CN107106814A - 一种用于治疗剂和相关物质的受控输送的设备、系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于执行各种医疗程序的设备、系统和方法，所述医疗程序包括那些涉及将一种或多种物质引入到受试者身体中的程序。在一些实施方案中，本发明教导了通过使用一个或多个电子操作部件自动执行对受试者的组织部位(例如脊髓)的引导注射，所述电子操作部件包括插管、注射器泵和立体定向设备。

Description

一种用于治疗剂和相关物质的受控输送的设备、系统和方法

相关申请的交叉引用

此非临时申请要求2014年10月29日提交的待审的美国临时申请号62/072,365以及2014年10月29日提交的待审的美国临时申请号62/072,373以及2014年10月29日提交的待审的美国临时申请号62/072,414的优先权权益，所述全部申请的全部内容均以引用的方式并入本文。

技术领域

本发明涉及一种用于医疗程序以及特别是那些需要将物质注射到受试者身体中的医疗程序的设备、系统和方法。

背景技术

本文中的全部公布均以引用的方式并入本文中，引用的程度为就像每项单独公布或专利申请具体地或单独地表示为以引用的方式并入那样。以下描述包括对理解本发明可能有用的信息。这并不是承认本文提供的任何信息是现有技术或与当前要求保护的发明相关，或者并不是承认任何明确或隐含地引用的任何公布是现有技术。

当医生在身体的某些区域(诸如脊髓、脑部和关节)上或周围执行手术时，通常需要非常精确的、受控的和稳定的操作，以避免患者损伤并优化结果。本领域中需要将提高在那些区域中执行某些医疗程序的安全性、精确度、准确性和效率的设备、系统和方法，所述医疗程序包括需要注射一种或多种医用物质的程序。

发明内容

在各种实施方案中，本发明教导了一种用于将物质注射到受试者中的浮动插管系统，所述系统包括：基部插管，其包括近侧端部、远侧端部和内腔；浮动插管，其包括内腔，其中(1)所述浮动插管被构造成至少部分地容纳在基部插管的内腔内，(2)所述浮动插管包括在接合于所述基部插管中时比所述基部插管的近侧端部和远侧端部近侧和远侧地延伸得更远的近侧端部和远侧端部，以及(3)所述浮动插管被构造成在接合于所述基部插管中时在沿着所述基部插管的纵向轴线的方向上移动；远侧止挡件，其连接到所述浮动插管的远侧端部，其中所述远侧止挡件被构造和定位成当所述浮动插管接合在所述基部插管中时，防止所述远侧止挡件在近侧方向上移动经过所述基部插管的远侧端部；近侧止挡件，其连接到所述浮动插管的近侧端部，其中所述近侧止挡件被构造和定位成防止所述近侧止挡件在远侧方向上移动经过所述基部插管的近侧端部，并且其中从所述近侧止挡件到远侧止挡件的距离大于基部插管的近侧和远侧端部之间的距离；中空针，其连接到浮动插管的远侧端部；以及输送管，其连接到所述中空针，其中所述输送管的长度的至少一部分容纳在所述浮动插管的内腔和/或所述基部插管的内腔内部和/或连接到所述浮动插管的内腔和/或所述基部插管的内腔。在一些实施方案中，一个或多个支撑突片连接到基部插管。在某些实施方案中，所述系统进一步包括可拆卸地附接到支撑突片的连接器。在一些实施方案中，所述系统进一步包括立体定向设备，所述立体定向设备包括被构造成降低到手术视野中的引导臂，并且连接器可拆卸地附接到立体定向设备的引导臂。在一些实施方案中，输送管连接到外部泵和贮存器，并且贮存器容纳要注射到受试者中的物质。在某些实施方案中，针包括组织止挡件。在某些实施方案中，可改变远侧和/或近侧止挡件在浮动插管上的位置。在一些实施方案中，支撑突片包括手指夹。在某些实施方案中，连接器包括一个或多个凹部，所述凹部被构造成紧密地配合一个或多个支撑突片的端部。在一些实施方案中，连接器包括突片锁，所述突片锁将一个或多个支撑突片锁定在一个或多个凹部中的适当位置。

在各种实施方案中，本发明教导了一种用于将物质注射到受试者中的方法。在一些实施方案中，所述方法包括(1)提供浮动插管系统，所述浮动插管系统包括：基部插管，其包括近侧端部、远侧端部和内腔；浮动插管，其包括内腔，其中(a)所述浮动插管被构造成至少部分地容纳在所述基部插管的内腔内，(b)所述浮动插管包括在接合于所述基部插管中时比所述基部插管的近侧端部和远侧端部近侧和远侧地延伸得更远的近侧端部和远侧端部，以及(c)浮动插管被构造成在接合于基部插管时在沿着基部插管的纵向轴线的方向上移动；远侧止挡件，其连接到所述浮动插管的远侧端部，其中所述远侧止挡件被构造和定位成当所述浮动插管接合在所述基部插管中时，防止所述远侧止挡件在所述近侧方向上移动经过所述基部插管的远侧端部；近侧止挡件，其连接到所述浮动插管的近侧端部，其中所述近侧止挡件被构造和定位成防止所述近侧止挡件在远侧方向上移动经过所述基部插管的近侧端部，并且其中从所述近侧止挡件到远侧止挡件的距离大于基部插管的近侧和远侧端部之间的距离；中空针，其连接到所述浮动插管的远侧端部；以及连接到所述中空针的输送管，其中所述输送管的长度的至少一部分容纳在所述浮动插管的内腔和/或所述基部插管的内腔内部；(2)提供要注射到受试者中的物质；以及(3)利用浮动插管系统将物质注射到受试者中。在一些实施方案中，浮动插管系统进一步包括连接到基部插管的一个或多个支撑突片。在某些实施方案中，浮动插管系统进一步包括可拆卸地附接到支撑突片的连接器。在某些实施方案中，浮动插管系统进一步包括立体定向设备，所述立体定向设备包括被构造成降低到手术视野中的引导臂，并且连接器可拆卸地附接到立体定向设备的引导臂。在一些实施方案中，浮动插管系统的输送管连接到外部泵和贮存器，并且贮存器容纳注射到受试者中的物质。在一些实施方案中，浮动插管系统的针包括组织止挡件。在某些实施方案中，可改变远侧和/或近侧止挡件在浮动插管上的位置。在某些实施方案中，浮动插管系统的支撑突片包括手指夹。在某些实施方案中，浮动插管系统的连接器包括一个或多个凹部，所述凹部被构造成紧密地配合一个或多个支撑突片的端部。在某些实施方案中，注射到受试者中的物质包括细胞。在某些实施方案中，细胞是神经祖细胞。在某些实施方案中，包括神经祖细胞的物质被注射到受试者的脊髓中。在某些实施方案中，受试者已被诊断为患有神经性疾病、神经性创伤、癌症或它们的组合。在某些实施方案中，受试者已被诊断为患有肌萎缩性侧索硬化症(ALS)。在一些实施方案中，神经祖细胞表达胶质细胞系衍生的神经营养因子。

在各种实施方案中，本发明教导了一种试剂盒，其包括：上述任何浮动插管系统；以及其将物质注射到受试者中的使用说明书。

在各种实施方案中，本发明教导了一种注射器泵系统。在一些实施方案中，所述系统包括马达组件，所述马达组件包括：(a)壳体，其包括第一端和第二端，(b)马达，和(c)可旋转驱动轴件，其中所述马达被构造成促使可旋转驱动轴件旋转，并且所述马达和可旋转驱动轴件至少部分地容纳在壳体内；卡普耳组件，其包括(a)包括细长入口端口的第一端，(b)包括细长出口端口的第二端，和(c)设置在细长入口端口和细长出口端口之间并与其流体连通的腔室；细长柱塞，其包括(a)接收端，(b)主体和(c)推动端，其中(1)细长柱塞被构造成嵌套在细长入口端口内，(2)柱塞的推动端被构造成与腔室形成基本上不漏流体的密封，并且(3)可旋转驱动轴件被构造成直接地、或通过中间轴件间接地对柱塞的接收端施加驱动力，使得柱塞可沿着出口端口的方向被推动。在一些实施方案中，注射器泵系统进一步包括联结套环，所述联结套环包括第一端和第二端，其中所述联结套环的第一端被构造成连接到壳体的第二端，并且其中所述联结套环的第二端被构造成连接到卡普耳的第一端。在一些实施方案中，注射器泵系统进一步包括输送管，所述输送管包括第一端和第二端，其中输送管的第一端连接到卡普耳的第二端并且与其流体连通。在一些实施方案中，所述输送管的第二端连接到包括中空针的插管并与其流体连通。在一些实施方案中，输送管的第二端连接到浮动插管系统并与其流体连通，所述浮动插管系统被构造成将物质注射到受试者中，所述浮动插管系统包括：基部插管，其包括近侧端部、远侧端部和内腔；包括内腔的浮动插管，其中(1)所述浮动插管被构造成至少部分地容纳在基部插管的内腔内，(2)所述浮动插管包括在接合于所述基部插管中时比所述基部插管的近侧端部和远侧端部近侧和远侧地延伸得更远的近侧端部和远侧端部，以及(3)所述浮动插管被构造成在接合于所述基部插管中时在沿着基部插管的纵向轴线的方向上移动；远侧止挡件，其连接到所述浮动插管的远侧端部，其中所述远侧止挡件被构造和定位成当所述浮动插管接合在所述基部插管中时，防止所述远侧止挡件在近侧方向上移动经过所述基部插管的远侧端部；近侧止挡件，其连接到所述浮动插管的近侧端部，其中所述近侧止挡件被构造和定位成防止所述近侧止挡件在远侧方向上移动经过所述基部插管的近侧端部，并且其中从所述近侧止挡件到远侧止挡件的距离大于基部插管的近侧和远侧端部之间的距离；中空针，其连接到浮动插管的远侧端部；并且其中输送管的第二端连接到中空针，并且输送管的长度的至少一部分容纳在浮动插管的内腔和/或基部插管的内腔内部。在某些实施方案中，一对支撑突片连接到基部插管。在一些实施方案中，注射器泵系统进一步包括可拆卸地附接到支撑突片的连接器。在某些实施方案中，注射器泵系统进一步包括立体定向设备，所述立体定向设备包括被构造成降低到手术视野中的引导臂，其中连接器可拆卸地附接到立体定向设备的引导臂。在某些实施方案中，中空针包括组织止挡件。在某些实施方案中，可改变远侧和/或近侧止挡件在浮动插管上的位置。在一些实施方案中，支撑突片包括手指夹。在一些实施方案中，连接器包括一个或多个凹部，所述凹部被构造成紧密地配合一个或多个支撑突片的端部。在一些实施方案中，连接器包括突片锁，所述突片锁将一个或多个支撑突片锁定在一个或多个凹部中的适当位置。在一些实施方案中，卡普耳包含医用流体物质。在一些实施方案中，医用流体物质包括细胞。在一些实施方案中，细胞是神经祖细胞。在一些实施方案中，神经祖细胞表达胶质细胞系衍生的神经营养因子。

在各种实施方案中，本发明教导了一种用于将流体物质注射到受试者中的方法，所述方法包括：提供(1)注射器泵系统，其包括马达组件，所述马达组件包括：(a)壳体，其包括第一端和第二端，(b)马达，和(c)可旋转驱动轴件，其中所述马达被构造成促使所述可旋转驱动轴件旋转，并且所述马达和可旋转驱动轴件至少部分地容纳在所述壳体内；卡普耳组件，其包括(a)包括细长入口端口的第一端，(b)包括细长出口端口的第二端和(c)设置在细长入口端口和细长出口端口之间并与其流体连通的腔室；细长柱塞，其包括(a)接收端，(b)主体和(c)推动端，其中(1)细长柱塞被构造成嵌套在细长入口端口内，(2)柱塞的推动端被构造成与腔室形成基本上不漏流体的密封，以及(3)可旋转驱动轴件被构造成直接地、或通过中间轴件间接地对柱塞的接收端施加驱动力，使得柱塞可沿着出口端口的方向推动，从而逐出腔室中的任何流体；插管系统，其中所述插管系统包括输送管，所述输送管包括第一输送管端和第二输送管端，并且其中(1)所述第一输送管端连接到卡普耳组件的第二端并与其流体连通，以及(2)第二输送管端连接到中空针并与中空针流体连通；以及位于卡普耳的腔室内的医用流体物质；(2)将中空针的一部分插入到受试者中；以及(3)将医用流体物质泵送出腔室，使其通过输送管和中空针，并进入受试者中。在一些实施方案中，中空针插入到受试者的脊髓中。在某些实施方案中，插管系统包括浮动插管系统，所述浮动插管系统包括：基部插管，其包括近侧端部、远侧端部和内腔；浮动插管，其包括内腔，其中(a)所述浮动插管被构造成至少部分地容纳在基部插管的内腔内部，(b)所述浮动插管包括在接合于所述基部插管中时比所述基部插管的近侧端部和远侧端部近侧和远侧地延伸得更远的近侧端部和远侧端部，以及(c)所述浮动插管被构造成在接合于所述基部插管中时在沿着基部插管的纵向轴线的方向上移动；远侧止挡件，其连接到所述浮动插管的远侧端部，其中所述远侧止挡件被构造和定位成当所述浮动插管接合在所述基部插管中时，防止所述远侧止挡件在近侧方向上移动经过所述基部插管的远侧端部；以及近侧止挡件，其连接到所述浮动插管的近侧端部，其中(1)所述近侧止挡件被构造和定位成防止所述近侧止挡件在远侧方向上移动经过所述基部插管的近侧端部；(2)从所述近侧止挡件到远侧止挡件的距离大于基部插管的近侧和远侧端部之间的距离；(3)中空针连接到浮动插管的远侧端部；(4)输送管连接到中空针，以及(5)输送管的长度的至少一部分容纳在浮动插管的内腔和/或基部插管的内腔内部。在一些实施方案中，浮动插管系统进一步包括连接到基部插管的一个或多个支撑突片。在某些实施方案中，浮动插管系统进一步包括可拆卸地附接到支撑突片的连接器。在某些实施方案中，浮动插管系统进一步包括立体定向设备，所述立体定向设备包括被构造成降低到手术视野中的引导臂，并且其中连接器可拆卸地附接到立体定向设备的引导臂。在一些实施方案中，浮动插管系统的中空针包括组织止挡件。在某些实施方案中，可改变远侧和/或近侧止挡件在浮动插管上的位置。在某些实施方案中，浮动插管系统的支撑突片包括手指夹。在一些实施方案中，浮动插管系统的连接器包括一个或多个凹部，所述凹部被构造成紧密地配合一个或多个支撑突片的端部。在某些实施方案中，被注射到受试者的脊髓中的医用流体物质包括细胞。在某些实施方案中，细胞是神经祖细胞。在某些实施方案中，神经祖细胞表达胶质细胞系衍生的神经营养因子。在一些实施方案中，受试者已被诊断为患有神经性疾病、神经性创伤、癌症或它们的组合。在一些实施方案中，受试者是已被诊断为患有肌萎缩性侧索硬化症(ALS)的人。

在各种实施方案中，本发明教导了一种试剂盒，其包括：上述任何注射器泵系统；以及其将物质注射到受试者中的使用说明书。

在各种实施方案中，本发明教导了一种用于将治疗性物质注射到受试者的组织部位中的系统。在一些实施方案中，所述系统包括立体定向设备，所述立体定向设备包括：引导臂，其被构造成沿着第一轴线朝向或远离受试者的组织部位引导医疗器械；定位臂，其被构造成沿着垂直于第一轴线的第二轴线定位引导臂；附接臂，其被构造成将立体定向设备附接到组织牵开器的臂；以及连接臂，其被构造成将所述附接臂连接到所述定位臂；其中所述引导臂、定位臂和连接臂中的一个或多个被机动化并且被配置成是电子控制的，以便调整它们的相对位置。在某些实施方案中，所述引导臂、定位臂和连接臂中的一个或多个包括传感器，所述传感器用于感测它们相对于彼此或受试者上的界标的位置。在一些实施方案中，所述系统进一步包括计算机，所述计算机被配置成从所述传感器中的一个或多个无线地接收输入和/或无线地控制所述立体定向设备的一个或多个臂的位置。在一些实施方案中，所述系统进一步包括连接到所述立体定向设备的所述引导臂的插管系统，其中所述插管系统包括中空管和连接到其的中空针。在某些实施方案中，所述插管系统包括一个或多个传感器，所述传感器被配置成感测中空针插入到受试者中的程度。在某些实施方案中，所述系统进一步包括注射器泵，其中所述注射器泵附接到所述立体定向设备，并且其中所述注射器泵连接到所述插管系统的中空管并与其流体连通。在某些实施方案中，所述注射器泵包括一个或多个电子控制的马达，所述马达被配置成将治疗性物质泵送通过所述插管系统的中空管和中空针。在一些实施方案中，所述注射器泵包括被配置成感测治疗性物质的体积和/或流速的一个或多个传感器。在某些实施方案中，所述注射器泵马达的操作由计算机系统控制。

在各种实施方案中，本发明教导了一种用于将治疗性物质注射到受试者的组织部位中的方法，所述方法包括：(1)提供用于将治疗性物质注射到受试者的组织部位中的系统，其中所述系统包括(a)立体定向设备，所述立体定向设备包括：(i)引导臂，其被构造成沿着第一轴线朝向或远离受试者的组织部位引导医疗器械；(ii)定位臂，其被构造成沿着垂直于第一轴线的第二轴线定位引导臂；(iii)附接臂，其被构造成将立体定向设备附接到组织牵开器的臂；以及(iv)连接臂，其被构造成将附接臂连接到定位臂；其中引导臂、定位臂和连接臂中的一个或多个被机动化并且被配置成是电子控制的，以便调整它们的相对位置；(b)插管系统，其包括中空管和连接到其的中空针，其中所述插管系统附接到立体定向设备的引导臂；以及(c)注射器泵，其包括腔室，所述腔室包括治疗性物质，其中注射器泵连接到插管的中空管并与其流体连通；操作立体定向设备以将插管系统的中空针定位到受试者的组织部位中；以及(3)操作注射器泵以将治疗性物质泵送通过插管系统的中空管和中空针并进入受试者的组织部位中。在一些实施方案中，所述立体定向设备的引导臂、定位臂和连接臂中的一个或多个进一步包括传感器，所述传感器用于感测它们相对于彼此或受试者上的界标的位置。在一些实施方案中，所述系统进一步包括计算机，所述计算机被配置成从立体定向设备的一个或多个传感器无线地接收输入和/或控制立体定向设备的一个或多个臂的位置。在一些实施方案中，所述插管系统进一步包括一个或多个传感器，所述传感器被配置成感测中空针插入到受试者中的程度。在一些实施方案中，所述注射器泵进一步包括一个或多个电子控制的马达，所述马达被配置成将所述治疗性物质泵送通过所述插管系统的中空管和中空针。在一些实施方案中，所述注射器泵进一步包括被配置成感测治疗性物质的体积和/或流速的一个或多个传感器。在某些实施方案中，所述注射器泵和/或立体定向设备以电子方式操作。在某些实施方案中，受试者的组织部位是受试者的脊髓。在某些实施方案中，治疗性物质包括神经祖细胞。在各种实施方案中，神经祖细胞表达胶质细胞系衍生的神经营养因子。在某些实施方案中，受试者已被诊断为患有神经性疾病、神经性创伤、癌症或它们的组合。在一些实施方案中，受试者已被诊断为患有肌萎缩性侧索硬化症。

附图说明

示例性实施方案在附图中示出。希望本文公开的实施方案和附图被视为说明性而非限制性。

图1A描绘了根据本发明的实施方案的立体定向设备100。立体定向设备100被夹持到组织牵开器300的臂301。圆柱形物体400通过侧夹6000紧固到立体定向设备100。图1B描绘了未附接到组织牵开器的立体定向设备100。图1C描绘了立体定向设备200。图1D描绘了附接到圆柱形物体400和组织牵开器300的立体定向设备100。器械7000被示为附接到立体定向设备100的引导臂1000，并且在组织牵开器300的臂之间沿z轴线向下延伸。

图2A描绘了根据本发明的实施方案的立体定向设备100。示出了组织牵开器300和圆柱形物体400。图2B描绘了立体定向设备100的替代视图。图2C描绘了立体定向设备200的替代视图。

图3描绘了根据本发明的实施方案的立体定向设备100的部分分解视图。

图4描绘了根据本发明的实施方案的立体定向设备100的部分分解视图。

图5描绘了根据本发明的实施方案，松动旋钮114允许调整定位臂2000沿着x轴线的位置。

图6描绘了根据本发明的实施方案，松动螺钉135允许调整定位臂2000沿着y轴线的位置。

图7描绘了根据本发明的实施方案，松动旋钮130允许调整圆柱形物体400沿着x轴线的位置。

图8描绘了根据本发明的实施方案，旋钮114的松动允许定位臂2000围绕x轴线的旋转以及引导臂1000沿着y-z平面的相关联运动。

图9描绘了根据本发明的实施方案，松动螺钉135允许十字夹具132围绕y轴线的旋转，以及引导臂1000沿着x-z平面的相关联运动。

图10描绘了根据本发明的实施方案，旋转拨盘116引起定位臂2000的内部嵌套元件112的伸缩。图10还示出了旋转拨盘101引起器械附接部件107沿着z轴线的运动。

图11描绘了根据本发明的实施方案，旋转拨盘131引起连接臂3000的内部嵌套元件119的伸缩运动。

图12描绘了根据本发明的实施方案的连接臂3000的部分分解视图。标记为“14A”的箭头表示图14A中所示的横截面。

图13描绘了根据本发明的实施方案的连接臂3000的一部分的分解视图。

图14A描绘了根据本发明的实施方案的连接臂3000的长轴的横截面视图。图14B描绘了连接臂3000的短轴的横截面视图。

图15描绘了根据本发明的实施方案的定位臂2000的部分分解视图。标记为“17A”的箭头表示图17A中所示的横截面。

图16描绘了根据本发明的实施方案的定位臂2000的一部分的部分分解视图。

图17A描绘了根据本发明的实施方案的定位臂2000的长轴的横截面视图。图17B描绘了根据本发明的实施方案的定位臂2000的短轴的横截面视图。

图18描绘了根据本发明的实施方案的引导臂1000的分解视图。标记为“19”的箭头表示图19中所示的横截面。

图19描绘了根据本发明的实施方案的引导臂1000的长轴的横截面视图。

图20描绘了根据本发明的实施方案的侧夹6000的分解视图，以及其与固定臂4000的附接。

图21描绘了根据本发明的实施方案的固定臂4000的替代分解视图。

图22描绘了根据本发明的实施方案的侧夹6000。

图23描绘了根据本发明的实施方案的浮动插管系统8000的透视图。

图24描绘了根据本发明的实施方案的附接到连接器420的浮动插管系统8000的透视图。

图25描绘了根据本发明的实施方案的浮动插管系统8000和连接器420的分解视图。

图26描绘了根据本发明的实施方案的附接到连接器420的浮动插管系统8000的透视图和分解视图。

图27描绘了根据本发明的实施方案的附接到连接器420的浮动插管系统8000的侧视图。

图28描绘了根据本发明的实施方案的在附接到连接器420和立体定向装置100之前的浮动插管系统8000的透视图。

图29描绘了根据本发明的实施方案的浮动插管系统8000和已经安装在连接器420和立体定向装置100上的销424a和424b(示于图28中)的支撑突片402a和402b的透视图。

图30描绘了根据本发明的实施方案的在支撑突片402a和402b已经旋转到空间或凹部422a和422b中之后附接到连接器420和立体定向装置100的浮动插管系统8000的透视图。

图31描绘了根据本发明的实施方案的注射器泵9000的部分分解视图。

图32描绘了根据本发明的实施方案的注射器泵9000的横截面和部分分解视图。

图33描绘了根据本发明的实施方案的注射器泵9000的一部分的横截面视图。

图34描绘了根据本发明的实施方案，注射器泵9000可定位在立体定向装置100的侧夹6000中。

图35描绘了根据本发明的实施方案，注射泵9000接合在立体定向装置100的侧夹6000中。

图36描绘了根据本发明的实施方案的通过输送管7000连接到浮动插管8000的注射器泵9000。浮动插管8000被示为连接到立体定向装置100的引导臂。

图37描绘了根据本发明的实施方案，注射器泵9000可通过管10000连接到浮动插管8000。管10000在一端上终止在联结器/连接器10001中，所述联结器/连接器将管10000联结到注射器泵9000。另一方面，管10000通过凸鲁尔锁配件10002和凹鲁尔锁配件10003连接到输送管7000。浮动插管8000被示为连接到立体定向装置100的引导臂。

图38描绘了根据本发明的实施方案，箭头和线表示各种部件或部件类别(标记为“A”、“B”和“C”)于立体定向装置和与其附接的注射器泵上可定位的位置。“A”表示诸如机电开关、光学传感器、电磁传感器和电容传感器等一个或多个部件，如本文更详细描述。“B”表示诸如基于应变计的传感器、基于压电的传感器、电磁传感器、光学传感器、电容传感器和电势计式传感器等一个或多个部件。“C”表示诸如基于视频的运动捕捉系统、电势计(线性距离传感器)、线性可变差动变压器(LVDT)、感应式接近传感器、旋转编码器、增量编码器、绝对位置编码器、Gill传感器和超声波传感器等一个或多个部件。

图39描绘了根据本发明的实施方案，箭头和线表示各种部件或部件类别(标记为“A”、“B”和“C”)于浮动插管系统上可定位的位置。“A”表示诸如机电开关、光学传感器、电磁传感器和电容传感器等一个或多个部件，如本文更详细描述。“B”表示诸如基于应变计的传感器、基于压电的传感器、电磁传感器、光学传感器、电容传感器和电势计式传感器等一个或多个部件。“C”表示诸如基于视频的运动捕捉系统、电势计(线性距离传感器)、线性可变差动变压器(LVDT)、感应式接近传感器、旋转编码器、增量编码器、绝对位置编码器、Gill传感器和超声波传感器等一个或多个部件。

具体实施方式

本文引用的所有参考文献的全部内容以引用的方式并入，如同完整阐述般。除非另有明确定义，否则本文中使用的技术和科学术语具有与本发明所属的领域中的普通技术人员所通常理解的意义相同的意义。Szycher’s Dictionary of Medical Devices CRC出版社,1995可为本文中使用的许多术语和短语提供有用的指导。本领域中的技术人员将认识到可用于本发明的实践中的与本文所述类似或等同的许多方法和材料。实际上，本发明决不限于具体描述的方法和材料。

在一些实施方案中，用于描述和要求保护本发明的某些实施方案的诸如尺寸、形状、相对位置等的性质应被理解为由术语“约”修饰。

术语“患者”和“受试者”在本文中可互换使用。这些术语旨在包括所有动物受试者，包括哺乳动物。人类患者/受试者旨在处于使用本文所述的本发明系统、设备和方法的各种实施方案治疗的患者/受试者的范围内。

如本文所使用，术语“解剖特征”和“解剖结构”包括在受试者的身体上或身体中发现的任何组织或组织集合。

如本文所使用，术语“流体”包括任何流体，包括但不限于气体或流体。

如本文所示，在一些实施方案中，本发明公开了新颖的稳定设备、插管系统和设备、注射器泵系统和设备以及其使用方法。在一些实施方案中，本发明公开了可单独使用或与上述设备、系统和方法结合使用的成像系统和方法。在一些实施方案中，本发明公开了上述设备和系统通过传感器、马达、接收器、发射器和计算机而实现的自动化。虽然本领域中的技术人员将容易地理解存在本文所述的系统和的许多可能的应用，但是某些实施方案对于在脊髓上或周围执行的程序特别有用，所述程序包括向其输送切割刃细胞和分子疗法。

虽然本文描述了立体定向设备的许多实施方案，但是它们均具有某些共同的特征。首先，每个立体定向设备包括构成能够稳定地连接到组织牵开装置的臂或其他支撑系统(例如，桌子、灯或可被夹持的任何其他固体物体)的“固定区段”的一个或多个部件。本文所述的每个立体定向设备共同具有的第二特征是“定位区段”，其包括能够将器械定位在受试者身体中的期望位置上的一个或多个部件。第三个共同特征是“连接区段”，其用于可操作地连接定位区段和固定区段。第四个共同特征是“引导区段”，其可用于将器械引导到受试者身体中或从受试者身体移除器械。

下文提供了对可用于到达上述每个共同区段的各种部件、部件的组合以及部件相对于彼此的配置的描述。还描述了可添加到立体定向设备的另外特征。

固定区段

在一些实施方案中，立体定向设备的固定区段被构造成可拆卸地附接到组织牵开器的臂或任何类似尺寸的装置。可使用各种各样的部件和其组合，以多种方式中的任一种来实现可拆卸的附接。仅举非限制性实施例，固定区段可通过使用一个或多个钩扣、一个或多个夹具、一个或多个磁体、一个或多个螺钉、一个或多个销、一个或多个狭槽和沟槽布置、一根或多根条带、它们的组合等附接到组织牵开器的臂。因此，这些部件中的每一个及其修改版本均在本发明的范围内。进一步预期，设备的附接部分可被构造成附接到在执行医疗程序的环境中可能发现的各种类型的设备中的任一种，所述环境包括但不限于桌子、灯、支架、托盘、成像设备等。还预期，装置可被配置成用于非手术环境中，其中其可用于执行需要使用精确引导的任何目标。还应当理解的是，装置可针对这些目标适当地按比例放大或缩小。因此，装置可被配置为适当的尺寸，以精确地输送微观尺度的物品(例如，将物质注射到细胞中)，或者其可被配置为适当的尺寸来定位或输送大得多的物品。

在一些实施方案中，夹持机构被并入在固定臂上，并用于将立体定向设备附接到组织牵开器的臂。本领域中的技术人员将容易理解，许多类型的夹持机构适于实现此功能。图3中描绘了一个非限制性实施例，其示出了固定臂4000的夹持机构5000可用于夹持组织牵开器300的夹持臂301(部分示出)。图21中示出了此特定实施方案的夹持部件的更详细的视图，并且在实施例部分中透彻描述了各个部件(和其功能)。

重要的是，图21中所示的夹持机构可用于将立体定向设备(包括立体定向设备100)牢牢地和可拆卸地附接到多个不同类型的组织牵开器的臂。夹持机构可附接的牵开器的非限制性实施例包括桅杆象限牵开器系统(Medtronic)、MARS牵开器系统(GlobusMedical)、Spyder牵开器系统(Aesculap)、峡谷牵开器系统(K2M)、Synframe牵开器系统(DePuy Synthes)和Luxor牵开器系统(Stryker)。本领域中的技术人员将容易理解，与上述那些牵开器相似的具有一个或多个臂的任何牵开器也可与本文所述的本发明的立体定向设备结合使用。本领域中的技术人员将进一步了解，上述替代的附接机构(诸如夹具、钩扣和类似机构)将允许将设备的固定区段附接到上文没有具体列出的替代牵开器装置的一个或多个臂。类似地，立体定向设备的固定区段可包括用于将立体定向设备附接到除组织牵开器以外的装置而不会显著影响装置的其余部分的功能的合适形状、尺寸和取向的附接机构。

定位区段

在医疗应用的上下文中，定位区段的目的是允许通过定位器械所附接的引导臂来将器械稳定地定位在期望的解剖位置上。存在可构成立体定向设备的定位区段的许多可能的部件和其构造。在某些实施方案中，定位区段包括允许伸缩运动的部件，这允许精细调整附接到引导臂的器械的位置。在一些实施方案中，使用定位臂。在各种实施方案中，定位臂包括两个或更多个嵌套元件，所述嵌套元件以允许伸缩运动的方式可操作地连接到彼此以及输入部件(例如，拨盘)。在非限制性实施例中，伸缩运动由图15-17中所描绘的部件完成。实施例部分中透彻描述了图15-17的特定部件之间的相互作用和操作。

稳定和控制定位臂的伸缩运动的可能方式有很多种。仅举非限制性实施例，如果使用具有螺纹轴件的机构，如图15-17中所示，那么可使用轴件上的螺纹的数量和螺纹的间距来规定定位臂响应于相关联输入(例如，拨盘旋转)伸缩的度数。在某些实施方案中，定位臂通过使用限制其除了沿着轴被推进或缩回之外的所有运动范围的部件而被稳定。仅举非限制性实施例，图16示出了引导固定螺钉176a和176b以及支撑元件178a和178b的构型用于对定位臂2000的内部嵌套元件112的L形轨道179a和179b施加压力。图16还示出了螺钉175定位于固定螺钉176a和176b的相对侧上，以便增加内部嵌套部件112的稳定性，特别是在其被延伸或缩回时。所有这些部件可帮助在利用装置的同时提高精确度，这在医疗环境中可能是尤其重要的。

将定位臂附接到引导臂有许多可能的方式。如图3中所示，单向定位臂2000可通过使用螺钉133连接到引导臂1000，所述螺钉横跨引导臂1000的短轴并连接到带沟槽的接收插口134。

连接区段

立体定向设备的连接区段的长轴可被构造成垂直于固定区段和定位区段的长轴。在一些实施方案中，连接区段(如定位区段)是伸缩臂(“连接臂”)。在一些实施方案中，如上所述，伸缩连接臂可通过可与定位区段相关联的任何上述部件来稳定和控制。仅举非限制性实施例，可通过使用图12-14中所示的部件来实现连接臂的伸缩，实施例部分中透彻描述了部件之间的相互作用和功能。

引导区段

引导区段可被构造成允许可延伸到受试者身体中和从受试者身体缩回的一个或多个器械的附接。在其他实施方案中，如上所示，引导区段可用于朝向另一目标延伸或从另一目标缩回，包括在非医疗环境中。在一些实施方案中，引导区段包括引导臂。器械可连接到引导臂的可能方式有许多种。本领域中的技术人员将容易理解，可用于将器械附接到引导臂的可能部件将根据要附接的器械的尺寸和性质而变化。仅举非限制性实施例，可通过使用一根或多根条带、夹具、钩扣、磁体和它们的组合来实现将各种器械附接到引导臂。

可附接到引导臂的器械的实施例包括但决不限于插管(包括本文所述的浮动插管系统)、活检针、针、管、烧灼装置、激光器、钻头、内窥镜、导丝、光纤装置、电极、锯、超声波装置、分光装置、相机、电传感器、热传感器、导管、引流管、成像装置(诸如本文中列出和/或描述的那些装置中的任一者)等。在某些实施方案中，由本文所述的本发明设备引导的器械包括引导针和被配置为同心地容置在引导针中的注射针。在一些实施方案中，一旦引导针在医疗程序期间被适当地定位在受试者中，引导针和注射针的同心布置便允许注射针推进穿过引导针，使得注射针可输送生物或化学材料的有效载荷到受试者的适当部位。在一些实施方案中，由本发明设备引导和/或稳定的器械是脊柱多节段细胞和药物输送装置，诸如美国专利申请号12/598,667中描述的装置，该申请的全部内容以引用方式并入本文，如同完整阐述般。

本领域中的技术人员还将容易理解，可将设备构造成在连接到引导臂的同时允许器械延伸到受试者或其他目标和从受试者或其他目标缩回的可能方式存在很多种。图18描绘了可用于该目的的机构的一个非限制性实施例。实施例部分中透彻地述了图18中所示的部件之间相关性与那些部件的功能。

单独区段的取向

固定区段、连接区段、定位区段和引导区段可通过各种方式中的任一种彼此连接，这取决于每个区段的期望的运动范围。在一些实施方案中，定位臂和连接臂相对于彼此的垂直取向通过使用具有垂直定位的夹持套环的部件来建立。在实施方案中，可使用十字夹具132(描绘于图1A中)。如图5中所示，当使用十字夹具132固定定位臂2000时，旋钮114可旋转以松动套环115，从而允许调整定位臂2000沿着x轴线的位置。如图8中所示，通过旋转旋钮114松动套环115还允许定位臂2000沿着x轴线旋转，这转化成引导臂1000沿着y-z平面的运动。

如图6中所示，当使用十字夹具132固定连接臂3000时，螺钉135的旋转松动下套环117，这允许调整定位臂2000沿着y轴线的位置。如图9中所示，松动套环117还允许十字夹具132沿着y轴线旋转，这转而转化成引导臂1000沿着x-z平面的运动。

另外的特征

上述立体定向设备的主要区段可被构造成允许在设备上并入另外的特征。例如，立体定向设备可包括定位于设备的一个或多个主要区段(即，引导区段、定位区段、连接区段和附接区段)上的夹具(或本文所述的任何其他附接机构)，用于附接对特定应用有用的另外的器械或装置。

在某些实施方案中，立体定向设备包括附接到固定区段的侧夹，所述侧夹允许附接有用的器械或装置。例如，如图3中所示，侧夹6000可用于保持圆柱形装置400。特定非限制性实施方案的部件(侧夹6000)在图22中清楚地示出，并且在实施例部分中进行了透彻描述。本领域中的技术人员将容易地理解，诸如侧夹6000的侧夹可用于将具有适当尺寸的多个装置中的任何一个附接到立体定向设备。尽管图3中所示的特定装置400是圆柱形的，但是实际上几乎任何形状的装置可通过适当地修改夹具(例如，侧夹)的形状和尺寸来附接。

可附接到本文所述的立体定向设备的装置可包括但不决不限于泵(诸如本文所述的注射器泵系统的泵)、用于接收从受试者身体移除的物质的贮存器、小型马达、控制面板、成像装置或其一部分(包括本文所述的任何适当尺寸的成像装置)等。在一些实施方案中，所附接的装置是可被定位成观察患者身体中接合组织牵开器的开口的光纤相机或其一部分。在一些实施方案中，附接到设备的贮存器可被构造成保持各种有用物质中的任何一种，包括但决不限于细胞(包括用于各种治疗性处理的干细胞)、流体、药物、造影剂、放射性材料、它们的组合等。

可连接到本文所述的本发明设备的一个或多个区段的附加类别的装置是光源。在各种实施方案中，本发明设备可包括一个或多个光源，所述光源被构造成在医疗程序期间将光投射到受试者身体上或身体中的有关区域上。在一些实施方案中，一个或多个光源附接到引导臂。在一些实施方案中，光源是激光器。在一些实施方案中，光源是可用于烧灼或切割的相对高能量的激光器。在一些实施方案中，光源是相对低能量的激光器，所述激光器可用于在视觉上瞄准受试者身体上或身体中的某个区域以进行切割或其他医疗干预。在其他实施方案中，光源提供相对低能量的光以帮助可视化有关区域。在其他实施方案中，光源提供引起荧光团荧光的波长的光。在各种实施方案中，荧光团被直接引入到受试者的身体中，存在于驻留于受试者身体内或天然存在的细胞中。仅举非限制性实施例，由光源投射的光的波长可在可见、IR或UV范围中。

可并入到本文所述的立体定向设备上的另一类别的装置是成像模式。在一些实施方案中，成像模式附接到引导臂。然而，本领域中的技术人员将认识到，适当尺寸的成像模式(或本文所述的或与之类似的任何其他装置)的全部或一部分可通过本文所述的任何形式的附接而附接到本文所述的设备的任何臂。在一些实施方案中，成像模式包括用于执行MRI、CT或超声成像的装置。在一些实施方案中，内窥镜附接到引导臂。在一些实施方案中，显微镜或其他放大器械的一个或多个部件附接到引导臂。本领域中的技术人员将容易地理解，适用于附接到引导臂的尺寸的许多其他有用器械中的任何一种可与本文所述的本发明设备结合使用，并且通过本文所述的任何附接手段附接到其上。

如上所示，在一些实施方案中，所述设备被配置成使得可手动操纵上述各个区段的位置。然而，本领域中的技术人员将容易理解，所述设备还可被配置有一个或多个马达、齿轮、滑轮和电子控制件，使得设备的一个或多个区段可以是电子控制的。

在一些实施方案中，本文所述的设备或其一个或多个部分由不锈钢制成。在一些实施方案中，设备由钛、奥氏体钢、马氏体钢、黄铜、碳纤维、塑料、复合材料、它们的组合等制成。在优选实施方案中，所使用的一种或多种材料是生物相容的。

在一些实施方案中，本发明教导了一种方法，其包括使用本文所述的任何立体定向设备，以促进以下程序中的一个或多个：(1)将物质引入到受试者中；(2)从受试者中移除物质；以及(3)操纵受试者身体的一部分。本领域中的技术人员将容易理解，装置可用于将物质引入到受试者身体中和/或从受试者身体的任何部分移除物质，包括但决不限于器官、关节(肩、髋、膝盖等)、韧带、肌腱、肌肉、眼睛、腔或任何其他组织。在一些实施方案中，设备可用于将物质引入到受试者脑部中或从受试者脑部中移除物质。在一些实施方案中，引入到受试者身体中的物质可包括但决不限于生物和/或合成物质。生物物质可包括但决不限于干细胞、神经祖细胞、组织、血液、激素、凝血因子、载体(包括但不限于病毒载体、质粒等)、DNA、RNA、蛋白质、生长因子、抑制物质、基质、它们的组合等。可引入到受试者身体中的合成物质可包括但决不限于药剂、标志物(包括但不限于生物标志物或任何其他类型的可使用或不使用成像设备可视化的标志物)、可植入的医疗装置、电传感器、电刺激器(包括用于刺激受试者脑部的一个或多个部分的装置)、胶水、缝合线、化学治疗剂、放射性材料、超极化物质和它们的组合等。

可使用本发明的立体定向设备和方法从受试者身体中移除的物质除了组织、器官、癌细胞和癌前细胞、骨髓、流体、异物和它们的组合等之外，还包括但决不限于可引入到受试者中的任何上述物质。

在一些实施方案中，本发明方法包括使用本文所述的任何本发明设备来定位本文所述的任何器械，使得它们可被引入在本文所述的牵开器装置的伸展元件之间，并且然后被引导在与所述伸展元件相关联的组织的相邻区段之间。在实施方案中，本发明方法包括使用本发明设备100的引导臂1000将与插管相关联的针引入到受试者脊髓的任何部分(包括在本文的非限制性实施例中具体描述的区段)中。神经祖细胞的有效载荷然后被推进通过插管和针并进入受试者脊髓中。在一些实施方案中，神经祖细胞表达胶质细胞系衍生的神经营养因子(GDNF)。在一些实施方案中，受试者已被诊断为患有神经退行性疾病。在一些实施方案中，神经退行性疾病是肌萎缩性侧索硬化(ALS)。在一些实施方案中，受试者具有神经性损伤。在一些实施方案中，受试者脊髓的一个或多个区段被损坏、切断或部分切断。

在一些实施方案中，本发明教导了一种方法，其包括(1)将本文所述的任何设备附接到牵开器的臂；(2)将本文所述的任何器械附接到设备的引导臂(通过上述任何手段)；以及(3)将器械推进通过牵开器的分离元件并通过受试者身体中的切口进入受试者身体中。图1D示出了可如何定位设备的部件来执行此方法的非限制性实施例。

浮动插管器械和系统

在一些实施方案中，本文所述的任何立体定向装置的引导臂可附接到本文所述的任何浮动插管系统。附接到引导臂的浮动插管系统(或其一个或多个部件)可用于执行精确注射(包括注射任何医用物质，无论是否在本文中描述)。仅举非限制性实施例，当将物质注射到脊髓中时，可使用插管系统和立体定向装置，从而允许护理者将插管和针准确地定位在正确位置。

通常，一旦将针插入到受试者的组织中，受试者相对于针的任何移动便可能损害受试者的组织。这对于对敏感区域(诸如脊髓或脑部)的注射特别有问题，因为对脊髓或脑部的损害可能会产生严重的后果。例如，如果立体定向装置将针降低到脊柱中，并且针没有提供止挡机构，或允许沿着针的纵向轴线移动，那么患者的反射(包括但不限于心脏或肺部反射)、抽搐或屈曲可能导致针穿透太远，或以其他方式改变方向、损害或切断脊髓组织(例如，通过剪切)。这可能对患者产生灾难性的后果。

因此，在一些实施方案中，本发明教导了一种浮动插管系统，其具有可与本文所述的任何立体定向系统分开使用或与之结合使用的一个或多个部件。在一些实施方案中，浮动插管便可附接到立体定向装置的引导臂，从而允许一旦针已经插入到患者中，插管便响应于患者移动而移动。在一些实施方案中，系统包括与基部插管相互作用的浮动插管，其中浮动插管可相对于基部插管上下移动以适应患者的移动。基部插管可附接到连接器，连接器转而附接到立体定向装置。此构型可提供从连接器与立体定向装置的附接所获得的稳定性和支撑。在其他实施方案中，基部插管可直接附接到立体定向装置。基部插管可包括两个或更多个支撑突片，诸如图23中所描绘的支撑突片402a和402b，所述支撑突片具有接收附接到连接器的销的孔，诸如图23中所描绘的孔417a和417b。另外，突片可包括指垫以方便护理者操纵和处理插管。

在一些实施方案中，支撑突片可包括插口(例如，图23的元件417a和417b)以可拆卸地连接到由连接器支撑的销或将支撑突片安装在所述销上。这将允许突片将基部插管保持在适当位置，同时允许围绕销旋转。在一些实施方案中，连接器可包括锁定构件。仅举非限制性实施例，连接器420可包括锁定构件418，如图24中所描绘。在一些实施方案中，支撑突片可旋转到连接器中的凹槽或空间中，并且然后可移动锁定构件以阻止支撑突片旋转退出。仅举实施例，图24示出了连接器420的凹入部分，其中支撑突片402a和402b通过锁定构件418接合并固定在适当位置。在一些实施方案中，可使用一个以上锁定构件来阻挡支撑突片。

在一些实施方案中，锁定构件是物理限制，其通过旋转阻挡支撑突片旋出适当位置的手柄而产生干涉配合。一旦突片安装在销上，锁定手柄便可旋转到适当位置，并且然后旋转到连接器上的一个或多个狭槽中。因此，在一些实施方案中，基部插管可通过连接器刚性地附接到立体定向装置。在其他实施方案中，基部插管可通过突片直接附接到立体定向装置的引导臂或其他定位区段。在其他实施方案中，立体定向装置可包括直接附接到插管的圆管的压力袖带。最终，可使用各种方法/装置来将基部插管附接到立体定向装置，包括本文描述和/或描绘的任何合适类型的附接机构中的一种或多种。

浮动插管可从由立体定向装置支撑的基部插管向下延伸。在一些实施方案中，浮动插管将装配在基部插管的内腔内部。在其他实施方案中，基部插管将装配在浮动插管的内腔内部。在两个实施方案中，同心配合允许基部插管接触浮动插管，同时允许浮动插管沿着基部插管的纵向轴线并相对于基部插管滑动。在一些实施方案中，浮动插管和基部插管之间的配合将防止浮动插管除了沿着纵向轴线之外基本上在其他方向上移动。在一些实施方案中，浮动插管和基部插管可通过铰链机构连接到立体定向装置，所述铰链机构允许沿垂直于插管的纵向轴线的方向运动，以便在针被放置之后适应患者的移动。

在一些实施方案中，浮动插管将沿着基部插管的内腔内部延伸，并且浮动插管将具有足够的长度以在基部插管的两侧上突出。此外，浮动插管可包括止挡件，所述止挡件被定位成使得当浮动插管接合在基部插管中时，它们被定位成超过基部插管的每个端部。仅举实施例，止挡件可根据图26中所示的布置来构造，其中止挡件410a和410b位于浮动插管404的端部附近，使得它们在浮动插管404接合在基部插管406中时限制基部插管406的运动范围。在图27中示出的构型中，顶部(近侧)止挡件410a被示为固定到浮动插管的顶部(近侧)端部，并且其防止浮动插管从基部插管406掉下和掉出。图27示出了通过将下止挡件410b定位在浮动插管的远侧端部处，位于浮动插管底部的针416可在对基部插管406施加向下力时，由于来自基部插管406推动下止挡件410b的阻力而被插入到组织中。在没有底部止挡件或可比较元件的情况下，当基部插管朝向受试者降低时，浮动插管不能提供足够的压力来将针插入到受试者的解剖目标(例如，脊髓)中。

在一些实施方案中，浮动插管将包含附接到针的组织止挡件。组织止挡件可为固定到针的任何适当成形状的材料，当组织止挡件与注射部位处的组织发生接触时，其将限制注射的深度。取决于特定程序所需的注射深度，组织止挡件可定位在沿着针的任何点处。组织止挡件可为多种形状中的任何一种，包括但决不限于平坦的、楔形的、球形的和杯形的。提供用于限制针注射到组织部位(例如，脊髓)中多远的机械手段的任何合适形状均在本发明的范围内。仅举实施例，组织止挡件可根据图27的实施方案来构造，其示出了定位在针416(定位在浮动插管的端部处)和下止挡件410b之间的组织止挡件412。

在一些实施方案中，浮动插管将装配在基部插管内部，并且因此止挡件可定位在浮动插管上，使得它们接触基部插管的近侧和远侧边缘，并防止浮动插管相对于基部插管移动经过某些点。在其他实施方案中，浮动插管可装配在基部插管的外部上(基部插管将至少部分在浮动插管的内腔内部延伸)，并且可具有内部和/或外部止挡件。在一些实施方案中，还将存在用于通过浮动插管将基部插管附接到立体定向装置的空间。在一些实施方案中，浮动插管将装配在基部插管内部并突出在基部插管的两侧上。在其他实施方案中，基部插管将装配在浮动插管的内腔内部，并且浮动插管将仅覆盖基部插管的远侧部分。在此实施方案中，可使用其他止挡件或移动限制系统来限制浮动插管相对于基部插管的行进。例如，基部插管可包括狭槽，连接到浮动插管的内腔内部的突片将沿着所述狭槽骑行。突片可接触构造成从浮动插管接触突片的基部插管的内腔内部上的另一个突片。

在一些实施方案中，连接到流体贮存器的输送管将延伸插管系统的整个长度并终止于中空针。在一些实施方案中，输送管的一部分位于浮动插管和基部插管的外部，并且输送管的一部分地容纳在浮动插管的内腔内(其一部分地容纳在基部插管内)。在一些实施方案中，输送管与位于其端部处的中空针流体连通。因此，在一些实施方案中，可通过位于插管外部的输送管的第一端引入流体。然后可将流体推进穿过整个输送管(包括容纳在浮动插管内的部分)，直到流体在中空针的端部处离开中空针为止。在一些实施方案中，输送管与流体贮存器流体连通。在一些实施方案中，流体贮存器连接到流体泵(包括任何适当尺寸的流体泵，诸如本文所述的流体泵)。在一些实施方案中，可存在外部(或内部)泵和贮存器，其包含用于注射到组织部位(或受试者中的其他位置)中的治疗剂或其他可注射物质。图27的非限制性实施例描绘了嵌套在浮动插管和基部插管内的输送管408，并且终止于中空针416中。

在一些实施方案中，本发明包括使用本文所述的浮动插管系统和立体定向装置将物质注射到受试者中的程序。此程序可包括将浮动插管系统附接到立体定向装置的引导臂(通过本文所述的任何机构/手段)。然后，插管将通过推进立体定向装置的引导臂被推向注射部位。在一些实施方案中，与插管相关联的中空针将接触注射部位(例如，脊髓)，并且压力将浮动插管朝近侧推入基部插管的内腔中。浮动插管将继续向近侧移动，直到浮动插管的底部部分上的止挡件接触基部插管的远侧端部为止。然后，基部插管的远侧端部将向止挡件施加压力，所述压力将被传递到浮动插管。此后，压力会将针推入注射部位中。在一些实施方案中，针将被插入直到组织止挡件与注射部位(例如，脊髓)处的组织发生接触为止。一旦将针插入到组织中，来自针上的组织的摩擦和潜在地来自针上的注射部位的负压将使针保持在适当位置，使得针定位在插管的纵向轴线的方向上。

在一些实施方案中，一旦针完全插入到注射部位(如由组织止挡件限制)中，立体定向装置的引导臂便可从注射部位缩回，使得基部插管也远离注射部位移动并相对于浮动插管和针向上移动。这将在浮动插管的远侧止挡件和基部插管的远侧端部之间产生空间，这将允许浮动插管沿着插管的纵向轴线移动。这种移动自由将适应针所插入的受试者的移动(例如，由呼吸、心跳、屈曲等引起的移动)。移动的适应在需要注射到纤弱区域(例如，脊髓)的程序中特别重要，因为沿着针的纵向轴线的骤力具有引起针刺入受试者中更远处并引起相当大的损害的可能性，这取决于针的路径中的局部器官或其他解剖结构。

本领域中的技术人员将容易理解，本文所述的浮动插管系统的一个或多个部件可独立于本文所述的立体定向装置使用。因此，本文所述的插管系统的各个部件的各种组合是在本发明的范围内。

注射器泵

在各种实施方案中，本发明教导了一种注射器泵系统，其可用于促进上文所述的精确注射以及用于其他目的。在某些实施方案中，注射器泵系统可被构造成附接到立体定向装置，包括本文所述的任何立体定向装置。在一些实施方案中，注射器泵系统被构造成通过本文所述的立体定向装置的侧夹来固定。尽管附图(例如，图37)描绘了相对于立体定向装置在一个方向上取向的注射器泵系统，但是本文所述的注射器泵系统也可相对于立体定向装置在相反方向上取向。此外，本文所述的注射器泵系统可被构造成与本文所述的任何插管和插管系统(包括本文所述的浮动插管系统)(永久地或可拆卸地)相互作用并附接，无论是出于促进注射治疗性物质到受试者中(如本文所述)的目的还是其他目的。此外，本文所述的注射器泵系统可用作独立装置，或者它们可与实际上任何流体输送系统(特别是在医疗应用中使用的流体输送系统)的适当尺寸的流体入口联结。

本文所述的注射器泵系统均包括以下中心部件：(a)具有内部腔室的卡普耳，其被构造成保持一定数量的治疗性物质或其他医用物质，(b)柱塞，其被构造成与卡普耳的内部腔室相互作用并在其中推进以便从其排出治疗性物质(或其他医用物质)，和(c)用于向柱塞施加驱动力的马达(直接地或通过一个或多个驱动轴件间接地施加，或用于转化机械力的其他部件)。在一些实施方案中，本文所述的注射器泵系统可用于通过在注射期间调节流体动力和监测流动压力而安全地输送治疗剂，诸如干细胞(包括但不限于本文所述的任何类型的干细胞)、止痛药物、化学治疗剂和/或其他药物(以及任何其他医用物质或本文别处描述的物质的组合)。在优选实施方案中，注射器泵系统的尺寸可为使得其不会明显地阻塞用于其中使用程序的手术空间。因此，注射器泵系统可被构造成是可用于不需要立体定向系统的外科手术中的小型手持装置和/或独立泵。

关于卡普耳部件，在某些实施方案中，卡普耳可被构造为可拆卸地联结到注射器泵的一次性部件。在一些实施方案中，卡普耳部件可包含将以预定量和/或剂量注射到特定解剖部位和/或组织(例如，脊髓、脑部、肿瘤组织等)中的治疗剂(或其他医用物质)。图31中示出了包括卡普耳501的注射器泵系统9000的非限制性实施例。

在某些实施方案中，卡普耳由一种或多种可灭菌材料(例如，玻璃、塑料、金属等)制成。在一些实施方案中，卡普耳具有体积为50ul的内部腔室。在一些实施方案中，卡普耳具有体积为100ul、250ul、500ul或更大的内部腔室。在各种实施方案中，腔室的体积可为20ul至10ml或更大。卡普耳的尺寸和其内部腔室的体积可被构造成适合于适应特定应用/程序所需的治疗剂(或其他医用物质)的体积和剂量。在某些实施方案中，内部腔室是圆柱形的，但是其他形状也是可能的并且是在本发明的范围内。在某些实施方案中，卡普耳可拆卸地(直接或间接地)联结到包括马达和驱动轴件和/或柱塞的部件。在一些实施方案中，卡普耳被构造成在使用之前用治疗剂(诸如本文所述的任何类型的细胞治疗性组合物或其他治疗性组合物)预填充。在一些实施方案中，卡普耳可以可拆卸地联结到注射器泵，使得其可在医疗程序中使用之前和/或之后被灭菌(例如，通过伽马辐射、EtO等)。在一些实施方案中，注射器泵系统也可包括用于旋转和/或振动卡普耳部件的机构，以便减少或避免治疗剂(例如，细胞)的沉降、堵塞和/或结块。在一些实施方案中，卡普耳的内部可涂覆有已知的物质以防止细胞粘附或粘着到内表面。在一些实施方案中，卡普耳的内部可涂覆有肝素和/或疏水性涂层。在一些实施方案中，可对卡普耳的内部使用等离子体处理。在一些实施方案中，卡普耳的内部几何形状以防止细胞凝聚的方式构造，诸如大的纵横比路径、弯曲路径和/或一系列平行通道。在一些实施方案中，注射器泵系统被构造成经由微流体流动程序输送治疗剂。

仅举非限制性实施例，卡普耳的内部腔室可为平滑的、刚性的和/或包含沟槽。在某些实施方案中，卡普耳可被设计成使得其具有锥形内部，以便促进流体从卡普耳流出。举非限制性实施例，锥形内部可为平滑的、刚性的和/或包含沟槽。在一些实施方案中，卡普耳可在内表面或外表面上包含标记。标记可允许使用者确定卡普耳中已经装载了多少体积的物质和/或从卡普耳已经排出了多少体积的物质。在一些实施方案中，卡普耳包括由玻璃、塑料或另一种透明或半透明材料制成的窗口，所述窗口允许观察腔室中的物质。

在某些实施方案中，卡普耳包括(a)包括细长入口端口的第一端，(b)包括细长出口端口的第二端，和(c)设置在细长入口端口和细长出口端口之间并与其流体连通的腔室。在一些实施方案中，腔室、细长入口端口和细长出口端口的尺寸(即，直径)近似相同。在其他实施方案中，卡普耳的这些区段的尺寸是不同的。在一些实施方案中，入口端口和/或出口端口不是细长的，而是替代地为用于特定流体输送应用的另一形状。

现在参考柱塞部件，在一些实施方案中，柱塞是细长的，并且其包括接收柱塞端、推动柱塞端和细长柱塞主体。在一些实施方案中，柱塞被构造成嵌套在卡普耳的第一细长入口端口内。在某些实施方案中，柱塞的推动端被构造成与卡普耳的内部腔室形成不漏流体的密封。在一些实施方案中，接收柱塞端被构造成从附接到马达的驱动轴件接收压力，使得柱塞沿着卡普耳的内部腔室推进，从而排出包含在腔室中的流体。在其他实施方案中，柱塞以其他方式直接或间接地附接到马达，并且被配置成响应于来自马达的输入而沿着卡普耳的腔室推进。

关于注射器泵系统的马达，在某些实施方案中，马达(例如，图31中的元件513)包含在壳体内(例如，图31中的元件504)。在一些实施方案中，注射器泵连接到控制箱(例如，图31中的元件514)，所述控制箱电子控制由注射器泵泵送的流体的流动(速率、持续时间、体积等)。如上所示，注射器泵的马达可连接到驱动轴件以在柱塞上施加驱动力，从而引起柱塞沿着卡普耳的内部腔室推进并且排出其中所包含的治疗性或其他医用物质。

虽然注射器泵可经由导线连接到控制箱(或其他控制器)(如图31中所示)，但是与控制箱/控制器的无线连接也在本发明的范围内，并且可利用本领域中已知的任何适当的无线发射器和接收器来实现。

关于其电源，在一些实施方案中，注射器泵可为电池操作的，而在其他实施方案中，注射器泵可包括连接到电源的电源线。

关于其形状，在某些实施方案中，注射器泵可为基本上圆柱形的，使得其可保持在立体定向装置的侧夹中(如本文所述和图35中所示)和/或使用者容易握住。在其他实施方案中，注射器泵可被构造成不同形状，其对于特定的应用/程序是有用的。

在某些实施方案中，注射器泵系统也可包括连接器/联结器部件。在一些实施方案中，连接器/联结器在一端包含螺纹以允许其附接到包含注射器泵的马达的壳体。例如，图31中的连接器503具有与壳体504内部上的沟槽配合的螺纹。虽然螺纹可用于将连接器/联结器附接到注射器泵的壳体，但是连接器/联结器也可通过适用于该目的的本文所述的任何附接机构来附接。在一些实施方案中，连接器/联结器被构造(螺合或以其他方式)成以其第一端附接到注射器泵马达壳体，并且以其第二端附接到卡普耳，从而促进注射器泵马达与驱动轴件之间以及卡普耳部件和柱塞部件之间的连接。图31中示出了有用构型的非限制性实施例。

在某些实施方案中，注射器泵系统也可包括阻挡检测装置，所述阻挡检测装置监测卡普耳部件内部中的流动压力的变化(例如，通过流量传感器)。在一些实施方案中，流速可通过马达的速度和施加(直接或间接地)到柱塞上的力来控制。

在各种实施方案中，注射器泵系统进一步包括将卡普耳连接到插管的输送管。在某些实施方案中，注射器泵系统进一步包括本文所述的插管。在一些实施方案中，通过输送管连接到注射器泵的插管是本文所述的浮动插管。在一些实施方案中，输送管由某种物质制成，所述物质可包括但决不限于PTFE Teflon、Tygon、硅酮、PVC、FEP、PVDF、橡胶、聚乙烯和它们的组合。在一些实施方案中，输送管由聚乙烯制成。

在一些实施方案中，注射器泵系统包括柔性和可密封的卡普耳输送管。此部件可与上述卡普耳部件结合使用，并且可以图37中所示的柔性和可密封的输送管10000的方式构造。在一些实施方案中，柔性和可密封的卡普耳输送管可通过定位于其第一端上的联结部件附接到卡普耳。此附接可例如通过螺纹联结部件10001来完成，如图37中所示。本领域中的技术人员将容易理解，任何有用的联结部件可代替图37中所示的螺纹联结部件10001。卡普耳输送管也可被构造成同时附接到本文所述的插管系统。仅举实施例，这可通过并入互补的鲁尔锁配件(诸如在图37中被示为元件10002和10003的那些配件)来实现。在一些实施方案中，卡普耳输送管可包括位于一端或两端的阀，所述阀用于允许流体仅在插管的方向上流动，而不朝向卡普耳流动。在一些实施方案中，注射器泵系统的卡普耳可预先装载有无菌盐水溶液(或任何其他生理上可耐受的惰性溶液)，并且卡普耳输送管可预先装载有包括治疗剂的溶液。在一些实施方案中，治疗剂包括细胞(包括本文所述的任何类型的细胞)。因此，当注射器泵被激活时，注射器泵的柱塞推动盐水溶液通过卡普耳的端部，这转而将治疗剂(例如，细胞)推进通过卡普耳输送管，然后通过插管系统，并且最后治疗剂(例如，细胞)和盐水均流过插管尖端处的中空针，并进入已经被引入针的患者的目标部位中。在一些实施方案中，卡普耳输送管可防止从其排出的治疗剂(例如，细胞)的沉降、堵塞或结块。

在一些实施方案中，卡普耳本身预先装载有治疗性流体物质(例如，细胞)，并且将治疗性流体物质从卡普耳泵送通过输送管，然后通过插管，并且最后进入受试者的目标部位中。用于这些实施方案的输送管可为本文所述的任何输送管，并且插管可同样地为本文所述的任何插管。

系统和设备的自动化

立体定向装置、插管装置和注射器泵装置的各种部件可装配有传感器和/或马达和/或接收器和/或发射器，以便使部件“自动化”并促进本文所述的程序。

立体定向装置自动化

传感器可放置在本文所述的立体定向装置上的多个位置处，包括但决不限于图38中由箭头和波浪线指示的位置。传感器可允许确定立体定向装置的每个臂相对于彼此和/或相对于患者上的一个或多个界标和/或相对于附接到立体定向装置的器械的位置。用于本发明的这个方面的传感器可为运动传感器、热传感器、红外传感器等。此外，可包括图38的附图描述中所列出的任何部件或部件类别，如由箭头和波浪线所示。当运动传感器定位在装置上时，它们可被定位成向中央控制单元提供反馈，所述中央控制单元被配置用于控制装置的一个或多个部件，使得可在程序期间确定每个臂的相对位置并进行适当调整。可将一个或多个热传感器定位在装置上，使得可确定与组织的接近度。因此，仅举非限制性实施例，一个或多个热传感器可定位在引导臂的尖端附近。

立体定向装置可另选地或另外包括马达，所述马达被配置成调整本文所述的装置的一个或多个臂(例如引导臂、定位臂等)的位置。在某些优选实施方案中，所述装置的一个或多个臂可被构造有马达。在一些实施方案中，马达可容置在拨盘内或部分容置在拨盘内。在一些实施方案中，马达通过驱动轴件或替代连接可操作地连接到拨盘。在一些实施方案中，马达被构造成促使一个或多个立体定向臂的拨盘(例如，如实施例中所描绘)旋转，从而促使与其相关联的臂以伸缩方式前进或缩回，这取决于旋转方向。在一些实施方案中，马达是无刷直流(DC)马达。在一些实施方案中，马达和任何相关联的电缆完全包含在立体定向装置的臂内，并且可通过通道、夹子、导管或本领域已知的其他机构保持在适当的位置。在一些实施方案中，立体定向装置被配置成使得其可被高压灭菌。在一些实施方案中，立体定向装置的马达将由完全包含在装置内的电池供电。与装置相关联的电池可为本领域中的普通技术人员将容易理解的许多类型中的任何一种。仅举非限制性实施例，电池可为锂聚合物、带状电池、氧化银、锂、锌-空气、它们的组合等。

在一些实施方案中，立体定向装置的一个或多个马达被配置成与能够从计算装置(例如，手持式计算机、台式计算机、手持式计算装置等)接收无线输入的无线接收器进行通信。位于立体定向装置上的任何传感器(如本文所述)可被配置成发送和/或接收无线信号(直接或间接地)到计算装置(例如，如上所述)，以便传达关于相对位置、运动或它们捕捉的其他数据的信息。位于装置上或与装置相关联的任何相机(如本文所述)也可被配置成与计算装置无线地通信，使得其可传输信息(图像等)或接收信息(例如，放大、聚焦、改变模式等的指示)。可根据上述描述使用的无线发射器和接收器的非限制性实施例包括WiFi、RF、蓝牙等。

插管装置自动化

在某些实施方案中，本文所述的插管和插管系统装配有一个或多个传感器，所述传感器允许跟踪插管或其部分的运动。运动传感器可被配置成跟踪插管部件(例如，插管系统的浮动插管和基部插管)之间和/或一个或多个插管部件和立体定向装置之间的相对运动，并且跟踪插管针在插入到解剖目标(例如，脊髓)中时的注射深度。可在此上下文中使用的运动传感器的非限制性实施例包括基于视频的运动捕捉系统、电势计(线性距离传感器)、线性可变差动变压器(LVDT)、感应式接近传感器、旋转编码器、增量编码器、绝对位置编码器、Gill传感器和超声波传感器。这些类型的部件中的每一个可用于装置上的许多位置中的任何一个，包括但不限于图39中标记为“C”的位置。

在一些实施方案中，压力传感器与插管针结合使用，以便测量针所遇到的阻力(例如，注射期间脊髓或其他组织)。可配置在装置上或与装置相关联的传感器的非限制性实施例包括基于应变计的传感器、基于压电的传感器、电磁传感器、光学传感器、电容传感器、电势测定式传感器或它们的组合。这些类型的传感器中的每一个可用于装置上的许多位置中的任何一个，包括但不限于图39中标记为“B”的位置。插管系统的附接部件可进一步装配有传感器以检测如本文所述的连接突片周围的适当封闭。可在此环境中使用的传感器的非限制性实施例包括一个或多个机电开关、一个或多个光学传感器、一个或多个电磁传感器和一个或多个电容传感器。在一些实施方案中，插管可在图39中标记为“A”的位置中装配有一个或多个传感器。

在一些实施方案中，插管可在组织止挡件上或附近装配有传感器，以便感测注射深度(例如，对于光学传感器是光学地感测，或使用如上所述的压力传感器通过压力感测)。

注射器泵装置自动化

在一些实施方案中，注射器泵配置有一个或多个传感器以允许跟踪注射器泵内的治疗性物质或其他医用物质(例如，细胞)的流体流动(例如，速率、持续时间、堵塞)。在一些实施方案中，流量计被配置成与注射器泵的一个或多个部件相互作用。流量计可用于调节和跟踪流入患者中的流体的流量(例如，在注射期间)。在一些实施方案中，流量计定位在注射器泵和插管之间。在一些实施方案中，流量计定位在注射器泵和输送管之间。在一些实施方案中，流量计的一个或多个部分定位在插管内。在一些实施方案中，流量计的一个或多个部分配置在注射器泵内。在一些实施方案中，本文所述的注射器泵配置有连接到其马达的接收器和或发射器，其允许马达与被配置成控制马达的计算装置(如上所述)进行无线通信。如此，可在本文所述的医疗程序的整个过程中通过计算装置响应于使用者输入(或自动地)来控制注射器泵(例如，泵送的速度和持续时间)。

装置的协调

在一些实施方案中，本文所述的立体定向装置、注射器泵、插管或成像部件中的两个或更多个由单个计算系统(如上所述)来控制和协调。在其他实施方案中，每个装置(以及如本文所述与其连接的部件)由单独的计算系统(如上所述)来控制。

下文提供了医疗程序的上下文中装置协调和自动化功能的非限制性实施例。

立体定向装置的自动化可包括与本文所述的插管针的放置相关的自动化，以通过本文所述的任何构造的预装载的注射器泵将治疗剂输送到受试者中。插管针的放置取决于脉管系统在脊髓表面上的定位。目前，医生通过选择将阻止插管插入到脊髓脉管系统中的立体定位坐标将插管置于脊髓中。立体定向装置的自动化可包括使用各种成像技术、成像软件和放置在装置上的传感器来确定插管在脊髓内的定位并帮助医生定位插管。在一些实施方案中，自动化包括使用与视觉、光学、空间识别和/或表面追踪软件(包括本领域中已知的任何适当软件)组合的术前成像和/或术中成像。此外，立体定向装置可被构造成具有放置在装置上的各个位置处(例如，在图38中的箭头所示的位置处)的多个传感器，以便确保插管放置的准确性。可并入到装置中的传感器的类型包括可用于定位的光学、数字和热传感器。可与本文所述的装置结合使用的传感器/部件的非限制性实施例包括：电势计(线性距离传感器)、线性可变差动变压器(LVDT)、感应式接近传感器、旋转编码器、增量式编码器、绝对位置编码器、Gill传感器和超声波传感器。

在一些实施方案中，立体定向装置坐标可基于术前成像(例如，MRI和/或CT，和/或超声波等)和/或术中成像(例如，MRI和/或CT，和/或超声波等)和/或通过所述术前成像和/或术中成像确定。例如，使用者可在计算装置(以上述任何方式配置)上输入或选择有关坐标和/或区域，以确定注射的次数和/或放置和/或时间。在一个实施例中，坐标可基于从术前图像(诸如MRI和/或术中成像)确定的界标。在一些实施方案中，传感器和/或相机与计算机通信，所述计算机用于对准和任选地重新对准装置和/或脉管系统的相对坐标(由IR或可见范围成像确定)。在一些实施方案中，连续地对准坐标，以便在注射程序之前或期间考虑任何患者运动。在一些实施方案中，在自动化注射程序(如本文所述)期间，将一个或多个相机安装在装置上或附近，使得外科医生可使目标可视化，但仍然受益于自动化注射的稳定性。在一些实施方案中，立体定向装置、一个或多个相机和计算系统被配置成允许外科医生基于从一个或多个相机(如本文所述)接收的信息和/或另外的术中成像来视觉地选择和虚拟地标记解剖目标(例如，脊髓注射部位)。然后，计算装置可自动地调整立体定向装置的一个或多个臂的位置(如上所述)，以便将注射置于预期目标处，而与患者运动无关。基于有关坐标和/或区域，使用者可选择程序所需的注射次数和/或注射之间所需的时间和/或由每次注射所引入的流体体积。

在一些实施方案中，立体定向装置可与计算系统和监视器相关联，所述监视器被配置成基于脊髓脉管系统或其他有关区域的表面定位来显示可能的注射部位坐标的范围。因此，计算机系统可提示使用者选择可能的注射坐标的范围，或者给出输入精确坐标的选项。在一些实施方案中，使用者可手动输入坐标。在一些实施方案中，一旦已经选择了坐标(手动或自动)，便可能需要医生在程序继续之前确认坐标。在一些实施方案中，一旦确认了坐标，便将它们记录到外科手术记录(电子医疗记录(EMR))中。在一些实施方案中，立体定向装置(以及与其附接的插管和针)将基于所确认的坐标，被自动定位到有关位置。一旦立体定向装置的臂位于正确位置中，插管针便可被定位/插入到脊髓(或在其他实施方案中定位/插入到其他解剖位置)中的适当深度，如通过术前MRI或术中成像(如本文所述)确定。针位置的深度可由固定的或可调整的组织止挡件限制，如本文所述。插管也可包括传感器(例如，电阻、光学和/或数字传感器)，如上所述。在一些实施方案中，传感器可位于针座(即，组织止挡件)的凸缘上，以便定位脊髓的背面。在一些实施方案中，插管被构造成使得传感器将向系统提供压力反馈并确保插管针定位在预定深度处。一旦插管定位在预定深度处，插管的深度将被记录到外科手术记录、EMR和/或患者健康记录中。在一些实施方案中，使用者将确认插管的最终位置，以便使程序继续(例如，注射本文所述的治疗剂)。在一些实施方案中，定位在插管上的一个或多个传感器可用于感测外科手术过期间患者的“屈曲”运动。在一些实施方案中，装置被配置成使得当检测到显著的患者运动时，停止注射并且/或者将插管缩回到手术空间外以防止对患者造成损害和/或损伤。

在一些实施方案中，附接到立体定向装置的注射器泵用于经由插管针将治疗剂和/或其他药剂(例如，止痛药、造影剂等)注射到脊髓(如本文所述)。因此，插管位置的确认可导致相关联的计算系统(如本文所述)向相关联的注射器泵发送信号以将治疗剂和/或其他药剂输送通过插管针。在一些实施方案中，注射器泵可为本文所述的注射器泵。在一些实施方案中，注射器泵包括被配置成检测被输送/注射的流体的流量、体积和速率的一个或多个传感器(例如，压力传感器)(如上所述)。另外，或者在替代实施方案中，注射器泵和/或注射器泵卡普耳中的传感器被配置成检测其中所包含的治疗剂或其他物质的体积。在一些实施方案中，一旦注射器泵已经分配了预期注射的治疗剂的整个体积，泵便将停止和/或关闭。在一个实施例中，外科手术可能需要一系列注射(例如，2-10次或更多次注射)。因此，一旦泵的内容物已经逐出预定量的治疗剂(例如，100微升)，泵便可能停止分配治疗剂。

在一些实施方案中，一旦注射器泵已经完成逐出治疗剂，插管便可直接从注射器泵接收信号(通过有线或无线地)。在一些实施方案中，一旦已经注射了预定量的治疗剂，插管便将从脊髓缩回。插管可缩回到预定高度，使得当被移动时，插管不会对患者造成损伤。可通过适当定位立体定向装置的臂(手动或自动)和/或通过插管本身的适当缩回(手动或自动)来缩回插管。例如，如果程序要求进行一系列注射，那么插管可缩回到特定的高度以便准备执行另一次注射。在另一个实施例中，如果手术已经完成，那么插管可缩回到显著高于外科手术空间的高度。

在各种实施方案中，本发明教导了一种试剂盒，其包括本文公开或引用的一个或多个系统或装置、由其组成或基本上由其组成、或它们的组合。在一些实施方案中，试剂盒可包括但决不限于一个或多个立体定向装置或系统和/或插管装置和/或系统和/或注射器泵装置和/或系统和/或卡普耳和/或输送管和/或治疗剂(包括但不限于本文所述的任何治疗剂或治疗剂的组合)和/或治疗性干细胞(包括本文所述的任何类型或特定干细胞)。在一些实施方案中，试剂盒包括上述两个或更多个物件的组合。

在一些实施方案中，试剂盒的部件被构造成促进治疗神经退行性疾病或神经性损伤，如本文所述。在一些实施方案中，试剂盒的部件被构造成促进治疗ALS，如本文所述。在一些实施方案中，试剂盒的部件被构造成治疗脊髓损伤。

在一个实施方案中，试剂盒被构造成特别用于治疗哺乳动物受试者的目的。在另一个实施方案中，试剂盒被配置成用于治疗人类受试者的目的。在另一个实施方案中，试剂盒被配置成用于治疗青少年、儿童或婴儿人类受试者。在其他实施方案中，试剂盒被配置成用于兽医应用、治疗受试者，诸如但不限于农场动物、家畜和实验室动物。

使用说明书可能包括在本文所述的试剂盒中的任一者中。“使用说明书”通常包括描述在使用试剂盒的部件来实现期望结果时将使用的技术的有形表达，诸如但决不限于以本文描述或引用的任何方式将物质引入到受试者身体的目标区域中。任选地，试剂盒还包含其他有用的部件，诸如用于适用于预期使用试剂盒的特定程序的外科手术准备的材料。

组装在试剂盒中的材料或部件通常包含在合适的包装材料中。如本文所用，短语“包装材料”是指用于容置试剂盒的内容物的一种或多种物理结构，其可包括本文所述的装置、系统、治疗剂或它们的组合中的一者或多者，这取决于特定的期望应用。包装材料是通过众所周知的方法构造的，优选地以提供无菌、无污染的环境。如本文所使用，术语“包装”可指塑料、纸张、箔等，或能够保持各个试剂盒部件的类似材料。关于治疗性材料，通常用于容置治疗性材料的任何类型的合适容器(例如，玻璃、塑料、复合材料等)可用作试剂盒内的包装。包装材料通常具有表示试剂盒内容物和/或用途和/或其部件的外部标签。

实施例

实施例1

具有侧夹的立体定向设备

图1A描绘了示例性立体定向设备100。立体定向设备100包括引导臂1000，所述引导臂包括沿着其长轴定位的细长通道103(图1A)。引导臂1000包括拨盘101和细长圆柱体102(图1A)。引导臂1000还包括器械附接部件107以及夹具105和110，所述夹具分别由螺钉104和109拧紧和松动(图1A)。引导臂1000进一步包括器械附接部件引导件108。图18描绘了引导臂1000的分解视图，其中示出了螺纹轴件148、衬套147、弯曲弹簧垫圈146、径向环145、固定螺钉144和拨盘101的组装。图18还描绘了螺钉153a和153b、器械附接部件引导件108(具有螺钉接收孔152a和152b)、圆柱形接收止挡件151和螺钉133的组装。图18示出了器械附接部件107通过孔150附接到滑架149。图10和18示出了当拨盘101转动时，中间部件145-148(图18中所示)促使滑架部件149与器械附接部件107一起沿着细长通道103(沿着z轴线)滑行。因此，当通过旋转拨盘101调整器械附接部件107的位置时，附接到器械附接部件107的任何器械也将沿着z轴线行进。

图3示出了立体定向设备100的分解视图，其中将引导臂1000附接到定位臂2000被示为通过将引导臂1000的螺钉133固定到定位臂2000的接收插口134来实现。图3也示出了定位臂2000横跨穿过十字夹具132的上套环115的圆柱形开口。图15示出了定位臂2000的部分分解视图，其中示出了套环174、螺纹轴件173、衬套172、弯曲弹簧垫圈171、径向环170、固定螺钉169和拨盘116的组装。图15还示出了定位臂2000的外部嵌套部件113和内部嵌套部件112。图16示出了定位臂2000的内部嵌套部件112和外部嵌套部件113的组装。具体地，螺钉175和固定螺钉176a和176b横跨外部嵌套部件113和内部稳定套环177。固定螺钉176a和176b然后分别接触支撑元件178a和178b，所述支撑元件转而分别搁置在细长L形沟槽179a和179b的平坦部分上。这种布置允许支撑元件178a和178b(和螺钉175)限制定位臂2000的内部嵌套部件112的运动，并且增加其伸缩运动的稳定性和控制。定位臂2000的横截面视图描绘于图17A和17B中。

除了引导臂1000和定位臂2000之外，图3还示出了具有外部嵌套元件118和内部嵌套元件119的立体定向设备100的连接臂3000。图3示出了连接臂3000横跨十字夹具132的下套环117的圆柱形开口。图3还示出了连接臂3000横跨夹具121中的圆柱形开口并且被紧固到端部螺钉136。图4中示出了这些部件的替代视图。图4还描绘了旋钮120和螺钉135，它们各自可被紧固以将连接臂3000分别固定在(十字夹具132的)夹具121和下套环117中。图13示出了连接臂3000的内部嵌套部件119和外部嵌套部件118的组装。螺钉168和固定螺钉167a和167b横跨外部嵌套部件118和内部稳定套环164。固定螺钉167a和167b然后分别接触支撑元件166a和166b，而所述支撑元件转而分别搁置在细长的L形沟槽165a和165b的平坦部分上。这种布置允许支撑元件166a和166b(和螺钉168)限制内部嵌套元件119的运动，并且增加其伸缩运动的稳定性和控制。图14A和14B中描绘了连接臂3000的横截面视图。

图3还示出了固定臂4000的视图，所述固定臂包括夹具121、主体122和牵开器附接夹具5000。牵开器附接夹具5000由旋钮123、稳定螺钉126(其穿过夹具5000的上唇缘124)、上稳定臂125a和125b以及下稳定臂127a和127b形成。图21中示出了固定臂4000的分解视图。在此视图中，可看到固定螺钉162和杆161在夹具的其他部件的上下文中的并入。

图3进一步示出了立体定向设备100的侧夹6000。侧夹6000包括托盘臂128a和128b以及铰接顶部129。铰接顶部129包括开口，由侧夹6000夹紧的物体(诸如图1中所示的细长物体400)的一部分可以通过所述开口而看到。

现在参考图5-11中所示的立体定向设备100的臂(及其部件)的各种可能的调整和取向。图5示出了旋钮114的旋转松动十字夹具132的上套环115，从而允许调整定位臂2000沿着x轴线的位置。图8示出了旋钮114的旋转(以及十字夹具132的上套环115的相关联松动)允许定位臂2000沿着x轴线旋转，其转化为引导臂1000沿着y-z平面的运动。图6示出了螺钉135的旋转导致松动十字夹具132的下套环117，其允许调整定位臂2000沿着y轴的位置。图9示出了螺钉135的旋转(以及十字夹具132的下套环117的相关联松动)允许十字夹具132沿着y轴旋转，其转化为引导臂1000沿着x-z平面的运动。图7示出了旋钮130的旋转(以及侧夹部件129的相关联松动)允许调整圆柱形物体400沿着x轴线的位置。图10示出了拨盘116的旋转与定位臂2000沿着x轴线的伸缩相关联。图10还示出了拨盘101的旋转与引导臂1000的器械附接部件107沿着z轴线的运动相关联。图11示出了拨盘131的旋转与连接臂3000沿着y轴线的伸缩相关联。

实施例2

不具有侧夹的立体定向设备

图1C和2C描绘了立体定向设备200，其包括与立体定向设备100相同的部件，但立体定向设备100中所描绘的侧夹128除外。立体定向设备200除了与侧夹128相关的功能之外，还以与立体定向设备100相同的方式发挥作用。

实施例3

外科手术

可对L4椎体段执行单层椎板切除术。使用标准麻醉/术前技术，并且患者被定位成俯卧。在L4棘突上方的中线处形成4cm切口。切割电烙术用于切割筋膜，并将切口延伸到棘突，以及实现切口部位的任何小的出血的止血。此时，韦特莱纳式牵开器可用于保持切口敞开。通过将肌肉和骨膜从椎板上提升，来小心地执行双侧骨膜下剥离。切割电烙术用于促进解剖。然后使用Leksell咬骨钳去除棘突。使用高速钻头来侧向薄化椎板。然后将椎板抬起，并切断韧带附接以释放椎板。然后使用Kerrison咬骨钳来延长椎板切除术或清理任何剩余的骨碎片。在这种情况下，使用Medtronic桅杆象限牵开器系统。移除韦特莱纳式牵开器，并将桅杆象限牵开器刀片插入切口中并附接到牵开器系统弯臂。喙尾式地打开牵开器以实现最大组织伸展。使用中侧牵开器以便保持肌肉在手术视野外。使用#11刀片和硬脑膜引导件制作～2.5cm硬脑膜切口，以防止脊髓损伤。使用4-0神经元(Neurolon)，然后将硬脑膜固定在开口的四个角落处，以能够可视化神经根并便于注射。此时，使用夹具5000将本发明装置100附接到桅杆象限。使用上述调整机构，可根据脊髓目标对装置调整冠状和矢状角度。在这种情况下，腹角被瞄准，因此建立了手术器械(针、插管等)与脊髓的90度(正交)角度。手术器械(针、插管)现在可附接到装置。使用装置的拨盘，可实现喙尾和中侧移动，以找到与目标的准确放置。然后使用由拨盘101提供的至适当深度的腹喙移动而将手术器械定位到脊髓中。可使用成像(CT、MRI、超声波等)来帮助将装置定位于所有平面(冠状和矢状角、喙尾、中侧和背腹侧定位)中。当手术器械(针)就位时，可将治疗剂(神经祖细胞)输注到脊髓目标中。然后将手术器械返回到起始位置，并且然后可被重新定位以用于随后的注射。一旦所有的注射/输注完成，手术器械便可被移除，接着移除装置。然后可切割硬脑膜钉，并移除牵开器系统。然后，切口可以四层封闭。硬脑膜使用4-0神经元而以平伏针迹封闭。一旦硬脑膜被封闭，便可执行瓦氏操作法，以确保其是水密的，并且不存在脑脊液渗漏。深层肌肉层用0Vycril缝合线以及肌肉筋膜封闭。真皮层使用3-0vycril封闭，并且最后使用2-0尼龙的锁定平伏针迹封闭皮肤。

实施例4

具有插管的立体定向装置

图23描绘了可附接到引导臂1000或如本文所公开的立体定向设备100的其他部分的浮动插管系统8000的实施例。在一些实施方案中，浮动插管系统8000将包括基部插管406，所述基部插管具有牢固地安装到基部插管406的两个支撑突片402a和402b。在一些实施方案中，支撑突片402a和402b可用于将基部插管406连接到立体定向设备100。在一些实施方案中，支撑突片402a和402b如图23中所示间隔开。在替代实施方案中，支撑突片可更靠近地在一起。在一些实施方案中，考虑到基部插管的长度，可能有利的是，将支撑突片402a和402b隔开使得它们有效地稳定基部插管406。在一些实施方案中，基部插管406可仅包含一个支撑突片或不具有支撑突片，并且替代地可直接连接到立体定向设备100的引导臂1000。在一些实施方案中，支撑突片402a和402b可包含配置成从立体定向装置的连接器或引导臂1000接收销的附接插口417a和417b(图23)。

在一些实施方案中，基部插管406可具有近侧端部和远侧端部，其中近侧端部更靠近插管系统8000的顶部部分。基部插管406可在基部插管406的内腔内部包含浮动插管404。在一些实施方案中，浮动插管404通过其与基部插管406的接合来限制移动，除了其可沿着基部插管406的纵向轴线沿两个方向滑动之外。

为了限制浮动插管404可沿着基部插管406的纵向轴线在两个方向上行进的距离，浮动插管404可包括止挡件410a和410b。如图23中所示，当浮动插管接合在基部插管中时，止挡件410a和410b可分别附接到基部插管406的近侧端部和远侧端部上方和下方的浮动插管404。位于基部插管406的近侧端部上方的近侧止挡件410a将防止浮动插管404在定位时从基部插管406掉出(由于重力)，使得浮动插管404的一部分延伸超出基部插管406的远侧端部。放置在浮动插管404的远侧端部上的远侧止挡件410b限制浮动插管404相对于基部插管406被向上推动得太远，并且当基部插管朝向患者上的注射部位下降时，一旦远侧止挡件410b接触基部插管406的远侧端部，所述远侧止挡件便可提供阻力以允许针416刺穿患者的组织。

为了刺穿组织并将物质输送到患者，浮动插管404可包括中空针416和组织止挡件412。浮动插管系统8000可由立体定向装置100的引导臂1000向下降低，直到针416接触患者的组织。然后，一旦针接触患者的组织，浮动插管404将相对于基部插管406向上推动。如上所述，浮动插管404可包括远侧止挡件410b，当基部插管406通过引导臂1000朝向患者下降时，所述远侧止挡件最终接触基部插管406的远侧边缘/端部。一旦远侧止挡件410b接触基部插管406的远侧边缘/端部，止挡件便将提供阻力，并且浮动插管404将不再相对于基部插管406向上移动。止挡件410a和410b可为附接到插管404的任何材料片，其阻止基部插管406在止挡件410a和410b上滑动或滑过止挡件410a和410b(图23)。因此，止挡件410a和410b可被构造为足够大以防止浮动插管404相对于基部插管406移动超过某个限度的凸块、圆环、圆柱体、突片、正方形、楔形或其他形状的阻塞物。止挡件410a和410b可由任何合适的材料制成，包括塑料、橡胶、热塑性塑料、玻璃、金属、木材或任何其他材料。在一些实施方案中，可使用橡胶止挡件来防止当基部插管与止挡件接触时损坏基部插管。

然后，继续进行注射程序，如果引导臂1000将基部插管406朝向目标组织部位向下移动得更远，那么针416将刺穿目标组织部位。针416将穿透组织，直到组织止挡件412接触组织部位为止。组织止挡件412可为任何合适的形状或尺寸，以防止针416进一步进入组织中更远处。组织止挡件412可为楔形的、圆盘形的或任何其他合适形状。组织止挡件412可包括在针416的圆周的仅一部分以及其他合适的布置上。组织止挡件412可相对于针416的尖端适当地间隔/定位，以允许基于特定程序的正确的注射深度。在一些实施方案中，组织止挡件可相对于针可移动，以便允许不同程序所需的不同注射深度。

一旦针416进入患者的身体，并且组织止挡件412接触患者的组织，便可将基部插管406上拉。这可通过向上移动引导臂1000来实现，这转而将附接的基部插管406向上移动。这将使基部插管406的远侧边缘/端部相对于远侧止挡件410b远离和向上移动，并且在基部插管406的远侧边缘与远侧止挡件410b之间提供空间或距离。这将允许浮动插管404沿着插管的纵向轴线移动的有限范围。因此，如果患者沿着该轴线在某个方向上移动，那么浮动插管404将相对于基部插管406移动，而不会对患者造成损害。浮动插管404沿着纵向轴线的行进将受到远侧止挡件410b和近侧止挡件410a相对于基部插管406的长度的间隔的限制。一旦基部插管406被拉回(进一步远离组织部位)，此系统8000将有利地允许针416精确地注射到组织部位中，并且然后允许沿着纵向轴线的移动的某自由度。

在一些实施方案中，要注射到患者中的物质将通过可连接到外部贮存器和泵的输送管408输送。贮存器将连接到输送管408，所述输送管然后可沿着整个系统8000的长度在基部插管406和浮动插管404的内腔内延伸，并且连接到针416(或包括充当针416的穿透尖端)。在一些实施方案中，输送管408可仅连接到浮动插管406并将物质输送到插管406的内腔内部。

图24示出了连接到连接器420的浮动插管系统8000，所述连接器被构造成将系统8000连接到立体定向装置100。在一些实施方案中，连接器420包括将支撑突片402a和402b安装到连接器420的突片锁418。在一些实施方案中，突片锁418产生干涉配合。在所示实施方案中，支撑突片402a和402b的插口417a和417b插入到包括在连接器420中的销424a和424b上(图25)。销424a和424b然后在与插管的纵向轴线垂直的平面中提供插管系统8000的平移限制。然后，通过围绕附接到连接器420的销424a和424b旋转，支撑突片402a和402b可在连接器420中的空间或凹部422a和422b内部旋转到适当位置。一旦支撑突片402a和402b已经旋转到适当位置，突片锁418便可旋转到适当位置(基于旋转或滑动动作或其他合适的机械手段)，以阻挡突片402a和402b旋转退出连接器420中的空间422a和422b(图24和25)。在其他实施方案中，突片402a和402b可通过其他合适的机械装置(包括带扣或其他机械连接)附接到连接器420。

图25描绘了连接器420以及基部插管406和突片402a和402b的分解视图。如图所描绘，突片402a和402b包括插口417a和417b，其中可装配销424a和424b。销424a和424b可附接到连接器420并定位成使得当突片插口417a和417b定位在销424a和424b上时，突片402a和402b可旋转到连接器420中的空间或凹部422a和422b中。连接器中的空间或凹部422a和422b可被配置成容纳支撑突片端部，使得支撑突片将在平行于插管的纵向轴线的方向上受到限制。在此实施方案中，空间或凹部422a和422b被示为包括正方形形状，使得它们可容纳突片402a和402b的正方形端部，所述端部可围绕销424a和424b旋转到适当位置，并与突片锁418锁定在那里。

图26示出了系统8000的分解视图，其中基部插管406连接到连接器420。

图27示出了系统8000的侧视图，其中基部插管406附接到连接器420。

图28示出了其中浮动插管系统8000和连接器420连接到立体定向装置100的引导臂1000的实施方案。连接器420可用螺钉430附接到引导臂1000(如本文所述的替代附接构件可单独地或另外使用)。图28示出了插有销424a和424b的连接器420，并且浮动插管系统朝向销移动，使得突片402a和402b的插口417a和417b可安装在销424a和424b上。然而，在图28中，支撑突片402a和402b尚未在连接器420的空间或凹部422a和422b内部旋转。这允许支撑突片402a和402b在首先以某个取向放置在销424a和424b上时滑动到销424a和424b上，所述取向从它们一旦被固定所呈现的取向旋转大约90度。

图29示出了安装在销424a和424b上的突片402a和402b(如图28中所示)。在一些实施方案中，使用者可握住支撑突片402a和402b，并且然后将插口417a和417b中的每一个的底部开口移动到销424a和424b上方，随后使支撑突片402a和402b沿着销424a和424b向下滑动。因此，销424a和424b将支撑突片402a和402b保持在适当位置，并且仅允许它们沿销424a和424b上下滑动，或者围绕销424a和424b旋转。

一旦突片402a和402b已经以所示的取向放置在销424a和424b上，突片便可如图29中所示旋转90度，使得突片的边缘驻留在空间或凹部422a和422b中(如图25中所示)。一旦支撑突片402a和402b已经旋转到适当位置，空间或凹部422a和422b的顶部和底部将限制突片402a和402b并且因此限制浮动插管系统8000上下移动或在沿着插管的纵向轴线的方向上移动。图29以箭头示出了支撑突片402已经旋转的方向。

一旦支撑突片402a和402b旋转到空间或凹部422a和422b中，突片锁418便可向下旋转以产生干涉配合，这防止支撑突片402a和402b旋转退出。在此实施方案中，由于支撑突片402a和402b牢固地附接到基部插管406，所以可能仅需要一个突片锁418来阻挡支撑突片402a和402b中的一个的旋转。在其他实施方案中，两个支撑突片402a和402b可具有阻挡其旋转到空间或凹部422a和422b外的突片锁418。

图30示出了支撑突片402a和402b以及浮动插管系统8000旋转到空间或凹部422a和422b中的适当位置，并且突片锁418固定在适当位置。在这种构型中，浮动插管系统8000被牢固地附接到立体定向装置100的连接器420和引导臂1000。如上所述，支撑突片402a和402b通过销424a和424b、空间422a和422b以及突片锁418牢固地保持到连接器420。如本文所述，可利用将浮动插管系统8000附接到引导臂1000的其他方法。如本文所述，浮动插管系统8000可朝向组织部位推进，以通过降低引导臂1000来使针416更靠近所述部位。

上述浮动插管系统可用于需要精确注射的各种程序。仅举非限制性实施例，可对患者执行精确注射以引入缓释肽、细胞(包括干细胞)、用于基因治疗的载体或本文所述的任何其他医学相关物质。如本文所述，可对脊髓实质、其他神经结构和身体的其他部分进行注射。在一些实施方案中，浮动插管系统用于将神经祖细胞注射到受试者的脊髓中。在一些实施方案中，神经祖细胞表达胶质细胞系衍生的神经营养因子。在一些实施方案中，受试者是已被诊断为患有肌萎缩性侧索硬化症(ALS)的人。

实施例5

注射器泵

图31描绘了注射器泵系统9000的部分分解视图，其中可看到卡普耳组件501、驱动轴件502、联结套环503和马达组件壳体504。注射器泵系统9000的马达513被构造成促使可旋转驱动轴件502旋转。如图32中所示，卡普耳组件包括细长的入口端口508、细长的出口端口511和设置在细长的入口端口508和细长的出口端口511之间并与其流体连通的腔室510。图32还示出了细长柱塞509，其被构造成嵌套在细长的入口端口508内。如图32中所示，细长柱塞509的推动端被构造成与腔室510形成基本上不漏流体的密封，并且可旋转驱动轴件502被构造成将驱动力施加到柱塞509的接收端。在这种构型下，柱塞509可沿出口端口511的方向推动(图33)，从而通过出口端口开口512排出腔室510中的任何流体。

如图31中所示，联结套环503被构造成在一端连接到马达壳体组件504，而在另一端连接到卡普耳组件501。

图36描绘了连接到注射泵系统9000和浮动插管系统8000的插管输送管7000。

如图37中所示，插管输送管7000可通过鲁尔锁配件10003和10002连接到卡普耳输送管10000。图37还示出了卡普耳输送管10000可通过联结套环10001连接到注射泵系统9000。如本文所述，插管输送管7000可通过延伸穿过插管系统的基部插管和浮动插管的内腔而直接连接到浮动插管的尖端上的中空针。

本文所述的本发明注射器泵系统可与本文所述的浮动插管系统和本文所述的立体定向装置结合使用，以便将表达胶质细胞系衍生的神经营养因子的神经祖细胞输送到患者的脊髓中。例如，使用图37中所示的构型，一旦执行椎板切除术，并且可触及脊髓的一部分(通过执行上述手术方法)，立体定向装置的引导臂便可用于将浮动插管的中空针推进到患者的脊髓中。一旦中空针插入到患者的脊髓中，便可通过将引导臂从注射部位向上缩回而将基部插管缩回，从而允许浮动插管在基部插管内沿着基部插管的纵向轴线行进。接下来，注射泵可用于泵送预先装载在卡普耳中的盐水，使其通过预先装载有表达胶质细胞系衍生的神经营养因子的神经祖细胞的卡普耳输送管10000，从而将细胞和盐水推进通过插管输送管7000，并最终通过浮动插管的中空针并进入患者的脊髓中。如果需要，可通过用已经预先装载有盐水和细胞的新的卡普耳和卡普耳输送管分别替换已使用的卡普耳和卡普耳输送管，在相同注射部位或不同注射部位重复此程序，如上所述。在执行一次或多次注射之后，可通过从手术部位完全缩回立体定向设备的引导臂来缩回插管，并且可根据上述外科手术封闭患者中的切口。

虽然在上述实施例中具体描述了治疗性细胞向脊髓的输送，但是可使用本文所述的插管、立体定向装置和注射泵系统将任何流体治疗性物质(或成像物质)输送到脊髓或其他解剖目标。

上述各种方法和技术提供了实行本发明的多种方式。当然，应当理解，根据本文所述的任何特定实施方案不一定能够实现所描述的所有目的或优点。因此，例如，本领域中的技术人员将认识到，可以实现或优化如本文教导的一个优点或一组优点的方式来执行所述方法，而不一定实现如本文教导或提出的其他目标或优点。本文提及了各种替代方案。应当理解，一些实施方案具体地包括一个、另一个或几个特征，而其他实施方案具体地排除一个、另一个或几个特征，而另一些实施方案通过包括一个、另一个或几个有利特征来减轻特定特征。

此外，熟练技术人员将认识到来自不同实施方案的各种特征的适用性。类似地，本领域中的普通技术人员可以各种组合采用上文讨论的各种元件、特征和步骤以及每个这样的元件、特征或步骤的其他已知的等同物，以执行根据本文所述的原理的方法。在各种元件之中，将具体地包括特征和步骤中的一些，并且在不同实施方案中具体地排除其他特征和步骤。

虽然已经在某些实施方案和实施例的上下文中公开了本申请，但是本领域中的技术人员将理解，本申请的实施方案延伸超出具体公开的实施方案到其他替代实施方案和/或其使用和修改以及等同物。

在一些实施方案中，在描述本申请的特定实施方案的上下文中使用的术语“一”和“一个”和“所述”以及类似的引用(特别是在以下权利要求中的某些的上下文中)可被解释为涵盖单数和复数两种形式。本文中对值的范围的阐述仅仅意在充当单独地提及处在该范围内的每个单独值的速记法。除非本文中另有指示，否则将每个单独值并入本说明书中，如同在本文中单独阐述一样。本文所述的所有方法可以任何合适的顺序执行，除非本文另有指示或者与上下文明显矛盾。关于本文中的某些实施方案提供的任何和所有实施例或示例性语言(例如，“诸如”)的使用仅旨在更好地阐明本申请，并且不对以其他方式要求保护的本申请的范围构成限制。说明书中的任何语言均不应被解释为表示任何未要求保护的元件对本申请的实践是至关重要的。

本文描述了本申请的某些实施方案，包括本发明人已知的用于实行本申请的最佳模式。在阅读前面的描述之后，这些实施方案的变化对于本领域中的普通技术人员将变得显而易见。预期熟练技术人员可适当地采用这种变化，并且可以除本文具体描述之外的方式实践本申请。因此，本申请的许多实施方案包括根据适用法律允许的所附权利要求中阐述的主题的所有修改和等同物。此外，除非本文中另有指示，或以其他方式明确地与上下文相矛盾，否则上述元件以其所有可能变型的任何组合均包括在本申请中。

出于所有目的，本文引用的所有专利、专利申请、专利申请的公布以及其他材料(诸如文章、书籍、说明书、出版物、文献、物品等)除了与其相关联的任何检控文件历史、与本文件不一致或冲突的材料、或者对现有或以后与本文件相关联的权利要求的最广泛范围可能具有限制性影响的任何材料之外。举实施例，如果与任何所并入的材料相关联和与本文件相关联的术语的描述、定义和/或使用之间存在任何不一致或冲突，那么术语的描述、定义和/或使用以本文件中的为准。

最后，应当理解，本文公开的申请的实施方案是对本申请的实施方案的原理的说明。可采用的其他修改可在本申请的范围内。因此，举实施例但非限制，可根据本文的教导来利用本申请的实施方案的替代构型。因此，本申请的实施方案不限于精确地如图所示和描述的实施方案。

Claims (80)

1.一种用于将物质注射到受试者中的浮动插管系统，所述系统包括：

基部插管，其包括近侧端部、远侧端部和内腔；

浮动插管，其包括内腔，其中(1)所述浮动插管被构造成至少部分地容纳在所述基部插管的内腔内部，(2)所述浮动插管包括在接合于所述基部插管中时比所述基部插管的所述近侧端部和远侧端部近侧和远侧地延伸得更远的近侧端部和远侧端部，以及(3)所述浮动插管被构造成在接合于所述基部插管中时在沿着所述基部插管的纵向轴线的方向上移动；

远侧止挡件，其连接到所述浮动插管的所述远侧端部，其中所述远侧止挡件被构造和定位成当所述浮动插管接合在所述基部插管中时，防止所述远侧止挡件在近侧方向上移动经过所述基部插管的所述远侧端部；

近侧止挡件，其连接到所述浮动插管的所述近侧端部，其中所述近侧止挡件被构造和定位成防止所述近侧止挡件在远侧方向上移动经过所述基部插管的所述近侧端部，并且其中从所述近侧止挡件到所述远侧止挡件的距离大于所述基部插管的所述近侧端部和远侧端部之间的距离；

中空针，其连接到所述浮动插管的所述远侧端部；以及

输送管，其连接到所述中空针，其中所述输送管的长度的至少一部分容纳在所述浮动插管的所述内腔和/或所述基部插管的所述内腔内和/或连接到所述浮动插管的所述内腔和/或所述基部插管的所述内腔。

2.根据权利要求1所述的浮动插管系统，其中一个或多个支撑突片连接到所述基部插管。

3.根据权利要求2所述的浮动插管系统，其进一步包括可拆卸地附接到所述支撑突片的连接器。

4.根据权利要求3所述的浮动插管系统，其进一步包括立体定向设备，所述立体定向设备包括被构造成降低到手术视野手术视野中的引导臂，其中所述连接器可拆卸地附接到所述立体定向设备的所述引导臂。

5.根据权利要求1所述的浮动插管系统，其中所述输送管连接到外部泵和贮存器，并且其中所述贮存器容纳要注射到所述受试者中的所述物质。

6.根据权利要求1所述的浮动插管系统，其中所述针包括组织止挡件。

7.根据权利要求1所述的浮动插管系统，其中可改变所述远侧和/或近侧止挡件在所述浮动插管上的位置。

8.根据权利要求2所述的浮动插管系统，其中所述支撑突片包括手指夹。

9.根据权利要求3所述的浮动插管系统，其中所述连接器包括一个或多个凹部，所述凹部被配置成紧密配合所述支撑突片中的一个或多个的端部。

10.根据权利要求9所述的浮动插管系统，其中所述连接器包括突片锁，所述突片锁将所述支撑突片中的一个或多个锁定在所述一个或多个凹部中的适当位置。

11.一种用于将物质注射到受试者中的方法，所述方法包括：

(1)提供浮动插管系统，所述浮动插管系统包括：

基部插管，其包括近侧端部、远侧端部和内腔；

浮动插管，其包括内腔，其中(a)所述浮动插管被构造成至少部分地容纳在所述基部插管的所述内腔内部，(b)所述浮动插管包括在接合于所述基部插管中时比所述基部插管的所述近侧端部和远侧端部近侧和远侧地延伸得更远的近侧端部和远侧端部，以及(c)所述浮动插管被构造成在接合于所述基部插管中时在沿着所述基部插管的纵向轴线的方向上移动；

远侧止挡件，其连接到所述浮动插管的所述远侧端部，其中所述远侧止挡件被构造和定位成当所述浮动插管接合在所述基部插管中时，防止所述远侧止挡件在近侧方向上移动经过所述基部插管的所述远侧端部；

近侧止挡件，其连接到所述浮动插管的所述近侧端部，其中所述近侧止挡件被构造和定位成防止所述近侧止挡件在远侧方向上移动经过所述基部插管的所述近侧端部，并且其中从所述近侧止挡件到所述远侧止挡件的距离大于所述基部插管的所述近侧和远侧端部之间的距离；

中空针，其连接到所述浮动插管的所述远侧端部；以及

输送管，其连接到所述中空针，其中所述输送管的长度的至少一部分容纳在所述浮动插管的所述内腔和/或所述基部插管的所述内腔内部；

(2)提供要注射到所述受试者中的所述物质；以及

(3)利用所述浮动插管系统来将所述物质注射到所述受试者中。

12.根据权利要求11所述的方法，其中所述浮动插管系统进一步包括连接到所述基部插管的一个或多个支撑突片。

13.根据权利要求12所述的方法，其中所述浮动插管系统进一步包括可拆卸地附接到所述支撑突片的连接器。

14.根据权利要求13所述的方法，其中所述浮动插管系统进一步包括立体定向设备，所述立体定向设备包括被构造成降低到手术视野中的引导臂，并且其中所述连接器可拆卸地附接到所述立体定向设备的所述引导臂。

15.根据权利要求11所述的方法，其中所述浮动插管系统的所述输送管连接到外部泵和贮存器，并且其中所述贮存器容纳注射到所述受试者中的所述物质。

16.根据权利要求11所述的方法，其中所述浮动插管系统的针包括组织止挡件。

17.根据权利要求11所述的方法，其中可改变所述远侧和/或近侧止挡件在所述浮动插管上的位置。

18.根据权利要求12所述的方法，其中所述浮动插管系统的所述支撑突片包括手指夹。

19.根据权利要求13所述的方法，其中所述浮动插管系统的所述连接器包括一个或多个凹部，所述凹部被配置成紧密配合所述支撑突片中的一个或多个的端部。

20.根据权利要求11所述的方法，其中被注射到所述受试者中的所述物质包括细胞。

21.根据权利要求20所述的方法，其中所述细胞是神经祖细胞。

22.根据权利要求21所述的方法，其中所述物质包括被注射到所述受试者的脊髓中的神经祖细胞。

23.根据权利要求22所述的方法，其中所述受试者被诊断为患有神经性疾病、神经性创伤、癌症或它们的组合。

24.根据权利要求23所述的方法，其中所述受试者已被诊断为患有肌萎缩性侧索硬化症(ALS)。

25.根据权利要求24所述的方法，其中所述神经祖细胞表达胶质细胞系衍生的神经营养因子。

26.一种试剂盒，其包括：

根据权利要求1-10所述的任何浮动插管系统；和

其将物质注射到受试者中的使用说明书。

27.一种注射器泵系统，其包括：

马达组件，其包括：(a)壳体，其包括第一端和第二端；(b)马达；和(c)可旋转驱动轴件，其中所述马达被构造成促使所述可旋转驱动轴件旋转，并且所述马达和可旋转驱动轴件至少部分地容纳在所述壳体内；

卡普耳组件，其包括(a)包括细长入口端口的第一端，(b)包括细长出口端口的第二端，和(c)设置在所述细长入口端口和所述细长出口端口之间并与其流体连通的腔室；

细长柱塞，其包括(a)接收端，(b)主体和(c)推动端，其中(1)所述细长柱塞被构造成嵌套在所述细长入口端口内，(2)所述柱塞的所述推动端被构造成与所述腔室形成基本上不漏流体的密封，以及(3)所述可旋转驱动轴件被构造成直接地，或者通过中间轴件间接地对所述柱塞的所述接收端施加驱动力，使得所述柱塞可沿着所述出口端口的方向被推动。

28.根据权利要求27所述的注射器泵系统，其进一步包括联结套环，所述联结套环包括第一端和第二端，其中所述联结套环的所述第一端被构造成连接到所述壳体的所述第二端，并且其中所述联结套环的所述第二端被构造成连接到所述卡普耳的所述第一端。

29.根据权利要求28所述的注射器泵系统，其进一步包括输送管，所述输送管包括第一端和第二端，其中所述输送管的所述第一端连接到所述卡普耳的所述第二端并与其流体连通。

30.根据权利要求29所述的注射器泵系统，其中所述输送管的所述第二端连接到包括中空针的插管并与其流体连通。

31.根据权利要求30所述的注射器泵系统，其中所述输送管的所述第二端连接到浮动插管系统并与其流体连通，所述浮动插管系统被构造成将物质注射到受试者中，所述浮动插管系统包括：

基部插管，其包括近侧端部、远侧端部和内腔；

浮动插管，其包括内腔，其中(1)所述浮动插管被构造成至少部分地容纳在所述基部插管的内腔内部，(2)所述浮动插管包括在接合于所述基部插管中时比所述基部插管的所述近侧端部和远侧端部近侧和远侧地延伸得更远的近侧端部和远侧端部，以及(3)所述浮动插管被构造成在接合于所述基部插管中时在沿着所述基部插管的纵向轴线的方向上移动；

远侧止挡件，其连接到所述浮动插管的所述远侧端部，其中所述远侧止挡件被构造和定位成当所述浮动插管接合在所述基部插管中时，防止所述远侧止挡件在近侧方向上移动经过所述基部插管的所述远侧端部；

近侧止挡件，其连接到所述浮动插管的所述近侧端部，其中所述近侧止挡件被构造和定位成防止所述近侧止挡件在远侧方向上移动经过所述基部插管的所述近侧端部，并且其中从所述近侧止挡件到所述远侧止挡件的距离大于所述基部插管的所述近侧和远侧端部之间的距离；

中空针，其连接到所述浮动插管的所述远侧端部；并且其中所述输送管的所述第二端连接到所述中空针，并且所述输送管的长度的至少一部分容纳在所述浮动插管的所述内腔和/或所述基部插管的所述内腔内部。

32.根据权利要求31所述的注射器泵系统，其中一个或多个支撑突片连接到所述基部插管。

33.根据权利要求32所述的注射器泵系统，其进一步包括可拆卸地附接到所述支撑突片的连接器。

34.根据权利要求33所述的注射器泵系统，其进一步包括立体定向设备，所述立体定向设备包括被构造成降低到手术视野中的引导臂，其中所述连接器可拆卸地附接到所述立体定向设备的所述引导臂。

35.根据权利要求34所述的注射器泵系统，其中所述中空针包括组织止挡件。

36.根据权利要求35所述的注射器泵系统，其中可改变所述远侧和/或近侧止挡件在所述浮动插管上的位置。

37.根据权利要求36所述的注射器泵系统，其中所述支撑突片包括手指夹。

38.根据权利要求37所述的注射器泵系统，其中所述连接器包括一个或多个凹部，所述凹部被配置成紧密配合所述支撑突片中的一个或多个的端部。

39.根据权利要求38所述的注射器泵系统，其中所述连接器包括突片锁，所述突片锁将所述支撑突片中的一个或多个锁定在所述一个或多个凹部中的适当位置。

40.根据权利要求39所述的注射器泵系统，其中所述卡普耳包含医用流体物质。

41.根据权利要求40所述的注射器泵系统，其中所述医用流体物质包括细胞。

42.根据权利要求41所述的注射器泵系统，其中所述细胞是神经祖细胞。

43.根据权利要求42所述的注射器泵系统，其中所述神经祖细胞表达胶质细胞系衍生的神经营养因子。

44.一种用于将流体物质注射到受试者中的方法，所述方法包括：

(1)提供注射器泵系统，所述注射器泵系统包括：

马达组件，其包括：(a)壳体，其包括第一端和第二端；(b)马达；和(c)可旋转驱动轴件，其中所述马达被配置成促使所述可旋转驱动轴件旋转，并且所述马达和可旋转驱动轴件至少部分地容纳在所述壳体内；

卡普耳组件，其包括(a)包括细长入口端口的第一端，(b)包括细长出口端口的第二端，和(c)设置在所述细长入口端口和所述细长出口端口之间并与其流体连通的腔室；

细长柱塞，其包括(a)接收端，(b)主体和(c)推动端，其中(1)所述细长柱塞被构造成嵌套在所述细长入口端口内，(2)所述柱塞的所述推动端被构造成与所述腔室形成基本上不漏流体的密封，以及(3)所述可旋转驱动轴件被构造成直接地，或者通过中间轴件间接地对所述柱塞的所述接收端施加驱动力，使得所述柱塞可沿着所述出口端口的方向被推动，从而逐出所述腔室中的任何流体；

插管系统，其中所述插管系统包括输送管，所述输送管包括第一输送管端和第二输送管端，并且其中(1)所述第一输送管端连接到所述卡普耳组件的所述第二端并与其流体连通，并且(2)所述第二输送管端连接到中空针并与其流体连通；以及

医用流体物质，其位于所述卡普耳的所述腔室内；

(2)将所述中空针的一部分插入到所述受试者中；以及

(3)将所述医用流体物质泵送出所述腔室，使其通过所述输送管和中空针并进入所述受试者中。

45.根据权利要求44所述的方法，其中所述中空针插入到所述受试者的脊髓中。

46.根据权利要求45所述的方法，其中所述插管系统包括浮动插管系统，所述浮动插管系统包括：

基部插管，其包括近侧端部、远侧端部和内腔；

浮动插管，其包括内腔，其中(a)所述浮动插管被构造成至少部分地容纳在所述基部插管的内腔内部，(b)所述浮动插管包括在接合于所述基部插管中时比所述基部插管的所述近侧端部和远侧端部近侧和远侧地延伸得更远的近侧端部和远侧端部，以及(c)所述浮动插管被构造成在接合于所述基部插管中时在沿着所述基部插管的纵向轴线的方向上移动；

远侧止挡件，其连接到所述浮动插管的所述远侧端部，其中所述远侧止挡件被构造和定位成当所述浮动插管接合在所述基部插管中时，防止所述远侧止挡件在近侧方向上移动经过所述基部插管的所述远侧端部；以及

近侧止挡件，其连接到所述浮动插管的所述近侧端部；其中(1)所述近侧止挡件被构造和定位成防止所述近侧止挡件在远侧方向上移动经过所述基部插管的所述近侧端部；(2)从所述近侧止挡件到所述远侧止挡件的距离大于所述基部插管的所述近侧和远侧端部之间的距离；(3)所述中空针连接到所述浮动插管的所述远侧端部；(4)所述输送管连接到所述中空针，并且(5)所述输送管的长度的至少一部分容纳在所述浮动插管的所述内腔和/或所述基部插管的所述内腔内部。

47.根据权利要求46所述的方法，其中所述浮动插管系统进一步包括连接到所述基部插管的一个或多个支撑突片。

48.根据权利要求47所述的方法，其中所述浮动插管系统进一步包括可拆卸地附接到所述支撑突片的连接器。

49.根据权利要求48所述的方法，其中所述浮动插管系统进一步包括立体定向设备，所述立体定向设备包括被构造成降低到

手术视野中的引导臂，并且其中所述连接器可拆卸地附接到所述立体定向设备的所述引导臂。

50.根据权利要求49所述的方法，其中所述浮动插管系统的所述中空针包括组织止挡件。

51.根据权利要求50所述的方法，其中可改变所述远侧和/或近侧止挡件在所述浮动插管上的位置。

52.根据权利要求51所述的方法，其中所述浮动插管系统的所述支撑突片包括手指夹。

53.根据权利要求52所述的方法，其中所述浮动插管系统的所述连接器包括一个或多个凹部，所述凹部被配置成紧密配合所述支撑突片中的一个或多个的端部。

54.根据权利要求45所述的方法，其中被注射到所述受试者的脊髓中的所述医用流体物质包括细胞。

55.根据权利要求54所述的方法，其中所述细胞是神经祖细胞。

56.根据权利要求55所述的方法，其中所述神经祖细胞表达胶质细胞系衍生的神经营养因子。

57.根据权利要求54或55或56所述的方法，其中所述受试者已被诊断为患有神经性疾病、神经性创伤、癌症或它们的组合。

58.根据权利要求57所述的方法，其中所述受试者是已被诊断为患有肌萎缩性侧索硬化症(ALS)的人。

59.一种试剂盒，其包括：

根据权利要求27-43所述的任何注射器泵系统；以及

其将物质注射到受试者中的使用说明书。

60.一种用于将治疗性物质注射到受试者的组织部位中的系统，所述系统包括：

立体定向设备，其包括：

引导臂，其被构造成沿着第一轴线朝向或远离所述受试者的所述组织部位引导医疗器械；

定位臂，其被构造成沿着垂直于所述第一轴线的第二轴线定位所述引导臂；

附接臂，其被构造成将所述立体定向设备附接到组织牵开器的臂；以及

连接臂，其被构造成将所述附接臂连接到所述定位臂；其中所述引导臂、定位臂和连接臂中的一个或多个被机动化并且被配置成是电子控制的，以便调整它们的相对位置。

61.根据权利要求60所述的系统，其中所述引导臂、定位臂和连接臂中的一个或多个包括用于感测它们相对于彼此或所述受试者上的界标的位置的传感器。

62.根据权利要求61所述的系统，其进一步包括计算机，所述计算机被配置成从所述传感器中的一个或多个无线地接收输入和/或无线地控制所述立体定向设备的一个或多个臂的位置。

63.根据权利要求62所述的系统，其进一步包括连接到所述立体定向设备的所述引导臂的插管系统，其中所述插管系统包括中空管和连接到其的中空针。

64.根据权利要求63所述的系统，其中所述插管系统包括一个或多个传感器，所述传感器被配置成感测所述中空针插入到所述受试者中的程度。

65.根据权利要求64所述的系统，其进一步包括注射器泵，其中所述注射器泵附接到所述立体定向设备，并且其中所述注射器泵连接到所述插管系统的所述中空管并与其流体连通。

66.根据权利要求65所述的系统，其中所述注射器泵包括一个或多个电子控制的马达，所述马达被配置成将所述治疗性物质泵送通过所述插管系统的所述中空管和中空针。

67.根据权利要求66所述的系统，其中所述注射器泵包括被配置成感测所述治疗性物质的体积和/或流速的一个或多个传感器。

68.根据权利要求67所述的系统，其中所述注射器泵马达的操作由所述计算机系统控制。

69.一种用于将治疗性物质注射到受试者的组织部位中的方法，所述方法包括：

(1)提供用于将所述治疗性物质注射到所述受试者的所述组织部位中的系统，其中所述系统包括

(a)立体定向设备，其包括：

(i)引导臂，其被构造成沿着第一轴线朝向或远离所述受试者的所述组织部位引导医疗器械；

(ii)定位臂，其被构造成沿着垂直于所述第一轴线的第二轴线定位所述引导臂；

(iii)附接臂，其被构造成将所述立体定向设备附接到组织牵开器的臂；以及

(iv)连接臂，其被构造成将所述附接臂连接到所述定位臂；其中所述引导臂、定位臂和连接臂中的一个或多个被机动化，并且被配置成是电子控制的以调整它们的相对位置；

(b)插管系统，其包括中空管和连接到其的中空针，其中所述插管系统附接到所述立体定向设备的所述引导臂；以及

(c)注射器泵，其包括腔室，所述腔室包含所述治疗性物质，其中所述注射器泵连接到所述插管的所述中空管并与其流体连通。

(2)操作所述立体定向设备以将所述插管系统的所述中空针定位到所述受试者的组织部位中；以及

(3)操作所述注射器泵以将所述治疗性物质泵送通过所述插管系统的所述中空管和中空针并进入所述受试者的所述组织部位中。

70.根据权利要求69所述的方法，其中所述立体定向设备的所述引导臂、定位臂和连接臂中的一个或多个进一步包括传感器，所述传感器用于感测它们相对于彼此或所述受试者上的界标的位置。

71.根据权利要求70所述的方法，其中所述系统进一步包括计算机，所述计算机被配置成从所述立体定向设备所述传感器中的一个或多个无线地接收输入和/或控制所述立体定向设备的一个或多个臂的位置。

72.根据权利要求71所述的方法，其中所述插管系统进一步包括一个或多个传感器，所述传感器被配置成感测所述中空针插入到所述受试者中的程度。

73.根据权利要求72所述的方法，其中所述注射器泵进一步包括一个或多个电子控制的马达，所述马达被配置成将所述治疗性物质泵送通过所述插管系统的所述中空管和中空针。

74.根据权利要求73所述的方法，其中所述注射器泵进一步包括被配置成感测所述治疗性物质的体积和/或流速的一个或多个传感器。

75.根据权利要求74所述的方法，其中所述注射器泵和/或立体定向设备以电子方式操作。

76.根据权利要求75所述的方法，其中所述受试者的所述组织部位是所述受试者的脊髓。

77.根据权利要求76所述的方法，其中所述治疗性物质包括神经祖细胞。

78.根据权利要求77所述的方法，其中所述神经祖细胞表达胶质细胞系衍生的神经营养因子。

79.根据权利要求78所述的方法，其中所述受试者已被诊断为患有神经性疾病、神经性创伤、癌症或它们的组合。

80.根据权利要求79所述的方法，其中所述受试者已被诊断为患有肌萎缩性侧索硬化症。