JP4917032B2 - Methods, materials, and devices for treating bone and other tissues - Google Patents
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Description
関連出願
本願は、2004年12月28日に出願したイスラエル出願第166017号による優先権を主張する。本願は、米国特許法第119条第(e)項に基づき、2004年7月30日に出願した米国特許仮出願第60/592149号、2005年1月31日に出願した同第60/647784号、および2005年2月22日に出願した同第60/654495号の特典を主張する。また、本願は2004年3月21日に出願したイスラエル出願第160987号による優先権を主張し、かつ米国特許法第119条第(e)項に基づき、次の米国特許仮出願すなわち2003年6月17日に出願した第60/478841号、2003年12月16日に出願した第60/529612号、2004年1月6日に出願した第60/534377号、および2004年3月18日に出願した第60/554558号の特典を主張する、2004年6月17日に出願したPCT出願第PCT/IL2004/000527号の一部継続出願でもある。本願は、2001年7月25日に出願した米国特許出願第09/890172号、および2001年7月25日に出願した米国特許出願第09/890318号に関係する。これらの出願の全ての開示内容を参照によって本書に援用する。
RELATED APPLICATION This application claims priority from Israel application No. 166017 filed on Dec. 28, 2004. The present application is based on US Patent Law Section 119 (e), US Provisional Patent Application No. 60/59149 filed on July 30, 2004, and 60/647784 filed on January 31, 2005. And the benefits of 60/654495, filed February 22, 2005. This application claims priority from Israel Application No. 160987 filed on March 21, 2004, and based on Section 119 (e) of the United States Patent Act, No. 60 / 478,841 filed on Jan. 17, No. 60 / 529,612 filed Dec. 16, 2003, No. 60/534377, filed Jan. 6, 2004, and Mar. 18, 2004 It is also a partial continuation application of PCT application No. PCT / IL2004 / 000527 filed on June 17, 2004, claiming the benefits of the application No. 60/554558. This application is related to US patent application Ser. No. 09 / 890,172 filed Jul. 25, 2001, and US Patent Application No. 09 / 890,318, filed Jul. 25, 2001. The entire disclosure of these applications is incorporated herein by reference.
発明の分野
本発明は、例えば硬化状態に固化しない材料の注入による人体の構造的強化に関する。
The present invention relates to the structural strengthening of the human body, for example by injection of materials that do not solidify into a hardened state.
発明の背景
高齢者によく起こる症状として椎骨の圧迫骨折があり、痛みおよび身長の縮み(または他の歪み)の両方の原因となる。1つの一般的な治療は、骨折した椎骨にセメントを注入する椎体形成術である。この治療は骨折を修復し、痛みを軽減するが、椎骨および人を元の高さに回復させるものではない。別の問題として、注入されるセメントが椎骨の外に注入されることがあり、椎骨の亀裂を通して外に移動することがある。これにより、かなりの身体的危害がもたらされることがある。
BACKGROUND OF THE INVENTION A common symptom in the elderly is vertebral compression fractures that cause both pain and shortening of the height (or other distortions). One common treatment is vertebroplasty in which cement is injected into the fractured vertebra. This treatment repairs the fracture and reduces pain, but does not restore the vertebrae and the person to their original height. Another problem is that the injected cement may be injected out of the vertebra and migrate out through the vertebral crack. This can cause considerable physical harm.
別の一般的な治療には、例えば椎骨内部で最初にバルーンを膨張させ、次いで固定材および/またはインプラントを注入することによって骨折を整復させる脊柱形成術がある。セメントを注入するためにより低い圧力を使用することができるので、セメント移動の問題は緩和されるが、回避することはできない。 Another common treatment is spinal plasty, for example, where the balloon is first inflated inside the vertebra and then the fracture is reduced by injecting a fixation material and / or implant. Since lower pressures can be used to inject cement, the problem of cement transfer is mitigated but cannot be avoided.
ポリメタクリル酸メチル(PMMA)のような一部の固定材は、固化中に熱およびおそらく有毒物質を放出する。これらにより、骨はさらに弱められ、おそらくセメントは失われ、かつ/または骨折するおそれがある。 Some fixatives such as polymethyl methacrylate (PMMA) release heat and possibly toxic substances during solidification. These further weaken the bone and possibly lose the cement and / or break the bone.
骨より硬い一部の固定材は、付近の骨の骨折を誘発することが最近示唆されるようになった。 It has recently been suggested that some fixation materials that are harder than bone induce fractures in nearby bones.
また、見たところそのような骨折を誘発しない、骨粉スラリーのような骨状修復材を使用することも公知である。しかし、そのような材料は、それらの粘性のため、注入することが難しい。また、例えばドウ時間(doughing time)および重合化の開始の間に高い粘度のセメントを注入することによってセメント移動を低減しようとする試みもあった。しかし、提案された注入方法では、粘度の高い材料のため、より高い圧力を必要とする。また、硬化用PMMAのようなある種の粘性材料は、ひとたび高い粘度に達すると非常に素早く硬化するので、高粘度時の作業可能性の時間枠が小さい。これにより、一般的に、非常に高い粘性材料および関連する非常に高い圧力の使用が妨げられてきた。1つの考えられる理由は、圧力が高まるにつれて、医師はセメントの注入に対する身体の抵抗に関するフィードバックを受け取ることができなくなることがある。したがって、過剰注入が容易に発生し得る。 It is also known to use a bone-like repair material such as a bone powder slurry that does not induce such a fracture. However, such materials are difficult to inject due to their viscosity. There have also been attempts to reduce cement migration, for example, by injecting high viscosity cement during the doughing time and onset of polymerization. However, the proposed injection method requires higher pressure due to the high viscosity material. Also, certain viscous materials, such as curing PMMA, cure very quickly once a high viscosity is reached, so the time frame for workability at high viscosity is small. This has generally prevented the use of very high viscosity materials and the associated very high pressures. One possible reason is that as pressure increases, the physician may not be able to receive feedback regarding the body's resistance to cement injection. Thus, over-injection can easily occur.
注入用の粘度を高める別の方法は、モノマー粉末濃度比(MPR)を高めることである。しかし、セメントのMPRの増大は、弾性率、降伏強度、および極限強度のような機械的特性の一部の顕著な低下を招くおそれがあることに注意すべきである。 Another way to increase the viscosity for injection is to increase the monomer powder concentration ratio (MPR). However, it should be noted that an increase in cement MPR can lead to a significant decrease in some of the mechanical properties such as modulus, yield strength, and ultimate strength.
米国特許および出願第4969888号、第5108404号、第6383188号、第2003/0109883号、第2002/0068974号、第6348055号、第6383190号、第4494535号、第4653489号、および第4653487号は、骨を治療するための様々な器具および方法を記載しており、それらの開示を参照によって本書に援用する。 U.S. Patents and Applications Nos. 4969888, 5108404, 6383188, 2003/0109883, 2002/0068974, 6348055, 6383190, 4494535, 4653489, and 4653487 are Various instruments and methods for treating bone are described, the disclosures of which are incorporated herein by reference.
発明の概要
本発明の幾つかの実施形態の態様は、材料の移動を防止するために袋に包封されない同一材料を用いて、骨を移動させることおよび支持することの両方に関する。本発明の例示的実施形態では、硬化状態に固化しない材料を骨折した骨に注入し、注入された材料の圧力で骨折片を移動させる。注入された材料は骨内に維持され、例えば永久にまたは骨が治癒するまで、骨を支持しかつ骨の後退を防止する。任意選択的に、骨をさらに支持するために追加の材料またはインプラントを供給してもよいが、注入された材料は、骨片によって加えられる力の少なくとも20%、30%、40%、50%、またはそれ以下、中間、もしくはそれ以上の百分率を支持する。任意選択的に、追加の材料は硬化状態に固化するセメントである。
SUMMARY OF THE INVENTION Aspects of some embodiments of the invention relate to both moving and supporting bone using the same material that is not encapsulated in a bag to prevent movement of the material. In an exemplary embodiment of the invention, a material that does not solidify into a hardened state is injected into the fractured bone and the fracture piece is moved under the pressure of the injected material. The injected material is maintained in the bone, for example supporting the bone and preventing bone retraction, either permanently or until the bone heals. Optionally, additional material or implants may be supplied to further support the bone, but the injected material is at least 20%, 30%, 40%, 50% of the force applied by the bone fragment , Or a lower, intermediate, or higher percentage. Optionally, the additional material is a cement that solidifies to a hardened state.
本発明の例示的実施形態では、使用される材料は人工材料である。本発明の代替的実施形態では、材料は天然物である。 In an exemplary embodiment of the invention, the material used is an artificial material. In an alternative embodiment of the invention, the material is a natural product.
本発明の様々な実施形態では、以下の種類の材料が使用される。
(a)裂けること無く、任意選択的に実質的な塑性変形することができ、かつタイプIより上の架橋を任意選択的に含まない、相対的に(骨と比較して)軟質な固体材料。本発明の例示的実施形態では、これらの材料は半径方向に圧縮され、細径孔を通して骨内に供給される。本発明の代替的な例示的実施形態では、材料は小形状態で提供され、送達システムに装填するために軸方向に圧縮されるか、あるいは初期圧縮無しで単に骨内に推進される。
In various embodiments of the present invention, the following types of materials are used.
(A) a relatively soft (compared to bone) solid material that can optionally be substantially plastically deformed without tearing and optionally does not contain crosslinks above Type I . In an exemplary embodiment of the invention, these materials are compressed radially and fed into the bone through a narrow hole. In an alternative exemplary embodiment of the invention, the material is provided in a compact state and is axially compressed for loading into the delivery system or simply propelled into the bone without initial compression.
本発明の例示的実施形態では、軟質材料は塑性変形材料である。椎骨内での使用の実施例では、少なくとも50%、80%、90%、95%、またはそれ以上の変形は任意選択的に塑性変形である。任意選択的に、材料は0.1%以下の弾性変形を有する。本発明の例示的実施形態では、厚さが1mmの材料の場合、弾性スプリングバックは0.1mm未満、0.05mm未満、またはそれ以下である。
(b)骨スラリー、半硬化セメント、およびパテ状材料のような高粘度流体。これらの材料は、任意選択的に高圧下で送達システムを通して流し込まれる。場合によっては、例えば重合プロセスによりまたは体液との接触により、流体は硬化状態に固化する。
In an exemplary embodiment of the invention, the soft material is a plastically deformable material. In examples of use within vertebrae, the deformation of at least 50%, 80%, 90%, 95%, or more is optionally a plastic deformation. Optionally, the material has an elastic deformation of 0.1% or less. In an exemplary embodiment of the invention, for a 1 mm thick material, the elastic springback is less than 0.1 mm, less than 0.05 mm, or less.
(B) High viscosity fluids such as bone slurry, semi-hardened cement, and putty-like materials. These materials are optionally flowed through the delivery system under high pressure. In some cases, the fluid solidifies into a cured state, for example, by a polymerization process or by contact with body fluids.
本発明の幾つかの実施形態の態様は、エンクロージャによって拘束されない軟質材料を使用する骨折整復術(例えば椎骨の高さ回復)に関する。本発明の例示的実施形態では、材料は60、70、80、90、または100ショアAより軟質な軟質材料である。任意選択的に、材料は少なくとも10ショアAまたは20ショアA、例えば少なくとも20ショアAまたは30ショアAである。 Aspects of some embodiments of the invention relate to fracture reduction (eg, vertebral height restoration) using a soft material that is not constrained by an enclosure. In exemplary embodiments of the invention, the material is a soft material that is softer than 60, 70, 80, 90, or 100 Shore A. Optionally, the material is at least 10 Shore A or 20 Shore A, such as at least 20 Shore A or 30 Shore A.
本発明の代替的な例示的実施形態では、材料は、例えば100パスカル秒、300パスカル秒、500パスカル秒、600パスカル秒、800パスカル秒、1000パスカル秒、またはそれ以上の粘度を持つ流動可能な材料である。任意選択的に、材料は4000パスカル秒未満、任意選択的に1800パスカル秒未満、任意選択的に1400パスカル秒未満、任意選択的に1100パスカル秒未満、またはより小さいか、中間、もしくはより大きい値の粘度を有する。 In alternative exemplary embodiments of the invention, the material is flowable with a viscosity of, for example, 100 Pascal seconds, 300 Pascal seconds, 500 Pascal seconds, 600 Pascal seconds, 800 Pascal seconds, 1000 Pascal seconds, or higher. Material. Optionally, the material is less than 4000 Pascal seconds, optionally less than 1800 Pascal seconds, optionally less than 1400 Pascal seconds, optionally less than 1100 Pascal seconds, or a smaller, intermediate or greater value. Having a viscosity of
本発明の幾つかの実施形態の態様は、骨を支持するために硬化状態に固化しない材料の使用に関する。本発明の例示的実施形態では、材料は骨内に注入される。 Aspects of some embodiments of the invention relate to the use of materials that do not solidify into a hardened state to support bone. In an exemplary embodiment of the invention, the material is injected into the bone.
本書で使用する場合、用語「固化(setting)」とは、化学的原因により、例えばインプラント中および/またはインプラント直後、例えば数時間後、数日後、または数週間後の重合化により、強度および/または硬度のような機械的性質が増加する材料を定義するために使用される。非硬化状態に固化する材料は固化材料であることに注意されたい。また、事前に固化された軟質材料も、一般的に硬化状態に固化しない。 As used herein, the term “setting” refers to strength and / or due to chemical causes, for example, during and / or immediately after implantation, eg, polymerization after hours, days, or weeks. Or used to define materials with increased mechanical properties such as hardness. Note that the material that solidifies to an uncured state is a solidified material. Also, soft materials that have been solidified in advance generally do not solidify into a cured state.
本書で使用する場合、用語「硬化状態(hardened condition)」とは、皮質骨の硬度の50%以上の材料を記述するために使用される。場合によっては、材料の強度および/またはヤング係数を皮質および/または海綿骨と比較することが望ましく、その場合、問題になっている骨の値の110%または120%または130%または中間値以内の値であることが望ましい。 As used herein, the term “hardened condition” is used to describe a material that is 50% or more of the hardness of the cortical bone. In some cases, it is desirable to compare the strength and / or Young's modulus of the material with cortex and / or cancellous bone, in which case it is within 110% or 120% or 130% or an intermediate value of the bone value in question It is desirable that the value of
本発明の例示的実施形態では、注入される材料は高粘度のものが選択されるか、または例えば小径管を介して注入中に裂けることのない材料によって、塑性変形することが可能な軟質材料である。任意選択的に、材料は注入中に機械的に剪断される。 In an exemplary embodiment of the invention, the material to be injected is selected to be of high viscosity, or a soft material that can be plastically deformed, for example by a material that does not tear during injection via a small diameter tube It is. Optionally, the material is mechanically sheared during injection.
本発明の例示的実施形態では、非硬化材の使用により、PMMAのような硬化状態に固化するセメントの使用に一般的に関与する時間的制約、混合と固化の間の時間、特に所定の粘度範囲での時間により医師が拘束される時間が緩和されるため、注入方法におけるより高い柔軟性がもたらされる。任意選択的に、非硬化材はユーザが材料を使用時に混合する必要が無いので、より使いやすい。本発明の例示的実施形態では、材料は事前に装填されたマガジンまたは送達システムに供給される。 In an exemplary embodiment of the invention, the use of a non-hardening material, the time constraints typically involved in the use of a cement that solidifies to a hardened state such as PMMA, the time between mixing and solidification, particularly a given viscosity. Because the time in the range alleviates the time the doctor is restrained, it provides greater flexibility in the infusion method. Optionally, the non-curing material is easier to use because the user does not need to mix the material at the time of use. In an exemplary embodiment of the invention, the material is supplied to a preloaded magazine or delivery system.
高粘度または軟質の固体材料を使用する潜在的な特性は、椎骨からの漏出の危険性が低いことである。任意選択的に、材料に様々な成分、例えば骨成長因子または放射線不透過材料が追加される。 A potential characteristic of using high viscosity or soft solid materials is a low risk of leakage from the vertebrae. Optionally, various ingredients are added to the material, such as bone growth factors or radiopaque materials.
一部の事前固化または非固化材料の潜在的な利点は、発熱固化反応が回避されることである。 A potential advantage of some pre-solidified or non-solidified materials is that an exothermic solidification reaction is avoided.
本発明の例示的実施形態では、注入された材料は架橋を含まないか、あるいはタイプIの架橋だけを含む。 In exemplary embodiments of the invention, the injected material contains no crosslinks or only type I crosslinks.
任意選択的に、注入された材料は時間が経つと軟化する。 Optionally, the injected material softens over time.
本発明の例示的実施形態では、材料は水または体内で一般的な他の物質の存在下で硬化するが、体外では固化または硬化しないように調製される。したがって、材料を事前調製して混合することができ、体内に導入した後で固化する。任意選択的に、材料は10〜30分またはそれ以降に固化する。 In an exemplary embodiment of the invention, the material is prepared such that it cures in the presence of water or other common substances in the body, but does not solidify or cure outside the body. Thus, the materials can be pre-prepared and mixed and solidify after introduction into the body. Optionally, the material solidifies in 10-30 minutes or later.
本発明の幾つかの実施形態の態様は、10ショアAより硬い非固体または軟質固体材料を注入することによる身体組織の治療に関する。本発明の例示的実施形態では、注入された材料は、体内空間に流入または押し込められ、それによって充填される。本発明の例示的実施形態では、注入された材料はそれが注入された組織から外に、例えば椎骨から外に偶発的に移動しないように、充分に高粘度であるかまたは充分に固体である。使用されるこの粘度レベルは、治療される組織から外につながる空隙の大きさおよび/または形状に依存する。任意選択的に、材料は硬化状態に固化する。代替的に、材料は固化しない。 Aspects of some embodiments of the invention relate to the treatment of body tissue by injecting a non-solid or soft solid material harder than 10 Shore A. In an exemplary embodiment of the invention, the injected material flows into or is pushed into the body space and is thereby filled. In an exemplary embodiment of the invention, the injected material is sufficiently viscous or sufficiently solid so that it does not accidentally move out of the injected tissue, eg, out of the vertebra . This viscosity level used depends on the size and / or shape of the void leading out of the tissue to be treated. Optionally, the material solidifies into a cured state. Alternatively, the material does not solidify.
本発明の例示的実施形態では、材料は40気圧より高い圧力下で提供される。 In an exemplary embodiment of the invention, the material is provided under a pressure greater than 40 atmospheres.
本発明の幾つかの実施形態の態様は、流動可能な材料または軟質の固体材料を任意選択的に所定量の離散ユニットで体内に提供する方法に関する。本発明の例示的実施形態では、第1量の材料入りの送達システムが設けられ、ユーザは注入されるこの第1量の離散量を選択することができる。これは、ユーザが注入を停止するまでまたは材料が全部使用されるまで、材料が注入される連続的方法と対照的である。任意選択的に、注入される材料はマガジンに入れて提供され、そこから1単位の材料を注入用に選択することができる。任意選択的に、選択は材料をマガジンから切り離すことによって行なわれる。 An aspect of some embodiments of the invention relates to a method of providing a flowable material or a soft solid material, optionally in a body in a predetermined amount of discrete units. In an exemplary embodiment of the invention, a delivery system with a first quantity of material is provided and the user can select this discrete quantity of the first quantity to be infused. This is in contrast to the continuous method in which material is injected until the user stops the injection or until all of the material is used. Optionally, the material to be injected is provided in a magazine from which one unit of material can be selected for injection. Optionally, the selection is made by separating the material from the magazine.
本発明の例示的実施形態では、骨の治療は2、3、4、またはそれ以上の離散ユニットの材料を注入することによって達成される。 In an exemplary embodiment of the invention, bone treatment is accomplished by injecting 2, 3, 4, or more discrete units of material.
本発明の一部の実施形態において、全治療量よりかなり小さい離散部分単位で作業する潜在的利点は、毎時送り込まれる材料の量が低減されるので、材料と送達システムとの間の摩擦が低減されることである。 In some embodiments of the present invention, the potential advantage of working with discrete units that are significantly smaller than the total therapeutic amount is that the amount of material delivered per hour is reduced, thus reducing friction between the material and the delivery system. It is to be done.
本発明の幾つかの実施形態の態様は、送達システムに対し高摩擦を有する材料または装置インプラントを、体内の部位に送達するためのスリーブの使用に関する。本発明の例示的実施形態では、スリーブは送達される材料と送達システムとの間の摩擦を低減するように設計される。任意選択的に、スリーブは送達管の内部に設けられる。任意選択的に、材料またはインプラントを送達するために力がスリーブに直接加えられる。 An aspect of some embodiments of the invention relates to the use of a sleeve to deliver a material or device implant having high friction to a delivery system to a site in the body. In an exemplary embodiment of the invention, the sleeve is designed to reduce friction between the material to be delivered and the delivery system. Optionally, the sleeve is provided inside the delivery tube. Optionally, force is applied directly to the sleeve to deliver the material or implant.
本発明の幾つかの実施形態の態様は、材料を骨内に送達するためのシステムであって、ガイドワイヤ越しに移動するように適応されるシステムに関する。任意選択的に、システムは装填されたときにガイドワイヤ越しに移動する。代替的にまたは追加的に、システムは体内に導入された後で装填される。本発明の例示的実施形態では、システムは骨、例えば椎骨を穿通するように適応された遠端を備える。本発明の例示的実施形態では、システムは、少なくとも部分的に前記椎骨の高さを回復するように、材料を椎骨内に送達するように適応される。本発明の例示的実施形態では、材料はガイドワイヤを取り囲む。 An aspect of some embodiments of the invention relates to a system for delivering material into bone that is adapted to move over a guidewire. Optionally, the system moves over the guidewire when loaded. Alternatively or additionally, the system is loaded after being introduced into the body. In an exemplary embodiment of the invention, the system comprises a distal end adapted to penetrate a bone, such as a vertebra. In an exemplary embodiment of the invention, the system is adapted to deliver material into the vertebra to at least partially restore the height of the vertebra. In an exemplary embodiment of the invention, the material surrounds the guide wire.
本発明の幾つかの実施形態の態様は、圧力下で骨内に材料を送達するためのシステムであって、骨を穿通するように適応されたシステムに関する。本発明の例示的実施形態では、システムは骨を穿通するように適応された遠位尖端を備える。任意選択的に、遠位尖端付近に、前記材料を送達するための孔が形成される。 An aspect of some embodiments of the invention relates to a system for delivering material into bone under pressure, wherein the system is adapted to penetrate bone. In an exemplary embodiment of the invention, the system comprises a distal tip adapted to penetrate bone. Optionally, a hole is formed near the distal tip for delivering the material.
本発明の幾つかの実施形態の態様は、硬組織を支持するために体内で使用するための材料であって、(例えば1時間にわたって、または1日もしくは1週間にわたって)貯蔵時に硬化状態に固化しない材料に関する。本発明の例示的実施形態では、材料は架橋無しまたはタイプIの架橋を持つポリマーを含む。任意選択的に、材料の組成は、例えば90:10から10:90の間の比率のメタクリル酸ラウリル(LMA)およびメタクリル酸メチル(MMA)の混合物である。任意選択的に、材料は熱硬化性ではなく、むしろ熱可塑性である。 An aspect of some embodiments of the present invention is a material for use in the body to support hard tissue that solidifies to a hardened state upon storage (eg, over an hour, or over a day or a week). Not related to materials. In an exemplary embodiment of the invention, the material comprises a polymer with no crosslinking or with type I crosslinking. Optionally, the composition of the material is a mixture of lauryl methacrylate (LMA) and methyl methacrylate (MMA), for example in a ratio between 90:10 and 10:90. Optionally, the material is not thermoset, but rather thermoplastic.
本発明の例示的実施形態では、材料はパテ状材料である。1例を挙げると、材料はヒドロキシアパタイトおよび充分なアルギン酸ナトリウムの混合物から構成され、混合物が少なくとも水と接触しなければ、時間が経ってもパテ状に維持される。 In an exemplary embodiment of the invention, the material is a putty-like material. In one example, the material is composed of a mixture of hydroxyapatite and sufficient sodium alginate and will remain putty over time if the mixture is not in contact with water at least.
本発明の例示的実施形態では、材料は時間が経つと軟化する。任意選択的に、材料はポリヘマを添加したMMAおよびLMAから構成され、該組成による体液の吸収によって軟化する。 In an exemplary embodiment of the invention, the material softens over time. Optionally, the material is composed of MMA and LMA with polyhema added and softens upon absorption of body fluids by the composition.
代替的にまたは追加的に、塩のような水溶性材料または一部の糖およびプラスチックのような体液中で分解する材料が添加され、それらが分解すると、材料は軟化する。 Alternatively or additionally, water-soluble materials such as salts or materials that degrade in body fluids such as some sugars and plastics are added and when they degrade, the materials soften.
本発明の例示的実施形態では、材料は時間が経つと硬化するが、完全には硬化しない。任意選択的に、材料はNMP(Nメチルピロリドン)のような水溶性の溶媒を含み、それが消散するにつれて、材料は多少硬化する。 In an exemplary embodiment of the invention, the material cures over time but does not cure completely. Optionally, the material includes a water soluble solvent such as NMP (N methyl pyrrolidone), and the material hardens somewhat as it dissipates.
任意選択的に、実際に注入される材料は1つまたは複数の添加成分を含む。任意選択的に、放射線不透過標識、抗生物質、抗炎症薬、および/または骨成長因子のうちの1つまたは複数が、添加成分として提供される。任意選択的に、添加成分は、材料の量の30%未満の量だけ、かつ全ての添加成分を合計して50%未満の量だけ添加される。 Optionally, the actual injected material includes one or more additive ingredients. Optionally, one or more of radiopaque labels, antibiotics, anti-inflammatory drugs, and / or bone growth factors are provided as additive components. Optionally, the additive component is added by an amount of less than 30% of the amount of material, and an amount of less than 50% in total of all additive components.
任意選択的に、添加材料は化学的に不活性であるが、例えばそのバルクのため、構造効果を持つことができる。 Optionally, the additive material is chemically inert but can have structural effects, for example due to its bulk.
任意選択的に、不活性材料が加えられ、例えば硬化状態に固化するセメントの5%を添加することができる。任意選択的に、そのような不活性材料は粗い粒子状態で混合される。 Optionally, an inert material can be added, for example 5% of the cement that solidifies to a hardened state. Optionally, such inert materials are mixed in a coarse particle state.
本発明の幾つかの実施形態の態様は、硬化状態に固化し、かなりの時間枠中に高粘度値を維持する材料の使用に関する。本発明の例示的実施形態では、粘度は少なくとも5分または少なくとも8分間、600パスカル秒から1800パスカル秒の間である。本発明の例示的実施形態では、材料はPMMAビーズおよび/またはスチレンビーズおよびMMAモノマーの混合物から構成され、例えば10〜200ミクロンのビーズのサイズによって、かつ/またはビーズと液体MMAモノマーとの間の比率を変えることによって、粘度の増加が達成される。任意選択的に、固化が進むにつれて、ビーズによる粘度は重合処理により粘度に置換され/増大する。 Aspects of some embodiments of the invention relate to the use of materials that solidify to a cured state and maintain high viscosity values during a significant time frame. In an exemplary embodiment of the invention, the viscosity is between 600 Pascal seconds and 1800 Pascal seconds for at least 5 minutes or at least 8 minutes. In an exemplary embodiment of the invention, the material is composed of a mixture of PMMA beads and / or styrene beads and MMA monomers, for example depending on the bead size of 10-200 microns and / or between the beads and the liquid MMA monomer. By changing the ratio, an increase in viscosity is achieved. Optionally, as solidification proceeds, the viscosity of the beads is replaced / increased by the polymerization process.
本発明の幾つかの実施形態の態様は、圧迫された椎骨を加熱することによる圧迫骨折の治療に関する。任意選択的に、加熱はスタンドアロン器具によって達成される。任意選択的に、加熱は、セメントの固化によって別に達成される加熱に置き換えるように達成される。任意選択的に、熱電対または他の温度センサを用いて、提供される熱の量が制御される。 An aspect of some embodiments of the invention relates to the treatment of compression fractures by heating the compressed vertebrae. Optionally, heating is achieved by a stand-alone instrument. Optionally, the heating is accomplished to replace the heating achieved separately by cement solidification. Optionally, a thermocouple or other temperature sensor is used to control the amount of heat provided.
本発明の幾つかの実施形態の態様は、インプラントの機械的特性を、治療する皮質および/または海綿の骨の機械的性質と合致するように選択する方法に関する。本発明の例示的実施形態では、硬度、強度、および/またはヤング係数が合致する。 An aspect of some embodiments of the invention relates to a method of selecting the mechanical properties of an implant to match the mechanical properties of the cortex and / or cancellous bone to be treated. In an exemplary embodiment of the invention, hardness, strength, and / or Young's modulus are met.
したがって、本発明の例示的実施形態では、(a)椎骨の内部にアクセスするステップと、(b)貯蔵中に硬化状態に固化しない充分な量の人工生体適合性材料を、前記骨の骨折部分を分離させるのに充分な力で、前記骨内に導入するステップとを含む椎骨の治療方法を提供する。 Accordingly, in an exemplary embodiment of the invention, (a) accessing the interior of the vertebra, and (b) providing a sufficient amount of an artificial biocompatible material that does not solidify during storage with the fracture portion of the bone. A method of treating vertebrae comprising introducing into the bone with a force sufficient to separate them.
任意選択的に、前記材料は体内への導入後に硬化状態に固化しない。 Optionally, the material does not solidify into a cured state after introduction into the body.
本発明の例示的実施形態では、前記材料は1日以上貯蔵することができる。 In an exemplary embodiment of the invention, the material can be stored for more than one day.
本発明の例示的実施形態では、前記材料はインプラント後に軟化する。 In an exemplary embodiment of the invention, the material softens after implantation.
本発明の例示的実施形態では、前記材料はインプラント後に部分的に硬化する。 In an exemplary embodiment of the invention, the material is partially cured after implantation.
本発明の例示的実施形態では、前記材料は体内への導入後に硬化状態に固化する。 In an exemplary embodiment of the invention, the material solidifies into a cured state after introduction into the body.
本発明の例示的実施形態では、前記材料は貯蔵中に硬化状態に固化しない。 In an exemplary embodiment of the invention, the material does not solidify into a cured state during storage.
本発明の例示的実施形態では、前記材料は人工物である。 In an exemplary embodiment of the invention, the material is an artifact.
本発明の例示的実施形態では、前記材料は塑性変形材料である。任意選択的に、前記材料は、10ショアAから100ショアAの間の硬度を有する。代替的にまたは追加的に、前記材料はタイプIより高い架橋が無い。代替的にまたは追加的に、前記材料は熱可塑性である。代替的にまたは追加的に、前記材料はLMA(メタクリル酸ラウリル)およびMMA(メタクリル酸メチル)を含む。 In an exemplary embodiment of the invention, the material is a plastically deformable material. Optionally, the material has a hardness between 10 Shore A and 100 Shore A. Alternatively or additionally, the material has no higher cross-linking than Type I. Alternatively or additionally, the material is thermoplastic. Alternatively or additionally, the material comprises LMA (lauryl methacrylate) and MMA (methyl methacrylate).
本発明の例示的実施形態では、前記材料は粘性流体である。任意選択的に、前記材料は600パスカル秒から1800パスカル秒の間の粘度を有する。 In an exemplary embodiment of the invention, the material is a viscous fluid. Optionally, the material has a viscosity between 600 Pascal seconds and 1800 Pascal seconds.
本発明の例示的実施形態では、導入は少なくとも40気圧で導入することを含む。 In an exemplary embodiment of the invention, introducing comprises introducing at at least 40 atmospheres.
本発明の例示的実施形態では、導入は少なくとも100気圧で導入することを含む。 In an exemplary embodiment of the invention, introducing comprises introducing at at least 100 atmospheres.
本発明の例示的実施形態では、導入は6mm未満の直径および少なくとも70mmの長さを有する送達チャネルを通して導入することを含む。 In an exemplary embodiment of the invention, introducing comprises introducing through a delivery channel having a diameter of less than 6 mm and a length of at least 70 mm.
本発明の例示的実施形態では、導入は3mm未満の最小径を有する押出孔を通して導入することを含む。 In an exemplary embodiment of the invention, introducing includes introducing through an extrusion hole having a minimum diameter of less than 3 mm.
本発明の例示的実施形態では、導入は1.5mm未満の最小径を有する押出孔を通して導入することを含む。 In an exemplary embodiment of the invention, introducing includes introducing through an extrusion hole having a minimum diameter of less than 1.5 mm.
本発明の例示的実施形態では、導入は同時に複数の押出孔を通して導入することを含む。 In an exemplary embodiment of the invention, introducing includes introducing through multiple extrusion holes simultaneously.
本発明の例示的実施形態では、導入は前記導入中に導入方向を変更することを含む。 In an exemplary embodiment of the invention, the introduction includes changing the introduction direction during the introduction.
本発明の例示的実施形態では、導入は前記導入中に導入位置を変更することを含む。 In an exemplary embodiment of the invention, the introduction includes changing the introduction position during the introduction.
本発明の例示的実施形態では、前記材料は構造支持以外の能力で機能するように適応された少なくとも1つの材料を含む。 In an exemplary embodiment of the invention, the material comprises at least one material adapted to function with capabilities other than structural support.
発明の例示的実施形態では、導入はモータを用いて前記材料を前進させることを含む。 In an exemplary embodiment of the invention, introducing includes advancing the material using a motor.
本発明の例示的実施形態では、導入は油圧源を用いて前記材料を前進させることを含む。 In an exemplary embodiment of the invention, introducing includes advancing the material using a hydraulic source.
本発明の例示的実施形態では、導入は前記材料を離散ユニットずつ導入することを含む。任意選択的に、少なくとも幾つかのユニットは相互に異なる機械的特性を有する。 In an exemplary embodiment of the invention, introducing includes introducing the material in discrete units. Optionally, at least some of the units have different mechanical properties.
本発明の例示的実施形態では、導入は前記材料を送達システムから切り離すことを含む。 In an exemplary embodiment of the invention, introducing includes detaching the material from the delivery system.
本発明の例示的実施形態では、導入は前記導入中に前記材料を捩じらないことを含む。 In an exemplary embodiment of the invention, introducing includes not twisting the material during the introducing.
本発明の例示的実施形態では、導入は出口孔を用いて前記材料の押出形状を成形することを含む。 In an exemplary embodiment of the invention, the introduction includes shaping an extruded shape of the material using an exit hole.
本発明の例示的実施形態では、アクセスは、ガイドワイヤを用いてアクセスし、ガイドワイヤ越しに送達システムを提供することを含む。 In an exemplary embodiment of the invention, access includes accessing with a guide wire and providing a delivery system over the guide wire.
本発明の例示的実施形態では、アクセスは前記材料の送達システムを用いてアクセスすることを含む。 In an exemplary embodiment of the invention, access comprises accessing using the material delivery system.
本発明の例示的実施形態では、導入は別個の空隙形成動作なく導入することを含む。 In an exemplary embodiment of the invention, introducing includes introducing without a separate void forming operation.
本発明の例示的実施形態では、導入は空間的に拘束するエンクロージャ無しに導入することを含む。 In an exemplary embodiment of the invention, introducing includes introducing without a spatially constraining enclosure.
本発明の例示的実施形態では、導入は空間的に拘束するエンクロージャに入れて導入することを含む。 In an exemplary embodiment of the invention, introducing includes introducing into a spatially constrained enclosure.
本発明の例示的実施形態では、導入は少なくとも10体積%の硬化状態に固化する材料を導入することをも含む。 In an exemplary embodiment of the invention, introducing also includes introducing a material that solidifies to a cured state of at least 10% by volume.
本発明の例示的実施形態では、該方法は前記インプラントから1週間後に前記椎骨の海綿骨(trabecular bone)より低い硬度およびヤング係数特性の少なくとも1つを持つように、前記材料を選択することを含む。 In an exemplary embodiment of the invention, the method comprises selecting the material to have at least one hardness and Young's modulus properties lower than the vertebral trabecular bone one week after the implant. Including.
本発明の例示的実施形態では、前記導入された材料は、インプラントから1週間以内に椎骨の重量の少なくとも30%を支持するように作用する。 In an exemplary embodiment of the invention, the introduced material acts to support at least 30% of the weight of the vertebra within one week from the implant.
本発明の例示的実施形態では、材料を椎骨内に送達するように適応された少なくとも1つの器具と、体外で硬化状態に固化しない少なくとも1ccの人工生体適合性調製材料と
を含む外科用セットをも提供する。任意選択的に、前記少なくとも1つの器具は、100気圧より高い圧力で前記材料を送達することのできる圧力送達機構を含む。代替的にまたは追加的に、前記セットは使い捨ての油圧アクチュエータを含む。代替的にまたは追加的に、前記セットは前記材料を貯蔵するための交換式マガジンを含む。
In an exemplary embodiment of the invention, a surgical set comprising at least one instrument adapted to deliver material into a vertebra and at least 1 cc of an artificial biocompatible preparation material that does not solidify outside the body. Also provide. Optionally, the at least one instrument includes a pressure delivery mechanism capable of delivering the material at a pressure greater than 100 atmospheres. Alternatively or additionally, the set includes a disposable hydraulic actuator. Alternatively or additionally, the set includes a replaceable magazine for storing the material.
本発明の例示的実施形態では、(a)骨の内部にアクセスするステップと、(b)充分な量の生体適合性材料を前記材料と骨との間のエンクロージャ無しに前記骨内に導入するステップとを含み、前記導入が前記骨の骨折部分を分離させるのに充分な力で行なわれる、骨の治療方法をも提供する。任意選択的に、該方法は前記部分を押し合わせようとする規範的力の少なくとも30%に抵抗するように、前記材料を前記骨内に残すことを含む。 In an exemplary embodiment of the invention, (a) accessing the interior of the bone; and (b) introducing a sufficient amount of biocompatible material into the bone without an enclosure between the material and the bone. A method of treating bone, wherein the introduction is performed with sufficient force to separate the fractured portion of the bone. Optionally, the method includes leaving the material in the bone to resist at least 30% of a normative force attempting to press the portions together.
任意選択的に、前記骨は椎骨である。任意選択的に、前記材料は貯蔵中に硬化状態に固化しない。代替的にまたは追加的に、前記材料は体内で硬化状態に固化しない。 Optionally, the bone is a vertebra. Optionally, the material does not solidify into a cured state during storage. Alternatively or additionally, the material does not solidify into a cured state in the body.
本発明の例示的実施形態では、(a)椎骨の内部にアクセスするステップと、(b)前記骨の骨折部分を分離させる充分な力で100ショアA未満の硬度を有する充分な量の空間的に拘束されない生体適合性軟質材料を前記椎骨に導入するステップとを含む椎骨を治療する方法をも提供する。 In an exemplary embodiment of the invention, (a) accessing the interior of the vertebra, and (b) a sufficient amount of spatially having a hardness of less than 100 Shore A with sufficient force to separate the fractured portion of the bone. A method of treating a vertebra including the step of introducing a biocompatible soft material into the vertebra that is not constrained to the vertebra.
本発明の例示的実施形態では、材料を椎骨内に送達するように適応された少なくとも1つの器具と、健康な椎骨海綿骨の120%未満のヤング係数を有し、少なくとも1日前に調製された少なくとも1ccの生体適合性調製材料とを含む外科用セットをも提供する。 In an exemplary embodiment of the invention, at least one instrument adapted to deliver material into the vertebrae and a Young's modulus of less than 120% of healthy vertebral cancellous bone, prepared at least one day in advance A surgical set comprising at least 1 cc of biocompatible preparation material is also provided.
本発明の例示的実施形態では、(a)骨の内部にアクセスするステップと、(b)送達管を介して前記骨内に10ショアAより硬質、かつ100ショアAより軟質の拘束されない塑性変形可能な固体材料を導入するステップとを含む骨の治療方法をも提供する。 In an exemplary embodiment of the invention, (a) accessing the interior of the bone; and (b) an unconstrained plastic deformation that is harder than 10 Shore A and softer than 100 Shore A into the bone via a delivery tube. A method of treating bone comprising introducing a possible solid material.
本発明の例示的実施形態では、(a)体内に挿入するように適応された管腔および遠端を有する送達管と、(b)前記管腔内部の材料およびインプラントの少なくとも1つから成るペイロードと、(c)前記管と前記ペイロードとの間に配置されたライナと、(d)前記ライナおよび前記ペイロードを前記遠端に移動させるように適応された前進機構と、を含み、前記ライナが前記送達管に対する前記ペイロードの摩擦を低減して成る、材料またはインプラントを骨内に送達するための装置をも提供する。任意選択的に、前記装置は前記スリーブを分割するスプリッタを含む。 In an exemplary embodiment of the invention, (a) a delivery tube having a lumen and a distal end adapted for insertion into the body, and (b) a payload comprising at least one of the material and implant within the lumen. And (c) a liner disposed between the tube and the payload; and (d) an advance mechanism adapted to move the liner and the payload to the far end, the liner comprising: There is also provided an apparatus for delivering a material or implant into bone that reduces friction of the payload against the delivery tube. Optionally, the device includes a splitter that divides the sleeve.
本発明の例示的実施形態では、前記機構は前記スリーブを引っ張る。 In an exemplary embodiment of the invention, the mechanism pulls the sleeve.
本発明の例示的実施形態では、前記機構は前記ペイロードを押す。 In an exemplary embodiment of the invention, the mechanism pushes the payload.
本発明の例示的実施形態では、前記スリーブは前記送達管の上に折り返される。 In an exemplary embodiment of the invention, the sleeve is folded over the delivery tube.
本発明の例示的実施形態では、硬化状態に固化せず、タイプIより大きい架橋を含まず、MMA(メタクリル酸メチル)から形成される生体適合性材料をも提供する。任意選択的に、前記材料はMMAおよびLMA(メタクリル酸ラウリル)の混合物から形成される。 Exemplary embodiments of the present invention also provide a biocompatible material that does not solidify to a cured state, does not contain crosslinks greater than Type I, and is formed from MMA (methyl methacrylate). Optionally, the material is formed from a mixture of MMA and LMA (lauryl methacrylate).
本発明の例示的実施形態では、椎骨に直接適用されたときに椎骨の高さを回復するためPMMAの第2の医療用途も提供する。任意選択的に、前記PMMAは400パスカル秒より高い粘度のときに、固化中に適用される。 Exemplary embodiments of the present invention also provide a second medical application of PMMA to restore vertebral height when applied directly to the vertebra. Optionally, the PMMA is applied during solidification when the viscosity is greater than 400 Pascal seconds.
圧力下で管状送達システムを通して椎骨内に適用されたときの椎骨治療用の骨パテの第2の医療用途をも提供する。 It also provides a second medical use of a bone putty for treating vertebrae when applied into a vertebra through a tubular delivery system under pressure.
本発明の例示的実施形態では、(a)1組のサイズを有する第1量のビーズと、(b)第2量のモノマーと、を含む重合組成物であって、前記数量の混合物が結果的に500から2000パスカル秒の間の粘度で少なくとも5分の作業可能性の時間枠を有する固化材料が得られるように前記数量が選択されて成る、重合組成物をも提供する。 In an exemplary embodiment of the present invention, a polymeric composition comprising (a) a first amount of beads having a set of sizes and (b) a second amount of monomer, wherein said amount of mixture results in There is also provided a polymerized composition, wherein said quantity is selected so as to obtain a solidified material having a workability time frame of at least 5 minutes with a viscosity between 500 and 2000 Pascal seconds.
本発明の例示的実施形態では、制御された方法で椎骨内に熱源を提供するステップを含む骨の治療方法をも提供する。 Exemplary embodiments of the present invention also provide a method of treating bone that includes providing a heat source in a vertebra in a controlled manner.
本発明の例示的実施形態では、(a)骨に穿通するように適応されたヘッドと、(b)前記ヘッド付近で骨内に材料を押し出すように適応された孔と、(c)前記孔に材料を送達するように適応された管腔とを有する長尺体と、圧力下の材料供給源とを備えた、骨にアクセスするための複合器具をも提供する。任意選択的に、器具はガイドワイヤ用の管腔を含む。 In an exemplary embodiment of the invention, (a) a head adapted to penetrate bone, (b) a hole adapted to push material into bone near said head, and (c) said hole. There is also provided a composite device for accessing bone, comprising an elongate body having a lumen adapted to deliver material to the body and a source of material under pressure. Optionally, the instrument includes a guidewire lumen.
本発明の例示的実施形態では、管腔を含むドリル工具と、前記管腔内に収まるように適応された分離可能なガイドワイヤと、前記ドリル工具および前記ガイドワイヤの相対位置を制御するように適応されたハンドルと、を備えた、骨にアクセスするための複合器具をも提供する。 In an exemplary embodiment of the invention, a drill tool including a lumen, a separable guidewire adapted to fit within the lumen, and a relative position of the drill tool and the guidewire are controlled. A composite instrument for accessing the bone is also provided with an adapted handle.
図面の簡単な説明
本発明の非限定的な例示的実施形態を、図面に関連する以下の実施形態の説明に関連して記載する。2つ以上の図に現われる同一構造、要素、または部品は一般的に、全ての図で同一または同様の数字で表示される。
図1Aは、本発明の例示的実施形態に係る圧迫骨折の治療プロセスの一般的流れ図である。
図1Bは、本発明の例示的実施形態に係る圧迫骨折の治療プロセスのより詳細な流れ図である。
図2は、本発明の例示的実施形態に係る、椎骨にアクセスするための複合器具を示す。
図3A〜3Fは、図1Aおよび1Bに係る治療方法の例示的実施例の段階を示す。
図4Aおよび4Bは、本発明の実施形態に係る基本的材料送達システムを示す。
図5Aおよび5Bは、本発明の例示的実施形態に係る材料押出器尖端の詳細を示す。
図5Cは、本発明の例示的実施形態に係る材料の細長い湾曲した押出しを示す。
図6A〜6Cは、本発明の例示的実施形態に係る送達システムの狭隘管腔部を示す。
図7Aは、本発明の例示的実施形態に係る油圧送達システムを示す。
図7Bおよび7Cは、本発明の例示的実施形態に係る、図7Aのシステムに油圧動力を提供する代替的方法を示す。
図7Dおよび7Eは、本発明の例示的実施形態に係る、使い捨てユニットを含む例示的油圧システムを示す。
図8Aは、本発明の例示的実施形態に係るカセットに基づく送達システムを示す。
図8Bは、本発明の例示的実施形態に係る単位要素の送達を示す詳細図である。
図9Aおよび9Bは、本発明の例示的実施形態に係る、材料の捩れを低減した材料プッシャを示す。
図10A〜10Fは、本発明の例示的実施形態に係る、スリーブに基づく材料プッシャを示す。
図11Aおよび11Bは、本発明の例示的実施形態に係る、絞り出しに基づく送達システムを示す。
図12Aおよび12Bは、本発明の例示的実施形態に係る、1段階アクセスおよび送達システムを示す。
図12Cは、本発明の例示的実施形態に係る、ワイヤ越しの送達システムを示す。
図13は、本発明の例示的実施形態に係る、材料の圧縮性を示すグラフである。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Non-limiting exemplary embodiments of the present invention are described in connection with the following description of embodiments with reference to the drawings. The same structure, element or part appearing in more than one figure is generally denoted by the same or similar numerals in all the figures.
FIG. 1A is a general flow diagram of a compression fracture treatment process according to an exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 1B is a more detailed flow diagram of a compression fracture treatment process according to an exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 2 illustrates a composite instrument for accessing vertebrae, according to an exemplary embodiment of the present invention.
3A-3F show the stages of an exemplary embodiment of the treatment method according to FIGS. 1A and 1B.
4A and 4B show a basic material delivery system according to an embodiment of the present invention.
5A and 5B show details of a material extruder tip according to an exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 5C shows an elongated curved extrusion of the material according to an exemplary embodiment of the present invention.
6A-6C illustrate a narrow lumen of a delivery system according to an exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 7A shows a hydraulic delivery system according to an exemplary embodiment of the present invention.
7B and 7C illustrate an alternative method of providing hydraulic power to the system of FIG. 7A, according to an illustrative embodiment of the invention.
7D and 7E illustrate an exemplary hydraulic system that includes a disposable unit, according to an exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 8A shows a cassette-based delivery system according to an exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 8B is a detailed diagram illustrating the delivery of unit elements according to an exemplary embodiment of the present invention.
9A and 9B show a material pusher with reduced material twisting, according to an exemplary embodiment of the present invention.
10A-10F show a sleeve-based material pusher according to an exemplary embodiment of the present invention.
11A and 11B show a squeeze-based delivery system according to an exemplary embodiment of the present invention.
12A and 12B illustrate a one-stage access and delivery system according to an exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 12C illustrates a delivery system over a wire, according to an illustrative embodiment of the invention.
FIG. 13 is a graph illustrating the compressibility of a material according to an exemplary embodiment of the present invention.
例示的プロセスの概要
図1Aは、本発明の例示的実施形態に係る、圧迫骨折を治療するプロセスの一般的流れ図100である。
Exemplary Process Overview FIG. 1A is a general flow diagram 100 of a process for treating a compression fracture, according to an exemplary embodiment of the present invention.
102で、治療する骨を識別する。椎骨の場合、これは通常、X線またはCT画像を含み、例えば圧迫骨折によって骨折した椎骨または他の骨を識別する。以下の説明は椎骨の圧迫骨折に重点を置いているが、本発明の幾つかの実施形態はそのような事例に限定されない。 At 102, the bone to be treated is identified. In the case of vertebrae, this typically includes X-rays or CT images to identify vertebrae or other bones that have been fractured, eg, by compression fracture. Although the following description focuses on vertebral compression fractures, some embodiments of the present invention are not limited to such cases.
本発明の例示的実施形態では、アクセスは最小限の侵襲性であり、例えば身体に単一の溝が形成されるだけである。任意選択的に、処置は、例えば5mm、4mm、またはそれ未満の直径を有するカニューレを体内に挿入して実行される。場合によっては、体内への複数の開口が形成される。処置はまた、外科的または鍵穴設計を用いて実行することもできるが、これは患者のより長い回復時間を必要とするかもしれない。任意選択的に、カニューレ(および下述する送達管の対応する長さ)は、少なくとも50mm、70mm、100mm、またはそれ以上の値、もしくは中間値、もしくはそれより小さい値である。 In an exemplary embodiment of the invention, access is minimally invasive, for example, only a single groove is formed in the body. Optionally, the procedure is performed by inserting a cannula having a diameter of, for example, 5 mm, 4 mm, or less into the body. In some cases, multiple openings into the body are formed. The procedure can also be performed using a surgical or keyhole design, but this may require a longer recovery time for the patient. Optionally, the cannula (and the corresponding length of the delivery tube described below) has a value of at least 50 mm, 70 mm, 100 mm, or more, or an intermediate value or less.
104で、椎骨にアクセスする。 At 104, the vertebrae are accessed.
106で、本発明の一部の実施形態では高粘度を有する材料を椎骨内に注入する。 At 106, in some embodiments of the invention, a material having a high viscosity is injected into the vertebra.
108で、材料は任意選択的に、椎骨の高さの少なくとも一部分、例えば事前圧縮高さの20%、40%、50%、もしくは中間、もしくはそれより高い百分率を回復するような方法および/または量を提供する。本発明の一部の実施形態の特定の特徴は、提供される材料が充分な粘度であるか、あるいは充分な固体であるので、椎骨からの漏出が液体PMMAセメントと比較して低減されるかまたは防止されることである。材料を前進させるために使用される圧力は、増大した粘度に整合するように、当業界で公知であるより高くすることができる。 At 108, the material may optionally be restored in at least a portion of the height of the vertebrae, such as a percentage of 20%, 40%, 50%, or intermediate or higher of the precompressed height, and / or Provide quantity. A particular feature of some embodiments of the present invention is whether leakage from vertebrae is reduced compared to liquid PMMA cement because the provided material is of sufficient viscosity or is of sufficient solids. Or to be prevented. The pressure used to advance the material can be higher than is known in the art to match the increased viscosity.
110で、処置は完了し、管が取り外される。 At 110, the procedure is complete and the tube is removed.
例示的骨アクセスセット
処置の詳細に進む前に、使用される器具を最初に説明する。図2は、本発明の例示的実施形態に係る、骨にアクセスするために使用される複合器具200を示す。本発明の例示的実施形態では、使用されるアクセス器具は、単一器具または別個の器具として選択的に動作するように連結された1組の構成器具を含む。本発明の例示的実施形態では、この複合セット/器具は、体内への物体の1回の挿入のみを必要とする1段階アクセスシステムとして働く。任意選択的に、下述の通り、送達システムも同時に挿入される。任意選択的に、工具のカニューレ部分は、例えば図12A〜12Cの実施形態で説明するように、省略される。
Exemplary Bone Access Set Before proceeding to procedure details, the instrument used will first be described. FIG. 2 shows a
本発明の例示的実施形態では、器具200の構成要素は同軸上に整合する構成要素であり、相互に次の部品の管腔内に収まる。
In the exemplary embodiment of the invention, the components of
任意選択的カニューレ202は、ハンドル204と、管腔を含む本体とを備える。
任意選択的ドリル工具206は、穴を明けるために適応された長尺体およびハンドル208を含む。任意選択的に、ハンドル208は、片手を用いて、任意選択的にスナップロック217を用いて操作できるように、選択的に回転自在にハンドル204に固定される。工具206の本体は、カニューレ202の管腔内に収まる。任意選択的に、工具206の部分210は、カニューレ202と対比してでも、X線画像で見えるように標識される。任意選択的に、これは、カニューレ202とドリル工具206との間の直径の差を最小限にすることができる。場合によっては、そのような標識が無く、直径の差はX線画像で見ることができず、2つの器具を区別することができない。
The
任意選択的ガイドワイヤ212は、ドリル工具206の管腔内部に設けられる。任意選択的に、ガイドワイヤ212をドリル216に対して相対的に選択的に前進および/または後退させるために、ノブまたは他の制御装置214が設けられる。
An
任意選択的に、深さの標識がカニューレ202に設けられる。
Optionally, a depth indicator is provided on
これらの器具の例示的な使用法は下述するが、図3A〜3Fは、図1Bに示す詳細流れ図120と並行して、圧迫骨折306を持つ椎骨300が治療されるときの進捗を概略的に示す。
Exemplary uses of these instruments are described below, but FIGS. 3A-3F schematically illustrate progress as a
骨への穿通
122(図1B)で、皮膚層312および介在組織、例えば筋肉および脂肪を通過する骨への通路が形成される。任意選択的に通路は、ガイドワイヤ212の尖端218が骨に接触するまで複合器具/セット200を前進させることによって形成される。一部の実施形態では、尖端218は軟組織に穿孔するように設計される(例えば切刃を含む)。代替的にまたは追加的に、尖端218は、軟組織に穿刺を形成するように適応された穿刺点を含む。
Bone penetration 122 (FIG. 1B) creates a passage to the bone through the
これを図3Aに示す。椎骨の皮質板302および304、ならびに海綿骨内部308も示されている。
This is shown in FIG. 3A. Vertebral
断面図であるため、単一の椎弓根310が示されている。任意選択的に、椎骨へのアクセスは椎弓根を介して行なわれる。任意選択的にアクセスは両方の椎弓根を介して行なわれる。任意選択的にエクストラぺディキュラ法(extrapedicular approach)が使用される。任意選択的に、単数または複数のアクセス点は、椎骨の持上げさえ助けるように選択される。
Because of the cross-sectional view, a
骨の穿通
124で、尖端218が治療される骨の皮質を穿通する(図3B)。本発明の例示的実施形態では、尖端218は複合器具200の残部とは別個に操作される。任意選択的に、尖端218は、それが椎骨の向こう側に接触するまで前進する。
At
本発明の例示的実施形態では、ガイドワイヤ212の尖端218は、骨に穴を開けるように形成され、回転または振動によって椎骨皮質内を前進する。任意選択的に、それを軽く叩くか、またはそれに圧力を加えることによって前進する。
In the exemplary embodiment of the invention, the
任意選択的に、ガイドワイヤおよびカニューレの相対的位置に注目して、椎骨の内部範囲を決定するのに役立てる。 Optionally, focus on the relative position of the guidewire and cannula to help determine the internal extent of the vertebra.
126で、ガイドワイヤは任意選択的に後退される。任意選択的に、ガイドワイヤは軸方向にドリル工具206に固定される。任意選択的に、ガイドワイヤ212およびドリル工具206は、尖端218およびドリル工具の尖端216が単一のドリル尖端を形成するように整列する。
At 126, the guidewire is optionally retracted. Optionally, the guide wire is fixed to the
128で、ドリル工具206は骨内に前進する(図3C)。任意選択的に、ドリル工具206の尖端216は、例えば軽く叩くか、回転および/または振動によって穿孔し、かつ/または前進するように設計される。任意選択的に、ドリル工具は椎骨の向こう側まで前進する。任意選択的に、ガイドワイヤの前の深さ標識を使用してこの前進が制限される。任意選択的に、ガイドワイヤは126で後退しない。代わりに、ドリル工具206は、それがガイドワイヤの端部に到達するまで、ガイドワイヤ上を前進する。
At 128, the
130で、カニューレ202は任意選択的にドリル越しに骨まで前進する。任意選択的に、カニューレの先縁は螺刻されるか、あるいは他の方法で、ドリル工具によって形成された孔部の骨または孔付近の骨と係合するように適合される。任意選択的に、カニューレが骨内に挿入される。
At 130,
132で、ガイドワイヤおよび/またはドリル工具は任意選択的に取り出される(図3D)。 At 132, the guidewire and / or drill tool is optionally removed (FIG. 3D).
一部の実施形態では、カニューレは骨内までずっと前進しない。別の実施形態では、カニューレは、例えば治療および皮質骨および/または弱いかつ/または骨折した骨との間の接触を防止するために、骨内に前進することができる。任意選択的に、カニューレは椎弓根を超えて、椎骨内部308まで前進する。
In some embodiments, the cannula does not advance all the way into the bone. In another embodiment, the cannula can be advanced into the bone, eg, to prevent treatment and contact between cortical bone and / or weak and / or fractured bone. Optionally, the cannula is advanced over the pedicle and into the
任意選択的に、リーマ(図示せず)がカニューレ内に挿入され、内部308から組織を取り出すために使用される。
Optionally, a reamer (not shown) is inserted into the cannula and used to remove tissue from the
注入材料
134で、材料送達システム314がカニューレ202内に設けられる(図3Eに図示)。任意選択的に、送達システムは材料をその側部(下述)に送達する。
With
136で、システム134が起動されて、材料316が内部308に注入される。図3Eは、充分な材料が注入されたときに、椎骨の高さを部分的または完全に回復することができることを示す。注入された材料は内部308を部分的または完全に圧迫する。
At 136, the
フィードバック
138で、注入が完了したかどうかを決定するために、オペレータにフィードバックが任意選択的に提供される。任意選択的に、フィードバックは部位の蛍光撮像によって提供される。しかし、他の撮像方法を使用することもできる。
At
任意選択的に、圧力センサ(図示せず)を使用して、または注入された材料の量の(可視または可聴)インジケータを使用して、非撮像フィードバック、例えば椎骨内の圧力が提供される。 Optionally, non-imaging feedback, eg, pressure in the vertebrae, is provided using a pressure sensor (not shown) or using an indicator (visual or audible) of the amount of material injected.
任意選択的に、フィードバックは、例えば所望の量の高さ回復(もしあれば)など、処置が希望通りに進んでいるかを決定し、材料漏れが無いことを確認し、対称性または非対称性および/または骨の新しい骨折の有無を決定するために使用される。 Optionally, the feedback determines if the procedure is proceeding as desired, for example, a desired amount of height recovery (if any), confirms that there are no material leaks, symmetry or asymmetry and Used to determine the presence or absence of new bone fractures.
繰返しおよび/または変更
任意選択的に、材料は、固定量(下述)を有するマガジンに入れて提供される。マガジンを使い終り、追加の材料が必要な場合、例えばマガジンを新しいものと交換することによって、再充填を達成することができる(140)。
Repeating and / or changing Optionally, the material is provided in a magazine having a fixed amount (described below). If the magazine is used up and additional material is needed, refilling can be achieved (140), for example by replacing the magazine with a new one.
任意選択的に、材料の送達の特性、例えば送達圧力、送達速度、送達が離散ユニットで行なわれる場合の送達量、送達される材料の粘度、組成、および/または種類、材料の予熱または予冷、椎骨内部の提供位置、空間パターンおよび/または椎骨内の提供の方向の1つまたは複数が変更される。 Optionally, the delivery characteristics of the material, such as delivery pressure, delivery rate, delivery amount when delivery is performed in discrete units, viscosity, composition and / or type of delivered material, preheating or precooling of the material, One or more of the delivery position within the vertebra, the spatial pattern and / or the direction of delivery within the vertebra are altered.
任意選択的に、例えばリフティングの対称性の維持を助けるようにまたは材料の注入点が骨折部位から離れるかあるいは空白空間に向かうように、材料の提供方向が変更される(142)。任意選択的に、提供の方向は送達システム314を回転させることによって変更される。代替的にまたは追加的に、注入は椎骨の新しいアクセス孔を通して継続される。任意選択的に、カニューレは軸方向に移動する。
Optionally, the material delivery direction is changed (142), eg, to help maintain lifting symmetry, or so that the point of material injection is away from the fracture site or toward a blank space. Optionally, the direction of delivery is changed by rotating
任意選択的に、異なる材料を使用して、手順が締めくくられる。例えば硬化状態に固化するセメント(例えばPMMA)を使用して、入口孔が密閉され、かつ/または非硬化材が硬化される(144)。 Optionally, different materials are used to complete the procedure. The inlet holes are sealed and / or the uncured material is cured (144) using, for example, a cement that solidifies to a cured state (eg, PMMA).
処置の完了
146で、器具は取り出される。図3Fは、処置が完了した後の椎骨300を示す。任意選択的に、例えば組織接着剤または縫合を使用して、入口切開部は密閉される。
At completion of
例示的な基本的送達システム
図4Aおよび4Bは、本発明の例示的実施形態に係る基本的送達システムを示す。
Exemplary Basic Delivery System FIGS. 4A and 4B illustrate a basic delivery system according to an exemplary embodiment of the present invention.
図4Aは、1つまたは複数の押出孔404を有する送達管402から一般的に構成される、送達システム400の断面図である。任意選択的に管402の遠端は密閉される。代替的に、材料の前方注入が達成されるように、それは少なくとも部分的に開口することができる。端部が密閉されると、送達システムを椎骨から後退させるために働く力は低下することに注目されたい。管402内部の材料は、螺刻プッシャ406によって前進する。
FIG. 4A is a cross-sectional view of a
図示する設計では、管402は永久的または暫定的取付方法により、バレル408に取り付けられる。バレル408の内側に、プッシャ406の螺刻と合致する螺刻(図示せず)を設けることができる。代替的に(図示せず)、バレル408の内径は管402のそれより大きい。任意選択的に、バレル408および/または管402は材料のリザーバとして働く。
In the illustrated design, the
ナットとして働き、内ねじを含む本体410は、プッシャ406と係合する。本発明の例示的実施形態では、プッシャ402のハンドル412を(本体/ナット410上に保持しながら)回転すると、プッシャ406は前進し、材料は穴404から体内に注入される。任意選択的に、バレル408は例えば1つのバレルが空になったときに、バレル408を材料が充填されたバレルと交換するために、本体410から脱着可能である。結合は例えば螺合、または迅速接続、例えば回転スナップ嵌合とすることができる。任意選択的に、管402は、例えば同型の連結を用いてバレル408から脱着可能である。
A
本発明の例示的実施形態では、プッシャ406の遠位尖端が孔404を通過したときに(プッシャが非常に長い実施形態において)、通路は材料をプッシャの前で孔から出る材料から切り離し、既存の材料を送達システムから解放する。
In an exemplary embodiment of the invention, when the distal tip of
図4Bは、異なる設計の孔424が使用される送達システム420の代替的実施形態を示す。該実施形態では、送達管422は、バレル兼材料用の貯蔵所として働き、螺刻ナット本体430から任意選択的に脱着可能である。任意選択的に、管422は注入するのに充分な量の材料、たとえば8〜10ccを含むのに充分な長さである。任意選択的に、本体430はピストルまたは他のグリップ(図示せず)を含み、上述の通り、プッシャ426と係合するように螺刻することができる。
FIG. 4B shows an alternative embodiment of a
本発明の例示的実施形態では、送達システムは金属、例えばステンレス鋼から形成される。代替的にまたは追加的に、構成要素の少なくとも一部はポリマー材、例えばPEEK、PTFE、ナイロン、および/またはポリプロピレンから形成される。任意選択的に、1つまたは複数の構成要素は、摩擦を低減するために、例えばテフロンで被覆された金属から形成される。 In an exemplary embodiment of the invention, the delivery system is formed from a metal, such as stainless steel. Alternatively or additionally, at least some of the components are formed from a polymeric material such as PEEK, PTFE, nylon, and / or polypropylene. Optionally, the one or more components are formed from, for example, a metal coated with Teflon to reduce friction.
本発明の例示的実施形態では、プッシャの螺刻はNitronic60(Aramco)またはGall‐Tough(Carpenter)ステンレス鋼から作られる。 In an exemplary embodiment of the invention, the pusher thread is made from Nitronic 60 (Aramco) or Gall-Tough (Carpenter) stainless steel.
本発明の例示的実施形態では、標準的螺刻の代わりにボールねじが使用される。任意選択的に、ボールねじの使用はエネルギ効率を高め、図4Aおよび4Bに示すように手動システムの操作を容易にする。任意選択的に、ボールを材料から分離するためにガスケットが提供される。 In an exemplary embodiment of the invention, a ball screw is used instead of a standard thread. Optionally, the use of a ball screw increases energy efficiency and facilitates manual system operation as shown in FIGS. 4A and 4B. Optionally, a gasket is provided to separate the ball from the material.
本発明の例示的実施形態では、送達材料は、送達管および/または孔と同様の直径を持つ細長いソーセージ形のものとして提供される。任意選択的に、長い送達管が提供される。代替的に、複数のそのような紐/ソーセージ形のものが埋め込まれる。任意選択的に、材料は摩擦が低減されるように、送達管より例えば0.1〜0.01mm小さい直径で提供される。 In an exemplary embodiment of the invention, the delivery material is provided as an elongated sausage shape having a diameter similar to the delivery tube and / or hole. Optionally, a long delivery tube is provided. Alternatively, a plurality of such string / sausage types are embedded. Optionally, the material is provided with a diameter, for example 0.1 to 0.01 mm smaller than the delivery tube, so that friction is reduced.
例示的押出物の詳細
図4Aに戻ると、近位の押出孔404は遠位の押出孔より任意選択的に小さいことに気付く。任意選択的に、相対的サイズは2つの穴の押出速度および/または力が同一になるように選択される。代替的に、穴は速度および/または力が異なるように設計される。図4Bを参照すると、軸方向に間隔を置いて配置された3つの孔が設けられ、押出物の断面形状は、真ん中の穴に最大の押出しおよび/または力が加えられるようにすることができる。
Exemplary Extrudate Details Returning to FIG. 4A, it is noted that the
本発明の例示的実施形態では、孔のサイズは、噴出される材料の総量が、プッシャの前進による孔の一部の密閉の可能性を考慮に入れて、所望の通りとなるように選択される。 In an exemplary embodiment of the invention, the size of the hole is selected so that the total amount of material to be ejected is as desired, taking into account the possibility of sealing part of the hole due to pusher advancement. The
本発明の例示的実施形態では、孔は、押し出された材料が送達システムに垂直に噴出されるように設計される。任意選択的に、送達システムは、噴出が角度をなすように、例えば軸の面内で角度をなし、かつ/または軸に垂直な面内で角度をなすように形成される。任意選択的に、角度は送達システムを椎骨から押し出す傾向のある力を相殺するように選択される。代替的にまたは追加的に、角度は、椎骨の所望の持上げ方向と一致するようにまたは例えば噴出された材料による直接持上げを防止するように選択される。任意選択的に、送達システムは所望の角度で椎骨内に挿入される。任意選択的に、異なる孔、例えば送達管の両側にある孔の角度は異なり、例えば両側にある孔の間に180度の角度、またはより鋭角(近位側に向かって)または斜めの角度を成す。本発明の例示的実施形態では、押出角度は管の軸に対し30度、45度、60度、80度、またはより小さい、中間、もしくはより大きい角度である。任意選択的に、材料は1mm、2mm、3mm、4mm、5mm、10mmの曲げ半径、または中間、より小さい、もしくはより大きい半径で押し出される。 In an exemplary embodiment of the invention, the holes are designed such that the extruded material is ejected perpendicular to the delivery system. Optionally, the delivery system is configured such that the jet is angled, for example, angled in the plane of the axis and / or angled in a plane perpendicular to the axis. Optionally, the angle is selected to offset forces that tend to push the delivery system out of the vertebra. Alternatively or additionally, the angle is selected to coincide with the desired lifting direction of the vertebra or to prevent direct lifting, for example by the ejected material. Optionally, the delivery system is inserted into the vertebra at the desired angle. Optionally, the angles of the different holes, eg, the holes on both sides of the delivery tube, are different, eg, a 180 degree angle between the holes on either side, or a more acute angle (towards the proximal side) or an oblique angle. Make it. In exemplary embodiments of the invention, the extrusion angle is 30 degrees, 45 degrees, 60 degrees, 80 degrees, or a smaller, intermediate, or larger angle with respect to the tube axis. Optionally, the material is extruded with a bending radius of 1 mm, 2 mm, 3 mm, 4 mm, 5 mm, 10 mm, or an intermediate, smaller or larger radius.
押出孔の半径方向の配置は、様々な設計とすることができる。1例を挙げると、例えば空間308の均等な充填を確実にするために、軸方向に3列、4列、またはそれ以上の列の孔が設けられる。各列は例えば1つ、2つ、3つ、またはそれ以上の孔を持つことができる。別の例では、例えばユーザが皮質板302および/または304に向かって押し出すか否かを選択することができるように、孔は両側にのみ設けられる。
The radial arrangement of the extrusion holes can be of various designs. In one example, three, four, or more rows of holes are provided in the axial direction to ensure even filling of the
列よりむしろ、千鳥状配置を使用することができる。千鳥状配置の1つの可能な利点は、列状に整列した孔では送達管が過度に脆弱化することである。 Rather than a row, a staggered arrangement can be used. One possible advantage of the staggered arrangement is that the delivery tube becomes too fragile with the aligned holes.
図5Aは、千鳥状の列設計の円形の孔502を使用した送達尖端500の設計を示す。図5Bは、長方形の孔512が非千鳥状に配列された送達尖端510の設計を示す。
FIG. 5A shows a design of a
図示するように、孔の形状は様々に、例えば円形、楕円形、四角形、軸方向に対称または非対称、管軸に平行または非平行、かつ/または長尺形とすることができる。任意選択的に、孔の縁はぎざぎざにすることができる。任意選択的に、孔の形状は、以下の理由、すなわち押出物の形状、孔の損傷の防止、および/または送達尖端の損傷の防止の1つまたは複数により選択される。任意選択的に、孔は押出物の成形を助ける口(任意選択的に内向きに尖っている)を有する。例えば、口は幅を0.1から1mmの間、例えば0.3mmまたは0.5mmとすることができる。 As shown, the shape of the holes can vary, for example circular, elliptical, square, symmetrical or asymmetrical in the axial direction, parallel or non-parallel to the tube axis, and / or elongated. Optionally, the hole edges can be jagged. Optionally, the hole shape is selected for one or more of the following reasons: extrudate shape, prevention of hole damage, and / or prevention of delivery tip damage. Optionally, the holes have a mouth (optionally pointed inward) that helps shape the extrudate. For example, the mouth can have a width between 0.1 and 1 mm, for example 0.3 mm or 0.5 mm.
本発明の例示的実施形態では、送達管は剛性である。任意選択的に、送達管は可撓性であり、あるいは挿入前に(例えば万力を用いて)機械的に成形することができる。本発明の例示的実施形態では、カニューレは可撓性であり、先端が湾曲した送達管を挿入することができる。 In an exemplary embodiment of the invention, the delivery tube is rigid. Optionally, the delivery tube is flexible or can be mechanically shaped (eg, using a vise) prior to insertion. In an exemplary embodiment of the invention, the cannula is flexible and a delivery tube with a curved tip can be inserted.
本発明の例示的実施形態では、使用する送達尖端の種類は、ユーザによって選択される。任意選択的に、送達尖端は交換可能であり、例えば送達システムに螺合することによって取り付けられる。 In an exemplary embodiment of the invention, the type of delivery tip used is selected by the user. Optionally, the delivery tip is interchangeable and is attached, for example, by screwing into the delivery system.
任意選択的に、1つまたは複数の孔を選択的に遮蔽するために、送達システムの一部分の上にオーバチューブまたはリングが選択的に設けられる。 Optionally, an overtube or ring is optionally provided on a portion of the delivery system to selectively shield one or more holes.
図7Aについて手短に説明すると、噴出される材料を孔704から外に案内するために案内傾斜面706が設けられた送達尖端702が示されている。任意選択的に、そのような傾斜面の使用は流れの乱れ/材料の歪みを軽減し、かつ/または摩擦の軽減を助け、かつ/または押出物の形状に対する制御を改善することができる。また、材料の押出しが送達システムの片側だけで行なわれることにも注目されたい。これは、押出物によって生じる椎骨内部の力ベクトルをよりよく制御することを可能にする。本発明の例示的実施形態では、案内傾斜面によって画定される角度(90度および管軸の平面内)は、押出方向を決定するのに役立つ。
Briefly referring to FIG. 7A, a
図7Aには非捩れプッシャ708も示されており、それは乱流、摩擦、および/または材料を押し出す際の空隙のような他の問題を軽減することができる。
Also shown in FIG. 7A is a
図5Cは、材料526がプッシャ528によって湾曲押出形状522に押し出される送達尖端520を示す。本発明の例示的実施形態では、曲率は、孔524の近位側532および遠位側530の相対摩擦を制御することによって制御される。代替的にまたは追加的に、湾曲度は孔のサイズおよび傾斜面の形状に依存する。任意選択的に、材料は押出しによって可塑変形し、変形表面(例えば骨プレート)との接触を妨げるように付与された形状を維持することができる。
FIG. 5C shows a
代替的にまたは追加的に、押出物522は、尖端520の軸方向の移動または回転運動のため、湾曲または屈曲することができる。任意選択的に、回転は空間308をより均等に埋めるために使用される。
Alternatively or additionally, the
本発明の例示的実施形態では、送達管は送達中に移動および/または回転する。任意選択的に、歯車機構は、プッシャの移動を管の回転および/または軸方向の移動と連結する。任意選択的に、オペレータによって手動的移動が達成される。任意選択的に、振動器が送達システムに連結される。 In an exemplary embodiment of the invention, the delivery tube moves and / or rotates during delivery. Optionally, the gear mechanism couples pusher movement with tube rotation and / or axial movement. Optionally, manual movement is achieved by the operator. Optionally, a vibrator is coupled to the delivery system.
上に示した1つの考慮事項は、バレル408内の材料の量が処置を完了するのに充分ではないかもしれないことである。バレル408の内部管腔602の直径が送達管402の管腔604の直径と同一である、整合設計を図6Aに示す。バレルの交換の回数を低減させるために、より長い送達管/バレルが必要になるかもしれない。
One consideration shown above is that the amount of material in
図6Bは、バレル408’がより大きい内径およびしたがってより大きい貯蔵量を持つ管腔606を有する、代替設計を示す。任意選択的に、この大きい直径は、直径が変化するときに追加的油圧増幅係数をもたらす。任意選択的に、直径が突然、変化すると、乱流、抵抗、および/または空隙の形成を引き起こすことがある。材料によっては、直径が変化すると、材料を圧縮する必要がある。任意選択的に、図示するように、直径を漸進的に変化させ、中間傾斜部608は管腔606および604の直径の間で変化する内径を持つ。任意選択的に、プッシャは管腔606と合致する直径を有し、管腔604内に嵌合しない。任意選択的に、管腔604内に嵌合する延長部がプッシャに設けられる。
FIG. 6B shows an alternative design where the barrel 408 'has a
図6Cを参照すると、徐々に変化する管腔610がバレル408’’内に設けられている。任意選択的に、プッシャの遠端は、直径の変化に追従することのできる可撓性材料から形成される。任意選択的に、可撓性材料は注入された材料より硬い。代替的にまたは追加的に、プッシャの遠端は管腔610の形状と合致するように成形される。
Referring to FIG. 6C, a gradually changing
本発明の例示的実施形態では、バレルの管腔は、少なくともバレルの近位部では、プッシャの直径より大きい。プッシャがある量の材料を骨内に前進させた後、プッシャは後退し、バレルに残っている材料は、プッシャの次の前進によりそれが前進するように再構成される。任意選択的に、再構成は、バレルの直径と同様の直径を有する第2のプランジャを前進させることによって行なわれる。任意選択的に、このプランジャはプッシャと同軸である。 In an exemplary embodiment of the invention, the lumen of the barrel is larger than the diameter of the pusher, at least at the proximal portion of the barrel. After the pusher has advanced a quantity of material into the bone, the pusher is retracted and the material remaining in the barrel is reconfigured so that it is advanced by the next advancement of the pusher. Optionally, reconfiguration is performed by advancing a second plunger having a diameter similar to that of the barrel. Optionally, the plunger is coaxial with the pusher.
送達管は、様々な断面形状、例えば円形、矩形、弓形、および/または方形を持つことができる。任意選択的に、断面は押出孔の形状と一致する。任意選択的に、孔の内側は、押出材料が前進したときに、それを塑性変形または剪断する代わりにまたはそれに加えて、切断するように鋭利に形成される。 The delivery tube can have various cross-sectional shapes, such as circular, rectangular, arcuate, and / or square. Optionally, the cross section matches the shape of the extrusion hole. Optionally, the inside of the hole is sharply shaped to cut as the extruded material advances, instead of or in addition to plastically deforming or shearing it.
例示的粘度/可塑性および圧力
本発明の例示的実施形態では、提供される材料は600パスカル秒より高い粘度を有する。任意選択的に、材料は少なくとも40気圧以上、例えば100もしくは200気圧またはそれ以上の圧力を用いて体内に送り込まれる。材料が可塑性である場合、それは例えば10ショアAから100ショアAの間の硬度を持つことができる。
Exemplary Viscosity / Plasticity and Pressure In an exemplary embodiment of the invention, the provided material has a viscosity greater than 600 Pascal seconds. Optionally, the material is delivered into the body using a pressure of at least 40 atmospheres or more, such as 100 or 200 atmospheres or more. If the material is plastic, it can have a hardness of between 10 Shore A and 100 Shore A, for example.
本発明の例示的実施形態では、圧力要件は、処置の始めに、例えば骨アクセスによってまたは送達システムの回転によって空隙が形成される場合、緩和される。 In an exemplary embodiment of the invention, the pressure requirement is relaxed if a void is formed at the beginning of the procedure, for example by bone access or by rotation of the delivery system.
本発明の例示的実施形態では、送達システムの外径は例えば2mm、3mm、4mm、5mm、または中間、より小さい、もしくはより大きい直径である。任意選択的に、送達システムの壁の厚さは0.2または0.3mmである。任意選択的に、壁の厚さは遠位尖端に向かって増大する。 In exemplary embodiments of the invention, the outer diameter of the delivery system is, for example, 2 mm, 3 mm, 4 mm, 5 mm, or a medium, smaller or larger diameter. Optionally, the wall thickness of the delivery system is 0.2 or 0.3 mm. Optionally, the wall thickness increases towards the distal tip.
送達に使用される圧力は、材料と送達システムとの間の摩擦、押される材料の長さ、材料に加えられる圧力、材料によって椎骨に加えたい圧力、押出物が椎骨に対して圧力を加える方法、材料の粘度、および/または材料の移動に対する他の抵抗原因のうちの1つまたは複数に依存することに留意する必要がある。 The pressure used for delivery is the friction between the material and the delivery system, the length of the material being pushed, the pressure applied to the material, the pressure that the material wants to apply to the vertebra, the way the extrudate applies pressure to the vertebra It should be noted that this depends on one or more of the viscosity of the material, and / or other sources of resistance to material movement.
例えば椎骨が損傷するかもしれない場合、あるいは材料の漏出の可能性がある場合には、低い圧力を使用することができる。 Low pressure can be used if, for example, the vertebrae may be damaged or if there is a possibility of material leakage.
注入される量は、典型的な椎骨の場合例えば2〜4cc、8〜12ccまたはそれ以上もの高さにすることができる。例えば空間308の容積、および注入の所望の硬化によっては、他の量が適切であるかもしれない。
The volume injected can be as high as 2-4 cc, 8-12 cc or more for typical vertebrae, for example. Other amounts may be appropriate, for example depending on the volume of the
本発明の例示的実施形態では、注入の速度は0.25cc/秒である。より高い速度またはより低い速度、例えば25cc/秒から0.1cc/秒の間またはそれ以下、および25cc/秒から1cc/秒の間またはそれ以上にすることもできる。任意選択的に、速度は電子的または機械的回路機構を用いて制御される。任意選択的に、速度は、圧力に応じて予想または撮像される圧力に応じた骨の変形に応答してオペレータが決定する。任意選択的に、速度は処置の長さにわたって変化する。例えば最初は高く、最後は低くする。任意選択的に、注入の速度は、蛍光透視のようなフィードバック機構に応答して、オペレータが(または自動的に)制御する。 In an exemplary embodiment of the invention, the rate of infusion is 0.25 cc / sec. Higher or lower speeds can also be used, for example, between 25 cc / sec and 0.1 cc / sec or less, and between 25 cc / sec and 1 cc / sec or more. Optionally, the speed is controlled using electronic or mechanical circuitry. Optionally, the speed is determined by the operator in response to bone deformation as a function of the pressure expected or imaged as a function of pressure. Optionally, the speed varies over the length of the treatment. For example, the first is high and the last is low. Optionally, the rate of injection is controlled (or automatically) by the operator in response to a feedback mechanism such as fluoroscopy.
油圧材供給システム
図7Aは、油圧動力式の送達システム700を示す。送達管710は、体内に噴出される材料が充填される。管710は任意選択的に、本体714との接続712を介して脱着可能である。任意選択的に、接続は螺合によって行なわれる。代替的に、スナップ接続のような高速接続法が使用される。
Hydraulic Material Supply System FIG. 7A shows a hydraulically powered
本体714は、入力ポート716を介して提供される油圧をプッシャロッド708の前進に変換する。任意選択的に、本体714は管710と一体化されるが、これは噴出すべき材料が尽きたときの管710の交換を妨げる。
The
本発明の例示的実施形態では、流入油圧(または気圧)流体がピストン718を押し、それがプッシャ708を直接前進させる。任意選択的に、油圧の利点はピストンおよびプッシャの比によって達成される。任意選択的に、流体圧力が解放されたときにプッシャ708を後退させるために、ばね720が設けられる。
In an exemplary embodiment of the invention, the incoming hydraulic (or barometric) fluid pushes
任意選択的に、プッシャ708の周囲に、その座屈を防止するために、1つ以上または複数のスペーサ722が設けられる。任意選択的に、スペーサはばね720上に設けられる。任意選択的に、スペーサは幾つかの軸方向位置に設けられる。スペーサの代わりに、フィンがプッシャ708から本体714に延在してもよい。
Optionally, one or
任意選択的に、使用中、材料を使い切ると、圧力が低下する。プッシャ708は後退し、送達管710は交換される。任意選択的に、尖端702を身体から取り出す必要が無いように、管710から分離した、注入用の材料を充填したバレルが提供される。
Optionally, during use, the pressure drops when the material is used up.
図7Bおよび7Cは、油圧動力を提供する2つの代替方法を示す。図7Bでは、フットペダルポンプ740が使用され、ユーザがその足をペダル744の上に置き、プレート742を圧縮する。様々なフットポンプが当業界で公知である。任意選択的に、長く圧迫すると圧力は解放される。任意選択的に、油圧サブシステムは、ユーザおよび/または販売業者がすぐに使用できるように提供される(例えば流体を含む)密閉システムである。可撓管の例示的長さは0.2から3メートルの間、例えば1から2メートルの間である。しかし、より長い長さを使用することもできる。
Figures 7B and 7C illustrate two alternative ways of providing hydraulic power. In FIG. 7B, a
図7Bには、714’で表わされた本体714の変形も示されている。単一のばね720の代わりに、2つのばね720’が示され、ばねの間にスペーサがある。任意選択的に、複数のばねの使用は、座屈の危険性のあるプッシャの真ん中(または他の相対的長さ単位)付近にスペーサを維持するのを助ける。
FIG. 7B also shows a variation of the
図7Cは、当業界で公知の任意の型、例えばピストン764およびシリンダ766から成る機構762とすることのできるハンドポンプ760が使用される、代替的実施形態を示す。任意選択的に、ポンピングは、ピストン764をシリンダ766に対して相対的に回転させることによって行なわれ、これらの構成部品は合致する螺刻を含む。代替的に、直線運動が使用される。任意選択的に、油圧利得はポンプと送達機構との間で、例えば1:3、1:5、1:10の利得、またはより小さいか、中間か、より大きい利得が達成される。
FIG. 7C shows an alternative embodiment in which a
本発明の例示的実施形態では、油圧システムは、非使い捨て(または使い捨て)フットポンプを持つ使い捨てユニットとして提供される。 In an exemplary embodiment of the invention, the hydraulic system is provided as a disposable unit with a non-disposable (or disposable) foot pump.
図7Dは使い捨ての混合および貯蔵チャンバ770を示し、図7Eは使い捨ての油圧カプセル754付きの再使用可能なポンプ750を示す。
FIG. 7D shows a disposable mixing and
図7Dを参照すると、同じカプセル770が任意選択的に、材料の混合のためおよび貯蔵/送達のための両方に使用される。任意選択的に、材料はPMMAのような固化するセメントである。油圧送達ストリームの実施形態では、可撓管772は任意選択的にポンプに永久接続される(図7E)。流体が管772を通して提供されると、ピストン774はシリンダ容積776内を移動し、材料を(例えば送達システム内に)押し出す。図中、カプセルはミキサ778が搭載された状態で示される。任意選択的に、材料は脱着可能な漏斗(図示せず)を使用して容積776内に提供され、次いで漏斗は取り外され、代わってミキサ778が挿入される。図示する例示的ミキサでは、キャップ782がシリンダ776にかぶさる。混合が完了すると、このキャップは、送達管に結合するように適応された接続具と交換することができる。
Referring to FIG. 7D, the
使用中に、ハンドル780を回転して、シャフトの中に例えばヘリックスとして画定された回転子788を有するシャフト786を回転させる。任意選択的固定子789が設けられる。材料の固化によって発生する有毒および/または悪臭ガスを吸出すために、任意選択的通気孔784を真空源に接続することができる。任意選択的に、材料の粘度は、ハンドルの回転の難度によって推定される。任意選択的に、ハンドルは、所望の粘度に達したときにスキップするクラッチ(図示せず)を含む。任意選択的に、クラッチは設定可能である。任意選択的に、粘度計が使用されるか、あるいは温度、調合、および混合時間に基づいて粘度が推定される。
In use, the
キャップ782は任意選択的に、カプセル770から取り出されるときにミキサ778から材料を落とすために、スキージまたは他の型のワイパを含む。
図7Eを参照すると、管772は、ピストン798および流体が事前に充填された容積797を含むカプセル754に接続される。本発明の例示的実施形態では、カプセル754を選択的に受容するために、フレーム756がポンプ750に取り付けられた上体で提供される。
Referring to FIG. 7E, the
ポンプ750は、例えばピストン798を前進させるプッシュロッド795を延長させる油圧系ポンプ機構752である。
The
図示した実施形態では、軸791に取り付けられたフットペダル758が、ピストン755をシリンダ792内に押し込む。一方向弁794はシリンダ792内の流体を容積749内に流入させ、そこで流体がピストン757を押す。ペダル758を放すと、ばね(図示せず)がそれを上方向の位置に引き戻し、油圧流体を(例えばポンプを包囲する)貯蔵チャンバ759から一方向弁793を通してシリンダ792内に流動させる。
In the illustrated embodiment, a
圧力逃し弁751は任意選択的に、シリンダ749の過剰加圧を防止するために設けられる。本発明の例示的実施形態では、ばね796は、圧力が解放されたときにピストン757およびプッシャ795をそれにより押し戻すために設けられる。任意選択的に、圧力は、手動で操作されるバイパス弁753を用いて解放される。ひとたびプッシャロッド795が後退すると、カプセル740は任意選択的に取り外される。
A
ユニット材料提供システム
図8Aは、材料が離散ユニットとして提供され、各々が比較的少量であり、例えば治療に必要な量の1/2、1/4、1/7、10/0、またはそれ以下である、送達システム800を示す。ユニットで作業する1つの潜在的な利点は、各措置が1ユニットを注入することができるだけなので、オペレータが彼/彼女の措置の効果をよく認識することである。ユニットで作業する別の潜在的な利点は、処置中に異なる材料特性を持つユニットを提供することができることである。別の潜在的な利点は、小さいユニットが一般的に送達システムに対して示す摩擦が小さいことである。
Unit Material Delivery System FIG. 8A shows that material is provided as discrete units, each of which is a relatively small amount, eg, 1/2, 1/4, 1/7, 10/0 or less of the amount needed for treatment. A
システム800は、1つ以上または複数の押出孔804をその尖端に有する送達管802を含む。管802が設けられたバレル808は、下述する任意選択的マガジン820をも含む。任意選択的ナット螺刻付き本体818は任意選択的に、バレル808に取り付けられる。プッシャ810は送達管802および/またはバレル808内に存在する。
本発明の例示的実施形態では、ハンドル812は、プッシャ810を前進させるためのバッテリ駆動型機構を含む。代わりに、上述したような油圧システムを使用してもよい。任意選択的に、1つ以上のまたは複数のスイッチ、例えばオン/オフスイッチ816および方向スイッチ814が設けられる。任意選択的に、プッシャ810がその前方移動を完了すると、それは自動的に後退する。任意選択的に、起動すると1単位の押出しを引き起こす単一のスイッチだけが必要である。本発明の例示的実施形態では、ハンドル812は、例えば1つまたは複数のガイドピンを使用して、本体818に回転式に固締される。
In the exemplary embodiment of the invention, handle 812 includes a battery-powered mechanism for advancing
本発明の例示的実施形態では、ハンドル812は、プッシャ810を回転させるモータおよびバッテリを含む。代替的機構は下述する。
In the exemplary embodiment of the invention, handle 812 includes a motor and a battery that rotate
マガジン820について言及すると、本発明の例示的実施形態では、マガジンは材料の離散ユニット822を含む(管802内に1ユニット824が示されている)。任意選択的に、ユニットを管802の方向に押し込むためにばね826が使用される。任意選択的に、マガジンには連続量の材料が充填され、ユニットは1単位の材料をマガジンから押し離すプッシャ810によって引き起こされる切断動作によって画定される。
Referring to
本発明の例示的実施形態では、マガジンは、例えばマガジンに非固化材料を充填する製造者によって事前に作成される。 In an exemplary embodiment of the invention, the magazine is pre-created by a manufacturer who fills the magazine with non-solidified material, for example.
本発明の例示的実施形態では、例えば処置の予想される進捗に応じて、マガジンには異なる特性の一連のユニットが装填される。例えば、最初に軟質材料を提供し、次いでより硬質の材料を提供するか、あるいはその逆とする。代替的に回転マガジンが使用され、ユーザは幾つかの区画のどれを次にバレル808に装填するかを選択することができる。これは、注入される材料に対する微調整を可能にする。本発明の例示的実施形態では、オペレータはいつでもマガジン820を取り出し、それを異なるマガジンと交換することができる。任意選択的に、これは、身体からの逆流の危険性がないように、プッシャ810が前方にある間に行なわれる。
In an exemplary embodiment of the invention, the magazine is loaded with a series of units with different characteristics, eg, depending on the expected progress of the procedure. For example, provide a soft material first and then a harder material, or vice versa. Alternatively, a rotating magazine is used, and the user can select which of several compartments are next loaded into the
任意選択的に、1つまたは複数のユニットは(非晶質および/または均質な塊というよりむしろ)インプラント装置を含みあるいはインプラント装置であり、例えば拡張性インプラント、または幾何形状の変化しないインプラントである。任意選択的に、1つまたは複数のユニットは架橋材料を含む。 Optionally, the one or more units comprise or are an implant device (rather than an amorphous and / or homogeneous mass), for example an expandable implant or an implant that does not change geometry . Optionally, the one or more units comprise a cross-linking material.
本発明の例示的実施形態では、使用される送達システムは2つ以上の送達管を含む(任意選択的に結合形状は円形または8の字状の断面を有する)。任意選択的に、各管は別個のプッシャ機構および/または別個の材料源(例えばマガジン)を有する。任意選択的に、2つの管が同時に使用される。任意選択的に、オペレータが1つの管を選択的に使用することができる。任意選択的に、各管に提供される材料は、相互に化学的に反応する成分である。任意選択的に、2つの管の相対供給速度を制御するために、電子制御が設けられる。任意選択的に、これは最終的な材料の割合の制御を可能にする。任意選択的に、2つ以上の管の使用は、体内における層構造の形成を可能にする。任意選択的に、管の1つは固化材料を送達し、もう1つの管は非固化材料を送達する。代替的実施形態では、各管は2成分材料の異なる成分を提供するために使用される。任意選択的に、成分の混合を確実にするために、2つの管はそれらの遠端で交わる。 In an exemplary embodiment of the invention, the delivery system used includes two or more delivery tubes (optionally the coupling shape has a circular or 8-shaped cross section). Optionally, each tube has a separate pusher mechanism and / or a separate source of material (eg, a magazine). Optionally, two tubes are used simultaneously. Optionally, an operator can selectively use one tube. Optionally, the material provided in each tube is a component that chemically reacts with each other. Optionally, electronic control is provided to control the relative feed rates of the two tubes. Optionally, this allows control of the final material proportion. Optionally, the use of two or more tubes allows for the formation of a layer structure within the body. Optionally, one of the tubes delivers solidified material and the other tube delivers non-solidified material. In an alternative embodiment, each tube is used to provide a different component of the two component material. Optionally, the two tubes meet at their distal ends to ensure mixing of the components.
本発明の例示的実施形態では、送達される材料は、Bis‐GMA、Bis‐EMA、およびTEGDMAの複合材であるOrthovita Inc.(米国)製のCORTOSSである。 In an exemplary embodiment of the invention, the material delivered is Orthovita Inc., a composite of Bis-GMA, Bis-EMA, and TEGDMA. CORTOSS manufactured by (USA).
本発明の例示的実施形態では、マガジンによってまたは切断機構によって提供されるユニットの代わりに、各「ユニット」の前進後に停止するハンドル812のモータによって部分ユニット挙動が達成される。任意選択的に、油圧機構を使用する場合、該機構のための機械的停止が提供される。任意選択的に、停止する代わりに、ユニットが注入されたときにまたは異なる論理に基づいて、例えば、計画された量の材料の50%または別の百分率が提供されたときに、音が発生する。任意選択的に、CPUが設けられ、撮像システムによって提供された画像を解析し、充分かつ/またはほぼ充分かつ/または過剰装填量の材料が提供されたときに、信号を発生する。他の回路機構を使用することもできる。
In an exemplary embodiment of the invention, the partial unit behavior is achieved by a motor on the
任意選択的に、材料供給の速度および/または圧力を制御するための回路機構が設けられる。任意選択的に、回路機構は、抵抗の突然の変化が知覚された場合に停止する。 Optionally, a circuit mechanism is provided for controlling the rate and / or pressure of the material supply. Optionally, the circuitry stops when a sudden change in resistance is perceived.
本発明の例示的実施形態では、送達システムは、注入された材料および/または管802の予熱または予冷を含む。本発明の例示的実施形態では、ペルチエ冷却器および/または抵抗加熱器がバレル808内に設けられる。化学反応または相変化材料に基づくような、他の冷却または加熱方法を使用することができる。
In an exemplary embodiment of the invention, the delivery system includes preheating or precooling of the injected material and / or
本発明の例示的実施形態では、マガジンは長尺コイル状マガジンである。代替的にまたは追加的に、変形可能な材料はマガジン内で折り曲げられる。任意選択的に、マガジンは長尺である。任意選択的に、別個の装填および押込み機構が設けられる。本発明の例示的実施形態では、装填のために、ユニットはバレルの側面のスロットを通して挿入される。押込みのために、ユニットは低圧下でスロットを通過して前進し(またはスロットが密閉され)、その後でのみ、例えばひとたびユニットの先縁が押出し口に到達した後、ユニットを前進させるために顕著な圧力が要求される。 In an exemplary embodiment of the invention, the magazine is a long coiled magazine. Alternatively or additionally, the deformable material is folded in the magazine. Optionally, the magazine is long. Optionally, separate loading and pushing mechanisms are provided. In an exemplary embodiment of the invention, the unit is inserted through a slot on the side of the barrel for loading. Due to the indentation, the unit moves forward through the slot under low pressure (or the slot is sealed) and only afterwards, for example, once the leading edge of the unit has reached the extrusion opening, it is notable to advance the unit. Pressure is required.
図8Bは、カセットが無い場合のユニット送達法の実現を示す。孔842の送達尖端840が図示され、そこを通して複数のユニット822が排出されることが図示される。任意選択的に、例えば使用するプッシャの運動に基づいて、ユニットが排出されるときに、ユーザに表示が提供される。任意選択的に、図8Aのシステムは、各ユニットがカセットを通り過ぎて前進した後、プッシャを引き戻して、一連のユニット822をバレル内に装填するために使用される。
FIG. 8B shows the realization of the unit delivery method without a cassette. The
バッテリ駆動型プッシャ
図9Aおよび9Bは、本発明の例示的実施形態に係る、材料の捩れが低減される材料プッシャ900を示す。
Battery-Driven Pusher FIGS. 9A and 9B show a
上述した送達システムでは、プッシャ900は、その端部付近に1つまたは複数の孔904を有する送達管902を含む。任意選択的に、例えば押し出される材料のセンタリング(または他の位置決め)を確実にし、例えば送達システムが前方に押された場合に、材料が椎骨の遠端に近すぎる位置に提供されるのを防止するために、孔と管902の遠端との間にオフセットが設けられる。
In the delivery system described above, the
管902が(例えば任意選択的に交換可能に)本体908に設けられる。プッシャ910は材料を管902内で前進させるために使用される。
A
本発明の例示的実施形態では、使用中にオペレータは、プッシャ910の前進、後退、および無移動を選択するためにスイッチ912を押す。バッテリ914(または油圧または他の源)からの動力モータ916に伝達される。モータの回転はナット922をプッシャ910に対して相対的に回転させる。任意選択的に、一連の歯車が使用され、それは実現に応じて機械的前進を提供する場合もあり、そうでない場合もある。本発明の例示的実施形態では、モータ916は歯車918を回転させ、それは歯車920を回転させ、それはそれらと同軸のナット922を回転させる。任意選択的に、回転防止要素924、例えば矩形の要素924がプッシャ910に取り付けられ、その回転を防止する。
In an exemplary embodiment of the invention, during use, an operator presses switch 912 to select
任意選択的に、1つまたは複数のセンサは、プッシャが前進するときおよび後退するときに、プッシャ910の位置の両極端を検出するために使用される。図示する例では、マクロスイッチ926およびマクロスイッチ928は、(使用するセンサの型に応じて)例えばバンプまたは導電部930を用いて、プッシャ910の移動の端部を検出する。代替的にまたは追加的に、回転を計数することにより例えば位置符号器が、または符号器の技術分野で公知の別個の符号器が使用される。
Optionally, one or more sensors are used to detect the extremes of the position of the
図9Bは押出しが行なわれた後のシステム900を示し、押出物932が図示されている。任意選択的に、押出物932はプッシャ910によって切断される前の管902の延長である。本発明の例示的実施形態では、管902の回転は押出物932をリーマとして作動させる。本発明の例示的実施形態では、材料の粘度および剪断強度は、例えば骨の損傷を防止するために、リーミング加工能力の所望の限界を達成するように選択される。
FIG. 9B shows the
任意選択的に、材料が前進されるときに送達間を回転および/または振動させるために、1つまたは複数の歯車が設けられる。任意選択的に、周期的または徐々に増大する軸方向運動がモータ手段によって達成される。任意選択的に、送達管の遠位尖端は、椎骨の損傷を低減または防止するために、例えば軟質の尖端をそこに取り付けることによって軟質にすることができる。 Optionally, one or more gears are provided to rotate and / or vibrate between delivery as the material is advanced. Optionally, periodic or gradually increasing axial movement is achieved by the motor means. Optionally, the distal tip of the delivery tube can be softened, for example by attaching a soft tip thereto, to reduce or prevent vertebral damage.
スリーブ提供システム
図10Aおよび10Bは、本発明の例示的実施形態に係るスリーブをベースとする送達システム1000を示す。図10Aはシステム1000の略切開図であり、スリーブ1010は図示されていない。図10Bは、システム1000に装着されたスリーブ1010を含むシステム1000の遠位部を示す。
Sleeve Providing System FIGS. 10A and 10B illustrate a sleeve based
図10Aおよび10Bの実施形態は、体内に注入すべき材料を送達管に再充填するために、送達管が再充填システムを接続することのできるポートを含んで成る、再充填機構をも示す。 The embodiment of FIGS. 10A and 10B also shows a refill mechanism that includes a port through which the delivery tube can connect a refill system to refill the delivery tube with material to be injected into the body.
プッシャ1004は、送達管1002内で検出される材料を押し込む。図示する実施形態では、材料は送達管1002の尖端1008を通って噴射される。スリーブ1010は、スリーブが材料と送達管1002との間に位置するように設けられる。管が本体から出た後、任意選択的に管を分割するために、ナイフのような任意選択的チューブカッター1012が示されている。分離された管を集めるためのプーリーシステム1011も図示されている。
動作中、ある量の材料は管1002に入れて提供されるか、あるいは例えばプッシャ1004のポート1016を介してその中に注入されるかのいずれかである。例えば手動でモータを用いて、または本書で述べた他の機構を用いて、例えばプッシャに取り付けられたノブ1018に力を加えることによるプッシャ1004の前進により、管1002内の材料を押し込む。同時に、例えばクリンプ1014によってプッシャ1004に取り付けられたスリーブ1010は、材料と一緒に押し込まれる。管1002の遠位尖端1008に到達したスリーブ1010の部分は、送達システム1000の本体1006に向かって折り返される。スリーブ1010がナイフ1012に達すると、それが管1002およびプッシャ1004の上を通過することができるように、それは任意選択的に分割される。スリーブ1010の近位(分割)側にねじ山またはワイヤまたは他の連結具1013が(例えばコネクタ1019を介して)取り付けられ、かつプッシャ1004が前進するにつれて、プーリー1011を介して引っ張られる。分割スリーブの移動を案内するためにスライド102が任意選択的に設けられる。
In operation, an amount of material is either provided in the
そのようなスリーブシステムは、材料ではなく印刷プロセスを送達させるためにも使用することができることを理解されたい。1例を挙げると、半径方向に圧縮された(かつ軸方向に拡張された)圧縮プラスチック、例えばポリウレタンのインプラントが、摩擦を低減するために、スリーブシステムを用いて前進される。任意選択的に、スリーブ材料は、使用される材料および/または管材に応じて選択される。別の例では、例えば、その開示内容を参照によって本書に援用する、WO00/44319またはWO2004/110300に記載されるように、スリーブシステムは、自己拡張性インプラントを送達するために使用される。 It should be understood that such a sleeve system can also be used to deliver a printing process rather than a material. In one example, a radially compressed (and axially expanded) compressed plastic, such as polyurethane implant, is advanced using a sleeve system to reduce friction. Optionally, the sleeve material is selected depending on the material and / or tubing used. In another example, a sleeve system is used to deliver a self-expanding implant, for example, as described in WO 00/44319 or WO 2004/110300, the disclosure of which is incorporated herein by reference.
スリーブシステムはまた可撓性とすることもできることが注目される。任意選択的に、スリーブは押出しプラスチックポリマー管ではなく、鎖状または編組材から形成される。任意選択的に、スリーブは、例えば押出しによってまたは積層によって、複数の層の材料から形成される。任意選択的に、伸びを防止するために、ファイバまたは他の補強手段が提供される。任意選択的に、スリーブはPMMAによって発生する熱および/または化学的副生成物に耐える材料から形成される。任意選択的に、スリーブは、送達管から排出するときに弾性的に拡張するように予備形成される。任意選択的に、スリーブは穿孔されるか複数の孔を含む。 It is noted that the sleeve system can also be flexible. Optionally, the sleeve is formed from a chain or braid rather than an extruded plastic polymer tube. Optionally, the sleeve is formed from multiple layers of material, for example by extrusion or by lamination. Optionally, fibers or other reinforcing means are provided to prevent stretching. Optionally, the sleeve is formed from a material that resists heat and / or chemical byproducts generated by PMMA. Optionally, the sleeve is preformed to elastically expand when ejected from the delivery tube. Optionally, the sleeve is perforated or includes a plurality of holes.
任意選択的に、スリーブは1つまたは複数の治療材料を溶出する。任意選択的に、スリーブは材料を減速させる1つまたは複数の溶媒を溶出し、例えば送達システム内の反応を防止するか遅らせ、かつ/または送達システムからの排出を早める。 Optionally, the sleeve elutes one or more therapeutic materials. Optionally, the sleeve elutes one or more solvents that slow the material, eg, prevent or delay reaction in the delivery system and / or expedite drainage from the delivery system.
任意選択的に、スリーブに加えて、またはその代わりに、1層の油または他の潤滑剤が設けられる。 Optionally, a layer of oil or other lubricant is provided in addition to or instead of the sleeve.
任意選択的に、スリーブは、例えば生物分解材から形成され、あるいはその形を維持しながら、本体内部に留まる。任意選択的に、分解時に、強化ファイバまたは他の要素は押し出された材料またはインプラントの強度を高め続ける。 Optionally, the sleeve is formed from, for example, a biodegradable material or remains inside the body while maintaining its shape. Optionally, upon decomposition, the reinforcing fiber or other element continues to increase the strength of the extruded material or implant.
図10Cは、プッシャ1004’が屈曲するのに充分な程度に可撓性である、変形システム1000’の断面図である。これは装置の本体1006’を非直線形状に、例えば保持し易いリボルバの形に製造することを可能にする。任意選択的に、プッシャ1004’を案内するために、1つまたは複数のホイール、ベアリング、またはスライド(図示せず)が使用される。任意選択的に、材料を移動させるために使用される推進力の一部は、スリーブが材料を前方に引っ張ることによって提供されるので、プッシャ1004’はより柔軟にすることができる。代替的にまたは追加的に、多少の縮小が摩擦の低減によってサポートされる。 FIG. 10C is a cross-sectional view of a deformation system 1000 'that is flexible enough for the pusher 1004' to bend. This allows the body 1006 'of the device to be manufactured in a non-linear shape, for example in the form of a revolver that is easy to hold. Optionally, one or more wheels, bearings, or slides (not shown) are used to guide pusher 1004 '. Optionally, the pusher 1004 'can be made more flexible because some of the driving force used to move the material is provided by the sleeve pulling the material forward. Alternatively or additionally, some reduction is supported by reduced friction.
任意選択的に、スリーブシステムはマガジンシステム、例えばポート1016を介して提供ユニットと共に使用される。
Optionally, the sleeve system is used with a magazine system, eg, a providing unit via
任意選択的に、スリーブは事前分割され、送達管内の摩擦を防止するために重なりを含む。任意選択的に、これはマガジンがスリーブを横から装填することを可能にする。 Optionally, the sleeve is pre-divided and includes an overlap to prevent friction within the delivery tube. Optionally, this allows the magazine to load the sleeve from the side.
図10Dは、本体1006’’をより小さい寸法にすることができるように、プッシャ1004’’が折り畳むことができるほど充分に柔軟に作られた、さらなる小型の変形1000’’を示す。これらのより小型かつ/または非直線状の実施形態は、スリーブ機能無しで実施することもできることに注目されたい。スリーブ引戻し機構はここでは示されない。
FIG. 10D shows a further
図10Eは、プッシャ1004’’’の軸方向のサイズが縮小された変形システム1000’’’を示す。この設計では、推進力は、ノブ1040(または電動機によるかまたは機械的な利得もしくは他の手段)を用いて、切断されたスリーブ1010を引き戻すことによって提供される。この引戻しにより、短縮されたプッシャ1004’’’は前進する。任意選択的に、プッシャ1004’’’はスリーブ1010の密閉端として提供される。ノブ1040上の引戻しの方法によっては、システムの本体1006’’’は非常に小型化することができる。任意選択的に、2つ以上の対称的に配置されたナイフ1012が設けられ、本体1006’’’による管1002の適切な機械的支持が得られる。任意選択的に、管は事前切断される。
FIG. 10E shows a
本発明の例示的実施形態では、プッシャ1004が注入材料からスリーブによって分離されることが注目される。任意選択的に、例えば(図10Fで)可撓管を管1002内のプッシャ1004’’’に取り付けて、油圧システムを使用して、プッシャを前進させる。
In an exemplary embodiment of the invention, it is noted that the
本発明の例示的実施形態では、おそらく漏れの可能性が高いシステムに備えて、スリーブ1010は本体自体を油圧システムから分離させるために使用される。
In an exemplary embodiment of the invention,
図示する実施形態では、材料は管1002の遠端1008から排出された。任意選択的に、材料が側方に押されるように、端部に止め子が設けられる。任意選択的に、止め子は管1002の端部1008に取り付けられない。むしろ、管1002の中および/またはその外側に走る1本のねじ(または2本以上のねじ山)が止め子を装置1000の本体に取り付ける。任意選択的に、ねじ山はプッシャ1004内に形成された狭隘な管腔中を走る。
In the illustrated embodiment, material was discharged from the
代替的に、止め子を管1002に取り付ける1つまたは複数の要素は、管1002の尖端1008でスリーブを分割するように働く。本発明の例示的実施形態では、止め子は、スリーブが管に装着された後で、管1002に取り付けられる。代替的に、スリーブは事前分割され、要素を通過して管1002中を引っ張られ、コネクタ1019に取り付けられる。
Alternatively, the element or elements that attach the stop to the
本発明の代替的実施形態では、スリーブは完全に送達管内に設けられる。1つの実施形態では(図示せず)、送達管は2つの同軸管を含み、内側の管は、図10A〜10Eの管1002によって示すように働く。
In an alternative embodiment of the invention, the sleeve is provided entirely within the delivery tube. In one embodiment (not shown), the delivery tube includes two coaxial tubes, and the inner tube serves as shown by
別の実施形態では、材料(316)は、それが同時に一端から押し出されかつ他端から引き込まれるときに管が圧潰するのを防止するように働くので、送達管に材料が満杯であることが活用される。これは、材料の粘度および/または送達システムの遠位尖端の形状に依存するかもしれない。任意選択的に、遠端はスリーブの位置で折り返しを画定するためにわずかに広がっている。 In another embodiment, the delivery tube may be full of material because the material (316) serves to prevent the tube from collapsing when it is simultaneously extruded from one end and pulled from the other end. Be utilized. This may depend on the viscosity of the material and / or the shape of the distal tip of the delivery system. Optionally, the distal end is slightly widened to define a fold at the sleeve location.
図10Fは、スリーブ1010が送達管1002内に設けられた、送達システム1050のそのような実施形態を示す。図から分かるように、スリーブ用の折返し位置1052は管1002の端部を通過して設けられる。本発明の例示的実施形態では、リング(図示せず)は管1002の端部を通過して設けられ、その周りでスリーブが折り返される。このリングは折返しのための足場として働くが、管1002の内径より大きい直径を有する(またはリングおよび/または管の断面が円形でない場合、位置がずれている)ため、スリーブ1010の後退によって管内に引き込むことができない。
FIG. 10F shows such an embodiment of the
本発明の代替的実施形態では、スリーブ1010はシステム1000に向かって折り返さない。むしろ、スリーブは材料と共に椎骨内に押し込まれる。任意選択的に、材料はひとたび管1002の範囲から外に出ると、管を引き裂くおそれがある。代替的実施形態では、スリーブは無傷に維持され、材料を体内でソーセージ状に包封する。スリーブは生体適合性、生体吸収性、および/またはインプラント級材料から形成することができる。
In an alternative embodiment of the invention, the
圧搾に基づく材料の提供
本発明の例示的実施形態では、材料は押し出されるのではなく、むしろ送達システムから外に絞り出される。図11Aは、送達管1102が、ポリマーまたは焼鈍金属のような圧搾可能な材料から作られた、圧搾に基づくシステム1100を示す。1対のローラ1104(または1つのローラおよび対向するアンビル、図示せず)が管1102の遠位側に向かって前進し、それを扁平に圧搾し、管内に充填されている材料を遠位方向に押し出させる。様々な運動機構を使用することができる。図では、運動機構は、ローラ1104と同軸の歯車1106と係合する直線歯車1108である。ローラが回転すると、直線歯車はローラを前進させる。様々な動力源、例えば電動機および油圧動力を使用することができる。また、他の動力列を使用することができる。ローラは任意選択的にステンレス鋼から作られる。
Providing material based on compression In an exemplary embodiment of the invention, the material is not extruded but rather squeezed out of the delivery system. FIG. 11A shows a squeeze-based
図11Bは、圧搾要素1124が送達管1122上を転動するのではなく、むしろ摺動する送達システム1120を示す。管1122は任意選択的にピン1134の周囲に巻き付けられる。圧搾要素1124を動かすために、様々な機構を使用することができる。例えば任意選択的プーリー1128を介してケーブル1126に取り付けられたモータ1130がある。
FIG. 11B shows a
締固め方法
本発明の例示的実施形態では、摩擦は送達管内部の材料の移動の長さを低減することによって軽減される。1つの方法では、少量の材料が、送達管の遠位側に(体外にある間に)提供される。次いで遠位部は体内に挿入され、締固め器具が近位部内に提供される。
Compaction Method In an exemplary embodiment of the invention, friction is mitigated by reducing the length of movement of the material inside the delivery tube. In one method, a small amount of material is provided distal to the delivery tube (while outside the body). The distal portion is then inserted into the body and a compaction device is provided in the proximal portion.
このプロセスは、所望の量の材料が体内に提供されるまで数回繰り返すことができる。 This process can be repeated several times until the desired amount of material has been provided into the body.
穿刺送達システム
本発明の一部の実施形態では、送達システムは、骨まで穿刺し、かつ/または骨を穿刺する。任意選択的に、これは別個のカニューレの必要性を省き、かつ/または措置を単純化することができる。任意選択的に、送達管は、注入すべき材料を充填しているときに体内に維持される。
Puncture delivery system In some embodiments of the present invention, the delivery system punctures and / or punctures bone. Optionally, this can eliminate the need for a separate cannula and / or simplify the procedure. Optionally, the delivery tube is maintained in the body when filling with the material to be injected.
図12Aは穿刺送達システム1200を示す。遠位尖端1202は、骨に穿孔するのに適するように形成される。これを図12Bにより詳細に示す。
FIG. 12A shows a
油圧ポンプまたは機械的ラチェット前進機構が任意選択的に使用される。図示するポンピングにはハンドル1206が使用される。
A hydraulic pump or mechanical ratchet advance mechanism is optionally used. A
一体システム(ワンピースシステム)の潜在的な利点は、必要な部品の個数が少ないことである。システムに必要な材料が事前に、例えば製造時に、装填されるときに、機器の交換は不要である。任意選択的に、側孔1204の使用は尖端をドリル刃先とすることを可能にする。任意選択的に、より小さい直径の管の使用は、穿孔を簡素化するので、より少数の部品を使用することを可能にする。
A potential advantage of an integral system (one piece system) is that fewer parts are required. When the materials required for the system are loaded in advance, for example at the time of manufacture, no equipment replacement is required. Optionally, the use of
任意選択的に、システム1200の近端は、木槌で軽く叩くように適応される。
Optionally, the proximal end of
図12Cは、システムの代替的実施形態1230を示す。ここで、システムは例えばKワイヤに載るように適応されている。本発明の例示的実施形態では、システム1230のドリル部1232に穴1238が形成される。代替的に、穴はドリルヘッドの側にあり、例えば材料を押し出すためにも使用することのできる孔1234を通して外に抜ける。任意選択的に、プッシャ(図示せず)も穿孔される。任意選択的に、ドリル孔の直径は、材料を外に出すには小さすぎる。代替的に、穴1238はKワイヤが取り外された後で、材料を押し出すために使用される。
FIG. 12C shows an
本発明の例示的実施形態では、材料は、その中にガイドワイヤを通過させることができるように、穴を事前に穿孔される。任意選択的に、この穴にはスリーブが設けられる。材料に対する軸方向の圧力無しでは、材料は一般的に穿孔された穴内に流入しないことが注目される。代替的にまたは追加的に、ガイドワイヤは、固体または流体の適切な摩擦軽減コーティングで被覆される。 In an exemplary embodiment of the invention, the material is pre-drilled so that the guide wire can be passed through it. Optionally, this hole is provided with a sleeve. It is noted that without axial pressure on the material, the material generally does not flow into the drilled hole. Alternatively or additionally, the guidewire is coated with a suitable solid or fluid friction reducing coating.
任意選択的に、送達管は、送達管が体内に誘導され(かつガイドワイヤが取り外された)後で、例えば上述したバレル保存手段またはユニットマガジンを用いて装填される。 Optionally, the delivery tube is loaded after the delivery tube has been guided into the body (and the guide wire has been removed), for example using the barrel storage means or unit magazine described above.
任意選択的に、別個の管腔がKワイヤ用に画定される。任意選択的に、管腔は圧潰可能な管腔である。しかし、送達される材料に圧力が加えられるまで、それは圧潰されずに維持される。ひとたびガイドワイヤがそのタスクを完了すると、それは取り出され、圧力が材料に加えられ、ガイドワイヤチャネルを圧潰し、(送達管の実効内径を増大することにより)流動特性を改善する。 Optionally, a separate lumen is defined for the K wire. Optionally, the lumen is a collapsible lumen. However, it remains crushed until pressure is applied to the material to be delivered. Once the guidewire has completed its task, it is removed and pressure is applied to the material, collapsing the guidewire channel and improving flow characteristics (by increasing the effective inner diameter of the delivery tube).
本発明の例示的実施形態では、例えば送達システムがガイドワイヤ上に載っている場合、または送達システムを用いて骨を直接穿刺する場合、カニューレは必要ない。任意選択的に、送達システムの送達管は、例えば必要な場合、送達機構を再装填するために、上述の通りバレルまたはポンプ機構を使用して、ひとたび骨内又は骨に挿入されると、取り出すことはできない。ひとたびシステムが再装填されると、プッシャは材料を送達管内に前進させることができ、そこから骨内に前進させることができる。 In an exemplary embodiment of the invention, a cannula is not required, for example when the delivery system rests on a guide wire or when the delivery system is used to puncture bone directly. Optionally, the delivery tube of the delivery system is removed once inserted into or into the bone using, for example, a barrel or pump mechanism as described above to reload the delivery mechanism, if necessary. It is not possible. Once the system is reloaded, the pusher can advance the material into the delivery tube and from there into the bone.
任意選択的な追加的治療法
本発明の例示的実施形態では、材料の提供は追加的治療法によって改善される。任意選択的に、追加的治療法は熱療法を含む。任意選択的に、材料は予熱または予冷される。任意選択的に、予熱または予冷はまた、材料特性および/または固化挙動を制御するためにも役立つ。
Optional Additional Therapies In exemplary embodiments of the invention, the material delivery is improved by additional therapies. Optionally, the additional treatment includes heat therapy. Optionally, the material is preheated or precooled. Optionally, preheating or precooling is also useful for controlling material properties and / or solidification behavior.
本発明の例示的実施形態では、加熱は接触熱(伝導)によるか、あるいは光、例えばフラッシュランプもしくはレーザ源による。代替的にまたは追加的に、送達システムは熱を放射する。任意選択的に、マイクロ波または他のワイヤレス加熱法が使用される。 In an exemplary embodiment of the invention, the heating is by contact heat (conduction) or by light, for example a flash lamp or a laser source. Alternatively or additionally, the delivery system radiates heat. Optionally, microwave or other wireless heating methods are used.
任意選択的に、加熱は材料の提供とは別個に達成される。1例を挙げると、加熱ガイドワイヤが椎骨内に提供される。任意選択的に、ガイドワイヤは1つまたは複数の突起を延ばして、熱エネルギを付近の組織に誘導する。任意選択的に、椎骨内の温度を制御し、かつ/または過熱を防止するために、熱センサが設けられる。 Optionally, heating is accomplished separately from providing the material. In one example, a heated guidewire is provided in the vertebra. Optionally, the guidewire extends one or more protrusions to direct thermal energy to nearby tissue. Optionally, a thermal sensor is provided to control the temperature in the vertebra and / or prevent overheating.
例示的材料
様々な材料が本発明の例示的実施形態に使用するのに適している。本発明の一部の実施形態で使用できる材料の一部は公知の材料、例えばPMMAであるが、それらは例外的な状態で、例えば半硬化状態で使用することができる。また、パテ材料は公知であるが、それらは一般的に、小さい穴を通して骨内に注入するために使用されない。
Exemplary Materials A variety of materials are suitable for use in the exemplary embodiments of the invention. Some of the materials that can be used in some embodiments of the present invention are known materials, such as PMMA, but they can be used in exceptional conditions, such as in a semi-cured state. Putty materials are also known, but they are generally not used for injection into bone through small holes.
特定の実施例について記述するが、特定の所望の機械的特性を達成するために、材料組成は変更されることが往々にしてあることに注目されたい。例えば異なる診断は、異なる材料粘度を示唆するかもしれない。 Although specific examples are described, it should be noted that the material composition is often changed to achieve specific desired mechanical properties. For example, different diagnoses may suggest different material viscosities.
本発明の例示的実施形態では、非硬化材の場合、材料は体外で固化させることができる。そのような固化後に、材料を洗浄または通気させることができる。このようにして、潜在的に有害な副生成物のある一部の材料を安全に混合し、次いで体内で使用することができる。任意選択的に、有毒副生成物が安全な閾値未満にまで除去されることを確認するために、材料は試験される。任意選択的に、送達システムに試験キットが設けられる。 In an exemplary embodiment of the invention, in the case of an uncured material, the material can be solidified outside the body. After such solidification, the material can be washed or vented. In this way, some materials with potentially harmful by-products can be safely mixed and then used in the body. Optionally, the material is tested to ensure that toxic by-products are removed below a safe threshold. Optionally, a test kit is provided in the delivery system.
本発明の例示的実施形態では、材料は、その機械的特性が、それが埋め込まれる骨と合致するように選択される。本発明の例示的実施形態では、材料は、健康な海綿骨または骨粗鬆症の海綿骨に合致する。任意選択的に、骨の機械的特性は、例えば前進に対する抵抗に基づいて、またはカニューレを通して提供されるセンサを使用して、または標本を採取することによって、またはX線濃度計測定値に基づいて、アクセス中に測定される。 In an exemplary embodiment of the invention, the material is selected such that its mechanical properties match the bone in which it is implanted. In an exemplary embodiment of the invention, the material matches healthy cancellous bone or osteoporotic cancellous bone. Optionally, the mechanical properties of the bone are based on, for example, resistance to advancement, or using a sensor provided through a cannula, or by taking a specimen, or based on x-ray densitometer measurements. Measured during access.
一般的に、PMMAは海綿骨より強固であり、かつそれより高い弾性率を有する。例えば海綿骨は、3〜20メガパスカルの間の強度および100〜500メガパスカルのヤング係数を持つことができる。例えば皮質骨は、170〜190ギガパスカルの強度値および13〜40ギガパスカルのヤング係数を有する。PMMAは一般的に皮質骨の約半分の値を有する。 In general, PMMA is stronger than cancellous bone and has a higher modulus of elasticity. For example, cancellous bone can have a strength between 3 and 20 megapascals and a Young's modulus of 100 to 500 megapascals. For example, cortical bone has a strength value of 170-190 gigapascals and a Young's modulus of 13-40 gigapascals. PMMA generally has about half the value of cortical bone.
本発明の例示的実施形態では、材料は治療対象と予想される骨の強度および/またはヤング係数の120%未満になるように選択される。任意選択的に、強度およびヤング係数の一方または両方の値は、海綿骨のそれより10%、20%、30%、40%、またはそれ未満だけ低減される。充填される椎骨が少ない場合、注入された材料は、例えば内部308の充填の方法によるが、皮質骨よりむしろ海綿骨によって部分的に支持されることに注目されたい。 In an exemplary embodiment of the invention, the material is selected to be less than 120% of the bone strength and / or Young's modulus expected to be treated. Optionally, one or both values of strength and Young's modulus are reduced by 10%, 20%, 30%, 40%, or less than that of cancellous bone. Note that if fewer vertebrae are filled, the injected material is partially supported by cancellous bone rather than cortical bone, for example, depending on the method of filling the interior 308.
例示的非硬化材
本発明の例示的実施形態では、使用される材料はパテ状材料である。パテ状材料の1例として、アルギン酸ナトリウムの比率を高めたヒドロキシアパタイトがある。例えば比率の増加は8%または10%とすることができる。この材料は体内で硬化するが、湿度が無ければ、硬化状態に固化しない。したがって、例えば製造者が事前に調製し、送達システム内に事前に貯蔵しておくことができる。本発明の例示的実施形態では、添加される材料は、固化を開始するのに充分な水が材料内に入る一方で、溶解を引き起こすのには充分でないように、水の吸収の速度を低下させる。この材料の1例が、イシカワらの「Non−decay fast setting Calcium phosphate cement: Hydroxyapatite putty containing an increased amount of sodium alginate」、J Biomed Mater Res 36, 1997,393‐399に記載されており、その開示内容を参照によって本書に援用する。さらなる詳細を、クミオ・イシカワ、ヨウジ・ミヤモト、マサアキ・タケチ、ヨシヤ・ウエヤマ、カズオミ・スズキ、マサル・ナガヤマ、およびトモヒロ・マツムラによる「Effects of neutral sodium hydrogen phosphate on setting reaction and mechanical strength of hydroxyapatite putty」、J Biomed Mater Res 44,322‐329,1999に見ることができ、その開示内容を参照によって本書に援用する。
Exemplary Non-Curing Material In an exemplary embodiment of the invention, the material used is a putty-like material. One example of a putty-like material is hydroxyapatite with an increased proportion of sodium alginate. For example, the ratio increase can be 8% or 10%. This material cures in the body but does not solidify into a cured state if there is no humidity. Thus, for example, the manufacturer can prepare it in advance and store it in the delivery system in advance. In an exemplary embodiment of the invention, the added material reduces the rate of water absorption so that enough water enters the material to initiate solidification, but not enough to cause dissolution. Let An example of this material is described in Ishikawa et al., “Non-decay fast setting Calcium phosphate element: Hydroxypayty putty contenting
他のカルシウム誘導セメント、骨チップ、および/または充填材も使用することができる。骨チップは処理によっては、貯蔵期間が限定されることがある。これらの材料の一部は一般的に、1週間以上、1ヶ月以上、または3ヶ月以上など、比較的長い時間後に硬化する(または骨の成長と結合する)。 Other calcium derived cements, bone chips, and / or fillers can also be used. Depending on the processing, bone chips may have a limited shelf life. Some of these materials typically harden (or combine with bone growth) after a relatively long period of time, such as 1 week or more, 1 month or more, or 3 months or more.
追加の例示的非硬化材
本発明の例示的実施形態では、使用される材料はLMA(メタクリル酸ラウリル)およびMMA(メタクリル酸メチル)の混合物である。使用される比率に応じて、異なる機械的特性及び粘度を達成することができる。図13は、PMMAの相対粘度、およびコポリマーの様々な比率を示すグラフである。図示する例では、LCAの比率が低下するにつれて、粘度が低下する。
Additional Exemplary Uncured Material In an exemplary embodiment of the invention, the material used is a mixture of LMA (lauryl methacrylate) and MMA (methyl methacrylate). Depending on the ratio used, different mechanical properties and viscosities can be achieved. FIG. 13 is a graph showing the relative viscosity of PMMA and various proportions of copolymer. In the example shown, the viscosity decreases as the LCA ratio decreases.
MMAおよびLMAのジブロックコポリマーは、−40℃でモノマーを逐次添加しながら、THFの出発材料としてDPHLiを使用して、アニオン重合によって合成された。ポリマーの分子量分布は狭く、LMAをリビングPMMAの鎖末端に付加したときにホモポリマー汚染は無かった。 MMA and LMA diblock copolymers were synthesized by anionic polymerization using DPHLi as the starting material for THF with sequential addition of monomers at -40 ° C. The molecular weight distribution of the polymer was narrow and there was no homopolymer contamination when LMA was added to the chain end of living PMMA.
本発明の例示的実施形態では、使用した比率は80:20、70:30、60:40、50:50、30:70、20:80、または中間か、より小さいか、より大きい比率(体積)である。 In an exemplary embodiment of the invention, the ratio used is 80:20, 70:30, 60:40, 50:50, 30:70, 20:80, or a medium, smaller or larger ratio (volume ).
実験:材料および方法
出発材料
ヒドロキノンの10〜100ppmのモノメチルエーテルで安定化した薬用留出物メタクリル酸メチルおよびメタクリル酸ラウリルを、ドイツ国Fluka社より受領したままの状態で使用した。過酸化ベンゾイル(BPO)は英国BDH Chemicals社から購入した。N硫酸バリウム(BS)はSigma−Aldrich社(イスラエル国)から入手した。溶媒は全てBiolab社製(イスラエル国エルサレム)の分析等級であり、受領したままの状態で使用した。
Experimental: Materials and Methods Starting materials Medicinal distillates stabilized with 10-100 ppm monomethyl ether of hydroquinone methyl methacrylate and lauryl methacrylate were used as received from Fluka, Germany. Benzoyl peroxide (BPO) was purchased from BDH Chemicals, UK. N barium sulfate (BS) was obtained from Sigma-Aldrich (Israel). All solvents were analytical grade from Biolab (Jerusalem, Israel) and were used as received.
重合化
磁気撹拌器を装備した単口丸底フラスコ中で、重合反応を実行した。典型的な反応では、60mlのMMA(0.565モル)、50mlのLMA(0.137モル)、220mgの過酸化ベンゾイル(0.9ミリモル)、および100mlのTHFを移した。BPOの量はモノマーのモルの全量に応じて組成成分の各々に調節された。THFの量はモノマーの全量に等しかった(表I)。内容物を70〜75℃の重合温度に20時間加熱し、次いで溶液を充分な量のメタノール中に沈殿させ、4時間混合させた。最後にポリマーを110℃の炉内、真空下で乾燥させた。
Polymerization The polymerization reaction was carried out in a single neck round bottom flask equipped with a magnetic stirrer. In a typical reaction, 60 ml MMA (0.565 mol), 50 ml LMA (0.137 mol), 220 mg benzoyl peroxide (0.9 mmol), and 100 ml THF were transferred. The amount of BPO was adjusted to each of the composition components according to the total amount of moles of monomer. The amount of THF was equal to the total amount of monomer (Table I). The contents were heated to a polymerization temperature of 70-75 ° C. for 20 hours, then the solution was precipitated into a sufficient amount of methanol and mixed for 4 hours. Finally, the polymer was dried in a 110 ° C. oven under vacuum.
乾燥したポリマーを微粉状に粉砕し(台湾、Hsiangtai Sample mill、SM−1型)、硫酸バリウム(30%w/w)と混合した。ポリマーが溶融するまで、混合物を砂浴内部のガラス中で140℃に加熱した。混合物を冷却させ、再び粉砕した。上述した送達システムおよびマガジン用の装填可能なスラグ内に溶融させることのできる均質なオフホワイトのポリマーが得られるまで、この手順を少なくとも3回繰り返した。 The dried polymer was pulverized to a fine powder (Hishiangtai Sample mill, SM-1 type, Taiwan) and mixed with barium sulfate (30% w / w). The mixture was heated to 140 ° C. in the glass inside the sand bath until the polymer melted. The mixture was allowed to cool and ground again. This procedure was repeated at least three times until a homogeneous off-white polymer was obtained that could be melted into the loadable slag for the delivery system and magazine described above.
評価
Waters2410屈折率検出器を備え、かつ20μLループ(Waters社、マサチューセッツ州)付きのRheodyne(カリフォルニア州コタティ)噴射弁を備えるWaters1515無勾配HPLCポンプから構成される、ゲル透過クロマトグラフィGPCシステムで、分子量および多分散性を解析した。サンプルを1mL/分の流量でリニアウルトラスチラゲルカラム(Ultrastyragel column)(Waters社製、500Å孔径)を通してCHCl3により溶出した。
Evaluation A gel permeation chromatography GPC system consisting of a Waters 1515 gradient HPLC pump with a Waters 2410 refractive index detector and a Rheodyne (Kotati, CA) injector with a 20 μL loop (Waters, MA). Polydispersity was analyzed. The sample was eluted with CHCl 3 through an Ultrastyragel column (Waters, 500 pore size) at a flow rate of 1 mL / min.
1H−NMRスペクトルをVarian300MHz機器でCDCl3を溶媒として用いて記録した。数値を内部標準に対してのppmとして記録した(TMS)。
1 H-NMR spectra were recorded on a
Cannon 1C A718 Ubbelhold粘度計を、ポリマーの粘度測定に使用した。測定は、トルエンを溶媒として30℃で実行した。 A Cannon 1C A718 Ubelhold viscometer was used to measure the viscosity of the polymer. The measurement was performed at 30 ° C. using toluene as a solvent.
吸水能力
アクリル系骨セメントの膨潤挙動を0.8mm厚さの正確に計量したフィルムから実行した。フィルムを0.9重量%のNaCl溶液(20ml)中に導入し、37℃に維持した。20mlの食塩水中の水吸着動力学を、各骨セメント(30%硫酸バリウムを含有する)の2つの試料で評価した。
Water absorption capacity The swelling behavior of acrylic bone cement was carried out from a precisely weighed film of 0.8 mm thickness. The film was introduced into a 0.9 wt% NaCl solution (20 ml) and maintained at 37 ° C. Water adsorption kinetics in 20 ml saline was evaluated with two samples of each bone cement (containing 30% barium sulfate).
重力測定法により平衡利得を様々な期間で決定した。平衡に達するまで、最初は30分間隔で、これらの間隔を広げながら、水の吸収を記録した。適切な時間にサンプルを取り出し、吸収紙で拭き取って表面に付着した水を除去し、計量した。次の式を用いて、各試料から平衡利得の百分率を得た。
The equilibrium gain was determined at various periods by gravimetry. Water absorption was recorded while increasing these intervals, initially at 30 minute intervals until equilibrium was reached. Samples were removed at appropriate times and wiped with absorbent paper to remove water adhering to the surface and weighed. The percentage of equilibrium gain was obtained from each sample using the following equation:
結果:
100%PMMA:平均1.845%(+0.045)
初期重量(g):0.2156および0.2211
平衡時の試料の重量(g)0.2195および0.2253
平衡利得(%):1.8および1.89
60%PMMA、40%PLMA:平均1.65%(+0.235)
初期重量(g):0.1161および0.1402
平衡時の試料の重量(g)0.1183および0.1422
平衡利得(%):1.42および1.89
50%PMMA、50%PLMA:平均1.02%(+0.28)
初期重量(g):2700および0.2371
平衡時の試料の重量(g)0.2720および0.2400
平衡利得(%):0.74および1.3
result:
100% PMMA: 1.845% on average (+0.045)
Initial weight (g): 0.2156 and 0.2211
Sample weight at equilibrium (g) 0.2195 and 0.2253
Balance gain (%): 1.8 and 1.89
60% PMMA, 40% PMMA: average 1.65% (+0.235)
Initial weight (g): 0.1161 and 0.1402
Equilibrium sample weight (g) 0.1183 and 0.1422
Balance gain (%): 1.42 and 1.89
50% PMMA, 50% PMMA: average 1.02% (+0.28)
Initial weight (g): 2700 and 0.2371
Sample weight at equilibrium (g) 0.2720 and 0.2400
Balance gain (%): 0.74 and 1.3
圧縮試験
これらの試験は、5kNのロードセルを装備したインストロン4301汎用試験機を用いて、20mm/分のクロスヘッド速度で実行した。既知の重量のポリマーを砂浴内のガラス中で溶融した。浴を150℃に2時間加熱し、次いで硫酸バリウムを加え(30%w/w)、均質なドウが得られるまで数回よく混合した。溶融したコポリマーをテフロン型の穴内に押し込むことによって、直径6mm、高さ12mmの円筒状試料を作製した。型の片面をテフロン板で覆い、クランプで固定した。試料を型内で20分間冷却し、次いで上面を金型の形状に切断し、金型から取り出し、完全な円筒形状に仕上げた。空気中で23±1℃で少なくとも1週間のエージング後に試験を行なった。各セメント組成について、6つの試料を試験した。弾性率および最大強度力を得た。
Compression tests These tests were performed at a crosshead speed of 20 mm / min using an Instron 4301 general purpose tester equipped with a 5 kN load cell. A known weight of polymer was melted in glass in a sand bath. The bath was heated to 150 ° C. for 2 hours, then barium sulfate was added (30% w / w) and mixed well several times until a homogeneous dough was obtained. A cylindrical sample having a diameter of 6 mm and a height of 12 mm was produced by pressing the molten copolymer into a Teflon-type hole. One side of the mold was covered with a Teflon plate and fixed with a clamp. The sample was cooled in the mold for 20 minutes, then the upper surface was cut into the shape of the mold, removed from the mold and finished into a complete cylindrical shape. Testing was performed after aging for at least 1 week at 23 ± 1 ° C. in air. Six samples were tested for each cement composition. Elastic modulus and maximum strength force were obtained.
結果
分子量および粘度測定
ポリ(La‐MA)、ポリ(MMA)、およびそれらのコポリマーの数平均および重量平均分子量をゲル透過クロマトグラフィから得た。多分散指数は1.6から2.87の範囲で変動する。ポリマーの粘度はトルエンを溶媒として使用し、25℃で得られる。固有粘度(η)は、ηspc −1を零濃度に補外することによって得た。分子量および粘度を表IIに提示する。
Results Molecular Weight and Viscosity Measurements Number average and weight average molecular weights of poly (La-MA), poly (MMA), and their copolymers were obtained from gel permeation chromatography. The polydispersity index varies from 1.6 to 2.87. The viscosity of the polymer is obtained at 25 ° C. using toluene as a solvent. Intrinsic viscosity (η) was obtained by extrapolating η spc −1 to zero concentration. Molecular weights and viscosities are presented in Table II.
圧縮試験
圧縮試験の結果を、圧縮強度および弾性率の関数として表IIIにまとめる。メタクリル酸ラウリルモノマーを加えることによる機械的挙動に対する影響を明瞭に観察することができる。より高い百分率の導入が低下を生み出し、それは50%(v/v)LAでより顕著になる。LAの含有量が増加するにつれて、圧縮弾性率は劇的な低下を示す。この低下は、LMAの導入によるマトリクスの構造変化に関連するかもしれない。この低下はまた、一部の用途に対する一部の組成物の使用を制限するかもしれない。
Compression Test The results of the compression test are summarized in Table III as a function of compressive strength and modulus. The effect on the mechanical behavior of adding lauryl methacrylate monomer can be clearly observed. The introduction of a higher percentage produces a decline, which becomes more pronounced at 50% (v / v) LA. As the LA content increases, the compression modulus shows a dramatic decrease. This decrease may be related to the structural change of the matrix due to the introduction of LMA. This reduction may also limit the use of some compositions for some applications.
材料の変化
任意選択的に、材料の特性を変化させるために、本書で上述した様々な添加物が材料に添加される。材料に応じて、添加は固化の前または固化の後に行なうことができる。添加することのできる例示的材料として、様々な長さおよび太さのファイバ(例えばカーボンナノチューブまたはガラスファイバ)、骨材、および/または気泡がある。
Material Change Optionally, various additives as described herein above are added to the material to change the properties of the material. Depending on the material, the addition can take place before solidification or after solidification. Exemplary materials that can be added include fibers of various lengths and thicknesses (eg, carbon nanotubes or glass fibers), aggregates, and / or bubbles.
本発明の例示的実施形態では、材料が異方性となるように製造された場合、捩れおよび/または変形を低減するように、例えば送達経路(例えば貯蔵所、管、孔)を選択することによって、所望の方向から体内に前進させることができる。任意選択的に、そのような材料は短い単位として提供される(図8)。 In an exemplary embodiment of the invention, if the material is manufactured to be anisotropic, for example, selecting a delivery route (eg, reservoir, tube, hole) to reduce twist and / or deformation Can be advanced into the body from a desired direction. Optionally, such material is provided as a short unit (Figure 8).
軟化材および半硬化材
本発明の例示的実施形態では、使用する材料は体内に送達後に軟化する。本発明の例示的実施形態では、材料は水中または体液中で、例えば塩中で、分散または脆弱化する添加材を含む。軟化材は、高さの回復のために必要な力が、高さを維持するために必要な力より小さい場合に、有用であるかもしれない。軟化時間は任意選択的に、押出される材料への水の浸透を遅らせるゲル材を混入することによって制御される。
Softening and semi-curing materials In an exemplary embodiment of the invention, the material used softens after delivery into the body. In an exemplary embodiment of the invention, the material includes additives that disperse or embrittle in water or body fluid, eg, in salt. Softeners may be useful when the force required for height recovery is less than the force required to maintain height. Softening time is optionally controlled by incorporating a gel material that retards the penetration of water into the extruded material.
半硬化材
本発明の例示的実施形態では、使用される材料は非硬化状態に固化する。本発明の例示的実施形態では、材料はMMA、LMA、およびNMPを含む。NMPは水に溶解し、材料を多少固化させる。本発明の例示的実施形態では、硬化状態は回避され、おそらく付近の椎骨の骨折の誘発が防止される。
Semi-cured material In an exemplary embodiment of the invention, the material used solidifies into an uncured state. In an exemplary embodiment of the invention, the material includes MMA, LMA, and NMP. NMP dissolves in water and solidifies the material somewhat. In an exemplary embodiment of the invention, the stiffening state is avoided and possibly the induction of fractures in the nearby vertebra is prevented.
硬化材の使用
本発明の例示的実施形態では、上述した装置(例えば送達)は、硬化状態に固化する材料、例えばPMMAまたは他の骨セメント及び充填材に使用される。本発明の例示的実施形態では、オペレータが、材料の作業可能性および粘度ならびに漏出無しの高さの回復へのその有用性を推定することができるように、材料はタイマおよび/または粘度計を含むキットで提供される。任意選択的に、PMMAの成分が混合されたタイマは温度センサを含み、温度および時間に基づいて、作業可能性の時間の推定を提供する。
Use of Curing Material In an exemplary embodiment of the invention, the devices described above (eg, delivery) are used for materials that solidify to a hardened state, such as PMMA or other bone cements and fillers. In an exemplary embodiment of the invention, the material may have a timer and / or viscometer so that the operator can estimate the workability and viscosity of the material and its usefulness in restoring height without leakage. Provided in kit containing. Optionally, the timer mixed with the components of PMMA includes a temperature sensor to provide an estimate of workability time based on temperature and time.
本発明の例示的実施形態では、固化材料はかなりの期間、例えば2分、4分、5分、8分、10分、または中間的もしくはより長い分数の作業時間枠の間、高粘度となるように調製される。 In exemplary embodiments of the invention, the solidified material will be highly viscous for a significant period of time, eg, 2 minutes, 4 minutes, 5 minutes, 8 minutes, 10 minutes, or intermediate or longer fractional working time frames. It is prepared as follows.
本発明の例示的実施形態では、次の処方、つまり直径10〜200ミクロンのPMMA/スチレンから形成される1組のビーズ、およびビーズ9.2グラム当たり20ccの量のMMAが使用される。本発明の例示的実施形態では、MMAは溶媒和変化し、かつ/またはビーズを包封し、混合物の粘度は最初は溶媒和変化およびビーズ間の摩擦のため、かつ後では重合化の進捗のためビーズが溶解するので、高く維持される。ビーズはまた、ある範囲のサイズを含む混合物として提供することもできる。材料の特性は、たとえ最終セメントの強度を妥協しても、粘度作業時間枠を改善するように選択することができることに注目されたい。 In an exemplary embodiment of the invention, the following formulation is used: a set of beads formed from 10-200 micron diameter PMMA / styrene and an amount of MMA of 20 cc per 9.2 grams of beads. In an exemplary embodiment of the invention, the MMA changes solvate and / or encapsulates the beads, and the viscosity of the mixture is initially due to solvation changes and friction between the beads, and later of the progress of polymerization. Therefore, since the beads are dissolved, it is kept high. The beads can also be provided as a mixture containing a range of sizes. Note that the material properties can be selected to improve the viscosity work window, even if the final cement strength is compromised.
本発明の例示的実施形態では、作業粘度はビーズのサイズおよび/または材料比を選択することによって設定される。 In an exemplary embodiment of the invention, the working viscosity is set by selecting the bead size and / or material ratio.
追加のインプラント装置
任意選択的に、例えば材料の注入前、中、または後に、インプラントもまた椎骨内に注入される。例示的インプラントとしては、金属もしくはポリマー製ケージまたは心室内装置、およびエンクロージングメッシュ(enclosing mesh)または中実バッグもしくはバルーンがある。任意選択的に骨移植片が注入される。任意選択的に、インプラントが提供される場合、材料はインプラントを通して、例えばその軸方向部分から半径方向に押出される。
Additional Implant Device Optionally, the implant is also injected into the vertebra, for example, before, during, or after material injection. Exemplary implants include metal or polymer cages or intraventricular devices, and an enclosing mesh or solid bag or balloon. Optionally, a bone graft is injected. Optionally, if an implant is provided, the material is extruded through the implant, for example, radially from its axial portion.
任意選択的に、PCT出願のPCT/IL00/00458、PCT/IL00/00058、PCT/IL00/00056、PCT/IL00/00055、PCT/IL00/00471、PCT/IL02/00077、PCT/IL03/00052、ならびにPCT/IL2004/000508、PCT/IL2004/000527、およびPCT/IL2004/000923に開示されているような装置が使用され、それらの開示内容を参照によって本書に援用する。 Optionally, PCT / IL00 / 00458, PCT / IL00 / 00058, PCT / IL00 / 00056, PCT / IL00 / 00055, PCT / IL00 / 00471, PCT / IL02 / 00077, PCT / IL03 / 00052, And devices such as those disclosed in PCT / IL2004 / 000508, PCT / IL2004 / 000527, and PCT / IL2004 / 000923, the disclosures of which are incorporated herein by reference.
任意選択的に、材料は穿孔空洞内、例えば膨張可能なバルーンを用いて形成される空洞に押出される。任意選択的に、材料は椎骨間の空間内、例えば椎間板空隙に押し出される。 Optionally, the material is extruded into a perforated cavity, eg, a cavity formed using an inflatable balloon. Optionally, the material is extruded into the intervertebral space, for example into the disc space.
任意選択的に、硬化状態に固化する材料、例えばPMMAは、それほど固化しない材料と共に同時に押し出されるか、あるいはその前または後に押し出される。任意選択的に、固化材料は材料の60%未満、例えば40%未満、20%未満、または中間値を含む。 Optionally, a material that solidifies to a cured state, such as PMMA, is extruded simultaneously with a material that does not harden, or before or after. Optionally, the solidified material comprises less than 60% of the material, such as less than 40%, less than 20%, or an intermediate value.
他の組織および概要
上記用途は脊椎に重点を置いたが、他の組織、例えば圧縮脛骨板および圧迫骨折のある他の骨も治療することができ、緩んでしまったインプラント、あるいは埋込み中のインプラント、例えば股関節インプラントまたは他の骨インプラントを締め付けるためにも使用することができる。任意選択的に、既存のインプラントを締め付けるために、骨の空隙のある場所に小さい穴が開けられ、空隙内に材料が押し出される。
Other Tissues and Overview Although the above applications focused on the spine, other tissues, such as compressed tibial plates and other bones with compression fractures, can also be treated, loosened implants, or implants during implantation It can also be used for tightening eg hip implants or other bone implants. Optionally, to tighten an existing implant, a small hole is drilled in the bone void where the material is pushed into the void.
上記の方法および装置の骨内での使用は、骨、特に椎骨の場合に特に有利であるが、任意選択的に骨以外の組織、例えば引締めを必要とする軟骨または軟組織が治療されることに注目されたい。任意選択的に、送達される材料はカプセル入りの医薬品を含み、時間をかけてゆっくり医薬品を放出するためのマトリックスとして使用される。任意選択的に、これは抗関節炎薬を関節に提供するための手段として使用されるが、関節付近に空隙が形成され、溶出材が埋め込まれる。 The use of the above methods and devices in bone is particularly advantageous in the case of bone, in particular vertebrae, but optionally to treat tissues other than bone, such as cartilage or soft tissue that require tightening. Please pay attention. Optionally, the material to be delivered comprises an encapsulated drug and is used as a matrix to slowly release the drug over time. Optionally, this is used as a means to provide an anti-arthritic drug to the joint, but a void is formed near the joint and an elution material is implanted.
上述したインプラント植込み及び治療の方法は、ステップの順序、どのステップをより頻繁に実行するか、かつどれをあまり頻繁には実行しないか、要素の配列、加える力の種類および大きさ、および/または使用する特定の形状を含め、様々に変形することができることは理解されるであろう。特に、様々なトレードオフ、例えば加えられる力と抵抗の度合いと耐えられる力との間のトレードオフが望ましいかもしれない。さらに、本開示の精神を超えることなく、様々な要素の位置、例えば電源の配置を交換することができる。加えて、方法および装置の両方の多数の様々な特徴を記載した。様々な特徴は様々な仕方で組み合わせることができることを理解されたい。特に、特定の実施形態で上に示した全ての特徴が、本発明の全ての同様の例示的実施形態で必要というわけではない。さらに、上記特徴の組合せもまた、本発明の一部の例示的実施形態の範囲内と考慮される。加えて、本書に記載する発明の特徴の一部は、本発明の他の例示的実施形態に従って、先行技術の装置に使用するように適応することができる。本発明を解説するために用いた特定の幾何学的形状は、本発明の最も広い態様をこれらの形状のみに限定するとみなすべきではない。例えば円筒状の管が図示されているが、他の実施形態では、矩形の管を使用することができる。一部の制限は方法または装置の制限として記載されるが、本発明の範囲は該方法を実行するようにプログラムされ、かつ/または設計された装置をも含む。 The implant implantation and treatment methods described above may include a sequence of steps, which steps are performed more frequently and which are performed less frequently, the arrangement of elements, the type and magnitude of the applied force, and / or It will be understood that various modifications can be made, including the particular shape used. In particular, various tradeoffs may be desirable, for example, tradeoffs between applied force and degree of resistance and tolerable force. Furthermore, the location of various elements, such as the arrangement of power supplies, can be exchanged without exceeding the spirit of the present disclosure. In addition, a number of different features of both the method and apparatus have been described. It should be understood that the various features can be combined in various ways. In particular, not all features shown above in a particular embodiment are required in all similar exemplary embodiments of the invention. Moreover, combinations of the above features are also considered within the scope of some exemplary embodiments of the invention. In addition, some of the inventive features described herein can be adapted for use in prior art devices in accordance with other exemplary embodiments of the invention. The particular geometric shapes used to describe the invention should not be construed as limiting the broadest aspects of the invention to only these shapes. For example, a cylindrical tube is shown, but in other embodiments, a rectangular tube can be used. Although some limitations are described as method or device limitations, the scope of the invention also includes devices programmed and / or designed to perform the methods.
本発明の範囲内には、装置または材料を埋め込むのに適した医療装置およびそのような装置のセットを含む外科用キットも含まれる。文中の見出しは、本願の内容の案内を補助するためにのみ設けたものであって、特定箇所に記載された内容をその箇所のみに必然的に限定するものと解釈すべきではない。測定値は、特定の事例の例示的な測定値としてのみ役立つように提供するものであり、適用される正確な測定値は、用途によって異なる。特許請求の範囲で使用する場合の用語「備える(comprises)」、「備え(comprising)」、「含む(includes)」、「含め(including)」等は、「含むがそれに限定されない(including but not limited to)」ことを意味する。 Also included within the scope of the present invention are medical devices suitable for implanting devices or materials and surgical kits including sets of such devices. The headings in the text are provided only to assist the guidance of the contents of the present application, and should not be construed to necessarily limit the contents described in a specific place to only that place. The measurements are provided to serve only as exemplary measurements for a particular case, and the exact measurements applied will vary from application to application. The terms “comprises”, “comprising”, “includes”, “including”, and the like, as used in the claims, include “including but not limited to” include but not. limited to) ”.
これまで記述されたことにより本発明が限定されないことは、当業熟練者によって理解されるであろう。むしろ、本発明の範囲は、特許請求の範囲により限定される。
なお、本発明の好ましい実施態様は以下の通りである。
(1) (a)椎骨の内部にアクセスするステップ:および
(b)貯蔵中に硬化状態に固化しない充分な量の人工生体適合性材料を、前記骨の骨折部分を分離させるのに充分な力で、前記骨内に導入するステップ
を含む椎骨の治療方法。
(2) 前記材料は体内への導入後に硬化状態に固化しない、実施態様1に記載の方法。
(3) 前記材料は1日以上貯蔵することができる、実施態様1に記載の方法。
(4) 前記材料はインプラント後に軟化する、実施態様1に記載の方法。
(5) 前記材料はインプラント後に部分的に硬化する、実施態様1に記載の方法。
(6) 前記材料は体内への導入後に硬化状態に固化する、実施態様1に記載の方法。
(7) 前記材料は貯蔵中に硬化状態に固化しない、実施態様1に記載の方法。
(8) 前記材料は人工物である、実施態様1に記載の方法。
(9) 前記材料は塑性変形材料である、実施態様1に記載の方法。
(10) 前記材料は10ショアAから100ショアAの間の硬度を有する、実施態様9に記載の方法。
(11) 前記材料はタイプIより高い架橋が無い、実施態様10に記載の方法。
(12) 前記材料は熱可塑性である、実施態様10に記載の方法。
(13) 前記材料はLMA(メタクリル酸ラウリル)およびMMA(メタクリル酸メチル)を含む、実施態様10に記載の方法。
(14) 前記材料は粘性流体である、実施態様1に記載の方法。
(15) 前記材料は600パスカル秒から1800パスカル秒の間の粘度を有する、実施態様14に記載の方法。
(16) 導入するステップは、少なくとも40気圧で導入することを含む、実施態様1に記載の方法。
(17) 導入するステップは、少なくとも100気圧で導入することを含む、実施態様1に記載の方法。
(18) 導入するステップは、6mm未満の直径および少なくとも70mmの長さを有する送達チャネルを通して導入することを含む、実施態様1に記載の方法。
(19) 導入するステップは、3mm未満の最小径を有する押出孔を通して導入することを含む、実施態様1に記載の方法。
(20) 導入するステップは、1.5mm未満の最小径を有する押出孔を通して導入することを含む、実施態様1に記載の方法。
(21) 導入するステップは、同時に複数の押出孔を通して導入することを含む、実施態様1に記載の方法。
(22) 導入するステップは、前記導入中に導入方向を変更することを含む、実施態様1に記載の方法。
(23) 導入するステップは、前記導入中に導入位置を変更することを含む、実施態様1に記載の方法。
(24) 前記材料は、構造支持以外の能力で機能するように適応された少なくとも1つの材料を含む、実施態様1に記載の方法。
(25) 導入するステップは、モータを用いて前記材料を前進させることを含む、実施態様1に記載の方法。
(26) 導入するステップは、油圧源を用いて前記材料を前進させることを含む、実施態様1に記載の方法。
(27) 導入するステップは、前記材料を離散ユニットずつ導入することを含む、実施態様1に記載の方法。
(28) 少なくとも幾つかのユニットは相互に異なる機械的特性を有する、実施態様27に記載の方法。
(29) 導入するステップは、前記材料を送達システムから切り離すことを含む、実施態様1に記載の方法。
(30) 導入するステップは、前記導入中に前記材料を捩じらないことを含む、実施態様1に記載の方法。
(31) 導入するステップは、出口孔を用いて前記材料の押出形状を成形することを含む、実施態様1に記載の方法。
(32) アクセスするステップは、ガイドワイヤを用いてアクセスし、ガイドワイヤ越しに送達システムを提供することを含む、実施態様1に記載の方法。
(33) アクセスするステップは、前記材料の送達システムを用いてアクセスすることを含む、実施態様1に記載の方法。
(34) 導入するステップは、別個の空隙形成動作なく導入することを含む、実施態様1に記載の方法。
(35) 導入するステップは、空間的に拘束するエンクロージャ無しに導入することを含む、実施態様1に記載の方法。
(36) 導入するステップは、空間的に拘束するエンクロージャに入れて導入することを含む、実施態様1に記載の方法。
(37) 導入するステップは、少なくとも10体積%の硬化状態に固化する材料を導入することをさらに含む、実施態様1に記載の方法。
(38) 前記インプラントから1週間後に前記椎骨の海綿骨より低い硬度およびヤング係数特性の少なくとも1つを持つように、前記材料を選択することを含む、実施態様1に記載の方法。
(39) 前記導入された材料は、インプラントから1週間以内に椎骨の重量の少なくとも30%を支持するように作用する、実施態様1に記載の方法。
(40) 材料を椎骨内に送達するように適応された少なくとも1つの器具;および
体外で硬化状態に固化しない少なくとも1ccの人工生体適合性調製材料
を含む外科用セット。
(41) 前記少なくとも1つの器具は、100気圧より高い圧力で前記材料を送達することのできる圧力送達機構を含む、実施態様40に記載のセット。
(42) 前記セットは使い捨ての油圧アクチュエータを含む、実施態様40に記載のセット。
(43) 前記セットは前記材料を貯蔵するための交換式マガジンを含む、実施態様40に記載のセット。
(44) (a)骨の内部にアクセスするステップ;および
(b)充分な量の生体適合性材料を前記材料と骨との間のエンクロージャ無しに前記骨内に導入し、前記導入が前記骨の骨折部分を分離させるのに充分な力で行なわれるステップ、
を含む骨の治療方法。
(45) 前記部分を押し合わせようとする規範的力の少なくとも30%に抵抗するように、前記材料を前記骨内に残すことを含む、実施態様44に記載の方法。
(46) 前記骨は椎骨である、実施態様44に記載の方法。
(47) 前記材料は貯蔵中に硬化状態に固化しない、実施態様46に記載の方法。
(48) 前記材料は体内で硬化状態に固化しない、実施態様46に記載の方法。
(49) (a)椎骨の内部にアクセスするステップ;および、
(b)前記骨の骨折部分を分離させる充分な力で、100ショアA未満の硬度を有する充分な量の空間的に拘束されない生体適合性軟質材料を前記椎骨に導入するステップ
を含む椎骨を治療する方法。
(50) 材料を椎骨内に送達するように適応された少なくとも1つの器具;および
健康な椎骨海綿骨の120%未満のヤング係数を有し、かつ少なくとも1日前に調製された少なくとも1ccの生体適合性調製材料
を含む外科用セット。
(51) (a)骨の内部にアクセスするステップ;および
(b)送達管を介して前記骨内に10ショアAより硬質、かつ100ショアAより軟質の拘束されない塑性変形可能な固体材料を導入するステップ
を含む骨の治療方法。
(52) (a)体内に挿入するように適応された管腔および遠端を有する送達管;
(b)前記管腔内部の材料およびインプラントの少なくとも1つを含むペイロード;
(c)前記管と前記ペイロードとの間に配置されたライナ;および
(d)前記ライナおよび前記ペイロードを前記遠端に移動させるように適応された前進機構
を含み、前記ライナが前記送達管に対する前記ペイロードの摩擦を低減する、材料またはインプラントを骨内に送達するための装置。
(53) 前記スリーブを分割するスプリッタを含む、実施態様52に記載の装置。
(54) 前記機構は前記スリーブを引っ張る、実施態様52に記載の装置。
(55) 前記機構は前記ペイロードを押す、実施態様52に記載の装置。
(56) 前記スリーブは前記送達管の上に折り返される、実施態様52に記載の装置。
(57) 硬化状態に固化せず、タイプIより大きい架橋を含まず、かつMMA(メタクリル酸メチル)から形成される生体適合性材料。
(58) 前記材料はMMAおよびLMA(メタクリル酸ラウリル)の混合物から形成される、実施態様57に記載の材料。
(59) 椎骨に直接適用されたときに椎骨の高さを回復するための、PMMAの第2の医療用途。
(60) 前記PMMAは、400パスカル秒より高い粘度のときに、固化中に適用される、実施態様59に記載の第2の医療用途。
(61) 圧力下で管状送達システムを通して椎骨内に適用されたときの椎骨治療のための、骨パテの第2の医療用途。
(62) (a)1組のサイズを有する第1量のビーズ;および
(b)第2量のモノマー
を含む重合組成物であって、前記数量は、前記数量の混合物が500から2000パスカル秒の間の粘度で少なくとも5分の作業可能性の時間枠を有する固化材料を得るように選択される、重合組成物。
(63) 制御された方法で椎骨内に熱源を提供するステップを含む、骨の治療方法。
(64) (a)骨に穿通するように適応されたヘッド、(b)前記ヘッド付近で骨内に材料を押し出すように適応された孔;および(c)前記孔に材料を送達するように適応された管腔を有する長尺体;および圧力下の材料供給源を備えた、骨にアクセスするための複合器具。
(65) ガイドワイヤ用の管腔を含む、実施態様64に記載の器具。
(66) 管腔を含むドリル工具;
前記管腔内に収まるように適応された分離可能なガイドワイヤ;および
前記ドリル工具および前記ガイドワイヤの相対位置を制御するように適応されたハンドル
を備えた、骨にアクセスするための複合器具。
It will be appreciated by those skilled in the art that the present invention is not limited by what has been described so far. Rather, the scope of the present invention is limited by the claims.
The preferred embodiments of the present invention are as follows.
(1) (a) accessing the interior of the vertebra: and
(B) introducing a sufficient amount of an artificial biocompatible material that does not solidify into a cured state during storage with sufficient force to separate the fractured portion of the bone;
A method for treating vertebrae comprising:
(2) The method according to
(3) The method of
4. The method of
5. The method of
(6) The method according to
7. The method of
(8) The method according to
(9) The method according to
10. The method of embodiment 9, wherein the material has a hardness between 10 Shore A and 100 Shore A.
11. The method of
12. The method of
13. The method of
(14) The method of
15. The method of embodiment 14, wherein the material has a viscosity between 600 Pascal seconds and 1800 Pascal seconds.
16. The method of
(17) The method of
18. The method of
19. The method of
20. The method of
21. The method of
(22) The method according to
(23) The method according to
24. The method of
25. The method of
26. The method of
27. The method of
28. The method of embodiment 27, wherein at least some units have mutually different mechanical properties.
29. The method of
30. The method of
31. The method of
32. The method of
33. The method of
34. The method of
35. The method of
36. The method of
37. The method of
38. The method of
39. The method of
(40) at least one instrument adapted to deliver material into the vertebra; and
At least 1 cc of artificial biocompatible preparation material that does not solidify into a cured state outside the body
Including surgical set.
41. The set of embodiment 40, wherein the at least one instrument includes a pressure delivery mechanism capable of delivering the material at a pressure greater than 100 atmospheres.
42. A set according to embodiment 40, wherein the set includes a disposable hydraulic actuator.
43. The set of embodiment 40, wherein the set includes a replaceable magazine for storing the material.
(44) (a) accessing the interior of the bone; and
(B) introducing a sufficient amount of biocompatible material into the bone without an enclosure between the material and bone, the introduction being performed with sufficient force to separate the fractured portion of the bone; ,
A method of treating bone comprising:
45. A method according to embodiment 44, comprising leaving the material in the bone to resist at least 30% of a normative force attempting to press the portions together.
46. The method of embodiment 44, wherein the bone is a vertebra.
47. The method of embodiment 46, wherein the material does not solidify into a cured state during storage.
48. A method according to embodiment 46, wherein the material does not solidify into a cured state in the body.
(49) (a) accessing the interior of the vertebra; and
(B) introducing a sufficient amount of a spatially unconstrained biocompatible soft material having a hardness of less than 100 Shore A into the vertebra with sufficient force to separate the fractured portion of the bone.
A method of treating vertebrae comprising:
(50) at least one instrument adapted to deliver material into the vertebra; and
A biocompatible preparation of at least 1 cc having a Young's modulus of less than 120% of healthy vertebral cancellous bone and prepared at least one day ago
Including surgical set.
(51) (a) accessing the interior of the bone; and
(B) introducing an unconstrained plastically deformable solid material harder than 10 Shore A and softer than 100 Shore A into the bone via a delivery tube.
A method of treating bone comprising:
(52) (a) a delivery tube having a lumen and a distal end adapted to be inserted into the body;
(B) a payload comprising at least one of a material and an implant within the lumen;
(C) a liner disposed between the tube and the payload; and
(D) a forward mechanism adapted to move the liner and the payload to the far end;
A device for delivering a material or implant into bone, wherein the liner reduces friction of the payload against the delivery tube.
53. The apparatus of embodiment 52 including a splitter that divides the sleeve.
54. The apparatus according to embodiment 52, wherein the mechanism pulls the sleeve.
55. The apparatus according to embodiment 52, wherein the mechanism pushes the payload.
56. The apparatus of embodiment 52, wherein the sleeve is folded over the delivery tube.
(57) A biocompatible material that does not solidify into a cured state, does not contain crosslinks greater than Type I, and is formed from MMA (methyl methacrylate).
58. The material of embodiment 57, wherein the material is formed from a mixture of MMA and LMA (lauryl methacrylate).
(59) A second medical use of PMMA for restoring vertebral height when applied directly to vertebrae.
60. The second medical use according to embodiment 59, wherein the PMMA is applied during solidification when the viscosity is greater than 400 Pascal seconds.
(61) A second medical use of a bone putty for vertebral treatment when applied into a vertebra through a tubular delivery system under pressure.
(62) (a) a first amount of beads having a set size; and
(B) Second amount of monomer
Wherein the quantity is selected such that the mixture of quantities obtains a solidified material having a workability time frame of at least 5 minutes with a viscosity between 500 and 2000 Pascal seconds, Polymerized composition.
(63) A method of treating bone, comprising providing a heat source in a vertebra in a controlled manner.
(64) (a) a head adapted to penetrate bone, (b) a hole adapted to push material into bone near said head; and (c) to deliver material to said hole. A composite device for accessing bone, comprising an elongate body with an adapted lumen; and a source of material under pressure.
65. The device of embodiment 64 comprising a guidewire lumen.
(66) a drill tool including a lumen;
A separable guidewire adapted to fit within the lumen; and
Handle adapted to control the relative position of the drill tool and the guide wire
A composite instrument for accessing the bone, comprising:
Claims (12)
材料を椎骨内に送達するように適応された、圧力送達機構を含む少なくとも1つの器具であって、当該圧力送達機構が、 At least one instrument including a pressure delivery mechanism adapted to deliver material into the vertebra, the pressure delivery mechanism comprising:
(a) ピストンと入力ポートを含む本体と、 (A) a body including a piston and an input port;
(b) 前記本体に接続された送達管であって、当該送達管を通して前記材料が患者の椎骨に送達される送達管と、 (B) a delivery tube connected to the body, through which the material is delivered to a patient's vertebra;
(c) 前記ピストンを押して前記送達本体中の材料を前記患者の椎骨に送達させるために圧力下で油圧流体を前記本体に送達するための、前記入力ポートで前記本体に接続された油圧アクチュエータであって、ピストンと、対応する螺刻を持つシリンダーとを備え、その結果、前記ピストンの回転により前記油圧流体がポンプ送液され得るポンプである、油圧アクチュエータと、 (C) a hydraulic actuator connected to the body at the input port for delivering hydraulic fluid to the body under pressure to push the piston to deliver material in the delivery body to the patient's vertebrae; A hydraulic actuator comprising a piston and a correspondingly threaded cylinder, so that the hydraulic fluid can be pumped by rotation of the piston;
を備えた器具;および、An appliance comprising: and
前記送達管中に収納された、少なくとも1mLの人工生体適合性調製材料 At least 1 mL of artificial biocompatible preparation material housed in the delivery tube
を備え、With
前記圧力送達機構が、100気圧(10.13MPa)を超える圧力で前記材料を送達し得る、 The pressure delivery mechanism may deliver the material at a pressure greater than 100 atmospheres (10.13 MPa);
外科用セット。Surgical set.
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