CN118695825A - 椎间植入物 - Google Patents

Abstract

本公开提供了椎间植入物，用于定位在相邻的第一椎体和第二椎体之间的椎间间隙内。椎间植入物包括沿着椎间植入物的纵轴延伸的植入物主体，其适于与脊柱的垂直轴线对齐。植入物主体包括顶板和底板，所述底板被设置为沿纵轴与顶板纵向相对并间隔开。此外，植入物主体包括至少一个在顶板和底板之间斜向延伸的横臂。此外，植入物主体包括至少设置在至少一个横臂和顶板之间以及至少一个横臂和底板之间的网格结构。

Description

椎间植入物

相关申请的交叉引用

本申请要求2022年2月15日提交的美国临时专利申请第63/268034号的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本公开一般涉及脊柱植入物，更具体地说，涉及用于提供椎间撑开和动态脊柱稳定的人造椎间植入物。

背景

脊柱是由各种解剖组件组成的复杂结构，其在具有柔韧性的同时，为身体提供了构架和稳定性。脊柱由椎骨组成，每个椎骨都具有大致为圆柱形的椎体。相邻椎体的相对表面被连接在一起，并被椎间盘隔开，其包含纤维软骨材料。椎体还通过复杂排列的韧带相互连接，这些韧带共同作用以限制过度运动并提供稳定性。稳定的脊柱对于预防丧失能力的疼痛、进行性畸形和神经损伤非常重要。

脊柱的解剖学允许运动(正向和负向的平移和旋转)在没有太大阻力的情况下发生，但是当运动范围达到生理极限时，对运动的阻力逐渐增加，从而使这种运动逐渐受控停止。

椎间盘是高度功能化和复杂的结构。它们含有亲水性蛋白质物质，能够吸收水分，从而增加其体积。这种蛋白质也被称为髓核，被称为纤维环的韧带结构所包围和包含。椎间盘执行负载或承重功能，其中它们将载荷从一个椎体传递到下一个椎体，同时在相邻椎体之间提供缓冲。椎间盘还允许相邻椎体之间在有限的范围内发生运动。这样，脊柱的活动性(即运动范围)取决于脊柱给定节段(例如一对相邻椎骨)中椎间盘的刚度。可以理解，这种刚度将根据脊柱节段沿脊柱长度的位置而变化。例如，与位于胸部区域的节段相比，位于脊柱颈部区域的节段可以具有较低的刚度(即较大的运动范围)。还应当理解，根据可能影响每个节段的物理极限的各种因素，节段的相对刚度会因人而异。

可以理解，正常或无症状的功能需要脊柱节段具有一定的刚度。脊柱节段的刚度可以定义为施加的载荷与平移或旋转引起的位移之比。刚度的丧失导致相关脊柱节段的过度运动，例如当施加扭矩时。从生物力学的角度来看，丧失刚度表明脊柱不稳定。由不稳定性或生理刚度丧失引起的过度运动可能导致邻近受神经支配的结缔组织中的更大应力，并且还可能导致神经根压迫和椎间孔刺激的更大风险。

正常功能的椎间盘具有储存、吸收和传递施加到其上的能量的能力。髓核的流体性质使其能够将垂直施加的压力(轴向载荷)转变为纤维环中的周向张力。由于年龄、受伤、疾病等多种因素，椎间盘可能会失去其尺寸稳定性，并塌陷、收缩、移位或以其他方式受损。用假体或植入物替换患病或受损的椎间盘是很常见的。一种已知的方法包括用垫片替换受损的椎间盘，该垫片被植入椎间盘最初占据的空间(椎间盘间隙)。

运动节段刚度取决于是否存在撑开力，或试图产生Y轴正向平移的力。这种持续的撑开力不仅使围绕椎间盘间隙的环状韧带保持紧绷，而且使位于脊柱前后的其他韧带也保持紧绷。然后，运动节段以较僵硬和较稳定的方式发挥作用，由此减少或消除了导致不稳定、疼痛和神经症状的过度运动。对于试图恢复和保持脊柱的正常功能，缓冲和平衡施加到椎间盘间隙的载荷也很重要。通常施加到椎间盘上的力主要来自垂直载荷(压缩)，或者用生物力学术语来说，Y轴负向平移。具有抵抗或缓冲Y轴负向平移能力的装置将能够保持椎间盘高度。然而，具有产生Y轴正向平移(撑开)能力的装置不仅能够抵抗轴向或Y轴压缩，而且能够动态平衡这些作用在椎间盘间隙上的载荷力。因此，这种装置不仅提供缓冲，而且提供弹性支撑和平衡，从而恢复正常的生理椎间盘功能和力学。

此外，除了上述问题之外，椎间植入物还需要满足由一个或多于一个健康管理机构提供的机械强度的各种规定和标准，例如美国食品药品监督管理局(FDA)。这种规定要求椎间植入物在定位于脊柱中时具有一种或多于一种性质以实现最佳功能。其中一种性质是椎间植入物的机械刚度(即，施加的载荷与引起的位移之比)，其必须在静态和动态轴向压缩、压缩-剪切和扭转载荷下进行评估。因此，椎间植入物必须具有在由管理机构设定的预定限度内的刚度，以能够承受脊柱中的生理载荷，同时避免显著沉降到相邻椎体中或植入物的机械故障。此外，刚度过强的椎间植入物可能增加邻椎病(ASD)的风险，导致融合节段上方和下方的退行性改变。因此，一般来说，植入物可以具有最小允许刚度，以避免相应节段中的过度的刚度，并尽可能模拟正常椎间盘的自然刚度。

已经提出了允许相邻椎骨之间的一定运动的椎间盘置换植入物。美国专利第6179874号(以下称为‘874专利)中教导了这种植入物的实例。‘874专利的植入物由两个半圆柱形元件组成，每个接合相邻椎骨对中的一个。两个元件之间的球窝关节抵抗椎骨之间的压缩和侧向运动，但允许枢转运动。美国专利第5989291号描述了椎间间隙装置，其具有一对相对的板，用于抵靠相对的椎骨表面，由至少一个弹簧机构分开。此外，美国专利第6743257号描述了大致“U”形的间隔件，该间隔件具有多个突出的上臂和下臂，这些臂在形成“U”形底部的支点处连接在一起。美国专利第7867276号也描述了用于植入物的“U”形结构，包括靠在椎骨终板上的两个侧壁和连接支撑壁的中间壁。此外，美国专利第11039933号描述了椎体间脊柱融合植入物，其包括间隔开的顶板和底板，从而在它们之间形成空腔，以及包括在顶壁和底壁之间延伸的多个外支柱和内支柱的侧壁。申请人的美国专利第8603176号中描述了另一种植入物。

然而，仍然存在对椎间植入物的需求，该椎间植入物不仅要克服现有技术解决方案的缺陷，而且要满足规定的刚度标准，例如由FDA提供的标准。更具体地，需要椎间植入物，其能够通过恢复运动节段的刚度来平衡脊柱结构的重建，同时允许保持运动，例如沿Y(或垂直)轴的平移运动。

发明内容

在一方面，提供了椎间植入物。该植入物包括植入物主体，该植入物主体沿着植入物的纵轴延伸。植入物主体包括顶板和底板，该底板沿纵轴与顶板纵向相对并间隔开。至少一个在顶板和底板之间斜向延伸的横臂(cross-arm)。植入物主体还包括至少设置在至少一个横臂和顶板之间以及至少一个横臂和底板之间的网格结构。

在另一方面，提供了椎间植入物。该植入物包括植入物主体，该植入物主体沿着植入物的纵轴延伸，并限定和包围中腔。植入物主体包括顶板和底板，该底板沿纵轴与顶板纵向相对并间隔开。植入物主体还包括第一横臂和第二横臂。第一横臂在植入物主体的第一侧面上在顶板和底板之间斜向延伸。类似地，第二横臂在植入物主体的第二侧面上在顶板和底板之间斜向延伸。

根据附图和所附权利要求书并阅读本发明的以下详细描述，本发明的这些和其它目的、特征以及优点将变得明显。

附图说明

现在将参考附图描述实施方案，其中：

图1示出了根据本公开的一方面的椎间植入物。

图2示出了根据本公开的一方面的椎间植入物的俯视图。

图3示出了根据本公开的另一方面的椎间植入物的俯视图。

图4示出了根据本公开的一方面的椎间植入物的侧视图。

图5示出了根据本公开的一方面的椎间植入物的后视图。

图6示出了根据本公开的一方面的椎间植入物的正视图。

图7示出了根据本公开的另一方面的椎间植入物的正视图。

详细描述

首先，应当理解，不同附图中的相同附图标记表示本发明的相同或功能相似的结构元件。还应当理解，为了清楚地描绘本发明的属性，附图比例和角度并不总是按比例绘制的。

在下面的描述中，将使用术语“上部”、“顶部”、“下部”、“底部”、“前部”、“后部”和“侧面”。这些术语旨在描述本公开的植入物在定位于脊柱中时的取向，并不旨在以任何方式限制主题的范围。例如，“上部”或“顶部”是指植入物的顶部，而“后部”是指当脊柱处于直立位置时，植入物(或其它脊柱组件)面向患者身体后侧的部分。类似地，术语“下部”或“底部”将用于指植入物的底部，而“前部”将用于指当脊柱处于直立位置时面向患者身体前侧的那些部分。关于附图中所示的视图，术语“冠状面”将被理解为表示在侧端之间延伸的纵向平面，从而将身体分成前侧和后侧。类似地，术语“侧面”将被理解为表示平行于冠状面的位置。术语“矢状面”将被理解为表示前后延伸的平面，从而将身体分成侧部。术语“轴向面”将被理解为表示将身体分成上部和下部的平面。应当理解，这些位置和方向术语并不旨在将本公开限制于任何特定的方向，而是用于促进以下描述。

此外，术语“垂直的”在本文中用于指“Y”，或脊柱的纵轴。应当理解，在个体直立的情况下，纵轴通常可以被称为“垂直的”。还应当理解，脊柱通常不是线性的，并且存在多个弯曲区域。因此，术语“垂直”应理解为脊柱节段中结构的相对方向，而不是指相对于外部参考点的方向。

本公开提供了用于替换椎间盘的人造椎间植入物，其被定位在两个相邻椎体之间以恢复节段刚度、保持椎体之间的运动并模拟其他脊柱功能，例如由天然椎间盘执行的功能。应当理解，本公开的植入物可被设计用于各种类型的外科手术，并且可用于脊柱上的不同位置以及潜在的其他位置，例如足部和踝部。此外，本公开的植入物也可以与人造椎体一起使用。植入物的实例可以包括但不限于，前路腰椎体间融合(ALIF)植入物、后路腰椎体间融合(PLIF)植入物、经椎间孔腰椎体间融合(TLIF)植入物、侧方腰椎体间融合(LLIF)植入物、颈椎前路减压和融合(ACDF)植入物等等。

图1示出了根据本公开的实施方案的椎间植入物100的实例。椎间植入物100(以下称为植入物100)具有植入物主体102，该植入物主体102充当限定并包围中空的中腔104的环形物。植入物100还限定了外表面106和径向相对的内表面108，内表面108面向中腔104并与之连通。例如，在植入物100的使用过程中，中空的中腔104可被配置为在其中接收骨移植材料。例如，同种异体骨移植物或自体骨移植物可被接收在中腔104中，然而，在一些其他实例中，也可替代地使用骨移植物替代物，例如尸体骨(同种异体骨移植物)、合成骨移植物扩展物(包括但不限于羟基磷灰石和硫酸钙的各种组合)、骨形态发生蛋白(BMP)等。

植入物主体102沿着植入物100的纵轴110垂直延伸，当使用植入物100时，该纵轴110被配置为与脊柱的Y轴对齐。植入物主体102包括顶板112和底板114，底板114沿纵轴110与顶板112延纵轴相对并间隔开。例如，当植入物100位于两个相邻椎体之间时，顶板112可定位成面向脊柱的上部并与位于植入物100上方的椎体接合，而底板114可定位成面向脊柱的下部并与位于植入物100下方的椎体接合，例如当脊柱处于直立位置时。

植入物主体102还包括在顶板112和底板114之间延伸并围绕中腔104的环绕壁116。顶板112、底板114和环绕壁116限定了植入物主体102和/或植入物100的前部118、后部120、第一侧面122和第二侧面124。例如，前部118可对应于植入物100的前部，其可被配置为当植入物100定位在脊柱中时面向患者身体的前侧，而后部120可对应于植入物100的后部，其可被配置为当植入物100定位在脊柱中时面向患者身体的后侧。类似地，第一侧面122和第二侧面124可以对应于植入物100的相对侧面。可以理解的是，这些位置和方向术语仅仅是为了便于理解本公开，而不是为了将本公开限制于任何特定的方向。

此外，植入物100可以具有植入物100的后部高度HR和前部高度HF。在一些实施方式中，后部高度HR可以小于或等于前部高度HF。例如，植入物100的部分(例如，HR和HF)之间的高度差可旨在保持或模仿邻近植入物插入处的椎骨的相对角度定位。可以理解，植入物100的高度(包括前部高度HF和后部高度HR)可以基于植入物100在脊柱中的预期位置而变化。植入物100还可具有宽度W和深度D(如图2所示)，其可基于植入物100在脊柱中的期望位置来选择。在一些实施方式中，植入物100的宽度W可以为约12毫米(mm)至20mm，而深度D可以为约10mm至18mm。例如，取决于被治疗的脊柱的曲度(例如脊柱前凸)和植入物100的预期位置，植入物100的大小和尺寸可以变化。如将理解的，植入物100的这些尺寸仅是示例，并不旨在限制本公开的范围。

在实施方案中，如图2中从顶部所示，植入物主体102的侧面122、侧面124可从后部120朝向前部118径向向外分开，并且前部118可具有曲率半径为R的弓形轮廓，例如凸形轮廓，从而限定了植入物100的复合圆形-梯形轮廓(即，梯形和圆形的组合)。在一些实例中，植入物100的轮廓，例如复合圆形-梯形轮廓可以对应于沿着轴向平面截取的横截面轮廓，并且因此可以沿着植入物100的整个高度延伸。在一些其他实例中，侧面122、侧面124可以在前部118和后部120之间彼此平行地延伸，以限定植入物100的复合圆形-矩形(例如，D形)横截面轮廓。此外，在一些其他实例中，植入物100的横截面轮廓可以具有基本的几何轮廓，例如但不限于基本上方形、矩形或圆形的轮廓。此外，在一些实例中，中腔104也可以具有与植入物100相同的横截面轮廓，然而，在一些其他实例中，两者可以具有不同的轮廓。例如，植入物100可以具有基本上方形或矩形的轮廓，而中腔104可以具有基本上圆形或半圆形的轮廓。

在其他实施方式中，如图3所示，代替简单的弓形前部，植入物(显示为植入物100a)可以在前部118a处具有圆角三角形轮廓，从而限定植入物100a的复合圆角三角形-梯形横截面轮廓。在这种情况下，前部118a可以包括一对会聚段202和204，它们在具有曲率半径Ra的圆形或弓形接头206处连接。应当理解，前部118、前部118a的轮廓可以基于植入物100的尺寸和最终应用来选择。例如，对于较大的尺寸，可以使用具有圆角三角形前部118a的植入物，而对于较小的尺寸，可以使用具有弓形前部118的植入物。然而，这些仅仅是示例，并不旨在以任何方式限制所要求保护的主题的范围。此外，前部118a的圆形三角形轮廓还为插入工具与植入物100a接合提供了简易的连接。

此外，返回参考图1和图2，顶板112可以限定沿着外周连续设置的顶部外缘126和沿着顶板112的内周连续延伸的顶部内缘128。顶部内缘128从顶部外缘126径向向内设置，并配置为与中腔104连通。顶部外缘126和顶部内缘128中的每一个被配置为沿着纵轴110垂直向下延伸，以限定设置在植入物100的外表面106上的顶部外壁130和设置在内表面108上的顶部内壁132。

在示例性实施方式中，顶板112还可以包括顶部接合表面134，该顶部接合表面134设置成在顶部外壁130和顶部内壁132之间连续延伸。当植入物100定位在两个相邻椎体之间的适当位置时，顶部接合表面134可被配置为与椎骨组织接合，例如植入物100上方的椎体组织。顶部接合表面134可以被适当地设计，以便于与椎骨组织的适当接合，并且还刺激骨生长以促进骨整合。因此，顶部接合表面134可以例如包括粗糙的、有纹理的、多孔的、半多孔的、有凹痕的、滚花的、齿状的、有槽的和/或抛光的表面。在实施方案中，如图所示，顶部接合表面134可以包括具有孔的半多孔支架，使得支架被设置成从顶部外缘126和顶部内缘128纵向向上突出。可以理解的是，可以适当选择孔的尺寸，以允许骨向内生长，但仍然提供对压力和扭力的支架支撑。

此外，底板114还可包括围绕中腔104并与之连通的底部外缘136和相应的底部外壁138、底部内缘和相应的底部内壁(未示出)，以及底部接合表面140，其以与上述对于顶板112描述的方式类似的方式实现。此外，底部接合表面140还可以包括半多孔支架，该半多孔支架设置在底板114的底部外缘136和底部内缘之间，并从底部外缘136和底部内缘纵向向下突出。在一些实施方案中，顶板112和底板114可以是相同的，并且可以互换定位或使用，从而使得植入物主体102沿着纵轴110是可逆的。在一些替代实施方式中，顶板112和底板114可以具有不同的配置，以在不脱离本公开的范围的情况下实现类似的结果。

现在参考图4，示出了植入物100的侧面122、侧面124之一，例如第一侧面122。如图所示，植入物100的第一侧面122包括顶板112的第一部分302(称为第一顶板部分302)、顶部外壁130的第一部分304(称为第一顶部外壁部分304)、底板114的第一部分306(称为第一底板部分306)、底部外壁138的第一部分308(称为第一底部外壁部分308)和环绕壁116的第一部分310(称为第一环绕壁部分310)。在本公开的一个实施方案中，第一侧面122包括在第一顶板部分302和第一底板部分306之间斜向延伸的横臂142。横臂142被配置为形成第一环绕壁部分310的一部分，并且可以相对于第一顶板部分302以第一角度A和相对于第一底板部分306以第二角度B设置，从而在植入物100的第一侧面122上形成“Z”或“S”形支撑结构。在一些实例中，角度A和角度B可以对应于交替内角，并且可以相等。横臂142可具有第一端144，该第一端144朝向并靠近植入物100的后部120过渡以与第一顶板部分302结合。横臂142可具有第二端146，该第二端146朝向并靠近植入物100的前部118过渡以与第一底板部分306结合。在不脱离本公开的范围的情况下，也可以实施横臂142的反向配置。因此，例如，在一些其他实施方案中，第一端144可以朝向并靠近植入物100的前部118连接到第一顶板部分302，而第二端146可以朝向并靠近植入物100的后部120连接到第一底板部分306。此外，植入物100的第二侧面124也可具有在相应部分，即顶板112和底板114的第二部分(未示出)之间斜向延伸的相应横臂(未示出)，以在其上限定类似的“Z”或“S”形支撑结构。横臂支撑结构被配置为向植入物100提供一定程度的柔韧性，以弹性地承受和吸收施加在其上的压缩载荷，如将在本文中描述的。可以理解的是，在某些其他实施方案中，可以将两个横臂而不是一个横臂定位在X形配置中，以实现类似的结果。在一些其他实施方案中，多个横臂可以被定位以形成堆叠的Z形配置。如本文进一步描述的，并且如本领域技术人员将理解的，通过改变横臂142的形状和厚度，可以增加或减少植入物100的刚度。

在一些实施方式中，横臂142可以延伸以分别覆盖第一外壁部分304、第一外壁部308和第一顶板部分302和第一底板部分306的内壁(未示出)之间的整个横向空间(即，横向于纵向轴线110)。在这样的实例中，横臂142的横向厚度可以等于第一顶板部分302和第一底板部分306中的每一个上的内壁部分和对应的外壁部分304、外壁部分308之间的距离。在一些其他实施方式中，横臂142可以延伸以仅覆盖壁之间的横向空间的一部分。在这样的实施方式中，横臂142的横向厚度可以小于内壁和外壁之间的距离。第二侧面124也可以包括以类似方式实现的相应横臂。可以理解，改变横臂142的这种横向厚度可以导致植入物100刚度的相应变化。

横臂142的第一端144可被配置为与第一顶板部分302过渡并结合，从而限定设置在其间的顶部过渡段148。第二端146可被配置为与第一底板部分306过渡并结合，从而限定设置在其间的底部过渡段150。在实施方案中，顶部过渡段148和底部过渡段150中的每一个可以具有各自的厚度T1、厚度T2，其可以大于在过渡段148、过渡段150之间延伸的横臂142的部分143的厚度T3。在一些实例中，底部过渡段150的厚度T2可以大于顶部过渡段148的厚度T1。在一些其他实施方式中，顶部过渡段148和底部过渡段150各自的厚度T1和厚度T2可以相等。此外，可以增加或减少过渡段148、150的厚度，以相应地增加或减少植入物100的刚度。例如，当压缩力施加在植入物100上时，侧面122、侧面124中的每个上的板112、板114可被配置为围绕相应的过渡段148、过渡段150朝向彼此弯曲，从而减小相应的横臂142和板112、板114的部分(例如，第一部分302、第一部分306)之间的角度A和B。因此，过渡段148、过渡段150的厚度T1、厚度T2可被配置为控制板112、板114以及相应的植入物100的允许弯曲程度。因此，通过增加一个或多于一个相应的过渡段148、过渡段150的厚度T1、厚度T2，可以降低弯曲程度，从而增加植入物100的刚度。类似地，通过减小过渡段148、过渡段150的厚度T1、厚度T2，可增加可允许的弯曲程度，从而增加植入物100的柔韧性(并降低刚度)。此外，也可以通过调整其厚度T3来修改横臂142，从而允许沿其长度提供刚度特性的逐渐变化。

此外，在本公开的实施方案中，植入物主体102还可包括设置在环绕壁116上的网格结构152。如图4所示，第一侧面122包括在第一顶板部分302和横臂142之间以及在第一底板部分306和横臂142之间在第一环绕壁部分310上延伸的网格结构152的第一部分312(称为第一网格部分312)。此外，网格结构152的第二部分(未示出)也可以以类似的方式设置在第二侧面124上，在相应的顶板部分、相应的横臂和其中的底板部分之间。在实施方案中，网格结构152可以以具有支架的材料泡沫的形式实现，该支架包括连接在一起以限定以随机模式设置的孔153的多个网格组件151。在一些其他实施方案中，孔153可以以预定的非随机化模式设置，以实现类似的结果。可以理解的是，可以适当选择孔153的尺寸，以允许骨向内生长，但仍然提供对压力和扭力的支架支撑。此外，孔153的尺寸可以变化以调节植入物100的刚度。例如，具有大孔的网格，例如本文所示的网格，可以比具有小孔的致密网格刚度小。此外，还可以改变网格结构152的各个网格组件151的厚度T4，以相应地改变植入物100的刚度。

现在参考图5，示出了植入物100的后部120。如图所示，后部120包括顶板112的第三部分402(称为第三顶板部分402)、底板114的第三部分404(称为第三底板部分404)。在实施方案中，后部120还可以包括在第三顶板部分402和第三底板部分404之间连续延伸的网格结构152的第三部分406(称为第三网格部分406)。因此，在所示实施方案中，植入物100的后部120中的环绕壁116的第三部分408(称为第三环绕壁部分408)基本上是开放的，仅包括延伸跨过壁部分408的横向宽度的第三网格部分406。可以理解，后部120中的第三网格部分406的一个或多于一个特征，例如网格组件151和孔153的厚度、密度、材料等，可以以与上述第一网格部分312和第二网格部分类似的方式进行调节，以提供植入物100的所需整体刚度。此外，在一些实例中，例如图示的示例，第三网格部分406可以被配置为连续延伸到侧面122、侧面124，以与例如位于横臂142和相应的第一底板部分306和其中的第二底板部分之间的第一网格部分312和第二网格部分结合。

在图示的实施方案中，后部120中的第三顶板部分402可以具有高度H1，该高度可以大于例如其中的第三底板部分404的高度H2。为此，在一些实例中，顶部外壁130的第三顶部外壁部分410和顶部内壁的第三顶部内壁部分(未示出)中的一个或两个可以纵向向下延伸，以形成第三顶板部分402的高度H1。此外，在一些实例中，例如图示的示例，具有高度H1的后部120中的第三顶板部分402也可以延伸到侧面122、侧面124，以与每个侧面的相应顶部过渡段148结合。

图6示出了根据本公开的实施方案的植入物100的前部118。如图所示，前部118包括顶板112的第四部分502(称为第四顶板部分502)和底板114的第四部分504(称为第四底板部分504)。在实施方案中，如图所示，第四顶板部分502可包括第一唇状突出部156，该第一唇状突出部156在植入物100的外表面106上从例如第四顶部外壁部分506朝向第四底板部分504纵向向下延伸。类似地，第四底板部分504可包括第二唇状突出部158，该第二唇状突出部158在植入物100的外表面106上从例如第四底部外壁部分508朝向第四顶板部分502纵向向上延伸。在示例性实施方式中，第一唇状突出部156和第二唇状突出部158中的每一个可以例如朝向前部118的中心纵向延伸，部分穿过植入物100的前部高度HF，并且彼此间隔开。然而，在一些其他实例中，第一和第二唇状突出部156、158可以位于前部118中的其他地方，例如靠近侧面122、侧面124之一，而不是如图所示位于中心。在一些其他替代实例中，也可以在第四顶板部分502和第四底板部分504中的一个或两个上设置多于一个的唇状突出部或单个更宽的唇状突出部。

在本公开的实施方案中，第一唇状突出部156和第二唇状突出部158中的每一个还可以分别限定嵌入其中的第一凹口160和第二凹口162。唇状突出部156、唇状突出部158和凹口160、凹口162可以延伸以在植入物100的前部118中形成环绕壁116的一部分(即，第四部分510)。唇状突出部156、唇状突出部158以及凹口160、凹口162可被配置为径向延伸穿过外表面106和内表面108，以便与中腔104连通。如图所示，凹口160、凹口162可以包括互补的轮廓，例如凹形轮廓，并且可以间隔开并纵向对齐，以在它们之间限定插入工具凹槽163。插入工具凹槽163可被配置为便于插入工具(未示出)的插入和接合，用于将植入物100置于椎体之间。可以理解，这些凹口160、凹口162的形状、轮廓和位置仅仅是示例，并且它们可以具有任何其他合适的配置或位置来实现类似的功能。

此外，在实施方案中，如图所示，第四底板部分504的高度H3可以大于例如前部118中的第四顶板部分502的高度H4。在一些实例中，前部118中的第四底板部分504的高度H3可以等于或大于后部120中的第三顶板部分402的高度H1。为此，例如，前部118中的第四底部外壁部分508和第四底部内壁部分(未示出)中的一个或两个可以纵向向上延伸，以形成第四底板部分504的高度H3。此外，在一些实例中，例如图示的示例，第四底板部分504的高度H3被配置为随着第四底板部分504延伸并过渡到侧面122、侧面124以与每个侧面122、侧面124上的底部过渡段150结合而逐渐过渡到高度H5。因此，第四底板部分504朝向侧面122、124的高度H5大于前部118中的唇状突出部158邻近的高度H3。

此外，前部118还可以包括网格结构152的第四部分512(称为第四网格部分512)，该第四部分512在第四顶板部分502和第四底板部分504之间延伸，并且邻近唇状突出部156、唇状突出部158。然而，如图所示，第四网格部分512可以不在凹口160、凹口162之间延伸，以允许插入工具插入并接合中腔104，用于将植入物100放置在适当的位置。可以理解的是，第四网格部分512的一个或多于一个特征，例如，网格组件151和孔153的厚度、密度、材料等，可以以与上述第一网格部分、第二网格部分和第三网格部分类似的方式调节植入物100的整体刚度。此外，在一些实例中，例如图示的示例，第四网格部分512可以被配置为连续延伸到侧面122、侧面124，以与网格152的相应部分结合，该相应部分例如位于横臂142和顶板112的相应部分之间。

现在参考图7，示出了前部(下文中称为植入物的前部118b，下文中称为植入物100b)的可选结构实施方式。在该实施方案中，如图所示，唇状突出部和凹口可以形成为单个组件，在下文中称为唇状突出部602，以限定插槽604，插槽604被配置为接收插入工具并与插入工具接合。插槽604可被配置为在外表面和内表面之间延伸穿过前部118b中的环绕壁116的第四部分510，以便与中腔连通。在实施方案中，插槽604可以具有圆形轮廓，并且可以包括用于与插入工具接合的螺纹插座(未示出)。插槽604的位置和配置仅是示例，并且可以预期，在不脱离本公开的范围的情况下，也可以实施任何其他合适的配置来实现类似的功能。

可以理解的是，植入物100、植入物100a、植入物100b的各种组件，例如板112、板114(包括它们在前面、后面和侧面上的相应部分)、横臂142、网格结构152、唇状突出部156、唇状突出部158、唇状突出部602、凹口160、凹口162和插槽163、插槽604被单独描述仅仅是为了便于解释，并且它们可以被制造为单个集成组件和/或组合在一起的单独组件，而不脱离本公开的范围。此外，植入物100、植入物100a、植入物100b可通过使用3D打印工艺形成，例如选择性激光烧结(SLS)、选择性激光熔化(SLM)或电子束熔化(EBM)。然而，可以预期，取决于植入物100、植入物100a、植入物100b的最终设计，也可以替代地使用其他制造工艺。

在本公开的各种实施方式中，植入物100、植入物100a、植入物100b的一个或多于一个组件可以由相同或不同的材料制成。在实施方案中，植入物100、植入物100a、植入物100b可由钛或钛合金制成，例如根据美国材料与试验协会(ASTM)F3001标准的23级钛。然而，在一些其他实施方式中，植入物100、植入物100a、植入物100b也可以由本领域已知的其他已知材料制成，例如碳纤维、简单或高级塑料如聚醚醚酮(PEEK)、形状金属合金如镍钛诺^TM或更常用的材料如钴铬合金或不锈钢。

根据本文所述的各种实施方案，植入物100、植入物100a、植入物100b为它们植入的脊柱节段提供了生理刚度，同时仍允许相邻椎骨有一定的活动范围。例如，当压缩力施加在植入物100、植入物100a、植入物100b上时，板112、板114的自由端或远端(即，板112、板114的与过渡段148、过渡段150径向相对的端部)可以在第一侧面122和第二侧面124的每一侧面上朝向彼此并围绕横臂142的过渡段148、过渡段150纵向弯曲，从而减小横臂142和板112、板114之间的角度A和B。这种弯曲受到网格结构152的限制或控制，网格结构152抵抗作用在植入物100、植入物100a上的压缩力，同时提供沿纵轴110抵抗作用载荷的一定程度的弹性(例如由于材料的孔径、弹性和拉伸强度，和/或网格结构152中网格组件的厚度T4)。这样，Z形支撑结构(包括板112、板114、横臂142和过渡段148、过渡段150)和网格结构152有利于压缩力的有效吸收，并允许植入物100、植入物100a、植入物100b为相邻椎骨提供所需的撑开，同时还保持植入物100、植入物100a、植入物100b的高度，例如当它们定位在脊柱中时。因此，植入物100、植入物100a、植入物100b允许机械模仿正常椎间盘的功能，从而恢复运动节段刚度。

此外，根据本公开的各种实施方案，植入物100、植入物100a、植入物100b具有有助于承受脊柱中的生理载荷的刚度，同时避免明显沉降到相邻椎体中。在本公开的实施方案中，植入物100、植入物100a、植入物100b具有预定范围内的刚度，例如13000牛顿每毫米(N/mm)至25000N/mm。例如，刚度的预定范围可以等同于由健康管理机构(例如FDA)定义的范围，并且可以对应于当植入物经受各种载荷(例如静态轴向压缩、静态压缩-剪切、动态轴向压缩载荷等)测试时植入物的可接受刚度范围。如上所述，植入物100、植入物100a的一个或多于一个组件，例如横臂142、过渡段148、过渡段150、网格结构152、唇状突出部156、唇状突出部158、唇状突出部602等，可有助于植入物100、植入物100a、植入物100b的整体刚度，因此，改变这些组件的一个或多于一个特性可相应地影响植入物100、植入物100a、植入物100b的刚度。例如，可以改变由网格结构152限定的孔153的尺寸、网格结构152中网格组件151的厚度、过渡段148、过渡段150的厚度、横臂142的厚度、唇状突出部156、唇状突出部158的尺寸、植入物100、植入物100a、植入物100b的一个或多于一个组件的材料等，以逐渐改变植入物100、植入物100a、植入物100b的刚度，例如，以实现由管理机构提供的不同预定值范围内的刚度。

此外，网格结构152还促进通过其的骨生长，以促进植入物100、植入物100a、植入物100b在脊柱中的有效骨整合。例如，暴露的网格结构152可直接接触椎骨或期望锚定到植入物100、植入物100a、植入物100b中的其它骨，从而通过植入物100、植入物100a、植入物100b并沿着植入物100、植入物100a、植入物100b将骨移植物愈合在一起。在一些实施方式中，可以通过使用植入物100、植入物100a、植入物100b的网格结构152和/或其他特征上的涂层来进一步促进骨生长。例如，网格结构152可设有骨整合涂层或可被粗糙化以提供接触骨移植材料的额外表面积。

在使用中，将插入工具(未示出)插入对齐的凹口160、凹口164和/或插槽604中，然后将植入物100、植入物100a、植入物100b插入脊柱相邻椎体之间的指定椎间盘间隙中，以使顶部接合表面134和底部接合表面140与相应相邻椎体的组织接合。然而，在一些其他实例中，本公开的植入物100、植入物100a、植入物100b还可以包括一个或多于一个人造终板或其他假体装置或与其一起使用。一旦定位在椎间盘间隙内，允许植入物100、植入物100a、植入物100b支承在椎间盘间隙内相应的相邻椎体上。植入物100、植入物100a、植入物100b会由于Z形支撑结构和网格结构152产生的弹性力而产生脊柱节段的连续和动态的Y轴(或垂直)撑开，从而使板112、板114发生偏转，进而对相邻椎骨施加分离力。

尽管以上描述包括对某些特定实施方案的参考，但是其各种修改对于本领域技术人员来说是显而易见的。此处提供的任何实例仅仅是为了说明的目的而被包括在内，并不旨在以任何方式进行限制。这里提供的任何附图仅仅是为了说明本说明书的各个方面，并不旨在按比例绘制或以任何方式进行限制。所附权利要求的范围不应受以上描述中阐述的优选实施方案的限制，而应给出与本说明书整体一致的最广泛的解释。在此引用的所有现有技术的公开内容在此全部通过引用并入本文。

Claims (28)

1.一种椎间植入物，其包括：

沿着椎间植入物的纵轴延伸的植入物主体，所述植入物主体包括：

顶板和底板，所述底板被设置为沿纵轴与顶板纵向相对并间隔开；

至少一个在顶板和底板之间斜向延伸的横臂；和

至少设置在至少一个横臂和顶板之间以及至少一个横臂和底板之间的网格结构。

2.根据权利要求1所述的椎间植入物，其中所述植入物主体包括适于限定和包围中腔的结构，并且包括在顶板和底板之间延伸并包围中腔的环绕壁，并且其中所述环绕壁包括至少一个横臂和网格结构。

3.根据权利要求1所述的椎间植入体，其中所述植入体包括具有横截面轮廓的结构，所述横截面轮廓为圆形-梯形轮廓、圆角三角形-梯形轮廓、圆形-矩形轮廓、圆形轮廓或矩形轮廓中的一种。

4.根据权利要求1所述的椎间植入物，其中所述植入物主体限定第一侧面和横向相对的第二侧面，并且其中所述至少一个横臂包括在第一侧面上的在顶板和底板之间斜向延伸的第一横臂和在第二侧面上的在顶板和底板之间斜向延伸的第二横臂。

5.根据权利要求4所述的椎间植入物，其中所述网格结构包括：

在植入物主体的第一侧面上的在顶板和第一横臂之间以及在第一横臂和底板之间延伸的第一网格部分；和

在植入物主体的第二侧面上的在顶板和第二横臂之间以及在第二横臂和底板之间延伸的第二网格部分。

6.根据权利要求1所述的椎间植入物，其中所述顶板和底板中的每一个包括：

外缘；

内缘，其从外缘径向向内设置并间隔开；和

接合表面，其在外缘和内缘之间延伸，用于与椎间植入物邻近的椎体组织接合。

7.根据权利要求6所述的椎间植入体，其中所述接合表面包括具有多个孔的支架，所述支架以随机或非随机模式中的一种模式设置，并适于从顶板和底板中相应一个的外缘和内缘沿纵轴向外突出。

8.根据权利要求1所述的椎间植入物，其中当所述椎间植入物定位于脊柱中时，所述植入物主体包括适于面向使用者身体前侧的前部和适于面向使用者身体后侧的后部，并且其中至少一个横臂包括：

第一端，其适于与植入物主体的前部邻近的顶板或底板中的一个结合；和

第二端，其适于与植入物主体的后部邻近的顶板或底板中的另一个结合。

9.根据权利要求8所述的椎间植入物，其中所述至少一个横臂限定设置在第一端和顶板或底板中的相应一个之间的第一过渡段，以及设置在第二端和顶板或底板中的相应另一个之间的第二过渡段，并且其中所述第一过渡段和所述第二过渡段的厚度大于横臂在第一端和第二端之间延伸的部分的厚度。

10.根据权利要求1所述的椎间植入物，其中所述网格结构包括连接在一起以形成以一种或多于一种随机或非随机模式设置的孔的多个网格组件。

11.根据权利要求1所述的椎间植入物，其中当所述椎间植入物定位于脊柱中时，所述植入物主体包括适于面向使用者身体后侧的后部，所述植入物主体的后部包括：

顶板的一部分和底板的一部分，顶板的一部分的纵向高度大于底板的一部分的纵向高度；和

网格结构的网格部分，其在顶板的一部分和底板的一部分之间延伸。

12.根据权利要求1所述的椎间植入物，其中当所述椎间植入物定位于脊柱中时，所述植入物主体包括适于面向使用者身体前侧的前部，所述植入物主体的前部包括：

顶板的一部分和底板的一部分，顶板的一部分包括朝向底板的一部分纵向延伸的第一唇状突出部，且底板的一部分包括朝向顶板的一部分纵向延伸的第二唇状突出部。

13.根据权利要求12所述的椎间植入物，其中所述第一唇状突出部和所述第二唇状突出部分别限定第一凹口和第二凹口，并且其中所述第一凹口和所述第二凹口纵向对齐并间隔开，以限定插入工具凹槽，所述插入工具凹槽适于方便插入工具的插入和接合，以将椎间植入物置于相邻椎体之间。

14.根据权利要求12所述的椎间植入体，其中所述第一唇状突出部和所述第二唇状突出部连接在一起以限定插槽，所述插槽被配置为便于插入工具的插入和接合，以将椎间植入体置于相邻椎体之间。

15.根据权利要求12所述的椎间植入物，其中所述前部中的底板的一部分的纵向高度大于所述前部中的顶板的一部分的纵向高度。

16.根据权利要求12所述的椎间植入物，其中所述植入物主体的前部包括网格结构的网格部分，所述网格部分在顶板的一部分和底板的一部分之间延伸，并围绕第一唇状突出部和第二唇状突出部中的每一个。

17.根据权利要求1所述的椎间植入物，其中当所述椎间植入物定位于脊柱中时，所述植入物主体包括适于面向使用者身体前侧的前部和适于面向使用者身体后侧的后部，并且其中植入物主体的前部的前部高度大于后部的后部高度。

18.根据权利要求17所述的椎间植入物，其中所述植入物主体包括：

一对横向相对的侧面，其适于从后部朝向前部径向向外分开，并且其中前部包括弓形轮廓以限定椎间植入物的圆形梯形轮廓。

19.根据权利要求1所述的椎间植入物，其中当所述椎间植入物定位于脊柱中时，所述植入物主体包括适于面向使用者身体前侧的前部和适于面向使用者身体后侧的后部，并且其中顶板的后部的高度大于前部的高度，且底板的前部的高度大于后部的高度。

20.根据权利要求1所述的椎间植入物，其中所述植入物主体、所述顶板、所述底板、所述至少一个横臂和所述网格结构独立地由钛或钛合金、碳纤维、聚醚醚酮(PEEK)或形状金属合金中的一种或多于一种制成。

21.一种椎间植入物，其包括：

沿着椎间植入物的纵轴延伸的植入物主体，所述植入物主体适于限定和包围中腔，所述植入物主体包括：

顶板和底板，所述底板被设置为沿纵轴与顶板纵向相对并间隔开；

在植入物主体的第一侧面上的在顶板和底板之间斜向延伸的第一横臂；和

在植入物主体的第二侧面上的在顶板和底板之间斜向延伸的第二横臂，所述植入物主体的第二侧面与第一侧面横向相对。

22.根据权利要求21所述的椎间植入物，其中所述植入物主体还包括：

在植入物主体的第一侧面上的在顶板和第一横臂之间以及在第一横臂和底板之间延伸的第一网格部分；和

在植入物主体的第二侧面上的在顶板和第二横臂之间以及在第二横臂和底板之间延伸的第二网格部分。

23.根据权利要求21所述的椎间植入物，其中当所述椎间植入物定位于脊柱中时，所述植入物主体包括适于面向使用者身体前侧的前部和适于面向使用者身体后侧的后部，并且其中第一横臂和第二横臂中的每一个包括：

第一端，其适于与植入物主体的前部邻近的顶板或底板中的一个结合；和

第二端，其适于与植入物主体的后部邻近的顶板或底板中的另一个结合。

24.根据权利要求23所述的椎间植入物，其中所述第一横臂和所述第二横臂中的每一个限定设置在相应的第一端和顶板或底板中的相应一个之间的相应的第一过渡段，以及设置在相应的第二端和顶板或底板中的相应的另一个之间的相应的第二过渡段，并且其中所述第一过渡段和所述第二过渡段的厚度大于相应的横臂在相应的第一端和第二端之间延伸的部分的厚度。

25.根据权利要求21所述的椎间植入物，其中当所述椎间植入物定位于脊柱中时，所述植入物主体包括适于面向使用者身体前侧的前部，所述植入物主体的前部包括：

顶板的一部分和底板的一部分，所述顶板的一部分包括朝向底板的一部分纵向延伸的第一唇状突出部，所述底板的一部分包括朝向顶板的一部分纵向延伸的第二唇状突出部。

26.根据权利要求25所述的椎间植入物，其中所述第一唇状突出部和所述第二唇状突出部分别限定第一凹口和第二凹口，并且其中所述第一凹口和所述第二凹口纵向对齐并间隔开，以限定插入工具凹槽，所述插入工具凹槽适于方便插入工具的插入和接合，以将椎间植入物置于相邻椎体之间。

27.根据权利要求25所述的椎间植入体，其中所述第一唇状突出部和所述第二唇状突出部连接在一起以限定插槽，所述插槽被配置为便于插入工具的插入和接合，以将椎间植入体置于相邻椎体之间。

28.根据权利要求21所述的椎间植入物，其中当所述椎间植入物定位于脊柱中时，所述植入物主体包括适于面向使用者身体前侧的前部和适于面向使用者身体后侧的后部，并且其中所述植入体的前部的前部高度大于后部的后部高度。