椎间盘假体

摘要

一种椎间盘假体包括第一配合元件和第二配合元件，其中所述元件中的一个包括柱桩，且所述元件的另一个包括适合接收所述柱桩的凹部。

权利要求

1.一种椎间盘假体，其包括：

-第一配合元件和第二配合元件，所述元件具有前端和后端以及侧面；

-所述第一配合元件包括外表面和指向所述第二配合元件的内表面；

-所述第二配合元件包括外表面和指向所述第一配合元件的内表面；

-所述第一配合元件的内表面包括：大体位于中央的纵向延伸的铰接突舌，所述突舌在所述第一配合元件的前端和后端之间延伸；以及第一对铰接肩部，所述第一对铰接肩部在所述突舌的相对侧纵向延伸；

-所述第二配合元件的内表面包括：大体位于中央的纵向延伸的铰接凹槽，所述凹槽在所述第二配合元件的前端和后端之间延伸；以及第二对铰接肩部，所述第二对铰接肩部在所述凹槽的相对侧纵向延伸；

-所述突舌和所述凹槽形状大体互补，由此当假体处于已组装状态时，所述凹槽适于以可移动方式在其内接收所述突舌；

-所述第一对肩部和所述第二对肩部配合地设置，其中当假体处于已组装状态时，所述第一配合元件的肩部靠在所述第二配合元件的肩部上；

所述突舌包括邻近所述第一配合元件内表面的近端和与所述近端相对的末端，其中所述近端比所述末端在横截面上具有较窄的宽度；

所述凹槽包括开口和用于容纳所述突舌的末端的基部，所述凹槽的开口比所述突舌的末端在横截面上具有较窄的宽度；

所述第一配合元件和所述第二配合元件中的一个包括大体位于中心的、从所述第一配合元件和所述第二配合元件中的一个的内表面延伸的柱桩，其中所述第一配合元件和所述第二配合元件中的另一个包括用于接收所述柱桩的凹部。

2.根据权利要求1所述的假体，其中所述突舌的末端和所述凹槽的基部包括配合的铰接部，以允许所述第一配合元件和所述第二配合元件在前端和后端之间的相对平移运动，并允许所述第一配合元件和所述第二配合元件的相对侧向运动。

3.根据权利要求2所述的假体，其中所述突舌的末端和所述凹槽的开口之间的尺寸差异限制所述平移运动和侧向运动的量，其中当所述突舌的末端接触所述凹槽的开口时，所述运动被约束。

4.根据权利要求3所述的假体，其中所述凹槽的基部比所述突舌的末端宽，以允许所述第一配合元件和所述第二配合元件之间的相对轴向旋转。

5.根据权利要求4所述的假体，其中所述凹槽的基部和所述突舌的末端之间的尺寸差异限制所述轴向旋转的运动量，其中当所述突舌的末端接触形成所述凹槽的基部的壁时，所述轴向旋转被约束。

6.根据权利要求1所述的假体，其中所述凹部大于所述柱桩。

7.根据权利要求6所述的假体，其中所述凹部的尺寸被形成为允许所述柱桩在其内运动。

8.根据权利要求7所述的假体，其中所述柱桩与所述凹部的壁的接触限制了所述第一配合元件和所述第二配合元件之间的相对运动。

9.根据权利要求1所述的假体，其中所述凹部包括容纳弹性材料的基部。

10.根据权利要求1所述的假体，其中所述柱桩设置在所述第二配合元件上，并且所述凹部设置在所述第一配合元件上。

11.根据权利要求1-10中任一项所述的假体，其中所述第一配合元件和所述第二配合元件的外表面均设置有一个或多个骨锚固装置。

12.根据权利要求11所述的假体，其中所述骨锚固装置包括一个或多个物理和化学锚固装置。

13.根据权利要求12所述的假体，其中所述骨锚固装置选自柱桩、销、微孔、孔洞、粘合剂、和组织生长促进剂。

14.根据权利要求1-10中任一项所述的假体，其中所述第一配合元件和所述第二配合元件的外表面在横过所述假体的纵向轴线延伸的平面上呈大体凸形。

15.根据权利要求14所述的假体，其中所述第一配合元件和所述第二配合元件的外表面均设置有沿所述第一配合元件和所述第二配合元件的所述纵向轴线延伸的凹槽。

16.根据权利要求1-10中任一项所述的假体，其中所述第一配合元件和所述第二配合元件的外表面大体平坦。

说明书

椎间盘假体

[0001] 本申请是申请人“活动脊柱技术有限公司”于2006年5月2日提交的、申请号为200680015160.7、名称为“椎间盘假体”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

[0002] 本发明涉及人造关节植入物或关节假体的领域。在一个方面，本发明涉及脊柱植入物，尤其涉及提供动态脊柱稳定的包括椎间盘假体的植入物。

背景技术

[0003] 脊柱是由各种结构组织组成的复杂结构，尽管具有极大的挠性，但其为身体提供结构和稳定性。脊柱由椎骨组成，每个椎骨具有大体圆柱形的椎体。相邻椎体的相对表面由纤维软骨材料组成的椎间盘(或盘)连接在一起和分离。椎体也由一起作用的韧带的复杂布置彼此连接，以限制过度运动和提供稳定性。稳定脊柱对于防止使丧失能力性疼痛、渐重性畸形和神经损害是重要的。

[0004] 脊柱的组织结构允许在没有大阻力的情况下发生运动(沿正向和反向的平移和旋转)，但是当运动的范围达到生理极限时，运动阻力逐渐增加以使运动以受控方式逐渐地停止。

[0005] 椎间盘是具有高度功能性并且复杂的结构。它们包含亲水性蛋白物质，所述亲水性蛋白物质能够吸水，由此增加其体积。所述蛋白也被称为髓核，由被称为纤维化环的韧带结构围绕和包含。椎间盘的主要功能是承载负荷和运动。通过它们的承重功能，椎间盘将负荷从一个椎体传递到下一个，同时在相邻椎体之间提供缓冲。椎间盘允许运动发生在相邻椎体之间，但是在有限范围内发生，由此提供脊柱结构和硬度。

[0006] 由于许多因素，例如年龄、损伤、疾病等，常发现椎间盘失去其尺寸稳定性并且塌陷、收缩、移位、或者以另外方式被损坏。通常用本领域中已知的假体和各种形式的此种假体或植入物来置换病变或受损椎间盘。已知方法之一包括在椎间盘所占据的空间中用垫块置换受损椎间盘。然而，这样的垫块也将相邻椎骨融合在一起，由此防止它们之间的任何相对运动。

[0007] 最近，已提出允许相邻椎骨之间运动的椎间盘置换植入物。在以下美国专利：no.5,562,738(Boyd等人)；no.6,179,874(Cauthen)；和no.6,572,653(Simonson)中，提供了一些现有技术的植入物的例子。

[0008] 不幸的是，在现有技术中教导的椎间盘置换(即植入物)方案通常是有缺陷的，原因在于它们并不考虑脊柱的独特和生理功能。例如，许多已知的人造椎间盘植入物关于脊柱的正常生理运动范围在多数运动平面中无约束。尽管一些现有技术的设备提供了运动的约束范围，但是这些约束常在正常生理运动范围之外；由此导致此种设备在功能上无约束。此外，已知的无约束植入物依赖于正常结构、以及在许多情况下例如变性小面的病变结构来限制过度运动。这常常导致小面关节过早变性和对脊柱组成的其他附带损害。

[0009] 因此，需要存在一种克服现有技术方案中的至少一些缺陷的椎间盘植入物。尤其是，需要存在这样一种脊柱植入物，其允许重建脊柱结构，同时防止运动和保护脊柱的受影响区段的小面关节不加速变性。

发明内容

[0010] 根据本发明，提供一种椎间盘假体，其包括：

[0011] -第一配合元件和第二配合元件，所述元件具有前端和后端以及侧面；

[0012] -所述第一元件包括外表面和指向所述第二元件的内表面；

[0013] -所述第二元件包括外表面和指向所述第一元件的内表面；

[0014] -所述第一元件的内表面包括：大体位于中央的纵向延伸的铰接突舌，所述突舌在所述第一元件的前端和后端之间延伸；以及第一对铰接肩部，所述第一对铰接肩部在所述突舌的相对侧纵向延伸；

[0015] -所述第二元件的内表面包括：大体位于中央的纵向延伸的铰接凹槽，所述凹槽在所述第二元件的前端和后端之间延伸；以及第二对铰接肩部，所述第二对铰接肩部在所述凹槽的相对侧纵向延伸；

[0016] -所述突舌和所述凹槽形状大体互补，由此当假体处于已组装状态时，所述凹槽适于以可移动方式在其内接收所述突舌；

[0017] -所述第一对肩部和所述第二对肩部配合地设置，其中当假体处于已组装状态时，所述第一元件的肩部靠在所述第二元件的肩部上；

[0018] 所述突舌包括邻近所述第一元件内表面的近端和与所述第一端相对的末端，其中所述近端比所述末端在横截面上具有较窄的宽度；

[0019] 所述凹槽包括开口和用于容纳所述突舌的末端的基部，所述凹槽的开口比所述突舌的末端在横截面上具有较窄的宽度；

[0020] 所述第一元件和所述第二元件中的一个包括大体位于中心的、从所述第一元件和所述第二元件中的一个的内表面延伸的柱桩，其中所述第一元件和所述第二元件中的另一个包括用于接收所述柱桩的凹部。

[0021] 在一个方面，本发明提供了一种人造关节，其允许在预定范围内沿不同轴线的单独或耦合运动。

[0022] 在另一方面，本发明提供了一种用于置换椎间盘的植入物。

[0023] 在另一方面，本发明提供了一种人造椎间盘，其允许相邻椎骨绕不同轴线的运动范围。此种运动被限制在预定范围内，在所述预定范围内相邻椎骨的运动不会导致邻接脊柱结构部件的恶化。

[0024] 在另一方面，绕不同轴线的上述运动可被耦合以更精密地模拟自然运动。

附图说明

[0025] 参考附图，在以下具体描述中将更清楚本发明的特征，其中：

[0026] 图1是椎骨的运动范围的示意图。

[0027] 图2是根据本发明的一个实施方式的脊柱植入物的立体图。

[0028] 图3是图2的植入物的端视图。

[0029] 图4是图2的植入物的侧视图。

[0030] 图5是图2的植入物的俯视图。

[0031] 图6是图2的植入物的下部分的立体图。

[0032] 图7是图6的下部分的端视图。

[0033] 图8是图6的下部分的俯视图。

[0034] 图9是图6的下部分的侧视图。

[0035] 图10是图2的植入物的上部分的立体图。

[0036] 图11是图10的下部分的端视图。

[0037] 图12是图10的下部分的俯视图。

[0038] 图13是图10的下部分的侧视图。

[0039] 图14是沿着图5的线I-I所剖得的端视横截面图。

[0040] 图15是沿着图5的线II-II所剖得的侧视横截面图。

[0041] 图16是图2的植入物沿端对端方向移位时的立体图。

[0042] 图17是图16的植入物的俯视图。

[0043] 图18是沿着图17的线III-III所剖得的侧视横截面图。

[0044] 图19是图2的植入物旋转地移位时的立体图。

[0045] 图20是图19的植入物的俯视图。

[0046] 图21是沿着图20的线IV-IV所剖得的侧视横截面图。

[0047] 图22是图2的植入物沿侧面对侧面方向移位时的立体图。

[0048] 图23是图22的植入物的俯视图。

[0049] 图24是沿着图23的线V-V所剖得的侧视横截面图。

[0050] 图25是根据本发明的另一实施方式的植入物的立体图。

[0051] 图26是根据本发明的另一实施方式的植入物的立体图。

[0052] 图27是根据本发明的另一实施方式的植入物的立体图。

[0053] 图28是图27的植入物的前视图。

[0054] 图29是图27的植入物的侧视图。

[0055] 图30是图27的植入物的平面图。

[0056] 图31是图27的植入物沿端对端方向移位时的平面图。

[0057] 图32是图29的植入物的横截面侧视图。

[0058] 图33是图36的植入物处于图31的移位位置的横截面侧视图。

[0059] 图34是图27的植入物旋转地移位时的平面图。

[0060] 图35是图27的植入物沿侧面对侧面方向移位时的平面图。

[0061] 图36是图28的植入物的横截面侧视图。

[0062] 图37是图36的植入物位于图35的移位位置的横截面前视图。

具体实施方式

[0063] 本发明提供了用于置换受损或出现另外功能障碍的椎间盘的人造椎间盘或植入物。本发明的植入物设计成保持相邻椎体之间的运动，但是以预定限制的方式。

[0064] 在以下描述中，将使用术语“上”，“下”，“前”，“后”，和“侧向”。这些术语用来描述本发明的植入物定位在脊柱内时的方位。因而，当脊柱处于竖直位置时“上”表示顶部，“后”表示面对身体后部的植入物的部分(或其他脊柱组成)。可以理解的是，这些位置术语无意将本发明限制到任何特定方向，而是用于便利描述植入物。

[0065] 图1通过标示关联于椎骨的各种自由度而示出椎骨运动的复杂度。在生理运动的正常范围内，椎骨在“中性区”和“弹性区域”之间延伸。中性区是总运动范围内的区域，在该区域内韧带相对不受应力；也就是说，韧带提供相对小的运动阻力。当运动发生在运动范围极限处或附近时，就到达了弹性区域。在该区域，韧带的粘弹性质开始提供运动阻力，使运动减慢直到该运动停止为止。日常运动大多发生在中性区内，仅偶尔延续进弹性区域内。包含在中性区内的运动不会对软组织结构施压，而进入弹性区域内的运动将引起不同程度的弹性反应。因此，尤其在脊柱植入物的领域中，通过将运动约束于模拟中性区的预定区域，将使对相邻骨组织和软组织结构的应力最小化。例如，此运动约束将减小小面关节变性。

[0066] 总体而言，本发明提供了一种用于置换椎间盘的脊柱植入物。然而，由于独特的设计特征，本发明的概念也可以用于置换，重建或修改需要运动保持的其他关节和或结构。同样地，本发明并不限于人或任何特定动物，而是可以用于脊柱或身体内的任何其它地方。本发明的植入物通常由两个部分组成，所述部分由独特的互锁机构连接并且相对于彼此可移动。此相对运动包括各种自由度，但是借助于止动器的独特组合被限制到预定的指定范围，这取决于待置换结构的解剖和功能要求。在本公开内容中，将参考本发明的关于人造椎间盘的实施方式。然而，本领域的技术人员可以理解的是，在其他实施方式中，本发明可用于形成人造小面关节、膝关节、髋关节、指关节等。

[0067] 图2示出了本发明的一个实施方式。如图所示，植入物10包括被设计成互锁的两个部分12和14，这将在下面进一步进行描述。为了方便起见，将第一部分12称为上部分，而将第二部分14称为下部分。可以理解的是，这些描述词并不意味着表示各个部分的任何特定布置或定位。部分12和14各自分别具有外表面16和18。外表面16和18各自均呈回旋状并且包括纵向延伸并大体平行的凹槽20和22。如图2的实施方式中所示，部分12和14组合在一起时，植入物10包括一个主体，该主体具有带侧面11和13的大体双圆柱形外形。为了方便起见，将侧面11和13分别称为左侧面和右侧面。然而，侧面的这种描述不应当被认为是以任何方式对本发明进行空间地或另外地限制。

[0068] 图3示出了图2的植入物的端视图。可以看出，在已组装的植入物中，上部分12包括纵向延伸突舌24，该突舌被限定尺寸以与设在下部分14内的纵向延伸凹槽26配合。突舌24通常包括“T”形结构，该“T”形结构具有最接近部分12主体的腰部28和扩张端部
30。设在下部分14内的配合凹槽26通常包括“U”形形状，该“U”形形状具有比口部或开口34宽的基部32。如图中所示，凹槽26的口部34比突舌24的扩张部分30窄。然而，基部32比扩张部分30宽。可以理解，通过用挠性材料形成至少扩张部分30并将突舌24压入到凹槽26内，上部分12和下部分14都可通过“卡扣配合”锁定在一起。

[0069] 而且，根据图3所示的实施方式，突舌24的扩张部分30被限定尺寸以比(即在侧面11和13之间获得的尺寸)凹槽26的基部32的宽度窄，同时以类似的方式，突舌24的腰部28的宽度比凹槽26的口部34的宽度窄。此外，突舌24和凹槽26分别设置有互相配合的凹表面36和凸表面38。表面36和38都在侧面11和13之间倾斜，并且在下面对其相同曲率进一步进行讨论。因而，本领域的技术人员可以理解，以上装置允许上部分12可滑动地接合在下部分14内，以允许该上部分借助于一个在另一个上滑动的凹表面36和凸表面38在侧面11和13之间移动。为了进一步便利该运动，上部分12和下部分14的各自邻近突舌24和凹槽26的接触表面设置有倾斜边缘。更具体而言，在图3中所示的本发明的实施方式中，上部分12包括两个向下倾斜的、各自位于突舌24相对侧的侧表面或肩部40a和40b。此外，下部分14也设置有向下倾斜的侧表面或肩部42a和42b，其定位成分别与表面40a和40b配合。可以理解的是，术语“向下”在这里使用是为了方便相对于如图3所示植入物的方向进行描述，而不是意味着以任何方式限制本发明的植入物的方向。如图所示，倾斜表面40a、40b、42a和42b的角度略有不同，由此导致在任何时刻各表面仅有一部分接触。此关系用于将运动的范围逐渐限制在各个接触表面之间，并因此将各运动限制在部分12和14之间。该关系在下面进行更详细的描述。

[0070] 如上所述，上部分12设计成在下部分14上移动或滑动以允许部分12朝侧面11和13移动。此外，如图3中可见，突舌24和凹槽26的布置尽管允许它们之间的一些相对运动，但也限制此侧向运动的范围。例如，可以看出，上部分12可朝着侧面11移动，仅到凹槽26的口部34的壁接触突舌24的腰部28为止。在该点，部分12沿朝着侧面11方向的任何进一步运动均被禁止。可以理解的是，关于朝着侧面13的运动存在类似限制。

[0071] 最后，也如图3所示，在一个实施方式中，在侧面11和13之间测得的上部分12的宽度略窄于下部分14的宽度。如本文所述并且本领域的技术人员可以理解，该尺寸差异允许上部分12在下部分14上“摇动”而不会导致上部分12的边缘延伸超过下部分14的边缘。

[0072] 图4从侧面11的视角示出了植入物10。如图所示，部分12和14的邻接表面40a和42a分别地进一步包括在植入物的端部15和17之间延伸的曲线。为了方便起见，将端部15和17分别称为后端和前端。然而，对端部的此种描述不应当被认为是以任何方式对本发明进行空间地或另外地限制。可以理解的是，在表面40a和42a上所设置的曲率允许上部分12的表面40a在下部分14的表面42a上滑行。此外，这样的滑动运动可描述为“摇动”。

[0073] 图5在俯视图中示出了上部分12。可以看出，在这种实施方式中，部分12和植入物10本身通常包括矩形主体，该矩形主体具有在侧面11和13之间延伸的主要尺寸“X”和在端部15和17之间延伸的次要尺寸“Y”。在一个实施方式中，X和Y的尺寸分别为18mm和15mm。在此种实施方式中，植入物的高度将为10mm。可以理解的是，提供前述尺寸仅用于作为例子帮助理解本发明而无意以任何方式限制本发明。植入物的各种其他尺寸对于本领域的技术人员而言是很清楚的。

[0074] 图6-9示出了图2的植入物的下部分14当未连接到上部分时的各种视图。如图所示，凹槽26横过部分14在端部15和17之间纵向地延伸。也如图所示，形成凹槽26基部的凸表面38包括在部分14的端部15和17之间延伸的另一凸形弯曲部。如下面将进一步所述，相应凹形弯曲部设置在上部分12的突舌24上。

[0075] 如图6-8中所示，下部分14设置有大体卵形的柱桩44。本领域的技术人员可以理解，柱桩44的各种其他形状也是可能。柱桩44从表面38延伸到凹槽26内，并且通常设置在部分14的中心。在优选实施方式中，柱桩44设置有锥形上部46。柱桩44优选地与部分14的其余部分一体地形成。柱桩44的目的将在下面进一步进行讨论。

[0076] 在另一实施方式中，所述的柱桩44和狭槽48可被修改以获得抗压缩能力，同时仍然允许该独特的卡扣锁定机构按照所设计地作用。这可通过修改柱桩、狭槽或两者来实现。柱桩可与部分14分离地被制造。它可以部分地或完全地由适应各种压缩程度的材料——例如凝胶——来制造。可压缩材料可粘结或固定到缩短的柱桩以获得相同的总高度和功能，但是抗压缩。基部或柱桩端部也可部分地或完全地由线圈型机构代替以允许压缩。

[0077] 狭槽48可深入到部分12内，以允许用例如凝胶的可压缩材料部分地或完全地填充狭槽。可以预料到，然后柱桩将推抵狭槽内的可压缩材料，因此产生压缩阻力。因而，此阻力将用于——特别是当移植时——吸收施加到椎间盘的轴向力。

[0078] 柱桩和狭槽机构的修改可涉及在14内产生狭槽48，从而导致在两个侧面上均产生狭槽。这将在14和12之间产生腔，所述腔可填充有例如凝胶的可压缩材料的“块料”。然后它可以以与柱桩相同的方式作用，但是可移动，并且当两个部分相对于彼此移动时可在“腔”内移动。

[0079] 图10-13示出了植入物10的上部分12。如图所示，突舌24的弯曲表面36设置有在端部15和17之间延伸的另一曲率半径，由此为表面36提供附加的凹形结构。如上所述，表面36的两个曲率半径与凹槽26的表面38的曲率半径配合。

[0080] 也如图所示，特别在图10和12中，突舌设置有狭槽48，该狭槽适合接收下部分14的柱桩44。狭槽48限定尺寸以比柱桩44略大，因此当柱桩44和狭槽48接合时允许沿所有方向的有限运动。也可以理解的是，除了本文所述的其他目的之外，柱桩44和狭槽48也用于当将部分12和14接合在一起时主动地定位部分12和14。

[0081] 参考图6-8，将会看到下部分14的口部34的开口由分别位于侧面11和13上的相对突舌39a和39b限定，各所述突舌均彼此相向延伸。突舌39a和39b是相对凸出形状，并且包括突伸进口部34内的弯曲部。此布置导致口部34在开口的中心(在最接近柱桩44的区域处)具有较窄间隙，并且在端部15和17处具有较宽间隙。如图10-12中所示，腰部28包括分别位于侧面11和13上的凹槽41a和41b。在一个实施方式中，凹槽41a和41b大体平行，由此腰部28设置有在端部15和17之间恒定的宽度。然而，在其他实施方式中，所述凹槽可以是相对凸出形状以使腰部在中心(在最接近柱桩44的区域处)具有较大宽度，并且在端部15和17处具有较小宽度。从以上描述和附图中可以理解，当部分12和14被连接时，突舌39a和39b适合分别接收在凹槽41a和41b内。此外，由于至少突舌39a和
39b的凸曲率，可以理解的是部分12和14由此被允许相对于彼此绕中心轴旋转。该运动在下面进一步进行描述。另外，本领域的技术人员可以理解的是，通过调整突舌39a、39b和/或相应凹槽41a、41b的曲率半径，可以增加或减小部分12和14的相对旋转的允许范围。

[0082] 因而，从以上描述可以理解上部分12和下部分14的配合弯曲状表面的特定设计和布置提供以下特征：(1)用于两个部分12和14的卡扣和锁定机构；和(2)用于限制两个部分沿各个方向的相对运动的软止动机构。此外，可以理解的是部分12和14的配合表面允许各种定向运动被耦合，或同时发生。例如，本发明允许椎间盘耦合与屈曲、侧向旋转和侧向弯曲关联的运动。如上所述，在本发明的一个方面，这些运动范围被限定，其中植入物包括人造椎间盘。因此可以理解的是对于其他关节，与脊柱关节关联的所有运动自由度并非都是必需的。例如，对于指关节，在单一平面内的运动就已足够。

[0083] 首先，如上所述，通过使部分12和14的面对表面接触以将突舌24引入到凹槽26内，使上和下部分卡扣在一起。通过将突舌压入到凹槽内以形成“卡扣”配合，实现了将两个部分锁定在一起。通过将上部分12的突舌24的腰部28形成为略宽于下部分14的凹槽26的口部34，使得需要较小力将突舌压入到凹槽内，产生卡扣机构。可以理解的是，仅当柱桩44和狭槽48对准以允许柱桩44进入狭槽48内时，才产生这样的卡扣配合。所述部分优选地设计成一旦卡扣在一起，就极难将它们分离。卡扣突舌和凹槽机构导致两个邻接部分12和14之间的可变不完全约束运动。可以理解的是，所述机构允许运动，同时它也约束超出可变预定范围的过度运动。此外，如上所述，通过将上部分12的狭槽48的尺寸形成为略大于下部分14的柱桩44，防止发生的运动超出柱桩和狭槽强加的约束而在所有运动平面中超过预定范围。两种情况下的预定范围将优选地被限制到上述预定范围内的运动。

[0084] 其次，相对于如上所述的本发明的“软止动”机构，部分12和14的每一个的铰接邻接表面(即表面36和38，40a和42a，40b和42b)为了平滑铰接而被定型和优化以使设计区域内的磨损最小化，但是在其他区域内铰接表面被优化以增加运动阻力，形成软止动机构。通过设置组成上端板和下端板两者的铰接侧面的凸表面和凹表面，产生软止动机构。具体而言，当两个部分12和14相对于彼此移动时，本发明的相应凸表面和凹表面的曲率半径相对于彼此变化。在此方面，植入物的凸表面优选地设置有小于对应凹表面的曲率半径。
以此方式，当凸表面沿着凹表面滑动时，运动阻力初始最小，然后当运动范围增加而远离中性区时，运动阻力逐渐增加。该装置在本文称为“软止动”。当阻力增加时，运动的容易性减小，但是如果运动继续增加，将到达“硬止动”(即，例如当突舌24的壁接触凹槽26的壁时)。这可以被解释成上坡运动的阻力，原因是凸表面沿着凹表面向上滑动。阻力的逐渐增加导致在到达硬止动之前产生“缓冲区域”。在总运动范围内的该缓冲区域保护融合/固定表面免受与现有技术的植入物相关联的突然剪切力，现有技术的植入物具有低运动阻力和突然硬性止动机构。因而，通过产生此“缓冲区域”，本发明保护相邻软组织免受过度应力，原因是止动器被构建到设备的设计中并且不依赖于正常功能结构或部分病变结构，例如韧带或小面关节。

[0085] 由于锁定机构和软止动的性质，本发明的植入物具有独立于相邻椎骨的小面关节作用的能力，原因是成对小面关节的功能被构建到植入物设计本身中。因此，本发明的植入物可为脊柱提供稳定性，即使在没有后元件的情况下亦如此。这使本发明在某些应用中极其有用，例如损伤或不稳定的其他情况。

[0086] 可以理解的是本发明的椎间盘可植入到脊柱的各种区域内，包括颈、胸和腰。

[0087] 现在将参考以下附图描述部分12和14的相对运动。

[0088] 中性位置

[0089] 图14和15分别是沿着图5的平面I-I和II-II所剖得的植入物的横截面图。可以看出，当植入物处于中性位置时，部分12和14对准。通过示出相对表面的仅某些部分接触，图14也示出了部分12和14的各配合弯曲状表面的曲率半径的差异。图14和15也示出了柱桩44和狭槽48之间的尺寸差异。如图所示，并且在以下描述中将更清楚，狭槽沿其长度——也就是端部15和17之间所测得的尺寸——具有较大尺寸差异。

[0090] 1)屈曲和伸展

[0091] 图16-18示出了当以端对端方式移位时的图2的植入物10，也就是说，其中一个部分，例如上部分12，相对于另一个部分，例如下部分14，朝着端部15和17之一移动。当包含植入物的脊柱区域沿从后向前(屈曲)或从前向后(伸展)方向移动时，将发生此种移位。应当注意的是，植入物的上部分12和下部分14之间的运动的范围以两种方式被限制。首先，在上部分12朝着后端15移动的运动过程中，突舌24的扩张部分30在前端17处向上上升，以接触下部分14的凹槽26的口部34的壁。该运动约束在图16中示出。此外，如图18中所示，上部分朝着后端15的运动继续，直到狭槽的前壁50接触柱桩44为止，在该点，进一步的运动被阻止。也如图18中所示，上部分12的运动继续，直到所述部分的端壁偏移位移角θ1为止。在一个实施方式中，对于每个方向而言该位移角可以是4.25°。因而，对于屈曲和伸展的全部范围而言，植入物所提供的运动范围可以是8.5°。可以理解的是，该范围仅仅是例子，不应当被认为是以任何方式限制本发明。

[0092] 2)旋转

[0093] 图19-21示出了当上部分12相对于下部分14绕垂直轴线轴向旋转时的本发明的植入物。使用术语“垂直”是为了方便起见，并且该术语不应当被认为是将本发明限制到任何特定空间方向。如图19和21中所示，上部分12的旋转运动被限制在突舌39a(未示出)和39b(示出)的端部分别与凹槽41a(示出)和41b(未示出)的端部接触的点处。上部分12绕中心轴点P的旋转可以允许达到角θ2。根据前面的描述可以理解，依据突舌39a和39b的凸出形状，轴点P基本上位于椎间盘的中心。如上所述，本领域的技术人员在研读本公开内容的基础上将清楚各种运动限制部件的相对尺寸。例如，可以使部件形成为允许沿一个方向的旋转角(θ2)为4°的尺寸。因而，植入物所提供的总旋转范围可以是8°。可以理解的是，该范围仅仅是例子并且不应当被认为是以任何方式限制本发明。

[0094] 3)侧向弯曲

[0095] 图22-24示出了植入物的上部分12在侧面对侧面或侧向屈曲运动中的运动。通过侧面对侧面或侧向屈曲，表示上部分12朝着植入物的右侧面13侧向地移动的运动方向。可以理解，部分12也可以朝着左侧面11移动。在图22和24所示的例子中，应当注意的是当突舌24左侧的扩张部分30邻接口部34的壁时，上部分12的运动被约束。也应当注意的是，此约束通过上部分12的表面40b邻接下部分14的表面42b产生。上部分12沿每个方向的运动可被允许达至角θ3，例如4°。因而，由植入物所提供的侧向运动的总运动范围将为8°。可以理解的是该范围仅仅是例子并且不应当被认为是以任何形式限制本发明。

[0096] 其他实施方式

[0097] 在本发明的其他方面，部分12和14的外表面或融合表面16和18可被处理以促进骨向内生长或者可定型以促进植入物固定到相邻骨结构。可采用表面制备的各种方法以增强植入物的骨传导性质以用于与相邻骨坚固地一体成形。例如，可以使用带有等离子、钛或羟磷灰石等的不同涂层。此外，植入物可设置有孔或微孔、钉或销以及其他特征以促进固定到相邻骨结构。

[0098] 图25和26示出了本发明的其他可能实施方式。图25示出了“单销钉”设计，其中植入物10a具有大体圆柱形的形状。像上述实施方式一样，植入物10a由上部分12a和下部分14a组成，并且包括所有类似特征。在图25中也示出了各种孔60和钉62，它们可分别设在上部分和下部分的外表面16a和18a上。如上所述，孔60和钉62用于方便或促进骨向内生长，由此用于锚固植入物10a。

[0099] 图26在10b处示出了本发明的植入物的另一实施方式，其中所述植入物具有大体矩形的形状，具有相应的上部分12b和下部分14b。像前面的图一样，部分12b和14b的外表面16b和18b可设置有多个孔60和钉62。

[0100] 在图27-37中示出了本发明的进一步实施方式，其中对应于上述的元件用相同的参考数字示出，但是为了方便起见带有前缀“1”。如图所示，人造椎间盘或植入物110包括上部分112和下部分114，所述部分各自均具有相应的外表面116和118(当植入到脊柱内时，分别形成植入物的顶表面和底表面)。像先前的实施方式一样，上部分112包括突舌124，该突舌适合接收在下部分114中的凹槽126内。椎间盘110包括相应的前端117和后端115以及各自的左侧面111和右侧面113。图27-37的实施方式优选地用于置换脊柱颈部中的椎间盘；然而，可以理解的是椎间盘同样可以植入到脊柱的其他部分中(即胸或腰)。

[0101] 在图27-30所示的实施方式中，顶表面116和底表面118分别设置有突出部64和66。在一个方面，突出部64和66定型为从每个表面116和118沿大体垂直于该表面的方向延伸的大体圆柱形隆突。当植入时突出部64和66用于锚固椎间盘110，其中所述突出部植入到椎骨内。可以理解的是，椎间盘的突出部和/或其他表面可设置有纹理或涂层等以增强植入物固定到相邻固有结构。

[0102] 如图30中特别所示，一方面，椎间盘110设置有大体方形的“足迹”。此外，在优选方面，椎间盘110的后端115可具有比前端117更大的宽度(即侧面111和113之间的尺寸)。这例如可如图30中所示地倒圆前端117的角来实现。此种几何形状用于使椎间盘110与该椎间盘待连接的大体不对称的椎骨一致。以此方式，使接触相邻椎骨的骨组织的椎间盘110的表面积最大化，由此使骨向内生长到椎间盘内的程度最大化。本领域的技术人员也将理解，使椎间盘110与相邻骨表面的接触最大化用于最小化或防止椎间盘安置在椎骨的较软组织内。在后一种情况下，可以理解的是此“安置”的最小化保持了植入后椎骨/椎间盘复合体的高度。

[0103] 图27-30示出了本发明的位于中性位置的椎间盘。下面的图将示出移位时的椎间盘。在图31-37中可见，并且如下面进一步所述，这些图中所示的本发明的实施方式包括与上述相同的“止动”机构。

[0104] 图31示出了在矢状面中向前移位的图30的椎间盘。也就是说，上部分112相对于下部分114向前(即朝着端部17)移动。在对照图32和33中可以更清楚地看到该运动。图32示出了椎间盘110位于中性位置的横截面侧视图，而图33示出了位于图31的位移位置的椎间盘。图32和33也示出了椎间盘的柱桩144和相应狭槽148，它们组合起来以提供以上运动的“止动器”之一。如图中所示，上部分112被允许一直移动到一点，在该点所述部分的中心轴线移过角θ1，其与上述实施方式的运动范围相同。在一个实施方式中，角θ1为4.25°，由此允许8.5°的运动范围。

[0105] 图34示出了图27的实施方式在绕中心轴旋转地移位时的平面图。图34示出了相对于下部分114沿朝着侧面111的方向旋转的上部分112。设在椎间盘上的各种“止动器”基本上与上述相同，允许所述部分中的一个旋转大约角θ2。像前面的实施方式一样，该角可沿每个方向均为4°，由此提供8°的旋转范围。

[0106] 图35示出了当沿侧面对侧面方向(即在冠状面中)移位时图27的椎间盘，更具体而言，其中上部分112相对于下部分114朝着右侧面113移位。图36示出了椎间盘110位于中性位置的横截面正视图，而图37示出了位于图35的移位位置的椎间盘。如图所示，上部分112被允许移动到一点，在该点其中心轴线偏移角θ3，此运动以与上述实施方式相同的方式被限制。在一个实施方式中，角θ3为4°，由此允许在冠状面中的运动范围为8°。像先前的实施方式一样，部分112在冠状面中的运动范围通过扩张部分130接触凹槽126的口部134来限制。

[0107] 参考脊柱中置换椎间盘的植入物描述了本发明的各种实施方式。然而，本领域的技术人员可以理解本发明的植入物(或盘)可在身体的各种其他关节区域中得到应用。

[0108] 尽管参考某些特定实施方式描述了本发明，在不脱离如本文所述的本发明的目的和范围的情况下，本领域的技术人员将清楚其各种修改。在此通过引用将上述所有参考文献的全部公开内容纳入本申请。