[发明专利]顺应性的动态式脊柱植入物

说明书

优先权要求

本申请要求2009年2月19日提交的美国临时专利申请No.61/208,018和2009年3月19日提交的美国临时专利申请No.61/210,740的利益和优先权，所述两篇申请都通过该引用为了所有目的整体结合于此。

关于联邦赞助研究的声明

作出本申请的研究是部分地通过国家科学基金奖No.CMMI-0800606“Lamina Emergent Mechanisms”被赞助的。

技术领域

本发明的实施例大体地涉及机械式脊柱植入物，更特别地涉及减轻退行性脊柱疾病的症状、使不健康的脊柱恢复健康运动并促进脊柱组织康复的动态式脊柱植入物。

背景技术

人体脊柱通过解剖学结构的数个部分的复杂相互作用来起作用。图1和2(图1的截面A-A)示出脊柱4的一段，具有椎骨5。椎骨5包括椎体6、棘突8、横突10、椎弓根12和椎板14。包括多个椎骨5(通常被细分为已知的颈椎、胸椎、腰椎、骶椎和尾椎区域的一部分)的功能性脊柱向头部、颈部、躯干提供支撑，并将重量传递到下肢，保护脊髓30(从其伸出外周神经32)，并在坐下或站立时将身体保持为直立姿态。

仍如图1和2中所示，脊柱节段4包括将相邻椎骨5分开的椎间盘20。椎间盘20提供相邻椎骨5之间的运动、载荷支承和缓冲。椎间盘20是身体内最大的无血管结构，依靠扩散供其营养。椎间盘20在通常的运动过程中经受的压缩循环帮助营养物的扩散，这排出废物并使流体循环。躺倒和倚靠减小椎间盘20上的载荷，从而允许营养物扩散到椎间盘20中。

仍如图1和2中所示，脊柱节段包括脊柱小面关节16。脊柱小面关节16连接相邻的椎骨6。脊柱小面关节16是与手指的关节非常像地起作用的滑液关节。脊柱小面关节16与椎间盘20一起用于向脊柱节段4提供适当的运动和稳定性。这样，每个脊柱节段4包括三个关节：位于脊柱节段4的前部的椎间盘20和位于脊柱节段4的后部的两个脊柱小面关节16。

为使脊柱节段4健康，椎间盘20和脊柱小面关节16的每一个都必须健康。为了保持健康，这些关节需要运动。椎间盘20和脊柱小面关节16一起用于提供运动的质量和量。运动的质量由脊柱节段4的非线性能量储存(力-偏斜/偏转，转矩-转动)特性来呈现。运动的量是节段转动和平移的范围。

由于患病的、受损的和/或退变的椎间盘20和/或脊柱小面关节16引起的背部疼痛在美国和世界上都是重大的健康问题。患病的和/或受损的椎间盘的一个非穷举和非限制的示例在图3中示出。尽管在脊柱节段18的顶部示出了健康的椎间盘20，但患病的和/或受损的椎间盘也被示出。患病的和/或受损的椎间盘包括退化的椎间盘22、膨大的椎间盘24、突出的椎间盘25、变薄的椎间盘26、显示了骨刺形成的退化症状的椎间盘28以及肥大的脊柱小关节面29。

退化的脊柱节段18被认为是其生物化学和生物力学的不利变化的结果。这些不利的变化产生影响运动的质量和/或量的退行性级联作用，并且会最终导致疼痛。例如，随着脊柱节段18的健康退化和/或改变，供脊髓30和外周神经32(图1和2)通过的空间会变得收缩并由此压迫神经，从而引起疼痛。例如，脊髓30或外周神经32可能被如图3所示的膨大的椎间盘24或突出的椎间盘25或肥大的脊柱小关节面29碰触。作为另一个示例，脊柱节段18中的例如由变薄的椎间盘26引起的变化可能改变椎间盘起作用的方式，以致于椎间盘和脊柱小关节面可能无法提供减轻肌肉、韧带和腱的紧张(strain)所需的稳定性或运动。换句话说，需要肌肉系统来补偿患病的脊柱节段18的结构缺陷和/或不稳定性，从而导致肌肉疲劳、组织紧张和脊柱小关节面的肥大，进而引起背部疼痛。由这引起的疼痛常常使患者限制引起疼痛的运动；但是，该受限的运动虽然提供了暂时的缓解，但可能导致长期的损害，因为运动的缺乏会限制如上所述的、椎间盘排出废物和获得营养物的能力。

当然，椎间盘的其它疾病和其它的背部相关问题和/或疾病使许多人痛苦。例如，随着椎间盘退化，脊柱小面关节经受运动上和载荷上的变化。这导致脊柱小面关节开始退化。脊柱小面关节炎是另外的疼痛来源。此外，在图4中示出脊柱的侧凸或侧向弯曲。患者的身体40以轮廓图示出。还示出了受侧凸折磨的侧凸脊柱42的侧向弯曲。与健康的脊柱或功能性脊柱单元的健康的中心线或轴线46相比，示出了侧凸的脊柱42的侧凸的中心线44。诸如驼背、导致圆形上背部的脊柱胸椎区域的过大的向外-向后弯曲、脊柱前凸、脊柱的腰椎和颈椎区域的过大的向前弯曲之类的病症和其它疾病也使一些患者痛苦。