[发明专利]可编程植入物和使用可编程植入物修复骨结构的方法

说明书

发明背景

1.发明领域

本发明总体涉及医疗装置，更具体地，涉及植入物。

2.相关技术的描述

植入物可以用于人和/或动物以支撑和/或固定一个或多个骨。例如，植入物可以用于脊椎以支撑和/或替换脊椎中的椎骨之间的受损组织。一旦植入在两个椎骨之间，植入物可以在两个椎骨之间提供支撑并且骨生长可以围绕和穿过植入物发生，以至少部分地融合两个椎骨用于长期的支撑。植入物可以包括具有固体材料的相对大的凸缘——例如，其可以覆盖与终板相互作用的50％的面积。该凸缘可以在植入物与椎骨终板之间提供接触面。大的凸缘可能有若干缺点。例如，大的凸缘可阻止骨生长并减少融合上下椎体的骨柱的大小。此外，大的凸缘优先支撑并使负荷区域化，防止力的分配并调节响应。使负荷局部化的过程还用于使椎体的其它区域欠负荷，从而根据负微应变激活局部吸收。

脊椎植入物可以包括开放的通道，所述通道以上/下方向穿过支撑凸缘的中心。开放通道设计可能需要植入物的构件，所述构件将与椎骨终板相互作用的凸缘分开，以吸收椎骨终板之间的压缩力。这可以增加对椎骨终板的较小区域上的压力，并且可以潜在地导致椎骨终板中的应力集中(stress risers)。此外，虽然骨移植材料通常结合植入物使用来促进骨生长，但植入物的开放柱设计可以降低骨移植材料将其本身固定到植入物的可能性，这可能导致不利于促进良好融合的生物机械协同作用。

骨移植材料可以在高压状态下充填到植入物中，以防止当骨移植材料在被放置在椎骨终板之间时脱离植入物。由于植入物和椎骨终板之间的移动或者在固定植入物过程中所承受的压缩力，高压状态也可以降低骨移植材料松动的可能性。此外，高压环境可以允许骨移植材料在更大的强度下进行重塑和融合。但是，高压状态可能难以产生并维持植入物中的骨移植材料。特别是，本体移植附着的缺乏不能完全接收或整合正常动力学范围内所期望的差异负荷。

发明概述

本文描述了植入物系统的各种实施方式和相关设备，以及其操作方法。在各种实施方式中，用于与骨结构连接的植入物包括网结构，所述网结构包括空间桁架，所述空间桁架被配置用于与人骨组织连接，所述人骨组织包括细胞、基质和离子环境。空间桁架包括具有在节点处接合的多个支柱的两个或更多个平面桁架单元。

在实施方式中，用于与骨结构连接的植入物包括：由在节点处接合的多个支柱形成的网结构，其中所述网结构被配置用于与人骨组织连接。支柱的直径和/或长度和/或网结构的密度是预先确定的，使得当网结构与骨结构、其基质或衍生其的细胞接触时，至少部分支柱产生在约1με和约5000με之间、或在约500με和2000με之间、或在约1000με与约1500με之间的微应变，所述微应变被转移到附着成骨细胞、骨基质或层状组织，或者转移到间隔压缩的负反射和与弯曲、延伸、扭矩或其组合中的负荷的共振。这些范围被优化为已知的负荷响应动力学，意思是引导而不是对活动和响应的限制。支柱的直径和/或长度是预先确定的，以使在负荷期间至少部分支柱产生在附着成骨细胞、骨基质或层状组织的长度上的改变，该改变在约0.05％至约0.2％、或约0.1％至约0.15％之间，引起成骨反应。支柱可以具有在约1mm至约100mm之间的长度。支柱的直径是可以预先确定的，使得当网结构在与骨结构接触时，支柱产生在约0.05％和0.2％之间的附着成骨细胞的长度上的改变。另外，支柱的直径是可以预先确定的，使得支柱发生在约0.000125％和0.0005％之间、或在约0.00025％和0.000375％之间的长度改变。在某些实施方式中，至少部分支柱是由具有1mm至100mm的长度和在0.250mm和5mm之间范围的直径的支柱组成。