KR20130137224A - 필라멘트의 공간-확보 나선을 이용한 조직 수복 - Google Patents

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Abstract

필라멘트의 말단부(126B, 126C)는 그리퍼(111)를 갖는 바늘(101)의 말단 단부를 넘어 연장된다. 연장된 필라멘트를 갖는 바늘이 조직 내 캐뉼라의 말단 개구에서 스내깅 포인트(231)를 갖는 캐뉼라(230) 내로 삽입된다. 캐뉼라의 스내깅 포인트는 필라멘트의 말단부를 걸고(hook) 유지한다. 바늘의 부분적 철수 동안, 필라멘트의 섹션(section)이 바늘과 캐뉼라의 말단 단부 사이의 캐뉼라의 루멘에 놓인다(deposit). 바늘이 재전진하는 경우, 필라멘트의 섹션이 캐뉼라로부터 조직 내로 방출(expel)되거나 밀어진다(push). 그 후 바늘이 회전된다; 그리퍼가 방출된 필라멘트와 결합하고 나선형을 형성시키고(spiral), 조직 내로 파고 들어간다(burrow). 바늘은 조직 내로 깊이 나선형의 필라멘트(spiral of filament)를 밀고(push) 패킹하기 위해 더 전진될 수 있다. 매듭 유사 필라멘트 나선형(126)이 바늘의 회전 및 연장된 필라멘트와 조직 간의 마찰에 의해 개별적으로 형성된다. 바늘의 부분적 철수, 재전진, 회전 및 밀기(pushing)의 과정은 조직으로부터 이동하는 것을 막기 위해, 상호연결된 나선형 필라멘트로 조직을 패킹 및 충전하기 위해 반복된다. 회전하는 바늘에 의해 주도되는 필라멘트의 나선형 형성은 조직을 강화, 벌크, 충전, 쿠션 또는 수복하기 위해 공간 확보(space seeking), 충전(filling), 적합(fitting) 또는 순응한다(conform). 필라멘트 나선형에 의한 벌킹(bulking)은 퇴행성 추간판, 요실금, 변실금 또는 기타 결손된 조직을 수복시킬 수 있다. 또한 나선형 필라멘트(filament spirals)는 조직 내에 깊이 봉합 앵커(suture anchor)로서 사용될 수 있다.

Description

필라멘트의 공간-확보 나선을 이용한 조직 수복{Tissue repair with space-seeking spirals of filament}
본 발명은 추간판, 요도 및 후(fecal) 괄약근은 포함한, 조직을 충전(fill), 패킹(pack) 및 수복하기 위한 필라멘트를 이용한 나선형 장치(spiraling device)에 관한 것이다.
만성 요통은 유행병(epidemic)이다. 요통 환자의 약 85%에서 신경 충돌(impingement)은 CT 또는 MRI에 의해 보이지 않는다 [Deyo RA, Weinstein JN: Low back pain, N Eng J Med, 344(5) Feb, 363-370, 2001. Boswell MV, et. al.: Interventional Techniques: Evidence-based practice guidelines in the ?anagement of chronic spinal pain, Pain Physician, 10:7-1 1 1, ISSN 1533-3159, 2007]. 사실상, 요추간판 탈출(prolapse), 돌출, 또는 압출(extrusion)은 모든 허리 통증(low back problem)의 5% 미만을 차지하지만, 신경 뿌리 통증 및 외과 수술의 가장 흔한 원인이다 (Manchikanti L, Derby R, Benyamin RM, Helm S, Hirsch JA: A systematic review of mechanical lumbar decompression with nucleoplasty, Pain Physician; 12:561-572 ISSN 1533-3159, 2009). 대부분의 환자에서 만성 요통의 원인은 의사 및 환자 모두에게 난해하다.
연구는 요통이 추간판에서 높은 젖산과 상관된다는 것을 나타낸다. 산의 누출은 산 화상 및 지속적 요통을 유발한다. 또한, 추간판이 퇴행하고 평평할수록, 압박 하중은 평평해진 추간판(flattened disc)으로부터 후관절로 이동되고, 스트레인(strain) 및 통증을 유발한다. 젖산 화상(burn) 및 후관절의 스트레인은 CT 또는 MRI에서 보이지 않는다.
요실금(uninary incontinence)은 다회 임신 후 여성에게 일반적이다. 태아의 무게가 부분적으로 방광에 실리고(rest), 방광 경부 및 요도 루멘(urethral lumen)을 평평하게 하고 확대한다. 요도 평활근의 괄약근 작용은 요도 점막의 접착(coaptation)을 위해 확대된 루멘을 닫기에 충분하게 대단히 수축될 수 없어 요실금을 초래한다.
필라멘트의 말단부(distal portion)는 그리퍼(gripper)를 가진 바늘의 말단 단부(distal end)를 넘어 연장된다. 연장된 필라멘트를 가진 바늘이 캐뉼라의 말단 개구(distal opening)에서 스내깅 포인트(snagging point)를 가진 캐뉼라(cannula) 내로 삽입된다. 캐뉼라의 스내깅 포인트는 필라멘트의 말단부를 걸고(hook) 유지한다. 바늘의 부분적 철수(withdrawal) 동안에, 필라멘트의 섹션이 바늘과 캐뉼라의 말단 단부 사이의 캐뉼라의 루멘에 놓인다. 바늘이 재전진할 때, 필라멘트의 섹션이 캐뉼라로부터 조직 내로 방출(expel)되거나 밀려간다(push). 그 후 바늘이 회전된다; 그리퍼가 방출된 필라멘트를 잡고(engage) 나선 형성하여(sprial), 조직 내로 파고 들어간다(burrow). 바늘은 조직 내로 깊이 나선형의 필라멘트(spiral of filament)를 밀고(push) 패킹하기 위해 더 전진될 수 있다. 바늘의 부분적 철수, 재전진, 회전 및 밀기(push)의 과정은 필라멘트의 상호연결된 나선(interconnecting spiral)으로 조직을 패킹 및 충전하기 위해 반복된다. 필라멘트의 나선이 요통을 완화하기 위해 추간판을 수복시키고, 또는 요실금 또는 변실금을 치료하기 위해 괄약근을 강화(bulk)한다.
부호의 설명
100 추간판(intervertebral disc)
100A L5-S1 추간판(disc)
100B L4-5 추간판(disc)
lOOC L3-4 추간판(disc)
101 바늘 (needle)
102 척추 바늘 (spinal needle)
103 가이드 와이어(guid wire) 또는 튜브(tube)
104 필라멘트 중 가닥(strand in filament)
105 종판(endplate)
106A 상부 확산구역(superior diffusion zone)
106B 하부 확산구역(inferior diffusion zone)
107 모세혈관(capillaries)
108 석회화층(calcified layers)
109 종판 중 혈관 버드(vascular buds in endplates)
110 캐뉼라의 창(window of cannula)
111 필라멘트 바늘의 필라멘트 그리퍼(filament gripper of filament needle)
112 확장바(extension bar)
113 스내깅 포인트 간 만입부(indentation between snagging points)
114 환형 박리(annular delamination)
115 골단(epiphysis)
116 확장기의 루멘(lumen of dilator)
118 감각 신경(sensory nerve)
119 경막외강(epidural space)
120 그리퍼 간 만입부(indentation between grippers)
121 틈(fissure)
123 척수(spinal cord)
124 스폰지 필라멘트의 포어(pores of sponge filament)
126 필라멘트(filament), 션트(shunt) 또는 추간판 션트(disc shunt)
126A 필라멘트의 U-섹션 또는 말단부(U-section or distal portion of filament)
126B 필라멘트의 제2 기단부(second proximal portion of filamnet)
126C 필라멘트의 제1 기단부(first proximal portion of filamnet)
127 필라멘트의 커버 또는 덮개(cover of wrapper of filamnet)
128 수핵(nucleus pulposus)
129 후관절(facet joint)
130 필라멘트 바늘 핸들(filament needle handle)
131 영양분, 산소 및 pH 버퍼(nutrients, oxygen and pH buffering)
132 캐뉼라 핸들(cannula handle)
133 횡돌기(transverse process)
134 극돌기(spinous process)
135 라미나(lamina)
140 장골(ilium) 또는 장골능(iliac crest)
142 상관절돌기(superior articular process)
143 하관절돌기(inferior articular process)
152 보빈(bobbin)
159 척추체(vertebral body)
160 생합성 산물 또는 분자(biosynthetic product of molecule)
162 젖산(lactic acid)
163 조영제(contrast agent)
184 조직 중 홀 또는 간극(hole or void in tissue)
193 근육(muscle)
194 척수 신경근(spinal nerve root)
195 후종인대(posterior longitudinal ligament)
220 확장기(dilator)
230 캐뉼라(cannula)
231 캐뉼라의 스내깅 포인트, 말단 에지 또는 테두리(snagging point, distal edge or rim of cannula)
268 캐뉼라의 루멘(lumen of cannula)
269 필라멘트 바늘의 루멘(lumen of filament needle)
276 시린지(syringe)
277 세포(cell)
278 페디클(pedicle)
378 환상부(annulus) 또는 고리층(annular layer)
460 얇은 척추 바늘(thin spinal needle)
462 앵커(anchor) 또는 토글(toggle)
463 매듭(knot)
492 캐뉼라의 루멘 내로의 깔대기(funnel into lumen of cannula)
493 필라멘트 바늘상의 마커(marker on filament needle)
494 래치의 유연성 홀더(flexible holder of the latch)
495 래치(latch)
496 래치의 경사면 또는 경사진 표면(slope or slanted surface of latch)
497 보빈의 홀더(holder of bobbin)
498 캐뉼라 핸들의 말단 돌출부(distal protrusion of cannula handle)
499 캐뉼라 핸들의 기단 돌출부(proximal protrusion of cannula handle)
500 필라멘트 바늘 핸들의 말단 돌출부(distal protrusion of filament needle handle)
501 필라멘트 바늘 핸들의 기단 돌출부(proximal protrusion of filament needle handle)
502 바늘 핸들의 마찰 리지(friction of needle handle)
504 캄빈의 트라이앵글(추간판으로의 안전 진입) (Kambin's Triangle (safe entry into disc))
505 피부(skin)
516 요도(urethra)
517 요도의 루멘(urethral lumen)
518 방광(bladder)
519 방광경부(bladder neck)
520 질(vagina)
521 치골(pubis)
522 자궁(uterus)
523 직장(rectum)
524 요도의 후벽(posterior wall of urethra)
525 겸자(forceps)
526 필라멘트 전진기(filament advancer)
527 필라멘트 전진기의 스템(stem of filament advancer)
528 필라멘트 전진기의 미늘 또는 나사(barbs or thread of filament advancer)
529 확장기의 원뿔형 헤드(cone head of dilator)
530 확장기 핸들의 제거가능한 루어 록(removable luer lock or dilator handle)
531 시린지에 대한 루어 록(luer lock for syringe)
532 요도의 평활근(urethral smooth muscle)
533 요도의 루멘 점막(urethral lumen mucosa)
도 1은 확산을 통해 무혈 추간판(100)에 산소, 영양분, 및 pH 버퍼를 제공하는 척추체(159) 중 모세혈관(107)을 보여준다.
도 2는 추간판(100)에의 세포에 영양분을 공급(feed)하기 위해 척추체(159) 및 종판(105)에서 모세혈관(107)에 의해 공급된 영양분(131)을 가진 건강한 척추 분절(spinal segment)의 종단면도(longitudinal view)를 보여준다.
도 3은 종판으로부터 추간판 안으로의 거리 대 산소 농도의 그래프를 보여준다.
도 4는 감각 신경(118) 및 척수 신경(194)을 누출 및 태우는(burning), 추간판(100)의 중간층 중 젖산(162)의 혐기성 생산을 보여준다.
도 5는 척수 신경(194)을 태우거나(burn) 또는 자극하는, 젖산(162)의 누출을 보여준다.
도 6은 모세혈관(107)으로부터 영양분, 산소 및 pH 버퍼(131)의 확산을 막고, 젖산(162)을 형성 및 신경(118)으로 누출하는, 종판(105)의 석회화 층(108)을 보여준다.
도 7은 추간판 세포의 생존을 유지하기 위해 당을 방출하는, 프로테오글리칸의 분해로부터의 추간판(100) 중 액포(vacuole)(184)를 보여준다.
도 8은 통증을 유발하는, 평평화된 추간판(100)으로부터 후관절(129)까지의 하중 전달(load transfer)을 보여준다.
도 9는 저-팽창압(low-swelling pressure)에 의한 추간판(100) 위의 척추체(159)의 흔들림을 나타낸다.
도 10은 후관절(129)을 압박(strain)하고 마모시키는, 저압 추간판(100)으로부터의 척추 불안정성을 나타낸다.
도 11은 진단 추간판 조영법을 준비하기 위한, 퇴행된 추간판(100)의 표면으로의 척추 바늘(102)의 삽입을 보여준다.
도 12는 페디클(278)을 약 반 정도 지나(about half way past pedicle), 추간판(100) 내로 들어가는, 바늘(102)의 형광 투시경의 전후방도(anterior-posterior view)를 보여준다.
도 13은 추간판(100) 공간 내로 들어가지만, 경막외강(119) 내로 들어가지 않는, 바늘(102)의 형광 투시경의 측면도를 보여준다.
도 14는 퇴행된 추간판(100)의 수핵(128) 내로 천공하는, 척추 바늘(102) 내에 수용된 작은 척추 바늘(460)을 보여준다.
도 15는 극심한 통증을 유발하고 확인하기 위해 조영제(contrast agent, 163)로 젖산(162)을 추간판(100)으로부터 감각 신경(118)로 플러싱(flush)하는 것에 의한 통증 진단 추간판조영법을 나타낸다.
도 16은 수핵(128) 안으로의 작은 척추 바늘(460)을 통한 척추 바늘(102)의 슬라이딩을 보여준다.
도 17은 소형 척추 바늘(small spinal needle)(460)의 가이드 와이어(103)로의 교체를 보여준다.
도 18은 척추 바늘(102)의 원뿔형 헤드(529) 확장기(220)로의 교체를 보여준다.
도 19는 캐뉼라(230)의 말단 단부에서의 스내깅 포인트(231)을 보여준다.
도 20은 확장기(220)를 통해 슬라이딩하는 캐뉼라(cannula sliding over the dilator) (230)의 삽입을 보여준다.
도 21은 하나 이상의 필라멘트 그리퍼(111)를 가진 필라멘트 바늘(101)을 보여준다.
도 22는 필라멘트 바늘(101)로부터 연장된 U-부분(U-portion) 또는 말단부(126A)를 가진 U-자형 필라멘트(126)를 보여준다.
도 23은 필라멘트(126)를 가진 필라멘트 바늘(101)의 캐뉼라(230) 내로의 삽입을 보여준다.
도 24는 도 20의 확장기(220)가 캐뉼라(230) 및 바늘(101)로 교체된 것을 보여준다.
도 25는 캐뉼라(230)와 바늘(101)의 말단 단부 사이의 캐뉼라(230)에 필라멘트의 섹션(126B)(126C)이 놓이도록 바늘(101)의 부분적 철수 동안에, 캐뉼라(230)의 스내깅 포인트(231)가 필라멘트 가닥(126B)을 걸리게 한다는 것을 보여준다.
도 26은 캐뉼라의 핸들(132), 필라멘트 바늘의 핸들(130) 및 바늘(101)의 철수 동안 루멘 내로의 공급을 위한 보빈(152) 상의 필라멘트(126)의 스풀(spool)을 보여준다.
도 27은 도 25로부터의 필라멘트 바늘(101)의 재전진, 캐뉼라(230)로부터 놓여진(deposited) 필라멘트(126B, 126C)의 밀기를 보여준다.
도 28은 바늘(101)을 재전진시키는 것에 의해 수핵(128) 중 필라멘트(126)를 보여준다.
도 29는 회전하는 바늘(101)의 그리퍼(111)에 의한 필라멘트(126)의 그리핑을 보여준다.
도 30은 조직, 간극(184) 또는 틈(121)으로 나선 형성하여(spiral) 파고 들도록 필라멘트(126)를 구동(driving)하는 바늘(101)을 보여준다.
도 31은 조직, 간극(184) 또는 틈(121)으로 나선형 필라멘트(126)를 패킹하고 파고 들게 하기 위한 바늘(101)의 밀기를 보여준다.
도 32는 캐뉼라(230)와 바늘(101)의 말단 단부 사이에 추가적 필라멘트(126B, 126C)를 놓기 위한, 필라멘트 바늘(101)의 철수 동안 스내깅 포인트(231)에 의한 필라멘트(126)의 스내깅을 보여준다.
도 33은 캐뉼라(230)로부터 조직 내로 추가적으로 놓여진 필라멘트(126B, 126C)를 미는, 필라멘트 바늘(101)의 또 다른 재전진을 보여준다.
도 34는 또 다른 나선형을 형성하고 이전의 나선형(spiraled) 필라멘트(126)를 조직 내로 파고 들게하기 위해 필라멘트(126)를 구동하는 바늘(101)을 보여준다.
도 35는 조직을 벌크(bulk), 충전 또는 강화하는 복수의 나선형 필라멘트(spiraled filament)(126)를 형성하기 위한 필라멘트 바늘(101)의 철수, 재전진, 회전 및 밀기의 반복된 단계를 보여준다.
도 36은 필라멘트(126)의 나선형으로 퇴행성 추간판(100)의 수핵(128)을 패킹한 후 캐뉼라(230) 및 바늘(101)의 철수를 보여준다.
도 37은 피부(505) 근처에서 필라멘트(126)의 절단을 보여준다.
도 38은 길고-얇은 겸자(525)에 의한 피부(505) 아래로의 필라멘트(126)의 밀어 넣기(tucking)를 보여준다.
도 39는 근육 내 낮은 삼투압으로부터 건조된 추간판(100) 내 높은 삼투압으로의 필라멘트(126)를 통한 유체 흐름을 보여준다.
도 40은 근육(193), 상부(106A) 확산구역 및 하부(106B) 확산구역으로부터 추간판(100)의 중간층 내로의 유체를 흡인(wicking)하는, 나선형 필라멘트(126)로 충전된 추간판(100)의 종단면도를 보여준다.
도 41은 후관절(129)의 하관절돌기(143)의 리프팅에 의한 후부(facet) 하중(loading) 및 통증을 줄이기 위한 필라멘트-패킹된 추간판(100)의 비후화를 보여준다.
도 42는 필라멘트(126)를 통해 운반된 영양분, 산소 및 pH 버퍼(131)를 받는 세포(277)에 의한 생합성 분자(160) 또는 추간판 메트릭스의 생산을 보여준다.
도 43은 요통 완화 및/또는 추간판(100) 재생을 촉진하기 위한 영양분/산소/pH 버퍼(131) 및/또는 세포(277)의 추간판내 주입을 보여준다.
도 44는 도 11 및 14의 곧은 척추 바늘(102)의 진입을 차단하는, 장골능(140)에 의한 L5-S1 추간판(100A) 및 L4-5 추간판(100B)의 차폐를 보여준다.
도 45는 하부 요추간판(100)의 장골능 차단(blocking), 추간판(100)의 수핵 안으로의 척추 바늘(102)의 진입을 막는 것을 보여준다.
도 46은 추간판(100)의 중심으로 유연한 필라멘트 바늘(101)을 안내하는(direct) 탄력적으로 만곡된 캐뉼라(elastically curved cannula)(230)를 보여준다.
도 47은 비뇨기 제어(urinary control)를 갖는 여성의 방광경부(519)의 정상 위치를 보여준다.
도 48은 요실금을 초래하는 방광경부(519)의 퍼넬링(funneling) 또는 확대를 보여준다.
도 49는 제거가능한 루어 록(530)에 의해 고정된 원뿔형-헤드(529) 확장기(220) 안의 작은 척추 바늘(460)을 보여준다.
도 50은 방광경 또는 초음파 안내 하에 방광경부(519)의 평활근(532) 내에 나선형 필라멘트(126)를 이식하기 위한 캐뉼라(230) 및 바늘(101)의 삽입을 보여준다.
도 51은 요도(516)의 평활근(532) 내의 확장된 요도의 루멘(517) 및 필라멘트(126)의 초기 나선의 단면도를 보여준다.
도 52는 요도의 점막(533)을 접착하게 하기 위해 요도의 평활근(532)을 나선형 필라멘트(126)로 벌킹(bulking)시키는 것에 의한 요도의 루멘(517) 감소(narrowing)를 보여준다.
도 53은 요도의 루멘(533)을 폐쇄하고 복압성 요실금(uninary sterss incontience)을 완화하기 위한 나선형 필라멘트(126)의 두 개의 벌킹 위치를 보여준다.
도 54는 괄약근의 제어를 되찾기 위해 방광경부(519)에서 요도의 루멘(517)을 감소시키는, 나선형 필라멘트(126)에 의한 요도 평활근(532)의 벌킹을 보여준다.
도 55는 바늘(101)에서 필라멘트(126A)의 말단 단부의 후퇴(retraction)를 방지하고, 캐뉼라(230)의 스내깅 포인트(231)에 의한 필라멘트(126)의 걸기(snag) 용이하게 하는 매듭(knot)(463)을 보여준다.
도 56은 바늘(101) 중 필라멘트(126C), 바늘(101) 외부의 필라멘트(126B); 및 필라멘트(126C)와 필라멘트(126B) 사이의 말단부인 필라멘트(126A)를 보여준다.
도 57은 바늘(101)로부터 연장하는 매듭(463)으로 묶인 선형(linear) 또는 단일 가닥의 필라멘트(126)를 보여준다.
도 58은 캐뉼라(230)에 의한 필라멘트(126) 걸기를 용이하게 하기 위한, 바늘(101)로부터 연장하는 선형 필라멘트(linear filament)(126) 상의 앵커(anchor), 혹(knob) 또는 토글(toggle)(462)을 보여준다.
도 59는 필라멘트 그리퍼(111)로서의 크로스바(111)를 보여준다.
도 60은 필라멘트(126) 스파이럴링(spiraling)을 위해 크로스바(111)를 넘어 고리를 만드는(looping) 필라멘트(126)를 보여준다.
도 61은 필라멘트 가닥(126C) 및 필라멘트 가닥(126B)을 수용하기 위해 원통형 루멘(269)을 반-원통(269)으로 나누는 필라멘트 그리퍼(111)로서의 횡단면(111)을 보여준다.
도 62는 연장바(extension bar)(112)를 연결하는 필라멘트 그리퍼(111)로서의 연장된 크로스바(111)를 보여준다. 또한 연장된 크로스바(111)는 루멘(269) 안에서 연장된 횡단면일 수 있다.
도 63은 필라멘트(126)의 나선형성(spiraling) 및 밀기를 위해 연장된 크로스바(111) 또는 연장된 횡단면(111)을 넘어 고리를 만드는 필라멘트(126)를 보여준다.
도 64는 필라멘트의 나선형성 및 밀기를 위한 필라멘트 그리퍼(111)로서의 크로스 스터브(cross stub)(111)를 보여준다.
도 65는 필라멘트(126)의 나선형성 및 밀기를 위한 바늘(101)의 루멘(269)을 따라 종방향 크로스 스터브(111)를 보여준다.
도 66은 바늘(101)로부터 필라멘트(126)를 전진시키거나 추진(propel)시키기 위해 원통 말단-기단 운동(cyclical distal-proximal motion)으로 움직이는, 탄력있게 접을 수 있는 미늘(resiliently collapsible barb)(528)을 가진 필라멘트 전진기(526)를 보여준다.
도 67은 탄력있게 접을 수 있는 미늘(528)의 개방된 위치 및 폐쇄된 위치를 보여준다.
도 68은 약 120도 떨어진 탄력있게 접을 수 있는 미늘(526)을 가진 필라멘트 전진기(526)의 축 또는 종적 도면(axial or vertical view)을 보여준다.
도 69는 약 90도 떨어진 탄력있게 접을 수 있는 미늘(526)을 가진 필라멘트 전진기(526)의 축 또는 종적 도면을 보여준다.
도 70은 바늘(101)로부터 필라멘트(126)를 전달(convey)하거나 추진(propel)시키는 필라멘트 전진기(526)으로서의 회전 오거(rotational auger)(526)를 보여준다.
도 70A는 필라멘트 전진기(526) 및 필라멘트(126)를 수용하기 위한 루멘(269) 구조(configuration)를 갖는 바늘(101)의 단면도를 보여준다.
도 71은 복수 개의 스내깅 포인트(231)를 갖는 캐뉼라(230)를 보여준다.
도 72는 스내깅 포인트(231)에 대하여 개방된 창(110)을 가진 캐뉼라(230)를 보여준다.
도 73은 내향 굽힘(bending) 또는 만곡(curvature)을 가진, 캐뉼라(230)의 스내깅 포인트(231)를 보여준다.
도 74는 또 다른 캐뉼라(230)의 스내깅 포인트(231)의 만곡을 보여준다.
도 75는 캐뉼라(230)의 말단 단부에서 스내깅 포인트(231)로서의 내향으로 굽어지거나 만곡된 벽 또는 게이트(inward bending or curving wall or gate)(231)를 보여준다.
도 76은 캐뉼라(230)의 내향으로 굽어진 게이트(inward bending gate)(231)의 단면도를 보여준다.
도 77은 필라멘트(126)를 형성하는 땋은 가닥(braided strand)(104)을 보여준다.
도 78은 필라멘트(126)를 형성하는 엮은 가닥(woven strand)(104)을 보여준다.
도 79는 필라멘트(126)를 형성하는 편물 가닥(knitted strand)(104)을 보여준다.
도 80은 필라멘트(126)의 길이-방향(length-wise)에 대해 비스듬한 배향(slanted orientation)의 가닥(104)을 보여주는, 필라멘트(126)의 비스듬한 컷(slanted cut)을 나타낸다.
도 81은 피복(sheath) 또는 커버(127)에 의해 싸이거나(wrapped), 둘러싸이거나(encircled), 덮이거나(covered) 또는 감싸진(enveloped) 평행한 가닥으로 제조된 필라멘트(126)의 단면을 보여준다.
도 82는 피복(sheath) 또는 커버(127)에 의해 싸이거나, 둘러싸이거나, 덮이거나 또는 감싸진 평행한 가닥으로 제조된 필라멘트(126)의 단면을 보여준다.
도 83은 포어(124)를 가진 스폰지 또는 폼(foam)으로 제조된 필라멘트(126)의 단면을 보여준다.
도 84는 모노-필라멘트 구조와 유사한 고형 필라멘트(126)의 단면을 보여준다.
추간판은 무혈성이다 (혈관 없음). 도 1 및 2에 나타낸 바와 같이, 추간판 세포에 필수적인 영양분, 산소 및 pH 버퍼(131)는 척추체(159)에서 모세혈관(107)에 의해 공급되고 추간판(100) 내로 상부 및 하부 종판(105)으로부터 확산된다. 혈액 pH는 주로 추간판(100) 안으로 상부 및 하부 종판(105)을 통해 확산된 혈장에 용해된 pH 완충 바이카보네이트(bicarbonate)에 의해, 7.35 내지 7.45 사이에서 엄격하게 조절된다.
그러나, 확산의 깊이는 두꺼운 인간 추간판(100) 내로 얕다(shallow). 종판(105)으로부터 산소 확산의 깊이(depth)가 도 3에 요약된다 (Stairmand JW, Holm S, Urban JPG: Factor influencing oxygen concentration gradients in disc, Spine, Vol. 16, 4, 444-449, 1991). 유사하게, 글루코스 확산의 깊이는 상부 및 하부 종판으로부터 3 mm 미만이다 (Maroudas A, Stockwell RA, Nachemson A, Urban J: Factors involved in the nutrition of the human lumbar disc: Cellularity and diffusion of glucose in vitro, J. Anat., 120, 113-130, 1975). 거의 모든 동물은 얇은 추간판을 갖는다; 산소 및 영양분의 확산의 깊이는 충분한 것으로 보인다. 91 kg(200 파운드) 체중인 큰 양의 요추간판은 두께가 3 mm 미만이다. 그러나, 인간 요추간판은 약 7-12 mm 두께이다. 인간의 두꺼운 추간판(100)의 중간층(mid layer)은 심각한 산소 및 영양분 결핍을 겪는다.
중간층 내 혐기성 조건 하에서, 도 4-6에 나타낸 바와 같이, 젖산(162)이 생산되고 수핵(128)으로부터 틈(121)을 통해 누출되어, 주위 신경(118, 194)을 화상 입혀서(burn) 지속적 요통을 유발한다. 일부 환자는 MRI 또는 CT 하에 가시적인 신경 충돌 없이, 다리 통증을 경험한다. 도 4-5에 나타낸 바와 같이 젖산(162)이 수핵(128)으로부터 틈(121)을 통해 척수 신경(194)으로 누출되어, 다리 통증을 유발할 수 있다. 가시적 충돌을 수반하지 않는 다리 통증은 일반적으로 화학적 신경근염(chemical radiculitis)이라고 불리운다.
추간판 중 높은 젖산 함량이 요통과 상관된다. 실제로, 아마도 젖산(162) 화상(burn)으로부터의, 치밀한 섬유성 흉터 및 유착(adhesion)이 척추 수술 동안 신경근(194) 주위에서 발견될 수 있다 [Diamant B, Karlsson J, Nachemson A: Correlation between lactate levels and pH of patients with lumbar rizopathies, Experientia, 24, 1195-6, 1968. Nachemson A: Intradiscal measurements of pH in patients with lumbar rhizopathies. Acta Orthop Scand, 40, 23-43, 1969. Keshari KR, Lotz JC, Link TM, Hu S, Majumdar S, Kurhanewicz J: Lactic acid and proteoglycans as metabolic markers for discogenic back pain, Spine, Vol. 33(3):312-317, 2008].
도 6에 나타낸 바와 같이, 나이 들수록, 석회화 층(108)이 종판(105)에 형성되고 축적되어, 모세혈관(107)을 막고 추간판(100) 안으로의 영양분/산소/pH 버퍼(131)의 확산의 깊이를 더 제한한다. 추간판(100)의 중간층은 만성 및 중증 기아 및 혐기성 상태를 겪는다. 추간판 세포는 산소 없이 생존할 수 있으나, 당 없이는 죽을 수 있다. 수핵(128)은 추간판(100)에 물을 유지시키는데 필수적인, 공유결합된 당을 갖는 글리코사미노글리칸을 함유한다. 도 7에 나타낸 바와 같이, 소비를 위해 당을 방출한 글리코사미노글리칸의 분해가 추간판 세포를 생존하게 하나, 조성 및 구조 변화를 개시하고, 퇴행성 추간판 중 간극(void) 및 느슨하게 패킹된 핵 매트릭스(nucleus matrix)를 형성한다 [Urban JP, Smith S, Fairbank JCT: Nutrition of the Intervertebral Disc, Spine, 29 (23), 2700-2709, 2004. Benneker LM, Heini PF, Alini M, Anderson SE, Ito K: Vertebral endplate marrow contact channel occlusions & intervertebral disc degeneration, Spine V30, 167-173, 2005. Holm S, Maroudas A, Urban JP, Selstam G, Nachemson A: Nutrition of the intervertebral disc: solute transport and metabolism, Connect Tissue Res., 8(2): 101-119, 1981].
추간판의 조성 변화 (근사치)
정상 추간판 통증성 추간판 정상 추간판로부터의 변화 %
글리코사미노글리칸 27.4±2.4% 14.1±1.1% -48.5%
콜라겐 22.6±1.9% 34.8±1.4% +54%
함수량 81.1±0.9% 74.5±1% -8.1%
산도 pH 7.14
[H+]: 7.20X10-8 		pH 6.65 - 5.70
[H+]: 2.23X10-7 내지 2.00X10-6 		[H+]: +208% 내지 +2,6661%
(참고: Kitano T, Zerwekh J, Usui Y, Edwards M, Flicker P, Mooney V: Biochemical changes associated with the symptomatic human intervertebral disk, Clinical Orthopaedics and Related Research, 293, 372-377, 1993. Scott JE, Bosworth TR, Cribb AM, Taylor JR: The chemical morphology of age-related changes in human intervertebral disc glycosaminoglycans from cervical, thoracic and lumbar nucleus and annulus fibrosus. J. Anat., 184, 73-82, 1994. Diamant B, Karlsson J, Nachemson A: Correlation between lactate levels and pH of patients with lumbar rizopathies, Experientia, 24, 1195-1196, 1968. Nachemson A: Intradiscal measurements of pH in patients with lumbar rhizopathies, Acta Orthop Scand, 40, 23-43, 1969.)
글리코사미노글리칸이 줄어드는 경우(diminish), 수핵(128)중 함수량 및 팽창압(swelling pressure)이 감소한다. 감소된 팽창압을 갖는 수핵(128)은 상기 환형부를 외향으로 부풀게 유지하는 힘을 더이상 내부 환형부(inner annulus)(378)의 원주에 대향하여 고르게 분배시킬 수 없다. 그 결과, 내부 환형부(378)는 내향으로 늘어지는(sag inward) 반면, 외부 환형부(378)는 외향으로 부풀어, 환형 박리(delamination, 114) 및 약화된 환형 층(weakened annular layers)(378)을 생성하고, 가능하게는 도 5-6에 나타낸 바와 같이 틈(fissure)(121) 형성을 개시할 수 있다. 도 7에 나타낸 바와 같이, 시체의 추간판 (100)의 절개 동안 구멍(hole) 또는 액포(184)가 발견될 수 있다. 퇴행된 추간판(100)의 수핵(128)은 통상적으로 건조되어, 팽창압이 감소되고 압박 하중(compressive load)을 지속시키는 능력이 감소된다. 도 8에 나타낸 바와 같이, 압박 하중은 따라서 후관절(facet joint)(129)로 이동되고, 상기 후관절(129)의 상부 관절 돌기(superior articular process)(142)에 대하여 하부 관절 돌기(inferior articular process)(143)를 누르고, 스트레인(strain), 마모 및/또는 통증을 유발한다(Dunlop RB, Adams MA, Hutton WC: Disc space narrowing and the lumbar facet joints, Journal of Bone and Joint Surgery - British Volume, Vol. 66-B, Issue 5, 706-710, 1984).
감소된 팽창압을 가진 추간판(100)은 유연성 또는 늘어진(flabby) 측벽(side wall)을 가진 바람빠진 타이어와 유사하다. 도 9에 나타낸 바와 같이, 연성(soft)이거나 늘어진 추간판(100) 위의 척추체(159)는 쉽게 변형되거나 흔들린다. 이는 보통 부분 불안정성(segmental instability) 또는 척추 불안정성으로 불린다. 도 10에 나타낸 바와 같이, 척추체(159)의 빈번하거나 과도한 이동은 후관절(129)에 무리를 주고(strain), 이는 부분 이동성(segmental mobility)의 범위를 제한하는 원인이 된다. 척추 불안정성을 가진 환자는 후 통증(facet pain)을 덜어주기 위해 종종 그들의 근육을 그들의 척추를 보호(guard) 또는 지지하는데 사용한다. 그 결과, 근육 긴장(tension) 및 통증(ache)이 생기나, 근육 이완제로 잘 치료된다. 염분(saline)을 사체의 추간판 내로 주입하기 전 및 후에 압박(compression), 비틀림(torsion), 신장(extension), 구부림(flexion) 및 측면 굽힘(lateral bending)을 포함한 척추 운동(spinal motion)을 측정하였다. 천천히 새는 사체 추간판(slow leaking cadaveric disc) 안으로의 추간판 내 염분 주입은 모든 척추 운동을 감소시켰다(Andersson GBJ, Schultz AB: Effects of fluid on mechanical properties of discs, J. Biomechanics, Vol. 12, 453-458, 1979).
추간판조영법(discography)은 외과 수술 전에 통증성 추간판(100)을 확인 또는 확정(confirm)하는 통상적인 진단 기법이다. 척추 바늘(102)은 척추 바늘(102)이 요추간판(lumbar disc)(100)에 안전하게 접근할 수 있게 하는 후면-측면 영역(posterior-lateral area)인 도 8 및 11의 캄빈의 트라이앵글(Kambin's Triangle)(504)을 향하여 형광투시기에 의해 가이드된다. 도 12의 전-후 도면은 종판(105) 사이로 상기 바늘(102)를 가이드하나, 바늘(102) 팁의 복측-등쪽(ventral-dorsal) 위치를 보여주지 않는다. 페디클(pedicle)(278) 중간을 통과하기 전에, 바늘(102)이 너무 등쪽(dorsal)이어서 경막외강(119) 내로 들어가지 않도록 보장하기 위해 도 13에 나타난 측방향 형광 투시경의 시계(view)가 찍혀야 한다. 도 13은 상기 바늘(101) 팁은 경막외강(119)에 대해 복측(ventral)이고 추간판(100)의 중간층 내로 안전하게 들어갈 수 있다는 것을 보여주는 횡방향 형광투시도를 나타낸다.
문헌에서, 상당한 크기의 추간판(100) 천공(puncturing) 또는 열상(laceration)은 추간판 퇴행을 가속화한다. 비-통증성 추간판(100)에서, 도 14에서 나타낸 바와 같이 척추 바늘(102) 안의 작은 척추 바늘(460)이 추간판을 천공(puncture)하는데 사용된다. 도 15는 틈(121)을 통해 추간판(100) 내로 젖산(162)을 배출하여(flush) 감각 신경(118)에 화상을 입히고(burn), 극심한 통증을 즉각적으로 유발하고 특이적 통증성 추간판(100)을 확인하는, X-선 조영제(contrast)(163)의 추간판내 주입을 보여준다. 정상 또는 비-통증성 추간판의 경우, 추간판조영법은 거의 고통이 없다. 척추 바늘(102)은 도 15에 보이지 않는다. 도 11-16의 척추 바늘(102)은 시간을 아끼고 통증을 줄이기 위해, 동일한 방문(visit) 동안에 진단 추간판조영법과 등 통증을 완화하는 치료적 개입의 결합(join)을 가능하게 한다.
도 16에서, 추간판조영법으로 추간판성 통증을 확인한 후, 바늘(102)은 작은 척추 바늘(460)을 통해 통증성 추간판(100) 내로 전진한다. 도 17에서, 추간판(100) 안으로의 척추 바늘(102) 중 작은 척추 바늘(460)은 무딘 가이드 와이어(103)로 교체된다. 상기 가이드 와이어(103)의 기단 단부는 환자로부터 척추 바늘(102)의 철수(withdrawal) 동안 정지된 상태로 유지된다. 도 18에 나타낸 바와 같이, 무딘 콘 헤드(cone head)(529)를 가진 확장기(220)를 가이드 와이어(103)를 이용하여 추간판(100) 또는 조직 내로 슬라이드하기 위해 가이드 와이어(103)의 기단 단부는 또한 정지된 상태로 유지된다. 도 19에 나타낸 바와 같이, 캐뉼라(230)는 하나 이상의 스내깅 포인트(snagging point)(231) 및 종방향 루멘(268)을 갖는다. 또한 스내깅 포인트(231)는 필라멘트 그리핑(gripping) 또는 캐칭(catching) 능력을 가진 날카로운 가장자리(edge)(231)일 수 있다. 캐뉼라(230)는 루멘(268) 및 말단 개구로 개방된 창(window)(110)을 가질 수 있다. 도 20에 나타낸 바와 같이, 확장기(220)의 기단 단부가 정지된 상태로 유지되는 동안, 캐뉼라(230)는 추간판(100) 내로 확장기(220)를 이용하여 전진되고, 슬라이드된다. 가이드 와이어(103) 및 확장기(220)가 제거된다. 도 21에 나타낸 바와 같이, 필라멘트 바늘(101)은 하나 이상의 그리퍼(gripper)(111) 및 종방향 루멘 또는 개구(269)를 포함한다. 도 22에 나타낸 바와 같이, 필라멘트(126)의 말단 단부(126A)가 바늘 루멘(269)으로부터 연장된다. 필라멘트(126)의 말단 단부(126A)는 U-자형일 수 있다. 도 23-24에 나타낸 바와 같이, 필라멘트(126)를 가진 필라멘트 바늘(101)이 캐뉼라(230)의 루멘(268) 내로 추간판(100) 내로 삽입된다. 도 26의 캐뉼라 핸들(132)의 기단 단부 중 깔대기(funnel)(492)는 도 22의 필라멘트 바늘(101)의 캐뉼라(230)의 기단 개구 안으로의 삽입을 용이하게 하는데 사용된다.
도 25에서 필라멘트 바늘(10)의 캐뉼라 루멘(268) 안으로의 부분적 철회 동안, 필라멘트(126)의 말단부(126A) 또는 연장된 부분은 스내깅 포인트(231)에 의해 걸리거나(snag), 잡히거나(catch), 잠기거나(hook), 보유되거나(retain), 트랩(trap)되거나, 고정되거나(hold) 또는 집히게(grab) 된다. 그 결과, 필라멘트(126)의 말단부(126A) 또는 연장된 부분은 캐뉼라(230) 말단 단부의 앞의 주위 조직과 접촉한 상태로 계속 외부에 있고; 필라멘트의 섹션(126B, 126C)이 캐뉼라(230)와 바늘(101)의 말단 단부 사이에 캐뉼라(230)의 루멘(268)에 놓인다. 도 26에 나타낸 바와 같이, 필라멘트(126)의 스풀(spool)을 잡고 있는 보빈(152)이 바늘 핸들(130)의 기단 단부에서 고정된다(fasten). 필라멘트(126)의 말단부(126A)의 스내깅(snagging) 또는 홀딩(holding) 및 바늘(101)의 부분적 철수 동안, 보빈(152)으로부터 추가적 필라멘트(126)가 바늘(101)의 루멘(269) 내로 공급된다. 바늘(101)이 도 25로부터 재전진되고, 도 27-28에 나타낸 바와 같이, 캐뉼라(230) 외부의 바늘(10)의 앞에 놓여진 필라멘트(126B, 126C)를 밀거나 조직 내로 방출한다. 필라멘트 바늘(101)의 과도한 철수는 캐뉼라(230) 내의 바늘(101)의 필라멘트 그리퍼(111)의 앞에 긴 필라멘트(126B, 126C)를 놓을 것이다. 캐뉼라(230) 내 긴 필라메트(126B, 126C)는 재전진하는 바늘(101)을 막을 수 있다(jam). 유연한 스프링 또는 니티놀 와이어(494) 상의 래치(latch)(495)가 바늘 핸들(130)의 기단 돌출 말단(501)을 멈추게 함으로써 필라멘트 바늘(101)의 부분적 철수의 과도한 길이 또는 거리를 제한하고 막기 위해 캐뉼라 핸들(132)로부터 연장된다. 도 27 및 28에 나타낸 바와 같이, 따라서, 바늘(101)의 부분적 철수로부터 캐뉼라(230) 내에 놓인 필라멘트(126B, 126C)의 길이는 필라멘트 바늘(101)의 재전진에 의해 캐뉼라(230)를 밀거나 배출하기에 충분히 짧다. 또한 놓여진 필라멘트(126B, 126C)는 바늘(101)의 재전진 동안 막힘(jamming)을 피하기 위해 도 19 및 27의 캐뉼라(230)의 창(110)을 통하여 나갈 수 있다. 깔대기(492)를 통해 캐뉼라(230)의 루멘(268) 내로 이어지는 도 22의 필라멘트 바늘(101)의 삽입 동안, 바늘 핸들(130)은 필라멘트(126)의 나선형 형성(spiraling)을 위해 래치(495)의 경사면(496)을 넘어 슬라이드한다. 도 26은 바늘(101) 상의 마커(493)를 보여준다. 마커(493)가 깔대기(492)의 개구를 따라 늘어서는 경우, 도 23 또는 27에 나타낸 바와 같이, 필라멘트 바늘(101) 및 캐뉼라(230) 모두의 말단 단부는 평평하다. 마커(493)가 깔대기(492) 내로 들어가는 경우, 바늘(101)의 그리퍼(111)는 조직 내로 필라멘트(126)를 밀고 패킹하기 위해 캐뉼라(230)의 외부로 연장된다.
주요 혈관, 복대동맥, 하대정맥 및 총장골동맥(common iliac artery)은 요추간판에 대하여 전방이다. 환자 및 의사에 대한 간헐적 X선 노출을 최소화하기 위해, 장치의 말단 단부는 추간판(100) 내에 유지되어야 하고, 이는 장치상의 형광투시경(X-선) 또는 마커에 의해 확인할 수 있다. 가이드 와이어(103) 및 확장기(220)의 기단 단부 상의 마커가 의사들이 장치 배향을 확인하는 것을 도와준다. 하기 표는 요통을 완화하기 위해 추간판(100) 내로 나선형 필라멘트(126)의 이식을 안내하는 순차적 장치(sequential devices)의 길이 및 마커를 보여준다. 표의 마커는 장치의 말단 단부로부터 측정된다. 환자의 안전을 위해, 가이딩 장치의 기단 단부가 환자내로 후속 장치의 삽입 동안에 정지된 상태로 유지될 수 있도록, 가이딩 장치의 길이는 후속 장치보다 더 긴 것이 바람직하다.
장치 OD , mm ID , mm 길이,
mm 		마커 1,
mm 		마커 2,
mm
척추 바늘(102) 1.27 0.84 172
작은 척추 바늘(460) 0.51 0.25 226
가이드 와이어(103) 0.81 492 172 338
확장기(220) 1.83 1.00 338 185
캐뉼라(230) 2.41 1.97 185
필라멘트 바늘(101) 1.83 1.52 230 185
필라멘트(126) 0.67-0.77 900 이중
가닥
도 17에 나타낸 바와 같이, 가이드 와이어(103)의 마커 1이 척추 바늘(102)의 기단 말단에 있는 경우, 척추 바늘(102) 및 가이드 와이어 또는 튜브(103)의 말단 단부는 평평하다(evne). 도 18에 나타낸 바와 같이, 가이드 와이어(103)의 마커 2가 확장기(220)의 기단 말단에 있는 경우, 확장기(220) 및 가이드 와이어(103)의 말단 단부는 평평하다. 도 20에 나타낸 바와 같이, 확장기(220)의 마커 1이 캐뉼라(230)의 기단 단부에 있는 경우, 캐뉼라(230) 및 확장기(220)의 말단 단부는 평평하다. 도 24에 나타낸 바와 같이, 바늘(101)의 마커 1이 캐뉼라(230)의 기단 단부에 있는 경우, 캐뉼라(230) 및 필라멘트 바늘(101)의 말단 단부가 평평하다.
추간판(100)의 환상부(378)는 주로 콜라겐 층으로 만들어진다. 콜라겐 층은 그물-유사(net-like) 매트릭스를 형성한다. 단일의 날카로운 팁을 가진 척추 바늘(102 또는 460)은 환상부(378)의 그물-유사 콜라겐 매트릭스를 통해 천공하는데 문제가 없다. 반면에, 캐뉼라(230) 및 필라멘트 바늘(101)은 포크처럼, 말단 단부에 복수의 날카로운 포인트(231, 111)를 갖는다. 캐뉼라(230)는 도 19에서 스내깅 포인트(231) 사이에 만입부(indentation)(113)를 포함하고, 필라멘트 바늘(101)은 도 21-22에서 그리퍼(111) 사이에 만입부(120)를 포함한다. 만입부(113, 120)는 추간판(100)에 대하여 전방의 혈관을 손상할 가능성을 방지하기 위해, 환상부 관통 능력(annular penetration capability)이 없는, 그물-유사 콜라겐 매트릭스에 의해 가두어진다(trap). 환자의 안전을 보장하기 위해 가이드 와이어 또는 튜브(103) 및 확장기(220)는 무디고 환상부(378)를 천공하는 능력이 거의 없다.
도 29에 나타낸 바와 같이, 필라멘트 바늘(101)의 밀기(pushing) 및 회전 동안, 하나 이상의 그리퍼(11)는 연장된 필라멘트(126B, 126C)를 잡고 스핀시켜, 수핵(128), 틈(121), 간극(184) 또는 연조직 내로 파고 들어가고 나선형성한다. 연장된 필라멘트(126)의 나선형성(spiraling)은 트위스팅 그리퍼(11) 및 연장된 필라멘트(126)와 조직 사이의 마찰에 의해 가능해진다. 도 30에 나타낸 바와 같이, 매듭-유사 나선형 필라멘트(knot-like spiraled filament)(126)는 필라멘트 바늘(101)의 회전 때문에 형성된다. 도 31에 나타낸 바와 같이, 필라멘트 바늘(101)은 캐뉼라(230)의 말단 단부를 넘어 전진 또는 연장하여, 방출된 필라멘트를 밀거나(push), 패킹(pack), 충전(fill), 로드(load), 채워 넣거나(cram) 또는 채워서(stuff), 수핵(128), 간극(184), 틈(121) 또는 조직 내로 파고 들어갈 수 있게 한다. 도 32에 나타낸 바와 같이, 필라멘트 바늘(101)은 다시 부분적으로 철수되고; 연장된 필라멘트(126)는 캐뉼라(230)의 스내깅 포인트(231)에 의해 다시 잡힌다. 사실상, 최초의 나선형 필라멘트(126)가 또한 캐뉼라(230)의 말단 단부의 외부에서 앵커로서 작용하고; 바늘(101)의 부분적 철수는 캐뉼라(230)와 바늘(101)의 말단 단부 사이의 캐뉼라(230) 내에 추가적 필라멘트(126B, 126C)를 놓거나 적재시킨다(load). 도 33에 나타낸 바와 같이, 필라멘트 바늘(101)은 재전진되고, 캐뉼라(230)로부터 조직(31) 내로 추가적 필라멘트(126)를 밀거나 방출한다. 도 34에 나타낸 바와 같이, 바늘(101)의 회전은 또 다른 나선형 필라멘트(126)를 형성하고, 이전에 형성된 나선형 필라멘트(126)에 연결한다(link). 동일한 방향의 바늘(101) 회전이 바람직하다. 바늘(101)의 회전 및 밀기는 나선형 필라멘트(126)가 간극(184), 갭, 틈(121), 빈공간(vacancy), 약한 지점(weak spot), 개구, 구멍(cavity) 또는 부드러운 곳(soft spot)을 찾고, 파고들고 채우는 것을 돕는다. 도 35-36에 나타낸 바와 같이, 바늘(101) 철수, 재전진, 회전 및 밀기의 단계는 조직을 복수 개의 상호연결된 나선형 필라멘트(126)로 구축(build), 충전, 벌크(bulk), 패킹(pack), 강화(fortify), 적재(load) 또는 응고(solidify)시키기 위해 반복된다. 복수의 나선형 또는 코일의 필라멘트(126)가 간극(184)에서 형태 순응(shape confirming)하고 가단성있고, 및/또는 탄성(resilient)이 있으나, 조직으로부터 이전(migration)을 막거나 최소화하기 위해 상호-연결되도록 개벌적으로 형성, 패킹 또는 삽입된다. 바늘(101)의 회전 및 밀기가 바늘(101)의 루멘(269)으로부터 조직 내 말단, 측면 및/또는 기단 공간을 확보하고, 충전하고 패킹하기 위해 나선형 필라멘트(126)를 구동한다. 나선형 필라멘트(126)는 유지되고 복수의 축에서 아마도 형성된다. 나선형 필라멘트(126)의 견고(tightness)는 바늘(101)의 회전수 및 푸싱의 강도에 의해 결정된다. 나선형 필라멘트(126)는 봉합사 매듭처럼 견고할(tight) 수 있다. 바늘(101)의 더 적은 회전 및/또는 가벼운 밀기는 필라멘트(126)의 부드러운 나선(soft spiral)을 만든다. 바늘(101)의 회전수 및 밀기의 강도가 수복된 조직 안의 필라멘트 나선의 견고 또는 밀도의 변화를 가능하게 한다. 필라멘트(126)의 추가적 나선(spiral)을 패킹하기 위한 추가적 말단 공간을 제공하기 위해 조직으로부터 캐뉼라(230)를 순차적으로 철수하는 것이 가능하다.
바늘 핸들(130) 및 캐뉼라 핸들(132)은 덤벨 형상이다. 도 26에 나타낸 바와 같이, 바늘(101)의 철수 및 전진을 용이하게 하기 위해 바늘 핸들(130)은 돌출된 기단 단부(501) 및 돌출된 말단 단부(500)를 갖는다. 또한 바늘 핸들(130)은 바늘(101)의 회전을 용이하게 하기 위해 그리핑 또는 마찰 리지(friction ridge)(502)를 포함한다. 캐뉼라 핸들(132)은 캐뉼라(230)의 철수 및 전진을 용이하게 하기 위해 돌출된 기단 단부(499) 및 돌출된 말단 단부(498)를 갖는다. 조직이 나선형 필라멘트(126)로 가득한 경우, 바늘(101)의 전진은 어렵게 된다. 또한 캐뉼라(230)는 캐뉼라(230)에 대하여 먼 쪽에 추가적 나선형 필라멘트(126)를 패킹 또는 축적하기 위해, 조직으로부터 약간씩 및 순차적으로 철수될 수 있다. 정량 장치(metering device)가 환자 내로 분배된 필라멘트(126)의 길이를 모니터하기 위해 보빈(152) 상의 필라멘트(126)의 스풀에 부착될 수 있다. 조직이 나선형의 필라멘트(126)로 패킹된 경우, 필라멘트 바늘(101) 및 캐뉼라(230)가 조직으로부터 철수된다. 도 37에 나타낸 바와 같이, 추간판(100) 수복의 경우, 연장된 필라멘트(126)가 피부(505) 위에서 절단된다. 도 38에 나타낸 바와 같이, 필라멘트(126B, 126C)의 기단부가 길고 얇은 겸자(525)를 이용하여 피부(505) 아래로 밀어 넣어진다(tuck). 이식된 필라멘트(126)의 양이 의사에 의해 선택가능하거나, 제어가능하거나, 한정가능하거나 조절가능하다.
요약하면, 캐뉼라(230) 및 필라멘트 바늘(101)은 필라멘트(126) 또는 션트(126)를 나선형으로 전진시켜 조직을 벌킹하기 위해 함께 작동한다. 스내깅 포인트(231)를 갖는 정지된 캐뉼라(230)는 연장된 필라멘트(126A)가 필라멘트 바늘(101)의 루멘(269) 내로 회수(retrieve)되거나 또는 철수(retract)되는 것을 막는다. 추가적 필라멘트(126)가 바늘(101) 내에서 바늘(101)의 철수/재전진 또는 필라멘트 전진기(526)에 의해 전진된다. 그리퍼(111)를 가진 바늘(101)의 회전은 필라멘트(126)를 잡고 나선형으로 움직이게 하여 간극(184) 및 틈(121) 내로 파고 들어가게 한다. 필라멘트 나선(126)은 조직의 공간적 허용에 의해 개별적으로 형성되고, 스핀들, 차축, 축 또는 바늘을 나선형으로 움직이지 않는다. 회전하는 바늘(101)에 의해 주도된 필라멘트(126) 나선형성(spiraling)은 조직을 강화(fortify), 벌크(bulk), 충전(fill), 쿠션(cushion) 또는 수복하기 위해 공간 확보, 충전, 적합(fitting) 또는 순응(conforming)한다. 바늘(101)의 밀기는 조직을 벌크하기 위해 나선형 필라멘트(126)를 더 패킹한다.
PCT/US2011/000007, WO/2011/082390 (Internal and external disc shunts alleviate back pain, by Jeffrey E. Yeung and Teresa Yeung, filed on 3 January, 2011)은 바늘(101)의 부분적으로 내부 및 부분적으로 외부에 있는 U-자형 션트(shunt)(126), 및 바늘(101)을 통해 슬라이딩하는 슬리브(220)를 포함한다. 바늘(101)의 회전 동안에, 외부 드레이핑 션트(outside draping shunt)(126)는 바늘(101) 축(shaft) 주위를 넘어 나선형으로 감는다. 그 후 나선형 션트(spiraled shunt)(126)를 바늘(101)의 축으로부터 떼어내기 위해 슬리브(220)가 멀리 전진하여, 추간판(100)의 수핵 내로 나선형 션트(126)를 민다. 슬리브(220)는 기단 위치로 회수된다. 또 다른 나선형 션트(126)가 바늘(101)의 회전에 의해 형성되고, 나선형 션트(126)를 바늘(101)로부터 수핵 안으로 떼어내기 위해 슬리브(220)가 다시 전진된다. 바늘(101) 회전, 슬리브(220) 전진 및 슬리브(220) 회수의 과정이 추간판(100) 내에 나선형 션트(160)를 형성하기 위해 반복된다. 그러나, 많은 문제점이 임상 시험에서 이 장치의 사용 동안 발생하였다. 추간판(100)과 슬리브(200) 간의 마찰로 인해, 바늘(101)로부터의 나선형 션트(spiraled shunt)(126)의 떼어내기(stripping)를 위한 슬리브(220)의 전진이 매우 어렵다. 슬리브(220)를 전진시키는데 상당한 힘이 요구되고, 이는 추간판(100)을 천공시키고 추간판(100)에 대해 앞쪽의 주요 혈관을 파열시키는 유의성 있는 위험을 더한다. 또한, 슬리브(220)와 통증성 추간판(100)의 직접적 접촉으로 인해, 바늘(110) 상의 나선형 션트(126)를 제거(dislodge)하기 위해 슬리브(220)의 전진 동안 환자는 극심한 통증을 느낀다. 상당한 통증이 나선형 션트(shunt spiral)(126)의 복수의 제거 동안 견뎌진다(endure). 다행히, 추간판 션트(126)의 효능으로 인해 1주일 이내에 통증 완화를 경험하였다.
PCT/US2011/000007, WO/2011/082390와 달리, 본 출원에서 캐뉼라(230)는 추간판(100) 또는 조직 내로 필라멘트(126)의 이식 동안 정지 상태이다. 필라멘트 바늘(101)은 환자에게 위험 없이 또는 통증을 유발하지 않고, 캐뉼라(230) 내에서 자유롭게 슬라이드한다. 나선형 필라멘트(spiral of filamnet)(126)가 그리퍼(111)에 의해 구동되고 회전하는 바늘(101)에서 멀리 형성되어, 간극(184), 틈(121) 또는 조직 안으로 파고들기(burrowing), 뚫고 들어가기(drilling), 패킹, 위글링(wiggling), 구축(building), 확장(dilating), 밀어넣기(wedging) 또는 끼워넣기(shimming)할 수 있다.
PCT/US2011/000007와 달리, 본 출원에서 멀리 형성된(distal forming) 나선형 필라멘트(126)의 조직 파고들기는 도 30에 나타낸 바와 같이 특히 효과적이고, 깊고, 단단하고, 도 36에 나타낸 바와 같이 조직을 임베딩(embedding), 충전, 패킹 및 벌킹한다. PCT/US2011/000007, WO/2011/082390에서 나선형 필라멘트(126)는 이미 바늘(101) 축 상에 형성되고, 이는 작은 간극(184) 또는 틈(121) 내로 맞지(fit) 않을 수 있다. 또한, 본 출원에서 필라멘트(126)의 스파이럴링이 특히 특별하다. 필라멘트(126)의 나선형 형성(spiraling)은 PCTVUS2011/000007, WO/2011/082390에서 교시된 바와 같은 바늘(101) 주위를 나선형으로 감는 추간판 션트(126)와 달리, 연장된 필라멘트(126)를 둘러싸는 조직, 간섭(interference) 또는 마찰에서만 일어날 수 있다.
유체는 물리학의 법칙에 따라 낮은 삼투압으로부터 높은 삼투압으로 흐른다. 근육(193) 내 혈장의 삼투압은 약 250-300 mOsm/리터이고; 추간판(100) 내 혈장의 삼투압은 300-400 mOsm/리터이다. 도 39에 나타낸 바와 같이, 삼투압 간의 차이를 통해, 접촉 필라멘트(connecting filament)(125)는 펌프 없이 건조된 수핵(128)을 수화시키기 위해 근육(193)으로부터 유체를 끌어당긴다.
인 비트로 연구에서, 필라멘트(126)를 다양한 퇴행 수준, 톰슨 등급(Thompson Grade) 0-4의 양 추간판(100) (430 mOsm/리터) 및 인간 사체 추간판(100) (300-400 mOsm/리터) 내로 이식하였다. 필라멘트(126)를 가진 추간판(100)을 청색 염료를 포함하는 염분(300 mOsm/리터)에 담갔다. 추간판(100)의 해부는 수핵 안으로의 청색 염분 침투를 보여주어, 낮은 삼투압으로부터 높은 삼투압으로의 유체 흐름을 확인했다.
또 다른 필라멘트(126)를 근육을 통해 양 추간판(100) 내로 이식시켰다. 양 근육(193)을 이오파미돌(청색 염료를 포함하는 조영제, 545 mOsm/1)로 포화시켰다. 청색 이오파미돌은 필라멘트(126)를 통해 양 추간판(100)(430 mOsm/리터) 내로 침투하지 않았다. 실제로, 해부된 추간판(100)은 건조된 것으로 보였다; 양 추간판(100) 안의 유체는 필라멘트(126)를 통해 545 mOsm/리터 청색 이오파미돌이 주입된 근육(193) 내로 아마 이동했을 것이다. 실험을 희석된 청색 이오파미돌 용액 (150 mOsm/리터)으로 반복하였다. 희석된 이오파미돌 용액은 근육(193)을 포화시키고, 양의 추간판(100) 내로 필라멘트(126)를 통해 침투하여, CT 하에 근육(193)으로부터 수핵(128)까지 가시적이고 추적가능하였다. 해부는 양의 추간판(100)의 수핵(128) 내로 희석된 청색 이오파미돌의 침투를 확인했다. 다시, 유체는 필라멘트(126)를 통해 낮은 삼투압으로부터 높은 삼투압까지 흐른다.
양의 추간판을 필라멘트(126)와 함께 이식하고 돼지 혈액(약 320 mOsm/liter)에 침지시켰다. 상기 추간판(100)의 해부는 양의 추간판(100)의 수핵 안으로의 필라멘트(126)를 통한 돼지 혈액의 침투를 보여주었다(430 mOsm/리터).
종판(105)에서 모세혈관(107)으로부터 pH 버퍼(131)의 얕은 확산으로 인해 pH의 구배가 추간판(100)에 형성된다. 상부 확산 구역(106A) 및 하부 확산 구역(106B)은 상부 또는 하부 종판(105)으로부터 약 0-2mm이다. 상부 확산 구역(106A) 및 하부 확산 구역(106B)에서 pH는 중성이다. 산소, 영양분 및 pH 버퍼의 만성 결핍이 발생하는, 추간판(100)의 중간층에서 산도가 증가한다. 도 40은 종판(105) 위에 축적된 석회화 층(108)을 가진 필라멘트(126) 충전된 추간판(100)의 종방향 도(longitudinal view)를 보여준다. 친수성 나선형 필라멘트(hydrophilic spiraled filament)(126)가 하나 이상의 상부(106A) 및 하부(106B) 확산 구역에 도달하거나, 위치하거나, 존재하거나 또는 접촉하여, 영양분/산소/pH 버퍼(131)를 흡인하고 운반하여, 젖산(162)을 중화하고 추간판(100)의 중간층 내 세포에 영양분을 공급한다.
그 결과, 젖산(162) 화상(burn)은 최소화되고 요통이 완화된다. 본질적으로, 나선형 필라멘트(126)는 산소/영양분/pH 버퍼(131)의 소스(source)와 추간판(100)의 중간층 간에 유체를 가교(bridge), 연결(link) 또는 운반하여, 요통의 병인 및 증상을 치료한다. 또한, 근육(193), 상부(106A) 및 하부(106B) 확산 구역으로부터의 산소(131)가 추간판(100)의 중간층 내에서 혐기성 조건을 호기성으로 전환시켜, 젖산(162)의 생산을 더 줄이고 요통을 완화시킨다.
필라멘트(126)는 내부 필라멘트(126) 및 외부 필라멘트(126)로 더 구별될 수 있다. 추간판(100) 중 필라멘트(126)는 상부 확산구역(106A)과 하부 확산구역(106B) 간의 내부 션트(126)로서 형성되는 추간판 션트(126)로 불릴 수 있다.
추간판(100)으로부터 신체 순환(body circulation) 또는 근육(193)으로 연장되는 추간판 션트(126)는 외부 션트(126)로 불리운다. 추간판 션트(126)는 유체-이동 또는 전달 장치이고, 퇴행성 추간판(100)의 수핵(128) 내로 삽입된다.
환자의 일상 활동으로부터 추간판(100)의 이완 및 압박으로 인해, 추간판(100) 중 나선형 내부 션트(spiraled internal shunt)(126)는 추간판(100)을 통한 산소/영양분/pH 버퍼(131)의 이동을 용이하게 한다.
이완 동안, 확산구역(106A, 106B)으로부터의 산소/영양분/pH 버퍼(131)가 내부 션트(126)에 의해 흡수되고, 근육 중 산소/영양분/pH 버퍼(131)는 외부 필라멘트(126)를 통하여 흡인된다.
압박 동안, 션트(126) 중 산소/영양분/pH 버퍼(131)는 방출되어 젖산(162)을 중화시키고 추간판(100)의 중간층의 추간판 세포에 영양분을 공급한다(feed). 본질적으로, 확산구역(106A, 106B) 모두가 확대되어 추간판(100)의 중간층 또는 산성층을 포함한다. 따라서, 도 40에 나타낸 바와 같이, 틈(121)으로부터 누설되는 유체는 중성 pH 또는 중성 pH에 가까워서 요통을 경감시킨다. 유체 운반 또는 분배는 친수성 및 가단성(malleable) 특성을 가진, 내부 추간판 션트(126)인 필라멘트(126)의 부드럽고 유연한 나선형에 의해 가능해져서, 무혈 추간판(100) 안에서 영양분/산소/pH 버퍼(131)를 흡수 및 전달한다. 션트(126)를 통한 유체 흐름은 추간판 재생을 위한 추간판 매트릭스를 재건하는 잠재력을 가지며 동적이고 지속적이다.
도 40에 나타낸 바와 같이, 영양분/산소/pH 버퍼(131)는 종판(105)에서 모세혈관(107)으로부터 영양분이 부족한 무혈성 디스크(100) 내로 확산된다. 확산은 농도와 관련된다; 용질은 고농도로부터 저농도로, 모세혈관(107)으로부터 확산구역(106A, 106B) 내로 이동한다. 내부 션트(126)에 의한 영양분/산소/pH 버퍼(131)의 제거(withdrawal)는 모세혈관(107) 및 혈관 버드(bud)로부터의 영양분/산소/pH 버퍼(131)의 추가적 확산을 초래한다. 도 40에 나타낸 바와 같이 추간판(100) 안으로의 영양분/산소/pH 버퍼 용질(131)의 순 공급은 내부 션트(126)의 이식과 함께 증가시킬 것이다. 영양분/산소/pH 버퍼(131)의 분배가 내부 션트(126)에 의해 확장되고, 추간판(100)의 전장(full-thickness)을 포함하거나 침투(permeate)하여, 젖산(162)을 중화시키고, 결핍 추간판 세포(277)에 영양분을 공급하고 추간판(100)의 압박 하중을 지탱하는 추간판 매트릭스를 재건시킨다.
종판(105)에서 모세혈관(107) 및 혈관 버드를 덮는 석회화층(108)의 심각성(severity)에 따라, 영양분/산소/pH 버퍼(131)를 포함하는 상부(106A) 및 하부(106B) 확산구역은 연골로 된 종판(105)으로부터 1 내지 5 mm 사이이다. 퇴행성 및/또는 통증성 추간판(100)의 경우, 상부(106A) 및 하부(106B) 확산구역이 상부 및 하부 종판(105)으로부터 0 내지 2 mm 사이일 것으로 예상된다. 따라서, 내부 추간판 션트(126)는 양 종판으로부터 0 내지 3 mm인, 상부(106A) 및 하부(106B) 확산 구역 중 하나 이상에, 그러나 바람직하게 상부(106A) 및 하부(106B) 확산구역 모두에 도달하여야 한다.
코일형 또는 나선형 션트(126)의 반복적 형성 및 전개(deployment)가 내부 추간판 션트(126)를 형성하기 위해 하나 이상의 종판(105)으로부터 0 내지 2 mm 사이에 있는 하나 이상의 확산구역(106A 또는 106B)을 위치하거나, 존재하거나, 배치하거나, 도달하거나 또는 접촉하기 위해 이용된다. 종판(105)으로부터 내부 션트(126)의 거리가 젖산(162) 화상(burn)으로부터 디스코겐 통증(discogenic pain)을 완화하기 위해 추간판(100)의 중간층에 공급하기 위한 영양분/산소/pH 버퍼(131)의 이용가능성 또는 양을 결정한다.
무혈의 속성으로 인해, 추간판(100)은 면역-단리성(immuno-isolated)이다. 인 비보 양 시험에서, H&E 조직학(histology) 염색을 이용하여, 1, 3, 6, 12 및 30 개월 후, 추간판(100) 내에서 나일론 필라멘트(126)에 대한 조직 반응이 없었다. 추간판(100) 내에서 나일론 필라멘트(126)를 둘러싼 섬유증 캡슐화(fibrotic encapsulation)가 관찰되지 않았다. 유사하게, 인간 파일롯 임상 시험(human pilot clinical study)에서 1주, 3, 6, 12 및 24 개월에 나일론 필라멘트(126)에 대한 현저한 염증 반응이 없었다. 상부(106A) 및/또는 하부(106B) 확산구역으로부터 영양분/산소/pH 버퍼(131)의 내부 전달이 추간판(100) 내에서 필라멘트(126)를 둘러싼 섬유증 캡슐화의 방해 없이 지속된다.
도 40-41의 화살표에 의해 나타낸 바와 같이, 필라멘트(126) 또는 션트(126)의 복수의 코일 또는 나선형은 추간판(100) 높이를 상승(elevate)시키거나, 올리거나(raise), 높이거나(lift), 증가시키거나 또는 유지(sustain)시키기 위해, 추간판(100) 내에 벌크(bulk), 시밍(shimming), 충전(filling), 쿠션(cushion), 매스(mass), 웨징(wedging) 또는 강화(fortification)를 제공한다. 도 41에 나타낸 바와 같이, 필라멘트(126)의 나선형(spirals of filament)는 축 압박을 유지하기 위해 추간판 높이를 상승시키거나 유지시기기 위해, 척추 불안정성을 감소시키기 위해 추간판(100)을 강화시키기 위해(stiffen), 및/또는 후(facet) 통증을 줄이기 위해 후관절의 하관절돌기(inferior articular process)를 들어 올리기 위해 수핵(128)을 불리운다(bulk up).
나선의 필라멘트(126)은 축 압박(axial compression)을 유지하기 위한 추간판 높이를 상승시키거나 지지하기 위해, 척추 불안정성을 줄이기 위해 추간판(100)을 강화시키기 위해(stiffen), 및/또는 후(facet) 통증을 줄이기 위해 후관절(129)의 하관절돌기(inferior articular process, 143)을 들기 위해 수핵(128)을 더 크게 만든다(bulk up).
도 42에 나타낸 바와 같이, 필라멘트(126)를 통해 운반된 영양분/산소/pH 버퍼(131)가 생합성 분자를 생산하는 세포(277)에 공급되고, 생합성 분자는 글리코사미노글리칸, 콜라겐 또는 추간판 매트릭스일 수 있다. 도 43에서, 세포(277) 및 영양분/산소/pH 버퍼(131)가 추간판(100) 재생 및 통증 완화를 촉진하기 위해 추간판 내로 주입될 수 있다.
도 44에 나타낸 바와 같이, 하부 L5-S1 요추간판(100A) 및 L4-5 요추간판(100B)은 한 쌍의 장골능(140)에 의해 보호된다. 도 45에 나타낸 바와 같이, 직선 척추 바늘(102)은 추간판(100)의 수핵(128) 내로 션트(126)를 전달하기 어렵거나 심지어 불가능한 각도(angle)로 장골능(140) 아래로(over the iliac crest) 상부에 들어간다.
도 46은 필라멘트 바늘(101)을 퇴행성 추간판(100)의 수핵(128) 내로 이끄는, 탄력적으로 만곡된 캐뉼라(230)를 보여준다. 탄력적으로 만곡된 캐뉼라(230)는 추간판(100)의 환상부(378) 내로 확장기(220)를 통해 슬라이드함으로써 탄력적으로 곧게 된다. 그 후, 확장기(220)는 캐뉼라를 정지상태로 유지시키면서, 부분적으로 철수된다. 캐뉼라(230)는 느슨하게 패킹된 수핵(128) 내로 만곡(curvature) 및 전진을 재개한다. 도 25, 27-29와 유사하게, 형광투시법에 의해 만곡된 캐뉼라(230)의 말단 위치를 확인한 후, 도 22의 필라멘트 바늘(101)이 필라멘트(126) 나선형성(spiraling)을 위해 확장기(220)를 대체한다. 캐뉼라(230) 및 바늘(101)은 형상의 기억(shaped memory) 및 우수한 탄성을 위한 니켈 티타늄 합금으로 제조될 수 있다.
요약하면, 추간판(100) 안으로의 나선형 필라멘트(126)의 삽입은 젖산(162)화상을 감소시키고, 세포에게 영양분을 공급하기 위해(feed), 근육(193) 및 확산구역(106A 및/또는 106B)으로부터의 영양분/산소/pH 버퍼(131)를 증가시킨다. 또한 나선형 필라멘트(126)는 척추 불안정성 및 후 통증(facet pain)을 줄이기 위해 벌크(bulk) 및 쿠션을 더한다.
추간판(100) 수복을 위한 션트(126)는 통증을 완화하고 및/또는 퇴행성 추간판(100)을 재생하기 위해 유체를 이동 및 보유하기 위한 주위 온도 및 압력하에 측정가능한 특성과 함께 친수성이다. 물에 의한 포화(saturation) 후, 션트(126)는 션트(126)의 매트릭스 안에서 물을 흡수함으로써 10% 내지 500%의 중량이 증가된다. 건강한 인간 추간판(100)은 80% 물을 포함한다. 물 포화 후, 바람직한 물 흡수성(water absorbency)은 30% 내지 102%이다. 션트(126)는 물 보유 주머니(water retaining pocket) 또는 물 이동 채널(water transporting channel)로 작용하는, 1 나노-미터 내지 500 마이크로-미터 사이의 포어 크기를 가질 수 있다. 도 42에 나타낸 바와 같이, 또한 션트(126)의 포어(124)는 세포(277) 부착 및 세포 증식을 위한 스캐폴딩 또는 하우징으로 기능한다. 션트(126)에 대한 물 접촉각은 0 내지 60도이다. 션트(126)의 바람직한 물 접촉각은 0 내지 30도이다. 션트(126)에 염분을 끌어오기 위한 모세관 작용의 높이는 0.5 내지 120 cm이다. 염분을 끌어오는 모세관 작용의 바람직한 높이는 1 내지 60 cm이다. 돼지 혈액을 끌어오기 위한 모세관 작용의 높이는 0.5 내지 50 cm이다. 돼지 혈액을 끌어오기 위한 모세관 작용의 바람직한 높이는 1 cm 내지 25 cm이다. 션트(126)를 통한 염분 사이포닝 이동률(saline siphoning transport rate)은 습도 챔버(humidity chamber) 안의 8시간당 0.1 내지 10 cc이다. 인간 요추간판(100)은 압박(compression)으로 인해 1일당 약 0.5 내지 1.5 cc 유체를 잃는다. 션트(126)를 통한 염분 사이포닝 이동률은 습도 챔버에서 8시간 당 0.5 내지 5 cc가 바람직하다. 션트(126)를 통한 돼지 혈액 사이포닝 이동률은 습도 챔버에서 8시간당 0.1 내지 10 cc이다. 션트(126)를 통한 돼지 혈액 사이포닝 이동률은 습도 챔버에서 바람직하게는 8시간당 0.5 내지 3 cc이다.
양 및 인간 임상 시험에서 사용된 션트(126)는 주위 온도 및 압력 하에서 하기 물리적 특성을 갖는다: (1) 물 포화 후 80% 중량 증가, (2) 물 접촉각 0 도, (3) 돼지 혈액의 경우 11 cm, 청색 염료를 가진 염분의 경우 40 cm의 모세관 작용의 높이, 및 (4) 습도 챔버 중 돼지 혈액 사이포닝 비율 8시간당 1.656 +/- 0.013 cc.
통증성 요추간판(100)에서 평균 젖산 농도는 약 14.5 mM, 부피 15 cc 또는 미만이다 (Diamant B, Karlsson J, Nachemson A: Correlation between lactate levels and pH of patients with lumbar rizopathies. Experientia, 24, 1195-1196, 1968). 혈장에 의한 즉각적 젖산 중화를 보여주기 위해 인 비트로 시험을 수행하였다.
나선형 션트(126)를 내부에 형성시키고, 그 후 소고기(beef)의 신선한 부분으로부터 추출했다. 나선형 션트(126)에서 흡수된 혈장은 42%의 14.5 mM, 15 cc의 젖산 용액을 즉각적으로 중화시켰고, 이는 pH 미터에 의해 측정했다.
약 85% 요통 환자는 MRI 또는 CT 하에 신경 충돌을 보이지 않는다. 신경 충돌이 없는 환자는 10(가장 극심) 중 8-9의 시각적 아날로그 점수(visual analog score)의 만성 요통, 및 시각적 아날로그 점수 8의 다리 통증을 겪었다. 션트(126)의 이식 5일 후, 요통의 경우 시각적 아날로그 점수가 2.5까지 떨어졌으나, 다리 통증의 경우 시각적 아날로그 점수가 8에서 지속되었다. 5.5-개월 추적(follow-up)에서, 요통의 경우 시각적 아날로그 점수가 2.0까지 떨어지고, 다리 통증의 경우 시각적 아날로그 점수가 8로부터 0까지 떨어졌다. 신속한 요통 완화는 인접한 감각 신경(118)의 산 화상(acid burn)을 완화시키는 환자의 혈장에 의한 즉각적 젖산(162) 중화에서 기인할 수 있다. 다리 통증은 척수 신경(194) 및 화학적 신경근염(chemical radiculitis)의 산 흉터(acid scaring)에 의해 유발될 수 있고, 통증을 치유 및 완화하기 위해 시간이 걸린다. 인간 임상 시험에서, 바늘(101) 및 캐뉼라(230)의 외부 직경은 각각 1.83 및 2.41 mm에 불과하다. 션트의 외부 직경은 0.55-0.77 mm이다.
요실금은 여성, 특히 다회의 임신 및 자연분만 후 여성에게 일반적이다. 주요한 요도 괄약근의 작용은 방광경부(519)에서 평활근(532)에 의해 작동된다. 도 47은 비뇨기 제어(urinary control)를 갖는 여성의 정상적인 좁은 방광경부(519)를 보여준다. 평활근(532)은 점막(533)이 형성되어 있는 요도의 루멘(517)의 개방 및 폐쇄를 제어한다. 임신 동안, 태아는 수개월 동안 방광(518) 및 요도(516)에 압박을 가한다. 도 48에 나타낸 바와 같이, 하향 압박이 방광경부(519)의 평활근(532) 및 요도의 루멘(517)을 평평하게 하고 확장시킨다. 방광경부(519)에서의 확장된 루멘(517)이 요도의 루멘(517) 중 점막(533)의 접착을 위한 평활근(532)의 괄약근 폐쇄의 범위를 넘는다. 그 결과, 기침, 재채기, 웃음 또는 심지어 기립(standing)으로부터 증가된 복부 압력 동안 복압성 요실금이 발생한다. 복압성 실금에 대한 수술적 개입에서, 방광경부(519)의 후벽(posterior wall)(524)을 지지하고 앞으로 밀기 위해 질(520)은 인대로 앞쪽으로 당겨져 고정되어, 괄약근의 작용 동안 요도 점막(533)의 접착을 위해 요도 루멘(517)을 좁혔다.
도 49에서 원뿔형-헤드 확장기(cone-head dilator)(220) 내의 바늘(460)이 방광경 또는 초음파 안내하에 방광경부(519)의 요도 평활근(532) 내로 삽입된다. 에코발생(echogenic) 겔이 요도 근육(532) 안의 바늘(460) 팁의 위치를 확인하기 위해 바늘(460)을 통해 주입될 수 있다. 원뿔형-헤드 확장기(220)는 요도 근육(532) 내로 바늘(460)을 통해 슬라이드한다. 바늘(460)이 철수된다. 추가적인 에코발생 겔이 요도 근육(532) 안의 확장기(220) 팁의 위치를 보장하기 위해 제거가능한 루어 록(530)을 통해 주입될 수 있다. 루어 록(530)은 수복을 위해 준비하기 위해 제거된다. 추간판(100) 수복과 유사하게, 캐뉼라(230)는 확장기(220)를 통해 요도 근육(532) 내로 슬라이드한다. 도 23에 나타낸 바와 같이, 확장기(220)는 캐뉼라(230) 안에서 필라멘트(126)가 로딩된 필라멘트 바늘(101)로 교체된다. 도 50에서 나선형 필라멘트(126)가 도 25, 27 및 29-35에서 나타낸 바와 같이, 필라멘트 바늘(101)의 철수, 전진, 회전 및 밀기에 의해 생성된다. 도 51은 요도(516)의 후벽(524)의 평활근(532) 안에 형성된, 확장된 요도 루멘(517) 및 초기 나선형 필라멘트(126)를 가진 요도(516)의 축 방향도(axial view) 또는 단면도를 보여준다.
도 52는 요도의 근육(532)의 괄약근의 작용 동안 요도 점막(533)의 접착을 용이하게 하는 요도의 루멘(517)의 크기 감소를 가져오는, 요도 루멘(517)의 공간 내로 잠식하거나(encroach) 연장하기 위해 후벽(524)에서 나선형 필라멘트(126)에 의한 요도 평활근(532)의 벌킹, 확대 또는 충전을 보여준다. 도 53에 나타낸 바와 같이, 요도 루멘(517)을 더 좁히기 위해 나선형 필라멘트(126)의 복수의 위치가 요도 근육(532) 내로 이식될 수 있다. 요도(516)의 벌킹의 경우, 요도의 평활근(532)으로의 박테리아의 침투를 피하기 위해 필라멘트(126)가 루멘(517) 안으로 연장되어지 않아야 한다. 필라멘트(126)의 벌킹에 의한 요도 루멘(517)의 폐쇄가 방광경을 통해 적절해 보이는 경우, 도 26의 바늘 핸들(130)의 기단 말단(501)과 보빈(152) 사이의 필라멘트(126)가 잘려지고, 필라멘트(126)의 나선형성은 요도 근육(532) 내로 바늘(101) 중 잔여 필라멘트(126)를 완전하게 나선형성시키기 위해 바늘(101)의 철수, 재전진 및 회전으로 지속된다. 이식된 필라멘트(126)의 양은 의사에 의해 선택가능, 제어가능, 제한가능 또는 조절가능하다. 필라멘트(126)는 일정 정도의 견고함(stiffness) 또는 형상 메모리(shape memory)를 가진 나일론, 폴리프로필렌 또는 생분해성 모노-필라멘트 봉합사일 수 있다. 형상 메모리 필라멘트(126)의 코일 형성(coiling) 또는 나선 형성은 요도(516)의 백보드 지지(backboard support) 및 괄약근 작용을 증진하는 탄성적 벌킹 또는 확장(elastic bulking or expansion)을 제공하기 위해 조직 안에서 확장한다. 도 54는 복압성 요실금을 완화하고 괄약근의 제어를 회복하기 위해 질(520)과 요도 루멘(517) 사이의 조직을 쿠션(cushioning), 벌킹 또는 지지하는, 필라멘트(126)의 나선형에 의한 방광경부(519)의 좁히기(narrowing)를 보여준다.
겔-유사 벌킹제는 변실금을 치료하기 위해 후 괄약근(fecal sphincteric muscle)의 근육으로 주입되었으나, 대변(feces)이 실질적으로 단단하고 커서 겔-유사 작용제(gellike agent)의 벌킹을 평평하게 하고(flatten) 무효로 할 수 있다. 반면에, 도 49-54의 요도의 벌킹과 유사하게, 탄성 및 형상-메모리 필라멘트(126)의 나선형이 상호연결되어, 편평화(flattening), 이동(migration) 또는 변위(dislocation)을 막고, 후 괄약근의 벌킹 및 제어를 유지할 수 있다.
필라멘트(126)는 봉합사(suture)(126)일 수 있다. 또한 봉합사(126) 나선 형성 장치(spiraling device)가 여드름 흉터 또는 미용 결함(cosmetic defect)으로부터의 만입부를 충전(fill)하기 위해 피부 아래에서 봉합사(126)를 나선형성시키고 및 패킹(pack)하기 위해 사용될 수 있다. 또한 말단 단부에서의 봉합사(126)의 나선형(spiral)이 조직 내에서 깊은 봉합사 앵커(suture anchor)로서 사용될 수 있다. 봉합사(126)의 기단 단부는 페이스 리프트 및 기타 봉합 회복(suture repair)과 같은 마이크로-비습적 절차(micro-invasive procedure)를 통한 조직 고정(tissue fastening)을 위해 조직 수복 바늘(tissue repairing needle)로 꿰매질 수 있다.
필라멘트(126) 또는 필라멘트(126)의 가닥(104)은 체액 중 수화 동안 확장 또는 팽창(swell)할 수 있다. 팽창된 필라멘트(126)는 필라멘트(126)의 나선형의 벌킹 또는 효능(efficacy)을 증진하기 위해 조직 내에 크기 또는 매스(mass)를 더한다. 또한 필라멘트(126)는 확장(expansion)을 위해 친수성 작용제 또는 팽창제, 예를 들면 폴리에틸렌 글리콜, 콜라겐, 히알루론산 등으로 코팅될 수 있다.
도 49의 확장기(220)는 에코발생 액체(echogenic liquid)의 주입을 위해 기단 단부에서 루어 록(531)에 연결되는 캐뉼라(230)로 대체될 수 있다. 요도 근육(532) 내로의 바늘(460) 천공(puncturing) 후, 캐뉼라(230)가 요도 근육(532) 내로 바늘(460)을 통해 슬라이딩하여 전진된다. 바늘(460)이 철수된다. 에코발생 겔 또는 액체가 요도의 근육(532) 안의 캐뉼라(230)의 말단 위치를 확인하기 위해 캐뉼라(230)를 통해 주입될 수 있다. 캐뉼라(230)는 조직을 관통하는 능력(tissue puncturing capability)이 없기 때문에, 위치 확인을 위한 에코발생 겔의 주입이 필요하지 않을 수 있다. 필라멘트 바늘(101)이 필라멘트(126) 나선형성을 위해 캐뉼라(230) 내로 삽입된다.
도 55에 나타낸 바와 같이, 필라멘트(125)가 바늘(101)의 루멘(269) 안으로 회수(retrieval)되는 것을 막기 위해 매듭(462)이 필라멘트(126)의 말단부(126A)에서 묶여질(tie) 수 있다. 또한 매듭(463)은 캐뉼라(230)의 스내깅 포인트(231)에 의한 잡기(catch) 또는 걸기(hooking)를 용이하게 하고, 이는 도 25로부터 더 개선된 것이다. 필라멘트(126)의 U-가닥은 말단부(126A) 및 기단부(126B 및 126C)로 나누어질 수 있다. 도 56에 나타낸 바와 같이, 필라멘트(126)의 기단부(126B)는 외부에 걸쳐질 수 있는(drape) 반면에, 필라멘트(126)의 또 다른 기단부(126C)는 바늘(101) 내로 삽입될 수 있다. 도 57에 나타낸 바와 같이, 단일 가닥의 필라멘트(126)가 바늘(101) 내로 삽입될 수 있다. 또한 단일 가닥의 필라멘트(126)는 캐뉼라(230)의 스내깅 포인트(231)에 의해 걸리고(snagg) 회전하여 나선형 필라멘트(126)를 형성할 수 있다. 도 57에 나타낸 바와 같이, 바늘(101)의 루멘(269) 내로의 단일 가닥의 필라멘트(126)의 회수를 막기 위해 매듭(463)이 말단부(126A)에서 묶인다. 도 58에 나타낸 바와 같이, 앵커(462)가 필라멘트(126)의 말단 단부에 부착(attach)될 수 있다. 앵커(462)는 생분해성 물질 또는 pH 버퍼, 영양분 또는 약의 정제로 제조될 수 있다. 또한 앵커(462)는 토글(462), 돌출부(protrusion)(462) 또는 래치(462)일 수 있다.
도 59에 나타낸 바와 같이, 필라멘트 그리퍼(111)는 크로스바(111)일 수 있다. 도 60에 나타낸 바와 같이, 필라멘트(126)는 캐뉼라(230)로의 삽입을 위해 크로스바(111)를 걸쳐 고리모양으로 이동한다(loop). 도 61에 나타낸 바와 같이, 크로스바(111)는 바늘(101)의 원통형 루멘(269)을 두 개의 반-원통형 루멘(269)으로 나누는, 종방향 면일수 있다. 크로스바(111) 또는 횡단면(111)은 조직 내로 나선형 필라멘트(126)를 단단히 패킹할 수 있다. 도 62에 나타낸 바와 같이 크로스바(111)는 두 개의 연장바(extension bar)(112)에 의해 연장될 수 있다. 도 63에 나타낸 바와 같이, 필라멘트(126)는 연장된 크로스바(11)를 걸쳐 고리모양으로 이동한다(loop). 또한 연장된 크로스바(111)는 두 개의 반-원통형 루멘(269)으로 나누는 횡단면(111)으로 연장될 수 있다. 도 64에 나타낸 바와 같이, 필라멘트 그리퍼(111)는 크로스 스터브(111)일 수 있다. 도 65에 나타낸 바와 같이, 크로스 스터브(111)는 또한 세로로 루멘(269)를 통한 두 개의 종방향 스터브일 수 있다.
도 25, 26 및 32에 나타낸 바와 같이, 보빈(152)으로부터 바늘(101)의 기단 루멘(269) 안으로의 필라멘트(126) 로딩은 필라멘트(126)의 말단 단부(126A)를 고정하고 바늘(101)을 철수시키는 것에 의해 수행된다. 필라멘트 전진기(526)가 바늘(101) 철수 없이 필라멘트(126)를 전진시키기 위해 수동으로 사용되거나 동력화될 수 있다. 도 66에 나타낸 바와 같이, 필라멘트 전진기(526)는 멀리 가리키는, 탄력있게 접을 수 있는 미늘(resiliently collapsible barb)(528)을 부착한 스템(527)을 포함한다. 탄력있게 접을 수 있는 미늘(528)은 폐쇄 위치 및 개방 위치를 갖는다. 폐쇄 위치에서, 탄력있게 접을 수 있는 미늘(528)의 말단 단부는 도 67의 실선으로, 스템(527)과 비슷하다. 개방 위치에서, 탄력있게 접을 수 있는 미늘(528)의 말단 단부는 도 67의 파선으로, 스템(527)으로부터 외향으로 벗어나거나 이동한다. 조직 안에서의 작동시, 필라멘트 전진기(526)의 말단 단부 및 탄력있게 접을 수 있는 미늘(528)은 바늘(101)의 루멘(269) 내에 감추어지고 작동된다. 바늘 루멘(269)은 비-원형(non-circular) 형상일 수 있다. 루멘(269)의 단면은 도 70A에서의 유사한 배치인 필라멘트 전진기(526)를 수용하기 위한 하나, 필라멘트(126)를 수용하기 위한 다른 하나의 두 개의 연결 원형 루멘(connecting circular lumen)(269)을 포함할 수 있다. 두 개의 연결 원형 루멘(269) 사이의 개구가 접을 수 있는 미늘(528)이 연장되고 필라멘트(126)와 결합될 수 있게 한다. 필라멘트 전진기(526)의 말단 이동(distal movement) 동안, 상기 접을 수 있는 미늘(528)은 필라멘트(126) 상에 그립(grip), 천공(puncture), 삽입, 고정(hold), 잡기(grab), 부착(attach), 결합(engage), 걸기(hook) 또는 래치하는 개방 위치에 있고, 필라멘트(126)를 멀리 이동시킨다. 필라멘트 전진기(526)의 기단 이동 동안, 탄력있게 접을 수 있는 미늘(528)은 필라멘트(126)와의 결합을 풀고 스템(527)에 인접한 폐쇄된 위치로 철회(retract), 회수(retrieve) 또는 붕괴(collapse)한다. 상기 접을 수 있는 미늘(528)은 스템(527) 또는 필라멘트 전진기(526)의 원형 말단-기단 이동 동안 필라멘트(126)를 잡고 놓을 수 있도록 탄력있거나(elastic) 유연하다(flexible). 상기 접을 수 있는 미늘(528)은 스템(527)을 따라 간격을 두고 배치된다. 도 68의 필라멘트 전진기(526)의 축 방향 또는 수직 방향 도면은 약 120도 떨어진 탄력있게 접을 수 있는 미늘(528)의 배향(orientation)을 보여준다. 도 69는 약 90도 떨어진 탄력있게 접을 수 있는 미늘(528)을 보여준다. 도 70에 나타낸 바와 같이, 또한 필라멘트(126)는 바늘(101)의 루멘(269) 안에서 필라멘트 전진기(526)로서 수동으로 구동되거나 동력화된 회전 오거(motorized rotational augur)(526)에 의해 전진될 수 있다. 상기 오거(526)는 필라멘트(126)를 결합(engage), 전달(convey) 또는 바늘(101)로부터 방출(propel)시키기 위해 스템(527) 및 나사-유사 또는 나선형 쓰레드(screw-like or helical thread)(528)를 포함한다. 조직 내 작동(operation)시, 필라멘트 전진기(526) 및 나사-유사 쓰레드(528)의 말단 단부는 바늘(101)의 루멘(269) 안에서 감춰지고 작동된다. 또한 바늘 루멘(269)은 비-원형 형상일 수 있다. 도 70A에서 보는 바와 같이, 루멘(269)의 단면은 도 70A에 나타낸 바와 같이, 회전 오거(526)를 수용하기 위한 하나, 필라멘트(126)를 수용하기 위한 다른 하나의 두 개의 연결 원형 루멘(269)을 포함할 수 있다. 두 개의 연결 원형 루멘(269) 사이의 개구가 나사-유사 쓰레드(528)가 연장되고 필라멘트(126)와 결합될 수 있게 한다. 탄력있게 접을 수 있는 미늘(528) 및 나사-유사 쓰레드(528)의 동력화된 속도는 발 페달에 의해 제어될 수 있다. 높은 토크 동안, 토크 센서는 모터의 감소 또는 정지를 개시한다. 동력화된 필라멘트 전진기(526)는 수술 시간을 아끼고 의사가 조직을 수복하기 위해 필라멘트(126)를 패킹하기 위한 바늘(101) 회전 및 밀기(pushing)에 집중하게 한다. 탄력있게 접을 수 있는 미늘(528) 및 나사-유사 쓰레드(528)는 필라멘트 전진기(526)의 필라멘트 결합기(filament engager)(528)로 불릴 수 있다.
도 71은 필라멘트(126) 상의 홀딩을 용이하게 하는 복수의 스내깅 포인트(231)를 갖는 캐뉼라(230)를 보여준다. 도 72는 재밍(jamming)을 막기 위해 바늘 재전진 동안 돌출하는 필라멘트를 위한 큰 창(window)(100)을 보여준다. 상기 창(110)은 스내깅 포인트(231)에 대해 개방된다. 도 73은 바늘(101)로부터 도 22-25, 27-28, 32, 46, 50, 55-58, 60, 63의 연장된 필라멘트(126)의 잡기(trapping) 또는 걸기(hooking)를 용이하게 하기 위한 캐뉼라(230)의 스내깅 포인트(231)의 탄력적 만곡 또는 내향 굽음을 보여준다. 탄력적으로 만곡된 스내깅 포인트(231)를 가진 캐뉼라(230)는 니켈-티타늄 합금 또는 니티놀로 제조될 수 있다. 필라멘트 바늘(101)의 전진 동안, 탄력적으로 만곡된 스내깅 포인트(231)는 바늘(101) 및 연장된 필라멘트(126)의 통과가 가능하도록 탄력적으로 개방되거나 또는 곧게 펴진다(straighten). 탄력적으로 만곡된 스내깅 포인트(231)는 도 25 및 32의 결과와 유사하게, 연장된 필라멘트(126)를 트랩(trap), 캐치(catch) 또는 걸기(hook) 위해 내향 그립(inward grip)을 제공한다. 캐뉼라(230)의 다른 탄력적으로 만곡된 스내깅 포인트(231)가 도 74에 도시된다. 상기 스내깅 포인트(231)는 바늘(101)로부터 연장된 필라멘트(126)를 걸기 또는 트랩(trap)하기 위한 도 75의 캐뉼라(230)의 말단 단부에 있는 탄력적으로 만곡된 벽 또는 게이트(231)일 수 있다. 도 76는 캐뉼라(230)의 말단 루멘(268)을 제한하는, 내부로 굽거나 탄력적으로 만곡된 게이트(231)의 단면도를 보여준다. 탄성 스내깅 포인트(231)는 스프링 편향식 암(spring biased arm, 231)으로 불릴 수 있다.
도 77에 나타낸 바와 같이 유연한(flexible) 필라멘트가 직물 제조 기법, 예를 들면 가닥(104) 브레이딩(braiding)하거나 트위스팅(twisting)에 의해 제조 또는 형성될 수 있다. 트위스팅의 경우, 가닥(104)의 최소 개수가 2개이다. 도 77에 나타낸 바와 같이, 브레이딩의 경우, 가닥(104)의 최소 개수가 3개이다. 3개 이상의 가닥(104)을 브레이딩하거나 엮는(intertwining) 것은 필라멘트(126)의 탁월한 유연성, 강도 및 다공성(porosity)을 제공한다. 캐뉼라(230)의 스내깅 포인트(231) 및 바늘(101)의 그리퍼(111)는 필라멘트(126)를 잘 잡고(catch), 걸고(snag) 또는 결합(engage)할 수 있다. 도 78에 나타낸 바와 같이, 유연성 필라멘트(126)는 또한 짜여질 수 있다(weave). 위빙(weaving)은 일반적으로 90도 각으로 배향된 가닥(104)을 상호 간에 위 아래로 걸쳐 꼬는 것(interlacing)이다. 위빙으로부터 가닥(104)의 반은 선형 필라멘트(126)를 따라 길이-방향으로 배향될 수 있어서, 근육 또는 확산구역(106A, 106B)으로부터 퇴행성 추간판(100) 내로 모세관 현상 또는 유체 흐름을 촉진한다. 도 79에 나타낸 바와 같이, 유연성 필라멘트(126)는 니트(knit)될 수 있다. 니팅(knitting)은 하나 이상의 가닥(104)의 고리(loop)를 서로 맞물리게 하는 것(interlocking)에 의해 만들어진 구조이다. 니트 필라멘트(knitted filament)(126)는 가장 우수한 탄력성 확장 및 압축(compression) 능력을 갖고, 추간판(100)의 압박 및 이완 동안 추간판(100)과 신체 순환(body circulation) 사이에서 가장 많은 유체 운반 또는 교환을 가져온다. 또한, 도 39-40에 나타낸 바와 같이, 코일, 나선형 또는 릴(reel)의 니트 필라멘트(126)는 유체 흡수도를 증진시키는 가장 높은 다공성을 가질 수 있어서, 무혈 추간판(100)의 다양한 부분 내로 분산하기 위한 영양분/산소/pH 버퍼(131)의 저장소(reservoir)를 생성한다. 또한, 니트된 가닥(104)을 갖는 코일형 또는 나선형 필라멘트(126)는 후관절(129) 안에서 로딩(loading) 및 통증을 줄이기 위해 추간판(100) 내에 탄성 쿠션을 제공한다. 니트 필라멘트(126)는 세포(277) 부착 및 증식을 위한 탁월한 매트릭스 또는 스캐폴딩일 수 있다. 또한 니트 필라멘트(126)는 소변 또는 대변의 제어를 회복시키기 위해, 괄약근을 벌킹하는 크게 확장가능한 나선형(spiral)을 제공할 수 있다. 필라멘트(126)는 부직(non-woven) 가닥(104)으로 제조될 수 있다. 용어 부직(non-woven)은 카드/바늘-천공(carded/needle-punched), 스펀-본디드(spun bonded), 멜트 블로운(melt blown) 등과 같은 모든 기타 기법을 포함하기 위해 직물 산업에서 사용된다. 부직 필라멘트(126)는 세포(277) 성장 및 증식을 위한 스캐폴딩으로서 큰 표면적을 제공할 수 있다. 또한 필라멘트(126)에 대한 직물 제조 기법의 조합이 바늘(101) 및 캐뉼라(230)에 사용될 수 있다.
필라멘트(126)의 재료 및/또는 배향은 (1) 유량, (2) 인장 강도, (3) 환상 봉인(annular sealing), (4) 다공성, (5) 유체 흡수성, (6) 스내깅 능력(snagging ability), (7) 탄성, (8) 용질 운반의 선택성, (9) 세포의 스캐폴드 부착, (10) 유연성, (11) 내구성, (12) 멸균 기법, (13) 섬유증 형성(fibrotic formation), (14) 생체적합성, 및/또는 (15) 벌킹에 영향을 미칠 수 있다. 도 80에 나타낸 바와 같이, 필라멘트(126)는 경사각(slanted angle)으로 절단되고, 필라멘트(126)의 단면을 보여준다; 가닥(104)은 길이-방향 필라멘트(126)에 대하여 경사지거나 대각선으로 배향(diagonally orient)된다. 도 81은 래퍼(wrapper), 시스(sheath) 또는 커버(127)에 의해 덮인, 필라멘트(126)에 평행인 가닥(104)의 단면을 보여준다. 평행-배향된 가닥(parallel-oriented strand, 104) 및 래퍼(127)는 압출(extrusion)에 의해 제조될 수 있다. 도 82에 나타낸 바와 같이, 또한 상기 가닥(104)은 필라멘트(126)에 대하여 평행인 마이크로 튜브일 수 있다. 래퍼(127)는 필라멘트(126)를 형성하는 마이크로 가닥(104)을 커버, 유지(retain), 봉입(enclose) 또는 수용(house)하기 위해 사용된다. 개별 마이크로 튜브 가닥(104)은 모세관 작용을 가질 수 있어서, 추간판(100) 내로 필라멘트(126)를 통하여 영양분/산소/pH 버퍼(131)를 유인한다.
상기 가닥(104)은 생체적합성 및 친수성 물질로 만들어질 수 있고, 저 삼투압을 갖는 조직으로부터 고 삼투압을 갖는 건조된 추간판(100)의 중간층으로 영양분/산소/pH 버퍼 용질(131)을 갖는 유체를 흡수, 유지 또는 유인한다. 필라멘트(126)는 인간 이식에 대하여 승인된 봉합사일 수 있다. 조직을 고정(fasten)하는 대신에, 봉합사는 필라멘트(294)로 사용되어, 요통을 완화하기 위해 저삼투압으로부터 고삼투압으로 유체를 운반한다.
도 83에 나타낸 바와 같이, 필라멘트(126)는 추간판(100) 중 유체를 운반 및 보유하기 위해 포어(124)를 갖는 친수성 스폰지 또는 폼으로 제조될 수 있다. 포어(124)는 개방되고, 다른 포어(124)에 연결될 수 있다. 또한 포어(124)는 유체 및 세포(277)를 보유하기 위해 폐쇄되고, 다른 포어(124)에 연결되지 않을 수 있다. 도 84의 단면도에 나타낸 바와 같이, 필라멘트(126)는 고체이거나, 포어가 없거나(pore-less) 또는 치밀할 수 있다. 고체 필라멘트(126)는 모노-필라멘트 봉합사(126)와 유사하다. 모노-필라멘트(126)는 상대적으로 강성이고(stiff), 나선형 또는 코일형 구성에 저항(resist)하는 형상-기억을 포함한다. 나선형 모노-필라멘트(126)는 조직 안에서 탄력적으로 확장되어, 요실금 또는 변실금을 치료하기 위한 괄약근의 탄성 벌킹에 적합하다.
진행된 퇴행성 인간 추간판(100)으로부터 단리된 추간판 세포(277)는 적절한 pH에서 영양분의 풍부한 공급을 갖는 조직 배양에서 콜라겐 및 글리코사미노글리칸을 여전히 생산할 수 있다(Gruber H.E., Leslie K., Ingram J., Hoelscher G., Norton H.J., Hanley E.N. Jr.: Colony formation and matrix production by human anulus cells: modulation in three-dimensional culture, Spine, July 1, 29(13), E267-274, 2004. Johnstone B, Bayliss MT: The large proteoglycans of the human disc, Changes in their biosynthesis and structure with age, topography, and pathology, Spine, Mar 15;20(6):674-84, 1995.). 또한, 줄기 세포가 퇴행성 추간판에서 최근에 발견되었다(Risbud MV, Gattapalli A, Tsai TT, Lee JY, Danielson KG, Vaccaro AG, Albert TJ, Garzit Z, Garzit D, Shapiro IM: Evidence for skeletal progenitor cell in the degenerate human disc, Spine, Nov 1;32(23), 2537-2544, 2007.). 영양분(131) 결핍 및 산성 pH는 생체 내에서 추간판(100) 수복을 저해할 수 있다.
도 42에 나타낸 바와 같이, 필라멘트(126) 또는 션트(126)는 세포(277) 부착을 위해 영양분/산소/pH 버퍼 용질(131)을 공급하는 스캐폴드 및 스피곳(spigot)일 수 있다. 영양분/산소/pH 버퍼 용질(131)의 지속적 또는 재생가능한 공급으로, 추간판 세포(277)는 수핵(128) 및 환형부(378)의 주요 성분인 보수성(water-retaining) 글리코사미노글리칸 및 콜라겐과 같은 생합성 산물(160)을 만들기 시작한다. 양(sheet) 시험에서, 3 개월 후 션트(126)의 나일론 가닥(104) 상에 새로 형성된 글리코사미노글리칸을 사프라닌(Safranin) 조직학 염색을 이용하여 볼 수 있다.
글리코사미노글리칸의 생합성을 위한 술페이트 결합(incorporation)의 비율은 pH에 민감하다. 술페이트 결합의 최대 비율은 pH 7.2-6.9이다. 술페이트 결합의 비율은 추간판 내에서 산성 pH에서 약 32-40%로 떨어진다 [Ohshima H, Urban JP: The effect of lactate and pH on proteoglycan and protein synthesis rates in the 추간판. Spine, Sep: 17(9), 1079-82, 1992]. 따라서, 션트(126)를 통한 pH 버퍼 용질(131)을 이용한 pH 정상화(normalization)는 보수성 글리코사미노글리칸의 생산 및 션트 추간판(shunted disc, 100)의 팽창압을 증가시킬 것이다.
도 40 및 42에 나타낸 바와 같이, 영양분(131)의 지속적 공급과 함께, 새로 형성된 생합성 물질(160)은 션트 추간판(100) 내에 삼투압을 증가시키고 내향 유체 흐름을 증진시킨다. (1) 외부 션트(126), (2) 종판(105)을 통한 혈액 모세혈관(107), 및/또는 (3) 환형부(378)를 통하여 유체 흐름이 증가되게 된다. 또한 유체가 새로 형성된 보수성 글리코사미노글리칸(160)에 의해 보유된다. 그 결과, 션트 추간판(100)의 팽창압은 증가한다. 분절(segmental) 또는 척추 불안정성이 감소된다. 척추 불안정성을 경계하는 것으로부터 근육 긴장 및 통증이 감소된다. 후관절(129)의 로드 및 통증이 감소된다. 젖산(162)은 산 화상(acid burn)을 줄이거나 완화시키기 위해 영양분/산소/pH 버퍼 용질(131)의 유입에 의해 더 중화된다. 추간판(100) 높이는 도 40-41의 화살표에 의해 나타낸 바와 같이 상승되거나, 높여지거나 또는 증가된다. 션트(126)의 이식은 퇴행성 추간판(100)이 수복되도록 할 수 있다.
또한, 아데노신 트리포스페이트, ATP는 추간판(100) 상의 압박 하중을 지탱하기 위한 보수성(water retaining) 글리코사미노글리칸의 생합성을 포함한, 생화학적 반응을 구동시키거나(drive) 또는 작동(energize)시키는데 필수적인 고-에너지 화합물이다. 혐기성 조건에서, 각 글루코스 분자의 대사는 2개의 ATP 및 2개의 젖산(162)만을 생산하고, 이는 인접한 신경(118)을 자극한다. 산소(131)가 내부 및/또는 외부 션트(126)를 통하여 투과하는 경우, 추간판 재생을 작동시키고 요통을 완화하기 위해 호기성 조건에서 해당과정, 시트르산 회로 및 전기전달계를 통하여 36개의 ATP가 각각의 글루코스 분자로부터 생산될 수 있다.
도 43에 나타낸 바와 같이, 또한 고농도의 영양분(131)이 높은 삼투도(osmolarity)를 즉각적으로 생성하기 위해 내부 및/또는 외부 션트 추간판(100) 내로 주입될 수 있다. 높은 삼투도는 션트 추간판(100) 안으로의 유체 흐름을 촉진한다. 그러나, 글루코스 또는 당 주입은 추가적 젖산(162)을 생산할 수 있어서, 더 많은 통증을 유발할 수 있다. 술페이트 및 아미노산이 도 42의 생합성 산물과 같은, 글리코사미노글리칸 및 콜라겐의 생산 및 삼투도를 높이기 위해 고농도로 주입될 수 있다. 마그네슘 술페이트, 포타슘 술페이트, 또는 소듐 술페이트는 높은 수 용해도로 주입할 수 있고 수핵(128) 중 글리코사미노글리칸의 생합성을 위해 필수적이다. 또한 프롤린 및 글리신이 높은 수 용해도로 주입가능할 수 있고 환형부(278) 중 콜라겐의 생합성을 위해 필수적인 영양분(131)이다.
또한 진통제, 항우울제, 스테로이드, NSAID, 항생제, 항염증 약물, 알칼리제 또는 기타 약물이 통증을 즉각적으로 감소시키기 위해 션트 추간판(100) 내로 주입될 수 있다.
도 43에 나타낸 바와 같이, 환자의 건강한 추간판(100)으로부터의 자가이식편(autograft) 추간판 세포(277)가 추간판 재생 및 생합성 산물(160)의 생산을 촉진하기 위해 퇴행성 션트 추간판(degenerated and shunted disc)(100) 내로 이식될 수 있다.
무혈성 추간판(100)은 봉인되고(seal) 면역-단리성(immuno-isolated)이다. 술페이트와 같은 작은 이온, 및 프롤린과 같은 작은 분자는 수핵(128) 내로 확산되는 것으로부터 크게 제한된다. 잘 봉인된 추간판(100)은 면역 반응을 촉발(trigger)하지 않고, 아마도 항-거부 약물을 필요로 하지 않고, 다른 인간, 사체 또는 심지어 동물의 추간판(100)으로부터 공여 세포(277)를 캡슐화(encapsulate)할 수 있다. 추간판(100) 재생의 경우, 공여 세포(277)는 또한 줄기 세포(277), 척삭(notochord)(277) 또는 연골세포(chondrocytes)(277)일 수 있다. 필라멘트(126) 또는 션트(126)는 영양분/산소/pH 버퍼 용질(131)에 대하여 투과가능하지만 면역 반응을 촉발의 원인이 되는 세포 및/또는 사이토카인에 대하여 불투과성이다. 면역계의 세포는 거대 세포, 대식 세포, 단핵 포식세포, T-세포, B-세포, 림프구, 눌세포(Null cell), K 세포, NK 세포 및/또는 비만세포(mask cell)를 포함한다. 또한 사이토카인은 면역글로불린, IgM, IgD, IgG, IgE, 기타 항체, 인터루킨, 림포카인, 모노카인 또는 인터페론을 포함한다.
영양분(131) 및 젖산(162)의 분자량은 면역-반응 세포 및 사이토카인보다 훨씬 더 작다. 운반 선택성(transport selectivity)은 반-투과성 션트(126) 안의 포어 또는 채널의 크기에 의해 조절 또는 제한될 수 있다. 션트(126)의 분자량 컷오프 상한(upper molecular weight cut-off)은 영양분 및 노폐물의 통과는 허용하나 면역-반응세포 및 사이토카인을 배제시키기 위해 100,000 이하일 수 있다. 반-투과성 션트(126)는 또한 젖산(162)을 포함한, 영양분(131) 및 노폐물을 끌어모으는 이온성 또는 친화성 표면을 포함할 수 있다. 반-투과성 션트(126)의 표면은 면역-반응 성분을 밀어내거나, 배제하거나 또는 거부하도록(reject) 제조되거나, 코팅되거나 변형될 수 있다.
최근 다년간, 시체 또는 살아있는 공여자로부터의 세포 이식체는 치료적 이익을 제공하는데 성공적이었다. 예를 들면, 공여자 이자로부터의 섬(islet) 세포가 간내로 연결되는 타입 I 당뇨병 환자의 간문맥에 주입된다. 섬(islet)은 혈당을 조절하기 위해 인슐린을 생산함으로써 이자에서 정상적으로 활동하는 것처럼 작용하기 시작한다. 그러나, 공여 세포를 살아있게 유지하기 위해서, 당뇨병 환자는 시클로스포린(cyclosporin) A와 같은 항-거부 약물의 평생의 공급을 필요로 한다. 항-거부 약물의 비용에다, 이러한 면역-억제 약물의 부작용은 암을 포함할 수 있다. 세포 이식체의 이점은 잠재적 부작용을 능가하지 않을 수 있다.
도 43에 나타낸 바와 같이, 션트 추간판(100)은 주입된 치료적 공여 세포(277) 또는 시약을 캡슐화하여, 면역 반응을 피하는, 반-투과성 캡술로서 사용될 수 있다; 따라서 평생 면역-억제 약물이 요구되지 않을 것이다. 다양한 공여 세포(277) 또는 시약이 뇌하수체 (전엽, 중간엽 또는 후엽), 시상하부, 부신, 부신 수질, 지방 세포, 갑상선, 부갑상선, 이자, 고환, 난소, 송과선(pineal gland), 부신피질, 간, 신장 피질(renal cortex), 신장, 시상(thalamus), 부갑상샘(parathyroid gland), 난소, 황체, 태반, 소장, 피부 세포, 줄기 세포, 유전자 치료, 조직 공학, 세포 배양, 기타 선(gland) 또는 조직으로부터 채취 및/또는 배양될 수 있다. 공여 세포(277)는 션트 추간판(100), 신체 중 가장 큰 무혈성 기관에서 면역단리성이어서, 션트(126) 또는 틈(121)을 통해 영양분/산소/pH 버퍼(131) 및 노폐물 운반이 유지된다. 공여 세포(277)는 인간, 동물 또는 세포 배양으로부터 유래할 수 있다. 수면 자세 또는 누운 자세(supine position) 동안 추간판 압력이 낮은 경우, 영양분/산소/pH 버퍼 용질(131)은 공여 세포(277)에 션트(126)를 통해 공급된다. 깨어 있는 시간 동안 추간판(100) 압력이 높은 반면, 이러한 공여 세포(277)에 의한 생합성된 산물(160)은 근육(193)으로 션트(126)를 통하여 또는 신체 순환부 및 표적 부위로 틈(121)을 통하여 배출된다.
공여 세포(277)에 의하여 만들어진 생합성된 산물(160)은 아드레날린, 부신피질자극성 호르몬, 알도스테론, 안드로겐, 안지오텐시노겐 (안지오텐신 I 및 II), 항이뇨 호르몬, 심방성-나트륨 이뇨 펩티드(atrial-natriuretic peptide), 칼시토닌, 칼시페롤, 콜레칼시페롤, 칼시트리올, 콜레시스토키닌, 코르티코트로핀-방출 호르몬, 코르티솔, 데히드로에피아드로스테론(dehydroepiahdrosterone), 도파민, 엔돌핀, 엔케팔린, 에르고칼시페롤, 에리스로포에틴, 여포 자극 호르몬, γ-아미노부티레이트, 가스트린, 그렐린, 글루카곤, 글루코코르티코이드, 고나도트로핀-방출 호르몬, 성장 호르몬-방출 호르몬, 인간 융모 생식샘(human chorionic gonadotrophin), 인간 성장 호르몬, 인슐린, 인슐린-유사 성장 인자, 렙틴, 리포트로핀, 황체형성(luteinizing) 호르몬, 멜라노사이트-자극 호르몬, 멜라토닌, 미네랄코르티코이드(mineralocorticoid), 뉴로펩티드 Y, 신경전달물질, 노르아드레날린, 에스트로겐, 옥시토신, 부갑상선 호르몬, 펩티드, 프레그네놀론(pregnenolone), 프로게스테론, 프로락틴, 프로-오피오멜라노코르틴(pro-opiomelanocortin), PYY-336, 레닌, 세크레틴, 소마토스타틴, 테스토스테론, 트롬보포이에틴, 갑상선-자극 호르몬, 티로트로핀-방출(thyrotropin-releasing) 호르몬, 티록신, 트리요오드티로닌(triiodothyronine), 영양 호르몬(trophic hormone), 세로토닌, 바소프레신, 또는 기타 치료산물(therapeutic product)일 수 있다. 이들 생합성 산물(160)은 저분자량을 갖고 션트(126) 및/또는 틈(121)을 통하여 운반될 수 있는 반면에, 공여 세포(277)는 추간판(100) 내에 트랩된다.
션트 추간판(100) 내에 생성된 생합성된 산물(160) (호르몬, 펩티드, 신경전달물질, 효소, 촉매 또는 기질)은 혈압, 에너지, 신경활성, 대사, 및 샘 활성의 활성화 및 억제를 포함한 생체 기능을 조절할 수 있다. 일부 호르몬 및 효소는 지방 또는 탄수화물의 식습관 및 활용을 지배하거나, 그것에 영향을 미치거나 또는 제어한다. 이러한 호르몬 또는 효소는 체중 감소 또는 획득 이점을 제공할 수 있다. 션트 추간판(100) 안의 공여 세포(277)로부터 도파민, 아드레날린, 노르아드레날린, 세로토닌 또는 γ-아미노부티레이트와 같은 신경전달물질 생산은 우울증, 파킨슨병, 학습 장애, 기억 상실, 주의 결핍, 행동 장애, 정신병 또는 신경-관련 질병을 치료할 수 있다.
션트 추간판(shunted disc, 100) 안의 공여 세포(277)에 의한 생합성된 산물(160)의 방출은 신체 활성과 동기화된다. 일상 생활의 활동 동안, 션트 추간판(100) 안의 압력은 공여 세포(277)에 의한 생합성된 산물(160)을 신체의 요구를 충족하는 순환으로 방출하기(expel) 위해 통상적으로 높다. 반듯이 누운(supine) 위치에서, 션트 추간판(100) 안의 압력은 낮다; 상기 션트(126)를 통한 유체 유입은 유리하고, 세포(277)에 영양분을 공급하기 위해 상기 추간판(100) 내로 영양분/산소/pH 버퍼(131)를 가져온다. 예를 들면, 공여자의 이자로부터의 랑게르한스섬이 션트 추간판(100) 내로 이식 또는 주입될 수 있다. 수면 동안 누운 자세에서, 글루코스는 이식된 랑게르한스섬으로부터 인슐린의 생산을 유도하기 위해 션트 추간판(100) 내로 들어간다. 추간판 압력이 높은 깨어 있는 시간 동안, 인슐린은 신체 중 글루코스의 농도를 조절하기 위해 순환부 내로 션트(126) 또는 틈(121)을 통하여 배출된다. 밤에, 션트 추간판(100)으로부터 방출된 인슐린이 저혈당증을 예방하기 위해 최소이다. 본질적으로, 공여 세포(277)에 의한 생합성된 산물(160)은 신체의 요구를 충족시키기 위해 신체 활동과 동시에 방출된다.
공여 세포(277)는 션트 추간판(100) 중 세포(277) 생존 및 증식을 위해, pH, 전해질 균형(electrolytic balance) 및 영양분 및 산소(131)를 포함한 선호되는 생물학적 조건을 보장하기 위해, 션트(126)에 시딩되거나 추간판 션트(126)를 이식한 후 수일, 수주일, 수개월 또는 심지어 수년 동안 주입될 수 있다.
미국에서, 척추 수술(back surgery)을 겪은 환자의 평균 연령은 약 40-45세이다. 추간판 션트(126)는 장기-지속하는 통증 완화를 제공하는 영구적 물질로 만들어지는 것이 바람직하다. 넓은 범위의 비-분해성 물질이 션트(126)를 제작하는데 사용될 수 있다. 폴리머, 예를 들면 나일론, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리우레탄, 실리콘, 폴리-에테르-에테르-케톤, 아세탈 수지, 폴리술폰, 폴리카보네이트, 실크, 면(cotton), 또는 리넨(linen)이 가능한 후보자이다. 또한 섬유유리가 영양분(131) 및 노폐물을 이동하기 위한 모세관 현상(capillarity)을 제공하기 위해, 션트 가닥(104)의 일부분일 수 있다.
특히 조사 목적을 위해, 생분해성 션트(126)는 수주 또는 수개월 내에 증거를 제공할 수 있다. 추간판 션트(126)가 수개월 내에 분해되기 때문에, 예측하지 못한 불리한 결과가 소멸될 것이다. 조사-분해성(investigative-degradable) 션트(126)가 가능성(promise)을 보이는 경우, 영구성 션트(126)가 계속되는 이득을 제공하기 위해 이식될 수 있다. 생분해성 션트(126)는 폴리락테이트, 폴리글리콜릭(polyglycolic), 폴리-락티드-코-글리콜리드(poly-lactide-co-glycolide), 폴리카프로락톤(polycaprolactone), 트리메틸렌 카보네이트, 실크, 장선(catgut), 콜라겐, 폴리-p-디옥사논 또는 이들 물질의 조합으로 제조될 수 있다. 폴리디옥사논, 폴리안히드리드(polyanhydride), 트리메틸렌 카보네이트, 폴리-베타-히드록시부티레이트, 폴리히드록시발레레이트(polyhydroxyvalerate), 폴리-감마-에틸-글루타메이트, 폴리-DTH-이미노카보네이트, 폴리-비스페놀-A-이미노카보네이트, 폴리-오르소-에스테르, 폴리시아노아크릴레이트 또는 폴리포스파젠(polyphosphazene)과 같은 분해성 폴리머가 또한 사용될 수 있다.
필라멘트 바늘(101) 및 캐뉼라(230)는 스테인리스 스틸, 니켈-티타늄 합금 또는 기타 금속 또는 합금으로 제조될 수 있다. 바늘(101) 및 캐뉼라(230)는 윤활제(lubricant), 조직 밀봉제(tissue sealant), 진통제, 항생제, 방사선 불투과성(radiopaque), 자성시약 및/또는 에코발생(echogenic) 시약으로 코팅될 수 있다.
추간판 션트(126)는 감염, 염증, 통증, 종양 또는 기타 질환을 치료하기 위해, 무혈 또는 거의 관통할 수 없는 추간판(100) 내로, 약물 전달 장치, 전달 경구, 정맥내 도는 주입가능한 약물로서 사용될 수 있다. 약물은 션트 추간판(100) 내로 흡인되기 위해 근육(193) 내로 주입될 수 있다. 추간판염(discitis)은 성인 및 아이의 추간판(100)에서의 통증성 감염 또는 염증성 병변이다 (Wenger DR, Bobechko WP, Gilday DL: The spectrum of disc-space infection in children, J. Bone Joint Surg. Am., 60:100-108, 1978. Shibayama M, Nagahara M, Kawase G, Fujiwara K, Kawaguchi Y, Mizutani J: New needle Biopsy Technique for Lumbar Pyogenic Spondylodiscitis, Spine, 1 November, Vol. 35 - Issue 23, E1347-E1349, 2010). 추간판(100)의 무혈성 속성으로 인해, 경구 또는 정맥 내 약물이 추간판(100) 내의 박테리아 또는 염증에 쉽게 도달할 수 없다. 따라서, 추간판염은 일반적으로 치료하기 어렵다. 그러나, 추간판 션트(126)가 약물-전달 장치로서 사용될 수 있다. 추간판 션트(126)는 근육(193)으로부터 봉인되고, 무혈성 추간판(100) 내로 전신성 약물(systemic drug)을 유인한다. 또한, 항생제, 항염증 약물, 마취제(anesthetics) 또는 기타 약물이 추간판염 또는 통증을 치료하는 추간판(100) 안의 약물 농도를 증가시키기 위해 추간판 션트(126)에 가까운 근육(193) 내로 주입될 수 있다. 션트(126)에 가까운 주입을 페리-션트 주입(peri-shunt injection)으로 불리운다.
스타필로코쿠스 아우레우스(Staphylococcus aureus)가 추간판염에서 발견되는 가장 일반적 박테리아이다. 션트(126)는 스타필로코쿠스 아우레우스 감염을 치료하기 위해 나프실린, 세파졸린(cefazolin), 디클록사실린(dicloxacilin), 클린다마이신(clindamycin), 박트림(bactrim), 페니실린, 무피로신(mupirocin) (박트로반(bactroban)), 반코마이신, 리네졸리드, 리팜핀(rifampin), 술파메톡사졸-트리메토프림 등과 같은 항생제로 로드(load) 또는 코팅될 수 있다. 션트(126)는 코리네박테리움 감염을 치료하기 위해 에리트로마이신, 반코마이신, 에이팜핀(eifampin), 페니실린 또는 테트라시클린과 같은 항생제로 로드 또는 코팅될 수 있다. 또한, 세프디니르(cefdinir), 메트로니다졸(metronidazole), 티니다졸(tinidazole), 세파만돌(cephamandole), 라타목세프(latamoxef), 세포페라존(cefoperazone), 세프메녹심(cefmenoxime), 푸라졸리돈(furazolidone) 등과 같은 기타 항생제가 션트(126)를 코팅하는데 사용될 수 있다.
추간판(100) 중 염증은 극심한 통증을 유발할 수 있다. MRI가 종판(105)에서의 염증을 보여주고, Modic I, II 또는 III로서의 염증 분류로 구분될 수 있다. 추간판 션트(126)는 통증 완화를 위해 추간판(100) 중 염증을 치료하기 위해, 아스피린, 디플루니살(diflunisal), 살살레이트(salsalate), 이부프로펜, 나프록센, 페노프로펜, 케토프로펜, 플루비프로펜(flurbiprofen), 옥사프로진(oxaprozin), 인도메타신(indomethacin), 술린닥(sulindac), 에토돌락(etodolac), 케토로락(ketorolac), 디클로페낙(diclofenac), 나부메톤, 피록시캄, 멜록시캄, 테녹시캄, 드록시캄, 로르녹시캄, 이속시캄, 메페남산(mefenamic acid), 메클로페남산(meclofenamic acid), 플루페남산(flufenamic acid), 톨루페남산(tolfenamic acid), 셀레콕시브(celecoxib), 로페콕시브(rofecoxib), 발데콕시브(valdecoxib),파레콕시브, 루미라콕시브(lumiracoxib), 에토리콕시브, 피로콕시브(firocoxib), 니메술리드(nimesulide), 리코펠론(licofelone) 또는 기타 NSAID와 같은 비스테로이드성 항염증 약물/진통제 (NSAID)로 코팅 또는 로드될 수 있다.
또한 추간판 션트(126)는 통증 완화를 위해 추간판(100) 중 염증을 치료하기 위해, 베타메탄손(betamethasone), 부데소니드(budesonide), 코르티손, 덱사메타손, 히드로코티손, 메틸프레드니솔론, 프레드니솔론, 프레드니손, 트리암시놀론 또는 기타 스테로이드와 같은 스테로이드성 항염증 약물/진통제로 코팅 또는 로드될 수 있다.
상기 션트(126)는 즉각적인 통증 완화를 제공하기 위해, 마취제, 예를 들면 프로카인(procaine), 아메소카인(amethocaine), 코카인, 리도카인, 프릴로카인(prilocaine), 부피바카인(bupivacaine), 레보부피바카인, 로피바카인, 메비파카인, 디부카인, 메토헥시탈, 티오펜탈(thiopental), 디아제팜(diazepam), 로라제팜(lorazepam), 미다졸람(midazolam), 에토미데이트(etomidate), 케타민, 프로포폴, 알펜타닐(alfentanil), 펜타닐(fentanyl), 레미펜타닐, 수펜타닐, 부프레노르핀, 부토로파놀(butorphanol), 디아모르핀(diamorphine), 히드로모르폰, 레보파놀(levophanol), 메페리딘(meperidine), 메타돈(methadone), 모르핀, 날부핀, 옥시코돈, 옥시몰폰, 펜타조신 또는 기타 마취제로 로드 또는 코팅될 수 있다.
상기 션트(126)는 근육 긴장 및 근육통을 완화하기 위해, 근육 이완제, 예를 들면 숙시닐콜린(succinylcholine), 데카메토늄(decamethonium), 미바쿠리움(mivacurium), 라파쿠로니움(rapacuronium), 아트라쿠리움(atracurium), 시스아트라쿠리움(cisatracurium), 로쿠로니움(rocuronium), 베쿠로니움(vecuronium), 알쿠로니움(alcuronium), 독사쿠리움(doxacurium), 갈라민(gallamine), 메토쿠린(metocurine), 판쿠로니움(pancuronium), 피페쿠로니움(pipecuronium), 투보쿠라린(tubocurarine) 또는 기타 이완제로 로드 또는 코팅될 수 있다.
상기 션트(126)는 젖산(162)을 중화시키고 산 자극 또는 산 화상(burn)에 의해 유발된 통증을 자발적으로 완화시키기 위해, 완충제, 예를 들면 소듐 카보네이트, 소듐 바이카보네이트, 포타슘 카보네이트, 포타슘 바이카보네이트, 마그네슘 카보네이트, 칼슘 카보네이트, 바륨 카보네이트, 포타슘 포스페이트, 소듐 포스페이트 또는 기타 완충제로 로드 또는 코팅될 수 있다.
상기 션트(126)는 젖산(162)을 중화시키고 산 자극에 의해 유발된 통증을 자발적으로 완화시키기 위해, 알칼리제(alkaline agent), 예를 들면 마그네슘 옥시드, 마그네슘 히드록시드, 소듐 히드록시드, 포타슘 히드록시드, 바륨 히드록시드, 세슘 히드록시드, 스트론튬 히드록시드, 칼슘 히드록시드, 리튬 히드록시드, 루비듐 히드록시드, 중성 아민 또는 기타 알칼리제로 로드 또는 코팅될 수 있다.
상기 션트(126)는 퇴행성 추간판(100) 안의 황산화(sulfated) 글리코사미노글리칸 및 콜라겐의 생산을 증진 또는 개시하기 위해, 영양분(131)의 공급, 예를 들면 술페이트, 글루코스, 글루쿠론산, 갈락토스, 갈락토사민, 글루코사민, 히드록시라이신, 히드록실프롤린, 세린, 트레오닌, 콘드로이틴 술페이트, 케라탄 술페이트, 히알루로네이트(hyaluronate), 마그네슘 트리실리케이트(trisilicate), 마그네슘 메소트리실리케이트(mesotrisilicate), 마그네슘 옥시드, 마그노실(magnosil), 오쏘규산(orthosilicic acid), 마그네슘 트리실리케이트 펜타히드레이트, 소듐 메타실리케이트, 실라놀레이트(silanolate), 실라놀기(silanol group), 시알산, 규산, 붕소, 붕산, 기타 미네랄, 기타 아미노산 또는 영양분(131)으로 로드 또는 코팅될 수 있다.
항우울제의 경구 섭취는 요통 환자에서 일시적 통증 감소 또는 통증 내성(pain tolerance)을 보여주었다. 항우울제가 만성 요통을 치료하기 위해 션트(126) 상에 코팅될 수 있다. 항우울제 코팅은 트리시클릭 항우울제, 세로토닌-재흡수 억제제, 노르에피네프린 재흡수 억제제, 세로토닌-노르에피네프린 재흡수 억제제, 노르아드레날린성/세로토닌성(noradrenergic/serotonergic) 항우울제, 노르에피네프린-도파민 재흡수 억제제, 세로토닌 재흡수 증진제, 노르에피네프린-도파민 탈억제제(disinhibitor) 또는 모노아민 옥시다제 억제제를 포함할 수 있다. 항우울제는 아미트리프틸린, 아미트리프틸리옥시드, 부트리프틸린, 클로미프라민, 데메시프틸린(demexiptiline), 데시프라민(desipramine), 디벤제핀(dibenzepin), 디메타크린(dimetacrine), 도술레핀/도시에핀(dosulepin/dothiepin), 독세핀(doxepin), 둘록세틴(duloxetine), 이미프라민(imipramine), 이미프라민옥시드(imipraminoxide), 로페프라민(lofepramine), 멜리트라센(melitracen), 메타프라민(metapramine), 니트록사제핀(nitroxazepine), 노르트리프틸린(nortriptyline), 녹시프틸린(noxiptiline), 피포페진(pipofezine), 프로피제핀(propizepine), 프로트리프틸린(protriptyline), 퀴누프라민(quinupramine), 아미넵틴(amineptine), 이프린돌(iprindole), 오리프라몰(opipramol), 티아넵틴(tianeptine), 트리미프라민, 또는 기타 항우울제일 수 있다.
션트(126) 상의 섬유 형성(fibrous formation)은 추간판(100)과 신체 순환부 또는 근육(193) 간의 영양분(131) 및 노폐물의 교환에 영향을 미칠 수 있다. 면역 억제제는 섬유 형성 또는 조직 반응(tissue response)을 최소화하기 위해 션트(126) 내로 덮히거나 통합될 수 있다. 면역 억제제의 예는 악티노마이신-D, 아미노프테린, 아자시오프린(azathioprine), 클로람부실, 코르티코스테로이드, 교차결합된 폴리에틸렌 글리콜, 시클로포스파미드, 시클로스포린 A, 6-머르캅토푸린(6-mercaptopurine), 메틸프레드니솔론(methylprednisolone), 메토트렉세이트(methotrexate), 니리다졸(niridazole), 옥시수란(oxisuran), 파클리탁셀(paclitaxel), 폴리에틸렌 글리콜, 프레드니솔론, 프레드니손, 프로카바진, 프로스타글란딘, 프로스타글란딘 El5 시롤리무스(sirolimus), 스테로이드 또는 기타 면역 억제제 약물을 포함하나 이에 한정되지 않는다.
상기 션트(126)는 통증을 완화하는 신경-수용체의 활성화를 억제하기 위한 칼슘 채널 차단제로 로드 또는 코팅될 수 있다. 칼슘 채널 차단제는 디히드로피리딘, 페닐알킬아민, 벤조시아제핀(benzothiazepine), 마그네슘 이온, 암로디핀, 펠로디핀, 이스라디핀, 라시디핀, 레르카니디핀(Lercanidipine), 니카르디핀(Nicardipine), 니페디핀(Nifedipine), 니모디핀(Nimodipine), 니솔디핀(Nisoldipine), 베라파밀(Verapamil), 딜티아젬(Diltiazem) 또는 기타 칼슘 채널 차단제일 수 있다.
건강한 추간판(100)은 무혈성이다. 무혈성 조건을 보장하기 위해, 상기 션트(126)는 항-혈관형성 화합물(anti-angiogenic compound)로 혼입, 코팅 또는 부분적으로 코팅될 수 있다. 항-혈관형성 화합물의 예는 British Biotech의 마리마스태트(Marimastat) [매트릭스 메탈로프로테이나제 (MMPs)의 합성 억제제],바이엘(Bayer)의 Bay 12-9566 (종양 성장의 합성 억제제), 어고론(Agouron)의 AG3340 (합성 MMP 억제제), 노바티스의 CGS 27023A (합성 MMP 억제제), 콜라게넥스의 COL-3(합성 MMP 억제제, Tetracycline® 유도체), 에테르나(Aeterna)의 Neovastat, Sainte-Foy (천연 발생 MMP 억제제), 브리스톨-마이어스 스퀴브(Bristol-Myers Squib)의 BMS-275291 (합성 MMP 억제제), TAP 제약회사의 TNP-470 (푸마길린의 합성 유사체; 내피 세포 성장 억제), 셀진의 탈리도마이드 (VEGF, bFGF이 표적), 마가이닌(Magainin) 제약회사의 스쿠알라민(Squalamine) (곱상어 간(dogfish shark liver)으로부터의 추출물; 소듐-히드로겐 교환기 억제(sodium-hydrogen exchanger), NHE3), 옥시진(Oxigene)의 콤브레타스타틴(Combretastatin) A-4 (CA4P) (증식하는 내피 세포에서 아포토시스의 유도), Endostatin 콜라겐 XVIII fragment from EntreMed (내피 세포의 억제), 제넨테크의 항-VEGF 항체 [혈관 내피 성장 인자(VEGF)에 대한 단일클론 항체], 수젠(Sugen)의 SU5416 (VEGF 수용체 시그널링 차단), 수젠의 SU6668 (VEGF, FGF, 및 EGF 수용체 시그널링 차단), 노바티스의 PTK787/ZK 22584 (VEGF 수용체 시그널링 차단), 인터페론-알파 (bFGF 및 VEGF 생산의 억제), 인터페론-알파 (bFGF 및 VEGF 생산의 억제), 머크의 EMD121974, KcgaA (내피 세포 표면에 존재하는 인테그린의 소분자 차단제), NCI의 CAI (칼슘 influx의 억제제), 제네틱스 인스티튜트(Genetics Institute)의 인터류킨-12 (인터페론 감마 및 IP-10의 상향조절(Up-regulation)), 시트란(Cytran)의 IM862, 아바스틴, 쎄레브렉스(Celebrex), 얼비툭스(Erbitux), 허셉틴, 이레사(Iressa), 탁솔(Taxol), 벨케이드(Velcade), TNP-470, CM101, 카르복시아미도-트리아졸(rboxyamido-triazole), 항-종양성 요단백(Anti-neoplastic urinary protein), 이소트레티오닌(Isotretionin), 인터페론-알파, 타목시펜(Tamoxifen), 테코갈란 콤브레스타틴(Tecogalan combrestatin), 스쿠알라민(Squalamine), 시클로포스파미드(Cyclophosphamide), 안지오스타틴(Angiostatin), 혈소판 인자-4, 안지넥스(Anginex), 에포네마이신(Eponemycin), 에폭소미신(Epoxomicin), 에폭시-p-ㅇ아미노케톤, 혈관형성억제제 항트롬빈(Antiangiogenic antithrombin) III, 칸스타틴(Canstatin), 연골-유도된(Cartilage-derived) 억제제, CD59 보체 단편, 피브로넥틴 단편, 글로-베타(Gro-beta), 헤파리나아제(Heparinase), 헤파린 헥사사카라이드 단편(heparin hexasaccharide fragment), 인간 융모성 고나도트로핀(Human chorinonic gonadotropin), 인터페론 (알파, 베타 또는 감마), 인터페론 유도성 단백질 (IP- 10), 인터류킨-12 (IL-12), 크링글(Kringle) 5 (플라스미노겐 단편), 메탈로프로테이니아제(metalloproteinase)의 조직 억제제, 2-메톡시에스트라디올(판젬(Panzem)), 태반 리보뉴클레아제 억제제(placental ribonuclease inhibitor), 플라스미노겐 활성화제 억제제, 프로락틴(Prolactin) 16kD 단편, 레티노이드, 테트라히드로코르티솔-S, 트롬보스폰딘-1, 형질전환 생장 인자(Transforming growth factor) 베타, 바스쿨로스타틴(Vasculostatin), 및 바소스타틴(Vasostatin) (칼레티쿨린 단편)을 포함하나 이에 한정되지 않는다.
상기 션트(126)는 젖산 억제제 또는 락테이트 데히드로게나제 억제제로 로드 또는 억제될 수 있다. 젖산 억제제 또는 락테이트 데히드로게나제는 플루오로피루브산, 플루오로피루베이트, 레불린산, 레불리네이트(levulinate), 옥삼산, N-치환된 옥삼산, 옥사메이트, 옥살산, 옥살레이트, 베타-브로모프로피오네이트, 베타-클로로프로피오네이트, 말로네이트, 소듐 포름알데히드 비술파이트, 클로로아세트산, 알파-클로로프로피오네이트, 알파-브로모프로피오네이트, 베타-아이오도프로피오네이트, 아크릴레이트, 아세토인, 말산, 글리콜레이트, 디글리콜레이트, 아세트아미드, 아세트알데히드, 아세틸머캅토아세트산, 알파 케토부티레이트, 티오글리콜산, 니코틴산, 알파-케토글루타레이트, 부탄디온, 히드록시피루브산, 클로로피루브산, 브로모피루브산, 2,3-디히드록시-6-메틸-4-(l-메틸에틸)-l-나프토산, 디에틸 피로카보네이트, 헥실 N,N-디에틸옥사메이트, 3-아세틸피리딘 아데닌 디뉴클레오티드, 7-ｐ-트리플루오로메틸벤질-8-디옥시헤미고실산 (7-ｐ-Trifluoromethylbenzyl-8-deoxyhemigossylic acid), 디히드록시나프토산, Ν-치환된 옥삼산, 고시폴(gossypol), 고실릭 이미노락톤(gossylic iminolactone), 고시폴의 유도체, 디히드록시나프토산, 2,3-디히드록시-6-메틸-4-(l-메틸에틸)-l-나프토산, 청색 염료(blue dye), 반응성 청색 염료 #2 (Cibacron Blue 3G-A) 우레아, 메틸우레아 및 히단트산(hydantoic acid), 글리옥실레이트, 히드록시부티레이트, 4-히드록시퀴놀린-2-3 카복실산, 소듐 비술파이트, 디엘드린(dieldrin), L-(+) 베타 모노플루오로젖산, 플루오로-젖산, 타르트론산(tartronic acid), 메소타르타레이트(mesotartarate), 세스퀴테르펜 8-디옥시헤미고실산 (2,3-디히드록시-6-메틸-4-(l-메틸에틸)-l-나프토산), 또는 이러한 화학물질을 포함한다.
요약하면, 추간판 션트(126)는 (1) 추간판(100) 내로 영양분/산소/pH 버퍼(131)를 유인하고, (2) 산 화상(acid burn)을 경감시키기 위해 젖산(162)을 중화하고, (3) 젖산(162) 생산을 줄이기 위해 혐기성 조건을 호기성 조건으로 전환하고, (4) 글리코사미노글리칸의 생합성을 위해 중성 pH에서 술페이트 통합(incorporation)을 증가시키고, (5) 추간판(100) 중 생합성 반응을 몰기(drive) 위해 당의 호기성 대사로부터 ATP 생산을 증가시키고, (6) 고통스러운 후관절(129)을 하중을 낮추기 위해(load off) 추간판(100)을 벌킹업하고, (7) 척추 불안정 및 근육 긴장을 줄이도록 추간판(100)을 강화하고(fortify), (8) 삼투압, 유체 유입 및 흡수를 증가시키기 위해 추간판 매트릭스를 재건하고, (9) 추간판(100) 압박을 재확립하고, (10) 장기간 통증 완화를 위해 추간판(100)을 재생성하고, 및/또는 (11) 추간판염에 의한 요통을 치료하기 위해 추간판(100) 내 전신성 약물을 전달함에 의해 요통을 완화시킨다.
척추(spine)의 많은 외과 수술과 달리, 추간판 션트(126)의 이점은 (1) 척추 움직임 보존(spinal motion preservation), (2) 조직 제거가 없음, (3) 추출에 의해 가역적이고(reversible by extraction), (4) 마이크로-침습성(micro-invasive), (5) 외래환자 절차(outpatient procedure), (6) 승인된 이식 물질, (7) 추간판 당 15분, (8) 오래 지속되고 큼 피해가 생기는 것은 아니고(no-harm-done), (9) 절개 없음, (10) 필요한 경우, 약물, 보존 치료(conservative treatment) 또는 외과 수술과 양립될 수 있고, 및 (11) 통증 완화를 더 신속히 처리하기 위해 필요한 경우 약물이 코팅된 션트를 포함한다.
본 발명의 션트(126) 또는 필라멘트(126)는 종판(105)에서 모세혈관(107)으로부터 추간판(100)의 중간층 내로 확산되는 영양분/산소/pH 버퍼(131)를 끌기 위해, 바늘(101) 및 캐뉼라(230)에서 멀리 나선형으로 형성되고, 추간판(100) 내로 패킹하고, 종판(105)으로부터 0 내지 3 mm 사이에 확산구역(106A, 106B) 하나 또는 모두를 도달한다. 영양분 및 세포(277)가 추간판 재생 및/또는 생합성 산물(160)의 생산을 위해 추간판 내로 주입될 수 있다.
본 발명은 도면에 도시되거나 및/또는 본 명세서에 개시된 특정 구조에 대한되는 것은 아니며, 또한 청구항의 범위 내에 다른 수정, 변화 또는 등가물을 포함하는 점이 이해되어야 한다. 많은 특징이 특정한 형상, 곡률(curvature), 사양(option) 및 구체예로 기재되어 있다. 기술된 하나 이상의 특징이 다른 구체예 또는 다른 표준적 장치에 부가되거나 조합되어 대안적 조합 및 구체예를 생성할 수 있다. pH 전극은 추간판(100) 중 산도를 검출하기 위해 바늘(101)의 팁 부근에 노출될 수 있다.
통용되는 구체예, 물질, 구조, 방법, 조직 또는 절개 부위는 본 발명에서만 이용될 수 있는 용도를 위한 것이 아니라는 점이 통상의 기술자에게 명백해져야 한다. 다양한 부분(126A, 126B 및 126C)을 위한 상이한 물질, 구조, 방법 또는 디자인이 대체되고 이용될 수 있다. 추간판 션트(126)는 필라멘트, 가닥(strand), 나사(thread), 라인(line), 도관(conduit), 윅(wick), 스폰지(sponge) 또는 흡수제(absorbent)로 불릴 수 있다. 나선형 션트(126)는 코일형 션트 또는 코일형 필라멘트(126)로 불릴 수 있다. 스내깅 포인트(231)는 스내거(231)로 불릴 수 있다. 필라멘트 그리퍼(111)는 그리퍼(111)로 불릴 수 있다. 전술한 설명이 본 발명의 범위를 제한하도록 취해져서는 안된다. 본 발명의 완전한 범위는 첨부된 청구항들에 의해 정해져야 한다.

Claims (23)

  1. 조직 내에 선택가능한 양의 필라멘트를 이식하기 위한 전개 장치(deployment device)로서, 상기 전개 장치는
    캐뉼라의 말단 팁(distal tip)이 이식 위치 내에 위치될 수 있도록 가이드될 수 있는 캐뉼라,
    기단부(proximal portion) 및 말단부(distal portion)를 갖는 필라멘트,
    기단 단부(proximal end) 및 말단 단부(distal end)를 포함하는 필라멘트 바늘을 포함하고,
    상기 필라멘트의 말단부는 상기 필라멘트 바늘의 말단 단부로부터 연장되고,
    상기 필라멘트 바늘의 말단 단부 및 상기 필라멘트의 말단부는 상기 캐뉼라 내에 전적으로(entirely) 위치가능하고,
    상기 필라멘트 바늘은 회전될 수 있어서, 상기 필라멘트의 말단부를 상기 필라멘트 바늘의 말단 단부에 멀리(distally) 위치된 트위스트 말단부(twisted distal portion) 내로 트위스트하고,
    상기 필라멘트 바늘은 상기 필라멘트의 트위스트 말단부를 이식 위치(implant location) 내로 패킹(pack)하기 위해 전진(advance) 및 후퇴(retract)될 수 있는 것인 전개 장치.
  2. 이식 위치에 도달하여 그 안으로 천공할 수 있는(puncture) 바늘,
    상기 바늘 내로 삽입가능한 말단부를 포함하는 가이드 와이어(guide wire),
    상기 가이드 와이어를 통해 슬라이드(slide)하기 위한 크기로 된 루멘(lumen)을 포함하는 확장기(dilator),
    상기 확장기를 따라 슬라이드하기 위한 크기로 된 루멘을 포함하고, 말단 팁을 포함하는 캐뉼라,
    기단부 및 말단부를 포함하는 필라멘트,
    기단 단부 및 말단 단부를 포함하는 필라멘트 바늘을 포함하는, 조직 내에 선택가능한 양의 필라멘트를 이식하기 위한 전개 장치로서,
    상기 필라멘트의 말단부는 상기 필라멘트 바늘의 말단 단부로부터 연장되고,
    상기 필라멘트 바늘의 말단 단부 및 상기 필라멘트의 말단부는 상기 캐뉼라 내에 전적으로 위치가능하고,
    상기 필라멘트 바늘은 회전될 수 있어서, 상기 필라멘트의 말단부를 상기 필라멘트 바늘의 말단 단부에 멀리 위치된 트위스트 말단부 내로 트위스트하고,
    상기 필라멘트 바늘은 상기 필라멘트의 트위스트 말단부를 이식 위치 내로 패킹하기 위해 전진 및 후퇴될 수 있는 것인 전개 장치.
  3. 청구항 1 또는 2에 있어서, 상기 필라멘트 바늘은 1회보다 더 많이 전진 및 후퇴될 수 있어서, 상기 전개 장치가 상기 필라멘트의 복수의 트위스트 말단부를 이식 위치에 패킹(pack)할 수 있게 하는 것인 전개 장치.
  4. 청구항 1 또는 2에 있어서, 전진기(advancer)를 더 포함하고, 상기 전진기는 상기 필라멘트 바늘의 적어도 일부분에 결합(engage)하고, 작동(activate)되면, 상기 필라멘트의 말단부를 상기 필라멘트 바늘의 말단 단부로부터 나가게 하도록 구성된 것인 전개 장치.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 전진기는 상기 필라멘트를 가진 상기 필라멘트 바늘 내에 위치 가능한, 나선방향 나사형 오거(helically threaded auger)인 것인 전개 장치.
  6. 청구항 4에 있어서, 상기 전진기는 길이를 따라 배치된 하나 이상의 미늘(barb)을 갖는 장방향 본체(elongated body)인 것인 전개 장치.
  7. 청구항 1 또는 2에 있어서, 상기 캐뉼라의 말단 단부는 하나 이상의 필라멘트 스내거(filament snagger)를 갖는 것인 전개 장치.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 하나 이상의 필라멘트 스내거는 뾰족한 팁(pointed tip)의 형태를 갖는 것인 전개 장치.
  9. 청구항 7에 있어서, 상기 하나 이상의 필라멘트 스내거는 스프링 편향식 암(spring biased arm)의 형태를 갖는 것인 전개 장치.
  10. 청구항 1 또는 2에 있어서, 상기 필라멘트 바늘의 말단 단부는 필라멘트 그리퍼(filament gripper)를 포함하는 것인 전개 장치.
  11. 청구항 10에 있어서, 상기 필라멘트 그리퍼는 말단 포인팅 팁(distally pointing tip)의 형태를 갖는 것인 전개 장치.
  12. 청구항 10에 있어서, 상기 필라멘트 그리퍼는 상기 필라멘트 바늘의 루멘에서 크로스 바(cross bar)의 형태를 갖는 것인 전개 장치.
  13. 청구항 10에 있어서, 상기 필라멘트 그리퍼는 상기 필라멘트 바늘의 루멘(lumen)을 종방향으로 나누는 횡단면(cross plane)의 형태를 갖는 것인 전개 장치.
  14. 청구항 10에 있어서, 상기 필라멘트 그리퍼는 상기 필라멘트 바늘의 루멘에서 크로스 스터브(cross stub)의 형태를 갖는 것인 전개 장치.
  15. 청구항 10에 있어서, 상기 필라멘트 그리퍼는 상기 필라멘트 바늘의 루멘 내로 종방향(longitudinal) 연장하는 크로스 스터브의 형태를 갖는 것인 전개 장치.
  16. 청구항 1 또는 2에 있어서, 상기 캐뉼라는 기단 단부를 포함하고, 상기 기단 말단은 깔대기(funnel)를 더 포함하는 것인 전개 장치.
  17. 청구항 16에 있어서, 상기 캐뉼라의 기단 단부를 상기 필라멘트 바늘의 기단 말단을 결합하는 래치(latch)를 더 포함하는 것인 전개 장치.
  18. 청구항 1 또는 2에 있어서, 상기 필라멘트 바늘의 기단 단부는 보빈(bobbin)을 포함하고, 상기 필라멘트의 기단부는 상기 보빈에 감겨진(spool) 것인 전개 장치.
  19. (a) 조직 내로 캐뉼라를 삽입하는 단계;
    (b) 필라멘트 바늘에 대하여 멀리 떨어진 필라멘트의 길이(length)를 포함하는 필라멘트 바늘을 캐뉼라 내로 삽입하는 단계; 및
    (c) 상기 필라멘트 바늘을 트위스팅(twist)하여 조직 내로 상기 필라멘트의 길이를 나선형으로 형성시키는(spiral) 단계를 포함하는, 조직 내에 선택가능한 양의 필라멘트를 이식하는 방법.
  20. 청구항 19에 있어서,
    (d) 상기 필라멘트 바늘을 철수(withdraw)시키는 단계;
    (e) 상기 캐뉼라 내에 상기 필라멘트 바늘에 대해 멀리 떨어진 필라멘트의 새로운 길이(new length of filament)를 로드(load)하는 단계;
    (f) 상기 필라멘트 바늘을 전진시키는 단계; 및
    (g) 상기 필라멘트 바늘을 트위스팅하여 조직 내로 상기 필라멘트의 새로운 길이를 나선형으로 형성시키는 단계를 더 포함하는 것인 방법.
  21. 청구항 19 또는 20에 있어서, 상기 필라멘트의 길이를 나선형으로 형성시키는 것은 상기 필라멘트 바늘에 배치된 하나 이상의 그리퍼 부재(gripper member) 및 상기 필라멘트의 길이와 조직간의 마찰(friction)을 이용하여 수행되는 것인 방법.
  22. 청구항 21에 있어서, 상기 방법은 퇴행성 추간판(degenerated intervertebral disc)을 치료하기 위해 사용되는 것인 방법.
  23. 청구항 21에 있어서, 상기 방법은 실금(incontinence)을 치료하기 위해 사용되는 것인 방법.
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