60a位于锚件20a、20c之间，主体62的端部邻接啮合锚件的接纳部或邻近其定位。啮合构件68可啮合于锚件20a，啮合构件70可啮合于锚件20c，以使压缩构件60a保持与锚件20a、20c相啮合。类似地，压缩构件60b可啮合在锚件
20b、20d之间。

[0035] 在一种形式中，啮合构件68、70是柔性构件，它们允许椎骨12、14相互分离的运动且张紧以限制这种运动。啮合构件68、70可包括穿过主体62的通道定位的柔性绳索、系绳、绳、线、缝线或其它构件的相对端。或者，主体62可覆盖模制(over-molded)在啮合构件68、70周围而形成一体结构。啮合构件68、70可通过任何合适的连接方式啮合于锚件20。
例如，啮合构件68、70可包裹或环绕锚件20的接纳部分22。啮合构件68、70也可用紧固螺钉、套环(crimp)、销钉或其它合适的紧固装置固定在接纳部分22的通道内或围绕接纳部分22的支柱固定。

[0036] 压缩构件60a、60b在啮合有系统230的脊柱节段的侧部响应椎骨相互靠近的运动而接触各个锚件20。压缩构件60a、60b也可通过一般在各个锚件20上施加的向外导向的力来维持椎骨12、14间的分离力。椎骨12、14在邻近系统230一侧相互分离的运动可由结构32a、32b限制，并通过啮合构件68、70与各个锚件的啮合来补充。

[0037] 另一个例子的稳定系统330在图7中示出。稳定系统330采用上文所述的跨越轴线的稳定结构32a、32b。然而，压缩构件60a、60b也可跨越轴线定位且朝向倾斜于中轴线11。第一压缩构件60a位于锚件20a、20d之间，主体62的端部邻接啮合锚件的接纳部或邻近其定位。啮合构件68可啮合于锚件20a，啮合构件70可啮合于锚件20d，以使压缩构件
60a保持与锚件20a、20d的啮合。类似地，压缩构件60b可啮合在锚件20b、20c之间。

[0038] 压缩构件60a、60b分别位于结构32a、32b的成环部分内。压缩构件60a、60b在其相互交叉的地方可围绕彼此而弯曲。在另一个实施方式中，压缩构件在交叉处具有凹口，以使结构轮廓最小。在又一个实施方式中，压缩构件60a、60b相互间一体成形。

[0039] 压缩构件60a、60b在啮合有系统330的脊柱节段的侧部响应椎骨相互靠近或相互旋转的运动而接触各个锚件20。压缩构件60a、60b也可通过一般在各个锚件20上施加的向外导向的力来维持椎骨12、14间的分离力。

[0040] 现在参考图8，另一实施方式的稳定系统包括啮合在脊柱节段10的椎骨12、14之间的结构430。稳定结构430为整体X形状，包括在锚件20间倾斜于中轴线11延伸的部分。结构430包括在锚件20a、20b、20c和20d之间沿轴线11定位的中央主体432。结构430包括从主体432向各个锚件20a、20b、20c、20d伸出的向外延伸的臂434a、434b、434c、
434d。

[0041] 结构430由柔性可压缩材料构成，该材料在允许椎骨12、14相互运动同时限制椎骨12、14的分离、压缩和轴向旋转。臂434可具有弹性，能够回到无张力或非压缩状态，从而限制椎骨12、14的相对运动。臂434还可相对于主体432独立地弯曲或挠曲以允许脊柱运动。臂434在其外端可包括孔，以允许臂绕各个锚件20定位。在另一种形式中，锚件20可穿过臂中的孔定位，以将臂固定于各个椎骨。

[0042] 现在参考图9，其中显示了啮合在脊柱节段10的椎骨12、14之间的另一实施方式的稳定系统530。稳定系统530包括形状形成“I”型构型的主体，该主体包括中央结构及横向延伸的上下结构。上下结构可双侧啮合于各个椎骨12、14，中央结构在上下结构的侧端之间中央定位。

[0043] 在图9所示实施方式中，上下结构534、536分别包括在啮合于椎骨12的锚件20a、20b之间和啮合于椎骨14的锚件20c、20d之间横向于中轴线11延伸的构件。中央构件532包括在上下结构534、536之间延伸的构件。可将中央构件532定位成在上结构534的中间部分与下结构536的中间部分之间沿中轴线11或大致沿中轴线11的方向延伸。

[0044] 结构532、534、536可由一个元件或多个元件构成。结构532、534、536由柔性可压缩材料构成，该材料在允许椎骨12、14相互运动的同时限制椎骨12、14的分离、压缩和轴向旋转。在一个实施方式中，中央主体532为刚性，上下结构534、536中至少一个可为柔性和弹性的，以可回到无张力或非压缩状态，从而限制椎骨12、14间的相对运动。其它实施方式考虑上下结构534、536中的另一个为刚性，或上下结构534、536中的另一个为柔性。柔性上和/或下结构534、536可相对于中央构件532独立地弯曲或挠曲，以允许脊柱运动。结构534、536与中央构件532的连接可抵抗椎骨的扭转运动和压缩。

[0045] 结构534、536可以是杆、棒、连接件、板或其它细长构件，在其朝向外侧的端部处包括孔以实现围绕各个锚件20的定位。在另一种形式中，锚件20可穿过结构中的孔定位，以使结构固定于各个椎骨。还考虑，侧向端部可接纳在锚件中并用紧固螺钉、螺帽或其它装置固定其中。在另一种形式中，结构534、536包括从其延伸的啮合构件，例如上文所描述的压缩构件60，它通过包裹或围绕锚件而啮合于锚件20，或者伸入并固定在锚件通道内。

[0046] 在另一个实施方式中，上下结构534、536可为刚性，中央构件532可为柔性以至少允许椎骨12、14相互靠近的有限运动，同时施加回到无张力或非压缩状态的返回力以限制椎骨12、14间的相对运动。中央构件532可以是杆、棒、板、连接件或其它细长构件，包括相对端538、540，端部538、540适于分别啮合上下结构534、536。在所示实施方式中，端部包括U-形接纳部以分别接纳上下结构534、536。在其它实施方式中，端部分别啮合上下结构534、536以限制椎骨12、14相互分离运动。这种啮合包括在中央构件532的端部提供以下结构的任一种或其组合：I螺栓构型、钩、夹具、紧固螺钉、接纳在上下结构534、536的孔中的尺寸减小部分、或摩擦配合。在另一个实施方式中，中央构件532的端部可包括诸如系绳或绳索的的啮合构件，这些啮合构件包裹或被接纳并固定在各个相邻的上下结构534、536中。

[0047] 稳定结构可由一种或多种具有承受人体负荷所需的合适的强度特性的材料构成，根据该材料的功能，可允许相邻椎骨的压缩或分离，同时限制椎骨间的相对运动。结构可由例如以下的材料构成：陶瓷、塑料、金属、弹性体、形状记忆材料、或碳纤维复合材料。结构可倾斜于脊柱的中轴线取向，形成在相邻椎骨的锚件间延伸的X形，提供对相邻椎骨轴向旋转和分离运动的有效约束，同时保留脊柱运动节段的运动能力。

[0048] 上文所述结构的可选构型中，其尺寸可根据特定患者所需的具体设计而变化。更具体地，尺寸和几何形状可基于患者解剖学结构、生理条件、结构中所用材料类型而变化。考虑在后侧稳定操作中的具体应用，其中，使锚件啮合于椎骨椎弓根，使稳定结构啮合于锚件。

[0049] 虽然在附图和上述说明中详细阐述和描述了本发明，认为这些内容是示例性而非限制性的。落本发明精神范围内的所有改变和改进都需要保护。