CN101541266A

CN101541266A - 脊束核假体装置

Info

Publication number: CN101541266A
Application number: CNA2006800486070A
Authority: CN
Inventors: 乔纳森·罗特; 阿隆·沙莱夫; 亚历山大·杜布森; 乌迪德·尼桑
Original assignee: Nicast Ltd
Current assignee: Nicast Ltd
Priority date: 2005-11-21
Filing date: 2006-11-21
Publication date: 2009-09-23
Also published as: EP1954215A4; WO2007057908A3; EP1954215A2; WO2007057908A2; US20100191335A1

Abstract

公开了一种植入式假体装置。该假体装置包括一个或更多个以至少部分由非织造聚合物纤维制成的基本封闭的多孔包膜为界的区室，和至少部分填充所述区室并且至少部分由非织造可溶胀聚合物纤维制成的填料结构。

Description

脊束核假体装置

发明的领域和背景

本发明涉及生物人工移植体，更具体但非排他地涉及一种适于替换或补充髓核组织的植入式假体。

人脊柱包括多个由软组织椎间盘分隔的关节骨部分(椎骨)。椎间盘为椎骨相对于彼此的屈曲、伸展和扭转提供挠性连接，由此有助于中轴骨骼内的脊柱的稳定性和活动性。在每个椎间盘的中心存在称为髓核的胶质物质，成年人的髓核由细胞和由髓核自身产生的不溶性细胞外基质构成。细胞外基质由胶原、蛋白聚糖、水和非胶原性蛋白构成。髓核由称作纤维环的外部纤维所围绕，纤维环由细胞、胶原纤维和非纤维细胞外基质构成。纤维环的成分以15～25个叠分层布置在髓核周围。

世界上的许多男性和女性遭受到脊柱问题的困扰。持续六周左右的称为坐骨神经痛的腿部刺痛可能意味着髓核已通过纤维环漏出，形成压迫神经的突出。

突出的椎间盘可能凸出并压迫神经，导致小腿疼痛、丧失肌肉控制或麻痹。为了治疗椎间盘突出，通常手术摘除椎间盘的突出部分(即，髓核的凸出部分)。

通常导致椎间盘高度逐渐降低的疾病也可能损害椎间盘，导致纤维环放射状地和/或周向地弯曲、撕裂或分离并导致持续的伤残性背痛。通常通过手术摘除髓核并使相邻的椎体连在一起以使连接稳定来治疗退行性椎间盘疾病。然而，在椎间盘内，纤维环裂口的闭合不会必然地阻止椎间盘向后神经元进一步凸出。另外，当出现突出时纤维环常常不存在明显的裂口。突出可能是纤维环结构(软盘)上的一般性弱化的结果，其使纤维环向后凸出而没有裂开。另外，由于需要补偿运动不足，这些过程最终将向邻近的椎间盘施加较大的应力。这又可能导致那些邻近的椎间盘过早退化。

因此，认识到修复或替换受损髓核以使脊椎盘恢复到其原始的构型和功能可有利于减轻患者的术后疼痛和损伤。

随着现代外科手术的出现，已经开发了多种用于修复解剖结构而不用摘除它们的新技术和新装置。然而，髓核是难于人工再造的复杂结构。根据个体的经常性活动，髓核必须承受各种不同的负荷。举例来说，当个体搬运重物时髓核必须承受相对大的负荷，而当个体躺卧时髓核必须适应相对适中的载荷。另外，髓核必须能够对快速变化的载荷(例如，当个体跳跃时)迅速地作出反应。天然的髓核通过适当的受控变形适应这样的载荷变化。

本领域已知的技术用弹簧施加张力，以便促使软组织生长。除了难于将弹簧置入有限的椎间盘空间之外，弹簧还导致附着组织不断移位，这可能对椎间盘的结构和功能有害。如果椎间盘内的力超过弹簧施加的张力，那么弹簧可能还允许椎间盘内的后凸出继续发展。

近来，已经提出了用于增强椎间盘的技术。为此，参见例如美国专利6,602,291，6,132,465、6,110,210、6,022,376、5,824,093、674,295和5,562,736以及美国专利申请20030040800、20030195630、20050085916、20050203206、20050222684。

通常，通过将植入物固定到周围组织或通过依靠纤维环来固定其位置而获得增强。将植入物固定到周围组织通常包括替换整个椎间盘。然而，通过替换整个椎间盘，植入物必须承受通过该椎间盘空间传递的所有载荷，这在许多情况下超过正常椎间盘中的载荷。因此，这样的植入物的设计必须是极端坚固而柔韧的，但这样的品质很难同时获得。这样的解决方案的另外缺点在于：必须采用通常来自前路手术的相对侵入性的过程植入替换整个椎间盘的装置。这些方法可能还需要移除大量正常的包括前纤维环的椎间盘物质。另外，这些类型的植入物必须可以各种形状和大小获得，以便适合于已知患者之间相互不同的相邻锥体的轮廓。

由于不直接固定到周围组织的增强装置不需要替换整个椎间盘，所以它们比固定的植入物有利。这些装置通常通过纤维环的孔***并膨胀，通过配置扩张元件或膨胀以便大于***这些装置的孔。髓核植入物通常被设计为吸收脊椎所受压力的模制聚合物装置。对于增加的强度，髓核植入物可以与例如生物相容纤维的内部基质(internal matrix)组合。保留的纤维环提供抗张强度。假想的植入式髓核替换装置的一些期望特性包括用于减震的轴向可压缩性、避免再替换的极好耐用性、和生物相容性。

然而，没有现有技术相关缺陷的脊束核假体及其使用方法将是高度有利的，并且具有广泛公认的需求。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供一种植入式假体装置。该植入式假体装置包括以至少部分由非织造聚合物纤维制成的基本封闭的多孔包膜为界的一个或更多个区室，和至少部分填充所述区室并且至少部分由非织造可溶胀聚合物纤维制成的填料结构。

根据本发明的另一个方面，提供一种在椎间盘的纤维环中进行脊束核假体植入的成套器械。所述成套器械包括植入式假体装置和***装置。

根据本发明的再一个方面，提供一种用于治疗至少具有纤维环的椎间盘的方法。所述方法包括如下步骤：使与植入式假体装置接合的***装置前进至纤维环，使所述假体装置与所述***装置脱离以便所述假体装置保留在所述纤维环内，以及从所述纤维环移去所述***装置。

根据下述本发明优选实施方案的其它特征，所述方法还包括将所述植入式假体安装在所述***装置上。

根据所述优选实施方案的其它特征，所述方法还包括在所述安装之前将植入式假体卷绕或折叠成管状。

根据所述优选实施方案的其它特征，所述方法还包括在所述前进、脱离和移去过程中对椎间盘成像。

根据所述优选实施方案的其它特征，所述前进包括注射或挤出所述植入式假体装置使其离开所述***装置进入到纤维环的核心。

根据所述优选实施方案的其它特征，所述方法还包括在所述纤维环中形成狭长切口以在所述纤维环中形成开口，其中所述***装置的所述前进包括通过开口引入所述***装置。

根据所述优选实施方案的其它特征，所述***装置的所述前进包括通过纤维环中的开口引入***装置，使得所述假体装置配置在相对于所述开口而言为纤维环空腔的对侧。

根据所述优选实施方案的其它特征，执行所述前进步骤、脱离步骤和移去步骤以使椎间盘的天然髓核保留在纤维环内。

根据所述优选实施方案的其它特征，所述***装置包括用于接收所述植入式假体的套管和用于将所述植入式假体从所述套管递送到纤维环的前进机构。

根据所述优选实施方案的其它特征，所述可溶胀聚合物纤维包括水可溶胀聚合物纤维。

根据所述优选实施方案的其它特征，所述包膜至少部分由聚合物纤维制成。

根据所述优选实施方案的其它特征，所述包膜至少部分由非织造聚合物纤维制成。

根据所述优选实施方案的其它特征，所述包膜至少部分由织造聚合物纤维制成。

根据所述优选实施方案的其它特征，所述包膜具有狭长形状，其特征在于纵横比为至少5，优选为至少10。

根据所述优选实施方案的其它特征，所述狭长形状的特征在于直径小于约2mm。

根据所述优选实施方案的其它特征，所述装置包括多个区室。

根据所述优选实施方案的其它特征，将所述区室布置为通过连接结构连接的区室的链。

根据所述优选实施方案的其它特征，将所述区室布置在聚合物长丝上。

根据所述优选实施方案的其它特征，所述***装置被设计和构造为将所述植入式假体注射到纤维环中，使得所述狭长形状在纤维环内自缠绕。

根据所述优选实施方案的其它特征，所述包膜的所述聚合物纤维是静电纺丝聚合物纤维。

根据所述优选实施方案的其它特征，所述填料结构的所述聚合物纤维是静电纺丝聚合物纤维。

根据所述优选实施方案的其它特征，所述包膜的特征在于弹性为至少10％。

根据所述优选实施方案的其它特征，所述包膜的特征在于孔隙率为至少30％。

根据所述优选实施方案的其它特征，所述包膜的特征在于透水性为至少0.01ml/cm²/分钟。

根据所述优选实施方案的其它特征，所述填料结构至少包括第一类层和第二类层，所述第一类层由可溶胀聚合物纤维形成，所述第二类层由掺入至少一种药剂的聚合物纤维形成。

根据所述优选实施方案的其它特征，所述至少一种药剂包括生长因子。

根据所述优选实施方案的其它特征，所述至少一种药剂包括抗炎药。

根据所述优选实施方案的其它特征，所述至少一种药剂包括止痛药。

根据所述优选实施方案的其它特征，所述填料结构和/或包膜包括掺入至少一种成像剂的至少一层聚合物纤维。

根据所述优选实施方案的其它特征，所述装置还包括支承结构，该支承结构被布置成为所述包膜提供预定的形状。

根据所述优选实施方案的其它特征，所述第一类层占所述区室的体积的至少70％。

根据所述优选实施方案的其它特征，所述可溶胀聚合物纤维经选择使得当该装置接触含水介质时体积溶胀至少250％。

根据所述优选实施方案的其它特征，所述包膜的聚合物纤维由生物稳定的聚合物制成。

根据所述优选实施方案的其它特征，所述包膜的聚合物纤维由可生物降解的聚合物制成。

根据所述优选实施方案的其它特征，所述装置可折叠或卷绕为直径小于约2mm的大小。

通过提供适合于治疗患者纤维环的假体装置、成套器械和方法，本发明顺利地克服了目前已知构造的缺点。

除非另有限定，本文所用的技术和科学术语具有如本发明所属领域技术人员通常理解的相同含义。虽然类似于或等同于本文所描述的那些方法和材料可以用在本发明的实践或测试中，但是合适的方法和材料如下所述。在冲突的情况下，以专利说明书(包括定义)为准。另外，所述材料、方法和实施例仅用于说明而非限制。

附图说明

仅以举例方式参考附图在此描述本发明。尽管现在将特别详细地参考附图，应当注意所示细节仅为举例并仅用于示例性讨论本发明优选实施方案的目的，以及为了提供相信是最有用的且最易于理解的本发明的原理和概念特征。因此，仅提供了为基本上理解本发明所需的结构细节。附图和说明书使本领域技术人员十分清楚如何在实践中具体化本发明的若干种形式。

在图中：

图1a-e是根据本发明各示例性实施方案的植入式假体装置的示意图；

图2是显示一个优选实施方案中植入式假体装置填料结构层的示意性局部图，其中所述层由嵌入颗粒构成物质的聚合物纤维的非织造网状物形成；

图3是显示一个优选实施方案中植入式假体装置填料结构层的示意性局部图，其中所述层包括分布在聚合物纤维之间的致密物；

图4是根据本发明各示例性实施方案的用于脊束核假体植入的成套器械的示意图；

图5是一个实施方案中植入式假体装置的图像，其中所述装置成形为盘；

图6a-d是优选实施方案中用于将植入式假体装置安装在套管上的技术的示意图，其中所述装置为椭圆形；以及

图7a-b是治疗程序的图像(图7a)和示意图(图7b)，其中将植入式假体装置植入绵羊。

具体实施方式

本发明涉及可用于治疗对象椎间盘的装置、成套器械和方法。具体地，本发明可用于替换或补充椎间盘的髓核组织。

参照附图和附带的描述可以更好地理解根据本发明的装置、成套器械和方法的原理和操作。

在详细地解释本发明的至少一个实施方案之前，应该理解本发明不限于在下面描述中提出的或在附图中显示的结构细节和部件配置。本发明能够具有其它实施方案或能够以多种方式实施或完成。另外，应该理解，本文所用的表述和术语是为了描述，而不应该视为限制。

现在参照附图，图1a～1e显示根据本发明各示例性实施方案的植入式假体装置10。

装置10包括许多非织造的生物相容性聚合物纤维。

本文所用的术语“聚合物”包括但不限于均聚物、共聚物(例如嵌段、接枝、无规和交替共聚物)、三元共聚物等以及其共混物和/或改性物。另外，除非具体限定，术语“聚合物”包括所有可能的几何构型，包括但不限于等规、间规和无规对称。

根据本发明的一个优选实施方案，装置10具有两种或更多种类型的聚合物纤维。在图1a中通过不同的线宽显示两种类型的聚合物纤维，但是不应该理解为将所绘线宽较宽或较窄的聚合物纤维限制为具有较大或较小的横截面。

通常以19表示的第一类聚合物纤维包括优选为弹性的从而使装置10体积扩张的纤维。优选纤维19的弹性为10％或更高。

纤维19可以由期望的生物稳定的或可生物降解的聚合物制成。适合于本发明实施方案的生物稳定的聚合物可以包括下列聚合物中的一种或更多种：热塑性聚氨酯、聚二甲基硅氧烷和其它硅橡胶、聚酯、聚烯烃、聚甲基丙烯酸甲酯、卤乙烯聚合物和共聚物、聚乙烯基芳族化合物、聚乙烯基酯、聚酰胺、聚酰亚胺和聚醚。

适合于本发明实施方案的可生物降解的聚合物包括下列聚合物中的一种或更多种：聚(L-乳酸)、聚(丙交酯-co-乙交酯)、聚己内酯、聚磷酸酯、聚(羟基丁酸酯)、聚(羟基乙酸)、聚(DL-乳酸)、聚(氨基酸)、氰基丙烯酸酯(cyanocrylate)、某些共聚物和生物分子例如胶原、DNA、丝、壳聚糖和纤维素。

通常以17表示的第二类聚合物纤维优选包括至少部分由可溶胀聚合物，更优选水可溶胀聚合物制成的纤维。

本文所用的术语“可溶胀”描述在溶胀剂存在下材料在物理尺寸(长度、面积和/或体积)上膨胀或增加的功能性。术语“水可溶胀聚合物”是指溶胀剂为含水介质(例如但不限于水或生物流体)的可溶胀聚合物。当暴露于含水介质时“水可溶胀聚合物”优选吸收水，同时伴随体积增加。在吸收或吸附水的过程中，水可溶胀聚合物通常保持其最初特性或物理结构，但处于高度膨胀状态。

在本发明的各示例性实施方案中，在最有利的条件下，可溶胀聚合物在溶胀剂存在下能够吸收或吸附至少约3倍于其重量，并且更理想地至少约6倍于其重量的溶胀剂。

本文所用的术语“约”是指±10％。

本发明实施方案的水可溶胀聚合物可以是天然聚合物、合成聚合物或改性的天然聚合物。另外，本发明实施方案的水可溶胀聚合物可以是无机聚合物或有机聚合物。

适合于本发明实施方案的水可溶胀聚合物的典型实例包括但不限于改性的聚氨酯(例如以商品名Hydrothane^TM、Hydromed^TM和Hydroslip^TM出售的那些聚氨酯)、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、聚(甲基丙烯酸羟乙酯)、聚(甲基丙烯酸羟丙酯)、聚丙烯酸酯-聚醇等。

本发明实施方案的水可溶胀聚合物纤维还可以包括其它材料，例如但不限于聚(异丁烯-co-马来酸)钠盐、明胶和胶原。由于可溶胀聚合物的弹性通常较低，所以当溶胀时纤维17可能会与装置10分开。因此，根据本发明的一个优选实施方案，纤维17和19优选彼此交织，以便纤维19自身之间以及纤维19和纤维17之间的摩擦力使装置10的结构固定。当纤维17溶胀时，摩擦力基本上阻止纤维17分开。

图1b是显示一个优选实施方案中装置10的局部剖视图，其中该装置包括多于一层的聚合物纤维。在该实施方案中，装置10的一个或更多个外层作为用于封装填料结构16的基本上封闭的多孔包膜14，根据本发明目前的优选实施方案，所述填料结构16包括非织造聚合物纤维形式的可溶胀聚合物。因此，优选将纤维19并入到一个或更多个外层中，优选将纤维17并入到装置10的一个或更多个内层中。在本发明的各示例性实施方案中，为了提高包膜14的刚性，包膜14包含多糖、明胶和/或羟丙基甲基纤维素(HPMC)。

虽然包膜14的优选形式是非织造制品，但是由于对于某些应用来说包膜14可以不必是非织造的，所以这不是必须的。例如，包膜14可以由织造纤维制成，或者包膜14可以是非纤维的。在任何情况下，包膜14基本上是多孔的且基本上是封闭的，以便当溶胀剂穿过包膜14时防止填料结构迁移出装置10。

除了可溶胀聚合物纤维之外，填料结构16还可以包含生物稳定的和/或可生物降解的聚合物纤维，以增强结构16的亲水性。可以使用上述类型的生物稳定的和/或可生物降解的聚合物中的任意一种。例如，填料结构16还可以包含与包膜14的纤维19类似的聚合物纤维。包膜14和/或填料结构16可以包括一个或更多个层

图1c是一个优选实施方案中装置10的示意图，其中所述装置包括一个或更多个区室。图1c所示的是以包膜14(在图1c中部分示出)为界的区室12。区室12至少部分由填料结构16填充，如上文所详述的，该填料结构16优选包含一种或更多种可溶胀聚合物，并且更优选一种或更多种水可溶胀聚合物。

填料结构16还可以包括生物稳定的和/或可生物降解的聚合物，以增强结构14的亲水性。合适的生物稳定的聚合物的典型实例包括但不限于热塑性聚氨酯、聚二甲基硅氧烷或另一种硅橡胶、聚酯、聚烯烃、聚甲基丙烯酸甲酯、卤乙烯聚合物和共聚物、聚乙烯基芳族化合物、聚乙烯基酯、聚酰胺、聚酰亚胺和聚醚。合适的可生物降解的聚合物的典型实例包括但不限于聚(L-乳酸)、聚(丙交酯-co-乙交酯)、聚己内酯、聚磷酸酯、聚(羟基丁酸酯)、聚(羟基乙酸)、聚(DL-乳酸)、聚(氨基酸)、氰基丙烯酸酯、以及生物分子例如胶原、DNA、丝、壳聚糖和纤维素衍生物。

可以通过本领域已知的任何纤维成形工艺形成包膜14和/或填料结构16的非织造聚合物纤维。在本发明的各示例性实施方案中采用纺丝技术。优选的纺丝技术是静电纺丝技术，其中通过利用静电力将少量带电液化聚合物拉过空间产生液体的细流或喷射流。在适当定位的沉淀装置上固化并收集所产生的纤维，以形成静电纺丝纤维的非织造制品。例如在国际专利申请公开WO 2002/049535、WO 2002/049536、WO2002/049536、WO 2002/049678、WO 2002/074189、WO 2002/074190、WO 2002/074191、WO 2005/032400和WO 2005/065578中公开了合适的静电纺丝技术，这些专利的内容由此通过参考并入本文。

应该理解，虽然在描述根据本发明目前的优选实施方案中特别强调了静电纺丝技术，但并非意在将本发明限制于静电纺丝技术。适合于本发明实施方案的其它纺丝技术的典型实例包括但不限于湿法纺丝技术、干法纺丝技术、凝胶纺丝技术、分散纺丝技术、反应纺丝技术或黏性纺丝技术。这样的和其它的纺丝技术是本领域已知的，并且在例如美国专利3,737,508、3,950,478、3,996,321、4,189,336、4,402,900、4,421,707、4,431,602、4,557,732、4,643,657、4,804,511、5,002,474、5,122,329、5,387,387、5,667,743、6,248,273和6,252,031中公开，这些专利的内容由此通过参考并入本文。

包膜14和/或填料结构16的聚合物纤维的典型厚度为(但不限于)约50nm到约1000nm，更优选100nm到500nm。填料结构16的优选孔隙率为至少50％，更优选约50％到约95％，更优选约70％到约85％。包膜14的孔隙率优选为约50％到约70％。优选包膜14的特征在于透水性为至少0.01ml/cm²/分钟。

装置10可以具有若干个基本状态。典型地，装置10具有两种基本状态，本文称为脱水状态和溶胀状态。术语“脱水”包括部分脱水和完全脱水。

在脱水状态中，装置10优选成形为使其有利于通过纤维环的小切口***到脊椎盘的空腔中。在脱水状态中，包膜14优选具有狭长形状，其特征在于纵横比为至少5，更优选至少10，甚至更优选至少20。狭长形状优选但不强制为凸面的(例如，“扁面条形的”或“长面条形的”)。狭长形状的优点在于：可以通过小切口或开口将其注入到纤维环空腔中，使得包膜在空腔内自缠绕并且保持在其中。

如本文所用的，结构元件(例如包膜14)的“纵横比”是指结构元件的至少一个承载表面的长度与宽度的比。例如，可以通过如下步骤计算包膜14的纵横比：测量包膜14的外表面的长度和宽度，用所测量的长度除以所测量的宽度。通过分别测量圆形横截面的小直径和大直径，可以确定具有圆环形横截面的结构元件的长度和宽度。例如，可以通过测量垂直于表面外周并在外周上的两点之间延伸的向量长度确定表面的长度和宽度。当计算纵横比时，可以将具有最长长度的向量用作表面的大直径，并且可以将具有最短长度的向量用作表面的小直径。

当处于脱水状态时装置10的典型尺寸为约6mm到约30mm的长度，约0.5mm到约4mm的宽度，和约0.5mm到约4mm的厚度。在本发明的各示例性实施方案中，当处于脱水状态时装置的直径小于2mm。在本发明的各示例性实施方案中，当处于脱水状态时装置的长度为约20mm。

当装置10包括两个或更多个区室时，参见例如图1d～1e，可以通过连接结构13链式连接区室12(图1d)，或者可以在聚合物长丝15上布置区室12(图1e)。所述区室的包膜14可以是球形、椭球形等形式。该实施方案的优点在于：这样的区室的布置增加了装置10的填充因子，因此更有利于装置10在纤维环空腔内的布置。

作为替代方案，可以使包膜14成形为盘。图5中提供该实施方案中包膜14成形为盘的装置10的图像，其中显示了处于脱水状态(左)和溶胀状态(右)的装置10。

在本发明的各示例性实施方案中，装置10还可以包括支承结构22，该支承结构22被布置成为包膜14提供其形状。支承结构22优选由不透射线的线框制成。该框优选由弹性体或形状记忆合金(例如但不限于Nitinol^TM)制成。结构22的形状通常可以是圆形、椭圆形、球形，或者可以具有上文所述形状中的任意一种。

当装置10处于脱水状态时，包膜14的形状可以变形为其横截面最小化的形状，以便有利于其通过切口或开口***。包膜14的变形的形状可以是折叠形状或卷绕形状，例如但不限于近似于圆柱体的形状，其长度约为髓核横截面的长轴的长度。在该实施方案中，该装置优选(但非必须)可折叠或可卷绕为直径小于约2mm的尺寸。作为替代方案，可以将包膜14以其狭长形状通过切口或开口注射或挤出。注射或挤出的优点在于：有利于装置10在纤维环空腔中的上述自缠绕和停留。

在溶胀状态中，装置10基本上具有由部分或完全缺少髓核组织形成的脊椎盘的空腔的形状。装置10在如上所述的脱水状态下植入。一旦***，装置10就从体液吸收额外的水，体积增大，直到占据空腔。根据本发明的一个优选实施方案，选择可溶胀聚合物纤维，使得在溶胀状态下装置10的体积溶胀至少250％。当装置10处于溶胀状态时，其典型高度为约4mm到约15mm。

装置10还可以具有离体溶胀状态，其对应于可溶胀聚合物处于完全水合状态下的最松弛的聚合物网络。在溶胀剂(例如含水介质)存在下，装置10从脱水状态变为离体溶胀状态。通常认为离体溶胀状态是焓最小的状态。在该状态中，优选装置10的横截面积和高度分别基本上等于或大于脊椎盘空腔的横截面积和高度。

当装置10处于离体溶胀状态时，装置10的典型尺寸为约18mm到约120mm的长度，约3mm到约25mm的宽度，和约4mm到约15mm的厚度。

在本发明的各示例性实施方案中，填料结构16包括一个或更多个属于一种或更多种类型的层。如在图1所示的代表性实例中，由附图标记18和20分别表示两层。层18优选由可溶胀聚合物纤维形成，而层20优选由掺入至少一种物质(例如但不限于药剂、药物、成像剂和生物材料)的聚合物纤维形成。填料结构16可以包括多于两层，例如多个由可溶胀聚合物纤维形成的层和/或多个由掺入一种或更多种物质的聚合物纤维形成的层。当多于一层掺入物质时，不同的层可以引入不同的物质。在本发明的各示例性实施方案中，当装置10处于脱水状态时，层18占据区室12至少70％的体积。

可以掺入层20中的物质的典型实例包括但不限于生长因子(具体如重组人蛋白，但不限于此)、抗炎药、抗生素、止痛药(具体如长效止痛化合物，但不限于此)、免疫抑制剂及其任意组合或次组合。例如层20可以掺入转化生长因子β、骨形态发生蛋白、成纤维细胞生长因子、血小板衍生生长因子、***等。还可以包括X射线造影剂、MRI或超声造影剂、放射性标记剂等。

将物质掺入层20纤维中的方法不止一种。例如，当通过纺丝技术形成纤维时，所述物质可以与纺丝工艺中所用的液化聚合物混合。

图2举例说明将所述物质掺入层20的另一种技术。图2示出根据本发明一个优选实施方案制备的聚合物纤维的非织造网状物的一部分。纤维122、124和126相交并在相交处结合，所得空隙使得网状物为高度多孔性。优选纤维是细的，以便为层20提供大的表面积，这允许在其上掺入大量的物质。当纤维是静电纺丝纤维时，其比表面积接近于活性碳的比表面积，由此使聚合物纤维的非织造网成为有效的局部药物递送体系。如图2所示的代表性图中，由嵌入到聚合物纤维的颗粒128构成所述物质。当所述物质是在手术后的头数天或数周中释放的药物时，该实施方案是尤其有用的。通过构成所述层的聚合物的类型实现递送过程的持续时间。具体地，通过使用适度稳定的可生物降解的聚合物可确保最佳释放速率。

图3显示用于将所述物质掺入到所述层20中的替代技术。在该实施方案中，分布在所述层聚合物纤维之间的致密物130构成所述物质。致密物130可以是任何已知的形式，例如但不限于适度稳定的可生物降解的聚合物胶囊。

当希望掺入长期(例如数月到数年)释放的物质时，将该物质溶于或封装于由生物稳定的纤维制成的层中。从生物稳定的层内向外扩散的速率基本上是较慢的，由此确保长时间的释放效果。

因此，根据本发明的各示例性实施方案，由聚合物的类型、将所述物质掺入到聚合物纤维中的技术以及所述物质的浓度来控制所述物质释放的时间长度。

现在参考图4，该图是用于脊束核假体植入的成套器械40的示意图。成套器械40包括如上所述的植入式假体装置10和用于使装置10前进至对象的纤维环44中的***装置42。通常将***装置42制造为套管50等，外径为约2-3mm，与纤维环44内的典型开口或切口46的尺寸大小适合。套管50的内径通常比外径小约0.1-0.2mm。***装置42优选包括用于使装置10在套管50中前进的机构48，其可以包括杆和/或活动柄52。机构48还可以包括用于将可植入装置10挤入到套管50中的挤出器54。套管50的顶端56可以是锥形的，以使套管易于***到开口或切口46中。套管50可以由任何已知的套管材料例如塑料或金属形成。装置42可以是一次性使用的装置或者可以是可重复使用的。本发明实施方案的装置42意在将可植入装置10***到包括人、牲畜等的动物中。

可以提供接合有植入式假体装置10的***装置42，或者可以提供放置在单独无菌包装中的***装置42，在这种情况下，在治疗程序之前在手术区室中将装置10安装在***装置42上。可以通过直接置于套管50中(例如通过杆52)或者通过将装置10引入到挤出器54中进行所述安装。

在装置10具有椭圆外形的优选实施方案中，将装置10安装在套管50上的示例性技术如图6a-d所示。在该技术中，首先卷绕或折叠装置10以减小其尺寸。随后将处于卷绕或折叠状态的装置10引入到套管50中。如图6a-d所示，装置10在体外处于松弛状态(图6a)，从其卷绕状态开始(图6b)，在装置10引入套管50之前(图6c)和之后(图6d)，装置10处于其最终的卷绕状态。

在使用中，外科医生使***装置42和植入式假体装置10前进至纤维环44，使装置10脱离***装置42以便装置10留在纤维环44的核心56内，并从纤维环44处移去***装置42。当装置10具有狭长形状时，优选注射或挤出装置10使其离开套管50以促进其在核心56内的自缠绕。一旦移去***装置42，自缠绕就防止装置10通过开口或切口46离开核心56。

通常将装置10植入到至少部分损坏的纤维环中。特别地，装置10可用于补充和/或替换对象纤维环中的髓核。因此，当装置10用于补充时，优选将装置10植入部分损坏的纤维环中，其中超过50％的天然髓核仍存在于核心中。当装置10用于髓核替换时，在小于50％的天然髓核存在于其核心中的纤维环中进行植入。

植入还可以包括切割步骤，其中外科医生在纤维环中形成切口(见图4中的46)，以使套管进入纤维环核心中的空腔。作为替代方案，如果纤维环是损坏的，使得其已经具有开口，则不用进行手术切割就可以使***装置***该开口。植入还可以包括髓核摘除步骤，其中手术摘除部分或全部髓核，以形成横截面接近于装置10横截面的空腔。然后可以将装置10植入到该空腔中。

在本发明的各示例性实施方案中，通过图像引导步骤进行假体装置的植入步骤。在这些实施方案中，包膜和/或填料结构优选包括如上所述的成像剂。因此，在手术的一个或更多个步骤中，利用例如MRI、超声波、CT、X射线、γ射线等对所治疗的椎间盘和任选一个或更多个邻近的椎间盘成像。

一旦装置10就位，填料结构就溶胀。优选的溶胀是自发溶胀，由此填料结构的可溶胀聚合物纤维从生物流体中吸收水。作为替代方案或附加方案，可以将溶胀剂注入纤维环的核心以利于溶胀。

植入后，可以通过缝合或使用生物相容的胶来封闭切口。一旦填料结构溶胀约10-15分钟，假体的高度就增加，直到碰到椎骨终板。继续溶胀将增加椎骨分离并使环髓核伸展成其长期功能所需的形状和拉伸状态。本发明实施方案的植入式假体装置的溶胀能力将保护纤维环抵抗可导致天然髓核或假体装置自身突出或挤出的额外径向溶胀压力。本发明实施方案的假体装置是部分水合的并基本上与纤维环核的形状一致。该装置在其留置状态的大小随对象不同而变。通常(但非必须)，当装置处于留置状态时，其横截面为约10mm²到约30mm²，其高度为约2mm到约8mm。

如果需要的话，本发明实施方案的成套器械可存在于包装中，所述包装可包含一个或更多个植入式假体装置单元和/或一个或更多个***装置单元。该包装可随附植入说明书。该包装还可随附由政府机构规定的管理可植入装置的生产、使用或销售的公告，该公告表明该机构对用于人畜植入过程的结构形式的承认。这样的公告可以包括例如由美国食品和药物管理局(FDA)批准的标签。

本领域普通技术人员通过研究下列本发明的非限制性实施例，将明了本发明的其它目的、优点和新特点。另外，以下实施例也为上文所述的和权利要求中所要求保护的本发明的各个实施方案和各个方面提供了实验支持。

实施例

现在参考下面的实施例，该实施例与上面的描述一起以非限制性的方式解释本发明。

将假体装置植入绵羊

介绍

本研究的目的是评价本发明实施方案的植入式假体装置在绵羊体内的性能和局部耐受性。研究包括两只绵羊(Grivette系，约60Kg重，约4岁)。

按照FDA药品安全性试验规范(Good Laboratory Practice(GLP)Regulations，21 CFR 58，2005年4月1日修定)和在“Journal Officiel du23 Mars 2000”中描述的“Bonnes Pratiques de Laboratoire”(BPL)，

du 14mars 2000的要求进行研究。在法国的BIOMATECH S.A.S.实验区室进行实验。

目的

本研究的目的是确定本发明实施方案的植入式假体装置在动物模型中的功能性使用之后对软组织和硬组织的作用。

植入式假体装置具有狭长的杆状外形，长4mm，直径为2.5mm。填料结构中掺入用于减轻或防止发炎的***和用于为装置提供增强造影的硫酸钡。

程序

在手术步骤之前，动物禁食过夜。在植入时，通过静脉注射戊硫巴比妥-戊巴比妥混合物(MERIAL，法国；戊巴比妥钠，CEVA Santéanimale，法国)和阿托品(硫阿托品，AGUETTANT，法国)进行术前用药和麻醉，随后吸入O₂-异氟烷(1-4％)混合物。剪掉腰部的毛。用碘附(

VETOQUINOL，法国)擦洗皮肤。

在手术过程中进行心脏监测。以侧卧位捆绑每只动物。采用标准无菌手术技术，在接近于腰椎的腹膜正后侧进行手术。识别并分离腰大肌和腰小肌之间的间隔。识别并暴露两个相邻的椎间盘(L₄-L₅和L₅-L₆)。在暴露过程小心操作以免破坏椎间盘的外部纤维环。通过纤维环并进入髓核切全层口。在椎间盘的正前外侧方向形成环切口。平行于椎骨终板形成直的2mm的横切狭缝。小心操作以保护狭缝中的纤维环组织。

通过外径为2.8mm、内径为2.7mm的套管向髓核的相对的对侧缘注射本发明实施方案的核假体装置。使套管前进至核空腔空间内，直至由于接触对侧缘时的穿刺阻力差而感觉到对侧缘。将坚硬的不锈钢杆用作前进机构，使套管内的假体装置前进至对侧缘。采用简单的缝合技术和3-0 Vicryl可吸收缝合线封闭切口的纤维环，同时使假体装置保留在髓核空腔内。在整个过程中，假体装置内没有出现破裂。采用标准程序封闭皮下和皮肤组织。伤口用碘溶液消毒并包扎。

图7a-b是上述医疗过程的图像(图7a)和示意图(图7b)，其显示了保持脊椎盘同时保护腹侧神经根的手术钳和具有不锈钢杆的套管，同时所述具有不锈钢杆的套管进入肌肉韧带后的髓核腔空间中。

应当理解，为清楚起见而在分开的实施方案的上下文中描述的本发明的某些特征也可以在单个实施方案中以组合的方式提供。相反，为简明起见在单个实施方案的上下文中描述的本发明的各个特征也可以分别地或以任何合适的次组合方式提供。

虽然结合特定的实施方案描述了本发明，但是显然许多替代方案、改进方案和变化方案对本领域技术人员是显而易见的。因此，本发明意在包括落在所附权利要求的精神和宽范围内的所有这样的替代方案、改进方案和变化方案。在本说明书中提到的所有出版物、专利和专利申请在此通过参考将其全部内容并入本说明书，与好像特别并单独地指出通过参考将每篇单独的出版物、专利和专利申请并入本文的程度一样。另外，本申请中对任何参考资料的引用或指认不应该被解释为承认这样的参考资料可用作本发明的现有技术。

Claims

1.一种植入式假体装置，其包括以基本封闭的多孔包膜为界的至少一个区室和至少部分填充所述区室并且至少部分由非织造可溶胀聚合物纤维制成的填料结构。

2.一种植入式假体装置，其包括至少部分由可溶胀聚合物制成的非织造可溶胀纤维和由除所述可溶胀聚合物之外的至少一种聚合物制成的非织造弹性纤维，所述可溶胀纤维与所述弹性纤维交织。

3.一种用于在椎间盘纤维环中进行脊束核假体植入的成套器械，其包括：植入式假体装置和***装置，其中所述假体装置包括以基本封闭的多孔包膜为界的至少一个区室和至少部分填充所述区室并且至少部分由非织造可溶胀聚合物纤维制成的填料结构。

4.一种用于在椎间盘纤维环中进行脊束核假体植入的成套器械，其包括：植入式假体装置和***装置，其中所述假体装置包括至少部分由可溶胀聚合物制成的非织造可溶胀纤维和由除所述可溶胀聚合物之外的至少一种聚合物制成的非织造弹性纤维，所述可溶胀纤维与所述弹性纤维交织。

5.一种用于治疗至少具有纤维环的椎间盘的方法，所述方法包括：

使与植入式假体装置接合的***装置前进至纤维环，所述假体装置具有以基本封闭的多孔包膜为界的至少一个区室和至少部分填充所述区室并且至少部分由非织造可溶胀聚合物纤维制成的填料结构；

使所述假体装置与所述***装置脱离，以便所述假体装置保留在所述纤维环内；以及

从所述纤维环移去所述***装置。

6.一种用于治疗至少具有纤维环的椎间盘的方法，所述方法包括：

使与植入式假体装置接合的***装置前进至纤维环，所述假体装置包括至少部分由可溶胀聚合物制成的非织造可溶胀纤维和由除所述可溶胀聚合物之外的至少一种聚合物制成的非织造弹性纤维，所述可溶胀纤维与所述弹性纤维交织；

从所述纤维环移去所述***装置。

7.权利要求5或6的方法，还包括将所述植入式假体安装在所述***装置上。

8.权利要求5或6的方法，还包括在所述安装之前将所述植入式假体卷绕或折叠成管状。

9.权利要求5或6的方法，还包括在所述前进、所述脱离和所述移去期间对所述椎间盘成像。

10.权利要求5或6的方法，其中所述前进包括注射或挤出所述植入式假体装置使其离开所述***装置进入到所述纤维环的核心。

11.权利要求5或6的方法，还包括在所述纤维环中形成狭长切口以在所述纤维环中形成开口，其中所述***装置的所述前进包括通过所述开口引入所述***装置。

12.权利要求5或6的方法，其中所述***装置的所述前进包括通过所述纤维环中的开口引入所述***装置，使得所述假体装置布置在相对于所述开口的纤维环腔对侧。

13.权利要求5或6的方法，其中所述前进、所述脱离和所述移去的执行使得所述椎间盘的天然髓核保留在所述纤维环内。

14.权利要求3、4、5或6的成套器械或方法，其中所述***装置包括用于容纳所述植入式假体的套管和用于将所述植入式假体从所述套管递送到所述纤维环的前进机构。

15.权利要求1、2、3、4、5或6的装置、成套器械或方法，其中所述可溶胀聚合物纤维包括水可溶胀聚合物纤维。

16.权利要求1、3或5的装置、成套器械或方法，其中所述包膜至少部分由聚合物纤维制成。

17.权利要求1、3或5的装置、成套器械或方法，其中所述包膜至少部分由非织造聚合物纤维制成。

18.权利要求1、3或5的装置、成套器械或方法，其中所述包膜至少部分由织造聚合物纤维制成。

19.权利要求1、3或5的装置、成套器械或方法，其中所述包膜具有狭长形状，所述狭长形状的特征在于纵横比为至少5。

20.权利要求19的装置、成套器械或方法，其中所述狭长形状的特征在于直径小于约2mm。

21.权利要求1、3或5的装置、成套器械或方法，其中所述至少一个区室包括多个区室。

22.权利要求21的装置、成套器械或方法，其中将所述多个区室布置为通过连接结构连接的区室的链。

23.权利要求21的装置、成套器械或方法，其中将所述多个区室布置在聚合物长丝上。

24.权利要求19的成套器械或方法，其中设计并构造所述***装置以将所述植入式假体注射到所述纤维环中，使得所述狭长形状在所述纤维环内自缠绕。

25.权利要求17的装置、成套器械或方法，其中所述包膜的所述聚合物纤维是静电纺丝聚合物纤维。

26.权利要求1、3或5的装置、成套器械或方法，其中所述填料结构的所述聚合物纤维是静电纺丝聚合物纤维。

27.权利要求2、4或6的装置、成套器械或方法，其中所述非织造可溶胀纤维是静电纺丝可溶胀聚合物纤维。

28.权利要求2、4或6的装置、成套器械或方法，其中所述非织造弹性纤维是静电纺丝弹性聚合物纤维。

29.权利要求2、4或6的装置、成套器械或方法，其中所述非织造弹性纤维的特征在于弹性为至少10％。

30.权利要求1、3或5的装置、成套器械或方法，其中所述包膜的特征在于弹性为至少10％。

31.权利要求1、3或5的装置、成套器械或方法，其中所述包膜的特征在于孔隙率为至少30％。

32.权利要求1、3或5的装置、成套器械或方法，其中所述包膜的特征在于透水性为至少0.01ml/cm²/分钟。

33.权利要求1、3或5的装置、成套器械或方法，其中所述填料结构至少包括第一类层和第二类层，所述第一类层由所述可溶胀聚合物纤维形成，所述第二类层由掺入至少一种药剂的聚合物纤维形成。

34.权利要求2、4或6的装置、成套器械或方法，其还包括掺入到所述弹性纤维和/或所述可溶胀纤维中的至少一种药剂。

35.权利要求33或34的装置、成套器械或方法，其中所述至少一种药剂包括生长因子。

36.权利要求33或34的装置、成套器械或方法，其中所述至少一种药剂包括抗炎药。

37.权利要求33或34的装置、成套器械或方法，其中所述至少一种药剂包括止痛药。

38.权利要求1、3或5的装置、成套器械或方法，其中所述填料结构和所述包膜中的至少之一包括掺有至少一种成像剂的至少一层聚合物纤维。

39.权利要求2、4或6的装置、成套器械或方法，其还包括掺入到所述弹性纤维和/或所述可溶胀纤维中的至少一种成像剂。

40.权利要求1、3或5的装置、成套器械或方法，其中所述装置还包括支承结构，所述支承结构被布置成为所述包膜提供预定的形状。

41.权利要求33的装置、成套器械或方法，其中所述第一类层占所述至少一个区室的体积的至少70％。

42.权利要求1、3或5的装置、成套器械或方法，其中选择所述可溶胀聚合物纤维，使得当所述装置接触含水介质时体积溶胀至少250％。

43.权利要求16的装置、成套器械或方法，其中所述包膜的所述聚合物纤维由生物稳定的聚合物制成。

44.权利要求16的装置、成套器械或方法，其中所述包膜的所述聚合物纤维由可生物降解的聚合物制成。

45.权利要求1、2、3、4、5或6的装置、成套器械或方法，其中所述装置可折叠或卷绕成直径小于约2mm的大小。