CN101180012A - 微创脊柱恢复***、设备、方法和成套用具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了用于修复、置换和/或增加天然小面关节表面和/或小面包膜的方法和设备。一种用于恢复小面关节表面的小面关节恢复设备(410)包括：头侧小面关节元件，其包括人造头侧关节(426)和能够接合第一椎骨的挠性元件(422)；和尾侧小面关节元件，其包括能够固定到第二椎骨的连接器和能够接合头侧小面关节的人造尾侧关节(428)。在另一种实施方式中，本发明公开了一种用于置换第一椎骨和第二椎骨之间的全部或部分天然小面关节的小面关节置换设备。

Description

微创脊柱恢复***、设备、方法和成套用具

交叉引用

本申请要求Michael J.Funk等人于2005年3月22日提交的发明名称为“Minimally Invasive Facet Replacement”的美国临时申请No.60/664,441、Michael J.Funk等人于2005年9月22日申请的发明名称为“Prosthesis，Tools and Methods for Replacementof Natural Facet Joints with Artificial Facet Joint Surfaces”的美国临时申请No.60/719,427和Christopher Ralph等人于2005年12月20日申请的发明名称为“Spinal Joint ReplacementSystems”的美国临时申请No.60/752,277的优先权，上述申请的公开被完全引用于此以作参考。

技术领域

本发明整体上涉及用于治疗脊柱的各种类型病症的设备和外科方法。更具体而言，本发明涉及用于治疗损伤或病变的小面关节、椎间关节和脊柱的相邻解剖结构的几种不同类型的微创设备、方法、***和成套用具。

背景技术

背痛是常见病，特别是在图1中所示的“后腰部”或腰骶(L4-S1)区域中。在许多情况下，疼痛严重限制人的功能能力和生活质量。这样的疼痛可以从各种脊柱病症产生。通过疾病或损伤，椎板、棘突、关节突或一个或多个椎体的小面会被损坏，使得椎骨不再彼此关节连接或正确对准。这可以导致非理想的解剖结构、活动性丧失和疼痛或不舒服。

在许多情况下，脊椎小面关节会被创伤或被各种疾病过程损坏。这些疾病过程包括骨关节炎、强直性脊椎炎脊椎滑脱和退变性脊柱滑脱。而且，小面关节被认为是急性颈部扭伤的患者颈痛的潜在原因。除了来自小面自身的疼痛之外，小面关节的这种损伤常常可以导致小面关节的最终变性、擦伤或磨损，最终导致神经压力，也称为扭着神经受损，或神经压迫或夹挤。结果是进一步疼痛、解剖结构不对准和相应的活动性丧失。在小面关节没有疾病或病症的解剖学或功能表现的情况下也可以出现神经压力，例如由于椎间盘突出。

要求修复和/或置换椎间盘的许多脊柱病症(包括当前可以通过脊柱融合、棘间牵引和/或动态稳定治疗的许多脊柱病症)常常可以追溯到小面关节的变性、疾病和/或功能障碍。由疾病的解剖学或功能表现产生的小面关节生物力学的改变会不利地影响椎间盘的负荷和生物力学，最终导致椎间盘的变性、损伤和/或功能障碍。

小面关节病症的常规治疗的一种类型是脊柱稳定，也称为椎间稳定。椎间稳定理想地防止脊柱的椎骨之间的相对运动。通过防止运动，可以减少疼痛。稳定可以由各种方法实现。一种稳定方法是脊柱融合。另一种稳定方法是固定任意数量的椎骨以稳定和防止椎骨的运动。另外，在发生椎间盘和/或小面关节的压缩或下陷的情况下，内科医生可以利用融合设备(例如椎弓根螺钉和杆***，或椎体间融合笼)来提升或“托起”压迫位，在椎体之间理想地获得更正常的解剖学间隔。

已知各种设备用于固定脊柱和/或邻近椎骨的骶骨，并且用于固定的连接设备在本领域中是已知的，包括：Ganem的美国专利No.6,290,703，涉及用于在脊骨的骨接合期间将骶骨固定到相邻椎骨的设备(Device for Fixing the Sacral Bone to Adjacent VertebraeDuring Osteosynthesis of the Backbone)；Harkey，III等人的6,547,790，涉及矫形杆/板锁定机构和外科方法(Orthopaedic Rod/Plate LockingMechanisms and Surgical Methods)；Metz-Stavenhagen等人的6,074,391，涉及用于脊柱植入物的固位部件的接收部分(ReceivingPart for a Retaining Component of a Vertebral Column Implant)；Morrison的5,569,247，涉及增强可变角骨螺栓(Enhanced VariableAngle Bone Bolt)；Morrison等人的5,891,145，涉及多轴螺钉(Multi-Axial Screw)；Nichols的6,090,111，涉及用于固定脊柱杆的设备(Device for Securing Spinal Rods)；Ralph等人的6,451,021，涉及具有旋转锁定元件的多轴椎弓根螺钉(Polyaxial Pedicle ScrewHaving a Rotating Locking Element)；Richelsoph等人的5,683,392，涉及用于骨固定的多平面锁定机构(Multi-Planar Locking Mechanismfor Bone Fixation)；Richelsoph的5,863,293，涉及脊柱植入物固定组件(Spinal Implant Fixation Assembly)；Richelsoph的5,964,760，涉及脊柱植入物固定组件(Spinal Implant Fixation Assembly)；Richelsoph等人的6,010,503，涉及锁定机构(Locking Mechanism)；Rogozinski的6,019,759，涉及用于脊柱植入物元件的多向紧固件或附着设备(Multi-Directional Fasteners or Attachment Devices for SpinalImplant Elements)；Schafer等人的6,540,749，涉及骨螺钉(BoneScrew)；Schlapfer的6,077,262，涉及后脊柱植入物(Posterior SpinalImplant)；Schlapfer等人的6,248,105，涉及用于连接纵向支撑件和椎弓根螺钉的设备(Device for Connecting a Longitudinal Support witha Pedicle Screw)；Selvitelli等人的6,524,315，涉及矫形杆/板锁定机构(Orthopaedic Rod/Plate Locking Mechanism)；Sherman等人的5,797,911，涉及多轴骨螺钉组件(Multi-Axial Bone Screw Assembly)；Sherman等人的5,879,350，涉及多轴骨螺钉组件(Multi-Axial BoneScrew Assembly)；Simonson的5,885,285，涉及脊柱植入物连接组件(Spinal Implant Connection Assembly)；Simonson的5,643,263，涉及脊柱植入物连接组件(Spinal Implant Connection Assembly)；Yuan等人的6,565,565，涉及用于固定脊柱杆的设备(Device forSecuring Spinal Rods)；Biederman等人的5,725,527，涉及锚固元件(Anchoring Member)；Biederman等人的6,471,705，涉及骨螺钉(Bone Screw)；Errico等人的5,575,792，涉及与顶装杆固定设备一起使用的伸展钩和多轴耦合元件设备(Extending Hook and PolyaxialCoupling Element Device for Use with Top Loading Rod FixationDevices)；Errico等人的5,688,274，涉及具有单中心杆和爪钩的脊柱植入设备(Spinal Implant Device having a Single Central Rod andClaw Hooks)；Errico等人的5,690,630，涉及多轴椎弓根螺钉(Polyaxial Pedicle Screw)；Ganem的6,022,350，涉及骨固定设备，尤其用于在脊骨的骨接合期间固定到骶骨(Bone Fixing Device，inParticular for Fixing to the Sacrum during Osteosynthesis of theBackbone)；Puno等人的4,805,602，涉及经椎弓根螺钉和杆***(Transpedicular Screw and Rod System)；Puno等人的5,474,555，涉及脊柱植入***(Spinal Implant System)；Steffee的4,611,581，涉及用于矫直脊柱的装置(Apparatus for Straightening SpinalColumns)；Asher等人的5,129,900，涉及脊柱固位方法和装置(SpinalColumn Retaining Method and Apparatus)；Krag等人的5,741,255，涉及脊柱固位装置(Spinal Column Retaining Apparatus)；Wagner的6,132,430，涉及脊柱固定***(Spinal Fixation System)；Yuan等人的美国专利公开No.2002/0120272，涉及用于固定脊柱杆的设备(Device for Securing Spinal Rods)。

常规脊柱治疗的另一类型是减压性椎板切除术。在脊柱狭窄(或其他脊柱病症)导致脊管和/或椎间孔(脊神经通过其离开脊柱)缩窄、以及神经夹挤、压迫和/或疼痛产生的情况下，导致缩窄的组织(一个或多个)(硬和/或软组织)可能需要被切除和/或去除。涉及切除部分或全部椎板和其他组织以缓解神经压迫的过程被称为减压性椎板切除术。例如参见Watanabe的美国专利No.5,019,081，涉及椎板切除外科过程(Laminectomy Surgical Process)；Watanabe的5,000,165，涉及腰脊柱杆固定***(Lumbar Spine Rod FixationSystem)；和Spann等人的4,210,317，涉及用于支撑和定位臂和肩的装置(Apparatus for Supporting and Positioning the Arm andShoulder)。取决于减压的程度，去除支撑结构例如小面关节和/或***(由于这些组织连接到被去除结构或被切除以接近手术部位)可以导致脊柱的不稳定性，必须有某种形式的辅助支撑，例如上述的脊柱融合。

发明内容

尽管脊柱融合已经变成治疗许多脊柱病症的“黄金标准”，包括诸如神经学相关病症、顽固性疼痛、脊柱不稳定和/或椎间盘变性，但是希望通过提供使脊柱活动区段的活动稳定或保持的设备和***来减小和/或避免对脊柱融合程序(包括但不限于小面关节修复或置换，椎间盘置换或脊核置换，棘间间隔物和/或动态稳定设备的植入，和/或小面注射)的需要。

本发明认识到，最终需要外科手术的许多脊柱病症在它们的早期(一个或多个)可以追溯到小面关节的变性、疾病和/或功能障碍的某种方式。而且，脊柱融合过程最终需要进一步的外科干预。例如，小面关节的变性可以导致椎间盘的非自然加负荷，最终导致椎间盘损伤，包括环形***和/或磨损。类似地，小面关节的变性和/或功能障碍可以潜在地导致椎体相对于彼此的滑动，潜在地导致脊椎前移和/或神经纤维的压迫。另外，小面关节的变性自身可以变得极疼痛，导致附加的介入过程，例如小面注射、神经阻滞、小面去除、小面置换和/或脊柱融合。因而，如果变性小面关节可以在早期进行治疗，则可以避免对附加的创伤更大的过程的需要，并且可以减慢、中止甚至逆转脊柱结构例如治疗部位的椎间盘(以及其他脊柱位的椎间盘和/或小面)己发生的损伤。

此外，本发明具有在大多数患者人群上适应解剖学可变性以治疗所有脊椎位的能力，包括L3-L4，L4-L5和L5-S1。

在这里公开和论述的各种实施方式可以用于恢复和/或保持治疗的椎体中的活动或活动性和/或活动保持的质量或状态的变化水平。取决于小面关节退化的程度和选择的治疗方案(一个或多个)，有可能在整个脊柱活动区段上、在一个或多个小面关节上完全恢复活动的质量或状态，或恢复小面关节(一个或多个)上受限的活动以减小或避免对脊柱活动区段进行进一步治疗的需要。

用于恢复小面关节表面的小面关节恢复设备包括：头侧小面关节元件，其包括(1)适于接合第一椎骨的挠性元件和(2)人造头侧关节；和尾侧小面关节元件，其包括(1)适于固定到第二椎骨上的连接器和(2)适于接合头侧小面关节的人造尾侧关节。在一些实施方式中，挠性元件适于接合第一椎骨的椎板。在其他实施方式中，头侧小面关节还包括板，该板带有适于与第一椎骨的椎板接合的锚固机构。锚固机构可以是任何合适的机构，例如包括选自齿、脊、结块、锯齿、粒化表面、杆、螺钉和长钉组成的组中的一个或多个。在一些实施方式中，头侧小面关节元件可以进一步适于包括第二锚固机构以用于将头侧小面关节元件固定到第一椎骨。此外，连接器可以适于提供到第二椎骨的椎弓根的固定。在一些实施方式中，理想的是第二锚固机构进一步包括骨向内生长表面。本领域的技术人员应当理解，在另一些其他实施方式中，设备可以被配置成置换从小面关节去除的组织，例如在小面关节被切除的地方。在另一些其他实施方式中，设备适于恢复或保持小面关节的活动或活动性。此外，头侧小面关节元件和尾侧小面关节元件中的一个的表面可以适于与相对的匹配表面轮廓相符。例如，人造尾侧关节是具有凹表面的尾侧杯状物。在一些实施方式中，挠性元件是挠性缆线。挠性缆线可以由管围绕和/或可以进一步适于接合锁定器。如果需要的话可以在一些实施方式中使用适于接合第一或第二椎骨的表面的弹簧垫圈。此外，理想的是在其他实施方式中利用适于接合椎板表面的可延展板在植入期间支撑头侧小面关节元件。

用于置换第一椎骨和第二椎骨之间的所有或部分天然小面关节的小面关节置换设备包括：第一尾侧小面关节元件和具有适于与第一椎骨的椎板或棘突接合的固定元件的第一头侧小面关节元件，第一尾侧小面关节元件包括适于固定到第二椎体上的第一尾侧连接器和适于与头侧小面关节元件接合的人造尾侧小面表面。在一些实施方式中，固定元件是挠性缆线。第二头侧小面关节元件和第一横杆在一些实施方式中可以适于将第一头侧小面关节元件连接到第二头侧小面关节元件。在另一些其他实施方式中，第二尾侧小面关节元件和第一横杆适于将第一尾侧小面关节元件连接到第二尾侧小面关节元件。本领域技术人员应当理解，适于将第一尾侧小面关节元件连接到第二尾侧小面关节元件的第二尾侧小面关节元件和第二横杆在另一些其他实施方式中是需要的。本发明的设备可以进一步适于包括椎板夹子。在一些实施方式中，理想的是椎板夹子适于接合第一头侧小面关节元件。在其他实施方式中，椎板夹子还包括用于接合椎板表面的齿。椎板夹子还可以由适于可调节地接合椎板的第一部件和第二部件组成。在一些实施方式中，第一头侧小面关节元件适于从椎板夹子延伸。此外，在其他实施方式中，理想的是人造尾侧小面表面进一步适于包括尾侧杯状物。在一些情况下，第一头侧小面关节元件在一些实施方式中可以适于可旋转地接合固定元件。在另一些其他实施方式中，理想的是挠性缆线由管围绕。一个实施方式的小面置换设备可以进一步适于包括可延展板，该可延展板适于接合椎板表面以支撑头侧小面关节元件。

在脊柱中的脊椎位处用在脊柱功能单元中的脊柱功能单元恢复***包括：第一和第二头侧小面关节元件；第一和第二尾侧小面关节元件，其包括适于固定椎体的连接器和适于接合头侧小面关节的人造尾侧关节；横杆，其适于在第一端处接合第一尾侧小面关节元件并在第二端处接合第二尾侧小面关节元件；和人造椎间盘。在本发明的一些实施方式中，锚固器是挠性缆线。头侧小面关节可以进一步包括板，该板带有适于接合椎板的锚固机构。在另一些其他实施方式中锚固机构包括选自齿、脊、结块、锯齿、粒化表面、杆和长钉组成的组中的一个或多个锚固机构。板可以进一步适于包括适于并被配置成接合支撑件的螺纹孔的螺纹杆。所述设备也可以由适于形成所述设备的天然的材料、陶瓷、金属或聚合物或它们的组合来构造。在实施方式的操作中，所述设备恢复脊柱功能单元的生物力学操作。所述设备治疗目标脊柱功能单元中的变性或病变组织。在一些实施方式中，所述设备适于恢复或保持目标脊柱功能单元的活动或活动性。在一些情况下，头侧关节和尾侧关节中的一个的表面适于与相对的匹配表面轮廓相符。在其他情况下，头侧关节和尾侧关节中的一个的表面适于与相对的匹配表面轮廓相符。挠性缆线在一些实施方式中可以适于接合锁定器。在另一些其他实施方式中，所述***进一步包括椎板夹子。椎板夹子可以适于接合横杆。此外，椎板夹子可以包括用于接合椎板表面的齿。在一些实施方式中，椎板夹子可以进一步由适于可调节地接合椎板的第一部件和第二部件组成。头侧关节适于从椎板夹子延伸。此外，椎板夹子可以适于接合横杆。在一些实施方式中，第一头侧关节到第一尾侧关节的方向不同于第二头侧关节到第二尾侧关节的方向。在另一些其他实施方式中，椎板夹子可沿着平行于脊柱中心线的长度进行调节。与其他实施方式相同，人造尾侧关节可以适于形成尾侧杯状物。在另一些其他实施方式中，人造头侧关节可旋转地接合挠性缆线；挠性缆线可以由管围绕。在一些情况下，弹簧垫圈可以用于接合椎体的表面。进一步的实施方式可以适于接合可延展板，该可延展板接合椎板表面以在植入期间支撑头侧关节元件。

用于在脊柱中的脊椎位处恢复脊柱功能单元的成套用具包括：第一和第二头侧小面关节元件；第一和第二尾侧小面关节元件，其包括适于固定椎体的连接器和适于接合头侧小面关节的人造尾侧关节；横杆，其适于在第一端处接合第一尾侧小面关节元件并在第二端处接合第二尾侧小面关节元件；和人造椎间盘。

在该说明书中提及的所有出版物和专利申请通过引用被包含在这里，就如同具体地且单独地指出每个单独出版物或专利申请被通过引用包含在这里。

附图说明

特别在附属权利要求书中阐述了本发明的新颖特征。通过参考阐述示例性实施方式的以下具体描述和附图将获得本发明的特征和优点的更好理解，在所述实施方式中利用了本发明的原理，在附图中：

图1是正常人的脊柱的侧视图；

图2A是正常人的腰椎的俯视图；

图2B是形成脊柱功能单元的两个椎体的侧视图；

图2C是形成脊柱功能单元的两个椎体的后视图并且示出穿过小面关节的冠状平面；

图2D是沿着冠状平面获得的脊柱中的单个小面关节的截面图；

图2E是人的脊柱的椎骨的后外侧斜视图；

图3是人体的解剖学平面的透视图；

图4描绘了根据本发明的小面置换设备的一个实施方式；

图5示出了根据本发明的双侧小面置换***；

图6A示出了小面置换***的两个部件；

图6B-C从不同角度示出了图6A所示两个部件的组合；

图7A-C从后视和侧视角度示出了根据本发明的植入后的小面置换设备；

图8A-D从后视和侧视角度示出了根据本发明另一实施方式的植入后的小面置换设备；

图9A-B从侧视和俯视示出了根据本发明又一实施方式的小面置换设备；

图10A-C从后视和侧视示出了植入后的图9A-B的小面置换设备；

图11示出了带有横杆的双侧小面置换***；

图12A-B示出了根据本发明另一实施方式的带有横杆的双侧小面置换***；

图12C-D从不同角度示出了植入后的小面置换***；

图13A-B示出了具有尾侧杯状物，横杆和椎板夹子的小面置换***；

图13C-D示出了植入后的***的夹子部分；

图14A示出了根据替代实施方式的小面置换***，其中椎板夹子具有齿；

图14B-D从后视和侧视示出了植入后的图1 4A的小面置换***；

图15A-E从各种角度示出了植入后的根据替代实施方式的小面置换***；

图16A示出了根据替代实施方式的小面置换***，其中椎板夹子具有模块化夹子组件；

图16B-C从各种角度示出了植入后的图16A的小面置换***；

图17A-C从各种角度示出了根据替代实施方式的小面置换***和植入后的***；

图18A示出了根据替代实施方式的小面置换***，其中椎板夹子是可调节的c形夹子；

图18B-C从各种角度示出了植入后的图18A的小面置换***；

图19A示出了根据替代实施方式的小面置换***，其中椎板夹子具有可调节杆；

图19B-C从各种角度示出了植入后的图19A的小面置换***；

图19D示出了根据替代实施方式的小面置换***，其中椎板夹子具有可调节杆；

图19E示出了植入后的图19D的小面置换***；

图20A示出了根据替代实施方式的小面置换***，其中椎板夹子具有可调节杆并且横臂的至少一部分可直接锚固在头侧椎骨中；

图20B-D从各种角度示出了植入后的图20A的小面置换***；

图21A示出了根据替代实施方式的小面置换***，其中椎板夹子具有连接机构；

图21B-D从各种角度示出了植入后的图21A的小面置换***；

图22A示出了根据替代实施方式的小面置换***，其中椎板夹子具有用于接合椎体一部分的前向钩部；

图22B-D从各种角度示出了植入后的图22A的小面置换***；

图23是小面置换***的一侧的侧视图；

图24A是横杆安装件的透视图；

图24B-C从后视和侧视示出了植入后的图24A的横杆安装件；

图25A是根据本发明的头侧互连设备的俯视图；

图25B-D从后视、俯视和侧视示出了植入后的图25A的横杆安装件；

图26是特别良好地适合与人造椎间盘置换(未显示)结合使用的小面关节成形***的透视图；

图27A-H示出了经椎板小面关节成形头侧构造***的部件；

图28A-B示出了显示其构造和操作的经椎板小面关节成形头侧构造***；

图29A-C示出了显示其构造和操作的根据替代实施方式的经椎板小面关节成形头侧构造***；

图30A-C示出了显示其构造的根据替代实施方式的经椎板小面关节成形头侧构造***；

图31A-B示出了适合与这里描述的固定支撑***一起使用的板；

图32A-C示出了替代的头侧支撑固定***的横截面；

图33A-F示出了适合用在骶骨位的固定设备的各种视图；

图34A-B示出了包含弹簧垫圈的使用的经椎板固定***；

图35A-B示出了带有小面置换部件的椎间盘置换设备；和

图36A-B示出了根据替代实施方式的带有小面置换部件的椎间盘置换设备。

具体实施方式

本发明整体上涉及适合于植入人体内以恢复、增加和/或置换包括骨和软骨的硬组织、软组织和/或***的可植入设备、装置或机构，和用于治疗损伤或疾病例如脊柱病症的解剖学或功能表现的***。在一些情况下，可植入设备可以包括被设计成置换缺失的、去除的或切除的身体部分或结构。可植入设备、装置或机构被配置成使得所述设备可以由单独或组合地组成所述设备的部分、元件或部件形成。可植入设备也可以被配置成使得一个或多个元件或部件一体地形成以实现预期的生理、操作或功能结果，使得所述部件完成设备。功能结果可以包括关节的外科恢复和功能能力；控制、限制或改变关节的功能能力；和/或通过防止关节活动消除关节的功能能力。所述设备的部分可以被配置成置换或增加现存的解剖结构和/或植入设备，和/或与现存解剖结构的切除或去除组合使用。

本发明的设备被设计成与如图1中所示的人的脊柱10相互作用，所述脊柱由分成五个区域的一系列三十三个层叠椎骨12组成。颈区域包括七个椎骨，被称为C1-C7。胸区域包括十二个椎骨，被称为T1-T12。腰区域包含五个椎骨，被称为L1-L5。骶骨区域由五个正常融合的椎骨组成，被称为S1-S5，而尾骨区域包含四个融合椎骨，被称为Co1-Co4。

在图2A中示出了一个椎骨的例子，该图描绘了正常人的腰椎12的俯视平面图。尽管人的腰椎位置稍有变化，但是椎骨具有许多共同特征。每个椎骨12包括椎体14。两个短骨突起(即椎弓根16，16’)从椎体14的每一侧向背侧延伸以形成限定椎孔19的椎弓18。

在每个椎弓根16的后端，椎弓18张开成被称为椎板20的宽骨板。椎板20彼此融合以形成棘突22。棘突22提供肌肉和韧带连接。从椎弓根16到椎板20的平滑过渡由于一系列突起的形成而中断。

两个横突24、24’每侧一个地从椎弓根16与椎板20的接合处侧向挤出。横突24、24’充当肌肉附着到椎骨12上的杠杆。四个关节突，即两个上突26、26’和两个下突28、28’，也从椎弓根16和椎板20的接合处升高。上关节突26、26’是在椎骨的各侧上向上升高的尖椭圆形骨板，而下突28、28’是在每一侧上向下伸出的椭圆形骨板。也参见图2B和2D。

上和下关节突26和28均具有被称为小面的天然骨结构。上关节小面30向上面对内侧，而下关节小面31(参见图2B-E)向下面对外侧。当相邻的椎骨12对准时，盖有平滑关节软骨并由韧带包覆的小面30和31互锁以形成小面关节32。小面关节是具有松囊和滑膜衬里的骨突关节。

如上所述，小面关节32由上小面和下小面组成。上小面由关节32之下的脊椎位形成，而下小面形成在关节32之上的脊椎位中。例如，在图2B所示的L4-L5小面关节中，关节32的上小面由L5椎骨上的骨结构(即，L5椎骨上的上关节表面和支撑骨26)形成，而关节32的下小面由L4椎骨上的骨结构(即，L4椎骨上的下关节表面和支撑骨28)形成。由位于上小面和下小面之间的小面关节相对于脊柱的中心线形成的角根据椎体沿着脊柱10(图1)的位置而变化。小面关节自身并不独自主要地支撑轴向负荷，除非脊柱处于伸展姿势(脊柱前凸)。本领域的技术人员应当理解，特定的一对椎体的小面关节的方向从胸椎到腰椎显著地变化，以适应关节抵抗屈曲-伸展、侧向弯曲和旋转的能力。

每个相邻椎骨12(带有在图2B、C、E中被显示成14、15的层叠的椎体)之间的椎间盘34运行椎骨12之间的滑动。椎骨12的结构和排列因而允许椎骨12相对于彼此作一定范围的运动。图2E示出了椎骨12的后外侧斜视图，进一步示出了上关节小面30的弧形表面和适于与相对的上关节小面匹配的下小面31的突起结构。如上所述，下小面31和上小面30的位置在特定椎体上变化以实现脊柱的区域的预期生物力学性质。

因而，总体脊柱包括一系列脊柱功能单元，所述脊柱功能单元是由两个相邻椎体(例如图2B、C、E的14、15)、椎间盘(例如图2B、C、E的34)、关联韧带和小面关节(例如图2D的32)组成的活动区段。参见Posner，I等人的“腰椎和腰骶椎的临床稳定性的生物力学分析”，Spine，7：374-389(1982)。

如先前所述，天然小面关节，例如小面关节32(图2B-D)，具有上小面30和下小面31(图2B、C、E中所示)。在解剖学方面，关节的上小面由关节之下的脊椎位形成，由于其在解剖学上更接近人的尾骨或脚因而可以被称为小面关节的“尾侧”部分。小面关节的下小面由关节之上的脊椎位形成，由于其在解剖学上更接近人的头部因而被称为小面关节的“头侧”部分。因而，在使用中置换天然小面关节尾侧部分(即，上小面30)的设备可以被称为“尾侧”设备。类似地，在使用中置换天然小面关节的头侧部分(即，下小面31)的设备可以被称为“头侧”设备。

本领域的技术人员应当理解，外科医生可能难以确定可植入设备所需的精确尺寸和/或形状直到手术部位实际准备好接收设备。在这样的情况下，外科医生通常希望在手术期间快速展开具有不同尺寸和/或形状的一系列设备和/或设备部件。因而，本发明的脊柱设备的实施方式包括可配置且可适应的模块化设计。另外，这里公开的各种实施方式也可以形成模块化部件的“成套用具”或***，所述模块化部件可以就地组装以产生患者特定方案。本领域的技术人员应当理解，由于成像技术提高，用于判读图像的机构(例如软件工具)改进，利用这些概念的患者特定结构可以在手术之前被配置或制造。因而，为患者特定设备提供预配置的一体形成的部件在本发明的范围内。

本发明的设备是可配置成使得形成的可植入设备被选择和定位成符合特定解剖结构或预期手术结果。本发明的实施方式的可适应方面在植入或修正手术期间为外科医生提供定制选择。本设备和***的可适应性也在植入手术期间提供部件的调节以保证最佳地符合预期解剖学方向或手术结果。本发明的可适应模块化设备允许调节各种部件与部件之间的关系。部件与部件之间的关系的一个例子是锚固设备与待锚固的设备之间的各种角度关系。本发明的模块化设备的可适应性的其他例子如下面更具体地所述。可配置性可以被认为是部件的特定尺寸的选择，该选择与其他部件尺寸选择一起形成“贴身定制”的可植入设备。可适应性于是可以指以这样一种方式在位置范围内植入和调节单个部件使得为单个患者微调“贴身定制”设备。最终结果是本发明的模块化的、可配置的、可适应的脊柱设备和***在实际外科手术期间允许外科医生改变设备的各个部件之间的尺寸、方向和关系以符合患者的特定需要。

为了准备用于植入这里公开的设备和***的解剖结构，需要改变或从患者去除解剖结构。例如，普通韧带(诸如囊韧带、前纵韧带、棘间韧带和/或黄韧带)以及头侧和/或尾侧椎骨的部分(包括下/上小面或其部分)可以被改变或去除。可替代地，可以提供这样的低创和/或微创外科工具和技术，其中，所述外科工具和技术可以限制对这种解剖结构的切除和/或改变的需要，这理想地允许更好地固位天然解剖学特征，所述特征可以(1)稳定脊柱，由此理想地减小由小面置换设备经受的负荷，和/或(2)在支承生理负荷中与小面关节置换设备分担负荷。

为了理解本发明的可配置性、可适应性和操作方面，有帮助的是理解身体50的解剖学基准，其设备及其部件的位置和操作相对于所述解剖学基准进行描述。在解剖学中通常使用三个解剖学平面来描述人体和人体内的结构：轴平面52、矢状平面54和冠状平面56(参见图3)。另外，相对于尾侧方向60和/或头侧方向62更好地理解设备和设备的操作。定位在身体内的设备可以背侧地70(或向后地)定向使得设备的放置或操作朝着身体的背部或后部。可替代地，设备可以腹侧地72(或向前地)定位使得设备的放置或操作朝着身体的前部。本发明的脊柱设备和***的各种实施方式相对于单一解剖学平面或相对于两个或以上的解剖学平面是可配置的且可变的。例如，部件可以被描述成位于单一平面内并且具有关于单一平面的可适应性。例如，锚固设备可以相对于轴平面定位在预期位置中并且可以在许多可适应位置之间或在位置范围内移动。类似地，各种部件可以包含不同尺寸和/或形状以便适应不同患者尺寸和/或预期负荷。

返回图2D，在例如沿着矢状平面54的至少部分横截面中描绘了椎体14并且在冠状平面56中描绘了小面关节32。应当理解，小面关节32在身体的任何平面中的方向根据脊柱内特定关节的位置而变化，该例子仅仅被提供用于说明的目的。

小面关节32由上关节小面30和下关节小面31形成。下关节小面31具有头侧小面表面，上关节小面30具有尾侧小面表面。当健康且正常时，这些表面均具有邻近小面表面定位的关节连接软骨层以在操作中提高小面关节32的运动。除了包括相对的关节表面的尾侧小面表面和头侧小面表面之外，上关节小面30和下关节小面31均可以在小面的侧面上具有附加表面。也提供小面囊86，其围绕小面关节32并且与上关节小面30和下关节小面31的侧面上的各个表面连通。在疾病的解剖学或功能表现导致脊柱病症的地方，会发生小面关节退化，其包括小面关节的关节连接表面的磨损。通常，关节的周围皮质环不受影响，或者受到很小影响。若有小面肥大，当小面变性时皮质骨的质量和骨赘的作用可以使小面比正常更大。当小面开始磨损时，脊柱功能单元的生物力学被改变，这可以导致小面关节的进一步损伤以及疼痛。而且，这样的生物力学改变可以损害脊柱功能单元的剩余部分的完整性，并且导致椎间盘退化和损伤，小面关节的进一步退化和损伤，脊椎前移和/或椎间盘高度减小/变化，以及脊柱狭窄的潜在出现(所有这些将不仅发生在受影响的脊柱位，而且也发生在其他脊柱位)。

图4描绘了根据本发明的小面置换设备的一种实施方式。该设备是被配置成置换天然小面关节的一部分的人造小面关节置换设备410。设备410包括固定元件412和422，所述固定元件将设备410连接到支撑天然小面关节的尾侧和头侧部件的相应脊椎结构。在该实施方式中，设备410的尾侧部件包含作为固定元件412的螺钉或杆，其连接到尾侧椎体的椎弓根中或附近。可调节连接器414将固定元件412的基座416连接到人造尾侧关节428，从而允许沿着和/或围绕一个或多个轴相对于固定元件412调节和/或旋转人造尾侧关节428。理想地，该构造适于并且被配置成允许通过小面关节元件和固定元件围绕和/或沿着多个不同轴相对转过可调节范围直到由限制止动器(如果有的话)所提供的活动限度来进行连续的调节。但是，在其他实施方式中，旋转轴的数量可以是有限的，并且可以仅仅允许以离散增量的方式运动。在各种实施方式中，小面关节元件可以相对于固定元件朝内侧、朝外侧、向上和/或向下移动。头侧固定元件422包括缆线，所述缆线通过使用锚固器424例如可通过椎板或棘突(图2A-D，22)来固定。理想地，挠性缆线的使用允许改变缆线相对于人造头侧关节426的定向。例如，外科医生可能希望通过椎板和/或棘突制造开口，这对于锚固器的固定强度来说是最佳的，但是不会沿着人造头侧关节426的预定纵轴延伸。在这样的情况下，开口相对于人造头侧关节的预期位置的实际方向可以有无穷变化性，这可以容易地由挠性缆线适应。理想地，缆线将牵拉人造头侧关节与头侧椎体的外表面紧密接触，从而将关节固定到椎体并且使关节能够立即支承负荷(如果需要的话)并且便于固定和/或骨向内生长到关节中。为了正确地定向人造头侧关节，头侧椎体的表面可以被预成形使得当人造头侧关节与目标脊椎表面紧密接触时，它与预成形的表面匹配，因而占据预期位置和/或方向。可替代地，可以提供一系列不同尺寸和/或形状的人造头侧关节。头侧支撑件426连接到人造头侧关节，支撑件426具有适于与人造尾侧关节428的相对表面相互作用的表面427。如果需要的话，可以提供一系列不同形状、尺寸和/或方向和/或长度的头侧支撑件以适应不同目标，包括相对于固定元件改变支撑高度/方向以适应由于其他外科治疗(即，相同或其他脊柱位的人造椎间盘置换、环修复、脊核置换、动态稳定、棘间间隔器和/或相邻位融合设备)的不同负荷条件。人造尾侧关节被配置成具有表面429，该表面接收头侧支撑件426的表面427。因而，例如，形成匹配的凸/凹表面以便于小面关节元件420的每个部件的运动。人造尾侧关节进一步适于接合固定元件412的基座416使得人造尾侧关节可以在植入固定元件期间和/或之后被调节，然后使用基座锚固器418锁定就位。基座锚固器418的面向外的表面可以适于接合例如驱动器(例如平头螺钉起子、菲力浦头螺钉起子或外六角起子)。基座锚固器418进一步适于将人造尾侧关节428固定到可调节连接器414的基座416。尽管多轴连接器414的固定元件412被描绘成包含螺纹以将其固定到椎体，应当理解的是可以使用大量的其他固定机构，包括毛面/骨向内生长表面、膨胀锚固器夹子和/或粘合剂。

人造小面关节410的固定元件412和422的相对位置和/或方向通常由患者的自然解剖结构(例如椎弓根、椎板、棘突和/或椎体自身的位置、方向和/或状况)以及外科手术的目标和在外科手术期间被去除和/或修改的组织和结构来确定。理想地，这些固定元件将最佳地被放置用于可靠固定。然而，用于可靠固定的最佳放置不会总是等于用于小面置换设备的各种部件的正确功能的最佳放置，因而需要调节和/或改变人造头侧和尾侧关节426和428相对于它们各自的固定元件的位置(一个或多个)和/或方向(一个或多个)(其理想地可以由先前描述的尾侧和头侧部件的可调节性适应)。因此，在植入和调节之后，人造尾侧关节428和人造头侧关节426可以处于患者身体内的解剖学正确位置中(相对于它们增加和/或置换的解剖学结构)或处在非解剖学正确位置中，这取决于预期的临床结果和脊柱解剖结构的状况(例如包括椎骨是否在解剖学上通过手术或自然地被改变)以及情况的任何其他考虑和要求。

在一种替代实施方式中，固定元件可以包括缆线3230和插管3235(参见图32A)，插管穿过椎板和/或棘突的目标骨结构并且沿着其长度的至少一部分围绕缆线。缆线3230可以理想地促进植入的人造小面关节3100的挠性，而除了其他之外，插管可以显著增加缆线的横截面表面积，由此减少缆线被侧向地从骨中“拔出”的机会。支撑件接合缆线的一端并且锚固器接合相对端。可替代地，固定元件可以包括具有挠性或可调节接合元件3250(参见图32C)的实心螺纹杆3230(参见图32B)或实心杆以允许头侧支撑件的方向和杆的纵轴之间的一些变化。在这些实施方式中，缆线/杆的横截面理想地具有足够的尺寸以防止缆线施加到椎板中的力超过椎板抵抗该力的能力，即，直径不足的缆线可以提供足够大的力以撕破椎板。而且，缆线/杆的横截面不需要是圆形的，而是可以是任何形状，包括不规则形状，从而理想地为周围的骨提供表面，该表面(1)足够大(和/或足够平坦)以抵抗通过骨“拔出”(例如沿着缆线的长度)，(2)为非圆形以抵抗缆线/杆的旋转，和/或(3)具有增加的表面积以促进骨向内生长到缆线/杆中。锚固器可以进一步适于提供内螺纹使得可以通过将锚固器拧到缆线的螺纹端上将锚固器固定到缆线，或者可以适于提供开孔，该开孔允许锚固器卡扣配合到缆线的端部上。其他配置对于本领域的技术人员来说将是显而易见的。

设备410可以附着到椎骨的切割或切除部分。设备410的头侧部分通过穿过椎板(参见图2A的20)的延伸缆线422固定到椎骨，而设备的尾侧部分例如通过椎弓根锚固器固定到椎骨。本领域的技术人员应当理解，支撑表面427、429可以是平坦的、球形的或具有一定范围的凹度/凸度并且可以变化组合地使用。设备的骨分界表面可以被配置成由防止相对运动和/或促进骨向内生长的各种表面中的任何一个组成。另外，凹坑或凹窝可以被提供以输送刺激局部骨生长的物质(例如，BMP、骨移植物、骨移植替代物等)，并且一旦出现骨生长到凹窝或凹坑中则充当相对运动限制器。而且，缆线422允许设备实现最佳角度和深度屈曲。进一步选择缆线422的长度可以进一步优化植入后设备410的性能，原因是缆线的可变长度可以解决更宽范围的脊柱解剖结构。此外，缆线422可以根据需要由外科医生拉紧，从而使设备进一步适合待矫正的特定生理条件。

椎骨的一部分可以被外科地去除或改变，例如以允许接近和去除尾侧椎骨的上小面。椎弓根锚固器412然后被布置并且尾侧支撑固定到锚固器。可以通过使用尺寸变化的部件以及更改的配置和配合来实现植入设备410的可调节性(例如使用多轴锚固器、锥体、互锁脊柱等)。也可以使用微创外科技术实现设备的植入。也可以使用有限开放、变化开放和/或完全开放外科手术来执行修复、置换和/或增加。例如，在必须进行小面关节置换但是脊椎管中和/或附近的软和/或硬组织的去除是不允许的或非理想的情况下(例如在脊柱狭窄和神经夹挤不是关注重点的情况下)，可以以最小侵入方式使用一个或多个插管来植入设备和相关硬件，从而实现一个或多个小面关节的修复和/或置换。可替换地，在小面关节32和/或椎板20的去除是必需的情况下(如图2中所示)，这样的过程可以通过开放、半开放和/或微创手术的组合实现，以最小化对周围软组织结构的损伤和/或破坏。在这样的手术中，一个或多个小面关节包膜可以通过开放切口或半开放手术例如通过膨胀插管被暴露(以允许容易地切除和去除小面关节，允许容易地引入小面关节的较大部件，和/或围绕解剖学结构)，并且小面置换物的头侧部件可以通过插管或其他微创输送方法被输送通过椎板。

该实施方式的另一优点是设备被定位在椎板内时仅仅植入物的有限部分从椎体向外延伸。该布置将较小的轮廓提供给周围软组织结构，导致设备和周围软组织之间的较少相互作用，并且由于植入物的存在而导致天然组织的较小位移。而且，将设备的头侧部分锚固到椎板和/或棘突内减小和/或消除了硬脊膜和植入设备之间的不利接触的机会。理想地，一旦小面置换部件被植入，设备将在患者的身体中引起愈合反应，导致围绕小面置换假体的关节连接元件形成软组织(包括疤痕组织)的包膜或假包膜。

此外，基于尾侧支撑表面的一部分，可以通过针对支撑表面的经皮头侧路径来放置经椎板开孔或孔。通过尾侧路径(其类似地可以是微创的、有限开放的、开放的或通过膨胀插管)，设备的头侧支撑部分被放置在预期位置/方向并且张力缆线422以逆行方式被牵引通过形成于椎板或棘突中的经椎板开口。缆线然后被拉紧并且固定到椎板20的上方。一旦缆线422被固定到椎板的上方，设备的头侧部分被固定靠在下小面的切割表面上。使用这样的微创外科方法，除了小面和小面包膜之外，后部结构可以保持不受干扰。

当回顾整个说明书时应当理解，设备410也将与整个椎间盘置换结合工作。与整个椎间盘置换一起使用提供了小面变性的整个椎间盘置换禁忌症的解决方案。在植入小面恢复设备410之前植入整个椎间盘置换设备打开了椎间盘间隙，从而帮助所必需的关节的任何减压。取决于疾病的性质和阶段，设备可以被单侧地或双侧地使用，并且可以用在多个脊柱位。类似地，目标脊椎位的部分或全部小面结构(和椎板等)的去除可以允许人造椎间盘置换物(或脊核置换物、或环修复材料和它们各自的工具)的一个或多个部件经由外侧、后外侧和/或后侧路径通过被去除的小面组织。被去除组织的功能然后通过植入如这里所述的小面置换假体来代替。

图5示出了与图4的小面置换设备类似作为双侧解决方案(例如在脊柱的中心线的两侧上治疗小面关节)被示出的双侧小面置换***500。该设备是被配置成置换天然小面关节的一部分的人造小面关节置换设备510、510’和允许设备510、510’例如通过可调节连接器514、514’连接到小面关节上的固定元件512、512’。连接器514、514’允许相对于固定元件512、512’围绕一个以上的轴线来调节人造尾侧关节528、528’、520、520’和尾侧基座516、516’。如上所述，构造可以适于并被配置成通过小面关节元件和固定元件围绕多个不同轴相对转过可调节范围来允许进行连续调节，直到限制止动器所提供的活动限度。在其他实施方式中，然而，旋转轴的数量可以是有限的，并且可以仅仅允许以离散增量的方式运动。在各种实施方式中，小面关节元件可以相对于固定元件朝内侧、朝外侧、向上和/或向下移动。小面关节元件520、520’进一步由挠性或非挠性杆或缆线522、522’组成，所述杆或缆线通过使用锚固器524、524’例如可通过椎板和/或棘突固定进行紧固。缆线522、522’适于接合人造头侧关节526、526’，所述头侧关节具有适于与人造尾侧关节528、528’的相对的表面匹配的表面527、527’。人造尾侧关节被配置成具有接收人造头侧关节的表面529、529’。因而，例如，形成匹配的凸/凹表面以便于小面关节元件520、520’的头侧和尾侧部件526、528的运动。人造尾侧关节进一步适于接合固定元件512、512’的尾侧基座516、516’，使得人造尾侧关节可以在植入期间被调节，然后使用基座锚固器锁定就位。

可以在植入之前、在植入之后或同时在植入之前和之后设置小面关节510、510’和固定元件512、512’的相对位置。在植入和调节之后，人造尾侧关节528、528’和人造头侧关节526、526’可以处于患者身体内的解剖学正确位置中或处于非解剖学正确位置中，这取决于预期临床结果和脊柱解剖结构的状况(例如椎骨是否在解剖学上手术地或自然地被改变)以及情况的任何其他考虑和要求。在该实施方式中，设备的头侧部件使用挠性缆线或杆522、522’固定到头侧椎体(例如图2B的14)的椎板(图2A-D中所示的20)上。例如参考图7将更好地理解，缆线522、522’可以被配置成穿过椎板表面的一些或全部。头侧小面关节部件526、526’的内表面511、511’可以进一步适于和被配置成包含毛面的、生物学的或骨向内生长表面，该表面促进和/或允许生物学向内生长，由此促进表面的部件附着到椎体。适合于骨向内生长的促进例如可以使用增加表面强度的可再吸收骨接合剂来提供。设备也可以与骨填充剂或同种异体移植材料组合使用。合适的骨填充材料包括源自脱矿物质同种异体或异种骨的骨材料的使用，并且可以包含这样的物质，例如在缺损部位引起骨再生的骨形态发生蛋白。参见O’Leary等人的美国专利No.5405390，成骨组成物和包含它的植入物(Osteogenic Compositionand Implant Containing Same)；Prewett等人的5314476，脱矿物质骨颗粒和包含它们的可流动成骨组成物(Demineralized BoneParticles and Flowable Osteogenic Composition Containing Same)；Bogdansky等人的5284655，溶胀脱矿物质骨颗粒，包含它们的可流动成骨组成物和所述组成物在修复骨缺损中的用途(SwollenDemineralized Bone Particles，Flowable Osteogenic CompositionContaining Same and Use of the Compositions in the Repair of OsseousDefects)；Prewett等人的5510396，生产包含脱矿物质骨颗粒的可流动成骨组成物的方法(Process for Producing Flowable OsteogenicComposition Containing Demineralized Bone Particles)；Jeffries的4394370，用于骨缺损的骨移植材料及其制造方法(Bone GraftMaterial for Osseous Defects and Method of Making Same)；和Jeffries的4472840，通过植入骨移植材料引起骨形成的方法(Method of Inducing Osseous Formation by Implanting Bone GraftMaterial)，上述专利公开了包含脱矿物质骨粉的组成物。也参见Anderson的美国专利No.6340477，骨基质组成物及其制造和使用方法(Bone Matrix Composition and Methods for Making and UsingSame)，该专利公开了骨基质组成物。

一个或多个尖端或突起518、519定位在头侧小面关节部件的基座517的内表面上以防止旋转和/或将部件固定到椎板。例如，突起518被定位成使得它们穿透椎板表面，而扁平突起519被定位成理想地位于椎板的外表面附近或靠在其上。本领域的技术人员应当理解，可以在植入设备之前例如通过切除关节连接小面表面和/或椎板表面来准备椎板表面以提供如下的表面，当邻接头侧部件时该表面将相对于邻接的尾侧支撑部件正确地定向和定位头侧部件。头侧小面关节部件526具有支撑表面527，该支撑表面接合尾侧小面关节部件528的支撑表面529。

所述部件可以被固定到椎体的椎弓根并穿过椎弓根。多轴或多轴式锚固器可以用于允许原位调节尾侧支撑表面。可替换地，可以使用允许调节的可调节部件。本领域的技术人员应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下可以利用其他锚固器。

图6A示出了图4-5中所示的小面置换***的头侧小面关节部分的两个部件。一个或多个尖端或突起618、619定位在头侧小面关节部件的内表面611上以防止旋转和/或将部件固定到椎体的椎板。人造头侧关节部件626具有支撑表面627，该支撑表面适于允许该表面接合匹配的尾侧关节表面。人造头侧关节部件626被配置成通过使用关节部件上的开孔621和基座部件上的螺纹623可从基座元件去除。可以通过控制关节元件围绕基座部件上的螺纹623的旋转来调节关节部件的上表面和基座部件的表面之间的距离d。因而，取决于关节部件向下转动到螺纹基座元件的颈部上有多远将影响设备的总高度。因而，可适应性允许设备被原位调节以在特定患者中提供更好的解剖学适配。图6B-C从不同角度组合地示出了图6A中所示的两个部件。作为替代，可以提供一系列不同形状、尺寸和/或方向和/或长度的人造头侧关节部件626以适应不同目标，包括相对于固定元件改变支撑高度/方向，以适应由于其他外科治疗(即，相同或其他脊柱位的人造椎间盘置换、环修复、脊核置换、动态稳定、棘间间隔器和/或相邻位融合和/或小面置换设备)的不同负荷条件。而且，为了适应用在相同或不同脊柱位上的人造椎间盘置换设备的不同设计(即有约束椎间盘-无约束椎间盘)和/或布置/定位，人造头侧关节部件626(和它们各自的人造尾侧关节部件)可以具有不同形状、尺寸、方向和/或长度以适应由人造椎间盘置换设备引起或期望的不同负荷型面。

图7A-C描绘了类似于图4-6所示植入椎体14内的小面置换设备的替代实施方式。如图7所示，在植入期间，可以准备头侧小面表面，然后将挠性缆线或杆722的近端固定到椎体。从图7可以看到，当植入时设备710被配置成置换天然小面关节的一部分。固定元件允许设备710连接到小面关节。小面关节元件720进一步由挠性杆或缆线722组成，所述杆或缆线通过使用锚固器724例如可通过椎板和/或棘突22固定。缆线722适于接合人造头侧关节726，所述头侧关节具有适于与人造尾侧关节728的相对表面匹配的表面727。在外科植入期间，可以在植入设备之前准备椎体的头侧小面表面。其后，挠性缆线或杆的近端沿预期方向和方位***到并穿过椎板/棘突，缆线722的第一端附着到人造头侧关节部件726，第二端适于接合锚固器724或缆线锁定器。锚固器或其他固定设备(未显示)可以连接(例如拧)到缆线722的末端上并且抵靠椎体14的椎板20。张紧工具和/或卷缩机或类似设备可以用于拉紧缆线，由此朝着椎板表面牵引尾侧基座716的突起。本领域的技术人员应当理解，当朝着椎板表面牵引基座时，突起(图4-6中所示)可以被牵引到椎板中和/或靠着椎板，这取决于突起的实际配置。其后，一旦达到预期张力，然后可以通过用锚固设备724锁定缆线来固定设备。如果需要的话，可以切除多余缆线。如上面参考图6所述，头侧部件(以及各自的尾侧部件)可以被配置成提供可调节和/或可拆卸的支撑表面。因而，支撑表面位置可以被调整以实现特定患者的小面置换设备的性能要求。

尾侧部件728也可以固定到尾侧椎体的椎弓根并穿过椎弓根。如该实施方式中所示，尾侧部件通过使用固定元件712固定到椎体。

图8A-D示出了根据本发明的另一实施方式的植入后的小面置换设备。当植入时设备810被配置成置换天然小面关节的一部分。固定元件允许设备810例如通过多轴连接器814连接到小面关节。连接器814允许相对于固定元件812围绕患者内的一个以上轴线调节人造尾侧关节828和尾侧基座816。通过回顾图8可以理解，小面关节元件可以相对于附着到椎体的固定元件朝内侧、朝外侧、向上和/或向下移动。小面关节元件820进一步由锚固杆822组成，所述锚固杆通过使用锁定器824例如可通过椎板和/或棘突22固定。锚固杆822适于接合人造头侧关节826，该头侧关节具有适于与人造尾侧关节828的相对表面829匹配的表面827。在外科植入期间，可以在植入设备之前准备椎体的头侧小面表面。其后，挠性缆线或杆的近端沿预期方向和方位***到椎板/棘突中并穿过椎板/棘突，锚固杆822的第一端连接到人造头侧关节部件826，第二端适于接合锚固器824或缆线锁定器。锚固器或其他固定设备可以连接(例如拧)到锚固设备822的末端上并且抵靠椎体14的椎板20。张紧工具和/或卷缩机或类似设备可以用于提供足够的扭矩以将锚固器824锁定到锚固杆822上，由此朝着椎板表面牵引头侧基座817的突起。如上所述，当朝着椎板表面牵引基座时，突起可以被牵引到椎板中和/或靠着椎板，这取决于突起的实际配置。其后，一旦达到预期张力，然后可以通过用锚固设备824锁定锚固杆822来固定设备。如上面参考图6所述，头侧部件(以及各自的尾侧支撑表面)可以被配置成提供可调节和/或可拆卸的支撑表面。因而，支撑表面(一个或多个)可以被调整以实现特定患者的小面置换设备的性能要求。如上面进一步所述，该实施方式中的尾侧部件被配置成包括多轴或多轴式部件，其是可调节的以允许原位调节尾侧支撑表面。

图9A-B从侧视和顶视示出了根据本发明另一实施方式的小面置换设备。设备910可以被植入以置换天然小面关节的一部分。固定元件912允许设备910例如通过可调节(例如多轴)连接器914连接到小面关节。如果需要的话，连接器914允许人造尾侧关节928和尾侧基座916相对于固定元件912围绕患者内一个以上的轴旋转。通过回顾图9可以理解，小面关节元件可以相对于连接到椎体上的固定元件朝内侧、朝外侧、向上和/或向下移动。小面关节元件920进一步由头侧螺纹锚固杆922组成，所述锚固杆例如可通过椎板和/或棘突22固定并且由锁定器924固定在近端。锚固杆922适于接合人造头侧关节926，该头侧关节具有适于与人造尾侧关节928的相对表面929匹配的表面927。尾侧关节928被配置成接合螺纹锚固杆。因而，当锚固杆固定到椎骨时，尾侧关节表面929的位置可以被调节以优化尾侧关节相对于头侧关节的位置。

与前述实施方式相同，在外科植入期间，可以在植入设备之前准备椎体的头侧小面表面。其后，缆线或杆(其可以是挠性的或非挠性的)的近端沿预期方向和方位***到椎板/棘突中并穿过椎板/棘突，锚固杆922的第一端连接到人造头侧关节部件926，第二端适于接合锚固器924或缆线锁定器。锚固器或其他固定设备可以连接(例如拧)到锚固设备922的末端上并且抵抗骨表面或椎体14的椎板20。张紧工具和/或卷缩机或类似设备可以用于提供足够的扭矩以将锚固器924锁定到锚固杆922上(如果需要的话)，由此朝着椎板表面牵引基座916的突起。如上所述，当朝着椎板表面牵引基座时，突起可以被牵引到椎板中和/或靠着椎板，这取决于突起的实际配置。其后，一旦达到预期张力，然后可以通过用锚固设备924锁定锚固杆922来固定设备。理想地，该布置将允许人造头侧关节部件926所受到的大量负荷实质上压缩，由此允许大量的这些力直接转移到椎板表面中，而不是转移到缆线或杆922。如上面参考图6所述，头侧部件可以被配置成提供可调节和/或可拆卸的支撑表面。因而，支撑表面位置可以被调整以实现特定患者的小面置换设备的性能要求。如上面进一步所述，该实施方式中的尾侧部件被配置成包括可调节的多轴或多轴式部件，其是可调节的以允许原位调节尾侧支撑表面。

图10A-C从后向和侧向角度示出了植入后的图9A-B的小面置换设备。在该实施方式中，尾侧连接是在小面表面上刻槽。当植入时该槽允许设备接合准备好的或被切除的表面。

现在转到图11，示出了带有尾侧横杆的双侧小面置换***。该设备包括被配置成置换椎体的两侧上的天然小面关节的一部分的一对人造小面关节置换设备1110、1110’，所述人造小面关节置换设备包括允许设备1110、1110’例如通过多轴连接器1114、1114’连接到尾侧椎体上的固定元件1112、1112’。提供横杆1130在人造小面关节置换设备的各自的可调节连接器1114、1114’处连接小面关节置换设备1110、1110’的每个尾侧部件。横杆由具有多个曲线的杆形成，当植入时所述曲线允许它避开脊柱解剖结构的破坏部分。可以通过在目标脊柱活动区段上的棘间韧带中制造小垂直切口，然后通过其中制造的开口拧入横杆，从而以微创方式实现横杆的植入。理想地，横杆将防止尾侧部件的旋转并允许它们各自锚固器之间的负荷分担。

如上所述，该构造可以适于并被配置成允许通过小面关节元件和固定元件围绕多个不同轴相对转过可调节范围来进行连续调节。在其他实施方式中，然而，旋转轴的数量可以是有限的，并且可以仅仅允许以离散增量的方式运动。在各种实施方式中，小面关节元件可以相对于固定元件朝内侧、朝外侧、向上和/或向下移动。小面关节元件1120、1120’进一步由锚固杆1122、1122’组成，锚固杆例如可以通过椎板和/或棘突来固定。锚固杆1122、1122’适于接合人造头侧关节1126、1126’，该头侧关节具有适于与人造尾侧关节1128、1128’的相对表面匹配的表面。人造尾侧关节被配置成具有接收人造头侧关节的表面。因而，例如，形成匹配的凸/凹支撑表面以使小面关节元件1120的各个头侧和尾侧部件1126、1128的运动更平滑地发生。人造尾侧关节进一步适于接合固定元件1112、1112’的基座1116、1116’，使得人造尾侧关节可以在植入期间被调节，然后使用基座锚固器锁定就位。

可以在植入之前、在植入之后、或同时在植入之前和之后设置小面关节1110、1110’和固定元件1112、1112’的相对位置。在植入和调节之后，人造尾侧关节1128、1128’和人造头侧关节1126、1126’可以处于患者身体内的解剖学正确位置中或处于非解剖学正确位置中，这取决于预期临床结果和/或脊柱解剖结构的状况(例如椎骨是否在解剖学上手术地或自然地被改变)以及情况的任何其他考虑和要求。在该实施方式中，设备的头侧部件使用锚固杆1122、1122’固定到头侧椎体(例如图2B的14)的椎板(图2A-D中所示的20)上。锚固杆可以带有便于接合骨的螺纹1109、1109’或适于在其末端接合锚固器。本领域的技术人员应当理解，用在该实施方式中的锚固杆可以是实心杆，或者可以是例如图5中所示的缆线，其被配置成穿过椎板表面的一些或全部。横杆1130适于在设备被植入时横贯脊柱的中心线，并且适于接合连接器1114、1114’的基座1116、1116’。

小面置换部件可以进一步适于包含位于关节连接臂和/或被治疗椎体之间的人造韧带。可替换地，设备可以包含围绕小面/关节连接关节表面的一些或全部的挠性包膜。本领域的技术人员应当理解，例如通过使用开孔、孔、钩等可以具有多个连接点。在外科手术结束时连接现存韧带、腱和/或其他软或硬组织以促进愈合和进一步稳定受影响部位。而且，身体的自然愈合反应可以围绕小面置换设备的头侧和尾侧关节连接表面产生软和/或疤痕组织的假包膜，所述假包膜可以以某种方式用于复制天然小面包膜的一些功能。

图12A-B描绘了带有横杆的双侧小面置换***。类似于图11中所示的实施方式，该设备包括被配置成置换椎体的两侧上的天然小面关节的一部分的一对人造小面关节置换设备1210、1210’，所述人造小面关节置换设备包括允许设备1210、1210’例如通过可调节连接器1214、1214’连接到尾侧椎体上的固定元件1212、1212’。提供横杆1230在人造小面关节置换设备的各自的可调节连接器1214、1214’处连接小面关节置换设备1210、1210’的每一个。横杆可以由弧形杆形成，所述弧形杆适于遵循椎体的外部曲线。一个以上的可调节连接器可以设在设备的每一侧上以在植入时增强设备适应多种多样解剖学差异的能力。

类似于其他实施方式，连接器1214、1214’允许人造尾侧关节1228、1228’和尾侧基座1216、1216’相对于固定元件1212、1212’移动和/或旋转。小面关节元件1220、1220’进一步包含锚固杆1222、1222’，所述锚固杆例如可通过椎板和/或棘突固定。锚固杆1222、1222’适于接合人造头侧关节1226、1226’，该头侧关节具有适于与人造尾侧关节1228、1228’的相对表面匹配的表面1227、1227’。人造尾侧关节被配置成具有接收人造头侧关节的表面1229、1229’。

与其他实施方式相同，可以在植入之前、在植入之后或同时在植入之前和之后设置小面关节1210、1210’和固定元件1212、1212’的相对位置。在植入和调节之后，人造尾侧关节1228、1228’和人造头侧关节1226、1226’可以处于患者身体内的解剖学正确位置中或处于非解剖学正确位置中，这取决于预期临床结果和/或脊柱解剖结构的状况以及情况的任何其他考虑和要求。图12C-D从后向和侧向角度示出了植入后的小面置换***。

图13A示出了具有尾侧杯状物、横杆和椎板夹子/连接设备的小面置换***的另一实施方式。脊柱关节成形设备1300包括横杆1330和具有尾侧杯状物1333、1333’的一对尾侧臂1332、1332’。在该示例性实施方式中，脊柱的小面(参见图2，30)通过横杆1330和将椎板夹子1340接合到横杆1330上的横杆安装件1334、1334’的配合操作来置换。横杆与尾侧臂1332、1332’相互作用，所述尾侧臂形成杯状物1333、1333’以接收横杆1330。关节成形设备1300的部件被设计成为指定疾病状态、患者特定解剖结构和植入发生的脊柱位提供适当的可配置性和可适应性。

横杆1330具有第一端1331和第二端1331’。在所示实施方式中，横杆1330是三件式杆，其中末端1331、1331’形成外螺纹部分。尺寸被确定成接收横杆1330的螺纹的内螺纹球1336、1336’连接到每个横杆末端1331、1331’。所述螺纹端允许调节横杆的宽度以与尾侧锚固器1332、1332’之间的宽度匹配。横杆1330的附加替代实施方式可以包括宽度和/或厚度变化的一系列实心横杆，或具有某种形式的锁定或偏压机构(例如弹簧加载张紧器或棘爪机构等)的可调节横杆。

横杆安装件1334、1334’是将椎板夹子1340耦合到横杆1330的连接结构。椎板夹子具有延伸通过横杆安装件1334、1334’中的沟槽的末端。在所示实施方式中，横杆安装件1334、1334’包括椎板锚固接合部分、横杆接合部分和固定元件1338、1338’。固定元件1338、1338’用横杆安装件1334、1334’的沟槽来锚固椎板锚固端。固定元件可以是螺钉、杆、螺丝锥、丝线、卡钉、粘合剂、骨和适合于该设计的其他材料。如下面将更具体地所述，横杆安装件1330的实施方式提供了可适应性。

在图13B所示的实施方式中，与适配到沟槽中相比，椎板夹子1340直接连接到横杆安装件1334、1334’，并且固定元件1338、1338’锚固横杆。

图13C-D从脊柱的后视图(图13C)和脊柱的侧视图(图13D)示出了植入到脊柱内的***的夹子部分。从这些描绘应当理解，横杆在脊柱的第一层位1安装到第一椎体，椎板夹子或另外的椎板固定设备在脊柱的第二层位2接合椎板和/或棘突。如图所示，第二层位邻近第一层位。在图13C中最佳地可见，第一层位1是腰椎体和骶骨之间的层位(参见图1，L5-S5)，而第二层位2是L4和L5椎体之间的层位。该实施方式因而特别好地适合于将头侧小面置换部件连接到L5椎体，原因是L5椎体的椎板通常要比其他腰椎体的椎板薄并且较不稳固(将经椎板设备附着到那里的可用椎板显著减少)。

图14A示出了根据替代实施方式构造的小面置换***，其中椎板夹子1440和横杆安装件1434、1434’带有可选锚固设备1435、1443。锚固设备被配置成齿，所述齿允许椎板夹子1440和横杆安装件牢固地(和潜在侵入地)接合脊柱的椎板和/或棘突。此外，如上所述，固定元件1412、1412’可以适于提供表面纹理或其他特征以促进骨向内生长或增加固定强度。图14B-D从各种角度示出了植入后的图14A的小面置换***。图14的小面置换设备特别好地适合经椎板连接可能不是最佳方案的解剖学位置，以及适合不良椎板骨质量和/或解剖学限制阻止使用经椎板锚固器的位置。例如，在L5-S1脊椎位，L5椎板通常比其他脊椎位的椎板更薄和更弱。在该层位的小面关节上的应力通常是脊柱中最高的并且小面关节的角度基本上垂直于椎板的轴线。附加钩部1444可以设在椎板夹子1440上，其允许椎板夹子1440通过接合椎弓并定位在椎孔中(参见图2、1819)来进一步将椎板夹子1440固定到椎体。本领域的技术人员应当理解，椎板锚固器可以被配置成使得它压迫棘突(例如通过在邻近钩部1444的位置枢转，由此压迫位于椎板锚固器的臂之间的棘突)。

图15A-C从各种角度示出了根据替代实施方式构造的小面置换***1500。小面置换***的该实施方式特别好地适合于经椎板连接可能不是最佳方案的解剖学位置，以及适合于不良椎板骨质量和/或解剖学限制阻止使用经椎板锚固器的位置。例如，当前椎间盘置换手术的大约50％发生在L5-S1脊椎位，L5椎板通常比其他脊椎位的椎板更薄和更弱。在该层位的小面关节上的应力通常是脊柱中最高的并且小面关节的角度基本上垂直于椎板的轴线。尾侧杯状物1533、1533’被配置成依靠在骶骨上。如图15C和15D中所示，横杆的一部分可以邻接和/或接触头侧椎体的椎板和/或棘突的下侧，而另一侧具有与尾侧杯状物1533匹配的支撑表面。椎板夹子1540适于横贯椎板/棘突的顶部，而横杆横贯椎板/棘突的下方。椎板夹子用一对侧螺钉1538固定到横杆1530。在该实施方式中，椎板夹子和横杆理想地压迫其间的椎板/棘突。

图16A示出了根据替代实施方式的小面置换***1600，其中椎板夹子1640包含模块化夹子组件。横杆1630进一步被配置成至少与固定元件1612部分地一体化。提供尾侧台肩1633、1633’以接合从椎板夹子1640侧向延伸的支撑表面1646。提供例如可以通过使用第一U形夹子齿合的两个相对的U形夹子1647、1647’，所述第一U形夹子接合相对的第二U形夹子的表面上的斜齿。在操作中，棘齿机构仅仅允许沿一个方向活动并且椎板夹子1640被围绕棘突紧固。图16B-C从各种角度示出了植入后的图16A的小面置换***。小面置换***1600的该实施方式也良好地适合经椎板连接可能不是最佳方案的解剖学位置，并且适合不良椎板骨质量和/或解剖学限制阻止使用经椎板锚固器的位置。而且，与其他类似实施方式相同，该实施方式可以用在如下的各种脊柱位置：在所述位置天然椎弓根不适合用作锚固点，脊柱硬件和/或骨接合剂已经占据一个或多个椎弓根(例如来自先前的脊柱融合、涉及椎弓根硬件的其他脊柱手术，或脊柱后凸成形或脊椎成形手术已经完成或被尝试的位置)，或者希望或需要基于椎弓根的脊柱器械的附加支撑(例如椎弓根和椎板/棘突支撑都需要被提供足够的支撑)。如图所示，在L5-S1脊椎位植入小面置换***。在该实施方式中，支撑件被配置成适配在可旋转外壳内。

图17A-C从各种角度示出了根据本发明的又一替代实施方式的小面置换***1700以及植入后的***1700。该***具有由两个相对模块化夹子组件形成的椎板夹子1740。代替横杆(参见图16的1630)，椎板夹子1740在两侧上由可旋转机构例如多轴接头接合，所述多轴接头接合一对头侧球，所述头侧球适于接合各自的支撑表面1746。提供例如可以通过使用第一U形夹子齿合的两个相对的U形夹子1747、1747’，所述第一U形夹子适于接合相对的第二U形夹子的表面上的斜齿或棘爪。在操作中，棘齿机构仅仅允许沿一个方向活动并且椎板夹子1740围绕棘突紧固。为了释放椎板夹子(例如为了提供较松配合)，稍微朝着相对的夹子推动内侧夹子，同时压迫U形夹子的侧元件。其后，内侧夹子被缩回到预期位置，或者完全被去除。

如图所示，在一侧上，支撑表面具有横杆1750、1750’，所述横杆从支撑表面1746延伸以接合定位在外部的U形夹子1747’。如这里所示，最接近尾侧杯状物1733’的夹子的表面适于(例如形成承窝1752)接收横杆的圆形球端。在设备的另一侧上，提供一个或多个接头1752’，可以使用锁定机构1754、1754’、1754”将横杆1753、1753’锁定在所述接头中。在带有多轴连接器的椎板夹子1740的两侧上设置一个以上的横杆允许设备实现更大的灵活度。

图17B-C从各种角度示出了植入后的图17A的小面置换***。小面置换***1700的该实施方式也良好地适合经椎板连接可能不是最佳方案的解剖学位置，并且适合不良椎板骨质量和/或解剖学限制阻止使用经椎板锚固器的位置。如图所示，在L5-S1脊椎位植入小面置换***。

图18A示出了根据替代实施方式的小面置换***，其中椎板/棘突夹子是可调节的C形夹子。***1800具有夹子1840，该夹子可以由两个相对的模块化夹子组件形成。代替横杆(参见图16的1630)，夹子1840在两侧上由可调节机构接合，所述可调节机构在它们的远端携带一对头侧球。尾侧杯状物1833、1833’设在小面置换***的尾侧部件上以接合头侧球的各自的支撑表面1846。提供可以齿合成C形夹子的两个相对的夹子1847、1847’。例如，第一夹子接合相对的第二夹子的表面上的斜齿；当组合时夹子形成C形。如果完全齿合，夹子的张开端可以会合(如果需要的话)。在操作中，棘齿机构仅仅允许沿一个方向活动并且椎板夹子1840围绕棘突被紧固。如图所示，在一侧上，支撑表面具有第一组横杆1850、1851和第二组横杆1850’、1851’。第一组横杆从支撑表面1846、1846’延伸以在头侧位置接合夹子1847’，第二组横杆在尾侧位置接合夹子。如这里所示，夹子的表面适于(例如形成承窝)接收横杆的圆形球端。在设备的另一侧上，提供一个或多个接头1852，可以使用锁定机构1854、1854’、1854”将横杆1851、1851’锁定在所述接头中。在椎板夹子1840的两侧上提供一个以上的横杆允许设备实现更大的灵活度和强度。

图18B-C从各种角度示出了植入后的图18A的小面置换***。与先前实施方式相同，小面置换***1800的该实施方式也良好地适合经椎板连接可能不是最佳方案的解剖学位置，并且适合不良椎板骨质量和/或解剖学限制阻止使用经椎板锚固器的位置。如图所示，在L5-S1脊椎位植入小面置换***。

现在转向图19A，示出了根据替代实施方式的小面置换***1900，其中椎板夹子1940包含可调节杆并且横杆在长度上可调节(例如横过脊柱的中心线，由矢状平面54形成，同时位于轴平面52中)。提供具有尾侧杯状物1932、1932’的固定元件1912、1912’，所述尾侧杯状物用于接收横杆1930的相应支撑表面1936、1936’，所述支撑表面适于提供槽口(divot)1955以接收棘突的下弧形表面的一部分并且可以进一步适于提供可调节的长度。与上面关于其他实施方式所述相同，固定元件1912、1912’可以适于提供表面纹理或其他特征以促进骨向内生长。此外，椎板夹子1940具有支撑夹子1954，该支撑夹子适于例如通过提供尺寸被确定成接收棘突的槽口1955’来接合棘突22的上表面。支撑夹子1954接合一对垂直的可调节杆1956、1956’，所述可调节杆可以带有标记1957，例如以允许外科医生估计植入设备的长度。可以根据需要调节杆的长度。当杆穿过支撑夹子1954中的开孔之后可以提供附加的内螺纹帽1958、1958’以接合可调节杆1956的末端。图19B-C从各种后视图和侧视图示出了植入后的图19A的小面置换***。如果需要的话，垂直的可调节杆1956、1956’的尺寸和定位也可以被确定成适于围绕棘突和/或椎板的侧面提供侧向夹持力。

由于上述原因，图19A的小面置换设备也良好地适合经椎板连接可能不是最佳方案的解剖学位置，并且适合不良椎板骨质量和/或解剖学限制阻止使用经椎板锚固器的位置。图19D示出了根据替代实施方式的小面置换***，其中横杆1930具有一对联接杆1959、1959’，所述联接杆通过锚固器1954、1954’固定到内螺纹支撑件1936、1936’。联接杆1959、1959’允许横杆1930的位置相对于尾侧杯状物1933、1933’内的支撑件1936的位置枢转。图19E示出了植入后的图19D的小面置换***。从该图示可以理解，尾侧杯状物1933、1933’相对于彼此植入到平面内使得在患者右边的杯状物高于患者左边的杯状物。然而横杆1930相对于杯状物之间的椎板和/或棘突被定位成横过脊柱。由于联接杆，横杆元件可以保持在中立位置，同时考虑尾侧杯状物的定位，通过相对于横杆的轴线倾斜支撑件来将支撑件最佳地定位在尾侧杯状物内。实心杆适配在下横臂中并且允许轴长度变化。如果需要的话，锁定器(例如夹子1954)允许设备固定到特定配置中。可替代地，夹子可以充当枢转点，从而在日常活动期间允许设备原位动态地适应患者的解剖结构。

图20A示出了根据替代实施方式的小面置换***，其中椎板夹子2040具有可调节杆2056并且横臂2030的至少一部分可通过使用固定螺钉或销(未显示)直接锚固到(和/或进入)椎体、椎板和/或棘突，所述固定螺钉或销通过横臂2030中的开口2031向上延伸并且靠着和/或进入目标骨结构。横杆2030的末端可以被配置成在各自的尾侧杯状物2033内携带一个或多个支撑表面(未显示)。图20B-D从后视图、侧视图和透视图示出了植入后的图20A的小面置换***。该实施方式的配置允许横臂相对于尾侧杯状物2033移动。另外，横臂2030可以相对于椎体和/或相对于尾侧杆旋转。

图21A示出了根据替代实施方式的小面置换***，其中椎板夹子2140具有关节式连接机构2162，当定位在脊柱内时该关节式连接机构允许椎板夹子能够有具有一定的位置范围。该关节式连接机构具有带有可锁定接头的两个支撑表面。两个支撑表面可活动地接合椎板夹子。第三支撑表面(头侧支撑表面)可活动地接合(或关节连接)尾侧杯状物2133。锁定器控制为各个夹子或杯状物位置提供支撑的杆之间的角度，从而允许设备定位在脊柱内，同时固定支撑表面之间的关系。然而，锁定器并不防止头侧支撑表面相对于尾侧杯状物移动。图21B-D从后视图、侧视图和透视图示出了植入后的图21A的小面置换***。图21的设备的使用允许内科医生在植入期间引入两个或以上元件，然后所述元件被组装成最终设备。

图22A示出了根据替代实施方式的小面置换***，其中椎板夹子2240是模块化夹子，该模块化夹子具有当部署时适于围绕椎板和/或棘突彼此紧密接合的上夹持部分和下夹持部分。前向钩部2244设在椎板夹子2240上以用于接合椎体的一部分。钩部2244允许椎板夹子2240通过接合椎弓并定位在椎孔内(参见图2，18，19)来进一步将椎板夹子2240固定到椎体。也提供联接杆和支撑元件以允许椎板夹子2240适于与尾侧杯状物2233关节连接。适应支撑表面的该灵活性允许设备定位在脊柱内使得关于天然的或被切除的解剖结构来优化设备的操作。图22B-D从后视图、侧视图和透视图示出了植入后的图22A的小面置换***。在操作中，设备可以夹到椎板和/或棘突上。向上面对的相对的夹子2244’可以适于从横杆部分2230延伸以进一步接合椎体。此外，实心横杆部分可以适于接合椎板夹子2240。可以提供可锁定的联接杆2259，其适于从横杆2230延伸以接合尾侧杯状物2233、2233’；由此允许设备的进一步可配置性和灵活性。

图23是示出连接特征的小面置换***的一部分的一侧的侧视图。如包括上述一些实施方式的连接和联接特征的该实施方式中所示，部件可以连接在一起使得部件非挠性或挠性地被连接以允许部件(例如支撑表面)之间的关节连接。可替代地，部件可以被连接以允许部件之间的运动和/或位移。如果需要的话，连接设备的至少一端可以包括多轴式连接器以连接小面置换***的一个或多个部件。在替代实施方式中，这种连接可以适于穿过通过***的各种部件形成的一个或多个开口。在该实施方式中，提供两个固定机构2312、2312’。如图所示，旋动固定元件以允许螺纹元件锚固在脊柱的目标部分内，例如骶骨或其他椎体的椎弓根。形成头侧关节表面2326的支撑件适配在尾侧杯状物2333内。该支撑件适于接合可锁定的枢转机构2366，该枢转机构允许定制头侧支撑件在尾侧杯状物内的位置。

图24A-C是图23的小面置换***的各种视图。设备2400是组装的可配置且可适应的脊柱恢复设备。该实施方式示出了可以怎样选择和配置设备的各种部件以适应个体的解剖结构。

图25A是根据本发明的各种教导构造的头侧互连设备的俯视图；图25B-D从后视图、俯视图和侧视图示出了与包含尾侧横杆的尾侧互连设备结合植入后的图25的设备。许多部件类似于先前实施方式中的部件，例如包括使用固定元件2512。在该实施方式中，提供两个横杆2530、2530’。第一横杆2530适于连接到头侧锚固***，该头侧锚固***具有定位在头侧(或上)椎体上的两个锚固设备。第二横杆2530’定位在第一横杆之下并且适于连接两个尾侧设备2528。

图27A-H示出了例如在图25A-D中所述的经椎板小面关节成形头侧构造***的部件。图27A示出了椎弓根螺钉或杆2701；图27B示出了左外壳2702；图27C示出了右外壳2703；图27D示出了外壳帽2704；图27E示出了椎弓根螺钉帽2705；图27F示出了固定螺钉2706；图27G示出了横杆压配合组件2707；图27H示出了头侧臂压配合组件2708。椎弓根螺钉2701具有细长轴，该细长轴带有开槽的管状外壳，所述管状外壳适于将支撑件接收在外壳内并通过其上的槽来接合与支撑件关联的横杆。左外壳2702和右外壳2703被配置成在一端提供圆形支撑，在相对端提供开槽的管状外壳。管状外壳适于在外壳内接收支撑件并且通过槽来接合与支撑件关联的横杆。外壳帽2704和椎弓根螺钉帽2705可以适于适配在细长轴的开口端内以将支撑件固定在轴内。固定螺钉2706可以进一步适于适配在外壳帽2704和椎弓根螺钉帽2705中的任何一个中以进一步将帽固定到例如椎弓根螺钉。横杆压配合组件2707适于接合椎弓根螺钉或左或右外壳并且可以进一步被配置成例如具有大约4mm的直径，两端上有直径为5/16”的两个支撑件。头侧臂压配合组件2708也可以被配置成接合椎弓根螺钉或外壳并且具有5mm的直径，其过渡到直径为4.5mm的杆；两端上也有直径为5/16”的两个支撑件。此外头侧臂压配合组件可以进一步被模块化使得轴由一个以上的元件组成。另外，本领域的技术人员应当理解设备可以具有整体的构造。

图28A-B示出了在构造上如图27中所示的经椎板小面关节成形头侧构造***的部件。如图28B中所示，横杆配合组件2807滑动到左外壳2802中使得配合组件2807的横杆与外壳2802的细长轴形成角，例如如图所示的直角。其后，头侧压配合组件2808滑动到外壳2802内使得组件2808定位在组件2807上。压配合组件2808的横杆滑动到外壳内使得组件相对于轴形成角。尽管横杆配合组件2802和压配合组件2808可以被配置成位于平行平面中，如图所示，每个组件将从外壳2802的轴延伸使得从俯视图可见，以轴为焦点在组件之间形成角。所述配置可以用外壳帽2804来保持就位。

图29A-C示出了根据利用图27的部件的替代实施方式的小面关节成形***头侧构造。在图29A中可以看到，轴中的槽被配置成允许组件2907向下滑动到轴中，然后沿着与进入槽垂直的槽转向(因而形成“L”形槽)。如图29B-C中所示，一旦组件被定位在轴内，底部可以被配置成使得臂从外壳以除了90°以外的角度延伸。配合组件2907的轴可以进一步适于伸缩使得提供可以向内或向外滑动以延长或缩短轴的重叠部分。

图30A-C示出了根据替代实施方式的小面关节成形头侧构造***。该***包括圆形凸缘外壳，固定螺钉放置在所述圆形凸缘外壳中以将***锚固在一起。固定螺钉锁定头侧臂并且外部锁定器锁定横杆。

图31A-B示出了适合与椎间盘-小面关节成形***一起使用的构造***的另一部件。提供可延展的或预成形的板3100，其适于将头侧支撑件固定到骨。帽结构3101适配在椎板的一侧上，并且如果需要的话可以形成头侧支撑表面。杆可以通过椎板一侧上的帽并通过椎板另一侧上的臂中的开孔3103被***(该杆可以包括如先前所述的经椎板头侧固定机构)。臂3102将头侧支撑件固定到椎板，其可以通过板中的一个或多个剩余开孔使用椎板螺钉被增强。该***可以特别良好地适合与各种经椎板头侧锚固***结合使用，例如图4-12中所示的各种***，并且如果需要的话可以用于连接穿过相同椎板和/或棘突的一对经椎板锚固设备。

图33A-F示出了适合用于尾侧杯状物3333的用在骶骨连接处的固定设备的各个视图。本领域的技术人员应当理解，骶骨的骨质量可能不是最强的和/或骶骨中的任何脊柱植入物将可能受到脊柱中最高的压缩和弯曲负荷。因此，将机械设备固定到骶骨遇到额外的挑战。用于克服该挑战的一种机构是提供例如在图33A-F中所示的双重固定尾侧杯状物设计3300。双重固定设备3300允许通过使用两个固定元件3312、3312’从两个角度固定尾侧杯状物3333。该设计允许将尾侧杯状物更好地固定到骶骨。在公开的实施方式中，设备3300用一个固定设备(即固定螺钉)将每个尾侧杯状物3333理想地固定到骶骨，并用第二固定设备(即第二固定螺钉)固定到骶翼。

图34A-B示出了包含弹簧垫圈3400的使用的头侧经椎板固定***。以花瓣形设计配置弹簧垫圈以允许垫圈边缘符合不规则的骨表面。垫圈的弹性产生张力，该张力将设备更好地固定到骨。垫圈可以用在设备适于接合骨的任何位置并且适合用于这里公开的任一实施方式。垫圈也可以包含纹理化或骨向内生长表面以促进骨固定。

图35A-B示出了与小面置换部件组合的椎间盘置换设备3500。该设备适于连接到小面置换设备的一部分。接着，小面置换设备接合每个椎体的一部分(尽管在替代实施方式中，小面置换设备可以仅仅锚固到椎间盘置换设备，并且椎间盘置换设备可以锚固或不锚固到周围的椎体)。该设备的椎间盘部件可以是能够至少部分恢复椎间盘的自然活动的任何人造设备。该椎间盘可以是关节式椎间盘、缓冲椎间盘和基于弹簧的椎间盘。在以下专利中描述了各种椎间盘置换设备：Stefee等人的美国专利5071437，涉及人造椎间盘(Artificial disc)；Gill等人的6113637，涉及允许平移和旋转活动的人造椎间关节(Artificial intervertebral jointpermitting translation and rotational motion)；Bryan等人的6001130，涉及带有铰链的人类椎间盘假体(Human spinal discprosthesis with hinges)；Hedman等人的4759769，涉及人造椎间盘(Artificial spinal disc)；Ray等人的5527312，涉及小面螺钉锚固器(Facet screw Anchor)；Ray等人的5824094，涉及椎间盘(Spinal disc)；Buttner-Janz的5401269，涉及椎间盘内假体(Intervertebral disc endoprosthesis)；Serhan等人的5824094，涉及椎间盘(Spinal disc)；Buttner-Janz的5556431，涉及椎间盘内假体(Intervertebral disc endoprosthesis)；Bryan等人的5674296，涉及人类椎间盘假体(Human spinal disc prosthesis)；和Serhan等人的美国专利公开US2005/0055096A1，涉及脊柱功能单元假体(Functional spinal unit prosthetic)。关节活动椎间盘可以具有三部分设计3510、3512、3514，其带有两个端板3510、3514和一个脊核3512。每个板可以带有一个适于接收脊核具有的凸表面的凹表面；因而形成球和承窝关节。

图36A-B示出了根据替代实施方式的在椎体之间的椎间盘置换设备3600，该设备带有小面置换部件和人造连杆3610。在该实施方式中，椎间盘置换设备接合小面置换设备的一部分以及椎体的一部分。而且，该实施方式包括在小面置换设备的部件之间的经脊椎连接器，所述部件可以由各种材料制造，例如包括钛、不锈钢、或可透射线的聚合物材料，例如由Victrex PLC(英国)提供的聚醚醚酮(PEEK^TM)。经脊椎连接器可以是或不是刚性的，例如参见Berry的美国专利公开US2005/0033434A1，涉及后元件活动恢复设备(Posterior elements motion restoring device)。小面假体和椎间盘之间的连接不仅减小或避免了人造椎间盘置换物迁移的机会，它也增强和/或增加了小面置换部件锚固到椎体，并且防止人造椎间盘置换物沉陷到被治疗椎体的各个上或下端板中。而且，这样的连接允许以微创方式利用连接机构，以将人造椎间盘置换物重定位在椎间盘间隙内(前向/后向和/或侧向，或它们的组合)。

另外，如果需要的话，小面假体和椎间盘之间的连接可以改变人造椎间盘置换物的装载。例如，在人造椎间盘在一些操作模式下出现故障的情况下(例如在椎间盘的前侧装载期间)，将椎间盘置换物重定位在更靠前的位置中可以将椎间盘的装载改变到更靠后的方向，由此延长需要去除、置换和/或修复(和随后的外科介入)之前的椎间盘置换物的寿命。以类似方式，利用前和后椎体之间的不对称连接可以允许以不对称的方式优先地装载椎间盘置换假体，或者解决阻碍或阻止对称(即标准)脊柱关节置换设备***的解剖学畸形。

图26是包含人造椎间盘置换物(未显示)和小面关节成形***的已植入***的透视图。***2600可以使用上述特征被模块化，或者可以一体地形成使得提供为了完备所必需或必要的部件以允许设备以统一的方式操作。可替代地，***可以形成为使得部件以无缝方式互连。该实施方式被构造成允许使用经皮手术来部署设备。支撑件被倒置以允许微创接近。中心头侧连接器2690与中心尾侧连接器2630组合允许部件在安装期间固定或连接在一起，然后被去除。如果需要的话，可以限制或阻止关节连接。连接机构也可以设在连杆和人造椎间盘之间；这样的机构可以进一步用于增加人造椎间盘置换物和/或小面置换设备的稳定性和长期生存力。中心尾侧连接器2630可以进一步包括前向延伸臂(未显示)，该臂沿着椎体的端板延伸通过形成于人造椎间盘置换物中的开口并且进一步沿着端板延伸。所述臂可以适于进一步分布端板上椎间盘的负荷，减小和/或消除椎间盘置换物沉陷入和/或通过脊椎端板。负荷分布是由于将力的效果分布在更大的表面积上来发生的。臂的各种实施方式可以包括平的或半圆形的横截面，并且平截面朝着端板定位。

本发明包括这样的***，所述***包括单个脊柱功能单元关节置换***。这里提供的设备、***和方法减小和/或消除了在植入物的寿命期间置换、修复人造椎间盘置换设备和/或人造椎间盘置换设备相对于椎体的移位。通过将椎间盘置换物连接到小面置换物，可以获得减小或再分布脊柱锚固器(椎弓根、椎板、棘突和/或它们的组合)的负荷的附加好处。

在一些实施方式中，理想的是在关节连接臂和/或被治疗椎体之间包括人造韧带。另外，在一些实施方式中，理想的是围绕小面/关节接头或其表面的一些或全部包含挠性包膜。可替代地，小面置换设备可以适于包含在外科手术结束时附着到现有的韧带、腱和/或其他软或硬组织的多个附着点(开孔，孔，钩等)，以促进受影响部位的愈合和进一步稳定。

这里公开的设备和部件可以由本领域中已知的各种材料形成。例如，在设备具有支撑表面(即彼此接触的表面)的情况下，所述表面可以由生物相容金属，例如钴铬合金、外科用钢、钛、钛合金(例如镍钛诺)、钽、钽合金、铝等形成。也可以使用合适的陶瓷(包括热解碳)和本领域中已知的其他合适的生物相容材料。合适的聚合物包括聚酯、芳香酯，例如聚烯烃对苯二酸酯、聚酰胺、聚烯烃、聚(乙烯基)氟化物、PTFE、聚芳乙酮(polyarylethyl ketone)和本领域技术人员已知的其他材料。脊柱设备和/或部件的各种替代实施方式可以包括挠性聚合物部分(例如生物相容聚合物)，该聚合物部分被刚性或半刚性地固定使得聚合物屈曲或关节连接以允许椎体相对于彼此关节连接。

本发明的各种实施方式涉及一种整个脊柱关节置换***，其包括与人造椎间盘置换设备结合的模块化小面关节置换物。实际上可以以各种方式与具有不同效用的人造椎间盘置换设备，以及脊核修复***和置换设备、椎体间间隔物、动态稳定设备、关节连接杆和螺钉***、后韧带或环修复和/或增加设备、棘间间隔物、小面表面重修设备等组合利用这里公开的所有各种实施方式。

本发明的各种实施方式以各种方式理想地连接小面置换假体和人造椎间盘置换假体。该连接可以是一体的，使得两个部件“硬连接”在一起(非挠性或挠性，以允许和/或禁止部件之间的关节连接)，或者部件可以“软连接”在一起，以允许部件之间的移动和/或位移达到某个预期限度。如果需要的话，连接设备的至少一端可以包括多轴式连接以连接到小面置换假体的一个或多个部件。在替代实施方式中，该连接可以类似地穿过通过各种小面置换部件形成的一个或多个开口。

理想地，可以通过将这样的***组合到单个脊柱功能单元关节置换***中来减少、最小化和/或消除许多现有技术的小面置换***以及许多人造椎间盘置换***所固有的限制或缺点。例如，可以通过将椎间盘置换物连接到小面置换假体来减少和/或消除在植入物的寿命期间椎间盘置换物相对于椎体迁移和/或移位的机会。类似地，将椎间盘置换物连接到小面置换物可以提供减小(或再分布)小面置换假体的锚固器(椎弓根，椎板，棘突和/或它们的某个组合)的负荷的附加优点，反之亦然(椎间盘置换物附着到小面置换物影响椎间盘置换物的负荷)。而且，作用在设备的一个部件(即人造椎间盘置换设备)上的力可以由作用在设备的另一部件(即小面关节置换设备)上的各种力来平衡和/或抵消，因而减小和/或平衡作用在整个结构和/或其锚固设备上的力。

在一种实施方式中，连杆和人造椎间盘置换物之间的连接机构可以进一步用于增加人造椎间盘置换物的稳定性和长期生存力。在该实施方式中，连杆包括纵向延伸臂，该臂沿着椎体的端板延伸通过形成于人造椎间盘置换物中的开口，并且进一步沿着端板延伸。理想地，该臂将用于分布端板上椎间盘的负荷，减小和/或消除椎间盘置换物沉陷入和/或通过脊椎端板(以类似于在薄冰上使用援救梯来分布救援者重量的方式)。臂的各种实施方式可以包括平的或半圆形的横截面，并且(朝着端板)的平截面包括生物活性和/或向内生长表面以促进生物固定到周围组织。连杆臂可以包括挠性或刚性材料。

在一种替代实施方式中，连杆臂在上和下连杆臂(其分别连接到椎间盘置换物的上和下部件)之间理想地是非平行的和/或不对称的，以便提供侧向和前/后支撑以防止椎间盘置换设备迁移，和/或在操纵连杆臂时更容易地允许椎间盘置换物的受控移位。

如果需要的话，可移位/可重定位椎间盘置换***(如上图中所述)可以包含一个或多个“设置”，所述设置可以允许内科医生控制、限制、减小、增加或防止椎间盘置换物和/或小面置换设备的活动(以产生一些临床益处，包括引起脊柱融合、限制关节连接以促进脊柱组织的愈合、限制或允许微小活动以促进骨向内生长到设备中，或者其他一些需要的临床结果)。

在各种实施方式中，小面置换假体和椎间盘置换设备之间的连杆便于各个假体/设备相对于彼此的定位(重定位)，从而更容易地允许假体/设备的运动学和/或性能特性的彼此匹配(或相容性)(理想地，模仿自然脊柱关节)。

在各种实施方式中，椎间盘置换设备可以包含开口或其他对接(docking)特征，在以后时间(例如在随后的外科手术期间)，所述开口或对接特征可以用于将小面置换设备(如这里所述的)连接到椎间盘置换物。例如，在椎间盘置换物被植入并且患者通过该手术愈合，但是在未来遭受脊柱变性(例如被治疗脊柱位的小面变性、脊柱狭窄和/或脊柱滑脱)的情况下，可以再打开所述部位，将小面置换设备连接到现存的椎间盘置换植入物，并且完成外科手术。对于初始植入的带有开口或对接特征的小面置换设备可以预料类似的布置，所述开口或对接特征之后在随后植入人造椎间盘置换假体期间被利用。

本发明的各种替代实施方式涉及用于置换天然小面的基于椎板和/或椎弓根的***，在使用或不使用接合剂和/或骨向内生长表面增加固定的情况下，所述***锚固到椎体。

本领域的技术人员应当理解，在这里公开的各种实施方式可以适于解决在植入期间例如由外科医生制造的椎板通道的位置、长度和方向。各种实施方式也可以适于解决单个患者的解剖学约束。因而，可以从成套用具配置有限数量的部件尺寸和/或形状以适应患者中可能的多种解剖学变化。例如，包括头侧植入物的成套用具可以包括具有长度从20mm到70mm变化的头侧植入物，其长度例如以5或10mm的增量增加，以适应具有不同长度/厚度的通道/椎板。类似地，适应部件的开孔的深度也可以适于适应患者。

各种实施方式的另一优点是使用椎板和棘突作为设备的锚固点允许植入设备，同时避开椎体的椎弓根。可替代地，理想的是利用椎体的椎弓根作为设备的锚固点，同时避开椎板和棘突。在各种实施方式中，经椎板和椎弓根连接的组合(或两者的混合)对于患者是最有利的。例如，在小面置换设备被植入到多个脊柱位(例如横过L4-S1位中的各个来植入小面置换设备)的情况下，头侧经椎板小面置换设备(在L4椎骨中)与尾侧椎弓根锚固小面置换设备(在L5椎骨中)的组合使用可以用在L4-L5位中，而头侧椎弓根锚固小面置换设备(在L5椎骨中-可能利用与用于L4-L5位尾侧部件的锚固器相同的椎弓根锚固器)与尾侧椎弓根锚固设备(在骶骨中)的组合使用可以用在L5-S1位中。这样的布置因而可以避免需要使用明显更弱的L5椎板作为锚固点，仍允许小面关节的多位置换。当然，这样的混合设备类似地可以与所有形式的脊柱治疗设备结合使用，包括一个或多个脊柱位的人造椎间盘置换物、环修复物、脊核置换物、动态稳定器、韧带修复和置换物、棘间间隔物、关节连接杆和螺钉***和/或邻位融合设备。

涉及椎间盘时有助于理解本发明的范围和教导的另外公开是：Serhan等人的美国专利公开US2005/0055096A1，涉及脊柱功能单元假体(Functional spinal unit prosthetic)；和Berry的US2005/0033434A1，涉及后元件活动恢复设备(Posterior elementsmotion restoring device)。

有助于本发明的范围和教导的进一步公开包括：Mark A.Reiley的美国专利No.6610091，涉及小面关节成形设备和方法(Facetarthroplasty devices and methods)；Mark A.Reiley的美国公开No.US2005/0283238A1，涉及小面关节成形设备和方法；MarkA.Reiley的US2005/0234552A1，涉及小面关节成形设备和方法；Mark A.Reiley等人的US2005/0267579A1，涉及用于小面关节置换的可植入设备(Implantable device for facet joint replacement)；Mark A.Reiley的US2006/0009849A1，涉及小面关节成形设备和方法；Mark A.Reiley的US2006/0009848A1，涉及小面关节成形设备和方法；Mark A.Reiley的US2006/0009847A1，涉及小面关节成形设备和方法；Mark A.Reiley的US2004/0006391A1，涉及小面关节成形设备和方法；Mark A.Reiley的US2004/0111154A1，涉及小面关节成形设备和方法；Mark A.Reiley的US2004/0049276A1，涉及小面关节成形设备和方法；Mark A.Reiley的US2005/0251256A1，涉及小面关节成形设备和方法；Mark A.Reiley的US2004/0049273A1，涉及小面关节成形设备和方法；Mark A.Reiley的US2004/0049281A1，涉及小面关节成形设备和方法；Mark A.Reiley的US2004/0049275A1，涉及小面关节成形设备和方法；MarkA.Reiley的美国专利No.6949123B2，涉及小面关节成形设备和方法；Mark A.Reiley的美国公开No.US2004/0049274A1，涉及小面关节成形设备和方法；Mark A.Reiley的US2004/0049278A1，涉及小面关节成形设备和方法；Mark A.Reiley的US2004/0049277A1，涉及小面关节成形设备和方法；Mark A.Reiley的US2005/0137706A1，涉及小面关节成形设备和方法；Mark A.Reiley的US2005/0137705A1，涉及小面关节成形设备和方法；Mark A.Reiley的US2005/0149190A1，涉及小面关节成形设备和方法；MarkA.Reiley的US2005/0043799A1，涉及小面关节成形设备和方法；Mark A.Reiley的US2002/0123806A1，涉及小面关节成形设备和方法；Mark A.Reiley等人的美国专利No.6974478，涉及用人造小面关节表面置换天然小面关节的假体、***和方法(Prostheses，systems and methods for replacement of natural facet jointswith artificial facet joint surfaces)；Mark Kuiper等人的US2005/0240265A1，涉及具有模块化设计的横杆脊柱假体和相关植入方法(Crossbar spinal prosthesis having a modular design andrelated implantation methods)；Mark A.Reiley等人的US2005/0119748A1，涉及用人造小面关节表面置换天然小面关节的假体、***和方法；Mark A.Reiley的US2005/0027361A1，涉及小面关节成形设备和方法；Mark Kuiper等人的US2005/0240266A1，涉及具有模块化设计的横杆脊柱假体和相关植入方法；Mark Kuiper等人的US2005/0261770A1，涉及具有模块化设计的横杆脊柱假体和相关植入方法；Hansen Yuan等人的US2004/0230201A1，涉及用人造小面关节表面置换天然小面关节的假体、***和方法；Hansen Yuan等人的US2005/0143818A1，涉及用人造小面关节表面置换天然小面关节的假体、***和方法；David Stinson等人的US2005/0010291A1，涉及用人造小面关节表面置换天然小面关节的假体、***和方法；David Stinson等人的美国申请No.11/275447，涉及用人造小面关节表面置换天然小面关节的假体、***和方法；Hansen Yuan等人的US2004/030304A1，涉及用人造小面关节表面置换天然小面关节的假体、***和方法；Mark A.Reiley等人的US2005/0131406A1，涉及小面关节假体的多轴调节(Polyaxial adjustment of facet jointprostheses)；Leonard Tokish等人的US2005/0240264A1，涉及脊柱假体的防旋转固定元件(Anti-rotation fixation element forspinal prostheses)；Teena M.Augostino等人的US2005/0235508A1，涉及小面关节假体测量和植入工具(Facet joint prosthesesmeasurement and implant tools)；Michael J.Funk的美国申请No.11/236323，涉及可植入矫形设备部件选择器械和方法(Implantable orthopedic device component selection instrumentand methods)；Richard Broman等人的美国申请No.11/206676，涉及可植入脊柱设备修正***(Implantable spinal device revisionsystem)；Teena M.Augostino等人的US2006/0041211A1，涉及邻位小面关节成形设备、脊柱稳定***、和方法(Adjacent level facetarthroplasty devices，spine stabilization systems，andmethods)；Thomas J.McLeer的US2006/0041311A1，涉及用于治疗小面关节的设备和方法(Devices and methods for treating facetjoints)；Thomas J.McLeer的美国申请No.11/140570，涉及提高粘结到骨的方法和设备(Methods and devices for improved bondingto bone)；和Thomas J.McLeer的11/244420，涉及聚合物关节复合物和使用方法(Polymeric joint complex and methods of use)。

尽管在这里显示和描述了本发明的优选实施方式，但是很明显，仅通过示例的方式向本领域的技术人员提供了这些实施方式。现在本领域的技术人员将想到许多变化、改变和替换而不脱离本发明。应当理解的是这里所述的本发明的实施方式的各种替代可以用于实践本发明。以下权利要求旨在限定本发明的范围并且这些权利要求及其等价物的范围内的方法和结构由此被涵盖。

Claims (56)

1.一种用于恢复小面关节表面的小面关节恢复设备，包括：

(a)头侧小面关节元件，其包括(1)能够接合第一椎骨的挠性元件和(2)人造头侧关节；和

(b)尾侧小面关节元件，其包括(1)能够固定到第二椎骨的连接器和(2)能够接合头侧小面关节的人造尾侧关节。

2.根据权利要求1所述的小面关节恢复设备，其中所述挠性元件能够接合第一椎骨的椎板。

3.根据权利要求1所述的小面关节恢复设备，其中所述头侧小面关节元件还包括板，所述板带有能够与第一椎骨的椎板接合的锚固机构。

4.根据权利要求3所述的小面关节恢复设备，其中所述锚固机构包括选自齿、脊、结块、锯齿、粒化表面、杆、螺钉和长钉组成的组中的锚固机构。

5.根据权利要求2所述的小面关节恢复设备，其中所述头侧小面关节元件还包括第二锚固机构，用于将头侧小面关节元件固定到第一椎骨。

6.根据权利要求2所述的小面关节恢复设备，其中所述连接器能够固定到第二椎骨的椎弓根上。

7.根据权利要求5所述的小面关节恢复设备，其中所述第二锚固机构包括骨向内生长表面。

8.根据权利要求1所述的小面关节恢复设备，其中所述设备置换从小面关节去除的组织。

9.根据权利要求1所述的小面关节恢复设备，其中所述设备能够恢复或保持小面关节的活动或活动性。

10.根据权利要求1所述的小面关节恢复设备，其中所述头侧小面关节元件和尾侧小面关节元件中的一个的表面能够与相对的匹配表面轮廓相符。

11.根据权利要求1所述的小面关节恢复设备，其中所述人造尾侧关节是具有凹表面的尾侧杯状物。

12.根据权利要求1所述的小面关节恢复设备，其中所述挠性元件是挠性缆线。

13.根据权利要求12所述的小面关节恢复设备，其中所述挠性缆线由管围绕。

14.根据权利要求12所述的小面关节恢复设备，其中所述挠性缆线能够接合锁定器。

15.根据权利要求1所述的小面关节恢复设备，还包括能够与第一椎骨的表面接合的弹簧垫圈。

16.根据权利要求1所述的小面关节恢复设备，还包括可延展板，其能够接合椎板表面以在植入期间支撑头侧小面关节元件。

17.一种用于置换第一椎骨和第二椎骨之间的全部或部分天然小面关节的小面关节置换设备，包括：

(a)第一头侧小面关节元件，其具有能够与第一椎骨的椎板或棘突接合的固定元件；和

(b)第一尾侧小面关节元件，所述第一尾侧小面关节元件包括能够固定到第二椎体上的第一尾侧连接器和能够与头侧小面关节元件接合的人造尾侧小面表面。

18.根据权利要求17所述的小面关节置换设备，其中所述固定元件是挠性缆线。

19.根据权利要求17所述的小面关节置换设备，还包括第二头侧小面关节元件和第一横杆，所述第一横杆能够将第一头侧小面关节元件连接到第二头侧小面关节元件。

20.根据权利要求17所述的小面关节置换设备，还包括第二尾侧小面关节元件和第一横杆，所述第一横杆能够将第一尾侧小面关节元件连接到第二尾侧小面关节元件。

21.根据权利要求19所述的小面关节置换设备，还包括第二尾侧小面关节元件和第二横杆，所述第二横杆能够将第一尾侧小面关节元件连接到第二尾侧小面关节元件。

22.根据权利要求17所述的小面关节置换设备，还包括椎板夹子。

23.根据权利要求22所述的小面关节置换设备，其中所述椎板夹子能够接合第一头侧小面关节元件。

24.根据权利要求23所述的小面关节置换设备，其中所述椎板夹子还包括用于接合椎板表面的齿。

25.根据权利要求23所述的小面关节置换设备，其中所述椎板夹子还包括能够可调节地接合椎板的第一部件和第二部件。

26.根据权利要求23所述的小面关节置换设备，其中所述第一头侧小面关节元件能够从椎板夹子延伸。

27.根据权利要求17所述的小面关节置换设备，其中所述人造尾侧小面表面包括尾侧杯状物。

28.根据权利要求17所述的小面关节置换设备，其中所述第一头侧小面关节元件可旋转地接合所述固定元件。

29.根据权利要求18所述的小面关节置换设备，其中所述挠性缆线由管围绕。

30.根据权利要求17所述的小面关节置换设备，还包括可延展板，其能够接合椎板表面以支撑头侧小面关节元件。

31.一种在脊柱中的脊椎位处用在脊柱功能单元中的脊柱功能单元恢复***，包括：

(a)第一头侧小面关节元件和第二头侧小面关节元件；

(b)第一尾侧小面关节元件和第二尾侧小面关节元件，它们包括能够固定椎体的连接器和能够接合头侧小面关节的人造尾侧关节；

(c)横杆，其能够在第一端处接合第一尾侧小面关节元件并在第二端处接合第二尾侧小面关节元件；和

(d)人造椎间盘。

32.根据权利要求31所述的脊柱功能单元恢复***，其中锚固器是挠性缆线。

33.根据权利要求31所述的脊柱功能单元恢复***，其中所述头侧小面关节元件还包括板，所述板带有能够接合椎板的锚固机构。

34.根据权利要求33所述的脊柱功能单元恢复***，其中所述锚固机构包括选自齿、脊、结块、锯齿、粒化表面、杆和长钉组成的组中的锚固机构。

35.根据权利要求33所述的脊柱功能单元恢复***，其中所述板还包括能够并配置成与支撑件的螺纹孔接合的螺杆。

36.根据权利要求31所述的脊柱功能单元恢复***，其中所述设备由能够形成所述设备的天然出现的材料构造，包括陶瓷、金属、聚合物或它们的组合。

37.根据权利要求31所述的脊柱功能单元恢复***，其中所述设备恢复所述脊柱功能单元的生物力学操作。

38.根据权利要求31所述的脊柱功能单元恢复***，其中所述设备治疗目标脊柱功能单元中的变性或病变组织。

39.根据权利要求31所述的脊柱功能单元恢复***，其中所述设备能够恢复或保持目标脊柱功能单元的活动或活动性。

40.根据权利要求31所述的脊柱功能单元恢复***，其中头侧关节和尾侧关节中的一个的表面能够与相对的匹配表面轮廓相符。

41.根据权利要求31所述的脊柱功能单元恢复***，其中头侧关节和尾侧关节中的一个的表面能够与相对的匹配表面轮廓相符。

42.根据权利要求32所述的脊柱功能单元恢复***，其中所述挠性缆线能够接合锁定器。

43.根据权利要求31所述的脊柱功能单元恢复***，还包括椎板夹子。

44.根据权利要求43所述的脊柱功能单元恢复***，其中所述椎板夹子能够接合所述横杆。

45.根据权利要求43所述的脊柱功能单元恢复***，其中所述椎板夹子还包括用于接合椎板表面的齿。

46.根据权利要求43所述的脊柱功能单元恢复***，其中所述椎板夹子还包括能够可调节地接合椎板的第一部件和第二部件。

47.根据权利要求43所述的脊柱功能单元恢复***，其中所述头侧关节能够从椎板夹子延伸。

48.根据权利要求43所述的脊柱功能单元恢复***，其中所述椎板夹子还能够接合所述横杆。

49.根据权利要求43所述的脊柱功能单元恢复***，其中所述第一头侧关节到第一尾侧关节的方向不同于第二头侧关节到第二尾侧关节的方向。

50.根据权利要求43所述的脊柱功能单元恢复***，其中所述椎板夹子的平行于脊柱中心线的长度可调节。

51.根据权利要求31所述的脊柱功能单元恢复***，其中所述人造尾侧关节是尾侧杯状物。

52.根据权利要求31所述的脊柱功能单元恢复***，其中所述人造头侧关节可旋转地接合挠性缆线。

53.根据权利要求31所述的脊柱功能单元恢复***，其中所述挠性缆线由管围绕。

54.根据权利要求31所述的脊柱功能单元恢复***，还包括弹簧垫圈，其能够接合椎体的表面。

55.根据权利要求31所述的脊柱功能单元恢复***，还包括可延展板，其能够接合椎板表面以在植入期间支撑头侧关节元件。

56.一种用于在脊柱中的脊椎位处恢复脊柱功能单元的成套用具，包括：

(a)第一头侧小面关节元件和第二头侧小面关节元件；

(b)第一尾侧小面关节元件和第二尾侧小面关节元件，它们包括能够固定椎体的连接器和能够接合头侧小面关节的人造尾侧关节；

(c)横杆，其能够在第一端处接合第一尾侧小面关节元件并在第二端处接合第二尾侧小面关节元件；和

(d)人造椎间盘。

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