[发明专利]用于整形外科植入物的形状记忆锁紧装置

说明书

技术领域

本发明涉及用于使用形状记忆技术来将两个或更多个植入元件 连接起来的机构。在一个实施例中，本发明涉及用于在脊柱固定系统 中将脊柱杆和骨元件连接起来的机构。

背景技术

本申请要求2006年9月13日提交的美国申请S.N.60/844,237的 优先权。

整形外科器械的首要目的是通过分担作用在骨上的负荷来保持 骨段的解剖排列(anatomical alignment)，通常直到发生骨融合。当前的 整形外科植入物记忆锁紧装置是某种设计的变型，其中，使用某种类 型的螺母将支承部锁紧到骨锚定件的头部中，以形成联接。例如，在 脊柱器械中，使用例如螺纹紧固件或铆定紧固件等各种紧固机构来确 保促进骨锚定件到连接结构的固定。这些构件在拉伸和压缩中提供了 必要的稳定性以实现固定。然而，众所周知，在脊柱中常见的循环负 荷的影响下，螺纹紧固件会松动。因此，脊柱植入物的机械稳定性会 降低。而且，预计会在支承部和记忆锁定装置之间出现损耗(称为磨 损)，该磨损会产生被认为与术后并发症(例如植入物引起的骨质溶解、 假关节、亚急性轻度植入物感染、术后手术部位疼痛以及在血清中的 异常金属浓度)相关的微粒碎屑。例如，见：Bullmann等人，Spine， 2003年，28(12)期，1306-1313页；Wang等人，Spine，1999年5月 1日，24(9)期，899页；Senaran等人，2004年8月1日，29(15)期， 1618-1623页；以及Kasai等人，Spine，2003年，28(12)期，1320-1326 页。

美国专利Nos.6,210,413和6,254,602公开了用于整形外科矫正的 形状记忆锁紧装置。这两个专利的锁紧装置的机构取决于压缩元件 (′602专利图1中的20以及′413专利图2中的24a和24b)和锁紧元件 (′602专利图1中的22以及′413专利图2中的26a和26b)的相互作用。 只有这两个元件是用形状记忆合金制造的，并且具有形状记忆效应和 超弹性。该压缩元件和锁紧元件产生锁紧力，以推动联接元件(′602专 利图1中的18)。将锁紧元件和压缩元件加热会使联接器和连接部分 收紧。然而，不使用典型的螺纹紧固技术，就没有办法释放这些部分 或使由例如镍-钛(镍钛诺或NiTi)形状记忆合金的材料形成的连接材 料重新收紧。

形状记忆现象为：材料能够在低温时呈现一种形状，而在被加热 到较高温度时呈现另一种形状；见Liu等，Materials Transactions 1996 年37(4)期691-696页。材料在该较高温度时为其原形。当冷却至较低 温度时，材料保持其原形但是结构变为马氏体(在较低温度时的稳定 相)，此时材料在该较低温度时能够容易地变形成不同形状。一旦加热， 材料就变回奥氏体(在较高温度时的稳定相)，此时，变形被恢复并且 形状被还原(单向形状记忆)。合金还能够具有呈现可逆效应的两种记 忆(双向形状记忆)，由于加热引起的形状改变可以通过冷却来恢复。 见：Liu等人，1996年以及Liu等人，Acta Materialia，1999年，47(1) 期，199-209页。

超弹性(SE)或是这样一种特性，即在等于或高于奥氏体相变温度 的温度时，材料能够在变形时呈现恒定的恢复力。见Liu等人Acta Materialia 1997年45(11)期4431-4439页。

因此，本发明的一个目的是，提供用于连接整形外科装置的机构， 尤其是稳定的、并且不太可能产生微粒碎屑的脊柱固定系统。

本发明的另一个目的是，提供能够在原位置被收紧、释放和重新 连接而无需使用联接元件的用于连接整形外科装置的机构。

本发明的又一个目的是，提供在整形外科中的、能够在植入后防 止松动及在植入物接合处的磨损的形状记忆装置。

发明内容