CN102781346B - 用于在骨中产生微骨折的器械 - Google Patents

Abstract

提供了一种在不刮削的情况下在软骨下骨中产生微骨折的器械及其使用方法。该器械包括具有联接到空心管上的柄部的外部套筒，其中，管的端部是弯曲的，并且包括用以将端部固定在软骨下骨上的特征。提供了刺穿元件，并且其设计成穿过外部套筒，以及在被引导时通过外部套筒而平移和/或旋转到软骨下骨中。刺穿元件的端部具有允许尖部穿透到骨中的表面，以提供通过骨的微骨折，而器械无需在软骨下骨上进行刮削。

Description

用于在骨中产生微骨折的器械

发明背景

发明领域

本发明涉及用于修复软骨缺陷的器械，并且更具体而言，涉及用于在软骨下骨上执行微骨折以修复软骨的器械。

相关技术

关节软骨的损伤和缺陷是时常发生的，并且可对关节造成严重应力和应变。典型地，关节软骨无法自己修复或痊愈，而且如果未得到治疗，关节软骨可发展成骨关节炎。微骨折是常常用来治疗关节缺陷和损伤的处理。微骨折包括穿透软骨下骨，以引起血纤维凝块的形成，以及导致原始干细胞从骨髓迁移到有缺陷的软骨位置中。如美国专利6,960,214中所描述的那样，有缺陷的区域的基部被刮或擦，以引起出血，然后使用微骨折器械来在软骨下骨板中产生小孔或微骨折。在一些手术中，以手动的方式用锤或其它这种器械来击打器械的端部。器械穿透血管分布区，从而产生直径为2-3mm的孔，孔在关节骨表面上穿透到软骨下骨板中3-4mm的深度。然后这将在准备好的骨床上形成凝块，凝块将再生，以形成软骨。

关于已知的微骨折器械的缺点在于器械处理软骨下骨时所处的角度。具体而言，如果微骨折器械不垂直于骨表面而定向，当用锤或气动工具击打时，器械可在骨表面上刮削或跳动。这可对微骨折手术引起并发症，并且导致不良的凝块形成和软骨再生长。通过髋关节镜检查，实现目前的器械与骨表面的这个垂直定向是非常困难的，这是因为关节的深度、在股骨头和髋臼之间的有限空间，以及入口与骨表面的定向的原因。即使目前的器械在其尖部处可为弯曲的，但是没有垂直于骨表面而施加必要的力。另外，大部分全厚度软骨损害包括臼骨的上外侧面。用目前可用的器械难以使这个区域产生微骨折，因为实际上无法用现有的微骨折镐大体垂直于软骨下骨来施加力。对于膝盖骨、距骨、冠状突以及膝与肩的其它部分的微骨折也是这样。

击打器械的力使器械在骨表面上刮削的倾向更复杂。关于现有技术的器械的其它问题在于，它们往往通过钻削来工作，而且这种动作易于导致组织退化；另外，使用这些器械会产生热，并且因此还常常会发生热损伤。因此，具有这样的器械将是合乎需要的：其在髋和其它关节的关节镜检查期间有助于大体垂直于骨表面而定向以进行微骨折技术，以及使得刺穿元件的力能够大体垂直于骨表面，并且大体垂直于骨表面而引导该力。还将合乎需要的是：器械以较低的摩擦通过自攻钻头或螺杆尖部旋转和钻削到软骨下骨中，从而促进沿刺穿力的方向有较低的速度变化。这种设计将减小在传统的微骨折镐的情况下所看到的刮削力。

发明概述

根据本发明的一个实施例，提供一种微骨折器械，其包括可包括外部套筒的导引件和延伸通过该外部套筒的刺穿元件。外部套筒包括联接到空心管上的柄部，其中，管的端部是弯曲的，并且包括用以将端部固定在软骨下骨上的特征。刺穿元件设计成容纳在外部套筒中，以及通过外部套筒而平移和/或旋转到软骨下骨中。刺穿元件具有柔性端部部分，在柔性端部部分上具有尖部，柔性端部部分允许尖部穿透到骨中，以提供通过骨的微骨折。刺穿元件可永久地联接到套筒上。刺穿元件能够整体地或部分地可移除地附连到套筒上。在其上具有尖部的柔性端部部分可为可互换的，或者尖部单独可为可互换的。在一个实施例中，柔性端部部分的尖部具有在操作装置之前允许尖部固定到骨上的锯齿。

在本发明的另一个实施例中，一种使软骨下骨产生微骨折的方法包括以下步骤：提供微骨折器械，微骨折器械包括：具有柄部的外部套筒；联接到柄部上且从柄部沿轴向延伸的管，管的端部是弯曲的，并且包括用于将管的端部固定到软骨下骨上的器件；在管的弯曲端部的附近的尖部；以及容纳在外部套筒内且延伸通过外部套筒的刺穿元件。在该方法中，外科医生接近软骨下骨，从软骨下骨中移除任何多余的软骨。一旦产生干净的位置或手术区，放置微骨折器械，使得微骨折器械的尖部在软骨下骨上；将刺穿元件穿过微骨折器械，并且抵靠着软骨下骨而接合刺穿元件，以便使骨产生微骨折。将理解，可通过这样的方式来修改该方法：将预先组装好的装置放置成抵靠着骨，也就是说将预组装有刺穿元件的器械放置成抵靠着骨。

在一个备选实施例中，提供一种微骨折器械，其包括具有柄部的外部套筒和联接到柄部上且从柄部沿轴向延伸的管。实施例的管的端部是弯曲的，并且包括用于将管的端部固定到软骨下骨上的器件。该装置进一步包括容纳在外部套筒内且延伸通过外部套筒的刺穿元件，刺穿元件包括用于对骨输送力的尖部。但是，这个实施例还包括流体端口和用以将流体从流体端口输送到刺穿元件尖部的端部的附近的器件。在使用中，刺穿元件可在外部管内平移和旋转，以通过对软骨下骨提供力来使软骨下骨产生微骨折，而且流体可如需要的那样输送到骨的位点。在本发明所涉及的类型的手术的期间，可使用诸如麻醉剂、呈流体形式的抗生素、冲洗流体、冷却流体、生长因子、镇痛剂或甚至在压力下产生或改进微骨折的流体或被发现有助于患者的恢复或舒适的任何流体的流体。在一个实施例中，刺穿元件包括连接到流体端口上且在尖部的附近显现的插管，使得流体传送通过其中。在另一个实施例中，刺穿元件包括连接到流体端口上的带槽外边缘，使得流体在外部套筒和刺穿元件之间从端口横穿到尖部的附近。这种实施例的尖部将包括适合的边缘，使得流体可沿着尖部的边缘继续到手术区。

在本发明的任何实施例中，微骨折器械可包括例如用于***中的触发器元件，触发器元件备选地拉近尖部，并且抵靠着骨而释放尖部，以造成微骨折。在这种装置中为使用者提供的控制将允许以提高的精确性对骨施加力。

在本发明的使用方法中，一旦准备好手术区，就可放置器械的尖部，使得刺穿元件大体垂直于骨的表面而击打骨。在另一个实施例中，该方法可包括以下步骤：将手术钻附连到刺穿元件上，并且启动钻，以便使骨产生微骨折，或者将手动触发器机构附连到刺穿元件上，并且重复地接合触发器，以使骨产生微骨折。当使用具有流体输送器件的装置时，该方法可包括以下步骤：用设计成协助软骨生长的或防止感染或有助于患者的舒适的流体来不断地、重复地或偶尔地清洗手术区或其特定的区域。

根据后文提供的详细描述，本发明的另外的应用领域将变得显而易见。应当理解，在提供本发明的实施例时，详细描述和具体实例仅意图用于说明性目的，而不意图限制本发明的范围。

附图简述

根据详细描述和附图，本发明将得到更全面的理解，其中：

图1是根据本发明的微骨折器械的透视图。

图2是图1中显示的且从图1中显示的外部套筒中移除的刺穿元件的透视图。

图3是图1中显示的微骨折器械的尖部的透视图。

图3A是图1中显示的微骨折器械的尖部的一个备选实施例的透视图。

图4A是图1中显示的微骨折器械的局部剖面透视图，其显示了在取出图2中显示的刺穿元件时的手柄。

图4B是图1中显示的微骨折器械的端部部分的在取出图2中显示的刺穿元件时的透视图。

图4C是图1中显示的微骨折器械的端部部分的透视图，其显示了在图2中显示的刺穿元件伸出时的手柄。

图4D是图1中显示的微骨折器械的手柄的在图2中显示的刺穿元件伸出时的透视图。

图5A和5B是根据本发明的教导而制成的装置的一个备选实施例的截面正视图。

图6是根据本发明的教导而制成的装置的另一个备选实施例的截面图。

图7是根据本发明的教导而制成的装置的另一个备选实施例的截面图。

图8是根据本发明的教导而制成的装置的另一个备选实施例的截面图

图9是本发明的一个实施例的刺穿元件的局部截面图。

图10是图9的实施例的刺穿元件的尖部的前部的正视图。

图11是本发明的一个实施例的刺穿元件的局部截面图。

图12是图11的实施例的刺穿元件的尖部的前部的正视图。

优选实施例的详细描述

虽然本发明容许有各种形式的实施例，但是在图中显示了在后文中更详细地论述的许多目前优选的实施例。应当理解，要认为本公开是本发明的例示，并且本公开不意图将本发明限于示出的具体实施例。应当进一步理解，本申请的这部分的标题(“示例性实施例的详细描述”)与美国专利局的要求有关，并且不应认为是限制本文公开的主题。

图1显示了在髋和其它关节和骨的关节镜手术期间用于微骨折技术中的微骨折器械10。微骨折器械10包括外部套筒12和延伸通过外部套筒12的内部柔性刺穿元件14。

外部套筒12具有柄部16和从柄部16沿轴向延伸的刚性空心管20，其中，管20可不动地或可移除地附连到柄部16上。参见图4A，通过柄部16和管20而限定通道22，并且通道22构造成接收刺穿元件14。在一个实施例中(大体参见图4)，外部套筒12具有从柄部16到空心管20渐缩的轮廓。备选地，外部套筒12可成形有从柄部16的附近的较大直径到管20的端部部分24的附近的较小直径的一个或多个过渡部，以(除了别的原因之外)在外部套筒12的长度上优化其硬度。

可根据对将在其上使用器械10的关节上的微骨折的要求来构造外部套筒12。因而，取决于外部套筒的预期用途和将在其上使用外部套筒的骨或关节，外部套筒可构建成具有构造成用于诸如(但不限于)髋、肩、膝、肘和踝的特定的关节的各种大小、形状、弯度和角度。此外，在一个优选实施例中，最大程度地减小端部部分24的轮廓，以改进关节接近性和定位。

管20的端部部分24还相对于管20以在大约三十度至大约九十度之间的优选角度弯曲，以在产生微骨折期间减小在软骨下骨上施加的削刮力。本领域普通技术人员将理解，虽然作为优选实施例来提供了角度的范围，但是从零度到180度之间的角度是可行的，而不偏离本发明的新颖范围。具体而言，端部部分24的角度允许端部部分24定位成优选的与软骨下骨基本垂直的构造。在本发明的一个优选实施例中，使用通用柄部允许任何角度的管20如具体手术应用所需要的那样与具有另一个角度的端部部分的管(参见图3A)互换。在一个优选实施例中，端部部分24还可包括锯齿形边缘或端壁26，以便在微骨折过程期间协助将器械10的端部部分24固定到软骨下骨上。本领域普通技术人员将理解，诸如单个或多个锚定点或销等的其它器件和/或管端部特征可协助将端部部分24固定到骨上，而不偏离本发明的新颖范围。

在本发明的装置的一个备选实施例中，如图5中显示的那样，为了进一步适应特定的关节或骨，通过使用布置在管220的壁中的线材和/或绳缆240，外部套筒212从笔直位置弯转关节和弯曲到弯曲位置。端部部分224的角度在大约0度至180度的范围内是可调的。在柄部216上包括拇指轮260，以允许使用者调节端部部分224的角度。当然，如本领域普通技术人员将理解的那样，可使用按钮或滑块来代替拇指轮，而不偏离本发明的新颖范围。而且，如本领域普通技术人员将理解的那样，可使用诸如(但不限于)电子、液压或手动促动件的不同的促动组件来使端部部分224弯曲。

外部套筒12和212包括通过外部套筒12和212而限定的通道22或222。刺穿元件14平移和/或旋转通过通道222和22。在刺穿元件14的端部处的柔性部分30允许刺穿元件14穿过管20和220的端部部分224和24的角度。柔性部分30可由弹性体、塑料、不锈钢、NiTi合金或它们的组合组成的组中的一个制成，并且可形成为诸如弹簧及其它的形式，如下面将进一步阐明的那样。在另一个实施例中，柔性部分30构造成将轴向载荷和旋转载荷传输给软骨下骨。因此，柔性部分30可由柔性传输管道制成，例如层叠式交错螺旋缠绕的线材(例如速度计电缆)。

在本发明的装置的操作中，刺穿元件14的尖部27构造成穿透到软骨下骨中。尖部27可选自包括微骨折尖部、带槽钻尖部、扁钻和/或“K线材”类型的尖部的组中的任何一个，而不偏离本发明的新颖范围。另外，尖部27可采取各种形状，例如：圆锥形、管状和锯齿形。此外，尖部27可包括一个或多个削尖的切削刃，或者可具有带有一个或多个平面的套针尖部。在另一个实施例中，尖部27是平滑的，没有切削刃，或者具有粗糙的砂纸状表面。将理解，可较慢地钻削以便减小摩擦的自攻螺杆是优选的，因而降低***和热损伤的可能性。

刺穿元件14进一步包括定位在与尖部27相对的端部处的手柄28。销32从手柄28延伸，并且构造成允许刺穿元件14联接到标准的圆柱形钻或其它旋转装置上，使得刺穿元件14可旋转，以钻到软骨下骨中，以在产生最小量的削刮力的同时造成微骨折。备选地，可用锤或类似的手术器械撞击手柄28，以使刺穿元件14从外部套筒12延伸到软骨下骨中。可在柄部16中包括使刺穿元件14的端部前进和/或旋转的其它器件，或者在外部应用这些器件，例如通过使用气动设备、电子设备、液压设备、弹簧作用、其它人力机构或导致必要和足够的平移和/或旋转的这些的任何组合。在可利用的装置的类型中，可使用螺杆型构造来使刺穿元件14同时平移和旋转。在钻削和/或撞击期间，端部部分24和224的角度使得刺穿元件14能够使软骨下骨产生微骨折，同时防止削刮力使器械10在软骨下骨上削刮。

本领域技术人员将理解，在手术之前，通过移除有缺陷的区域的周围的软骨瓣以及移除软骨下骨的上方的钙化软骨层来准备微骨折的位点。然后将装置的外部套筒16***关节或相邻的骨中，使得端部部分224和24定位成在预期微骨折的区域中在软骨下骨上大体垂直。

在示例性实施例中，端部部分24和224的锯齿形边缘26和226固定到软骨下骨上，以防止器械10在微骨折过程期间由于削刮力而移动。然后推动刺穿元件14通过外部套筒12，直到尖部27接触软骨下骨为止。在尖部27定位成抵靠着软骨下骨的情况下，刺穿元件14受到撞击和/或旋转而在软骨下骨中产生微骨折。在一个实施例中，用联接到手柄28的销32上的标准临床钻来推进刺穿元件14，从而在软骨下骨中钻出微骨折。备选地，用锤或类似的手术器械撞击手柄28，以使刺穿元件尖部27从外部套筒端部部分24和224延伸，以撞击软骨下骨。在又一个实施例中，使用刺穿元件14来同时撞击和钻削软骨下骨。在微骨折手术期间，端部部分24和224相对于管20和220的角度会减小器械10上的削刮力，从而防止器械10在软骨下骨的上面削刮或滑动。

然后可从手术区移除装置，以接近软骨下骨中的微骨折。如有必要，重复进行微骨折过程，以产生适当数量的微骨折孔，以便覆盖暴露的软骨下骨表面区域。

现在参照图6，显示了本发明的另一个实施例。在图6中将看到，可与使用者的身体动作所控制的驱动力或原动力结合起来使用前面的实施例的任何装置。在图6中，图1的壳体16由封罩300代替，如显示的那样，封罩300容纳与导螺杆304以协作的方式连通的传动螺母302。传动螺母302附连到触发器元件306上，从而给予传动螺母使导螺杆304前进的原动力。导螺杆304以协作的方式与微骨折尖部308连通，使得在装置置于其工作构造中时(如上面详细描述的那样)，触发器元件306的启动将尖部308驱动到骨中。如本领域普通技术人员将理解的那样，通过使用者拉触发器306而启动的尖部308、导螺杆304和传动螺母302，本实施例使用元件来为使用者提供将力传递给骨的能力。诸如触发器复位弹簧310和平移复位弹簧以及触发器枢转点314的元件将是必要的，并且可按各种方式和/或使用各种装置元件来制造，如本领域普通技术人员将理解的那样。虽然显示了触发重复性击打的机械方法，但是将理解，多种器件可适于提供相同类型的击打，例如可利用电子设备、伺服马达、液压驱动器和其它的使用，而不偏离本实施例的新颖范围。

现在参照图7和8，显示了可适于本文显示的任何实施例或用于本目的的任何微骨折装置的额外的元件。已知通常将流体引入到手术区来协助手术和/或使患者有舒适和良好状态。在本发明所涉及的类型的手术期间，可使用诸如麻醉剂、呈流体形式的抗生素、冲洗流体、冷却流体、生长因子、镇痛剂、悬浮干细胞、软骨细胞、其它生物活性物质(例如胞外基质，包括蛋白聚糖、粘多糖(GAG)、软骨素硫酸盐和/或在压力下以便产生或改进微骨折的流体)，和/或发现有助于患者恢复或舒适的任何流体(包括凝胶)的流体。因而，在图7和8中显示了用以按协助手术所必需的方式引入这样的流体装置和方法。本领域普通技术人员将理解，用语“流体”在其最宽泛的意义上使用，以包括悬浮在流体或凝胶中的任何液体或凝胶物质或多种物质(包括上面列出的那些中的全部)，以及发现能够在根据本发明及其等效方案而制成的装置内行进的浆料。

图8是本发明的装置的例示，该装置沿着装置的主轴线具有流体加载构造。在这种装置中，显示了流体输送元件320(例如(但不限于)注射器)具有与装置的主轴线M同轴的输送端口322。在这种装置318中(在这个实例中，仅出于说明性目的而非限制，装置318构造成类似于图6的装置)，刺穿元件324限定流体可流过其中的插管326。如图9和10中所显示的那样，在大体居中地横穿刺穿元件时，插管326可在尖部308的面308f上显现，使得尖部308的作用不会由于引入开口而削弱，同时仍然将流体引导到需要处。在图7中，显示了类似的构造，只是通过侧壁322引入流体(以本领域已知的任何方式，包括显示的机械连接和/或用以基于针的注射器进行喷射)。在图7的实施例中，流体可通过在护套368的内壁和刺穿元件324之间的凹槽或通道而穿过护套368的长度。如图11和12中显示的那样，可产生端铣刀330，使得在其周围朝尖部308传送流体，并且流体通过通道330c的端部离开。将理解，这种实施例显示为说明性的，而不意味着为限制性的，本领域普通技术人员将理解，组合或置换是可行的，而不偏离本发明的新颖范围。

因为可对示例性实施例作出各种修改，如上面参照对应的例示所描述的那样，而不偏离本发明的范围，所以意图的是包含在前述描述中以及在附图中显示的所有内容均应解释为说明性的，而非限制的。因而，本发明的宽度和范围不应由任何上面描述的示例性实施例限制，而是应当仅根据所附权利要求及其等效方案来限定。

Claims (12)

1.一种微骨折器械，包括：

具有柄部的外部套筒；

联接到所述柄部上且从所述柄部沿轴向延伸的管，所述管的端部是弯曲的，并且包括用于将所述管的端部固定到软骨下骨上的器件；

容纳在所述外部套筒内且延伸通过所述外部套筒的刺穿元件；以及

其中，所述刺穿元件能够在所述外部套筒内平移和旋转，以使所述软骨下骨产生微骨折。

2.根据权利要求1所述的微骨折器械，其特征在于，所述刺穿元件具有柔性端部部分，在所述柔性端部部分上具有尖部，所述柔性端部部分允许所述尖部穿透到所述骨中，以提供微骨折。

3.根据权利要求1所述的微骨折器械，其特征在于，所述刺穿元件能够永久地联接到所述套筒上。

4.根据权利要求1所述的微骨折器械，其特征在于，所述刺穿元件能够整体地或部分地可移除地附连到所述套筒上。

5.根据权利要求2所述的微骨折器械，其特征在于，在其上具有所述尖部的所述柔性端部部分能够与其它端部部分互换。

6.根据权利要求5所述的微骨折器械，其特征在于，所述柔性端部部分的所述尖部能够与其它尖部互换。

7.根据权利要求5所述的微骨折器械，其特征在于，所述柔性端部部分的所述尖部具有锯齿。

8.根据权利要求1所述的微骨折器械，其特征在于，用于将所述管的端部固定到软骨下骨上的所述器件是所述管的端部的锯齿形尖部。

9.一种微骨折器械，包括：

具有柄部的外部套筒；

联接到所述柄部且从所述柄部沿轴向延伸的管，所述管的端部是弯曲的，并且包括用于将所述管的端部固定到软骨下骨上的器件；

容纳在所述外部套筒内且延伸通过所述外部套筒的刺穿元件，所述刺穿元件包括用于对骨输送力的尖部；

流体端口和用以将流体从所述流体端口输送到所述刺穿元件尖部的端部的附近的器件，以及

其中，所述刺穿元件能够在所述外部套筒内平移和旋转，以通过对所述软骨下骨提供力来使所述软骨下骨产生微骨折，并且流体能够如需要的那样输送到所述骨的位点。

10.根据权利要求9所述的微骨折器械，其特征在于，所述刺穿元件包括连接到所述流体端口上且在所述尖部的附近显现的插管。

11.根据权利要求9所述的微骨折器械，其特征在于，所述刺穿元件包括连接到所述流体端口上的带槽外边缘，使得流体在所述外部套筒和所述刺穿元件之间从所述端口横穿到所述尖部的附近。

12.根据权利要求9所述的微骨折器械，其特征在于，所述微骨折器械包括触发元件，所述触发元件备选地拉近所述尖部，并且抵靠着骨而对所述尖部进行释放、旋转或平移或它们的任何组合。