人工小面关节及核补充物的制作方法

1、专利名称:人工小面关节及核补充物的制作方法技术领域本公开一般涉及人工替代物装置及补充物，更具体地涉及人工关节以及核补充物。背景技术小面关节也称为关节突关节。它们位于脊柱后柱中，在关节突的头端上。它们由相邻椎骨的关节突形成一个椎骨的下关节突联接于下方的椎骨的上关节突。因为关节表面相互滑动，所以小面关节是滑膜滑动关节。它们对稳定脊柱是重要的，承担脊柱上大约20的压缩载荷。因此，它们的解剖学定位与取向影响各个脊椎区域的活动性。例如，在颈椎区域中，小面关节为冠状平面取向，并能够在6个自由度上活动显著范围。在腰椎区域中，小面关节为矢状平面取向。严重的外伤、重复的轻微外伤或许多其它因素可导致小关节面退化。

2、结果，沿关节排列的透明软骨将丧失其水分含量，最终完全磨损。然后，随着关节囊变得伸展，关节突开始相互重叠，导致关节排列不齐和运动节段异常的生物力学功能。由于小关节面与盘一起作用以支撑脊椎载荷，受损或受到创伤的盘也可导致关节退化。随着年龄的增长，盘常常经历解剖学变化。一直到50岁，超过95的人将出现盘退化的迹象。盘最明显的变化包括其髓核的水份和蛋白聚糖含量的递减。结果，该盘开始丧失其正常高度，对负载力的抵抗力和回弹性降低。具体而言，髓核放松了维持流体静压的能力。大体上，盘不再充分起到椎体间减振器的作用。为了应对退化的盘，载荷从中央核转移至外围环带，导致载荷转移至脊椎小关节面和关节的损伤。例如，盘高

3、度的降低导致小关节面的重叠，使得关节表面上软骨和肥大突的丧失。给以时间，自发适应过程可显著重塑小关节面解剖学结构。退化关节的现有疗法具有许多问题。例如，在许多情形下，疗法强调脊柱前柱，而不是脊柱后柱。并且，广泛地使用脊柱融合来修复受损的盘。但是，融合通过限制在受影响高度的屈曲、伸展、旋转以及侧弯的关节活动范围来降低关节功能。在邻接融合高度的高度，盘遭受异常应力及超活动性。退化髓核的现有疗法也具有许多问题。例如，已采用髓核替代物来治疗退化的髓核。但是，那些代替物通过破坏纤维化环导致盘损伤。发明概述在一个实施例中，人工关节包括适于配合抵靠下椎骨的上关节突的头端，其中该头端用作所述上关节突与上椎骨的

4、下关节突之间的间隔物；以及用于配合抵靠上椎骨中的孔的细长主体，该主体包括沿其长度的毛糙的表面。在另一个实施方式中，用于恢复关节运动的方法包括提供人工关节主体；在该主体的表面上车螺纹，其中的螺纹延伸至该主体的整个长度；以及在人工关节中形成内部空腔。在第三个实施方式中，用于间隔椎间盘小面以防止骨与骨接触摩擦的方法包括在下椎骨的上小面与上椎骨的下小面之间施加一种材料，该材料提供关节联接。在第四个实施方式中，一种用于对髓核增压(Pressurize)的方法，包括提供用于将物质递送入盘间隙的装置，其中该物质对盘的髓核增压而不会破坏该盘的纤维环。附图说明图1示出了根据本公开的一个实施例的人工关节的侧视图。

5、图2A示出了根据本公开的一个实施例的人工关节和椎骨。图2B示出了根据本发明的一个实施例的人工关节替代物。图3示出了根据本公开的一个实施例的人工关节的剖视图。图4总体上图示出了用于根据本公开的一个实施例的假体装置的渗透性球囊。图5示出了根据本公开的一个实施例的核补充装置和椎骨。图6示出了根据本公开的一个实施例的人工关节的剖视图。具体实施方式为了促进对本发明原理的理解，现在将参照附图所示实施方式或实施例并将使用具体明确的语言来对它们进行描述。然而，应理解并不是由此要限制本发明的范围。描述的实施方式的任何改变和进一步改进，以及在此所叙述的本发明原理的进一步应用，通常都是与本发明相关领域的技术人员可以

6、想到的。本发明提供用于动物对象的改进的人工关节。本公开进一步提供一种用于脊椎盘的不破坏其纤维环的核补充装置。现在参考图1，在一个实施方式中，人工关节20包括头端22、体主体24和开口26。头端22可为部分圆柱形，适于配合抵靠下椎骨的上关节突。其充当该上关节突与相邻的上椎骨的下关节突之间的间隔物。通过提供在上下关节突之间的间隔物，消除了骨摩擦，并回复了正常的空间关系。此外，在该后路手术的情况下，盘上的负担将更好地由椎骨的后柱分担。结果，盘就不那么会超负荷，其退化将减缓。头端22的部分18和28可逐渐变细或以其它方式改变，以关节连接抵靠椎骨的软骨，使得在运动过程中，头端22将保持其适当位置。设想头

7、端22可包括多种形状，如圆柱形、球形、部分球形、部分圆锥形或部分金字塔形。还设想头端22可包括任何合适的生物相容材料，例如但不限于金属、塑料、陶器、聚合物、碳纤维、形状记忆合金、复合材料、异体移植物或多孔材料。主体24基本上为圆柱形。其表面32不平整，可通过车螺纹、毛面加工或切削加工形成，使得主体24可与上椎骨中的孔相啮合。在附图中，表面32带螺纹且螺纹基本均匀。还设想螺纹可不均匀。进一步设想可以其他方式改进表面32，以与上椎骨相啮合。主体24可包括任何合适的生物相容材料，例如但不限于金属、塑料、陶瓷、聚合物、碳纤维、形状记忆合金、复合材料、同种异体移植物、或多孔材料。主体24适于骨整合，以促

8、进其与上椎骨接合。例如，它可包括羟磷灰石或胶原涂层。在另一个实施例中，它可包括碳纤维或仿生骨，或可阳极化处理。开口26可包括任何形状，如六边型或十字型，以允许任何合适的工具或器具(未示出)例如螺丝刀来驱动人工关节20。在一个实施方式中，由单一物体形成人工关节20，该单一物体可包括任何合适的生物相容材料，如不锈钢、聚合物、碳纤维、形状记忆合金、或多孔材料。开口26可通过将单一物体上不需要的部分切去来产生。结果，可约束头端22相对于主体24的运动，并可限制头端22与主体24之间接触表面的磨损和裂缝。还设想头端22和主体24可由独立的物体形成。设想具有脱矿质头端的同种异体移植物塞子可用来形成人工关节

9、20。现在将简要说明本发明的利用。应理解，到达小关节面间隙和椎骨的准备是本技术领域已知的，本文只作简要说明。还应理解，中/后路是本技术领域已知的，在此将不作详细说明。现在参考图2A，在一个实施方式中，将人工关节20从中/后路插入。操作中，可将关节20装载入递送管或套管中，然后置于上椎骨V1内钻出的孔62附近。可在开口26中使用螺丝刀，以强制地推动盘代替装置20进入孔62，直到头端22配合抵靠下椎骨V2的上关节突。这时，关节20充当下椎骨V2的上关节突与上椎骨V1的下关节突之间的间隔物。设想可采用其他进路，如侧路、两侧路，以及任选地利用显像进路来插入人工关节。插入准备可根据患病关节的状况量身定做

10、。例如，可去掉全部或一部分软骨。或者，软骨就留在那里用于配合抵靠人工关节。在一个实施方式中，插入准备可包括在上椎骨V1中钻孔62，以及从椎骨V1和V2去除物质，用于配合人工关节20的头端22。孔62在其表面可车螺纹、毛面加工或切削加工，以啮人工关节20的表面32。还设想调节头端22以适应下椎骨V2的现有上关节突，使得下椎骨V2的准备工作有限。在一个实施方式中，将下椎骨V2的上关节突的一部分处理形成部分圆柱形区域，以容纳部分圆柱形的头端22，使得头端22基本邻接经处理的下椎骨V2。在另一个实施方式中，下椎骨V2的上关节突的处理部分限制在容纳人工关节20所必需的区域，而上关节突的其余区域则保持未处

11、理。上关节突的未处理部分可啮合头端22，以抵抗人工关节20从适当位置被逐出。现在参考图2B，其中示出了根据本发明一个实施方式的置于动物体内的人工关节20。在该实施方式中，通过放置人工关节20，可减小椎骨V1与V2之间的距离S1，从而降低动物体在该区域经历的疼痛。但是，还设想，距离S1不会因为人工关节20的插入而减小。现在参考图3，在一实施方式中，可改进人工关节20的一些组件以形成人工关节30，该人工关节30可包括头端34、主体38、空腔36以及开口40。头端34为部分圆柱形，但被空腔36打断。头端34包括逐渐变细的部分44和46，适于配合抵靠椎骨软骨。逐渐变细部分44和46也可使人工关节30容

12、易进入动物体内。空腔36可用来将物质递送入关节囊和/或关节间隙，包括任何合适的生物相容物质，例如水凝胶、硅酮、聚氨酯、胶原或骨形成蛋白。空腔36可存在于主体38内，并具有沿主体38加头端34的整个长度延伸的长度L1。在植入人工关节30之前，空腔36可装载杆48，杆48的延伸长度L2。长度L2可小于或等于长度L1。设想杆48可包括任何合适的生物相容材料，如水凝胶、硅酮、聚氨酯、胶原、异体移植物软骨或者其它天然或合成材料。可采用常规驱动器件52，如调节螺丝来推进杆48，迫使水凝胶进入关节囊和/或关节间隙。在另一个实施方式中，杆48的外表面沿其整个长度L2可以是进行了毛面加工、切削加工或车螺纹。同样

13、，空腔36的表面也可进行毛面加工、切削加工或车螺纹以啮合杆48。现在将简要说明人工关节30的使用。在一个实施方式中，可将人工关节30装载入递送管或套管中，然后置于上椎骨中的孔附近。该人工关节30可通过该孔插入，并向前推进直到其逐渐变细的部分44和46配合抵靠于椎骨的软骨。这时，可将常规工具如螺丝刀与驱动器件52一起使用，以使杆48朝头端34推进，迫使杆48的一部分进入关节囊。杆48可向前推进直到其接触关节囊，或推进到越过接触点，使得杆48推挤关节囊。在水凝胶进入关节囊之后，其尺寸将增大并对关节囊增压。其后，螺丝刀和驱动器件52可从动物体中取出。或者，它们可以留在动物体内。在该情况下，它们各自包

14、含合适的生物相容材料，例如不锈钢或碳纤维。关节囊和/或关节间隙中的水凝胶可用作上椎骨的下关节突与下椎骨的上关节突之间的间隔物。它可对关节囊增压，提供关节联接。结果，消除了相邻小平面的骨间摩擦。在一段时间之后，例如6个月、一年或根据临床诊断决定，水凝胶会渐渐进入其它区域，或严重变形。这时，可朝头端34进一步推进驱动器件52，迫使杆48的另一部分进入关节囊以替换变形的水凝胶。如有必要，该过程可重复多次，每次将杆48的另一部分推动进入关节囊。插入准备可通过在上椎骨中钻孔并从椎骨去除物质以配合人工关节30的头端34来进行。此外，这个孔可沿其表面车螺纹，以啮合人工关节30的毛糙表面。设想调节头端34以适

15、应下椎骨的现有上关节突，使下椎骨的准备工作有限。在一个实施方式中，将下椎骨的上关节突的一部分处理形成部分圆柱形区域以容纳逐渐变细的部分44和46，使得它们基本上抵靠已处理的下椎骨。在另一个实施方式中，下椎骨的上关节突中的处理部分可限制在容纳人工关节30所必需的区域中，而上关节突的其余区域保持未处理。上关节突的未处理部分可啮合头端34，以抵抗人工关节30从适当位置被逐出。可通过许多方式将杆48推动进入关节囊和/或关节间隙。例如，可通过任何常规机械方式推进杆48，例如可采用生物相容的螺丝刀(未示出)。螺丝刀可在两次治疗之间留在动物对象体内。或者，可每一次的时候插入，以使杆48进一步推进到关节囊和/

16、或关节间隙中。在另一个实施方式中，可采用非侵入性方法来推进杆48。在一个实施例中，采用输液泵。一旦接收到外部信号，例如射频信号或超声激发，输液泵将通过常规方式如电子电动机或压力系统来推进杆48。应理解，输液泵是本领域是已知的，在此将不作进一步说明。概略地参考图4，在一个实施方式中，可使用渗透性球囊49来将杆48驱动进入关节囊。渗透性球囊可包括生物相容膜，其允许水份渗透通过，但不允许较大的物体渗透通过。球囊49可用作为电解质储库，含有渗透活性电解质如盐或盐水、和/或透明质酸。结果，来自活性电解质的压力将杆48驱动进入关节囊，从而维持球囊49两侧之间的压力平衡。此后，球囊可保留在动物体内。例如，其

17、可驻留在动物体的背部肌肉之间。在另一个实施方式中，可将通过阀连接到渗透性球囊的输液泵与渗透性球囊结合，以将杆48驱动进入关节囊。当输液泵接收到控制信号时，其可将额外的渗透活性电解质释放进入球囊，导致压力增加。增加的压力可驱动杆48进一步进入关节囊，使得渗透性球囊两侧上的压力相等。输液泵可由任何生物相容的材料制成，并且可在杆48的反复推进之间留在动物体内。现在参考图5，在一个实施方式中，可采用将髓核增压的前入路方法来治疗退化的椎间盘。在该实施方式中，可改进人工关节30以产生相同但较大的假体装置50。操作中，可利用倾斜入路将假体装置50插入动物体盘间隙中。可在上椎骨V3(包括终板)上钻孔，以适应假

18、体装置50的插入，并将其表面弄毛糙以啮合假体装置50的毛糙主体表面。在假体装置50的头端穿透终板并停止在盘间隙68中之后，可通过驱动器件朝盘74推进杆72以对髓核重新增压而不破坏纤维环，其中，杆72可包括任何生物相容物质，如水凝胶、硅酮、聚氨酯或胶原。杆72可向前推进直到其接触盘74，或可进一步推进以对盘74增压。结果，髓核将复活，其退化减缓。一段时间之后，例如6个月、一年、或根据临床诊断或者患者的疼痛感决定，杆72的暴露部分可能变形了并丧失了其增压功能。这时，可进一步推进杆72以重新对盘74的髓核增压。如有必要，这种推进可反复若干次。在两次治疗之间，假体装置50可留在动物体内，或在每一次治疗

19、期间重新插入动物体。驱动器件可以是任何常规工具，例如生物相容的螺丝刀。它可与假体装置50一起留在动物体内。或者，可在每次治疗之后取去驱动器件，并在下一次治疗中重新插入。为给盘74的提供足够量的水凝胶，设想复制该假体装置50，并使用多个假体装置50来重新对盘74的髓核增压。类似于关于杆48的说明，可通过许多方法将杆72推进入盘间隙68中。在一个实施方式中，可采用非侵入性方法推进杆72。例如，可采用输液泵。一旦接收到外部信号如射频信号或超声激发，输液泵可通过任何常规方式如电子电动机或压力系统来推进杆72。在另一个实施例中，可联合使用输液泵与渗透性球囊来推进杆72。现在参考图6，在一个实施方式中，可

20、改进图3人工关节30的一些组件，形成人工关节60。在图示的实施例中，膜76如球囊可代替杆48。膜76可包括任何生物相容的材料，如橡胶、硅橡胶、形状记忆合金、钛、碳纤维、聚合物、不锈钢或多孔材料。其可部分或完全填充有柔软的粘性材料，如硅胶、水凝胶、聚氨酯或胶原。可通过上文杆48中描述的方法将膜76推动进入关节囊。尽管以上只描述了本发明的少数示例性实施方式，本领域技术人员容易明白，在示例性实施例中可进行许多改进而不会实质性的偏离本发明的新颖性与优点。例如，这里揭示的人工关节可与盘代替物联合使用。此外，以上就部分实施方式说明和讨论的特征可与就其它实施方式说明和讨论的特征相结合。因此，所有这些改进都规

21、定为包含在本发明的范围内。权利要求1.一种在具有支承面的第二椎骨和第一椎骨之间使用的人工关节，所述人工关节包括用于配合抵靠所述第一椎骨中的开口的主体；以及联接到所述主体的适于配合抵靠所述第二椎骨的支承面的头端，其中，所述头端用作所述第一与第二椎骨之间的至少部分间隔物。2.如权利要求1所述的人工关节，其特征在于，所述头端适于配合抵靠所述第二椎骨的第一关节突，其中，所述头端用作所述第一关节突与所述第一椎骨的关节突之间的间隔物。3.如权利要求1所述的人工关节，其特征在于，所述主体包括毛糙表面。4.如权利要求3所述的人工关节，其特征在于，所述毛糙表面通过车螺纹形成。5.如权利要求1所述的人工关节，还包

22、括与所述头端相对的开口，其中，所述开口适于通过工具驱动人工关节。6.一种制造在第一椎骨和具有支承面的第二椎骨之间使用的人工关节的方法，所述方法包括提供用于配合抵靠所述第一椎骨中的开口的主体；和调整头端以配合抵靠于所述第二椎骨的支承面，其中，所述头端用作所述第一与第二椎骨之间的间隔物。7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述调整步骤包括调节所述头端的形状，以配合抵靠所述第二椎骨的关节突。8.如权利要求6所述的方法，还包括形成所述主体的毛糙表面。9.如权利要求6所述的方法，还包括形成与所述头端相对的开口，其中，所述开口用于通过工具驱动人工关节。10.一种用于第一椎骨与具有支承面的第二椎骨之间的

23、人工关节，所述人工关节包括用于配合抵靠所述第一椎骨中的开口的主体；联接到所述主体的头端，其中，所述头端的部分适于配合抵靠第二椎骨的支承面；以及所述头端内的内部空腔，用于将物质递送至所述第二椎骨。11.如权利要求10所述的人工关节，其特征在于，所述内部空腔从所述主体延伸至所述头端。12.如权利要求10所述的人工关节，其特征在于，所述物质包括天然材料。13.如权利要求10所述的人工关节，其特征在于，所述物质包括同种异体移植软骨。14.如权利要求10所述的人工关节，其特征在于，所述物质包括合成材料。15.如权利要求10所述的人工关节，其特征在于，所述物质包括水凝胶。16.如权利要求10所述的人工关节

24、，其特征在于，所述物质包括硅酮。17.如权利要求10所述的人工关节，其特征在于，所述物质包括聚氨酯。18.如权利要求10所述的人工关节，其特征在于，所述物质包括胶原。19.如权利要求10所述的人工关节，其特征在于，所述物质包括球囊，其中，所述球囊由可膨胀性材料制成。20.一种用于第一椎骨与具有支承面的第二椎骨之间的人工关节，所述人工关节包括用于配合抵靠第一椎骨中的开口的主体；以及用于配合抵靠第二椎骨的支承面的装置。21.如权利要求20所述的人工关节，其特征在于，所述用于配合的装置设置成邻近所述人工关节的远端。22.如权利要求20所述的人工关节，其特征在于，所述主体包括第一材料，其中，所述用于配

25、合的装置包括第二材料。23.如权利要求20所述的人工关节，还包括用于将物质输送至第二椎骨的装置。24.如权利要求23所述的人工关节，其特征在于，所述物质包括天然材料。25.如权利要求23所述的人工关节，其特征在于，所述物质包括合成材料。26.一种插入用于第一椎骨与具有支承面的第二椎骨之间的人工关节的方法，所述方法包括将头端通过第一椎骨中的开口插入，直到所述头端的至少一部分配合抵靠第二椎骨的支承面。27.如权利要求26所述的方法，还包括将至少一部分主体通过开口插入，以使所述至少一部分主体配合抵靠所述开口。28.如权利要求26所述的方法，还包括将物质通过所述头端中的开口递送至所述第二椎骨。29.如

26、权利要求26所述的方法，还包括将天然物质通过所述头端中的开口递送至所述第二椎骨。30.如权利要求26所述的方法，还包括将合成材料通过所述头端中的开口递送至所述第二椎骨。31.如权利要求26所述的方法，还包括将水凝胶通过所述头端中的开口递送至所述第二椎骨。32.如权利要求26所述的方法，还包括将硅酮通过所述头端中的开口递送至所述第二椎骨。33.如权利要求26所述的方法，还包括将聚氨酯通过所述头端中的开口递送至所述第二椎骨。34.如权利要求26所述的方法，还包括将胶原通过所述头端中的开口递送至所述第二椎骨。35.如权利要求26所述的方法，还包括将球囊的至少一部分递送至所述第二椎骨。36.如权利要求

27、26所述的方法，还包括在所述头端的内部空腔内加载物质。37.如权利要求36所述的方法，还包括使用机械方法以将物质推进至所述第二椎骨。38.如权利要求36所述的方法，还包括使用机械方法以将物质推进至所述第二椎骨的关节囊。39.如权利要求36所述的方法，还包括使用渗透性球囊以将物质推进至所述第二椎骨。40.如权利要求36所述的方法，还包括使用渗透性球囊以将物质推进至所述第二椎骨的关节囊。41.如权利要求36所述的方法，还包括使用输液泵以将物质推进至所述第二椎骨。42.如权利要求36所述的方法，还包括使用输液泵以将物质推进至所述第二椎骨的关节囊。43.如权利要求36所述的方法，还包括联合使用渗透性球

28、囊与输液泵以将物质推进至所述第二椎骨。44.如权利要求36所述的方法，还包括联合使用渗透性球囊与输液泵以将物质推进至所述第二椎骨的关节囊。45.一种间隔椎骨间小面以防止骨接触摩擦的方法，所述方法包括将材料递送至下椎骨的上小面与上椎骨的下小面之间，其中，所述材料提供关节联接。46.如权利要求45所述的方法，其特征在于，所述递送包括使所述材料在所述上小面与所述下小面之间流动。47.如权利要求45所述的方法，还包括产生通过所述上椎骨进入所述上小面与下小面之间的间隙的通道。48.如权利要求45所述的方法，还包括将装置递送入基本完好的小面关节。49.如权利要求45所述的方法，其特征在于，所述材料包括天然