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CN102046111A - 铰接的椎间盘植入体 - Google Patents

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CN102046111A
CN102046111A CN2009801191821A CN200980119182A CN102046111A CN 102046111 A CN102046111 A CN 102046111A CN 2009801191821 A CN2009801191821 A CN 2009801191821A CN 200980119182 A CN200980119182 A CN 200980119182A CN 102046111 A CN102046111 A CN 102046111A
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CN
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hinged
spill
convex
along
hinged surface
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CN2009801191821A
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English (en)
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M·雷尚
K·施穆拉
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Synthes USA LLC
Original Assignee
Synthes AG Chur
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Abstract

本发明公开了一种用于脊柱中的椎间盘植入体，其包括第一部分(10)和第二部分(20)，其中，第一部分和第二部分构成为用于脊柱的关节假体。第一部分包括凹形或凸形铰接表面中的一个(16)，第二部分包括凹形或凸形铰接表面中的另一个(26)。凹形或凸形铰接表面中的一个优选地沿至少一个方向为椭圆形形状，与凹形或凸形铰接表面中的另一个并不匹配和不同。

Description

铰接的椎间盘植入体
相关申请的交叉引用
本申请要求美国临时专利申请No.61/059024的权益，该美国临时专利申请No.61/059024的申请日为2008年6月5日，标题为“TOTAL DISC REPLACEMENT IMPLANT WITH ANATOMICAL SPINAL ARTICULATION”，该文献的内容被本文参引。
技术领域
本申请涉及一种植入体，具体地说涉及一种关节假体，更具体地说涉及一种椎间植入体，甚至更具体地说涉及一种用于代替脊椎盘的关节假体。
背景技术
由于通常的磨损和撕裂，脊椎盘可能受损或脱臼，从而产生通常称为“椎间盘膨出”的问题。椎间的脊椎盘位于脊柱中的相邻椎骨之间。各椎间盘形成软骨关节，从而允许椎骨稍微运动，并作为韧带而将椎骨保持在一起。过去，受损的椎间盘通过除去椎间盘和用骨片塞满空间来治疗，以便促进相邻椎骨的熔合。不过，该方法导致病人下背的活动性受损。用于治疗受损的椎间盘的另一方案是用假体椎间盘植入体来代替损坏的椎间盘。不过，当前的假体椎间盘植入体不能复制由健康的脊柱椎骨进行的运动范围。因此，需要一种假体椎间盘植入体，它能够更接近和允许通常由健康脊柱段进行的运动范围。
发明内容
本发明涉及一种植入体，特别是涉及一种关节假体，更优选地涉及用于代替脊椎盘的椎间植入体或关节假体。椎间植入体或人造盘代替装置可以特别用于脊柱的颈部区域。在一个实施例中，椎间植入体包括第一部分和第二部分，其中，第一部分和第二部分可以设置成关节假体，该关节假体优选地用于脊柱，且第一部分可相对于第二部分运动，优选地在原位置运动。
第一部分有用于使得第一椎骨的端板和第一铰接表面接触的表面，优选地其具有连续弯曲表面，该连续弯曲表面没有平区域。第二部分包括用于使得第二椎骨的端板和第二铰接表面接触的表面，优选地其具有连续弯曲表面，该连续弯曲表面没有平区域。第一铰接表面可以与第二铰接表面接触、支承在该第二铰接表面和可相对于该第二铰接表面运动。第一铰接表面可以为凹形，第二铰接表面可以为凸形。
优选地，第一铰接表面为与第二铰接表面不同的形状，使得两个形状并不匹配或嵌套，且第一和第二铰接表面优选地并不在它们表面的主要部分或基本主要部分上接触。优选地，第一铰接表面为椭圆形形状(即变平的圆形或卵形)，优选地局部扁椭球形，并有优选地至少在中间-横向方向沿它的长度变化(即改变)的曲率半径，尽管它可以有沿其它方向的椭圆形表面(该椭圆形表面具有变化的曲率半径)。优选地，第二铰接表面为局部球形形状，具有沿所有方向都相同的恒定曲率半径。第一铰接表面沿中间-横向方向(例如第一方向)的曲率半径尽管可以在它的长度上变化和改变，但优选地具有与第二铰接表面沿相同中间-横向方向的曲率半径不同的值。第一铰接表面沿中间-横向方向的第一曲率半径值(尽管它可以在它的长度上变化和改变)优选地可以大于第二铰接表面沿相同方向的第一曲率半径值。
第一铰接表面沿前-后方向(例如第二方向)的第二曲率半径可以相对和基本恒定。第一铰接表面沿前-后方向(例如第二方向)的第二曲率半径可以有与第二铰接表面沿相同前-后方向的第二曲率半径基本相同的值。在该实施例中，当曲率半径沿一个方向并不相同但是沿第二方向相同时，第一铰接表面可以大致有与第二铰接表面的接触线，或者有限的接触面积。也可选择，第一铰接表面的第二曲率半径的值可以与第二铰接表面沿相同第二方向的第二曲率半径的值不同。在该实施例中，当曲率半径并不是沿所有方向相同时，第一铰接表面可以与第二铰接表面大致有接触点，或者有限的接触面积。
第一和第二铰接表面可以构成和布置成使得第一铰接表面相对于第二铰接表面沿至少一个方向进行滚动运动，且优选地沿至少一个方向在第二部分的铰接表面上并沿该铰接表面滚动。在滚动运动过程中，第一部分可以轴向旋转以及在第二弯曲铰接表面上并沿该第二弯曲铰接表面滚动。在这种情况下，第一部分的瞬时旋转点沿至少一个方向在第二铰接表面上并沿该第二铰接表面运动。
第一和第二铰接表面的曲率半径可以在大约1mm和大约100mm之间，更优选地在大约1mm和30mm之间。第一和第二铰接表面可以有在大约1.5mm至大约30mm之间的弧长度。
第一铰接表面可以有深度，该深度从第一铰接表面的外边缘或基点测量至第一铰接表面的顶点，凹入部分或槽开始于该外边缘或基点。第一铰接表面的深度可以在从大约0.5mm至大约10mm的范围内。第二铰接表面可以有高度，该高度从第二铰接表面的外边缘或基部测量至第二铰接表面的顶点。第二铰接表面的高度可以在从大约0.5mm至大约10mm的范围内。优选地，第二铰接表面的高度值大于第一铰接表面的深度值。
第一部分用于与第一椎骨的端板接触的表面优选地可以相对平，第二部分用于与第二椎骨的端板接触的表面可以弯曲。也可选择，第一部分用于与椎骨的端板接触的表面可以弯曲，另外，第二部分用于与椎骨的端板接触的表面可以相对平。第一部分和第二部分可以由目前已知或以后发现的陶瓷或其它材料来制造。第一部分可以包括多个零件的组件，第二部分也可以包括多个零件的组件。
第一部分和第二部分可以被偏压成使得第一弯曲铰接表面的顶点将与第二弯曲铰接表面的顶点对齐和接触。也就是，当肌肉不再在脊柱段上施加任何力时，槽(凹形表面)的形状和几何结构使得植入体的铰接或支承表面能够返回至最小能量状态(顶点对顶点)。在横向或旋转运动之后，植入体将返回它的正常位置，在该正常位置中，与凹形表面接触的凸形表面的部分位于该弯曲的凹形铰接表面的顶点处。
椎间植入体的另一实施例包括：上部部分，该上部部分包括上表面，该上表面的尺寸和结构设置成与第一椎骨的端板接触；以及下部部分，该下部部分包括下表面，该下表面的尺寸和结构设置成与第二椎骨的端板接触。椎间植入体还包括与上部和下部部分中的一个操作关联的凸形铰接表面。椎间植入体还包括与上部和下部部分中的另一个操作关联的凹形铰接表面，使得上部部分可相对于下部部分运动。凸形铰接表面可以形成为局部球形，具有沿全部方向都相同的恒定曲率半径。凹形铰接表面优选地可以形成为局部椭圆形或卵形，具有沿至少一个方向在弯曲的凹形铰接表面的长度上变化的曲率半径。凸形和凹形铰接表面可以连续弯曲，而没有平的区域。
凸形铰接表面具有沿第一方向的第一曲率半径，且凹形铰接表面具有沿相同第一方向的第一曲率半径。凸形铰接表面的第一曲率半径优选地与凹形铰接表面沿相同第一方向的第一曲率半径不同。第一方向优选地可以为中间-横向方向，凹形铰接表面优选地可以与上部部分相关联。
凸形铰接表面可以有沿与第一方向垂直的第二方向的第二曲率半径，优选地沿前-后方向，且凹形铰接表面可以有沿相同第二方向的第二曲率半径。凸形铰接表面的第二曲率半径可以与凹形铰接表面沿相同第二方向的第二曲率半径相同。也可选择，凸形铰接表面的第二曲率半径可以与凹形铰接表面沿相同第二方向的第二曲率半径不同。凸形铰接表面可以有沿前-后方向和中间-横向方向的、大约1mm至大约30mm的曲率半径。凹形铰接表面可以有沿前-后方向的、大约1mm至大约100mm的第一曲率半径，更优选地大约1mm至大约30mm，且可以有沿中间-横向方向的、大约1mm至大约100mm的第二曲率半径。
凸形铰接表面可以有沿它的中间-横向方向和沿它的前-后方向的恒定曲率半径。优选地，凹形铰接表面可以有沿中间-横向方向沿它的表面变化或改变的曲率半径，且优选地有沿它的前-后方向的恒定曲率半径。也可选择，凹形铰接表面可以有沿前-后方向沿它的表面变化或改变的曲率半径。
凹形铰接表面可以从它的基部至它的顶点凹入一定深度，凸形铰接表面可以从它的基部至它的顶点凸出一定高度。凹形铰接表面的深度可以有与凸形铰接表面的高度不同的值。凹形铰接表面的深度优选地具有比凸形铰接表面的高度值更小的值。凹形铰接表面的深度优选地在大约1.5mm和大约2mm之间，凸形铰接表面的高度优选地在大约2mm和大约3mm之间。
凸形铰接表面可以有沿前-后方向和中间-横向方向的、在大约1.5mm至大约30mm的弧长度。凸形铰接表面可以有沿中间-横向方向和前-后方向的、在大约1.5mm至大约30mm的弧长度。
凹形铰接表面可以只在有限面积上与凸形铰接表面接触，优选地比凹形铰接表面的面积的50％更小的面积，更优选地比凹形铰接表面的面积的25％更小的面积，更优选地比凹形铰接表面的面积的10％更小的面积。凸形铰接表面可以与凹形铰接表面大致形成接触线，或者有限的线性接触面积。也可选择，凸形铰接表面可以与凹形铰接表面大致形成接触点或圆形的接触面积，该接触点或圆形的接触面积优选地小于具有接触线或有限的线性接触面积的实施例的接触面积。
在另一实施例中，植入体包括：上部部分，该上部部分包括上表面，该上表面的尺寸和结构设置成与骨、上部椎骨的端板接触；下部部分，该下部部分包括下表面，该下表面的尺寸和结构设置成与骨接触；凸形铰接表面，该凸形铰接表面与上部和下部部分中的一个操作关联；凹形铰接表面，该凹形铰接表面与上部和下部部分中的另一个操作关联，使得上部部分可相对于下部部分运动，其中，凹形和凸形铰接表面中的一个为椭圆形形状，具有沿至少一个方向变化的曲率半径，凹形和凸形表面中的另一个为局部球形形状，具有沿相同的至少一个方向的恒定曲率半径。优选地，凸形和凹形铰接表面中的另一个为局部球形形状，具有沿全部方向都相同的恒定曲率半径。
椎间植入体还可以包括第一关节元件，该第一关节元件包括凸形和凹形铰接表面中的一个。第一关节元件还可以包括第一凸起或第一凹口，用于与形成于下部部分中第一凹口或第一凸起中的一个接合。椎间植入体还可以包括第二关节元件。该第二关节元件可以包括凸形和凹形铰接表面中的另一个，和第二凸起和第二凹口中的一个，用于与形成于上部部件中第二凹口和第二凸起中的一个接合。
附图说明
当结合附图阅读时，将更好地理解本申请的前述概括以及下面对优选实施例的详细说明。为了表示本申请的优选椎间植入体和/或脊柱假体，在图中表示了优选实施例。不过应当知道，本申请并不局限于所示的确切布置、结构、特征、实施例、方面和工具，且所示的确切布置、结构、特征、实施例、方面和工具可以单独使用或者与其它布置、结构、特征、实施例、方面和工具组合使用。附图中：
图1示意性表示了在颈部区域的脊柱和相邻椎骨的运动。
图2表示了颈椎骨绕图1中的轴线1的运动路径，该轴线1投影在轴向平面(图1的轴线2的平面)。
图3是附接在相邻椎骨上的本发明椎间植入体的透视图。
图4是图3的椎间植入体的立体分解图。
图5是图3的椎间植入体沿前后-方向(纵分面)的剖视图。
图6是图3的椎间植入体沿中间-横向方向(冠状面)的剖视图。
图7是椎间植入体的不同实施例沿前后-方向(纵分面)的剖视图。
图8是图7的植入体沿中间-横向方向(冠状面)的剖视图。
图9是图3的顶部部分的底视图。
图10是图3的底部部分的顶视图。
图11是在脊柱的腰部区域中的、椎骨绕图1的轴线1的运动路径的视图。
图12是椎间植入体的底部部分在沿图11的路径的不同位置处的示意图。
图13是设计成植入脊柱的腰部区域中的椎间植入体的另一实施例的顶部部分(以及底部部分的凸起)的底视图。
图14是图5的椎间植入体的视图，其中，顶部部分沿前-后方向旋转。
图15A是图6的椎间植入体的剖视图，其中，顶部部分沿中间-横向方向定心。
图15B是图6的椎间植入体的剖视图，其中，顶部部分沿中间-横向方向旋转。
图15C是在图3-6的椎间植入体100的顶部部分沿中间-横向方向旋转时图15A-B中的接触点200采取的路径的示意图。
具体实施方式
下面的说明书中使用的某些术语只是为了方便，而不是限定。词语“右”、“左”、“下”、“上”、“底部”和“顶部”表示所参考的图中的方向。词语“内侧”和“外侧”是指分别朝向和远离骨固定元件、仪器和所指部件的几何中心的方向。词语“前面”、“后面”、“上面”、“下面”、“侧面”、“中间”、“横向”和相关词语和/或短语是指所参考的人体的优选位置和方位，而不是进行限制。术语包括上述词语、衍生词和类似意思的词。
图1表示了两个相邻的颈椎骨，即椎骨101和椎骨201，它们位于脊椎中。椎骨101和201通常有位于它们之间的脊椎盘(未示出)，该椎骨101和201形成脊柱段，该脊柱段允许和方便椎骨彼此相对运动。当人们使得他们的身体运动时，肌肉在椎骨101和201上施加压力，从而使得它们运动。在颈部区域中，当椎骨101和201彼此相对运动时，它们基本绕轴线1、轴线2或者轴线1和2旋转。参考图1，轴线9是脊柱的中心轴线，并对应于中间-横向平面和前后平面的相交部。在颈部区域中，旋转轴线1在包括轴线2的轴向平面的相交部处产生角度X。根据椎骨在脊柱的颈部区域中的位置，角度X的值可以在大约10度和大约60度之间。例如，颈椎骨C5绕颈椎骨C6旋转的轴线1相对于轴向平面倾斜大约45度(X＝45度)。
当人们使得他们的头部向前弯(例如看他们的脚趾)或向后弯(例如看天空)时，脊柱分别进行称为弯曲和伸展的运动。当颈部脊柱进行纯弯曲和纯伸展时，椎骨101和201绕轴线2旋转，并在纵分面中运动。
当人们使得他们的头部从一侧向另一侧弯曲时，颈部脊柱进行称为横向弯曲的运动。为了解释该运动，我们需要固定的参考系。这时，我们选择运动段的下部椎骨(包括下侧椎骨、上侧椎骨和椎间盘)。由于颈椎骨与轴向平面形成的角度X，当人们使得他们的头部从一侧向另一侧弯曲时，脊柱将进行在轴向运动和横向弯曲之间的组合运动。也就是，在横向弯曲过程中，在相邻椎骨中引起轴向旋转。因此，当头部横向运动时，将在椎骨中引起轴向旋转。当颈椎骨101和201进行纯横向弯曲时，椎骨绕轴线1和轴线2旋转，以便在冠状面中运动。
最后，当人们使得他们的身体或身体的一部分扭转时(例如使得他们的头部由左向右转)，脊柱进行称为轴向旋转的运动。由于颈椎骨与轴向平面形成的角度X，当人们扭转他们的头部时，脊柱进行在轴向旋转和横向弯曲之间的组合运动。例如，在轴向旋转过程中，在相邻椎骨中引起横向弯曲。当头部进行纯轴向旋转时，颈椎骨101和201绕轴线1和轴线2运动，从而头部将在轴向平面中运动，就象绕参考轴线9旋转。
图2表示了图1的椎骨101和201在脊柱横向弯曲时进行的运动。如图1中所示，在横向弯曲过程中，椎骨101和201绕轴线1旋转，从而产生运动路径5。当该运动路径5投影在轴向平面3(与轴线2的平面相对应)上时，产生弯曲线6。该弯曲线6对应于健康的椎骨101和201彼此相对运动所沿的路径在投影于轴向平面3上时的情况。该线或路径6为椭圆形形状，具有变化或改变的曲率半径。
图3示出位于图1的椎骨101和201之间的假体椎间植入体100。尽管椎间植入体100表示为用于脊柱，但是椎间植入体100也可以有其它用途，并可以用作其它关节的假体，例如肩、肘、腕、臀、膝盖、踝、脚趾和手指。椎间植入体100优选地用于脊柱的颈部区域。当用于颈部区域中时，如上所述，椎间植入体100优选地允许相邻椎骨(植入体位于该相邻椎骨之间)进行以下范围的运动：(i)在弯曲和伸展过程中大约±10度；(ii)在横向弯曲过程中大约±7度；以及(iii)在轴向旋转过程中大约±7度。也可选择，椎间植入体100可以设计成用于脊柱的其它区域，例如腰部或胸部区域。当椎间植入体100设计成用于腰部区域时，椎间植入体100优选地允许脊柱进行以下范围的运动：(i)在弯曲和伸展过程中大约±10度；(ii)在横向弯曲过程中大约±7度；以及(iii)在轴向旋转过程中大约±10度。植入体也可以允许其它运动范围。
图3-10和13-15表示了椎间植入体的示例实施例，特别是用于代替脊椎盘的关节假体。总的来说，这些实施例涉及椎间植入体100、100′、100″，作为非限定示例，椎间植入体100、100′、100″用于代替位于相邻椎骨之间的椎间盘或椎间纤维软骨。尽管椎间植入体100、100′、100″描述为并可以基本用于脊柱区域(例如腰部、胸部、颈部)，但是本领域技术人员应当知道，椎间植入体100、100′、100″可以用于身体的其它部位。本发明可以有其它用途和使用，且本发明并不局限于所述和所示的结构或用途。通常，在整个申请中相同参考标号用于描述椎间植入体的各不同实施例的类似或相同部件，且说明书大致将集中在各实施例的、使得该特定实施例与其它实施例区分的特定特征。
图4表示了本发明的椎间植入体的一个实施例。如图4中所示，椎间植入体100优选地包括第一部分10和第二部分20。椎间植入体100设计成使得第一部分10可在原位置相对于第二部分20运动。第一部分10和第二部分20设置为形成关节假体，以便局部或完全代替关节，例如代替在两相邻椎骨之间的椎间盘。在图4-6所示的实施例中，椎间植入体100将代替脊椎盘，优选地将允许大致由健康的相邻颈椎骨进行的运动类型和运动程度。植入体100特别设计成用于脊柱的颈部区域中。第一部分10和第二部分20各自有用于抵靠并优选地用于接合相邻椎骨的端板的表面。第一部分10和第二部分20还各自有铰接或支承表面，该铰接或支承表面优选地彼此相对、接触、相互支承和相对运动。
尽管第一部分10和第二部分20各自表示为单件组件，但是第一部分10和第二部分20中的每一个可以包括多部件的组件。而且，如本领域普通技术人员通常理解地，第一部分10和第二部分20可以由任意数目的可生物相容材料来制造，这些材料包括但不局限于：目前已知或以后发现的陶瓷、CoCr、PEEK(特别是多孔的PEEK部件)、聚合物、同种异体移植骨、自体移植骨、金属和合金和/或它们的组合。
如图3中所示，优选地，第一部分10是植入体的顶部或上部部分，并与上侧椎骨接合。更具体地说，第一部分10有用于与椎骨101接触的第一表面15，该第一表面15相对较平。在可选实施例中，第一表面15可以稍微弯曲或基本弯曲。第一部分10还可以包括一个或多个龙骨17，该龙骨17优选地沿前-后方向布置，以便将第一部分10固定在椎骨101上。尽管在该实施例中，龙骨17表示为用于将第一部分10固定在椎骨101上的装置，但是也可以使用附加或可选的固定装置或元件，例如齿、脊、向内生长区域或螺钉。
如图4和9中所示，第一部分10还包括第一铰接表面16，该第一铰接表面16优选地为连续弯曲表面，而没有平的部分。第一铰接表面16优选地凹形，并优选地具有局部扁椭球形的三维形状。在可选实施例中，第一铰接表面16可以为局部球形和/或抛物面形状。凹形铰接表面的凹入部分或槽沿前-后方向(纵分面)的优选形状为局部圆形或球形，具有恒定的曲率半径。第一部分10的凹形铰接表面16的凹入部分或槽沿中间-横向方向(冠状面)的优选形状为椭圆形(卵形)，优选地与图2中的虚线6相对应。也就是，在第一铰接表面16的优选形状中，曲率半径在中间-横向方向沿表面变化(例如改变)。
如图4中所示，第二部分20还包括第二铰接表面26，该第二铰接表面26优选地为连续弯曲表面，而没有平的部分。第二铰接表面优选地凸形，具有局部球形的三维形状。第二铰接表面的曲率半径优选地沿所有方向都恒定和相同。
因此，第一铰接表面16优选地并不与第二铰接表面26匹配或相对应，从而第一弯曲铰接表面并不在它的整个表面上或第二铰接表面的整个表面上与第二铰接表面接触。也就是，对于图4-6的实施例，由于第一铰接表面的局部椭圆形或卵形形状以及第二铰接表面的局部球形形状，两个表面并不匹配、对应或者在各铰接、支承表面的整个区域或基本整个区域上接触。
图5表示了椎间植入体100沿前-后方向沿纵分面的剖视图。第一铰接表面16优选地凹入并形成在第一部分10的水平平面中的槽，该槽沿边缘或线1001开始。第一铰接表面16具有沿前-后方向的第一弧12，该第一弧12从边缘1001前侧的基点1000测量至边缘1001后侧的基点1010。基点1000和1010是第一铰接表面16沿前-后方向的端点，且该表面优选地在它们之间连续弯曲，而没有平的部分。第一铰接表面16的第一弧12优选地长度在大约3mm至大约30mm之间，更优选地大约8mm至大约15mm，更优选地大约10mm至大约14mm。
如图5中所示，第一铰接表面16有沿前-后方向的第一曲率半径18，该第一曲率半径18优选地在大约1mm和大约30mm之间，更优选地在大约5mm和大约10mm之间，更优选地大约7.5mm。优选地，第一铰接表面16的第一曲率半径18沿第一弧12基本恒定，该第一弧12沿前-后方向形成局部圆形或球形表面。
第一部分10还有第一深度13，该第一深度13从基点1000、1010(在该基点1000、1010处，凹形铰接表面16的凹入部分或槽在边缘1001处开始)测量至第一铰接表面16的顶点1090。第一深度13优选地有在大约0.5mm至大约5mm之间的值，更优选地大约1mm至大约2mm，更优选地大约1.8mm。
图6表示了椎间植入体100沿中间-横向方向的剖视图。第一铰接表面16有沿中间-横向方向的第二弧32，该第二弧32从边缘1041的中间侧上的基点1040测量至在边缘1051的横向侧上的基点1050。基点1040、1050是在第一铰接表面16沿中间-横向方向的相对端上的端点，且第一铰接表面在它们之间优选地连续弯曲，而没有平的部分。第一铰接表面16的第二弧32优选地长度在大约3mm至大约30mm之间，更优选地大约10mm至大约20mm，更优选地大约10mm至大约15mm。
如图6中所示，第一铰接表面16优选地有沿中间-横向方向的第二曲率半径38。第一铰接表面16的第二曲率半径38优选地在大约1mm和大约100mm之间。在该实施例中，第二曲率半径38沿第一铰接表面16在中间-横向方向变化或改变。第一铰接表面16沿第二弧32的第二曲率半径38优选地在大约1mm和大约100mm之间变化，更优选地大约7.5mm至大约50mm，更优选地大约7.5mm至大约30mm。
而且，第一部分10还有第二深度43，该第二深度43从基点1040、1050(在该基点1040、1050处，凹形铰接表面16的凹入部分或槽在边缘1001处开始)测量至第一铰接表面16的顶点1090。第二深度43优选地有在大约0.5mm至大约5mm之间的值，更优选地大约1mm至大约2mm，更优选地大约1.8mm。优选地，第一深度13和第二深度43相等，顶点1090位于凹形表面16的中心处。也可选择，第一深度13可以与第二深度43不同，或者凹入部分16的顶点1090或最深部分可以定位成与凹入部分的几何中心偏心。
参考图5-6，第一铰接表面16的第一曲率半径18的值恒定，而第一铰接表面16的第二曲率半径38的值在中间-横向方向沿表面长度变化或改变。当第一铰接表面16沿第二中间-横向方向的曲率半径的值可以变化时，第一铰接表面16的第一曲率半径18的值可以与第一铰接表面16的第二曲率半径38的值不同，优选地小于第二曲率半径38的值，如图6中所示。也可选择，第一铰接表面16的第一曲率半径18的值可以大于或等于第一铰接表面16的第二曲率半径38的值。优选地，第一铰接表面16的第一弧12的长度小于第一铰接表面16的第二弧32的值。也可选择，第一铰接表面16的第一弧12的值可以大于或等于第一铰接表面16的第二弧32的值。优选地，第一深度13的值等于第二深度43的值。也可选择，第一深度13的值可以大于或小于第二深度43的值。
如图3-4中所示，优选地，第二部分20是植入体的下部或底部部分，并与下部椎骨接合。优选地，第二部分20有用于与椎骨201接触的第一表面25，该第一表面25相对较平。也可选择，第一表面25可以稍微弯曲或基本弯曲。第二部分20还可以包括一个或多个龙骨27，该龙骨27沿前-后方向布置，以便将第二部分20固定在椎骨201上。尽管在该实施例中，龙骨27表示为用于将第二部分20固定在椎骨201上的装置，但是也可以使用目前已知或以后发现的附加或可选的固定装置或元件，例如齿、脊、骨的向内生长区域或螺钉。
如图4中所示，第二部分20包括第二铰接表面26，该第二铰接表面26优选地从第二部分20向外凸出，为凸形，具有局部球形的三维形状。图10表示了图3的第二部分20的俯视图，特别是凸形的第二弯曲铰接表面26，而图4、5、6分别表示了透视侧视图、前-后方向的剖视图(纵分面)和中间-横向的剖视图(冠状面)。
如图5中所示，第二铰接表面26有沿前-后方向的第一曲率半径28，该第一曲率半径28优选地恒定，并优选地在大约1mm和大约30mm之间，更优选地在大约5mm和大约10mm之间，更优选地大约7.5mm。也可选择，第一曲率半径28沿第二铰接表面26沿前-后方向变化。
第二弯曲铰接表面26有沿前-后方向的第一弧22，该第一弧22从边缘1021在前侧上的基点1020测量至在边缘1021的后侧上的基点1030。基点1020和1030是第二铰接表面26沿前-后方向的端点，且第二铰接表面在它们之间优选地连续弯曲，而没有平的部分。第二铰接表面26的第一弧22优选地长度在大约3.0mm至大约30mm之间，更优选地大约10mm至大约15mm，更优选地大约13mm至大约14mm。第一部分10的第一弧12沿前-后方向的长度优选地小于第二部分20的第一弧22沿前-后方向的长度。
第二部分20还有第一高度23，该第一高度23从基点1020、1030(在该基点1020、1030处，凸形铰接表面26在边缘1021处开始凸出)测量至第二铰接表面26的顶点1091。第一高度23优选地有在大约2mm至大约5mm之间的值，更优选地大约2mm至大约3mm，更优选地大约2.5mm。
如图6所示，第二铰接表面26有沿中间-横向方向的第二弧42，该第二弧42从边缘1021的中间侧上的基点1060测量至在边缘1021的横向侧上的基点1070。基点1060、1070是第二铰接表面26沿中间-横向方向的相对端上的端点，且第二铰接表面在它们之间优选地连续弯曲，而没有平的部分。第二铰接表面26的第二弧42优选地长度在大约3.0mm至大约30mm之间，更优选地大约10mm至大约15mm，更优选地大约12mm至大约14mm。
如图6中所示，第二铰接表面26优选地有沿中间-横向方向的第二曲率半径48。第二铰接表面26的第二曲率半径48优选地在大约1mm和大约30mm之间，更优选地大约5mm至大约10mm，更优选地大约7.5mm。优选地，第二铰接表面26的第二曲率半径48沿中间-横向方向恒定或基本恒定。也可选择，第二曲率半径48可以沿第二铰接表面26沿中间-横向方向变化。
而且，第二部分20还有第二高度53，该第二高度53从基点1060、1070(在该基点1060、1070处，凸形铰接表面26开始凸出)测量至第二铰接表面26的顶点1091。第二高度53优选地有在大约2mm至大约5mm之间的值，更优选地大约2mm至大约3mm，更优选地大约2.5mm。
参考图5-6，第二铰接表面26的第一曲率半径28的值优选地与第二铰接表面26的第二曲率半径48的值相同。第二铰接表面26的第一弧22的长度可以与第二铰接表面26的第二弧42的长度相同。也可选择，第二铰接表面26的第一弧22的长度可以大于或小于第二铰接表面26的第二弧42的长度。优选地，第一高度23的值等于第二高度53的值。也可选择，第一高度23的值可以大于或小于第二高度53的值。
优选地，第二部分20的第一高度23的值大于第一部分10的第一深度13。另外，第二高度53优选地大于第一部分10的第二深度43。更优选地，第一高度23等于第二高度53，其大于第一深度13和第二深度43。
而且，参考图5-6，第一铰接表面16并不与第二铰接表面26匹配、相应或嵌套，从而第一铰接表面16并不与第二铰接表面26在基本第一铰接表面16或第二铰接表面26上进行接触。更具体地说，第一铰接表面16的第一曲率半径18优选地恒定，并优选地具有与第二铰接表面26的第一曲率半径28相同的值，使得第一铰接表面16沿前-后方向与第二铰接表面26基本匹配和嵌套至该第二铰接表面26中。不过，第一铰接表面16的第二曲率半径38沿它的长度变化，从而形成椭圆形形状，并有与第二铰接表面26的第二曲率半径48不同的值，使得第一铰接表面16优选地沿中间-横向方向并不与第二铰接表面26匹配。优选地，第一铰接表面16的第二曲率半径38大于第二铰接表面26的第二曲率半径48。
在优选实施例中，凸形的下部部分20有沿全部方向的大约7.5mm的恒定曲率半径和大约2.5mm的高度23、53，并有沿全部方向的大约11mm的弧长度。在优选实施例中，凹形的上部部分10沿前-后方向有大约7.5mm的恒定曲率半径、大约11mm的弧长度12以及大约1.8mm的深度，而沿中间-横向方向有沿弧32的长度变化的曲率半径38、大约13mm的弧长度32以及大约1.8mm的深度。优选地，弧32为局部椭圆形，具有沿中间-横向方向在大约1mm和大约100mm之间变化的曲率半径38。
凸形的第二铰接表面26可以只在比第一铰接表面16或第二铰接表面26的面积更小的有限面积上与凹形的第一铰接表面16接触。该接触面积的值优选地可以包括小于第一铰接表面16或第二铰接表面26的面积的50％。该面积的值更优选地可以包括小于第一或第二铰接表面的25％，甚至更优选地小于第一或第二铰接表面的10％。参考图5-6，第一弯曲铰接表面16大致有沿前-后方向与第二铰接表面26有限接触的线或线性区域。优选地，第一铰接表面16大致沿中间-横向方向沿有限长度的线或区域而与第二铰接表面26接触，但是沿前-后方向接触更大长度。也就是，接触长度优选地沿前-后方向大于沿中间-横向方向的接触长度。沿中间-横向方向的有限接触长度在图6中表示，其中，当椎骨处于它们的中性位置，且没有力从肌肉骨骼框架作用在它们上面时，凸形铰接表面26沿有限长度的条带与凹形铰接表面16接触，优选地在顶点1090、1091处接触。
当人从一侧运动至另一侧，从而引起横向弯曲时，肌肉使得图3的椎骨101和201绕图1的轴线1运动。再有，在椎间植入体100插入相邻椎骨101和201之间的情况下，椎骨的运动使得第一部分10和第二部分20(如图3-6中所示)彼此相对运动。在图5-6的实施例中(其中，凸形第二铰接表面26沿前-后方向与凹形第一铰接表面16基本匹配，且由于第一铰接表面的椭圆形形状和变化的曲率半径，凸形第二铰接表面26沿中间-横向方向并不与凹形第一铰接表面16匹配)，第一部分10将在进行弯曲和伸展时绕轴线1900有角度地旋转。
参考图14，当第一铰接表面16的第一曲率半径18等于第二铰接表面26的第一曲率半径38，且脊柱进行弯曲时，上部或顶部的第一部分10绕点1900旋转，该点1900是形成于第二部分20中的第二铰接表面26上的曲率半径28的中心。沿前-后方向，凸形第二部分20的第一曲率半径28可以位于第二部分20的外部(如图5和14中所示)，使得凹形第一部分10绕旋转轴线1900旋转。根据几何形状，旋转轴线也可以位于植入体中和第二部分20中。如图14中进一步所示，当第一部分10绕第二部分20向前方旋转时，这导致引起平移，因此，第一部分10在第二铰接表面26上滑动，并相对于第二部分20从位置1101向位置1102横向朝前方移动。
参考图6，第一铰接表面16的形状沿中间-横向方向为椭圆形或卵形，第一铰接表面16的第二曲率半径38在该表面上变化或改变，且并不等于第二铰接表面26的第二曲率半径48。因此，当脊柱进行横向弯曲，且第一部分10沿冠状面(中间-横向方向)相对于第二部分20运动时，凹形的第一铰接表面16在凸形的第二铰接表面26上滚动。参考图15A、15B和15C，当第二铰接表面26滚动时，接触点200和第一部分的旋转轴线运动并遵循着凸形铰接表面26的路径，从而使得凹形的第一铰接表面16在凸形的第二铰接表面26上面滚动。参考图15A，当没有力施加在第一部分10和第二部分20上，使得第一铰接表面16和第二铰接表面26处于平衡状态，且脊柱处于竖直位置而没有弯曲、伸展、横向弯曲或轴向旋转，第一部分10定心和对齐，如图5-6和15A中所示。如图15A中所示，当第一部分10和第二部分20处于平衡状态时，第一部分10与第二部分20自我对齐，这意味着沿中间-横向方向的接触点200对应于顶点1090、1091，且第一部分10的顶点1090与第二部分20的顶点1091重合。不过，当在横向弯曲过程中将力施加在第一部分10和第二部分20上时，第一部分10和第二部分20沿中间-横向方向运动，如图15B中所示，接触点200和第一部分10的旋转中心运动至图15C中所示的路径点404。这样，第一部分10相对于第二部分20旋转，并沿第二部分的铰接表面在该铰接表面上滚动。
由于上部凹形部分10沿中间-横向方向沿第二部分20的下部、第二铰接表面26在该第二铰接表面26上滚动，使得瞬时旋转轴线沿中间-横向方向沿表面26运动，因此不会引起第一部分的平移，使得上部凹形部分10在它与钩突部(uncinate process)接触之前进行较大的角运动。因此，植入体100在上部部分与钩突部接触之前允许进行大约9.2度的角运动，与由Synthes USA出售的标准ProDisc-C不同，该标准ProDisc-C在与钩突部碰撞之前基本允许在冠状面中进行大约2度的角运动。
植入体100的另一附加益处是，当肌肉不再在脊柱段上施加任何力时，槽(凹形部分)的形状和几何结构使得植入体的支承表面能够在横向或旋转运动后返回最小能量状态(顶点对顶点)。也就是，当肌肉不再在脊柱段上施加力时，植入体100将返回它的正常位置，其中，凸形表面的、与凹形表面接触的部分位于弯曲的凹形铰接表面的顶点处。
图7-8表示了椎间植入体100′的第二实施例。椎间植入体100′与椎间植入体100类似，除了这里介绍的区别。优选地，第一铰接表面16′为凹形和连续弯曲，而没有平的部位，且沿前-后方向和中间-横向方向都为椭圆形或卵形形状，并有沿全部方向在表面上变化的曲率半径。优选地，第二铰接表面26′为凸形和连续弯曲，而没有平的部位，且为局部球形，沿全部方向都具有相同的恒定曲率半径。优选地，第一铰接表面的曲率半径(尽管在它的表面上变化和改变)大于第二铰接表面的曲率半径。凹形铰接表面16′沿前-后方向和中间-横向方向的曲率半径可以在大约1mm和100mm之间，优选地在1mm和100mm之间变化。凹形铰接表面沿前-后方向的曲率半径18′和形状可以与凹形铰接表面沿中间-横向方向的曲率半径38′和形状相同。
图7表示了椎间植入体100′沿前-后方向的剖视图，而图8表示了椎间植入体100′沿中间-横向方向的剖视图。图7与图5相对应，除了与图5中所示的实施例不同，在图7的实施例中的第一铰接表面16′沿前-后方向的第一曲率半径18′并不等于第二铰接表面26′的第一曲率半径28′。图8中的椎间植入体100′基本与图6中的椎间植入体100类似，其中，第一铰接表面16′沿中间-横向方向的第二曲率半径38′并不等于第二铰接表面26′的第二曲率半径48′。
参考图7-8，优选地，第二铰接表面26′的第一曲率半径28′的值等于第二铰接表面26′的第二曲率半径48′的值。也可选择，第二铰接表面26′的第一曲率半径28′的值可以小于或大于第二铰接表面26′的第二曲率半径48′的值。
第一部分10′相对于第二部分20′沿中间-横向方向进行的运动与由椎间植入体100沿中间-横向方向进行的运动类似。凹形的第一部分10′将沿中间-横向方向沿凸形的第二部分20′滚动(当脊柱进行横向旋转时)，且第一部分10′的旋转轴线将是在第一部分10′和第二部分20′之间的接触点。优选地，第一铰接表面16′为凹形，且沿前-后方向和中间-横向方向都具有椭圆形或卵形形状，曲率半径18′和38′沿第一铰接表面16′的长度变化。优选地，第二铰接表面26′为凸形，并沿前-后方向和中间-横向方向都有恒定的曲率半径28′和48′。
优选地，沿任意方向(包括前-后方向或中间-横向方向)，第一铰接表面16′的半径都不与第二铰接表面26′的曲率半径匹配。优选地，图7-8中所示的实施例的凹形第一铰接表面16′在有限面积上与凸形的第二铰接表面26′接触，且优选地在小于图5-6中所示的实施例的接触面积的接触面积上接触。优选地，第一铰接表面16′与第二铰接表面26′的接触面积小于凸形的第二铰接表面26′的50％，优选地小于25％，更优选地小于10％。优选地，第一铰接表面16′与第二铰接表面26′大致在有限的接触点或接触区域处接触，该接触点或接触区域为大致圆形或局部球形，且面积比第二铰接表面26′的面积更小。
而且，与椎间植入体100不同，椎间植入体100′在第二部分20中有凸起或凸台33′，如图7-8中所示。凸起33′从基点1080′测量至端点1030′。凸起33′的值可以在大约0mm至大约5mm之间。凸起33′提供了能够通过改变凸起33′的长度来产生不同椎间植入体的能力。通过提供不同高度33′的第二部分20′，可以装配不同尺寸的植入体。例如，植入体100、100′可以通过提供具有一个或多个第一部分10、10′和第二部分20、20′的成套工具而装配成所需高度，该第二部分20、20′有不同尺寸的凸起33、33′，这些凸起33、33′以1mm的增量来变化。因此，例如第一部分10、10′可以提供有0.5mm、1.5mm、2.5mm等的凸起33、33′。
图11表示了当椎骨101和201位于脊椎的腰部区域中时图1的椎骨101和201进行的运动路径。曲线6″表示健康的腰椎相对彼此将进行的运动。与颈部区域不同，在腰部区域中，腰椎在轴向平面中的路径6′沿圆的周边，而不是椭圆。更具体地说，弯曲路径6″表示上部的腰椎101″沿下部的腰椎201″在该下部的腰椎201″上面的瞬时旋转轴线的路径。豆形形状16″表示沿路径6″在腰椎上并在腰椎内投影的加宽表面区域。
图12表示了第二部分20的凸形铰接表面26位于脊柱的腰部区域中以便包含上部相邻腰椎的瞬时旋转轴线。更具体地说，范围线300和302表示当投影在下部腰椎上时瞬时旋转轴线将进行的最大运动。基于旋转轴线的该最大运动范围，用于腰部椎间植入体假体的第一铰接表面16″的形状如图13中所示而产生。
图13表示了设计成植入脊柱的腰部区域中的椎间植入体100″的顶部部分10″的底视图。椎间植入体100″包括第一部分10″，该第一部分10″包括第一弯曲的凹形铰接表面16″，如图13中所示。第一铰接表面16″有豆形形状，以便适应由位于脊柱的腰部区域中的椎骨在椎间植入体100″上施加的运动。在图13中，第二部分20″的第二凸形铰接表面26″在凹形的第一铰接表面16″上投影为圆形截面。当腰椎运动时，第一弯曲的凹形铰接表面16″在凸形的第二铰接表面26″上运动。如图9和13中所示，图13的椎间植入体100″的第一铰接表面16″有比图9中的第一铰接表面16的面积大得多的面积，用于包含腰部区域中的第二铰接表面16″。因此，由于第一铰接表面16″的该延伸豆形形状，椎间植入体100″优选地适应腰部区域中的、直到±10度的轴向旋转，与在脊柱的颈部区域中的±7度不同。
第一铰接表面沿中间-横向方向的形状可以形成为圆形或球形，或者也可选择形成为具有变化的曲率半径的椭圆形或卵形。第一(优选地凹形的)铰接表面的曲率半径优选地在大约20mm和大约100mm之间。凹形表面16″将比凹形表面16或16′更长，并由于它离旋转轴线的距离将表现为更弯曲。第一(优选地凹形的)铰接表面沿中间-横向方向的曲率半径大于沿前-后方向的曲率半径，且优选地大于第二(优选地凸形的)铰接表面26″的曲率半径。优选地，第二铰接表面26″为球形形状，并有沿全部方向的恒定曲率半径。第二(优选地凸形的)铰接表面沿中间-横向方向的曲率半径优选地与第一(优选地凹形的)铰接表面沿中间-横向方向的曲率半径不同，使得第一铰接表面沿中间-横向方向并不与第二铰接表面匹配、相对应或嵌套。优选地，凹形铰接表面将在凸形铰接表面上沿该凸形铰接表面滚动，使得凹形部分绕凸形部分的瞬时旋转轴线沿凸形部分的表面运动。
应当知道，本申请并不局限于所示的精确布置、结构、特征、实施例、方面和工具，且所示的布置、结构、特征和工具可以单独使用或者与其它布置、结构、特征、方面和工具组合使用。例如，图5-6的实施例中所示的椎间植入体100可以包括凸起33，以便增加椎间植入体100的高度。另外，例如尽管凹形铰接表面表示和介绍为与上侧椎骨相连，且凸形铰接表面表示和介绍为与下侧椎骨相连，但是本领域技术人员很容易知道，凹形和凸形表面可以转换，和/或凸形表面可以沿一个或多个方向为椭圆的抛物线形状，而凹形表面为局部球形。另外，尽管植入体表示和介绍为具有第一部分和第二部分，且第一部分和第二部分中的每一个为单个零件，但是各第一或第二部分可以是装配在一起的多个零件，如本领域公知。因此，第一部分和/或第二部分可以包括用于与椎骨接触、接合和固定的一个零件以及包括铰接或支承表面的另一零件，两个零件连接在一起以便形成第一或第二部分。
本领域技术人员应当知道，这里所述的任意或全部部件可以成组或成套提供，使得外科医生可以选择部件的不同组合，以便形成植入体和产生特别设置成用于病人的特殊需要/解剖结构的椎间盘代替系统。应当知道，各部件中的一个或多个可以成组或成套提供。在一些成套工具或组中，相同部件或部分可以以不同形状和/或尺寸提供。外科医生或工作人员可以混合和匹配第一和第二部分，以便在处理之前或在处理过程中产生植入体。
尽管前面的说明和附图表示了本发明的优选实施例，但是应当知道，在不脱离如附加权利要求中确定的本发明精神和范围的情况下可以在优选实施例中进行各种附加、改变、组合和/或代替。特别是，本领域技术人员应当知道，本发明可以以其它特定形式、结构、布置和比例以及用其它元件、材料和部件来实施，而并不脱离本发明的精神或基本特征。本领域技术人员应当知道，本发明可以在实施本发明时用于多种变化的结构、布置、比例、材料和部件等，这些特别适于特殊环境和外科手术需要，而并不脱离本发明的原理。此外，这里所述的特征可以单独使用或与其它特征组合使用。因此，这里所述的实施例在各种方面都认为是示例和非限定，本发明的范围由附加权利要求来表示，而并不局限于前述说明书。

Claims (25)

1.一种用于插入第一椎骨和第二椎骨之间的椎间植入体，所述椎间植入体包括：
上部部分，所述上部部分包括上表面，所述上表面的尺寸和结构设置成与所述第一椎骨的端板接触；
下部部分，所述下部部分包括下表面，所述下表面的尺寸和结构设置成与所述第二椎骨的端板接触；
凸形铰接表面，所述凸形铰接表面与所述上部部分和下部部分中的一个操作关联，并具有沿第一方向的第一曲率半径；以及
凹形铰接表面，所述凹形铰接表面与所述上部部分和下部部分中的另一个操作关联，使得所述上部部分能够相对于所述下部部分运动，并且所述凹形铰接表面具有沿第一方向的第一曲率半径；
其中，所述凸形铰接表面的第一曲率半径与所述凹形铰接表面沿相同的第一方向的第一曲率半径不同。
2.根据权利要求1所述的椎间植入体，其中：所述凸形铰接表面具有沿与所述第一方向垂直的第二方向的第二曲率半径，所述凹形铰接表面具有沿与所述第一方向垂直的第二方向的第二曲率半径，所述凸形铰接表面的第二曲率半径与所述凹形铰接表面沿相同的第二方向的第二曲率半径相同。
3.根据权利要求1所述的椎间植入体，其中：所述凸形铰接表面具有沿与所述第一方向垂直的第二方向的第二曲率半径，所述凹形铰接表面具有沿与所述第一方向垂直的第二方向的第二曲率半径，所述凸形铰接表面的第二曲率半径与所述凹形铰接表面沿相同的第二方向的第二曲率半径不同。
4.根据权利要求2所述的椎间植入体，其中：所述第一方向为沿中间-横向方向。
5.根据权利要求1所述的椎间植入体，其中：所述凹形铰接表面与上部部分相关联。
6.根据权利要求1所述的椎间植入体，其中：所述凸形铰接表面具有沿第一方向的恒定曲率半径。
7.根据权利要求6所述的椎间植入体，其中：所述凹形铰接表面为基本连续，没有平的部位，并具有沿第一方向的曲率半径，所述沿第一方向的曲率半径在它的长度上变化。
8.根据权利要求1所述的椎间植入体，其中：所述凹形铰接表面呈部分扁椭球形的形状。
9.根据权利要求8所述的椎间植入体，其中：所述凸形表面呈部分球形形状。
10.根据权利要求1所述的椎间植入体，其中：所述凹形铰接表面只在比所述凸形铰接表面的面积的50％小的面积上与所述凸形铰接表面接触。
11.根据权利要求10所述的椎间植入体，其中：所述凹形铰接表面只与比所述凸形铰接表面的25％小的面积接触。
12.根据权利要求11所述的椎间植入体，其中：所述凹形铰接表面只与比所述凸形铰接表面的10％小的面积接触。
13.根据权利要求1所述的椎间植入体，其中：所述凸形铰接表面与所述凹形铰接表面形成近似线接触。
14.根据权利要求1所述的椎间植入体，其中：所述凹形铰接表面呈椭圆形形状，所述凹形铰接表面沿第一方向的第一曲率半径在所述凹形铰接表面上变化，所述凹形铰接表面沿与第一方向垂直的第二方向的第二曲率半径在所述凹形铰接表面上变化。
15.根据权利要求14所述的椎间植入体，其中：凸形铰接表面与凹形铰接表面形成近似点接触。
16.根据权利要求1所述的椎间植入体，其中：所述上部部分包括多个零件的组件，所述下部部分包括多个零件的组件。
17.根据权利要求1所述的椎间植入体，其中：所述上部部分的第一曲率半径在大约1mm和大约100mm之间，所述上部部分的第二曲率半径在大约1mm和大约30mm之间。
18.根据权利要求1所述的椎间植入体，其中：所述上部铰接表面具有在大约10mm和大约15mm之间的弧长度，所述下部铰接表面具有在大约10mm和大约15mm之间的弧长度。
19.根据权利要求1所述的椎间植入体，其中：所述凹形铰接表面具有一定深度，所述凸形铰接表面具有一定高度，所述凹形铰接表面的深度具有与所述凸形铰接表面的高度不同的值。
20.根据权利要求1所述的椎间植入体，其中：所述凹形铰接表面沿至少第一方向在所述凸形铰接表面的至少一部分上并沿所述凸形铰接表面的至少一部分滚动。
21.根据权利要求1所述的椎间植入体，其中：所述凹形铰接表面沿至少两个方向在所述凸形铰接表面的至少一部分上并沿所述凸形铰接表面的至少一部分滚动。
22.根据权利要求1所述的椎间植入体，其中：所述凹形铰接表面的深度具有凹形顶点，所述凸形铰接表面的高度具有凸形顶点，所述凹形铰接表面和所述凸形铰接表面的结构、尺寸和形状设置成使得当没有力施加在所述第一部分和第二部分上时，所述凹形顶点与所述凸形顶点轴向对齐并相对。
23.一种用于插入第一椎骨和第二椎骨之间的椎间植入体，所述椎间植入体包括：
上部部分，所述上部部分包括上表面，所述上表面的尺寸和结构设置成与所述第一椎骨的端板接触；
下部部分，所述下部部分包括下表面，所述下表面的尺寸和结构设置成与所述第二椎骨的端板接触；
凸形铰接表面，所述凸形铰接表面与所述上部部分和下部部分中的一个操作关联；以及
凹形铰接表面，所述凹形铰接表面与所述上部部分和下部部分中的另一个操作关联，使得所述上部部分能够相对于所述下部部分运动；
其中，所述凹形铰接表面具有与所述凸形铰接表面不同的形状且不与所述凸形铰接表面匹配，使得整个所述凹形铰接表面不与所述凸形铰接表面接触，所述凹形铰接表面沿至少一个方向在所述凸形铰接表面上滚动，由此，所述凹形铰接表面的旋转轴线沿所述凸形铰接表面运动。
24.一种椎间植入体，其包括：
上部部分，所述上部部分包括上表面，所述上表面的尺寸和结构设置成与上部椎骨的端板接触；
下部部分，所述下部部分包括下表面，所述下表面的尺寸和结构设置成与下部椎骨的端板接触；
凸形铰接表面，所述凸形铰接表面与所述上部部分和下部部分中的一个操作关联；以及
凹形铰接表面，所述凹形铰接表面与所述上部部分和下部部分中的另一个操作关联，使得所述上部部分能够相对于所述下部部分运动；
其中，所述凹形铰接表面和凸形铰接表面中的一个为椭圆形形状，具有沿至少一个方向变化的曲率半径，所述凹形铰接表面和凸形铰接表面中的另一个为部分球形形状，具有沿相同的所述至少一个方向恒定的曲率半径。
25.根据权利要求23所述的椎间植入体，其中：所述凸形铰接表面和凹形铰接表面中的所述另一个为部分球形形状，具有沿全部方向都相同的恒定的曲率半径。
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