CN104287784A - 用于制备和植入组织支架的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了用于制备和植入组织支架的方法和装置。本发明提供了被构成为可围绕组织中的缺损部位标出一个或多个预定形状的划线工具的多个实施例。可以使用在组织中标出的所述一个或多个形状来切割出具有与在组织中标出的所述一个或多个形状相匹配的形状的组织支架。在一个实施例中，用于在组织中标出形状的所述划线工具也可以用于切割所述组织支架。

Description

用于制备和植入组织支架的方法和装置

本申请是申请号为201010143168.X、申请日为2010年3月29日的同名的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及用于制备和植入组织支架的方法和装置。

发明背景

软组织(例如软骨、皮肤、肌肉、骨骼、肌腱和韧带)受伤时经常需要通过外科手术来修复损伤和促进愈合。此类外科手术修复可以包括：通过已知的医疗器械缝合或以其他方式修复受损组织，通过其他组织填充受损组织，使用植入物、移植物或这些技术的任何组合。

一种常见的组织损伤涉及软骨损伤，软骨是一种无血管、有回弹力的柔韧结缔组织，软骨通常在关节接合处发挥“减震器”的作用，但是有些类型的软骨也可对管状结构(例如喉、气管和耳)提供支承。软骨组织通常由位于细胞外基质中的软骨细胞(通常称为chondrocytes)构成，细胞外基质包含胶原、结构支架和聚集蛋白聚糖(一种填充空间的蛋白聚糖)。人体中可以发现几种类型的软骨，包括透明软骨、纤维软骨和弹性软骨。透明软骨在人体中表现为明显的片状，或者，可以发现这种类型的软骨融合在骨骼的关节末端。通常存在于人体中的透明软骨为关节软骨、肋软骨和暂时性软骨(即，最终会通过骨化过程转化为骨骼的软骨)。纤维软骨是一种通常位于肌腱与骨骼、骨骼与骨骼和/或透明软骨与透明软骨之间的移行组织。弹性软骨包含遍布细胞外基质的弹性纤维，其通常存在于会厌部、耳部和鼻部。

一个常见的透明软骨损伤的例子为膝盖局灶性关节软骨缺损。强烈冲击关节会导致部分移动各种大小和形状的软骨片，或足以损坏软骨的细胞外基质，从而导致软骨退变。如果不进行治疗，损伤的关节软骨会使关节功能受限，产生令人虚弱的疼痛，并可能导致长期慢性疾病，例如骨关节炎，这种疾病的特征在于软骨破坏以及其下的骨质出现不利变化。由于关节软骨组织损伤一般不会自愈，因此通常必须通过外科手术来修复症状性病灶。现有的治疗模式包括灌洗、移除部分地或完全地不相连的组织块。此外，外科医生通常要使用多种会引起软骨缺损部位出血并形成血块的方法，例如刮除、钻孔或微骨折。据信，来自骨髓的细胞会形成本质上为纤维软骨的疤痕状组织，而且只能对某些症状提供暂时的缓解。不幸的是，修复的组织并不具备与透明软骨相同的机械性能，因此会因磨损而随时间更快地退化。患者通常需要进行二次手术来缓解症状。

最近以来，涉及自体软骨细胞移植的实验方法应用越来越普遍。使用活组织检查法从患者身上取下一片软骨，然后从组织样本中提取细胞，并在实验室中将其培养至合适的数量，从而获得软骨细胞。然后将扩增的软骨细胞以细胞悬液的形式或预装在合成或天然的可生物退化的生物相容性支架上提供给外科医生，以便植入软骨缺损部位。有时，将这些活细胞置于三维的天然或合成支架或者基质中，并保持在组织特异性培养条件下，以形成可移植的功能组织替代物。如果具有合适的条件和信号，细胞会发生增殖、分化并分泌多种基质分子，以形成实际的活组织，其可用作植回患者缺损部位的替代组织。

其他用于修复损伤软骨的技术采用软骨细胞之外的细胞，以形成所需的透明状组织。干细胞或祖细胞(例如脂肪组织、肌肉或骨髓中的细胞)具有在患者体内再生成骨骼和/或软骨的潜能。干细胞可以取自患者(即自体的)，或取自另一名患者(即异体的)。除其他细胞(例如来自滑膜的细胞)外，当将这些祖细胞置于有利于诱导软骨形成的环境中时，据认为它们可再生成软骨组织。

其他通过手术治疗损伤组织的外科技术包括使用手术植入物、支架或基质。已有多种外科手术植入物应用于外科手术，以帮助在不使用细胞的情况下再生软骨。例如，植入物可由多孔的、可生物退化的、生物相容性聚合物基质形成。其他例子包括衍生自生物聚合物(例如透明质酸、胶原和纤维蛋白)的基质。这些植入物通常结合骨髓刺激技术(例如微骨折)使用，使得骨髓可以提供细胞和有助于再生软骨的其他剌激物。

在将植入物植入患者体内前，必须对缺损部位和植入物进行准备，以确保植入物与缺损部位周围的软骨良好结合。准备时须将患者的缺损部位的退化或损伤组织清除。尤其在进入手术部位的通道有限的关节内窥镜手术中，为了最大程度地减少对邻近健康软骨和/或软骨下骨骼(即缺损下面的骨骼)的任何创伤，缺损部位的空间清理会困难且耗时。另外，还必须对植入物进行准备，将其从实验室形成的尺寸修整为与在患者体内清理的缺损部位空间相匹配。在患者体内缺损部位处的空间形成并可确定大小前，是无法准确限定植入物的尺寸的，因此必须在手术进行过程中针对特定的植入准备植入物。在紧张的手术过程中，植入物的尺寸确定错误可能会延长手术时间，并会导致需要将组织替代物的尺寸重新调整至可接受的尺寸。在某些情况下，试图调整植入物的尺寸会导致没有合适尺寸的植入物，如果已被割成一种或多种无法使用的尺寸。无法使用的植入物使得必须通过另一昂贵、耗时和医学侵入的过程形成另一移植物，然后再对患者尝试另一次移植。

因此，仍然需要用于准备患者缺损部位以及制备植入物并将其植入患者体内的方法和装置。

发明内容

本发明整体涉及用于制备和植入组织支架的方法和装置。在一个实施例中，提供了一种外科手术装置，其包括具有远端的内轴，并在远端上形成有软骨接合元件，以及包括可滑动和可旋转地设置在内轴上的外轴。外轴具有在其远端上形成的划线元件，其被配置成当外轴相对于内轴旋转时在组织上形成圆形标记。装置可以具有许多变型。例如，外轴可以具有从其远端相对于外轴的纵向轴线以一定角度向外径向延伸的臂。划线元件可以在臂的远端上形成。又如，软骨接合元件可以包括在内轴远端上形成的第一和第二尖釘。又如，角度可以在约20°至70°的范围内。又如，装置可以包括在外轴近端上形成的柄部和/或在内轴近端上形成的柄部。

在另一方面，提供了一种组织修复套件。在一个实施例中，组织修复套件包括划线装置，其具有柄部、从柄部延伸的细长轴以及在细长轴远端上形成的划线元件。划线元件沿着与细长轴的纵向轴线偏离的轴延伸，并且划线元件具有最远端划线刃，该最远端划线刃被做成弯曲以使得划线装置围绕细长轴的纵向轴线旋转可以有效地使划线刃在组织中形成圆形标记。套件还可以包括生物相容性组织修复支架，其被构成为可植入组织中的缺损部位。

在另一个实施例中，组织修复套件包括被构成为可在组织中形成具有预定直径的圆形标记的划线工具，以及具有可滑动地彼此连接的第一和第二部分的切割模板装置。第一和第二部分具有第一位置，在该位置，第一和第二部分限定在其间形成并具有与预定直径一致的直径的圆形开口。第一和第二部分还具有伸展位置，在该位置，第一和第二部分限定在其间形成的、其长轴长度可调的长椭圆形开口。套件可以具有多种变型。例如，处于伸展位置的第一和第二部分可以限定在其间形成的多个长椭圆形开口，多个长椭圆形开口中的每一个都具有可调的长轴长度。又如，处于第一位置的第一和第二部分可以限定在其间形成的多个圆形开口，多个圆形开口中的每一个都具有不同的直径。在一些实施例中，套件还可以包括多个划线工具，多个划线工具中的每一个都被构成为可在组织中形成圆形标记，其中圆形标记具有与所述多个圆形开口的直径中的一者对应的预定直径。

在另一方面，提供了一种外科手术方法。在一个实施例中，外科手术方法包括：将外科手术装置推入患者体内，使装置的远侧划线端头设置在组织中的缺损部位处；围绕外科手术装置的中心纵向轴线旋转外科手术装置，使得远侧划线端头旋转，从而围绕缺损部位在组织中形成圆形标记；移除圆形标记内的组织，在组织中形成圆形腔体；将生物相容性组织修复支架切割成与组织中形成的圆形标记一致的圆形形状；以及将生物相容性组织修复支架植入组织中的圆形腔体内。该方法可以具有许多变型。例如，外科手术装置可以通过组织中的开口插入，而且圆形标记的直径可以大于所述开口的直径。又如，圆形标记可以具有约5至40mm范围内的直径。又如，生物相容性组织修复支架可以具有设置在其上的活组织。又如，旋转该外科手术装置可包括：相对于与组织下的骨骼接合的内部构件而旋转具有在其上形成的远侧划线端头的外部构件。

在另一个实施例中，外科手术方法包括：围绕划线装置的纵向轴线旋转划线装置，在缺损部位的组织中形成第一大致圆形标记；围绕划线装置的纵向轴线旋转划线装置，在缺损部位的组织中形成第二大致圆形标记；以及移除第一和第二大致圆形标记内的组织，从而移除组织中的缺损部分。第二大致圆形标记与第一大致圆形标记部分地重叠。该方法可以有多种变化方式。例如，该方法可以包括在组织中形成至少一个直线标记，其在第一大致圆形标记的外边缘与第二大致圆形标记的外边缘之间延伸。又如，该方法可以包括在组织中形成第一和第二直线标记，每个直线标记都与第一和第二大致圆形标记相切，使得第一和第二大致圆形标记以及第一和第二直线标记在组织中形成长椭圆形标记。又如，第一大致圆形标记的直径可以与第二大致圆形标记的直径不同。又如，可以用第一划线装置形成第一大致圆形标记，并用第二划线装置形成第二大致圆形标记。该方法还可以包括移除第一和第二大致圆形标记内的组织，从而在组织中形成腔体，以及将生物相容性组织修复支架植入组织中的腔体内。在一些实施例中，在植入生物相容性组织修复支架之前，该方法可以包括测量在组织中形成的第一和第二大致圆形标记的最大长度，并将生物相容性组织修复支架切割成与组织中腔体的尺寸和形状一致。

在另一个实施例中，外科手术方法包括：测量在组织中形成的长椭圆形标记的长度；可滑动地移动模板工具的第一和第二部分，以在第一和第二部分之间形成与组织中形成的长椭圆形标记的测量长度一致的开口；以及使用该开口形成尺寸和形状与组织中形成的一致的组织修复支架。该方法还可以包括将组织修复支架植入组织中的长椭圆形标记内。在一个实施例中，可以使用被配置成可在组织中形成具有预定直径的圆形标记的划线工具来形成标记。在一些实施例中，可滑动地移动模板工具的第一和第二部分可以包括将第一和第二部分从第一位置移至伸展位置，其中第一位置限定直径等于预定直径的第一形状，伸展位置限定长度与在组织中形成的长椭圆形标记的测量长度一致的第二形状。

在另一个实施例中，外科手术方法包括：将透明薄膜通过贯穿组织的通道推入体腔；将薄膜定位在体腔内的组织表面中的缺损部位上；将薄膜的形状与缺损部位的形状进行比较；从患者体内取出薄膜；将薄膜切成与缺损部位形状基本一致的形状；用切成的薄膜形状作为模板以切割组织修复支架，使得组织修复支架具有与缺损部位的形状基本一致的形状。当设置在通道内时，薄膜可以具有折叠构型，在离开通道进入体腔后可以展开成平面构型。该方法可以有多种变化方式。例如，该方法可以包括：在通过通道推入透明薄膜之前，从多个具有预定的不同形状的透明薄膜中选择一个。又如，该方法可以包括：在用切成的薄膜形状作为模板以切割组织修复支架之前，重复推入、定位、比较、取出和切割等步骤。

附图说明

由下文的“具体实施方式”并结合附图，可更完整地理解本发明。现将各附图说明如下：

图1为具有远端划线臂的划线工具的外轴的一个实施例的透视图；

图2为图1所示外轴的侧视图；

图3为图1所示外轴的远端视图；

图4为图1所示外轴的横截面侧视图和内轴的侧视图，其中内轴被构成为可设置在贯穿外轴的通道中；

图5为图4所示内轴的远端视图；

图6为具有弯曲的远侧划线端头的划线工具的一个实施例的侧视图；

图7为正被推入患者组织的图1所示外轴的局部剖面图；

图8A为设置在图7所示外轴中的图4所示内轴的局部剖面图，外轴可围绕内轴旋转，从而在组织中标出至少部分地围绕组织缺损部位的线；

图8B为设置在具有远端划线臂的划线工具的外轴的另一个实施例中的图4所示的内轴的局部剖面图，外轴可围绕内轴旋转，从而在组织中标出至少部分地围绕组织缺损部位的线；

图9为推入患者组织的图6所示划线工具的局部剖面图，该工具具有设置在组织缺损部位附近的远侧划线端头；

图10为图9所示的划线工具的局部透视图，其正被旋转以在组织中标出围绕组织缺损部位的线；

图11为图9所示的划线工具的顶视图，其正被旋转以在组织中划出围绕组织缺损部位的线；

图12为组织中部分围绕组织缺损部位的第一圆形标记以及与第一圆形标记的一部分重叠并部分围绕组织缺损部位的第二圆形标记的一个实施例的顶视图；

图13为组织中分别部分围绕组织缺损部位的第一和第二圆形标记的一个实施例的顶视图；

图14为在组织中标出的连接图13所示第一和第二圆形标记外边缘的连接线的一个实施例的顶视图；

图15为组织中的第一和第二圆形标记以及在组织中标出的连接线的一个实施例的顶视图，其中第一和第二圆形标记分别部分围绕组织缺损部位，连接线连接第一和第二圆形标记的外边缘；

图16为刮刀的一个实施例的局部透视图，其正从在组织中标出的形状内清理组织，以形成腔体；

图17为抽吸装置的一个实施例的局部透视图，其正从用图16所示的刮刀清理的腔体内抽吸组织；

图18为图17所示腔体的局部透视图，其中腔体内的组织已被清理和吸出；

图19为正用于切割组织支架的图8B所示的内轴和外轴的局部剖面透视图；

图20为正用于切割组织支架的图6所示的划线工具的透视图；

图21为测量装置的一个实施例的局部透视图，其正在测量组织中形成的腔体的尺寸；

图22为处于非伸展位置的可调式模板工具的一个实施例的顶视图；

图23为处于伸展位置的图22所示可调式模板工具的一个实施例的顶视图；

图24为图23所示的可调式模板工具的顶视图，其中组织支架材料设置在模板工具的至少一部分的下面；

图25为具有多个在其中形成的预切形状的柔性透明薄膜的一个实施例的顶视图；

图25A为具有多条交叉网格线的柔性透明薄膜的一个实施例的顶视图；

图26为柔性透明薄膜的一个实施例的局部透视图，其正通过导引装置推向在患者组织中形成的腔体的邻近位置；

图27为设置在组织中形成的腔体上的图26所示薄膜的局部透视图；

图28为使用划线器械在图27所示薄膜中正被切割的形状的局部透视图；

图29为设置在图26所示腔体上的图28所示薄膜的局部透视图；以及

图30为设置在组织支架材料上的图29所示薄膜以及正在以薄膜为模板切割组织支架材料的划线器械的局部透视图。

具体实施方式

现在将描述一些示例性实施例来提供对本文公开的装置和方法的结构、功能、制造和使用原理的全面理解。这些实施例中的一个或多个例子在附图中示出。本领域技术人员将理解，本文具体描述并在附图中示出的装置和方法是非限制性示例性实施例并且本发明的范围仅由权利要求书限定。结合一个示例性实施例示出或描述的特征可以与其他实施例的特征组合。这种修改形式和变型形式旨在包括在本发明的范围内。

本发明一般地提供制备和植入组织替代物的多种方法和装置。一般而言，公开了用于围绕组织(例如软骨)缺损部位标记(例如划出或刻出)一个或多个预定形状(例如圆形、卵形、长椭圆形等)的多种工具和技术。一个或多个预定形状内标出的组织(即缺损组织)可被移除，以在组织中形成腔体。腔体形状因所标出的一个或多个形状均为预定而已知，因此可以将组织支架切割成与腔体的形状和尺寸相匹配，从而提供可填充组织中的整个腔体的支架。还提供了用于确定组织中腔体的形状和尺寸以及制备形状和尺寸与腔体的形状和尺寸相匹配的组织支架的多种其他方法和装置。

本领域技术人员应当知道，本文所用的术语“组织”旨在涵盖多种材料，例如软骨、器官和可用组织支架修复的任何其他材料，并且本文所用的术语“软骨”可以指任何类型的软骨，例如透明软骨、纤维软骨和弹性软骨。本领域技术人员也应当知道，如本文所用的术语“缺损部位”旨在涵盖组织中准备用组织替代物进行修复的现有或以前的损伤、不健康或因其他方面不良的位置。本领域技术人员也应当知道，如本文所用的术语“组织替代物”、“植入物”、“支架”或“基质”旨在涵盖任何被构成为可植入患者体内以实现组织修复和再生的手术上安全的植入物。

本领域技术人员也应当知道，虽然本文结合微创关节内窥镜术描述了方法和装置，在这类手术中，外科手术装置通过在患者身体上形成的小开口经皮引入体腔，但是本文所公开的方法和装置也可用于多种其他外科手术，并可以与多种外科手术器械一起使用。作为非限制性实例，这些方法和装置可用于开放性外科手术。本领域技术人员也应当知道，虽然本文结合软骨修复描述了方法和装置，但是所述方法和装置也可用于与膝盖相关的其他组织修复，如膝盖骨处的软骨，或与其他关节表面相关的组织修复，如肩、踝、臀和肘，以及使用组织替代植入物的其他任何类型的组织修复。

在一个示例性实施例中，可对患有软骨损伤的患者在骨关节的关节面的缺损部位进行准备，以开展组织修复手术。通过关节切开术形成的切口，可以打开膝关节，暴露出缺损部位。损伤的大小和形状可以不同，但股骨髁部的损伤通常具有表面积为约10cm²(1000mm²)的椭圆形状。可以移除不良的软骨组织(可以包括纤维化组织和开裂组织)，从而在组织中形成腔体。在移除损伤部分的过程中，也可以移除一些邻近损伤部位的健康软骨。关节面清创应足够深，以暴露软骨的钙化层和/或软骨下的骨表面，如在软骨顶部表面下约2至3mm的范围，以便接纳组织修复植入物。骨表面可以提供用于放置植入物的大致平滑的表面以及植入物可以的稳定结构。关节面准备妥当后，可以将组织修复植入物植入在软骨中形成的腔体，安放在关节面上。在一些实施例中，可以移除骨骼的一部分，并将植入物植入在软骨和骨骼中形成的腔体内。

在将植入物放入患者体内之前，可以用活组织形成植入物，例如在第一外科手术中从患者采集的、活的、未损坏的组织细胞，第一外科手术与将植入物放入患者体内的外科手术分开进行，后者的例子为自体软骨细胞移植(ACI)手术，如使用植入物(得自Genzyme Corporation,Cambridge,MA)的手术。然而，本领域技术人员应当知道，活组织也可以在或代之以在将植入物移植到患者体内的同一手术过程中采集。

本领域技术人员应当知道，可以通过任何方式从患者采集活组织。用于从患者采集组织的方法和装置的多个非限制性实施例(例如活检程序)可见于2006年10月3日公布的、名称为“Tissue Biopsy AndProcessing Device”(组织活检与处理装置)的美国专利No.7,115,100；2008年3月27日提交的、名称为“Tissue Extraction andCollection Device”(组织提取和采集装置)的美国专利公布No.2008/0234715；以及2003年9月11日提交的、名称为“TissueExtraction and Maceration Device”(组织提取与浸渍装置)的美国专利公布No.2005/0059905，所述专利的全文据此以引用方式并入本文。

活组织的来源可以不同，并且组织可以具有多种形态，但在示例性实施例中，获取的组织包括软骨细胞。在一示例性实施例中，获得活组织样本后，可以在无菌条件下处理该组织样本，形成具有至少一种细碎的或细分的组织颗粒的悬液。也可获取细碎形式的组织，以便无需进一步处理。本领域技术人员应当知道，细碎的活组织块只是活的、未损坏的组织的一小部分，细碎的组织块可以增强再生和愈合反应的效力。每个组织块的颗粒大小可以不同。作为非限制性实例，组织颗粒的大小可以在约0.001至3mm³的范围内，但是组织颗粒优选为小于约1mm³。在另一个实施例中，活组织可以是从健康组织中获取的组织切片或组织条的形式，健康组织包含能够使组织再生和/或重塑的活细胞，如2003年12月5日提交的、名称为“Viable Tissue Repair Implants and Methods of Use”(活组织修复植入物和使用方法)的美国专利公布No.2005/0125077所述，其全文据此以引用方式并入本文。可以获得具有适合在损伤或缺损部位植入的几何形状的组织切片，获得的组织切片的尺寸应允许组织切片内包含的活细胞可迁出、增殖并与修复部位周围的组织整合。本领域技术人员应当知道，可以从患者和/或相匹配的供体采集组织，组织可以是人造的组织材料，以及可以使用获得的组织与人造的组织材料的任何组合。

从患者获取的活组织可以任选地与多种其他材料组合，包括载体，如凝胶状载体或粘结剂。可以使活组织接触基质消化酶，从而有利于组织从活组织周围的细胞外基质中迁出。酶可用来提高细胞迁出细胞外基质并进入植入物的速率。凝胶状载体、粘合剂和酶的多个非限制性实施例可见于2004年2月9日提交的、名称为“Scaffolds With Viable Tissue”(具有活组织的支架)的美国专利公布No.2005/0177249，其全文据此以引用方式并入本文。关于活组织源和制备活组织的方法的其他非限制性实施例在2003年11月26日提交的、名称为“Conformable Tissue RepairImplant Capable Of Injection Delivery”(能够注射给予的适形组织修复植入物)的美国专利公布No.2005/0113937中有所公开，其全文据此以引用方式并入本文。

可以将活组织以及与活组织结合的任何材料装载到组织支架上。本领域技术人员应当知道，支架可以具有多种构型。一般来讲，支架可以用具有以下性质的几乎任何材料或递送载体形成，它们为生物可相容的、生物可移植的、易于消毒的并且具有足够的结构完整性和/或物理和机械性能，以有效提供在手术室环境下处理的便利性，并允许其接纳并保持一个或多个固定机构(如缝线、缝钉、粘结剂等)而基本上不会撕裂。作为非限制性实例，支架可以是由包括可再吸收材料、非生物材料和/或合成材料在内的任何一种或多种材料形成的基质的形式。支架可以是柔韧的，以便允许支架适形于植入靶点的形状和尺寸。支架还可以包含生物可吸收性和/或生物可再吸收性组分，以作为暂时性载体，从而改善转运过程中植入物的处理。组织支架的多个非限制性实施例可见于前面提到的、2004年2月9日提交的、名称为“Scaffolds With Viable Tissue”(具有活组织的支架)的美国专利公布No.2005/0177249；以及2003年2月25日提交的、名称为“Biocompatible Scaffolds With Tissue Fragments”(具有组织块的生物相容性支架)的美国专利公布No.2004/0078090，2003年8月11日提交的、名称为“Method And Apparatus For Resurfacing AnArticular Surface”(重修关节面的方法和设备)的美国专利公布No.2005/0038520，和2005年4月26日提交的、名称为“Use of ReinforcedFoam Implants with Enhanced Integrity For Soft Tissue Repair AndRegeneration”(用于软组织修复和再生的具有增强完整性的加强型泡沫植入物的使用)的美国专利No.6,884,428，所述专利据此均全文以引用方式并入本文。

本领域技术人员应当知道，可以用任何方式对从患者获取的组织进行准备并将其装载到支架上。可以在制备支架期间或之后，或者在将植入物安放到患者体内之前或之后将组织的组成部分加到支架上。任选地，可以将生物活性剂复合在组织支架中和/或涂覆到组织支架上，和/或可以将其施加到活组织上。优选地，在活组织加到支架上之前，将生物活性剂复合在支架内或涂覆到支架上。生物活性剂可以选自多种效应物和细胞，当存在于损伤部位时，它们可以促进受影响组织的愈合和/或生长或再生。效应物和细胞的多个非限制性实施例可见于前面提到的、2004年2月9日提交的、名称为“Scaffolds With Viable Tissue”(具有活组织的支架)的美国专利公布No.2005/0177249。将组织(如细碎的活组织)施加到支架上的多个非限制性实施例可见于(例如)2003年3月28日提交的、名称为“Tissue Collection Devices And Methods”(组织采集装置和方法)的美国专利公布No.2004/0193071，其全文据此以引用方式并入本文。

如上文所述，一旦有组织支架可用于植入患者体内，就可对患者进行支架移植前的准备，方法是移除软骨，在软骨中形成从软骨表面延伸至下面的股骨髁部或其他部位的洞或腔体，如上所述。可以多种方式对缺损部位进行支架移植前的准备。在一示例性实施例中，可以在关节镜下用被构成为在组织中标记预定形状的外科手术划线工具在软骨中形成具有预定形状的切口，使得标记的形状围绕损伤部位，这将在下文中进一步讨论。可以从所标记的形状内移除软骨，使得所标记的形状可以限定可植入支架的组织腔体的周边。在一些实施例中，如下将进一步讨论，可以用划线工具在软骨中标记多个形状，每个形状都与损伤部位的至少一部分重叠，并任选地与至少一个其他标记形状重叠。也可用同一个和/或另外的划线工具来更改和/或连接这些形状。可以移除组合的所标记形状内的软骨，以限定接纳支架的腔体的形状。

图1-5示出了圆规型外科手术划线工具10的一个示例性实施例，该工具被构成为可在组织中标记(例如切开、刻划等)预定的圆形。划线工具10也可以被构成为可切割组织。划线工具10包括被构成为可彼此相对地移动的外轴12和内轴14。外轴12通常可以被构成为当外轴12设置在外轴12的内部通道16中时可围绕内轴14顺时针和/或逆时针旋转，使得外轴12的远侧划线端头18可以进行圆周运动，并当紧靠组织设置时可以标记出圆形。

外轴12可以具有多种形状和构型。如此实施例所示，外轴12包括细长主体20，细长主体在外轴12的近端12a具有柄部22，以及在外轴12的远端12b具有偏离细长主体20的斜臂24。如图所示，细长主体20可大致为圆柱形，但细长主体20可以为任何形状。细长主体20还可以具有任何尺寸，使得其纵向长度可以允许将外轴12的至少一部分插入患者的体腔而至少柄部22位于患者体外。内部通道16可以纵向贯穿细长主体20，并可以具有任何尺寸和形状(如圆柱形)，其被构成为允许内轴14可滑动地设置在其中，并且当内轴14设置在通道16中时，外轴12可围绕内轴14旋转。

示出的柄部22位于外轴12的最近端，但柄部22可以位于外轴近端12a处的任何位置。作为非限制性实例，柄部22可大致为圆柱形圆盘或旋钮(如图所示)，但本领域技术人员应当知道，柄部22可具有让人可在体外握持外轴12的任何尺寸、形状和构型。示出的柄部22的圆盘或旋钮形状可以允许通过单手操纵柄部22，可以空出另一只手来执行其他手术任务。可以握住并操纵柄部22，从而有助于将外轴12插入患者体内、在患者体内旋转外轴12，以及将外轴12从患者体内取出。通道16可以贯穿柄部22，以允许将内轴14可滑动地设置在其中。因此，通道16的直径D1可以小于柄部22的直径D2。在一些实施例中，例如，如果柄部被配置为以非零角度从一个或多个分立的位置围绕细长主体20的周边延伸的可握紧把手，那么通道16可与柄部22分开。柄部22的直径D2还可以大于细长主体20的直径D3，这可有助于柄部22充当停止机构，该机构被构成为可防止外轴12通过用于将外轴12的远端部分插入患者体内的开口被完全向远端推入患者体内。通道16、柄部22和细长主体20可以共有一个中心纵向轴线A，当移动柄部22而旋转外轴12时，这可有助于外轴12围绕中心纵向轴线A旋转，这将在下文中进一步讨论。本领域技术人员应当知道，虽然柄部22可使外轴12更易于操纵，但是外轴12也可不必包括柄部22，而是用(例如)细长主体20的近端进行操纵。

斜臂24可以从细长主体20以任何角度α向远侧伸出。角度α可以为非零并小于约90°，如在约20°至70°的范围内，以允许臂24远端的远侧划线端头18形成为外轴12的最远端。这样，远侧划线端头18可以接触位于外轴12远侧的组织，而外轴12的任何其他部分则不接触组织。

臂24可以具有任何纵向长度，使远侧划线端头18从中心纵向轴线A径向延伸一段距离r。因此，距离r可以与当外轴12围绕中心纵向轴线A旋转时远侧划线端头18形成的圆的半径一致，使得圆的中心可以与中心纵向轴线A轴向对齐。在一示例性实施例中，该距离r可以在约2.5至20mm(约5至40mm的直径)的范围内，例如约5至10mm(约10至20mm的直径)。

尽管示出的臂24与细长主体20整体地形成，但在一些实施例中，臂24可以是模块化元件，其被构成为可以本领域技术人员所知的任何方式可拆卸地连接到细长主体20上，例如螺纹连接、搭扣配合等。模块化臂可以任选地配有作为套件一部分的划线工具的外轴，套件还可以包括内轴。因此，可以将不同尺寸(例如具有不同的径向距离r)的臂连接到细长主体20上，以允许外轴12在相同或不同的外科手术中标记不同直径的圆。通过改变臂24的纵向长度和/或臂24与细长主体20之间的角度α可以改变距离r。也可以在无需更换臂24的情况下(例如使用具有伞型折合结构的可伸缩臂)，通过控制臂的纵向长度改变距离r，例如推出臂24或改变角度α。在另一实施例中，该机构可以为被引导以不一定相同的预定角度进出细长主体20的刚性金属丝的形式。作为非限制性实例，该金属丝可以平行于中心轴线A进入细长主体20。通过控制该金属丝到细长主体20内的送进，可以控制距离r。任选地，可包括一个凸轮机构(未示出)，以使臂改变距离r，这可以允许用臂形成非圆形(如卵形)标记。

远侧划线端头18可以具有多种尺寸、形状和构型。远侧划线端头18通常可以包括被构成为可标记组织的划线刃，如刀片、针、水喷嘴、电刀、超声刀等。远侧划线端头18可以具有非圆形划线刃，使得划线端头18可以用作构成为“画”线(例如形成圆周的线)的尖端。远侧划线端头18可以构成得足够锋利以切穿组织，但又不过于锋利以免明显切到组织下面的骨骼，以便最大程度地减小对骨骼的损伤。远侧划线端头18可以被构成为可标出具有任何宽度w的线，例如具有常规刀刃的宽度的细线，如约0.2mm，或具有较大宽度的粗线或槽，如约3mm。较大的划线端头宽度w会让外轴12在更大部分的软骨上作出标记，并因此减少从由远侧划线端头18标出的线所限定的形状内清除的软骨量。

内轴14也可以具有多种构型。如该实施例所示，内轴14包括细长主体26，细长主体26在内轴14的近端14a具有柄部28，在内轴14的远端14b具有至少一个软骨接合元件30。内轴14可以具有任何纵向长度，但在示例性实施例中，内轴14可以比外轴12长，以允许将内轴14设置在通道16中，同时向远侧伸出外轴的远端12b，向近侧伸出外轴的近端12a。柄部28可以类似于外轴的柄部22，然而柄部22、28也可以彼此不同，而且也不必与划线工具10所示相同。

如上所述，内轴14可以被构成为可拆卸地连接到外轴12上，使内轴的细长主体26可滑动地接纳在外轴12的内部通道16内。因此，如该实施例所示，内轴的细长主体26可大致为圆柱形，以便与内部通道16的形状相匹配。外轴通道16和内轴细长主体26具有一致的圆柱形状，可以让内轴14在内部通道16内既可移动又可旋转。内轴的细长主体26的直径D4因此可以具有小于外轴的内部通道16的直径D1，以让细长主体26能够在其中移动。相反地，内轴的柄部28的直径D5可以大于外轴通道16的直径D1，并大于细长主体的直径D4。这样，内轴的柄部28可以充当与上文所述的停止机构相似的停止机构，其被构成为可限制内轴14的远端14b伸出外轴12的远端12b的距离。

虽然内轴14可以为如图所示的实心构件，但是内轴14也可以包括一个或多个在其中形成的通道。作为非限制性实例，内轴14可包括贯通到其远端14b和近端14a的孔道，该孔道被构成为可接纳至少一个穿过其中设置的外科手术器械，如构成为可将体液、组织等从手术部位吸出的真空装置。

内轴远端14b的一个或多个软骨接合元件30通常可被构成为当内轴14穿过外轴12设置时可有助于将内轴14紧靠软骨和/或骨骼固定。在一示例性实施例中，软骨接合元件30可以被构成为接触软骨，但不会刺入骨骼，从而有助于避免对骨骼造成任何损伤。在一些实施例中，软骨接合元件30可以被构成为丝毫不接触骨骼，而仅接触软骨或其他组织来辅助内轴14的稳定。软骨接合元件30可以具有任何尺寸、形状和构型。尽管示出了两个软骨接合元件30，但内轴14可以包括任何数量的软骨接合元件30。此外，软骨接合元件30中的每一个可以与任何其他软骨接合元件30相同或不同。软骨接合元件30可以被构成为如图所示的钉状或耙状，可以具有或没有被构成为有助于软骨接合元件30刺入骨骼的锥形远端头。软骨接合元件30可以任何构型布置在内轴的远端14b，例如围绕内轴14的中心纵向轴线A2等距离径向隔开，如图所示。在内轴具有单个软骨接合元件的实施例中，单个软骨接合元件可以基本上轴向对准中心纵向轴线A2。在一些包括多个软骨接合元件30的实施例中，软骨接合元件30可以覆盖细长主体20的远端表面，使得软骨接合元件30(如多个齿)可以形成纹理化的、被构成为抓紧软骨和/或骨骼而不会刺入软骨和/或骨骼的软骨接合表面。

示出的软骨接合元件30与细长主体26整体地形成，但是软骨接合元件30中的任何一个或多个也可以可移动地连接到细长主体26上。作为非限制性实例，软骨接合元件30可以为伸缩式的，使得在伸长位置时，软骨接合元件30可以向远侧伸出内轴的远端14b，在回缩位置时，其可以容纳在细长主体26内。本领域技术人员应当知道，可以用任何方式控制活动式软骨接合元件的回缩和伸长，例如通过启动内轴14近端14a的控制机构，如旋钮、按钮、控制杆、电子信号通信装置等。

图6示出了划线工具的另一个实施例。在该实施例中，工具为被构成为可在组织中标出圆形的木刻刀式手术划线工具50。划线工具50可以包括近端柄部52和远端轴部54。本领域技术人员应当知道，柄部52可以包括任何类型的柄部，例如圆柱形手柄(如图所示)。柄部52可以任选地包括一个或多个抓紧机构，如指环、模制的指用凹沟、花纹等，以便于用手抓住和旋转划线工具50。轴部54可以包括从柄部52向远侧延伸的轴56，在轴56的远端具有远侧划线端头58。划线工具50通常可以围绕其纵向轴线(如中心近端纵向轴线A2)顺时针和/或逆时针旋转，使得当远侧划线端头58紧靠组织设置时，远端划线端头58可以围绕纵向轴线A2进行圆周运动而标出圆形。

轴56可以具有任何构型。轴56可以包括具有远端部分56c、近端部分56a以及倾斜的中间部分56b的刚性细长构件，其中远端部分径向偏离近端部分，倾斜的中间部分位于近端部分56a与远端部分56c之间。轴的远端部分56c可以与近端部分56a以任何径向距离d和任何角度β偏离。如图示实施例所示，中间部分56b可以从近端部分56a以角度β向远侧延伸，远端部分56c可以从中间部分56b以角度β向远侧延伸，使得近端部分56a的纵向轴线A2可以平行于远端部分56c的纵向轴线A3。这样，划线工具50可以与位于可最有效地标记组织的位置的远侧划线端头58一起旋转。如图所示，轴56可以从柄部52的中心延伸，使得柄部52的纵向轴线A2与轴56的近端部分56a的纵向轴线在轴向上对齐。这样，由远侧划线端头58标出的圆的中心可以与划线工具50的纵向轴线A2基本上对齐。

尽管示出的轴56与柄部52整体地形成，但在一些实施例中，轴56可以是模块化元件，它被构成为可通过本领域技术人员所知的任何方式可拆卸地连接到柄部52上，例如螺纹连接、搭扣配合等。因此，可以将(例如)被构成为可标出具有不同半径的圆的不同尺寸的轴连接到柄部52上。模块化的轴可以任选地配有作为套件一部分的柄部。

尽管轴56可以为如图所示的实心构件，但轴56也可以包括一个或多个在其中形成的通道。作为非限制性实例，轴56可以包括至少贯穿到其近端部分56a的孔道，其与贯穿到柄部52的孔道连通。轴和柄部的孔道可以构成为接纳至少一个穿过其中设置的外科手术器械，如构成为可将体液、组织等从手术部位吸出的真空装置，或如内轴14那样的稳定工具，或构成为可刺入骨骼以帮助工具50围绕其轴线A2旋转的定位工具。

轴56也可具有任何尺寸和形状。如此实施例所示，轴56或其至少其远端部分56c可以是具有弓形、c形横截面形状的棒或杆。远侧划线端头58因此可以具有弓形、c形横截面形状，该形状被构成为当划线工具50围绕其纵向轴线A2旋转时可让划线工具50在组织中标出圆形。在一些实施例中，轴56可以沿其长度具有(在c形之外或取代c形)一个或多个其他横截面形状，如圆形、方形、三角形等，只要远侧划线端头58的划线刃具有弓形形状即可。

远侧划线端头58可以具有与上文关于划线工具10的远侧划线端头18所述相似的多种尺寸、形状和构型。远侧划线端头58可以具有任何被配置成可标出圆周线的曲率半径，其中所述圆周的半径等于远侧划线端头58的曲率半径。在一示例性实施例中，远侧划线端头58的曲率半径可以在约2.5至20mm的范围内，例如约5mm。当划线工具50围绕中心纵向轴线A2旋转时，远侧划线端头58的弯曲可以帮助引导远侧划线端头58进行圆周运动，这将在下文进一步讨论。划线工具50可以任选地包括从轴的近端部分56a和/或柄部52轴向延伸的中心销轴(未示出)，其被构成为可刺入软骨并稳固工具50而不会阻碍工具50的旋转运动，从而可以用远侧划线端头18形成圆形标记。

本领域技术人员应当知道，与引入患者体内以在组织中标出至少一个圆的划线工具无关，可以用任何方式将划线工具引入患者体内。在图7所示的一个实施例中，划线工具(如划线工具10)可以经由通过手术在组织32中形成的切口或开口34插入体腔。尽管示出的是仅外轴12被首先引入组织32，但本领域技术人员应当知道，可以在外轴12进入之前、同时或(最好)之后将内轴14引入组织32。本领域技术人员也应当知道，可以如图所示将划线工具10直接插入组织32，或者可以通过导引装置将划线工具10插入，例如具有工作通道的外科手术器械，如插管、套针、内窥镜等，其中通过所述工作通道可以推入另一外科手术器械。

在放入内轴14之前将外轴12引入患者体内，或者内轴14仅部分地进入通道16，这样可以允许首先将外轴的远端臂24以一定角度穿过组织32插入，使得组织开口的尺寸可以小于用远端划线端头18形成的圆形标记的直径。本领域技术人员应当知道，远端划线端头18可有助于形成开口34，和/或可以用一个或其他外科手术工具来形成开口34。由于远端臂24的宽度可以小于其纵向长度r、外轴细长主体20的直径D3、外轴通道16的直径D1以及内轴细长主体26的直径D4，因此可以通过具有约为臂宽的直径D6的切口将其插入。当外轴12经开口34进入时，臂24可以任选地用于加宽开口34。当外轴的细长主体20穿过开口34时，它可以将开口34的直径扩大至约为外轴细长主体20的直径D3，从而有助于最小化开口34的尺寸并减轻患者创伤。

外轴12可以穿过组织32而纵向推进任何距离，并可以相对于组织32以任何方式设置。外轴12还可以相对于组织缺损部位以使用划线工具10进行标记所需的任何方式设置。在一示例性实施例中，外轴12可以穿过组织32设置，使其纵向轴线A基本上垂直于缺损部位。此类基本上垂直的设置方式可有助于更准确地从患者体外相对于组织确定臂24的位置，更快速地移动臂24，并容易地标出靶组织。

一旦外轴12穿过组织32，使(例如)细长主体20设置在开口34内，柄部22和臂24位于相对于组织32的两侧，就可以穿过外轴的近端12a将内轴14推入通道16。外轴12和内轴14的中心纵向轴线A、A2可以基本上对齐，并相对于组织缺损部位设置在所需的位置。内轴的软骨接合元件30可以穿过缺损部位的组织与骨骼接合，以提供摩擦力，从而有助于将划线工具10安装在稳定的位置，以通过远端划线端头18刻划组织。骨骼表面可以为非平面的，这样，如果软骨接合元件30被构成为具有可刺入骨骼的尖端，那么软骨接合元件30就会以不同的深度刺入骨骼，和/或软骨接合元件30中的一个或多个可能丝毫不刺入骨骼。

如图8A的一个实施例所示，通过将划线工具10推入组织32，并根据需要使内轴14接合骨骼，可以相对于内轴14和软骨40中的缺损部位36围绕内轴14旋转外轴12，使臂24分别围绕外轴12和内轴14的纵向轴线A、A2旋转。可以通过手动方式旋转外轴12，例如手持柄部22，和/或以电子方式旋转，例如在机器人外科手术中。在旋转外轴12时，可以向下将内轴14压紧在缺损部位36下面的骨骼上，以有助于稳固划线工具10。通过旋转臂24，可以用远端划线端头18在软骨40中标出线38。臂24可以旋转约360°，以使得标出的线38可以形成闭合路径，该路径限定半径r等于臂长r的圆周。因此，标出圆形的直径可以大于划线工具10被从中引入患者体内的开口34的直径D6。本领域技术人员应当知道，臂24可以在一个方向(例如，如图所示的逆时针方向)连续旋转约360°，或者可以在顺时针和/或逆时针方向旋转任何度数，从而在软骨40上标出圆形。如上文所述，可以朝向软骨40下面的骨骼在软骨40中刻划任何深度的线38。在一示例性实施例中，可以向远侧推进远端划线端头18，直至感觉到其接触了骨骼，以帮助远端划线端头18向下切穿软骨40到达骨骼，从而有助于容易地移除由线38限定的形状内的软骨40。由于外轴12除了可以围绕内轴14旋转外，还可以相对于内轴14线性滑动，因此外轴12在围绕其中心纵向轴线A旋转时也可以上下滑动。这种线性滑动可以让外轴12补偿软骨40和/或软骨40下面的骨骼的非平面表面，并在软骨40上连续地划线38。

图8B示出了圆规型划线工具10'的替代实施例，该工具可划穿软骨40'到达骨骼表面42。划线工具10'包括外轴12'，其被构成为可滑动地接纳从中穿过的内轴14'，它们类似于划线工具10的外轴12和内轴14。然而，在此替代实施例中，外轴12'在其远端12'具有线性臂24'。线性臂24'在其远端不包括与划线工具10的臂24相同的弯曲，而是具有尖锐的远侧划线端头18'。尖锐的远侧划线端头18'可以被构成为可在软骨40'上标出细线。

如上所述，可以通过任何方式将木刻刀型划线工具50引入患者体内，并且可用来以与圆规型划线工具10相似的方式在组织中标出圆形。图9示出了处于初始位置的划线工具50的一个实施例，该划线工具贯穿表面组织60，并且其远侧划线端头58设置在要通过划线工具50标记的组织(如软骨62)附近。在一示例性实施例中，可穿过组织60设置划线工具50，使得划线工具的纵向轴线A2和轴的远端纵向轴线A3基本上垂直于缺损部位。由于柄部52可以大于轴部54，因此柄部52可以设置在与轴56的至少一部分(如远端部分56c和中间部分56b)相对的表面组织60的一侧上，这可有助于最小化组织60中的开口61的尺寸，其中划线工具50通过开口61插入。

将划线工具50穿过组织表面60推入，并将远侧划线端头58设置在软骨62附近后，可以旋转划线工具50，以在软骨62上标出圆形线。划线工具50的旋转通常可以类似于上文关于划线工具10所述的旋转。如图10和图11中的一个实施例所示，划线工具50可以围绕中心纵向轴线A2相对于软骨62旋转约360°，以通过远端划线端头58划线，该线在软骨62中围绕缺损部位64形成圆形66。圆形66的半径r2等于远端划线端头58的曲率半径。

在某些情况下，缺损部位的直径可能大于用来围绕该缺损部位标记圆形的划线工具可标出的圆的直径，或者它可能具有长椭圆形状，使得围绕其标记单个圆形是不可取的，因为这会除去过多的健康组织。因此，如上文所述，在一些实施例中，可以用划线工具(例如划线工具10、10'、50中的任何一个)在缺损部位的组织中标出两个或更多个圆形，以限定具有非圆形周边的形状。如果已知将在组织中标出多个分别部分地与缺损部位重叠的圆形，那么本领域技术人员应当知道，可以通过类似于标记为圆形线的方式在组织中部分地标出任何一个或多个圆形，例如标记为c形线来形成非圆形周边形状，这跟通过标出圆形线来形成非圆形周边形状的情况是类似的。可以使用同一划线工具标出每个圆，以便最大程度地减少手术过程中手术器械进出患者身体的次数，然而也可以使用不同的划线工具。如图12中骨软骨镶嵌成形术的一个实施例所示，可以在组织中标出多个圆形(如第一圆形70a和第二圆形70b)，以包围组织缺损部位72，其中标出的圆形70a、70b中的每一个与至少另一个标出的圆形70a、70b部分重叠。虽然示出了两个标出的圆形70a、70b，但本领域技术人员应当知道，可以在组织中标出任何数量的重叠圆形，以确保标出的圆形70a、70b将缺损部位72围住。本领域技术人员还应该知道，虽然在所示的标出的圆形70a、70b中，第一圆形70a的第一半径r3小于第二圆形70b的第二半径r4，但多个标出的圆形中的任何一个可以具有与其他标出的圆形中的任何一个或多个相同或不同的半径。重叠的圆形70a、70b彼此之间的标记顺序可以为任何顺序。

在一些实施例中，可在组织中标出多个圆形，以与组织缺损部位的相对端重叠。此类方法可以有效地帮助在组织中标记卵形或长椭圆形，这尤其可用于准备软骨缺损，因为软骨缺损部位通常具有大体卵形或长椭圆形。图13和14示出了卵形标记方法的示例性实施例。如图13所示，可以在组织中标出第一圆形74a和第二圆形74b，以在缺损部位76的相对端与大致卵形或长椭圆形组织缺损部位76部分地重叠。第一圆形74a和第二圆形74b彼此之间的标记顺序可以为任何顺序。本领域技术人员应当知道，虽然在所示的标出的圆形74a、74b中，第一圆形74a的第一半径r5小于第二圆形74b的第二半径r6，但是第一圆形74a和第二圆形74b可以具有彼此相同或不同的半径。作为非限制性实例，图15示出了在卵形组织缺损部位80的相对端标出的具有相同半径r7的第一和第二非重叠圆形78a、78b的示例性实施例。本领域技术人员应当知道，尽管此实施例中图13和图14中所示的第一圆形74a和第二圆形74b都是不重叠的，但在组织缺损部位的相对端标出的圆形可以部分地彼此重叠。

标出与组织缺损部位的两个相对端重叠的圆后，可以围绕缺损部位在组织中划线，将两个圆连接起来。在缺损部位76的两个相对端标出第一圆形74a和第二圆形74b后，可以在组织中标出第一连接线75a和第二连接线75b，以便连接第一圆形74a和第二圆形74b。第一圆形74a和第二圆形74b以及第一线75a和第二线75b可以一起限定在组织中围绕缺损部位76标出的卵形的周边。本领域技术人员应当知道，可以用任何被构成为通过划线刃来标记组织的外科手术器械以任何顺序和任何方式在组织中形成第一线75a和第二线75b。第一线75a和第二线75b可以均为如图所示的直线，其中线75a、75b中的每一条与第一圆形74a和第二圆形74b中的每一个相切，或者线75a、75b中的一条或两条可以是非直线的和/或不相切的。类似地，参见图15，可以围绕缺损部位80标出第一连接线79a和第二连接线79b，以便连接第一圆形78a和第二圆形78b并形成围绕缺损部位80的长椭圆形。

围绕组织缺损部位标出所需的一个或多个圆形，并任选地标出连接圆形的连接线后，就可以移除由标出的圆和线限定的周边内的组织。通过这种移除，可以从组织中清除缺损部分，并有可能连同移除组织缺损部位附近的极少量健康组织一起清除，从而在组织中形成用于接纳组织替代植入物的腔体。本领域技术人员应当知道，可以用任何外科手术工具(例如刮匙、刮刀、划线工具50的远侧划线端头58等)以任何方式(例如通过在工具与要清除的组织之间形成垂直边缘)清除形状周边内的组织。图16示出了正在用平刃刮刀86清除在软骨84中标出的圆形形状82内的组织的一个实施例。图17示出了正在用抽吸装置87从手术部位抽出从圆形82内刮下的多余软骨，本领域技术人员应当知道，抽吸装置可以是构成为可吸出或抽出组织的任何外科手术装置。如图18所示，从在软骨84中标出的形状内移除组织后，可以在软骨84中形成由该形状周边或圆周限定的腔体90，其下直至软骨84下面的骨骼90。

根据需要从标出的形状内清除组织以形成腔体后，可对组织替代植入物进行送入腔体并固定在腔体内的准备工作。通常，形成大于腔体的预期尺寸的植入物，例如，大于缺损部位的尺寸，并在手术过程中将其切小到与腔体基本上匹配的尺寸和形状。这样，可以从所准备的组织替代植入物的一部分上切下包含高密集度沉积组织的植入物，因为组织惯常都是以不同的密集度粘附到整个组织替代植入物上的。此外，(例如)如果缺损部位比之前确定的大，又如果移除的健康组织比最初预期的多等，那么手术过程中形成的腔体尺寸可以大于或小于预期尺寸。因此，在手术过程中将植入物切成合适的尺寸有助于使植入物的尺寸与腔体的实际尺寸相匹配，从而形成紧密配合并填充整个腔体。

可以用多种方法将组织替代植入物修整成所需的尺寸。在一示例性实施例中，可以用曾用于在组织上标记至少一个容纳植入物的圆形的划线工具从制备的较大的植入物上切下组织替代植入物。在图19所示的一个实施例中，可以用图8B所示的圆规型划线工具10'通过与划线工具10'在组织中标出圆形形状相似的方式在制备的组织替代植入物102中切出线100，以形成圆形的形状。在图20所示的另一个实施例中，可以用图6所示的木刻刀型划线工具50通过与该划线工具50在组织中标出圆形相似的方式在制备的组织替代植入物106中切出线104，以形成圆形的形状。使用同一划线工具标记腔体形状并切割植入物可有助于使腔体的尺寸与植入物的尺寸基本上匹配。本领域技术人员应当知道，虽然可以使用同一个划线工具形成腔体形状和植入物，但是也可以使用不同的但构型相似的划线工具，例如冲切器，其被构成为可切割预定直径与用于切割腔体形状的划线工具相同的圆形。使用不同的但构型相似的划线工具可能切割得比使用同一划线工具更干净、快捷，然而对组织和植入物使用同一装置可以降低出现尺寸误差的可能性。

在另一个示例性实施例中，可以用模板工具来帮助切割所需尺寸的组织替代植入物。模板工具可以具有多种构型，并能够以多种方式使用来设定植入物的尺寸。在使用模板工具帮助切割植入物前，可以测量在组织缺损部位形成的腔体的尺寸。在图21所示的一个实施例中，可用测量装置112测量以任何方式在组织118中切成的腔体110，以确定腔体110的尺寸。测量装置112可以被构成为测量患者体内至少两点间的距离，例如被构成为通过导引装置114引入患者体内的具有标记116的细长轴。可以沿着腔体110的长轴M1以第一方向测量腔体110，以确定腔体110的长度，和/或沿着腔体110的短轴M2以第二方向测量腔体110，以确定腔体110的宽度。然而，也可以在形成腔体110之前，预先确定腔体110沿着短轴M2的长度，例如在用包括被构成为可切割具有预定半径的圆形的远侧划线端头的划线工具(如划线工具10、10'、50中的任何一种)来形成腔体110的相对端时。此外，如果腔体110是圆形的，而不是图21所示的卵形，则本领域技术人员应当知道，长轴M1和短轴M2将是相同的，并且其长度由一个直径或半径的测量值确定，除非因该腔体半径为已知的预定值而不获取这样的测量值。本领域技术人员也应当知道，腔体110的测量值可以是精确的或近似的。知道腔体的长度和宽度后，或只需知道其直径或半径后，可以将组织替代植入物切成与腔体110的尺寸和形状基本上匹配。

在使用模板工具帮助确定组织替代植入物尺寸的示例性实施例中，模板工具包括具有至少一个可调式开口的可调式模板工具。如图22和图23中的一个实施例所示，可调式模板工具120可以包括第一活动构件122和第二活动构件124，它们被构成为可限定多个可调式开口126a、126b、126c、126d。虽然示出了第一开口126a、第二开口126b、第三开口126b和第四开口126d，但模板工具120可以包括任何数量的可调式开口。第一活动构件122和第二活动构件124可以构成为可彼此相对地移动，其中两个活动构件122、124均为活动的，但本领域技术人员应当知道，活动构件122、124可以被构成为只有一个可以移动，而活动构件122、124中的另一个保持固定。

在该图示的实施例中，第二活动构件124可以相对于第一活动构件122线性滑动。第二活动构件124可以用任何方式线性滑动，例如在与第一活动构件122的平面平行或共平面的平面内沿着连接第一活动构件122和第二活动构件124的连接杆128a、128b滑动。图22示出了处于非伸展位置的模板工具120，其中开口126a、126b、126c、126d中的每一个均为圆形。通过彼此相对地移动第一活动构件122和第二活动构件124，可以将模板工具120从非伸展位置移至图23所示的伸展位置，其中开口126a、126b、126c、126d中的每一个均为长椭圆形。本领域技术人员应当知道，如该实施例所示，可以同时调节开口126a、126b、126c、126d的尺寸，也可以单独调节开口126a、126b、126c、126d中的任何一个或多个，或者同时调节任何数量的其他开口126a、126b、126c、126d。

模板工具120可构成为用来确定各自具有不同短轴长度的各种开口的尺寸，例如用具有不同预定半径的划线工具形成的开口。在图示实施例中，当模板工具120处于非伸展位置时，开口126a、126b、126c、126d中的每一个可以是分别具有不同半径r_a、r_b、r_c、r_d的圆形。通过将第二活动构件124远离第一活动构件122线性滑动任何距离，将模板工具120移至伸展位置，可以增大开口126a、126b、126c、126d中每一个的尺寸，使开口126a、126b、126c、126d中每一个的短轴长度保持不变，例如具有预定曲率半径的卵形的相对端，但开口126a、126b、126c、126d中每一个的长轴长度增大。因此，以第二开口126b作为非限制性实例，当第二开口126b的形状从非伸展位置的圆形变为伸展位置的卵形时，等于圆半径r_b两倍的第二开口126b的长度l_b1可以增至伸展长度l_b2。

模板工具120可以任选地包括尺寸标识符130，其被构成为可识别处于非伸展位置的每个开口126a、126b、126c、126d的半径，并因此也可确定每个开口126a、126b、126c、126d的短轴长度。尽管示出的表示多个尺寸的尺寸标识符130是在模板工具120上打印、压印或以其他方式可见的字母，但本领域技术人员应当知道，尺寸标识符130可以具有任何尺寸、形状和构型，例如颜色或字母、数字以及符号的任何组合。

模板工具120还可以任选地包括尺寸或标尺标记132，其被构成为可识别开口126a、126b、126c、126d的长轴长度，例如伸展长度l_b2。标尺标记132可以具有任何尺寸、形状和构型，例如如图所示的间隔约1mm的刻度线。尽管只在位于第一开口126a与第二开口126b之间的第一活动构件122的细长杆134上示出了标尺标记132，但本领域技术人员应当知道，将任何开口126a、126b、126c、126d隔开的任何细长杆134，和/或第一活动构件122和/或第二活动构件124的任何其他部分都可以包括标尺标记。如图23所示，当模板工具120处于完全伸展位置时，杆134的纵向长度可以限定每个开口126a、126b、126c、126d的最大长轴长度。

使用时，模板工具120可以提供可用于形成所需尺寸的组织支架的长椭圆形开口。作为非限制性实例，如果在组织中形成了图15所示具有双倍于r7的短轴长度的卵形并通过清除形成了卵形腔体，则可以(例如)使用图21所示的测量装置112测量卵形的长轴长度。可以移动模板工具120的第一和第二构件，使得处于非伸展位置下的半径等于r7的开口126a、126b、126c、126d中的一者可以限定伸展位置下的长轴长度等于在缺损部位80形成的腔体长轴长度的长椭圆形开口。如图24中的示例性实施例所示，可以将制备的组织支架136设置在模板工具120下面，至少设置在所需尺寸的开口下面，在该实施例中，位于第二开口126b下面。可将具有高密集度的沉积组织的所制备的组织支架136设置在第二开口126b下，以便在植入物中获得最大的组织量，从而帮助组织再生。本领域技术人员应当知道，可以使用第二开口126b作为模板以任何方式从制备的组织支架136上切下所需尺寸的支架，例如用划线器械围绕第二开口126b的周边切割支架136，或用开口126b来标记支架，并在取下模板工具120后再行切割。

可以任选地将支架136设置在或夹在模板工具120与类似于图23所示模板工具120的第二模板工具之间，这可有助于使支架136的切割准备和/或切割变得更容易、更快捷。两个模板工具可以彼此独立，也可以连接在一起，例如将它们的第一和第二活动构件连接在一起，并在工具之间留出间隔，以使得可以将支架设置在间隔中。这两个模板工具可以固定地或可拆卸地彼此连接，例如使用垂直于工具平面取向的定位销。连接后，这两个工具的活动构件可以一起移动。

在使用模板工具帮助准确确定组织替代植入物尺寸的另一个示例性实施例中，模板工具可以是柔韧的透明薄膜的形式。一般地，该柔韧的透明薄膜可以被构成为可放入患者体内邻近接纳植入物的组织腔体处，以帮助确定腔体的尺寸。由于薄膜是透明的，因此可以将其设置在腔体上方以便透过并相对于薄膜显现腔体的尺寸。然后，可以将薄膜从患者体内取出，将其修剪成腔体的所显现尺寸，并用作模板将组织替代支架切割成所需的尺寸。本领域技术人员应当知道，本文所用的术语“透明的”旨在包括一种或多种透明材料的任何组合，包括光学透明材料和半透明材料。该薄膜可以具有任何一种或多种颜色，在一示例性实施例中，该薄膜由对比色材料形成，例如可在患者体内容易看到的蓝色或绿色。尽管可以用任何柔韧材料形成薄膜，但在一示例性实施例中，材料可以为生物相容性的和非延展性的，使得施加到薄膜上的压力基本上不会使薄膜变形，例如，在卷拢后或对其施加压力后，薄膜基本上可以恢复或“弹”回其初始平面构型，这将在下文中进一步讨论。生物相容性和非延展性材料的一个非限制性实例为得自SABIC Innovative Plastics(Pittsfield,Massachusetts)的Ultem^TM。薄膜可以具有被构成为可允许薄膜进入患者体内并进行操作的任何厚度，例如约0.005英寸(约0.127mm)。

如图25中的一个实施例所示，柔韧的透明薄膜140可以包括构成为可让其至少一部分引入患者体内的平面薄片。薄膜140可以包括至少一个预定形状142，形状142中的每一个均被构成为可从薄膜片140上移除。本领域技术人员应当知道，可以用多种方式将形状142从薄膜140上移除，例如将划出的周边边缘构成为可允许从薄膜140上冲出形状142(如图所示)，或将周边轮廓构成为可用于引导划线器械切下的形状142。当从薄膜140上移除形状142时，形状142可在安放位置保持其平面构型。本领域技术人员应当知道，尽管图中薄膜140包括九个形状142，但薄膜142可以包括任何数量的形状。本领域技术人员也应当知道，形状142中的每一个可以具有与其他形状142中的任何一个或多个相同或不同的几何形状，例如圆形、卵形、矩形、三角形等。形状142中的每一个均可以包括标号144，标记被构成为用于识别其相关形状142的形状和/或尺寸，以便确定应选择形状142中的哪一个来形成针对组织中形成的给定腔体的模板。尽管示出的标号144为在薄膜140上打印、压印或以其他方式可见的字母，但本领域技术人员应当知道，标号144可以具有任何尺寸、形状和构型，例如颜色或字母、数字和符号的任何组合。

在图25A所示的替代实施例中，柔韧的透明薄膜140'可以包括具有在薄膜140'上打印、压印或以其他方式可见的网格线141的平面薄片，通过这些网格线可以从薄膜140'上切下具有所需形状和尺寸的形状。如图所示，网格线141可以具有与坐标纸相似的均匀间隔，例如垂直线和水平线均间隔约1mm，这些均匀间隔被构成为可允许从薄膜140'上切下具有特定尺寸的形状。网格线141还可以通过提供至少一个参考点来帮助相对于薄膜140'观察腔体，从而有助于估计组织腔体的尺寸，以及将薄膜140'修剪成所需的尺寸，这将在下文进一步讨论。本领域技术人员应当知道，可以用任何方式切割薄膜140'，例如使用划线器械的锋利刃口。通过允许以徒手方式从薄膜140'上切割形状，薄膜140'可以提供更大的尺寸和形状选择度。

可以将两个或更多个柔韧的透明薄膜(例如薄膜140和/或薄膜140')作为套件的一部分，以帮助确保提供的薄膜形状可与组织腔体的形状紧密匹配，而不需要进行大量的薄膜修剪，这将在下文中进一步讨论。

使用时，如图26中的一个实施例所示，可以将柔韧的透明薄膜142D引入患者体内，置于在软骨146中形成的将要植入组织支架的腔体148的部位处。尽管该图示实施例中的薄膜142D包括从图25所示的薄膜片140上取下的矩形形状142D，但薄膜142D可以包括从薄膜140上冲下的形状142中的任何一个、从网格薄膜140'或任何其他柔韧透明薄膜上切下的形状。另外，虽然图示腔体148为圆形的，但薄膜142D可与具有任何形状的腔体一起使用。在示例性实施例中，可以用如上所述的划线工具形成腔体148，但薄膜142D可与以本领域或本文所公开的任何方式形成的腔体一起使用。

本领域技术人员应当知道，可以通过任何方式将薄膜142D引入患者体内。在图26和图27所示的一个实施例中，可以通过抓紧器150抓住薄膜142D，并穿过导引装置152的通道152p将其推入，或者通过组织中的开口直接推入，到达腔体部位148。本领域技术人员应当知道，本文所用的术语“抓紧器”旨在涵盖任何被构成为可抓取和/或附着薄膜和/或其他元件从而操纵薄膜和/或其他元件的外科手术器械，例如镊子、牵开器、活动钳、磁体、粘接剂等。如上文所述，薄膜142D可以具有平面构型，但它也可以转换成折叠构型(如图26所示)，以便穿过通道152p送入体腔。如此，薄膜142D可以穿过宽度w_I小于薄膜形状的最大程度即长度l_D和宽度w_D(参见图25)之一(在示例性实施例中小于两者)的通道前进。本领域技术人员应当知道，可以将薄膜142D卷成具有如图所示的U形横截面的折叠构型，或者也可以任何其他方式将其折叠，例如卷成圆柱形、弯曲状、压缩状等。

当薄膜142D向远侧前进超出通道152p的远端152a时，薄膜142D可以从折叠构型恢复到其初始的平面构型，如图27所示。本领域技术人员应当知道，当薄膜142D向远侧前进超出通道的远端152a时，薄膜142D可以从折叠构型转换为平面构型。薄膜142D可由能使薄膜142D从折叠构型自动转换为平面构型的材料形成，但可以任选地使用至少一个抓紧器来抓取薄膜142D并帮助折叠。薄膜142D推进到导引装置152以外并处于平面构型后，可以将薄膜152D设置在腔体148的上方，如图27所示。薄膜152D成为平面状后，透过薄膜142D观察薄膜142D下方的腔体148，例如当从患者体外的显示屏上观察时，可以更准确地相对于薄膜142d估计腔体148的尺寸。本领域技术人员应当知道，可以记住腔体148相对于薄膜142D的周边形状，和/或薄膜142D可被以任何方式实际标记，以便将薄膜142D切成与腔体148的尺寸和形状基本上匹配。

可以将尺寸和形状与腔体148看起来差不多的薄膜142D进一步修剪，使薄膜142D的尺寸和形状更接近腔体148的尺寸和形状。在一示例性实施例中，在修剪薄膜142D之前可以将薄膜142D从患者体内取出。在患者体外将薄膜142D修剪成腔体148的所显现的尺寸和形状有助于防止对患者的软骨146或其他部分造成意外伤害，可以提供更大的工作空间，并可有助于更精确、更清楚地切割薄膜142D。然而，可以在患者体内和/或体外将薄膜142D修剪成与腔体148匹配的所需尺寸和形状。本领域技术人员应当知道，可以用任何方式从患者体内取出薄膜142D，例如用抓紧器150抓住并通过导引装置152的通道152p向近侧拉动。与薄膜142D的构型可从折叠状态变为平面状态的方式相似，当在近侧拉入通道152p中时，它的构型也可以从平面状态变为折叠状态，而且可以任选地使用抓紧器来帮助将薄膜142D从平面构型转换为折叠构型。本领域技术人员应当知道，可以用任何方式修剪薄膜142D，例如，如图28中的一个实施例所示，用切割器械154在薄膜142D中切出线156。该实施例中的线156形成圆形，从而可以将薄膜142D修剪成与腔体148的记忆的和/或实际标记的尺寸和形状近似。

在图29所示的一个实施例中，可以将薄膜142D的修剪部分142D'引入患者体内，将修剪薄膜142D'与腔体的尺寸和形状进行比较。在一示例性实施例中，可以用导引装置152和抓紧器150通过与引入薄膜142D相同的方式将修剪薄膜142D'引入患者体内，但本领域技术人员应当知道，可以用任何方式将修剪薄膜142D'插入患者体内，例如用抓紧器直接插入组织。可以将修剪薄膜142D'放在腔体148上方，以确定其尺寸和形状是否与腔体的尺寸和形状基本匹配。如图29所示，腔体和修剪薄膜的尺寸和形状基本匹配，这样可以用任何方式从患者体内取出修剪薄膜142D'，并将其用作模板以切割要植入腔体148内的组织支架。如果腔体和修剪薄膜的尺寸和形状并不基本匹配，那么与上文所述相似，可以将修剪薄膜142D'与腔体148进行比较，并在体内和/或体外重新修剪。这样的比较和修剪过程可以根据需要重复多次，以便形成尺寸和形状与腔体的尺寸和形状基本匹配的薄膜。如果薄膜142D修剪得过多并小于腔体148的尺寸和形状而不能使用，那么可以丢弃修剪薄膜142D'，并用一张新的柔韧透明薄膜(如薄膜140上形状142中的另一个)开始形成薄膜模板的另一个过程。

将薄膜142D修剪成所需的尺寸和形状后，如果修剪完全，可以将制备的组织支架158放在修剪薄膜142D'的下方，如图30中的示例性实施例所示。可以将制备的组织支架158具有高密集度的沉积组织的区域放在修剪薄膜142D'的下方，以使植入物中具有最大的组织量，从而帮助组织再生。本领域技术人员应当知道，可以使用修剪薄膜142D'作为模板以任何方式从制备的组织支架158上切下所需尺寸的支架，例如用切割器械160围绕修剪薄膜142D'的周边来切割支架158。

本领域技术人员应当知道，不管如何将组织替代植入物切割成所需的尺寸，都可以用任何方式将植入物递送并附连到在组织中形成的腔体内。将组织替代植入物递送和附连到组织中的方法和装置的非限制性实施例可见于与本专利申请同日提交的、名称为“Methods And Devices ForDelivering And Affixing Tissue Scaffolds”(递送和附连组织支架的方法和装置)[代理人案卷号22956-872(MIT5114USNP)]的美国专利申请No.[]，其全文据此以引用方式并入本文。

本文所述的装置可以用刚性和/或柔性材料的任何组合制成，但在一示例性实施例中，材料是生物相容性的。本领域技术人员应当知道，本文所用的术语“柔性”和“刚性”旨在涵盖多种构型。一般来讲，“柔性”构件具有一定程度的弹性，例如能够弯曲而不会断裂，而“刚性”构件则缺乏弹性。在一示例性实施例中，这些装置或它们的至少一部分由至少一种生物相容性和柔性材料构成，例如塑料、钛、不锈钢等。

本领域技术人员应当知道，本发明可应用于常规内窥镜手术和开放性手术器械，也可应用于机器人辅助手术。

本文所公开的装置可设计为使用一次后丢弃，也可设计为供多次使用。然而无论是哪种情况，该装置都可在至少使用一次后经过修复再行使用。修复可包括装置的拆卸、之后的清洗或更换具体部件以及后续重新组装等这些步骤的任意组合。具体地讲，可拆卸该装置，并且可按照任何组合选择性地更换或拆下装置的任何数量的特定零件或部件。清洗和/或更换特定部件后，可在修理厂或在紧临外科手术前由手术小组人员将器械重新装配，以供后续使用。本领域技术人员应当知道，修复器械时可利用多种技术进行拆卸、清洗/更换和重新组装。这些技术的使用以及所得的修复器械均在本发明的范围内。

本领域技术人员根据上述各实施例，会认识到本发明的更多特征和优点。因此，本发明不受已具体示出和描述的内容所限制，而是由所附权利要求书限定。本文引述的所有出版物和参考文献都明确地以引用方式全文并入本文中。

本领域技术人员根据上述各实施例，会认识到本发明的更多特征和优点。因此，本发明不受已具体示出和描述的内容所限制，而是由所附权利要求书限定。本文引述的所有出版物和参考文献都明确地以引用方式全文并入本文中。

Claims (1)

1.一种组织修复套件，包括：

划线装置，所述划线装置具有柄部、从所述柄部延伸的细长轴以及在所述细长轴的远端上形成的划线元件，所述划线元件沿着与所述细长轴的纵向轴线偏离的轴线延伸，并且所述划线元件具有最远端划线刃，所述最远端划线刃被做成弯曲以使所述划线装置围绕所述细长轴的纵向轴线的旋转可有效地使所述划线刃在组织中形成圆形标记；以及

生物相容性组织修复支架，被构成为可植入组织中的缺损部位。