JP2008500145A5

JP2008500145A5 -

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Publication number: JP2008500145A5
Application number: JP2007527545A
Authority: JP
Filing date: 2005-05-23
Publication date: 2012-01-19

Description

本発明によれば、椎間板の髄核は、或る量の生物適合性の生理学的に完全に水和されたヒドロゲルを細長いヒドロゲル物体の形態で線維輪部の中央領域に導入することにより補充されるか、或いは置換される。
従って、本発明の１つの面は椎間板の髄核を置換するか或いは補充する方法を提供することである。
本発明の更なる面は、実質的に完全に生理学的に水和されたヒドロゲルを椎間板の中央領域に導入することにより髄核を補充するか或は置換することである。

本発明の更なる面はこのようなヒドロゲルを椎間板の中央領域に導入することであり、ヒドロゲルは少なくとも約５：１の長さ対最大の横方向寸法の比を有する細長い固形の物体の形態で導入される。
本発明の更なる面は、平衡水交換、例えば、等浸透圧性の点から局部組織、すなわち、髄核および線維輪部と生物適合性である生理学的に完全に水和されたヒドロゲルを利用している髄核補綴具を提供することである。

固形の生理学的に完全に水和されたヒドロゲルは、以上に指摘したように、好ましくは、椎間板における周囲の組織に対して浸透的に均衡化される。このような組織は、一般には、周囲の生理学的流体と浸透平衡にあり、従って通常の生理学的流体の浸透圧と同等な浸透圧を示し、すなわち、周囲の生理学的流体に対して等浸透圧であると言える。ヒドロゲル補綴具は移植前に等浸透圧溶液と平衡化され、それにより前述のような生理学的に完全な水和を達成する。代表的には、椎間空間における生理学的流体は普通の適度の物理的活性下で０.１メガパスカルないし０.３メガパスカルの範囲内の浸透圧を示す。従って、この補綴具は好ましくは、実質的に前記範囲内の浸透圧、例えば、約０.２メガパスカルの浸透圧を有する溶液と平衡化される。いずれの従来の生物適合性溶液をも使用することができる。好適な平衡化媒体は、実質的に等浸透圧の水溶液である。このような溶液は当業者には周知であり、人間の身体の生理学的流体の浸透圧に実質的に等しい浸透圧を有している。このような等浸透圧の水溶液は補綴具の後の移植と適合する任意の従来の溶質を含有してもよい。好適な溶質は任意の可なりの量で補綴具に浸透しない比較的高分子のポリマーである。ポリエチレングリコール、デエキストランのような水溶性ポリマーがヒドロゲル補綴具を平衡化するのに使用される実質的に等浸透圧の水溶液の浸透に適した溶質である。等浸透圧の水溶液の配合および浸透は当業者には周知である。

従って、本発明はヒドロゲルを水和する方法を意図しており、この方法は、水和の所望レベル、特に、水和の平衡レベルを達成するのに十分な時間、前記ヒドロゲルを実質的に等浸透圧の溶液と接触させることよりなる。接触は、好ましくは、ヒドロゲルを実質的に等浸透圧の溶液に浸漬することにより達成される。本発明によるヒドロゲルを水和する好適な方法では、実質的に等浸透圧の溶液はデキストランの等浸透圧水溶液である。かくして、本発明は、補綴具としての使用に適した形態の生物適合性ヒドロゲルを用意し、そして前述の本発明の方法によりヒドロゲルを水和することにより補綴具を製造することを意図しており、並びにそのように調製された補綴具を意図している。
固形の実質的に完全に水和されたヒドロゲルを、少なくとも約５：１の長さ対主要な直径または横方向寸法、すなわち、長さまたは最も長い寸法に対して概ね直角の寸法の寸法比を有する概ね細長い固体の形態で線維輪部の中央空洞に導入する。好ましくは、長さ対主要な横方向の寸法の寸法比は、少なくとも約１０：１、より好ましくは、約５０：１、更に好ましくは、少なくとも約１００：１、更により好ましくは、少なくとも約５００：１である。最も長い寸法対主要な横方向寸法の寸法比は１０００：１またはそれ以上ほどに大きくてもよい。長さ対主要な横方向の寸法の特に好適な寸法比は約３５０：１である。

本発明による生理学的に完全に水和されたヒドロゲルの移植の模範的な方法が図１ないし図５に概略的に示されている。
図１は脊髄１０２および椎間板１０４の一般構成を示す人間の背骨１００の腰椎部分の左側横方向概略図を示している。本発明を腰椎椎間板について説明するが、熟練した専門家は、必要に応じて、適切な変更例とともに、同様な構造を有する椎間板のいずれかについて本発明を実施し得ることをわかるであろう。
本発明のヒドロゲル補綴具の移植が図２ないし図５に示されており、図１における線２−２により示されるような代表的な椎間板の上部図から手順が見られる。

例２
この例は例１で調製されたようなヒドロゲルの基本的な機械的特性を示している。
ヒドロゲルは、しばしば、非線形の機械的特性を示し、そして非常に変形可能な物質であり、かくして、それらの特性は試験および試験条件に非常に依存している。本発明に使用される好適なヒドロゲルを物質の増分弾性率を得るために下記のようにして試験した。従来の機械的試験機を使用して下記の如く引張り特性および圧縮特性を得た。
例１におけるように調製されたヒドロゲルの直径３.８ｍｍおよび長さ１００ｍｍの試料について引張り試験を行なう。６０ｍｍのヒドロゲルのゲージ長さが各グリップ間に存在するように試料を両端部で握る。０.０４Ｎの予備荷重を試料に加える。次いで、試料について引張り試験を６０ｍｍ／分の割合で行なう。代表的な歪レベルに対応する点を通る線の傾斜として増分引張り弾性率を算出する。図１２は代表的な引張り試験の出力を示している。以上に指摘したように試験された好適な実施形態の代表的な引張り弾性率の値は０.６７５ＭＰａ＠５０％歪である。
例１におけるように調製されたヒドロゲルの直径１２.０ｍｍおよび高さ８ｍｍの試料について圧縮試験を行なう。試料を試験のために実質的に等浸透圧の溶液、例えば、デキストリンの実質的に等浸透圧の水溶液の３７℃の浴に入れる。１Ｎの圧縮予備荷重を試料に加える。次いで、この試料について、圧縮試験を試験試料高さ／分の１００％の割合で行なう。代表的な歪レベルに対応する点を通る線の傾斜として増分圧縮弾性率を算出する。代表的な圧縮試験のプロットを図１３に示してある。本発明の好適な完全に水和されたヒドロゲルの代表的な圧縮弾性率の値は０.９８４ＭＰａ＠１５％歪である。

例３
この例は或る荷重付加条件下の本発明の完全に水和されたヒドロゲルの水含有量の維持を示している。
応力緩和：
高さ８ｍｍ、直径１２ｍｍの物質試験試料を等浸透圧の水溶液の３７℃の浴に入れる。１６時間の１５％変位の後に８時間の荷重除去回復よりなる応力緩和調査を試料について行う。試料を３つの連続的サイクルにより試験する。３サイクル試験の前後に質量および弾性率の値を算出する。代表的な試験サイクルにおいて課せられた条件のプロットが図１４に示されている。例１において調製されたような完全に水和されたヒドロゲルの具体例は、この応力緩和プロトコル下で質量、弾性率および水含有量の５％未満の変化を示している。
疲労
下記のようにして生理学的荷重付加下で水含有量の変化について試験するために疲労調査を行なう。高さ８ｍｍ、直径１２ｍｍの試験試料を秤量し、測定し、そして試験して圧縮増分弾性率の値を定める。この試料を３７℃の等浸透圧の水溶液の浴に入れ、次いで図１５に示すように、５Ｈｚの周波数で１００万サイクル、０-１５％変位によりサイクル試験する。サイクル試験の後、試験試料を再び秤量し、測定し、そして増分弾性率の値を算出する。例１において調製されたような完全に水和されたヒドロゲルの具体例は、この疲労プロトコル下で質量、弾性率および水含有量の５％未満の変化を示している。

例４
この例は、本発明による生理学的に完全に水和されたヒドロゲル補綴具を使用した背骨運動部分の機械的特性の回復を示している。
髄核を置換し、そして種々の工程で椎間単位の屈曲性を測定して核の退化および回復をシミュレートするために本発明の方法を行なうことによって屈曲性実験を行なった。Ｌ４およびＬ５腰椎脊髄骨および元のままの線維輪部および髄核を有する脊髄骨間の椎間板を有しているＬ４／Ｌ５背骨運動部分の適切な試料を選択した。選択された試料は本質的に正常な髄核を有していた。この試料について、純粋なモーメントを使用してシミュレートされた屈曲-伸展連続運動を行なうことによって核置換手順の前、中および後に、４段階で屈曲性の測定を行なった。屈曲および伸展の規定角度の範囲に必要とされるトルクを加えた。結果を図１６のチャートに示してある。

４回の屈曲-伸展連続運動のうちの初めの連続運動を元のままの健康な椎間板について行った。その結果を曲線１に示してある。次いで、核を取外し、試料を曲線２に示されるように同じ付加モーメントにより試験した。従って、２番目の連続運動は激しく悪化された核をシミュレートしている。次いで、試料を本発明の生理学的に完全に水和された移植片と共に移植し、コアを部分的に満たした等浸透圧塩水溶液を使用して平衡化し、そして再び試験し、それにより幾らか退化された核または加圧なしで置換された核をシミュレートした。移植片は約３ｍｍの直径を有する生理学的に完全に水和されたヒドロゲルよりなっており、この移植片を脊髄端板を通して挿入した。約１２０ｍｍの長さの移植片を使用した。曲線３に示すように、運動範囲にわたる正常な生理学的値に向かう移動が見られた。最終的に、試料を本発明の生理学的に水和されたヒドロゲル移植片（直径約３ｍｍのおよび長さ約１２０ｍｍ）と共に移植し、そして前述の技術を使用してコアを完全に埋めて加圧すると、曲線４に示すように、椎間板の機構の完全に近い回復が見られた。

本発明の生理学的に完全に水和されたヒドロゲルを使用した本発明の方法は臨床医に多くの利点をもたらす。移植されるべきヒドロゲルの量は、移植片の結果的に安定な寸法で移植片の所望の量を達成するために予め定められることができる。この移植方法は、患者の痛み反応の直接的な監視により適切なフィードバックを行なって椎間板核空洞の過剰加圧を回避するか、或は椎間板が化学的に敏感である状況を検出する。更に、放射線不透過性物質、例えば、ＢａＳＯ₄を含有する生理学的に実質的に完全に水和されたヒドロゲルの具体例を使用することによって、相互作用する放射線写真および／または蛍光透視的な可視化により移植を監視することが可能である。
また、生理学的に完全に水和されたヒドロゲルを使用した本発明の方法は、核除去における変化した効果性に起因した患者の解剖学的構造の変化および椎間板空洞のサイズおよび／または形状の変化を容易に受入れることができると言う理由で、外科介入における融通性をもたらす。本発明の方法は、（核の部分除去による）完全核置換または部分的核置換、または核物質を予め除去することなしに移植片を単に加えることによる核の増強の選択肢をもたらす。

Claims

細長い生理学的に完全に水和された固形ヒドロゲル物体であって、該ヒドロゲル物体は、隣接する局所組織の間に挿入されるように寸法および形状決めされており、前記ヒドロゲル物体は、周囲を取り囲む局所組織と等張あるいは等浸透圧であり、前記ヒドロゲル物体は、挿入前に等張あるいは等浸透圧であり、前記ヒドロゲル物体は、０．１メガパスカルないし０．３メガパスカルの範囲内の浸透圧を有する細長い生理学的に十分に水和された固形ヒドロゲル物体。
前記ヒドロゲルが４メガパスカルより大きくない弾性率を有している請求項１に記載のヒドロゲル物体。
前記ヒドロゲルが０.０５メガパスカルと４.０メガパスカルとの間の弾性率を有している請求項１に記載の物体。
円筒形の形状を有している請求項１に記載のヒドロゲル物体。
主要の横断面積より大きい横断面積を持つ少なくとも１つの部分を有している請求項１に記載のヒドロゲル物体。
主要の横断面積より大きい横方向の横断面積の末端部分を備えている少なくとも一端部を有している請求項１に記載のヒドロゲル物体。
主要の横断面積より大きい横方向の横断面積のフレア状末端部分を備えている少なくとも一端部を有している請求項１に記載のヒドロゲル物体。
主要の横断面積より大きい横方向の横断面積の球状の末端部分を備えている少なくとも一端部を有している請求項１に記載の物体。
主要の横断面積より大きい横方向の横断面積を持つ少なくとも１つの部分を端部間に有している請求項１に記載のヒドロゲル物体。
前記少なくとも１つの部分は球状の形状または棘形状を有している請求項１に記載のヒドロゲル物体。
線維輪部の中央領域を生理学的に埋めるために自身に折り重なることが可能である請求項１に記載のヒドロゲル物体。
成形または押出しにより製造された請求項１に記載のヒドロゲル物体。
前記ヒドロゲルはポリビニルアルコールコポリマーを含有している請求項１に記載の物体。
前記ヒドロゲルはポリビニルアルコールおよびポリビニルピロリドンのコポリマーを含有している請求項１に記載のヒドロゲル物体。
前記ヒドロゲルはポリビニルアルコールおよびポリビニルピロリドンの混合物を含有している請求項１に記載のヒドロゲル物体。
放射線不透過性物質を更に備えている請求項１に記載のヒドロゲル物体。
前記放射線不透過性物質は硫酸バリウムである請求項１６に記載のヒドロゲル物体。
４０：１の長さ対主要の横方向寸法の比を有する請求項１７に記載のヒドロゲル物体。
１００：１の長さ対主要の横方向寸法の比を有する請求項１７に記載のヒドロゲル物体。
２００：１の長さ対主要の横方向寸法の比を有する請求項１７に記載のヒドロゲル物体。
３５０：１の長さ対主要の横方向寸法の比を有する請求項１７に記載のヒドロゲル物体。