JP2011500163A - 脊髄組織を治療する装置および方法 - Google Patents

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Abstract

【解決手段】 本発明では、損傷した脊髄組織を治療する装置および方法を提供し、前記損傷した脊髄組織とは、疾患、感染、または外傷により損傷した脊髄組織など、間質浮腫の二次的な結果として腫脹、圧力増加、および血流機能の低下につながるおそれのあるものである。
【選択図】 図１

Description

本発明は、全体として、損傷または機能低下した脊髄組織を準大気圧を使って治療する装置および方法に関し、より具体的には（これに限定されるものではないが）、回復可能または回復不可能な損傷を受けた脊髄組織を治療する装置および方法に関する。
損傷または機能低下した脊髄組織の治療において、脊髄に係わる生体構造、生理機能、および病理学的過程には特別な関心が寄せられる。３次元生体構造と、神経細胞（他の神経細胞および他の支持細胞との特定の空間関係に、機能が依存する）の微細構造関係との双方を維持し、神経細胞の存続に必要である適切に酸素を含んだ血流および均一な基質を保つことは、脊髄組織の生存および機能に必要不可欠である。さらに、脊髄細胞が再生不可能な場合には、神経細胞の生存率を可能な限り最大限に伸ばす必要性が重視される。これらの理由等から、脊髄における開放空間および閉鎖空間双方の病変治療が特に注目される。
脊髄組織の生存を脅かす臨床問題において、脊髄の浮腫、感染、および血液供給を管理することは非常に重要である。脊髄は、外傷および損傷への反応として、著しい量の間質浮腫を生じる。脊髄は閉鎖空間（硬膜および脊柱管）に閉じ込められているため、浮腫は脊髄内部で周囲を圧迫し、脊髄の血流および栄養供給の機能を低下させて脊髄の生理学的回復を著しく損ない、結果的に脊髄の機能低下および細胞死を進行させることが多い。現在、浮腫を軽減する治療薬としては、グルココルチコイド（デキサメタゾン、プレドニゾン、メチルプレドニゾン）、利尿薬などの薬剤が利用でき、多様な外科的減圧術も行われている。しかし、これらを利用した療法では結果が不規則で予測できず、薬剤による合併症、感染、および手術による合併症などの欠点もある。
また、脊髄内の感染および浮腫は、致命的な結果を招き、急速に広がる可能性が高いため、迅速かつ効果的な治療が必要不可欠である。髄腔内空間、脊髄柔組織、およびその周辺構造に影響を及ぼす病変の治療に利用できる適切な方法は、現在ほとんどない。身体の他部分の組織はドレッシング材の交換で治療できるが、脊髄は、構造が不安定で、感染が広がる傾向があり、損傷が進行するおそれがあるため、このタイプの治療に適していない。脊髄損傷および他の病変による炎症および免疫反応は、初期の損傷と等しいかそれ以上の長期的影響があるという証拠もある。浮腫に続き二次的に起こる血流減少に対する脊髄の反応は、低酸素および虚血・再潅流傷害につながる。これらの損傷は、神経病理学的続発症の一因となり、ひいては脊髄損傷の有害な転帰を著しく助長する。
また脊髄は、機能し、生存するため、酸素を含んだ血液の供給を絶えず必要とする。血流が完全に中断されると、脊髄は、数分以内に不可逆的損傷を受ける。ただし、脊髄は、それより長時間生存能力を維持し、血流の減少から回復することもできる。虚血および比較的無機能の状態が数日続いた脊髄病巣でも、回復できるという証拠がある。この発見により、不可逆的損傷領域を取り囲むペナンブラまたは虚血周辺領域と呼ばれる虚血領域の概念が生まれた。虚血領域における二次的現象は、損傷した神経細胞による興奮性毒の局所的な放出、病巣の血流の変化、および浮腫である。
脊椎の血管病変の原因として考えられるのは、灌流圧低下による脊髄細胞への血流不足、血管が破裂した結果または隣接する組織の圧縮により脊髄の局所的領域に直接生じる損傷、粥状動脈硬化症、動脈瘤、炎症といった脊髄血管の内因性疾患、あるいは心臓など他所からの遠隔血栓が脊髄血管を閉塞した場合などである。
髄腔内出血の場合、通常、出血は小規模で始まり、圧力解離により体積を増して、隣接する脊髄組織の変位および圧縮に至る。出血周囲に隣接した被圧縮組織内の浮腫は、脊髄組織のより広い領域の機能を低下させて病態の規模を拡大し、悪化させる。隣接した脊髄内の浮腫は、通常１２〜７２時間にわたり徐々に悪化を生じるおそれがある。髄腔内出血の翌週に浮腫が発生すると、特に高齢者の場合、予後が悪化することが多い。血腫周囲の組織は変位し、圧縮されるが、必ずしも致命的に機能が低下するわけではない。血腫が再吸収され、隣接する浮腫が縮小し、病変組織が機能を回復するに伴い、改善が見られることもある。
これまで、上記の病態の治療は、芳しい成果を上げていない。脊髄の外科的減圧は、不可逆的圧縮を防ぐ上で有益な場合もある。マンニトールその他のいくつかの浸透圧剤などの薬剤は、浮腫に起因した髄腔内圧を軽減することができる。これらの場合におけるステロイドの価値は不確かで、最近は高圧酸素の適用が提案されている。
上記を受け、損傷した皮膚組織および皮下組織に陰圧（または準大気圧）を適用する療法では、従来の方法と比べ、治癒が早まることが実証されており（米国特許第５６４５０８１号、第５６３６６４３号、第７１９８０４６号、および第７２１６６５１号のほか、米国特許公開第２００３／０２２５３４７号、第２００４／００３９３９１号、および第２００４／０１２２４３４号に開示されている。これらの内容は参照により本明細書に組み込むものとする）、脊髄の特定組織に特に適した装置および方法がいまだ必要とされている。
本発明では、損傷した脊髄組織に対し、準大気圧（または陰圧）を使って治療を行う装置および方法を提供し、前記損傷した脊髄組織とは、疾患、感染、または外傷により損傷した脊髄組織など、間質浮腫の二次的な結果として腫脹、圧力増加、および血流機能の低下につながるおそれのあるものである。例えば、脊髄は鈍的外傷により損傷を受け、回復可能または回復不可能な損傷に至る可能性がある。
本発明の一態様では、準大気圧を使って、損傷した脊髄組織を治療する方法を提供する。この方法は、多孔質材料の１若しくはそれ以上の細孔と前記損傷した脊髄組織との間に気体流通を提供するため、前記損傷した脊髄組織に近接させて前記多孔質材料を配置する工程を有する。損傷した脊髄組織に近接した原位置（ｉｎ ｓｉｔｕ）で前記多孔質材料を密閉すると、損傷した脊髄組織の周辺領域で準大気圧を保つことができる。前記多孔質材料は、損傷した脊髄組織において準大気圧を発生するための減圧システムと動作可能に連結でき、前記減圧システムを作動させると、損傷した脊髄組織において準大気圧を提供することができる。この準大気圧は、損傷した脊髄組織における浮腫を軽減する上で十分な時間、この脊髄組織において維持することができる。例えば、前記準大気圧は、大気圧より約２５ｍｍＨｇ低い圧力で維持することができる。この方法には、損傷した脊髄組織において準大気圧を維持するため、当該損傷した脊髄組織の上からカバーを配置する工程と、当該損傷した脊髄組織に近接した組織を前記カバーで密閉する工程とを含めることもできる。前記カバーは、粘着シートの形態で提供でき、損傷した脊髄組織の上から配置することができる。そのような場合、前記カバーを密閉する工程には、損傷した脊髄組織周囲の組織に前記粘着シートを接着させて密閉し、前記シートと前記損傷した脊髄組織周囲の組織との間にシール（密閉部）を形成する工程を含めることができる。
本発明の別の一態様では、損傷した脊髄組織を治療する機器を提供する。この機器には、オープンセル構造のコラーゲン材料など、生体に導入可能な多孔質材料を含めることができ、当該多孔質材料は、その１若しくはそれ以上の細孔と治療すべき脊髄組織との間の気体流通を可能にするよう構成された細孔構造を有する。生体に導入可能な前記多孔質材料の性質により、当該多孔質材料を取り出す第２の処置は不要になる（本明細書における用語「生体に導入可能」（ｂｉｏ−ｉｎｃｏｒｐｏｒａｂｌｅ）は、患者体内に無期限に残すことのできる材料のうち、再構築される骨の一部となり、骨中へと再吸収され、溶解し、および／または同化または修飾されることが可能な材料を説明するため定義されている）。前記機器には、準大気圧を発生する減圧源も含まれ、この減圧源は、前記多孔質材料と気体流通可能に設けて、前記脊髄組織に前記準大気圧を分布させることができる。前記多孔質材料は、その少なくとも１つの選択された表面において、当該多孔質材料の内部での組織の成長を防ぐ上で十分小さな細孔を有する。また、前記多孔質材料は、その少なくとも１つの選択された表面において、線維芽細胞のサイズより小さい細孔径を有することができ、前記選択された表面以外の位置において、線維芽細胞および脊髄細胞より大きな細孔径を有することができる。前記多孔質材料の細孔径は、アルブミンのサイズのタンパク質が通過できるようにする上で十分な大きさにできる。また、前記生体に導入可能な多孔質材料は、準大気圧の伝達を防ぐよう密閉された少なくとも１つの表面を有することができる。当該機器には、カバーを含めることもでき、当該カバーは、前記損傷した脊髄組織を覆い、当該カバー下の当該損傷した脊髄組織において準大気圧を保つよう構成される。
このように、本発明は、病理学的過程の進行を最小限に抑え、脊髄の生理学的完全性が損なわれるのを最小限に抑え、脊髄の血流および栄養供給の機能低下を最小限に抑える装置および方法を提供するものである。脊髄の浮腫および髄腔内圧を軽減することにより、脊髄のヘルニア形成および機能低下のリスクを最小限に抑えることができる。また、本発明は、脊髄内組織の炎症反応および神経病理学的反応を助長するメディエーター、分解生成物、および毒性物質の排除を促進する。
本発明の好適な実施例に関する上記の要約および下記の詳細な説明は、以下の添付の図面と併せて読むと最もよく理解される。
図１は、準大気圧の適用前に原位置（ｉｎ ｓｉｔｕ）に配置した本発明の機器の例示的構成を概略的に示した一部断面図である。 図２は、図１の一部断面図で、準大気圧が適用されている状態を概略的に例示した図である。 図３は、図１および図２の一部断面図で、適用された準大気圧が脊髄周囲の組織に及ぼす作用を概略的に例示した図である。 図４は、原位置（ｉｎ ｓｉｔｕ）に配置された本発明の第２の例示的構成を概略的に示した一部断面図で、この構成では、剛性または半剛性のカバーが脊髄の上から皮下に配置されている。 図５は、原位置（ｉｎ ｓｉｔｕ）に配置された本発明の第３の例示的構成を概略的に示した一部断面図で、この構成では、柔軟なカバーが脊髄の上から皮下に配置されている。 図６は、脊髄に回復可能な鈍的外傷を与えた対照群ラットのＢＢＢスコア（Ｂａｓｓｏ，Ｂｅａｔｔｉｅ ａｎｄ Ｂｒｅｓｎａｈａｎ（ＢＢＢ）Ｌｏｃｏｍｏｔｏｒ Ｒａｔｉｎｇ Ｓｃａｌｅ）を、時間の関数として例示した図である。 図７は、脊髄に回復可能な鈍的外傷を与えて準大気圧で治療したラット群のＢＢＢスコアを、時間の関数として例示した図である。 図８は、脊髄に回復不可能な鈍的外傷を与えた対照群ラットの脊髄の断面積を、時間の関数として示した図である。 図９は、脊髄に回復不可能な鈍的外傷を与えて準大気圧で治療したラット群の脊髄の断面積を、時間の関数として示した図である。 図１０は、本発明の準大気圧機器に使用するための多層構造を有する多孔性材料を概略的に例示した図である。
ここで各図を参照すると、全体にわたり同様な要素は同様な参照番号により示されており、本発明は、損傷した脊髄組織を準大気圧（または陰圧）で治療する装置および方法に関し、この場合「損傷した」（ｄａｍａｇｅｄ）組織は、例えば外傷、疾患、感染、手術による合併症、または他の病理学的過程による損傷など、損傷し、機能が低下し、または他の任意の態様で障害が生じた組織を含むものとして定義される。より具体的にいうと、本発明の装置および方法は、上述した原因など任意の原因により二次的に生じる脊髄柔組織の浮腫の治療と、硬膜下または硬膜外の空間を含んだ脊髄を取り囲む任意の空間の治療と、上述した原因など任意の原因で上昇した髄腔内圧の治療とを可能にする。
本発明の準大気圧脊髄治療装置１００の例示的な構成には、脊髄７に近接させた多孔質材料１０に、管２０を通じて準大気圧を供給する減圧源３０が含まれる。この場合、前記多孔質材料１０は、脊髄７に準大気圧を送達し、分布させるよう構成することができる。本脊髄治療装置１００は、前記損傷した脊髄組織７に近接させて多孔質材料１０を配置し、前記多孔質材料１０の１若しくはそれ以上の細孔と前記損傷した脊髄組織７との間に気体流通を提供するよう患者に適用することができる。管２０の遠端２２を前記多孔質材料１０に連結し、縫合糸８で皮膚および皮下組織２を縫合すると、前記多孔質材料１０を原位置（ｉｎ ｓｉｔｕ）で密閉して、損傷した脊髄組織７の周辺領域で準大気圧を保つことができる。前記管２０の近端２４を減圧源３０に取り付けると、この減圧システム３０に前記多孔質材料１０を動作可能に連結して、当該減圧システム３０の作動時、前記損傷した脊髄組織７に準大気圧を生じることができる。
図１を詳しく参照すると、患者体内の原位置（ｉｎ ｓｉｔｕ）で患者体内の組織に取り囲まれた状態で、本発明の準大気圧脊髄治療装置１００の例示的な構成の一部断面図が示されている。例示されている組織には、前記皮膚および皮下組織２と、僧帽筋３や脊柱起立筋４などの筋肉組織と、脊椎５と、横突起６と、脊髄７とが含まれている。脊髄７へのアクセスを提供するため、前記脊椎５の一部は欠落している可能性がある。例えば、切離手術、疾患、または負傷により、棘突起がない可能性がある。オープンセル構造のコラーゲン材料などの多孔質材料１０は、準大気圧治療を施術する脊髄組織７に近接させて皮下空間に配置し、例えば柔組織内の浮腫を軽減して生理学的機能を改善することができる。オープンセル構造のコラーゲン材料に加え、この多孔質材料１０には、例えばポリグリコール酸材料および／またはポリ乳酸材料、合成ポリマー、柔軟なシート状メッシュ、オープンセル構造のポリマー発泡材、発泡材部分、多孔質シート、ポリビニルアルコール系発泡材、ポリエチレン材料および／またはポリエステル材料、エラスチン、ヒアルロン酸、アルギン酸塩、ポリジオールクエン酸塩（ｐｏｌｙｄｉｏｌｃｉｔｒａｔｅ）、ポリヒドロキシブチラート（ｐｏｌｙｈｙｒｄｏｘｙｂｕｔｙｒａｔｅ）、ポリヒドロキシフマラート（ｐｏｌｙｈｙｒｄｏｘｙｆｕｍａｒａｔｅ）、ポリトリメチレンカーボネート、ポリグリセロールセバケート（ポリグリセロールセバシン酸）脂肪族または芳香族のポリ無水物、または他の適切な材料、およびこれらを任意に組み合わせてエレクトロスピニング、成形、または印刷により製造できるものを含めることもできる。このような材料としては、キトサン溶液（２％酢酸中１．３３重量％または１．３３体積％、合計体積２０ｍｌ）などがあり、適切にサイズ調整された型（モールド）に注入することができる。その溶液を−７０℃で２時間冷凍したのち、減圧した凍結乾燥機に２４時間入れる。この材料を、２．５％〜５％のグルタルアルデヒド蒸気で１２〜２４時間（または紫外線を８時間照射して）架橋結合すると、成形された多孔質材料１０が得られる。
また、前記多孔質材料１０は、ポリカプロラクトン（ｐｏｌｙｃａｐｒｏｌａｃｔｏｎｅ：ＰＣＬ）を成形して作製することもできる。ポリカプロラクトンは、塩化ナトリウムと混合し（カプロラクトンと塩化ナトリウムの比は１：１０）、十分な量のクロロホルム内に配置して成分を溶解させることができる。例えばこの溶液８ｍｌは、適切にサイズ調整および成形された容器に注いで１２時間乾燥させ、その後、水で２４時間塩化ナトリウムを浸出させることができる。
また、前記多孔質材料１０には、エレクトロスピニングした材料も使用できる。エレクトロスピニングした多孔質材料１０を作製する配合および方法の一例を、タイプＩコラーゲンと、コンドロイチン６硫酸（ｃｈｏｎｄｒｏｉｔｉｎ−６−ｓｕｌｆａｔｅ：ＣＳ）と、ポリ（１，８−オクタンジオールクエン酸塩）（ｐｏｌｙ １，８−ｏｃｔａｎｅｄｉｏｌ ｃｉｔｒａｔｅ：ＰＯＣ））と組み合わせを、７６％：４％：２０％の重量比で使って実施した。このコラーゲン・ＣＳ・ＰＯＣ配合には、２つの溶剤を利用した。すなわち、ＣＳは水に溶解し、コラーゲンおよびＰＯＣは２，２，２−トリフルオロエタノール（ｔｒｉｆｌｕｏｒｏｅｔｈａｎｏｌ：ＴＦＥ）に溶解した。次いで、水２０％およびＴＦＥ ８０％の溶液（体積／体積）を使用した。エレクトロスピニングを行う際には、コラーゲン：ＣＳ：ＰＯＣ混合物を含んだ溶液３ｍｌを、１８Ｇａ（１８ゲージ）の針を取り付けたシリンジに配置した。この溶液を、シリンジポンプ（Ｎｅｗ Ｅｒａ Ｐｕｍｐ Ｓｙｓｔｅｍｓ社、米国ニューヨーク州Ｗａｎｔａｕｇｈ）を使って、２．０ｍｌ／時間で前記針の先端から吐出した。高電圧電源（ＨＶ Ｐｏｗｅｒ Ｓｕｐｐｌｙ、Ｇａｍｍａ Ｈｉｇｈ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ社、米国フロリダ州Ｏｒｍｏｎｄ Ｂｅａｃｈ）により、前記針部材（アノード）と接地されたコレクタ（カソード）との間の１５〜２５ｃｍの距離に１０〜２０ｋＶの電圧を印加した。次に、その材料をグルタルアルデヒド（グレードＩＩ、２５％溶液）で架橋結合し、４８時間熱重合（８０℃）した。また、タイプＩコラーゲンの多孔質材料１０を、１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロ−２−プロパノール（１，１，１，３，３，３−ｈｅｘａｆｌｕｏｒｏ−２−ｐｒｏｐａｎｏｌ：ＨＦＰ）中にコラーゲン８０ｍｇ／ｍｌの初期濃度で開始し、上記のコラーゲン：：ＣＳ：ＰＯＣの組み合わせと同じエレクトロスピニング条件を使って、エレクトロスピニングすることも可能である。
多孔質材料１０を作製するもう１つの方法は、熱インクジェット印刷技術を使用することである。その場合、コラーゲン、弾性材料、ヒアルロン酸、アルギン酸塩、およびポリ乳酸・ポリグリコール酸共重合体（コポリマー）など、生体に導入可能な材料を印刷することができる。その例として、タイプＩコラーゲン（Ｅｌａｓｔｉｎ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ Ｃｏ．社、米国ミズーリ州Ｏｗｅｎｓｖｉｌｌｅ）を０．０５％酢酸に溶解したのち、水で１ｍｇ／ｍｌに希釈したもの、またアルギン酸ナトリウム（Ｄｈａｒｍａ Ｔｒａｄｉｎｇ Ｃｏ．社、米国カリフォルニア州Ｓａｎ Ｒａｐｈａｅｌ）の１ｍｇ／ｍｌ水溶液が印刷可能である。タイプＩコラーゲン（０．０５％酢酸中２．８６ｍｇ／ｍｌ）およびポリ乳酸・ポリグリコール酸（ＰＵＲＡＣ Ａｍｅｒｉｃａ社、米国ネブラスカ州Ｂｌａｉｒ）（テトラグリコール（Ｓｉｇｍａ Ａｌｄｒｉｃｈ社、米国ミズーリ州Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ）中１４．２９ｍｇ／ｍｌ）の混合物も、印刷できる。ハードウェアとしては、カートリッジ用にステッパーモーターおよびキャリッジを含んだＨｅｗｌｅｔｔ Ｐａｃｋａｒｄ ６６０ｃプリンタを、プラットフォームに搭載できる。層状に印刷するには、プラットフォーム上のハードウェアの高さを調整する。
前記多孔質材料１０については、脊髄７とのインターフェース（界面）に十分小さな細孔を有する（例えば線維芽細胞および脊髄細胞のサイズより細孔径を小さくする）ことにより、当該多孔質材料１０内へと組織が成長するのを防ぐことができるが、そうしないと脊髄７に付着してしまい、取り外し時に出血または損傷を生じてしまう。また、この多孔質材料１０と脊髄７との間のインターフェースにおける細孔径を十分小さくすると、脊髄７の生理学的機能を妨げる肉芽組織または瘢痕組織が当該脊髄７で過度に生成されるのを回避することができる。また同時に、この多孔質材料１０の細孔径は、アルブミンサイズのタンパク質が通過できるようにして、メディエーター、分解生成物、および毒性物質など望ましくない化合物の排除が可能になるよう十分な大きさにすることができる。
ただし、この多孔質材料１０は、当該多孔質材料１０の内部または脊髄組織７に接触していない全位置では、より大きな（線維芽細胞および脊髄細胞より大きな）細孔径を有してよい。例えば、多孔質材料１１０の場合は、多孔質材料１１０内部での組織成長を生じない層（非内部成長層）１１２を伴った多層構造を有することができ、この非内部成長層１１２は、脊髄に隣接させても組織の内部成長を防ぐ上で十分小さな細孔径を有し、当該多孔質材料１１０は、さらに前記非内部成長層１１２より大きな細孔径を有する材料でできた追加層１１４を、前記非内部成長層１１２に接触して有することもできる。
あるいは、前記多孔質材料１０は、均一な組成および／または形態にしてもよい。この多孔質材料１０は、脊髄７とのインターフェースから離れた位置では、脊髄破壊が生じた領域で肉芽組織を促進するなど、当該脊髄７を取り囲む空間内の他組織で肉芽組織形成を促進するよう、十分大きな細孔径を有することができる。また、この多孔質材料１０は、その表面のうち少なくとも１つが準大気圧を伝達すると同時に、他の１若しくはそれ以上の側部または側面からは準大気圧が伝達されないよう、それらの側部または側面が密閉された構成を有することもできる。このような構成を有する多孔質材料１０では、その１側面に隣接する組織だけを優先的に治療することができる。例えば、脊髄７の柔組織は、前記多孔質材料１０の密閉されていない側のインターフェースで治療することが可能である。
前記多孔質材料１０は、準大気圧治療の施術後に取り出す必要のある材料から成るものであってよく、その場合は第２の手術が必要となる可能性がある。あるいは、前記多孔質材料１０は、第２の手術を回避するため、コラーゲンなどの生体吸収性材料または経時的に無害に分解する材料から成るものであってよい。また、当該多孔質材料１０は、この多孔質材料１０が患者体内にある（ｉｎ ｓｉｔｕ）間にＭＲＩ（磁気共鳴映像法）を実施できるよう、非金属材料を有するものであってよい。この多孔質材料１０は、脊髄７に対して押された場合に脊髄の機能を妨げないよう、十分コンプライアント（柔軟）な材料も有することができる。同時に、この多孔質材料１０は、脊髄機能を妨げるおそれのある「正常な脊髄」に対し、押し潰されずに引張りまたは変形の作用をもたらすよう、十分強固な材料を有することができる。
この多孔質材料１０を通じて脊髄７に準大気圧を送達するため、管２０は、その遠端で、当該多孔質材料１０と気体流通可能に直接的または間接的に連結される。例えば、この管２０の遠端２２は、前記多孔質材料１０に埋め込んでも、前記多孔質材料１０上に配置してもよい。この管２０の遠端２２には、前記多孔質材料１０および脊髄７への準大気圧の送達を助けるよう、１若しくはそれ以上の窓（孔）を含めてもよい。この管２０が貫通する皮膚および皮下組織２の開口部の周囲を縫合糸８で固定すると、当該管２０周囲の密閉に役立つ。この管２０の近端２４は、当該管２０を通じて前記多孔質材料１０および脊髄７に準大気圧を適用するよう、真空ポンプなどの減圧源３０と動作可能に連結できる。
前記減圧源３０には、コントローラ３２を含めて準大気圧の発生を調整するようにできる。例えば、連続的または断続的に準大気圧を生じるよう前記減圧源３０を構成すると、オン・オフのサイクルで準大気圧を発生する期間または発生しない期間を交互に提供するなどが可能になる。その発生および非発生のデューティサイクルは、１〜１０（オン／オフ）から１０〜１（オン／オフ）までの範囲であってよい。また、断続的に準大気圧を適用する場合は、これを定期的に行っても、正弦波などの周期的波形により行ってもよい。この減圧源３０は、初期の治療後、より生理学的な状態を模倣するため、１分間あたり数回など周期的な設定を行うこともできる。その場合は、脊髄７内圧の監視結果を判断し、必要に応じて準大気圧を周期的にオン・オフ設定できる。全般的に、この減圧源３０は、準大気圧が脊髄７の出血その他の有害事象を招くおそれを最小限に抑えるよう、大気圧から、大気圧より７５ｍｍＨｇ低い圧力までの範囲の準大気圧を送達するよう構成することができる。このような準大気圧を適用すると、脊髄７から浮腫を除去するよう作用して、神経機能を保ち、より生理学的に維持された状態で回復および生存の確率を高めることができる。
脊髄７での準大気圧維持を支援するため、図４および図５のように柔軟なカバーまたはシート５０、あるいは剛性の（または半剛性の）カバー４０を脊髄７に近接させて設け、脊髄７周囲に準大気圧を維持する領域を提供することができる。図４および図５を参照して具体的に説明すると、カバー４０、５０は、脊髄７に近接した組織に接着させて、脊髄７および多孔質材料１０の周囲に密閉領域４８、５８を画成するよう、脊髄７および多孔質材料１０の上方から設けることができる。例えば、このカバー４０、５０は、フィブリン接着剤などの接着剤４２を使って、脊椎５、筋肉組織４、および／または他の適切な組織に接着させることができる。前記接着剤４２は、常温重合する接着剤を有してよく、さらに／または当該接着剤４２を増量することにより、当該接着剤４２が接触する潜在的に不規則な面を伴った形状に適合できるようにする充填剤を含むことが望ましい。この接着剤４２は、前記カバー４０、５０とは別個の構成要素として、または前記カバー４０、５０の一部として提供でき、後者の場合は粘着カバー４０、５０が提供される。例えば、前記カバー５０は、その表面のうち１若しくはそれ以上に適切な接着剤を含む柔軟な粘着シートを有することができる。
前記柔軟なカバー５０の場合、その外縁部（エッジまたはボーダー）は、脊髄７の下（または脊髄７へ向かって）に巻き込むようにできる。あるいは図５のように、この柔軟なカバー５０の底面（前記多孔質材料１０に面した側）が脊椎５および周囲の筋肉および軟部組織に接触するよう、脊髄７から離れる方向へ巻き上げることもできる。前記柔軟なカバー５０を脊髄７の下へ巻き込む場合は、この柔軟なカバー５０の外面（脊椎５に面し、筋肉および軟部組織を囲む側）に接着剤５２を塗布することにより、気密なシールの形成を促進できる。前記柔軟なカバー５０を脊髄７から離れる方向へ巻き上げる場合は、この柔軟なカバー５０の底面（脊椎５に面し、筋肉および軟部組織を囲む側）に接着剤５２を塗布することにより、気密なシールを形成できる。
準大気圧は、前記カバー４０、５０と前記管２０との協働作用により、当該カバー４０、５０の下に送達することができる。具体的には、図４のように、前記カバー４０（または柔軟なカバー５０）に減圧ポート４３を含め、これに前記管２０の前記遠端２２を連結して、前記カバー４０および脊髄７の間の前記空間４８と前記管２０との間に気体流通を提供することができる。あるいは、図５のように、前記カバー５０（またはカバー４０）に、前記管２０と連通した通過口５２を含めることにより、前記管２０の前記遠端２２が、前記カバー５０および脊髄７の間の前記空間５８内部に配置されるようにして、当該空間５８および前記遠端２２を気体流通可能にするようにできる。
前記カバー４０、５０は、さらに脊髄７周辺の皮下領域に閉鎖空間をつくって、準大気圧が保たれるよう作用することもできる。すなわち図４および図５に例示したように、前記カバー４０、５０は、その下の脊髄７周囲に密閉空間または領域４８、５８を提供することにより、脊髄７に適用される準大気圧の影響から、当該カバー４０、５０外部の組織を隔絶する作用をもたらす。これと対照的に、図２および図３で例示したようにカバーがない場合は、前記多孔質材料１０および脊髄７に送達される準大気圧により、筋肉３、４などの周辺組織が前記管２０および多孔質材料１０へ向かって図２に示す矢印の方向に引き込まれる結果、図３に例示した組織構成になる。この場合、筋肉３、４などの伸長および／または移動した組織は、適用された準大気圧を筋肉４および脊髄７の間の領域に閉じ込める上で役立つことがある。また、前記カバー４０、５０は、前記多孔質材料１０および縫合された皮膚２によりすでに得られる保護に加え、さらに外因性の感染および汚染から脊髄７を守る。同様に、当該カバー４０、５０は、脊髄膿瘍、膜炎、および脊髄組織の感染といった感染が脊髄７から広がらないよう脊髄の周辺組織をさらに保護する。
本発明の別の態様では、例として図１〜５に示した装置準大気圧を使って、損傷した脊髄組織を治療する方法も提供する。特に、この方法は、損傷した脊髄組織７に近接させて多孔質材料１０を配置して、当該多孔質材料１０の１若しくはそれ以上の細孔と前記損傷した脊髄組織７との間に気体流通を提供する工程を有することができる。損傷した脊髄組織７に近接した原位置（ｉｎ ｓｉｔｕ）で前記多孔質材料１０を密閉すると、損傷した脊髄組織７の周辺領域で準大気圧を保つことができる。この場合、筋肉３、４および皮下組織は、前記管２０が皮膚２を貫通し、当該皮膚２が縫合され閉じた状態で、前記多孔質材料１０の上方に弛緩状態で再接近させることができる。任意選択で、付加的な気密ドレッシング材を前記縫合部位の上から配置して、気密なシールの形成を促進することもできる。前記多孔質材料１０は、損傷した脊髄組織７において準大気圧を発生するための減圧システム３０と動作可能に連結でき、前記減圧システム３０を作動させると、損傷した脊髄組織７において準大気圧を提供することができる。例えば、前記準大気圧は、大気圧より約２５〜７５ｍｍＨｇ低い圧力で維持することができる。この準大気圧は、損傷した脊髄組織７における浮腫を軽減する上で十分な時間、または脊髄液の漏出を制御するため、この脊髄組織７において維持することができる。また、この準大気圧は、損傷した脊髄組織７が治癒段階および細菌数減少段階に達して二次的な治療（皮膚フラップ、皮膚移植など）の受け入れ準備が整うまで、十分な時間、当該脊髄組織７で維持することができる。この方法は、少なくとも４時間、または多くの日数、使用することができる。この減圧治療の終了時には、縫合糸８を抜いて、皮膚２を再び切開する。次に、前記多孔質材料１０を取り出して、前記皮膚２を再縫合することができる。
この方法には、損傷した脊髄組織７において準大気圧を維持するため、当該損傷した脊髄組織７の上からカバー４０、５０を配置する工程と、当該損傷した脊髄組織７に近接した組織を前記カバー４０、５０で密閉する工程とを含めることもできる。前記損傷した脊髄組織７周囲の組織を前記カバー４０、５０で密閉する工程は、当該損傷した脊髄組織７周囲の組織に当該カバー４０、５０を接着剤で接着させて密閉する工程を有することができる。前記カバー５０は、粘着シート５０の形態で提供でき、損傷した脊髄組織７の上から配置することができる。そのような場合、前記カバー５０を密閉する工程には、損傷した脊髄組織７周囲の組織に前記粘着シート５０を接着させて密閉し、前記シート５０と前記損傷した脊髄組織７周囲の組織との間にシール（密閉部）を形成する工程を含めることができる。また、前記減圧システム３０を前記多孔質材料１０と動作可能に連結するは、前記減圧システム３０を前記カバー４０の前記減圧ポート４２と連結する工程を有することができる。
実施例
ラットの脊髄損傷および準大気圧の適用
実験１
ラットの外傷急性期の脊髄に準大気圧が及ぼす効果を決定するため、一連の実験を行った。第１の動物プロトコールでは、２５０〜３００グラムのＳｐｒａｇｕｅ−Ｄａｗｌｅｙラットを取得し、脊髄外傷（挫傷）のモデルを開発して確認した。この外傷を生じ、回復を評価する手順は、Ｗｒａｔｈａｌｌらの「ラットの脊髄外傷（挫傷）：再現可能な段階的損傷群の生成」（Ｓｐｉｎａｌ Ｃｏｒｄ Ｃｏｎｔｕｓｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ Ｒａｔ：Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｇｒａｄｅｄ， Ｒｅｐｒｏｄｕｃｉｂｌｅ， Ｉｎｊｕｒｙ Ｇｒｏｕｐｓ）（Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ Ｎｅｕｒｏｌｏｇｙ ８８、１０８−１２２（１９８５年）における脊髄外傷の説明に基づいたものとした。麻酔をかけたラットの脊髄を露出させ、ガラス管内で５ｃｍの高さから１０グラムの円柱形おもりを落下させることにより一貫した外傷を与える手術法が開発された。
前記ラットの半分は治療を行わない対照群で、残りの半分の外傷性領域には、準大気圧を４時間適用した（大気圧より２５ｍｍＨｇ低圧）。ただし、前記損傷の度合いは、対照群のラットに著しい損傷を生じるものではなく（当該対照群ラットはすみやかに回復した）ため、治療されたラットを対照群のラットと比較することはできなかった。
実験２
より重度の傷害を脊髄に与える第２のプロトコールを開発した（１０グラムのおもりをより高い位置、７．５ｃｍから落下させる）。２８匹の大型（３００グラム）Ｓｐｒａｇｕｅ−Ｄａｗｌｅｙラットを一定期間にわたり得て、収容条件に順応させた。施術日、これらのラットに鎮痛剤を投与し、背中を剃毛および清拭して準備した。脊椎上の皮膚および皮下組織と、皮膚体幹筋および筋膜を背側正中切開し、その奥の背筋を露出させた。背側正中線両側の対の筋肉（僧帽筋および潜在的に広背筋）を背側正中線で分離し、両側へ剥離した。脊柱僧帽筋（ｓｐｉｎｏｔｒａｐｅｚｉｕｓ）および／または仙棘筋など、脊椎自体の骨構造に付着した深部の姿勢筋も、背側正中線で分離し、両側へ剥離した。これにより、棘突起および潜在的に横突起の一部を露出した。Ｔ７〜Ｔ９のレベルにおいて、棘突起と、連続した２つの脊椎間に延在する小さい横突棘筋とを除去し、脊髄の表面（硬膜）を露出させた。Ｔ８に椎弓切除術を行った。脊椎をＴ７およびＴ９で安定させ、Ｗｒａｔｈａｌｌらの手順に基づき、１０グラムのおもりを７．５ｃｍの高さから落下させて、中程度の脊髄損傷を与えた。５匹のラットが、それぞれ初回の施術日に死亡し（３匹は対照群、２匹は減圧治療群）、本実験の早期では、対照群の１匹が実験２日目に死亡し、残り２２匹となった。本実験の終了時までに、対照群および２５ｍｍＨｇ減圧群に、それぞれ１１匹ずつのラットを無作為に割り当てた。
対照群のラットについては一切治療を行わず、前記損傷を縫合して閉じた。減圧治療群のラットについては、ポリビニルアルコール減圧ドレッシング材（Ｖａｃｕｓｅａｌ Ｐｌｕｓ、Ｐｏｌｙｍｅｄｉｃｓ社、ベルギー）を脊髄上に配置し、前記減圧管が切開部を貫通して延長した状態で、皮膚を縫合して閉じた。それから１時間遅らせて、前記減圧治療群の各ラットに、大気圧より２５ｍｍＨｇ低い圧力（準大気圧）を４時間適用した。この治療終了時に、前記ラットに鎮痛剤を再投与し、減圧ドレッシング材を除去し、皮膚切開部をモノフィラメント縫合糸で再縫合した。
前記切開部については、毎日検査した。前記ラットについては、自己排尿能力の徴候の有無を検査した。排尿できなかった全ラットには、１日３回、８時間間隔で手作業で導尿した。前記ラットについては、自食作用（ａｕｔｏ−ｃａｎｎｉｂａｌｉｓｍ）の徴候の有無、褥創、および水分保持度（皮膚つまみ試験）を毎日検査した。これらのラットは、軟らかい木屑を敷いたケージに収容して、褥創が生じるおそれを最小限に抑えた。飼料は、摂食を容易にするため、ケージ底部に配置した。当該ラットについては、修正ターロブ（Ｔａｒｌｏｖ）スコアリングシステムで各後肢を評価し、後肢の運動機能回復に関する検査を毎日行った（０＝動いておらず、体重を支えていない、１＝わずかに動いているが、体重は支えていない、２＝頻繁に動いているが、体重は支えていない、３＝体重を支えており、１〜２歩ステップ動作を行っている、４＝障害を伴って歩行している、５＝障害なく歩行している）。また、斜面（現位置を保てなくなり、平面上をスライドしてしまう角度）上で、当該ラット後肢の把持力強度を毎日試験した。施術から１４日後に当該ラットを安楽死させ、各々の脊椎を除去して、組織学的に検査を行った。
本実験の結果は表１および表２のとおりで、「０」日目は施術日である。前記ラットのうち数匹に見られた損傷または障害はわずかで、おもりが落下した際に十分な損傷を受けなかった可能性がある（対照群ラット１、２、１１、および治療群ラット３、９、１０。表１および表２を参照）。２匹のラットは、重度損傷または完全損傷を呈し、回復しなかった（対照群ラット５、および治療群ラット２。表１および表２を参照）。そのため、合計では、対照群のラット７匹と、治療群のラット７匹とが、重度・完全損傷に至らない十分な損傷を受けたものと考えられた。
分析のため、ラットは、少なくとも４／４のスコアを達成した日に「回復した」と見なされた。前記７匹の対照群ラットのうち３匹は、施術後８日目になっても、少なくとも４／４のスコア（右脚／左脚で障害を伴って歩行する）まで回復しなかった（ラット３、６、７。表１）。残り４匹の対照群ラット（ラット４、８、９、１０）のうち３匹は、４日目、６日目、および１３日目に４／４のスコアに達し、１匹は７日目に４／５のスコアに達した。したがって、これら４匹の対照群ラットは、平均７．５±３．３５日間で、少なくとも４／４のスコアに達した。前記治療群のラットについては、７匹すべて（ラット１、４、５、６、７、８、１１）が、平均５．１４±１．２４日間で、少なくとも４／４のスコアに達した。そのため、２５ｍｍＨｇの減圧適用により、損傷した脊椎の機能的な回復率が向上したことは明白である（ｐ＝０．０５９）。
Figure 2011500163
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実験３
さらに重度の損傷を与え、回復不可能な（永続的）機能障害をもたらすよう、追加プロトコルを開発した。この外傷パラダイムは、Ｗ．Ｍ．Ｋｅｃｋ共同神経科学センター（Ｗ．Ｍ．Ｋｅｃｋ Ｃｅｎｔｅｒ ｆｏｒ Ｃｏｌｌａｂｏｒａｔｉｖｅ Ｎｅｕｒｏｓｃｉｅｎｃｅ）で開発された脊髄損傷プロジェクト（Ｔｈｅ Ｓｐｉｎａｌ Ｃｏｒｄ Ｉｎｊｕｒｙ Ｐｒｏｊｅｃｔ）技術に基づくもので、ＮＹＵ脊髄外傷（挫傷）システム（ＮＹＵ ｓｐｉｎａｌ ｃｏｒｄ ｃｏｎｔｕｓｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ）を使用する。これらのシステム（現在「ＭＡＳＣＩＳ」と呼ばれている）はカスタム構築され、ラトガース大学生物学科（Ｂｉｏｌｏｇｙ Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ａｔ Ｒｕｔｇｅｒｓ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ、Ｗ．Ｍ．Ｋｅｃｋ Ｃｅｎｔｅｒ ｆｏｒ Ｃｏｌｌａｂｏｒａｔｉｖｅ Ｎｅｕｒｏｓｃｉｅｎｃｅ、米国ニュージャージー州Ｐｉｓｃａｔａｗａｙ）を通じて市販されている。
上記では、おもりの重量に応じたラット実験を行ったが、本実験は、ラットの年齢に応じて行った。７７日齢のＬｏｎｇ Ｅｖａｎｓ（ｈｏｏｄｅｄ）ラットを用いて、損傷の重度を標準化した。施術日の１〜６日前の間に、これらラットの一部に鎮痛剤を投与して、ウェイクフォレスト大学医学部（Ｗａｋｅ Ｆｏｒｅｓｔ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍｅｄｉｃｉｎｅ）の小動物ＭＲＩイメージング施設（Ｓｍａｌｌ Ａｎｉｍａｌ ＭＲＩ Ｉｍａｇｉｎｇ Ｆａｃｉｌｉｔｙ）へ運搬し、Ｂｒｕｋｅｒ Ｂｉｏｓｐｉｎ社製Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ Ｂｏｒｅ ７ Ｔｅｓｌａ小動物スキャナ（ドイツ、Ｅｔｔｌｉｎｇｅｎ）を使ってＴ９〜Ｔ１０のレベルで脊髄をスキャンした。次に、スキャンしたラットを暖房付きのケージで麻酔から回復させた。施術日、前記ラットに麻酔をかけ、その背部を剃毛して、脱毛クリームで除毛した。無菌技術を使い、Ｔ９〜Ｔ１０レベルで椎弓切除術を行った。前記ＮＹＵ脊髄外傷（挫傷）システムであるＩｍｐａｃｔｏｒを使用し、１０グラムのロッドを２５ｍｍの高さから脊髄Ｔ９〜Ｔ１０に落下させて挫傷を与えた。対照群ラットの切開部は、縫合して閉じ、暖房付きのケージで回復させた。治療群のラットについては、ポリビニルアルコール減圧ドレッシング材（ＶｅｒｓａＦｏａｍ、Ｋｉｎｅｔｉｃ Ｃｏｎｃｅｐｔｓ，Ｉｎｃ．、米国テキサス州サンアントニオ）を脊髄上に配置して皮膚を縫合して閉じ、２５ｍｍＨｇの減圧、すなわち大気圧より２５ｍｍＨｇ低い圧力を８時間適用した。この後、前記治療済みのラットに鎮痛剤を再投与して切開部を開き、減圧ドレッシング材を除去し、当該切開部を再縫合して閉じた。前記ラットを施術後ＭＲＩにかけた場合は、前記脊髄損傷を与えた８時間後にスキャンを行った。
機能回復の評価は、上記Ｗ．Ｍ．Ｋｅｃｋ共同神経科学センターによる２２点式の移動運動評価尺度であるＢＢＢスケール（Ｂａｓｓｏ，Ｂｅａｔｔｉｅ ａｎｄ Ｂｒｅｓｎａｈａｎ（ＢＢＢ）Ｌｏｃｏｍｏｔｏｒ Ｒａｔｉｎｇ Ｓｃａｌｅ）で行った（表３）。前記ラットについては、２１日間監視したのち、致死量の二酸化炭素で安楽死させた。当該ラットには毎日導尿を行い、自食作用（ａｕｔｏ−ｃａｎｎｉｂａｌｉｓｍ）の徴候、褥創、皮膚の病変などの有無を監視した。自食作用の徴候を呈したラットは、すべて本試験から除外し、安楽死させた。褥創および皮膚の病変については、必要に応じ、ＡＲＰ獣医職員との協議に基づき治療した。上記の配慮にもかかわらず、この実験過程では、一部のラットが死亡し、他のラットは他の問題で除外された。
Figure 2011500163
Figure 2011500163
硬膜が無傷のラット３６匹が、永続的損傷に関するこれらの試験を完了し、分析された。減圧治療群は１１匹のラットで開始し、１匹が５週目に、もう１匹が８週目に、尿路感染症および腎不全のため除外された。これにより、９匹の減圧治療群ラットが１２週間の試験を完了した。対照群ラットとしては、２７匹がこの試験を開始および完了した。これらの減圧治療群ラットは、損傷後３週間で、より優れた機能回復を呈した（ｐ<０．０７２）。ＢＢＢスコア＝１２．８１８＋／−１．４０１（ｎ＝１１）減圧治療群対１１．７０４＋／−２．３９１（ｎ＝２７）対照群。前記減圧治療群ラットは、損傷後４週間で、有意に優れた機能回復を呈した（ｐ<０．００１）。ＢＢＢスコア＝１３．６２５＋／−１．３０３（ｎ＝１１）減圧治療群対１１．５００＋／−０．７０７（ｎ＝２７）対照群（図６および図７）。前記減圧治療群ラットの回復は、横這い状態になり、前記対照群ラットの回復レベルは、前記減圧治療群ラットの回復レベルに徐々に近づいていった（図６および図７）（なお、一部のラットは３週間試験されたが（全般的に本試験の初期で）、１２週間にわたり機能回復について観測されたものもあった）。
上記のＢＢＢ評価に加え、硬膜が無傷の２匹のラットについても、本実験の上記の手順を使って、損傷前後のＭＲＩスキャンで脊髄の断面積（ｍｍ２単位）の変化を分析した（減圧治療群ラットの場合、損傷後のスキャンは治療後に行った）。本分析のため用意された前記４匹のラットのうち、減圧治療した１匹だけが技術上または挫傷上の誤差がなく、使用することができた。前記対照群ラットのうち１匹については、脊髄挫傷システムのリリースピンをそのハウジングから引張ったとき、高さに関して軽微な誤差が生じた。その他の対照群ラットには、すべて有意な挫傷上の誤差が生じたため、脊髄の断面積に関する分析は除外した。おもりの落下高さを機械で記録した値は、前記減圧治療群ラットについて２４．８ｍｍ、前記対照群ラットについて２５．７８２ｍｍであった。
図８を参照すると、前記対照群ラットでは、脊椎を下方へ（尾に向かって）スキャンするに伴い、断面積がわずかに増加した。これは、挫傷前スキャンおよび挫傷後スキャンのどちらでも明白であった。損傷部より上の部位および損傷部より下の部位の断面積は、挫傷前スキャンおよび挫傷後スキャンで、有意に異なっていない。損傷部より上の部位については、挫傷前スキャン平均が５．４９ｍｍ２＋／−０．２（ｎ＝５）であるのに対し、挫傷後スキャン平均は５．３２ｍｍ２＋／−０．２３（ｎ＝４）である（ｐ<０．２１１）（損傷部より下の部位については、挫傷前スキャン平均が６．８１ｍｍ２＋／−０．２５（ｎ＝３）であるのに対し、挫傷後スキャン平均は６．４６ｍｍ２＋／−０．７８（ｎ＝４）である（ｐ<０．４６４））。ただし、前記対照群ラットの挫傷部位の断面積は、挫傷前と比べ、挫傷後有意に増大している（ｐ<０．００１）。すなわち、挫傷前の面積が５．６３ｍｍ２＋／−０．２４（ｎ＝５スキャン）であったのに対し、挫傷後の面積は６．４３ｍｍ２＋／−０．３２（ｎ＝４スキャン）となった。これは、脊髄直径の制限要因と考えられる骨が、この部位で除去されされていたため、硬膜の限界を超えて脊髄が腫脹したことによる可能性が最も高い。
前記対照群ラットと異なり、前記減圧治療群ラットでは、減圧治療後、損傷部位における脊髄平均直径の増加が見られない（図９）。この損傷レベル(部位)における挫傷前の平均面積は７．２８ｍｍ２＋／−０．７３（ｎ＝４スキャン）であるのに比べ、治療後の平均面積は７．０３ｍｍ２＋／−０．９９（ｎ＝４スキャン）である（ｐ<０．７３）。損傷部位において、挫傷前と治療後とで前記脊髄サイズが同様であったのは、硬膜内から液が除去されて脊髄の初期直径が維持されたことによる可能性が最も高い。
損傷部より上の領域において、挫傷前および治療後のスキャン結果は同様であった（有意に異ならない）。損傷部より上において、挫傷前の面積は７．７９ｍｍ２＋／−０．６４（ｎ＝３スキャン）であるのに比べ、治療後は８．３３ｍｍ２＋／−１．１１（ｎ＝５スキャン）である（ｐ<０．４８）。前記減圧治療群ラットの損傷部より下の部位のスキャンについては、治療後の脊髄断面積が、挫傷前の断面積より有意に増大している。すなわち、挫傷前の面積は７．６１ｍｍ２＋／−０．４３（ｎ＝４スキャン）であるのに比べ、治療後は１０．７６ｍｍ２＋／−０．３５（ｎ＝４スキャン）となった（ｐ<０．００１）。この損傷部位より下での脊髄断面積の増加について考えられる説明は、静脈うっ血である。あるいは、減圧適用により脊髄周囲から脳脊髄液が能動的に吸引されたことにより、椎体内の脊柱管領域を充填するため脊髄が膨張した可能性もある。この膨張は、硬膜内圧を最小限に抑え、細胞生存率の維持に役立つよう作用する可能性がある。
以上に述べた本発明の利点等は、当業者であれば、本明細書の上記説明から明確に理解されるであろう。そのため、当業者であれば、本発明の範囲を逸脱しない範囲で上記の実施形態を変更または修正できることが理解されるであろう。従って、本発明は本明細書に説明した特定の実施形態に限定されず、添付の請求項に記載した本発明の要旨に含まれるすべての変更形態を含むよう意図されていると理解すべきである。

Claims (42)

  1. 損傷した脊髄組織を治療する機器であって、
    生体に導入可能な多孔質材料であって、当該生体に導入可能な多孔質材料の１若しくはそれ以上の細孔と、前記治療すべき脊髄組織との間の気体流通を可能にするよう構成された細孔構造を有し、前記損傷した脊髄組織に近接して配置される少なくとも１つの選択された表面において、当該生体に導入可能な多孔質材料の内部での組織の成長を防ぐ上で十分小さな細孔を有する、生体に導入可能な多孔質材料と、
    準大気圧を発生する減圧源であって、前記生体に導入可能な多孔質材料と気体流通可能に設けられ、前記治療すべき脊髄組織に前記準大気圧を分布させる、減圧源と
    を有する機器。
  2. 請求項１記載の機器において、前記生体に導入可能な多孔質材料は、オープンセル構造のコラーゲンを有するものである。
  3. 請求項１および２のいずれか一項に記載の機器において、前記生体に導入可能な多孔質材料は、ポリジオールクエン酸塩を有するものである。
  4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の機器において、前記生体に導入可能な多孔質材料は、ポリジオールクエン酸塩およびコラーゲンを有するものである。
  5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の機器において、前記生体に導入可能な多孔質材料は、エラスチン、ヒアルロン酸、またはアルギン酸塩、およびこれらの組み合わせを有するものである。
  6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の機器において、前記生体に導入可能な多孔質材料は、エレクトロスピニングした材料を有するものである。
  7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の機器において、前記生体に導入可能な多孔質材料は、成形した材料を有するものである。
  8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載の機器において、前記生体に導入可能な多孔質材料は、印刷した材料を有するものである。
  9. 請求項１〜８のいずれか一項に記載の機器において、前記生体に導入可能な多孔質材料は、前記損傷した脊髄組織に近接して配置される、少なくとも１つの選択された表面を有し、その細孔径は線維芽細胞および脊髄細胞のサイズより小さいものである。
  10. 請求項１〜９のいずれか一項に記載の機器において、前記生体に導入可能な多孔質材料は、その内部において、線維芽細胞および脊髄細胞より大きな細孔径を有するものである。
  11. 請求項１〜１０のいずれか一項に記載の機器において、前記生体に導入可能な多孔質材料は、前記選択された表面以外の位置において、線維芽細胞および脊髄細胞より大きな細孔径を有するものである。
  12. 請求項１〜１１のいずれか一項に記載の機器において、前記生体に導入可能な多孔質材料の細孔径は、アルブミンのサイズのタンパク質が通過できるようにする上で十分な大きさである。
  13. 請求項１〜１２のいずれか一項に記載の機器において、前記生体に導入可能な多孔質材料は、準大気圧の伝達を防ぐよう密閉された少なくとも１つの表面を有するものである。
  14. 請求項１〜１３のいずれか一項に記載の機器において、前記生体に導入可能な多孔質材料は、前記選択された表面以外の表面において、肉芽組織形成を促進する上で十分大きな細孔径を有するものである。
  15. 請求項１〜１４のいずれか一項に記載の機器において、前記減圧源は、真空ポンプを有するものである。
  16. 請求項１〜１５のいずれか一項に記載の機器において、この機器はカバーを有し、当該カバーは、前記損傷した脊髄組織を覆い、当該カバー下の当該損傷した脊髄組織において準大気圧を保つよう構成されているものである。
  17. 請求項１６記載の機器において、前記カバーは、粘着シートを有する。
  18. 準大気圧を使って、損傷した脊髄組織を治療する方法であって、
    ｉ．多孔質材料の１若しくはそれ以上の細孔と前記損傷した脊髄組織との間に気体流通を提供するため、前記損傷した脊髄組織に近接させて前記多孔質材料を配置する工程と、
    ｉｉ．損傷した脊髄組織の周辺領域で準大気圧を保つため、前記損傷した脊髄組織に近接した原位置（ｉｎ ｓｉｔｕ）で前記多孔質材料を密閉する工程と、
    ｉｉｉ．前記損傷した脊髄組織において準大気圧を生じるため、減圧システムを前記多孔質材料と動作可能かつ気体流通可能に連結する工程と、
    ｉｖ．前記減圧システムを作動させ、前記損傷した脊髄組織において準大気圧を提供する工程と
    を有する、損傷した脊髄組織を治療する方法。
  19. 請求項１８記載の損傷した脊髄組織を治療する方法において、前記多孔質材料を配置する工程は、当該多孔質材料の少なくとも１つの選択された表面において、当該多孔質材料の内部での組織の成長を防ぐ上で十分小さな細孔を有する当該多孔質材料を、前記損傷した脊髄組織に近接させて配置する工程を有するものである。
  20. 請求項１８または請求項１９に記載の損傷した脊髄組織を治療する方法において、前記多孔質材料を配置する工程は、当該多孔質材料の少なくとも１つの選択された表面において、線維芽細胞のサイズより小さい細孔径を有する当該多孔質材料を、前記損傷した脊髄組織に近接させて配置する工程を有するものである。
  21. 請求項１９または請求項２０に記載の損傷した脊髄組織を治療する方法において、前記選択された表面は、前記損傷した脊髄組織とのインターフェース（界面）に近接して配置されるものである。
  22. 請求項１８〜２１のいずれか一項に記載の損傷した脊髄組織を治療する方法において、前記多孔質材料を配置する工程は、前記損傷した脊髄組織を取り囲む空間内の他組織で肉芽組織形成を促進するよう十分大きな細孔径を有する当該多孔質材料を配置する工程を有するものである。
  23. 請求項１８〜２２のいずれか一項に記載の損傷した脊髄組織を治療する方法において、前記多孔質材料を配置する工程は、多孔質でオープンセル構造のコラーゲン材料を、前記損傷した脊髄組織に近接させて配置する工程を有するものである。
  24. 請求項１８〜２２のいずれか一項に記載の損傷した脊髄組織を治療する方法において、前記多孔質材料を配置する工程は、多孔質でオープンセル構造の生体に導入可能な材料を、前記損傷した脊髄組織に近接させて配置する工程を有するものである。
  25. 請求項１８〜２２のいずれか一項に記載の損傷した脊髄組織を治療する方法において、前記多孔質材料を配置する工程は、ポリジオールクエン酸塩材料を、前記損傷した脊髄組織に近接させて配置する工程を有するものである。
  26. 請求項１８〜２２のいずれか一項に記載の損傷した脊髄組織を治療する方法において、前記多孔質材料を配置する工程は、ポリジオールクエン酸塩およびコラーゲンを有する材料を、前記損傷した脊髄組織に近接させて配置する工程を有するものである。
  27. 請求項１８〜２２のいずれか一項に記載の損傷した脊髄組織を治療する方法において、前記多孔質材料を配置する工程は、エラスチン、ヒアルロン酸、アルギン酸塩、またはこれらの組み合わせを有する材料を、前記損傷した脊髄組織に近接させて配置する工程を有するものである。
  28. 請求項１８〜２２のいずれか一項に記載の損傷した脊髄組織を治療する方法において、前記多孔質材料を配置する工程は、ポリグリコール酸材料および／またはポリ乳酸材料を、前記損傷した脊髄組織に近接させて配置する工程を有するものである。
  29. 請求項１８〜２８のいずれか一項に記載の損傷した脊髄組織を治療する方法において、前記多孔質材料を配置する工程は、エレクトロスピニングした多孔質材料を、前記損傷した脊髄組織に近接させて配置する工程を有するものである。
  30. 請求項１８〜２８のいずれか一項に記載の損傷した脊髄組織を治療する方法において、前記多孔質材料を配置する工程は、成形した多孔質材料を、前記損傷した脊髄組織に近接させて配置する工程を有するものである。
  31. 請求項１８〜２８のいずれか一項に記載の損傷した脊髄組織を治療する方法において、前記多孔質材料を配置する工程は、印刷した多孔質材料を、前記損傷した脊髄組織に近接させて配置する工程を有するものである。
  32. 請求項１８〜２２のいずれか一項に記載の損傷した脊髄組織を治療する方法において、前記多孔質材料を配置する工程は、発泡材、多孔質合成ポリマー材料、ポリビニルアルコール発泡材、およびオープンセル構造のポリマー発泡材のうち少なくとも１つを、前記損傷した脊髄組織に近接させて配置する工程を有するものである。
  33. 請求項１８〜２２のいずれか一項に記載の損傷した脊髄組織を治療する方法において、前記多孔質材料を配置する工程は、多孔質シートおよび柔軟なシート状メッシュの少なくとも一方を、前記損傷した脊髄組織に近接させて配置する工程を有するものである。
  34. 請求項１８〜２２のいずれか一項に記載の損傷した脊髄組織を治療する方法において、前記多孔質材料を配置する工程は、ポリエチレン材料および／またはポリエステル材料を、前記損傷した脊髄組織に近接させて配置する工程を有するものである。
  35. 請求項１８〜３４のいずれか一項に記載の損傷した脊髄組織を治療する方法において、この方法は、
    前記損傷した脊髄組織において、当該損傷における浮腫を軽減する上で十分な時間、前記準大気圧を維持する工程を有するものである。
  36. 請求項１８〜３４のいずれか一項に記載の損傷した脊髄組織を治療する方法において、この方法は、
    大気圧より約２５ｍｍＨｇ低い準大気圧を維持する工程を有するものである。
  37. 請求項１８〜３４のいずれか一項に記載の損傷した脊髄組織を治療する方法において、この方法は、
    大気圧より少なくとも約２５ｍｍＨｇ低い準大気圧を維持する工程を有するものである。
  38. 請求項１８〜３４のいずれか一項に記載の損傷した脊髄組織を治療する方法において、この方法は、
    大気圧より約２５ｍｍＨｇ〜７５ｍｍＨｇ低い準大気圧を、前記損傷した脊髄組織において維持する工程を有するものである。
  39. 請求項１８〜３４のいずれか一項に記載の損傷した脊髄組織を治療する方法において、前記原位置（ｉｎ ｓｉｔｕ）で前記多孔質材料を密閉する工程は、損傷した脊髄組織において準大気圧を維持するため、当該損傷した脊髄組織の上からカバーを配置する工程と、当該損傷した脊髄組織に近接した組織を前記カバーで密閉する工程とを有するものである。
  40. 請求項３９記載の損傷した脊髄組織を治療する方法において、前記カバーは、前記減圧システムから準大気圧を受ける減圧ポートを有し、前記減圧システムを前記多孔質材料と動作可能かつ気体流通可能に連結する工程は、前記減圧システムを前記減圧ポートと連結する工程を有するものである。
  41. 請求項３９記載の損傷した脊髄組織を治療する方法において、当該損傷した脊髄組織周囲の組織を前記カバーで密閉する工程は、当該損傷した脊髄組織周囲の組織に前記カバーを接着剤で接着させて密閉する工程を有するものである。
  42. 請求項３９記載の損傷した脊髄組織を治療する方法において、前記カバーを配置する工程は、前記損傷した脊髄組織の上から前記粘着シートを配置する工程を有し、前記カバーで密閉する工程は、前記損傷した脊髄組織周囲の組織に前記粘着シートを接着させて密閉し、前記シートと前記損傷した脊髄組織周囲の組織との間にシール（密閉部）を形成する工程を有するものである。
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