CN105377165A - 向骨内输送药物的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种长期向患者的骨中输送流体的方法，包括提供管状的骨螺钉（100）和连接到骨螺钉的插入件（300）。所述方法进一步包括在患者皮肤上形成孔，通过所述孔将骨螺钉插入到患者的骨中，并将述插入件连接至所述骨螺钉。所述方法进一步包括提供流体源的步骤，连接所述流体源到所述插入件，并从所述流体源向插入件中输送液体。

Description

向骨内输送药物的方法和装置

相关专利申请的交叉引用

本专利申请要求2013年5月3日提交的美国专利申请13/888,945号的优先权，该申请是2011年10月10日提交的美国申请13/270,072的部分继续申请。申请号为13/270,072的美国申请是2010年7月23日提交的美国申请12/822,022号的继续申请。申请号为12/822,022的美国申请是2009年4月21日提交的美国申请12/427,520号的部分继续申请。申请号为12/427,520的美国申请是2003年11月7日提交的美国申请10/704,526号的继续申请。申请号为10/704,526的美国申请是2003年7月15日提交的美国申请10/620,287号的部分继续申请和2003年10月9日提交的美国申请10/682,307号的部分继续申请。所有上述申请通过引用全部合并到本文中。

背景

本发明涉及向骨输送物质（如药物）的装置和方法，以及从身体中移除材料的装置。更具体地，本发明涉及向断裂的或其它方式受伤的骨的内部和外部（尤其是向其断裂面）输送物质的装置和方法。本发明还涉及从受伤的骨的内部或外部移除物质的方法和装置。所述装置还可用于促进骨或关节（包括外周关节，如手指或膝盖）的融合。

概述

本发明的一个实施方式涉及一种长期向患者的骨中输送流体的方法。所述方法包括提供有螺纹的、管状的、具有可重封盖的骨螺钉，所述可重封盖被配置为能被针穿透。所述方法进一步包括在患者的皮肤中产生一个孔，将骨螺钉通过该开口插入患者的骨中，以及封闭该孔。所述方法进一步包括提供连接到流体源的针，将所述针从所述可重封盖插入到骨螺钉中，并通过所述针从所述流体源向骨螺钉输送液体。

本发明的另一实施方式涉及一种长期向患者骨中输送流体的方法。所述方法包括提供管状的骨螺钉，提供连接到骨螺钉的插入件，在患者的皮肤上形成一个孔，通过所述孔将所述骨螺钉插入到患者的骨中，并将所述插入件与骨螺钉连接。所述方法进一步包括提供流体源，将所述流体源连接至插入件，并从所述流体源向插入件输送流体。

本发明另一实施方式涉及骨螺钉和插入件系统，包括具有近端和远端的骨螺钉。所述骨螺钉在近端和远端之间是管状的并在远端具有开孔。所述骨螺钉和插入件系统进一步包括插入件，所述插入件被配置为可滑动地容纳在骨螺钉的管内并延伸出骨螺钉的开口。

本发明的另一实施方式涉及一种固化骨接合剂的方法。所述方法包括提供有螺纹的、管状的骨螺钉和被配置成容纳在所述骨螺钉的管内的插入件。所述方法进一步包括在患者的皮肤上生成一个孔，通过所述孔将所述骨螺钉插入到患者骨中，并将所述插入件连接至骨螺钉。所述方法进一步包括通过插入件向骨螺钉附近的骨区域输送骨接合剂，并加热所述插入件以加热所述骨螺钉以及骨螺钉附近的骨区域。

其他示例性实施方式涉及可能在权利要求中笼统涉及的其他特征或特征的组合。

附图简述

从如下结合附图的详细描述将能更充分理解本发明。

图1是根据一个示例性的实施方式骨螺钉的立体结构示意图。

图2是图1的骨螺钉插入到患者的髋骨的示意图。

图3（a）是根据一个示例性的实施方式的具有单个开孔的骨-螺钉插入件的横向剖面图。

图3（b）是图3（a）所示的骨-螺钉插入件的立体结构示意图。

图4是根据一个示例性的实施例的骨螺钉、骨-螺钉插入件和插入件帽的立体示结构意图。

图5是根据一个示例性的实施例，接合至骨螺钉并延伸到骨螺钉的远端之外的插入件的剖切立体结构示意图。

图6是根据一个示例性的实施例，接合至骨螺钉并延伸到骨螺钉的远端之外的插入件的剖切立体结构示意图。

图7是具有帽和内部储库的骨-螺钉插入件的横截面图。

图8（a）是注射器向设置在髋骨内的骨螺钉提供液体的立体结构示意图。

图8（b）用IV向设置在髋骨内的骨螺钉提供液体的立体结构示意图。

图8（c）是一个用泵组件给设置在髋骨内的骨螺钉提供液体的立体结构示意图。

图9（a）是根据本发明的具有再密封帽的骨-螺钉插入件的横截面结构示意图。

图9（b）是在输送物质到插入件之后，图9（a）所示的骨-螺钉插入件的横截面结构示意图。

图10是根据示例性的实施方式的具有再密封帽的骨螺钉的横截面结构示意图。

图11是根据示例性的实施方式长期向患者骨中输入流体的方法的流程图。

图12是根据示例性的实施方式长期向患者骨中输入流体的方法的流程图。

优选实施方式的详细说明

在说明详细阐明示例性的实施方式的附图之前，应当理解，本申请并不限于附图中说明和举例中陈述的细节和方法。应认为术语仅是为了描述的目的而不应被认为是限制。

根据本发明，骨-螺钉插入件被设置在开孔的骨螺钉内或沿着骨螺钉的外表面设置，且该组合件被用于递送目标物质到骨附近。所述插入件的至少一部分长度是管状的，所述骨螺钉可具有沿至少其一部分长度的内部管和/或一个或多个外部插入件附接机构。

在某些实施例中，所述插入件还可以是开孔的或对被输送的物质有渗透性的。本发明的插入件可以是一个单件，或者所述插入件可包括几个零件或部分。在某些实施方式中，所述骨螺钉可以是固定螺钉，用于将两个或更多个骨或骨块以相对彼此固定的空间关系固定。被输送的物质可包括药物和治疗剂，或其它适于输送给骨附近的物质。该物质或物质的组合可被输送给骨内、骨外、在两个或更多个断骨之间的断裂界面，或输送到其它便于本发明使用的位置。

为本申请的目的，术语“管状的”是指螺钉或插入件包括设置在其轴的至少一部分之内的中空空腔。例如，所述空腔包括一个开始于螺钉或插入件的一端或一端附近的孔并纵向地延伸到螺钉或插入件内。其他结构也是可能的，但是，空腔不需要限制于圆柱体状的或圆形横截面的。所述空腔可以延伸贯穿螺钉或插入件的整个长度，这样就在螺钉或插入件的每个端部产生开口，或者，所述空腔仅部分延伸到螺钉或插入件的内部。空腔的形状和尺寸可被适当地选择以允许通过螺钉或插入件输送目标物质到感兴趣的骨区域。例如，当希望用螺钉或插入件的管状部分作为被输送物质的储库时，只要螺钉和插入件维持引入骨中所需的完整结构，所述空腔可被尽可能地做大。

为本申请的目的，术语“开孔”广义地包括任何槽、缺口或穿孔，其界定出在螺钉或插入件的管状部分的内侧与螺钉或螺钉或插入件外侧之间的开口，借此开口输送目标物质。因此，有开孔的螺钉包括开口，所述开口界定了在螺钉的内部管状部分和外部之间的物质输送路径。同样地，有开孔的插入件包括开口，所述开口界定了在插入件内部管状部分和外部之间的物质输送路径。在本发明的有孔插入件与有孔螺钉联合使用的实施方式中，一旦螺钉和插入件处于适当的结构和位置时，至少一个螺钉开孔和至少一个插入件开孔被设计成彼此对齐。插入件开孔和螺钉开孔的对齐或协调界定出物质在插入件的内部管状部分和螺钉的外部之间的输送路径。

开孔通常在径向方向上从内部空心向螺钉或插入件的外部延伸，但是其他的结构也是可能的。所述开孔可以是实现所需物质输送的任何期望的形状或尺寸。例如，所述开孔横截面可以是圆形、椭圆形或正方形。如果需要，所述开孔的横截面可以在螺钉或插入件的内部和外部之间改变形状。可以沿着本发明的螺钉或插入件的轴或端部设置任何数量的开孔或开孔组合。所述插入件的开孔可以比螺钉的开孔大或小。

插入件可以具有足够大的外径，从而使得当插入件在骨螺钉内时，插入件的外侧紧密贴合管状的内侧，从而防止输送的物质从插入件和骨螺钉间泄漏并通过一个并不希望溢出的骨螺钉开孔溢出。或者，所述插入件可包括沿其长度的一个或多个可膨胀的部分。在一个示例性的实施方式中，所述可膨胀部分是气囊，每一个围绕着插入件的一部分设置，当所述插入件被放置于所述骨螺钉内时，所述气囊可是泄气的，并随后充气。一经充气，每一个气囊在插入件外侧和骨螺钉内侧之间形成一个密封。利用这种结构，一个或多个插入件开孔和一个或多个骨螺钉开孔可被隔离在两个膨胀的气囊之间，因而通过被隔离的插入件开孔输送的物质仅可通过位于膨胀的气囊间的骨螺钉开孔离开。可提供具有不同的长度和/或不同的气囊布置的插入件，使得适当的插入件开孔和骨螺钉开孔被隔离，以根据骨螺钉在患者中相对于目标输送位置的最终位置，来提供合适的输送路径。

作为设置在骨螺钉的内部管中的插入件的替代或与之的组合，本发明的装置可包括沿骨螺钉外表面的插入件。同样，所述插入件可为管状的并且有孔的或具有渗透性的，以在管的一端和骨的一部分之间界定出输送路径。在本实施方式中，骨螺钉具有一种装置，所述装置用于沿着骨螺钉的外表面的至少一部分固定插入件。例如，骨螺钉可包括至少一个适于容纳插入件的、沿着至少其外表面的一部分的槽。或者，骨螺钉可包括沿着至少其外表面的一部分的一个或多个附接机构，例如环、钩或类似物。插入件可插入通过这些环、钩，从而将插入件固定值骨螺钉。为了确保附接元件不干扰骨螺钉向骨中的插入，它们最好设置在骨螺钉外周表面的背面。如果骨螺钉包括螺纹，所述附接元件最好不径向延伸超出螺纹。骨螺钉可适用于沿着其外表面固定两个或更多个插入件。这样的设计允许医生根据骨螺钉在骨中的最终位置选择合适数量的插入件和插入件布局。

在一些实施方式中，管状的、有孔的骨螺钉可与外部的插入件联合以在骨-螺钉管和骨螺钉外部之间形成输送路径。在这种实施方式中，插入件沿着骨螺钉的外表面设置，并可被用于选择性地覆盖一个或多个骨-螺钉开孔，从而根据骨螺钉在骨中的位置提供合适的物质输送路径。例如，输送装置可包括管状的骨螺钉（具有沿着至少其部分长度的外部槽）和适于滑入到槽的插入件。开孔沿着骨螺钉的槽设置，以允许物质从管传递到骨螺钉的外部。当被选择的插入件插入到槽中时，它选择性地覆盖那些提供到不需要物质输送的骨区域的输送路径的开孔，而保持提供到需要物质输送的骨区域的输送路径的开孔畅通。

为本申请的目的，术语“骨螺钉”意指所有目前已知类型的或今后设计的植入到骨中的螺钉。关于这点，骨松质螺钉、皮质骨螺钉和机械螺钉都属于在本发明实践中用到的螺钉的类型范围之内。通常，所述骨螺钉包括沿着螺钉轴外部的至少一部分的螺纹，但应当理解的是，大头钉、销、钉等也可被包括在本发明的目的的骨螺钉的定义之内，无论有螺纹或没有螺纹。当有螺纹时，使用自攻螺纹会是有利的，或者，可在骨-螺钉插入之前在骨中预先切割出螺纹。

本申请的目的，术语“长期”是指一个持续期，一般超过24小时。因此，长期护理、长期输送流体和长期治疗是指可持续经历一个损伤康复期的活动以及可持续超过损伤的初期稳定和治疗阶段的活动，其可被称为急性护理。虽然本文中所述的骨螺钉和插入件被配置为适于长期使用，但是所述骨螺钉和插入件也可适于短期护理。本文中所述的骨螺钉和插入件可被长期用于骨稳定和提供治疗并且然后被移除，或可被永久地植入到骨中。

现参考图1，骨螺钉100具有通过轴106连接的两个端部102和104，以及骨螺钉螺纹110。图1的剖切图表明骨螺钉100包括管状部分120，和沿着管状部分120的长度的骨螺钉开孔130。如本领域技术人员所理解的，所述开孔130不需要沿着管状部分120均匀地间隔排布，而是可沿着管状部分120的长度以期望的模式或频率排布。如本领域技术人员会进一步理解的，骨螺钉100的管状部分120的一端122是被设置为接收骨螺钉插入件。例如，所述骨螺钉100可在管状部分120的一端122包括附加的螺纹140以促进骨螺钉插入件的固定。

在一个实施方式中，所述骨螺钉100可以是固定螺钉，用于将两个或更多个骨或骨块以相对彼此确定的空间关系固定。所述骨螺钉100可被用于例如修补外围骨骼骨折或截骨，修复椎骨脱离、齿状突骨折或融合腰椎小关节。固定螺钉（例如骨螺钉100）的其他有益用途将被本领域技术人员熟知并包括在本发明的范围之内。

现参考图2，所述骨螺钉100被部分地置于骨200内。所述骨200例如可以是人类的髋骨。在一个实施方式中，通过旋转该骨螺钉100将所述骨螺钉100置于骨200内，这样骨螺钉螺纹110牵引所述骨螺钉100到骨200中，从而锚定骨螺钉100就位。

所述骨螺钉100可包括任何适于放置于患者骨中而没有有害影响的材料。合适的材料的例子包括但不限于，钛及其合金、钽及其合金、镍-镉及其合金、钢及其合金、塑料、可吸收材料、可再吸收材料、多聚氨基酸、聚乳酸、聚乙交酯、羟基磷灰石和磷酸三钙。其他对骨螺钉结构有用的材料将是本领域技术人员已知的，并可包括在本申请的范围之内。

在各种实施方式中，可使用骨-螺钉插入件。为本申请的目的，术语“插入件”是指一个或多个设置在骨螺钉内或与骨螺钉联合的管状构件。插入件可被设置在骨螺钉内以向骨中提供定向的或受控的目标物质输送。为本申请的目的，术语“物质”是指一种或多种当输送到骨附近时是有益的化学物质。物质可被选择用于辅助治疗患病的骨以及断裂的或其他受损害的骨。或者，例如，所述物质可被输送给其他的健康的骨以帮助维持整个的骨健康。代表性物质的例子包括药物或治疗剂，例如抗生素、化疗剂、血管生成因子、骨形态形成性蛋白和骨生长因子。或者，所述物质可是静脉注射液，例如直接输送到血液中的含有葡萄糖、右旋糖、氨基酸、脂质、膳食矿物质和维生素的盐溶液或营养液（例如胃肠外营养液）。其他期望的物质可以是已知的或本领域技术人员通过下文确定的，并应当被包括在本发明的范围之内。

现参考图3（a），插入件300包括管状部分310，所述管状部分310包括由插入件壁330包围的空腔320，其中所述空腔和壁的尺寸可以适当地选择以实施各种程序和方法。在某些实施方式中，插入件300可包括一个如图3（a）所示的单件。或者，所述插入件可包括两个或更多个零件或部分，当结合在一起时形成插入件。参考图3（b），当插入件300是单件时，所述插入件包括两个由轴306连接的端部302和304。所述轴可沿其整个长度为管状的，在插入件的每一个端部生成开口。或者，只要所述管足以允许从插入件的一个端部输送物质到一个或多个骨-螺钉开孔，那么管可仅部分延伸到轴中。所述插入件300的端部302可包括与图1的骨螺钉螺纹140互锁的螺纹340，以帮助将插入件300安装到骨螺钉100内。

在其他实施方式中，所述插入件可以以其他方式连接到骨螺钉。根据一个示例性的实施方式，所述插入件可通过插入件和管壁之间的过盈配合（如，压入配合）连接到骨螺钉。这种过盈配合可通过加热膨胀插入件或通过膨胀插入件的一部分实现。例如，所述插入件可包括可膨胀部分（例如，气囊）。根据另一个示例性的实施方式，所述插入件可通过不可拆卸的（即，永久的）联合连接到骨螺钉，例如整体形成卡扣结构或使用粘合剂。根据另一示例性的实施方式，所述插入件可通过单独的连接构件（例如，接合插入件和骨螺钉以固定插入件相对骨螺钉的位置的外部夹子）连接到骨螺钉。

当所述插入件包括两个或更多个零件或部分时，仅一个部分需要是管状的，以使得插入部分在结合在一起时允许从插入件的一个端部向一个或多个骨-螺钉开孔输送物质。

物质可被通过形成在插入件壁330上的插入件开孔350输送到一个或多个骨-螺钉开孔。当需要基本上不受阻碍的向一个或多个骨-螺钉开孔输送物质时，本发明的插入件可包括许多插入件开孔350。具有合适数量、尺寸、形状和位置的插入件开孔的插入件，可由医师选择以提供在插入件的至少一个端部和一个或多个骨-螺钉开孔之间的输送路径。例如，图3（b）公开了一种具有许多插入件开孔350的插入件300，所述开孔具有大致矩形的横截面。作为选择，输送路径可从骨-螺钉的一个端部开始然后经过插入件到一个或多个骨-螺钉开孔。虽然，有利的是，当骨-螺钉和插入件就位时，至少一个插入件开孔被定位使得与至少一个骨-螺钉开孔基本上对齐，但是所述插入件开孔不需要在数量、尺寸、形状或位置上与骨-螺钉开孔相匹配。

在另一个实施方式中，所述插入件可以是对输送的物质是可渗透的，这样可通过插入件壁或插入件壁上的小开口扩散到插入件外部而输送物质。这种开口可以特意地形成，比如通过增加插入件材料的孔隙率（如，通过在材料内引入一系列针孔），或它们作为气孔天然地存在于材料中。当希望实现向骨中受控地、缓释地输送所需物质时，或当希望阻止骨碎片、血液、脂肪或其他材料或流体从插入件的外部进入到插入件的内部空腔时，这种渗透性的插入件可能是优选的。

在一个实施方式中，插入件的外部尺寸仅稍微小于管状的骨螺钉的内部尺寸，从而当插入件被放置于骨螺钉内时以提供紧密但滑动的配合，如图4所示，插入件300部分地放置于骨螺钉100内。图4还显示插入帽360，在骨-螺钉100和插入件300就位之前、之中或之后，它可用于通过插入帽螺纹362充分地密封插入件300的端部302。所述插入件300可具有与骨-螺钉100的管状部分基本相同的横截面形状，或它们的横截面形状可以是不同的。例如，内部的骨螺钉空腔和插入件的外表面可具有基本上圆形的横截面。这个实施方式的一个优点在于，例如，在插入件300被放置于骨螺钉100内后，所述插入件300可能被相对于螺纹100旋转以使一个或多个的插入件开孔350与一个或多个骨-螺钉开孔130对齐。在另一个实施方式中，插入件和骨螺钉可具有基本上非圆形横截面，这样一旦其被放置于骨-螺钉内该插入件就不能自由旋转。在另一个实施方式中，至少部分的插入件横截面与骨-螺钉空腔的横截面可能不匹配，这样当插入件被放置于骨-螺钉内时，沿着插入件和骨螺钉的轴的至少一部分纵向地形成一个或多个通道。这种通道可能是有用的，例如，因插入件被引入时，允许气体或流体漏出骨螺钉空腔。

参照图5-6，骨螺钉500和放置于骨螺钉500内的插入件510设置为向超出骨螺钉500的远端504的骨的一部分输送物质。所述远端504包括开口506，所述开口506的尺寸与接收插入件510的中空的空腔相似。所述插入件510具有比骨螺钉500的长度更大的长度。当插入件510固定至骨螺钉500时（例如，通过上述的螺纹连接），插入件510的突出端512通过开孔506延伸出骨螺钉500的远端504。所述突出端512可进一步延伸到骨螺钉500被插入的骨中（甚至穿过骨）。在一个相关的方法中，图5-6所示的骨螺钉和插入件实施方式可被用于治疗糖尿病性足部感染，其中插入件510延伸出固定在骨中的短螺钉达到感染部位以实现治疗目的。物质（例如抗生素）可通过突出端512的开孔输送到延伸出骨螺钉500的远端504的骨部分中。根据一个示例性的实施例以及图5所图示的，所述开口可以是形成在插入件510的侧壁516的插入件开孔514。根据另一示例性的实施方式，所述开口可包括多个插入件开孔514。根据另一个示例性的实施方式和图6所图示的，所述开口可以是形成在插入件510的突出端512的端壁519上的轴向开孔518。医生可选择在突出端具有合适数量、尺寸、形状和位置的插入件开孔的插入件以在插入件的至少一端和延伸出远端504的骨的部分之间提供输送路径。所述插入件510可具有额外的开孔，以输送物质到一个或多个骨螺钉开孔。在其他实施方式中，从骨螺钉的远端突出的插入件可被配置为材料移除装置并可连接到允许从超出骨螺钉500的远端的骨部分中移除材料的材料移除系统。

在另一实施方式中，所述插入件可被用于输送液体（例如骨接合剂）到骨内部。所述插入件和/或所述骨螺钉可进一步配置以促进骨接合剂的固化。通过适当地对沉积骨接合剂的骨部分提供热量，与仅使用体热时的固化时间相比，骨接合剂的固化时间可减少。

插入件（例如图5-6中所描述的插入件510）可被配置以为沉积于靠近其中安装了插入件的骨螺钉的骨中的骨接合剂提供热量。根据一个示例性的实施方式，电流可被提供给与容纳在骨螺钉内的或与骨螺钉接触的插入件（例如，通过连接到插入件的电源），插入件的电阻将至少一部分的电流转化成热能。用于加热的插入件可能与用于输送流体到骨螺钉的插入件相同或不同。根据另一个示例性的实施方式，在被插入到骨螺钉之前，所述插入件可被用另外的方式加热（例如，通过浸泡在加热的液体或气体中，通过直接的接触加热元件等）。所述骨螺钉可设置为导热或绝热的。导热的骨螺钉可被设置为从加热的插入件向骨和沉积于骨中的骨接合剂传递热量。绝热骨螺钉可被设置为阻碍从加热了的插入件的热量传递，除非通过开孔（例如骨螺钉开孔）或插入件直接接触的骨部分（例如图5和6所示的超出骨螺钉500的远端的骨部分）。根据另一个示例性的实施方式，作为插入件加热的替代，或在插入件加热以外，所述骨螺钉可被加热以促进骨接合剂的固化。

当希望用插入件的管状部分作为被输送物质的储库时，或当物质是要通过渗透通过插入件壁而输送到骨中时，可能期望使所述插入件的壁尽可能地薄。参考图7，其公开了具有被壁710包围的储库720的插入件700。所述插入件700的端部702可通过插入帽715完全密封。例如，在一个实施方式中，所述插入件可以是薄壁管，这样增加了用于物质储存的可用容积，还增加了物质通过插入件壁的扩散。在另一个实施方式中，所述插入件可包括在骨-螺钉空腔的内表面上的薄膜或涂层。根据这个实施方式的插入件可以薄到几百纳米或更小，这还有利于利用骨螺钉和插入件空腔而增加储库尺寸，并增加物质通过插入件壁的扩散。

在进一步的实施方式中，通过实质上阻断一个或多个骨-螺钉开孔，所述插入件可控制或导引物质通过有孔的骨螺钉向骨中输送。当希望向相对于骨中骨螺钉位置的特定位置输送物质时，这种方法可能是有利的。因为与该位置对齐或匹配的确切的骨-螺钉开孔可能直到骨螺钉被放置于骨中之后才能知道，所以骨螺钉插入件可允许人们选择性地阻断不希望向其输送物质的骨-螺钉开孔，同时维持向期望有物质输送的一个或多个骨-螺钉开孔的物质输送路径。另外，通过利用插入件，插入件开孔与希望有物质输送的骨-螺钉开孔对齐，人们基本可以实现不受阻碍地将物质输送到感兴趣的区域。

此外，所述骨-螺钉插入件（即使当有孔的时候）可被有利地用于显著地阻碍骨碎片、血液、脂肪或其他材料进入骨螺钉的管状部分，例如，尤其是在骨螺钉插入到骨中的时候。在这种情况下，可能希望首先定位插入件和骨螺钉，这样所述插入件开孔不与骨-螺钉开孔对齐。随后可以重新定位插入件，以使一个或多个插入件开孔与骨-螺钉开孔对齐以便于物质输送。

本文中所述的插入件可以用任何与骨螺钉相容的材料或材料组合而形成，并能够放置于骨螺钉内部而对患者不产生有害影响。合适的插入件材料的例子包括但不限于钛及其合金、钽及其合金、镍-镉及其合金、钢及其合金、塑料、可吸收材料、再吸收材料、聚氨基酸、聚交酯、聚乙交酯、羟基磷灰石和磷酸三钙。其他的对制造插入件有用的材料将是本领域技术人员已知的，并被包括在本发明的范围之内。当插入件包括两个或更多个部分时，各部分不必由相同的材料形成。此外，当期望插入件对输送的物质有渗透性时，一个或多个插入件部分可由特殊选择以使插入件达到期望的渗透水平的材料形成。

所述插入件可被出售，或在包含两个或更多个具有不同开孔或渗透性特征的插入件的套装中提供。这种套装具有为医生根据患者的特别需要选择适当插入件的优势。

在某些示例性的实施方式中，希望物质在输送给骨之前存储在储库中。为本申请的目的，术语“储库”是指要被输送到骨附近区域的一种或多种物质的任何流体源。例如，如图7中所示和上文中所描述的，所述储库可由骨-螺钉插入件的管形成的中空空腔构成或未被插入件占据的骨-螺钉管的任何部分构成。在一个实施方式中，所述被输送的物质可被吸收进海绵样的材料（如胶原）中，例如，然后其将被设置在骨螺钉或插入件的管状部分内，或者同时设置在两者的中空部分内。当希望有附加的储库空间时，可连接合适的储库到骨螺钉或插入件的套管开孔。例如，图8（a）显示了骨螺钉800和配置在其中的插入件810，两者都配置在骨820内。图8（a）进一步公开了作为本发明的储库的注射器830以经由骨螺钉800和插入件810向骨中提供物质。通过使用连接到插入件810的外部或近端的密封件，骨螺钉800和插入件810可被配置为允许再密封和多次或多用途地进入骨螺钉800或插入件810的管状部分。在一个实施方式中，所述密封件可被直接结合到插入件810的内表面以密封插入件的外部或近端。在其他实施方式中，所述密封件可被沿着插入件的轴放置。在一些实施方式中，所述密封件可拆卸地连接到插入件810。在其他实施方式中，密封件可以是不可拆卸地（即，永久地）连接到插入件810。

图8（b）描述了另一个示例性的实施方式，其公开了一种作为物质的储库的静脉输液（IV）袋，所述物质通过骨螺钉800和插入件810输送到骨820中。在又一个实施方式中，所述储库可被植入在患者的皮肤之下，即，皮下植入。

根据另一个实施方式，如图8（c）所示，所述装置进一步包括泵850和导管860，以通过骨螺钉800和插入件810向骨820中输送物质。所述泵850可用于帮助向骨820附近输送物质，例如向螺钉800输送持续的、受控体积的物质。例如，所述泵850还可用于增加插入件810的管状部分内的流体压力，从而帮助流体流动通过插入件开孔或插入件壁。这个实施方式可具有进一步的优点，即，由泵850在插入件810或骨螺钉800内的管状部分产生的正压力阻碍有害的物质或化合物进入到装置内。如图8（c）所示，所述泵850可连接到骨螺钉800或插入件810的管状部分。如果期望的话，可将所述泵850植入皮下，以通过在长时间内向骨820输送物质而提供长期护理。例如，可以被合适地用于本发明的实践中的泵的例子是在US专利4,588,394号中公开的植入泵。其他例子可包括与那种患者自控麻醉机或简单IV泵类似的外部的泵。

插入件固定到骨螺钉中，例如通过螺纹连接、压入配合、外部夹子、卡扣配合、粘合剂或其他合适的固定手段，使得插入件保持连接到骨螺钉以便于持续地、控制地或长期地向骨中输送物质（例如，通过上述的插入件开孔和骨螺钉开孔）。如果让插入件与骨螺钉的连接持续较长的时间，所述插入件可被间歇地涂覆或渗入抗生素以减少骨中感染的可能性。所述插入件可被移除并被置换以预防或治疗骨中的感染。

根据不同的实施方式，向骨附近输送物质的方法包括将储库、泵或两者附接至本发明的骨螺钉或骨螺钉插入件的步骤。这种储库和泵可帮助持续地、可控制地或长期地向骨附近输送物质，从而促进愈合过程或骨及其其周围组织的整体健康。根据不同的实施方式，这种物质可配置成向骨中提供静脉输液、营养、抗生素或化学疗法。

参照图9（a）和图9（b），其显示了根据一个示例性的实施方式的插入件920的横截面示意图。所述插入件920包括轴922、位于插入件920的近端的开口924和穿过轴922的至少一个插入件开孔926。所述插入件920的轴922还包括沿着轴922的至少一部分形成的管928。在所示的实施方式中，所述开口924位于管928的一个端部。如图9（a）和图9（b）中所示，所述插入件920的开口924由帽930闭合或密封。所述帽930连接到插入件920的外部或近端。所述帽930用于密封插入件920的外部或近端。在这个结构中，所述帽930包括与管928连通或面向管928的内表面。所述帽930通过合适的方法结合到或附接到插入件920。例如，所述帽930可与位于开口924的螺纹通过螺纹配合连接，在其他实施方式中，所述帽930可压入配合到开口924中或可以通过粘合剂连接至开口924。在另一个实施方式中，所述开口924可沿所述插入件的侧壁设置，所述帽930可沿着插入件的侧壁密封所述开孔。在其他实施方式中，密封件可沿着插入件的轴放置。

如上所述，物质可被放置于插入件（例如插入件920）的管状部分，以便通过插入件开孔并通过骨螺钉开孔将物质输送到骨中。在一个示例性的实施方式中，在将骨螺钉/插入件联合体移植到骨中之后，所述插入件帽930能够提供多次的或重复的进入到插入件的管928。在图9（a）和图9（b）所示的示例性的实施方式中，移植后可重复进入插入件920的管928是通过自密封帽930提供的。在这个实施方式中，帽930包括有弹力的自密封材料。针950刺穿帽930，从而进入管928。如图9（a）所示，针950形成一个贯穿帽930的穿孔934。随着针950置于管928之中，物质932可被从液体输送装置输送到管928。随着物质932置于管928中，物质932可被通过如上述不同的实施方式中所描述的插入件开孔926和通过螺钉开孔输送。

如图9（b）中所示，一旦物质932被输送到插入件920中，针950可被从帽930移走或抽出。一旦针950被抽出，所述穿孔934自动密封以阻止物质932从穿孔934流出插入件920的近端。通过帽930插入针950的过程可以根据需要重复以向插入件920输送多剂量的物质。虽然图9中所示的流体输送装置是注射器940，但在多种其他实施方式中，针950可被连接到各种流体输送装置。例如，流体输送装置可以是通过导管连接到针950的泵（例如，输液泵）、袋体、储库或流体袋（类似于IV袋）。在一个实施方式中，所述流体输送装置可以是与插入件和/或骨螺钉的管状部分流体连通的微量输注装置。在本实施方式中，微量输注泵可以由使用者佩戴，并且物质可以通过骨螺钉和/或插入件连续地输送以促进骨生长。

在各种实施方式中，帽930可由提供再密封或自密封的任何材料或材料组合而制成。在各种实施方式中，帽930可由在针950抽出后弹性地扩展的柔顺的、非刚性的或弹性材料制成，以密封由针950造成的穿孔934。在一个实施方式中，所述帽930可由外科手术的、自密封的橡胶或聚合物（如外科用硅橡胶）制成。

帽930所提供的插入件920的管928的移植后入口，可使使用者向骨中输送新的物质或第二物质或相同物质的额外剂量以治疗特定病人。例如，在植入骨螺钉/插入件组合体之后，不同剂量的抗生素可通过插入件920输送到断裂部位。在另一个实施方式中，所述插入件920可被用于重复向骨螺钉移植的骨中重复输送癌症治疗药物。在另一个实施方式中，可通过插入件920以分开的剂量向骨中输送骨形态发生蛋白。在其他实施方式中，任何其他可被间歇性地输送给患者的物质可用插入件920输送。进一步地，与一次性输送装置相比，可重复的入口和通过插入件920的多次输送可能在调整或改变通过插入件920输送的物质时是有用的。例如，所述插入件920和再密封帽930允许使用者在每次针950刺穿帽930时改变输送给患者的物质的剂量或类型。通过针950实现的移植后进入插入件920的管928使得，通过将流体输送装置与针950连接，任何期望的流体输送装置（例如，IV或输液泵）都可在植入后连接至插入件。这可允许使用者切换或改变用于通过骨螺钉/插入件组合体向骨中输送流体的流体输送装置的类型。在其他实施方式中，所述针950还可连接到物质移除装置，所述物质移除装置允许通过重复的和再密封的入口经由帽930从插入件920的管928中移除材料。

在骨螺钉/插入件组合件的移植后将所述针950与帽930对齐，通过使用针950穿刺帽930而输送物质剂量给患者。在某些实施方式中，所述骨螺钉/插入件组合件可被放置于皮下一小段距离，这样所述帽930可被通过皮肤触诊，以允许使用者通过触摸将针与帽930对齐。在其他实施方式中，所述骨螺钉/插入件组合可被放置于更深的皮肤下的骨中，这样通过触诊来对齐将是困难的或不可能的。在这样的实施方式中，可通过适当的成像装置（例如，通过X射线、CT等）成像，而将帽930与帽950对准。

虽然图9（a）和图9（b）中所示的实施方式显示了连接到插入件的再密封帽，但应当理解的是，在其他的实施方式中，所述帽可被直接地连接到管状的骨-螺钉以密封骨-螺钉的近端开口。例如，如图10中所示，骨螺钉1000可包括再密封帽，其在图中显示为骨螺钉帽1060（与帽930类似），其连接到或附接到骨螺钉1000，使得所述骨螺钉帽1060密封骨螺钉1000的近端开孔1062。类似于本文中讨论过的其他实施例中的骨螺钉，所述骨螺钉1000包括骨螺钉管1064和骨螺钉开孔1066。用针1050刺穿所述帽1060，物质可通过骨螺钉开孔1066被输送到骨，如下面讨论了的，物质可通过骨螺钉开孔1066从骨中移除。如图10所示，所述骨螺钉帽1066可密封骨螺钉1000（骨螺钉管1064中未设置插入件）。在另一个实施方式中，所述骨螺钉帽1060可密封有插入件置于骨螺钉管1064中的骨螺钉1000的近端开孔1062。进一步地，应当理解的是，密封帽930、1060的各种实施方式可用于任何本文中讨论了的骨螺钉和插入件实施方式。

现参考图11，其显示了根据一个示例性的实施方式的一种长期向患者骨中输送物质的方法1100。提供管状的骨螺钉，该骨螺钉具有连接到端部的再密封帽（步骤1102）。所述骨螺钉可包括各种开孔以允许从骨螺钉的管状部分向骨中输送物质。所述帽被配置为可被针穿过并由相容性的、非刚性的或有弹性的材料制成，以可密封由针引起的穿孔。在患者皮肤上形成一个孔（例如，通过皮肤和其他组织层的切口）以提供进入骨的入口（步骤1104）。所述骨螺钉被通过孔插入到患者的骨中（步骤1106）。在某些情况下，为了方便引入骨螺钉，在一个或多个骨中或骨块中钻一个定位孔可能是有利的。在这方面，使用具有自攻螺纹的骨螺钉将是有利的，或在骨螺钉插入到骨之前预切好螺纹。然后闭合该孔（步骤1108）。在一个示例性的实施方式中，在骨螺钉顶部的孔可被闭合，这样骨螺钉仍然被植入皮下。在另一个示例性的实施方式中，该孔可被闭合，但骨螺钉的近端突出皮肤。提供含有要被输送给骨的流体的流体源，使得流体源连接至能够穿透连接至骨螺钉的帽的针（步骤1110）。例如，所述流体源可以是注射器、IV袋或泵形式的储库。所述针刺穿帽并进入管状的骨螺钉中（步骤1112）。然后所述流体从流体源通过针输送进入骨螺钉（步骤1114）。

所述方法进一步包括在闭合孔之前将插入件连接到骨螺钉。所述插入件可以是如上述几个实施方式中所述的管状的有孔插入件。所述插入件被放置以向骨螺钉输送流体。在某些情形下，在将骨螺钉引入骨中之前，整体地或仅部分地向骨螺钉内或沿着骨螺钉引入插入件可能是有利的。这种顺序可能是优选的，以缩短整个手术时间，或为了在螺钉插入过程中减少从螺钉外进入螺钉开孔的材料的数量。或者，其他的情形也可使得在骨螺钉被引入到骨中之后向骨螺钉内（整个的或仅部分地）引入插入件是更有利的。后面这种顺序可能是优选的，以能够确定哪个螺钉开孔或外部插入附接机构（例如槽）处于输送目标物质（例如，由流体源提供的流体）的最适宜位置，因而能够确定插入件的何种构造或长度应被用于促进物质输送到骨中或骨附近的预定位置。其他方法可包括部分地向骨中引入骨螺钉，部分地或整个地向骨螺钉内或沿着骨螺钉插入插入件，然后完成骨螺钉向骨中的插入。所有的这种顺序的变化都被包括在本发明的范围内。

所述方法可进一步包括移除插入件而不移除骨螺钉，加热插入件，和重新将插入件插入到骨螺钉管以加热骨螺钉和骨螺钉附近的区域。热量可应用于围绕骨螺钉的骨部分，从而例如帮助固化沉积于骨中的骨接合剂。

现参考图12，其显示了根据另一个示例性的实施方式的长期向患者的骨中输送物质的方法1200。提供管状的骨螺钉（步骤1202）和提供结合到骨螺钉的插入件（步骤1204）。所述骨螺钉和插入件可包括多个开孔以允许从骨螺钉的管状部分和插入件向骨中输送物质。在患者皮肤上开孔（例如，穿过皮肤和其他组织层的切口）以提供进入骨的入口（步骤1206）。通过所述孔向患者的骨中插入所述骨螺钉（步骤1208）。在某些情形下，为了帮助引入骨螺钉而在一个或多个骨或骨块中钻一个导向孔可能是有利的。就这点而言，使用具有自攻螺纹的骨螺钉或在骨螺钉插入到骨之前预切螺纹是有利的。所述插入件连接到骨螺钉（步骤1210）。所述插入件被配置以向骨螺钉中输送流体。在一些情形下，在骨螺钉引入到骨中之前，向骨螺钉内或沿着骨螺钉整个地或仅部分地引入插入件是有利的。在连接到骨螺钉之前，所述插入件可用抗生素处理以抑制细菌生长并减少骨感染的可能性。

提供包含供给骨的流体的流体源（步骤1212）。所述流体源可以是例如注射器、IV袋或泵形式的储库。然后将流体源连接到插入件（步骤1214），例如，通过导管将流体源与插入件流体连接。然后，所述流体从流体源输送给插入件（步骤1216）。

根据一个示例性的实施方式，所述骨螺钉被配置以长期插入到骨中以提供长期的对骨的治疗。通过提供连接机构（例如螺纹340）以将插入件固定至骨螺钉，所述插入件被固定以帮助长期向骨中输送流体或其他物质。只要所述插入件连接到骨螺钉，所述流体可被以恒定速率（例如，通过插入件或骨螺钉的多孔壁或通过恒定的饱和溶液）输送，或以离散的剂量间歇性地（例如，每四个小时）输送。所述方法进一步包括从所述骨螺钉移除所述插入件（步骤1218）。根据一个示例性的实施方式，至少在从流体源输送液体开始一周后，从所述骨螺钉移除所述插入件。根据一个优选实施方式，至少在从流体源输送液体开始一个月后，从所述骨螺钉移除所述插入件。在一个特别优选的实施方式中，在从流体源输送液体开始后，从所述骨螺钉移除所述插入件。所述插入件然后被替换为第二个连接到骨螺钉的插入件（步骤1220）。在连接到骨螺钉之前，所述第二个插入件可用抗生素处理以抑制细菌生长和减少骨感染的可能性。所述插入件可被定期替换以继续对骨的长期治疗。

所述方法可进一步包括闭合患者皮肤上的孔。在一个示例性的实施方式中，在骨螺钉的上部闭合所述孔，这样所述骨螺钉就被放置于皮下，并保持皮下移植状态。在其他示例性的实施方式中，该孔可被闭合，但骨螺钉的近端或插入件突出皮肤。

在一个示例性的实施方式中，向骨中施用物质的方法包括向骨中引入管状的有孔的骨螺钉，向骨螺钉中引入管状的插入件，并向插入件的管状部分引入输送的物质。在另一个示例性的实施方式中，所述方法包括沿着骨螺钉的至少部分外表面附接管状的插入件，向骨中引入骨螺钉，并向插入件的管状部分引入要输送的物质。

在一个示例性的实施方式中，向围绕骨螺钉的区域输送热量的方法包括向骨螺钉管插入插入件，从骨中移除插入件而不移除骨螺钉，加热插入件，然后将插入件插入到骨螺钉管中以加热骨螺钉和骨螺钉附近的区域。根据一个示例性的实施方式，所述插入件可从骨螺钉的远端的开孔突出并伸入到超过骨螺钉远端的骨区域中。

当骨螺钉是一个固定螺钉时，可使用以相对彼此的固定的空间关系保持或固定两个或更多个骨或骨块的方法。当希望向位点附近输送物质（例如药物或治疗剂）时这种方法可能是需要的，从而修复外周骨骼骨折或接骨术、修复腰椎滑脱、齿突骨折或融合腰椎小关节。

在一个实施方式中，所述骨螺钉可以是以固定的空间位置关系固定两个或更多个骨或骨块的固定钉子。在本实施方式中，所述骨螺钉轴的外部是没有螺纹的。所述固定钉子可被用于固定各种各样的骨，包括但不限于，股骨固定、肱骨固定和胫骨固定。

所述插入件及其使用方法可与各种各样的管状螺钉、固定钉子等一起使用。各种示范性的骨螺钉和固定钉子在美国申请2012/0041395号中公开，该公开申请通过引用合并到本文中。

在另一示例性的实施方式中，本发明的插入件可不与骨螺钉联合使用，从而在放置螺钉之前，直接插入到骨中，从而例如向骨中注入抗生素、生理盐水、其他药物或其他流体。在一些实施方式中，所述插入件可通过导引丝定位、钻孔而直接放置到骨中，而在插入件和骨中不存在骨螺钉或其他媒介装置。所述插入件可包括可膨胀部分以控制直接在骨和插入件之间的流体的流动。这种插入件的可膨胀部分可以是机械扩张的、充气的、或预先处理的以在受控制的方式下扩展或释放的。

虽然在本发明的一些实施方式中，所述插入件是管状的并具有一个用于液体连通的通路，但在其他实施方式中，所述插入件可包括在注入后抽吸液体的第二导管。在此情况下，一个通路可提供流体，而其他通路同时地移除流体。注入之后，所述插入件可被移除，然后骨螺钉可被插入到骨中的注入开孔中。然后，同一个插入件或另一个插入件可被插入到骨螺钉中以输送药物或其他液体。这个过程在治疗开放性的长骨骨折中可能是有利的。

在一些实施方式中，除了骨螺钉，本发明公开的插入件可与其他装置一起使用。在一些这样的实施方式中，插入件可被放置于钉子或其他固定装置中。此外，各种流体都可以与本发明的插入件和骨螺钉一起使用，包括生理盐水、抗生素、胶体和其他流体。

根据本文的描述，本发明的各种实施方式的进一步修改和替代将对本领域技术人员是显而易见的。因此，本文仅是作说明性的解释。在各种示例性的实施例中所描述的骨螺钉和插入件的构建及排布仅是说明性的。虽然仅仅几个实施方式描述了本文的细节，但任何修改都是可能的（如，尺寸的变化，大小、结构、形状和各种元素的比例、价值和参数、安装安排、使用的材料、颜色、方向等），都不实质上超出本发明的教导和主题优势。作为整体形式的描述的一些元素可由多个部分或元素构成，位置元素可被颠倒或其他方式的变化，离散元素的性质或数量或位置可被改变或多样化。任何过程的规则或顺序，或方法步骤看而被改变或根据替代的实施方式再排序。其他替换、修饰、改变和删减也都在设计中，各种实施方式的操作条件和安排也都在本发明的范围内。

Claims (20)

1.一种长期向患者骨中输送流体的方法，包括：

提供管状的骨螺钉；

提供连接到骨螺钉的插入件；

在患者皮肤上形成一个孔；

通过所述孔向患者的骨中插入骨螺钉；

将插入件连接至骨螺钉；

提供流体源；

将流体源连接至所述插入件；和

从流体源向插入件输送流体。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述插入件被容纳于骨螺钉管中，所述方法进一步包括：

移除所述插入件而不移除所述骨螺钉；

加热所述插入件；

重新将所述插入件插入到骨螺钉管中以加热所述插入件的附近区域。

3.根据权利要求1所述的方法，所述方法进一步包括在将所述插入件连接至骨螺钉之前用抗生素处理所述插入件。

4.根据权利要求1所述的方法，所述方法进一步包括：

移除所述插入件而不移除所述骨螺钉；

使用用以减少骨中的感染的处理方法处理插入件；以及

将所述插入件连接至所述骨螺钉。

5.根据权利要求1所述的方法，其中当连接至所述骨螺钉时，所述插入件至少部分地突出皮肤。

6.根据权利要求1所述的方法，所述方法进一步包括在所述插入件上方闭合所述孔，其中所述插入件仍然保留在皮肤下。

7.根据权利要求1所述的方法，所述方法进一步包括从所述骨螺钉移除所述插入件。

8.根据权利要求7所述的方法，其中所述移除步骤在执行输送步骤一周后执行。

9.根据权利要求7所述的方法，其中所述移除步骤在执行输送步骤一个月后执行。

10.根据权利要求7所述的方法，所述方法进一步包括提供第二插入件并将第二插入件连接至骨螺钉。

11.根据权利要求1所述的方法，其中所述流体包括IV流体、抗生素流体、肠外营养流体、化疗药物或骨接合剂中的一种或多种。

12.一种骨螺钉和插入件系统，包括：

具有远端和近端的骨螺钉，其中骨螺钉在远端和近端之间是管状的并在远端包括开口；和

插入件，其被配置以可滑动地容纳在骨螺钉的管中，并伸出所述开口。

13.根据权利要求12所述骨螺钉和插入件系统，其中所述插入件是管状的。

14.根据权利要求12所述骨螺钉和插入件系统，其中所述插入件是有孔的。

15.根据权利要去12所述骨螺钉和插入件系统，其中所述插入件被涂布抗生素。

16.根据权利要求12所述的骨螺钉和插入件系统，其中所述插入件包括可膨胀的部分。

17.根据权利要求12所述的骨螺钉和插入件系统，其中所述插入件通过螺纹连接至所述骨螺钉。

18.根据权利要求12所述的骨螺钉和插入件系统，其中所述插入件被夹在所述骨螺钉上。

19.一种固化骨接合剂的方法，包括：

提供有螺纹的管状的骨螺钉；

提供被配置以容纳在骨螺钉的管内的插入件；

在患者皮肤上形成一个孔；

通过所述孔向患者的骨中插入所述骨螺钉；

将所述插入件连接至所述骨螺钉；

通过所述插入件向骨螺钉附近的骨区域输送骨接合剂；以及

加热所述插入件以加热所述骨螺钉和骨螺钉附近的骨区域。

20.根据权利要求19所述的方法，所述方法进一步包括移除所述插入件而不移除所述骨螺钉，并且被移除时所述插入件被加热并再插入以加热所述骨螺钉和骨螺钉附近的骨区域。