JP5927297B2 - 骨拡大のための医療装置 - Google Patents

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Description

この発明は、骨拡大のための拡大装置、およびそのような拡大装置を備えた医療装置に関する。
先行技術において、管状骨の欠損を治療するための方法および装置が、医療分野で一般に知られている。
たとえば、管状骨の感染の治療はしばしば、数センチメートルにも及ぶ管状骨の欠損をもたらすことがある。欠落した管状骨の再建、または欠損の補正のための標準的方法は、仮骨延長術である。
この方法では、欠損箇所における管状骨の2つの端部が相互に接するように、管状骨の欠損部の2つの端部が固定手段によって保持される。一定時間の後、仮骨と呼ばれる新たな骨組織が、欠損箇所における管状骨の2つの端部の間に形成される。
その後、管状骨または欠けた管状骨においてブリッジされるべき欠損部を仮骨が置換するまで、仮骨が固定手段を介して最大1日1mmまで延長される。延長した仮骨の固化、すなわち新たに形成された骨組織の骨化の後には、その骨は再び負荷を担うことができるようになる。
これから理解できるように、仮骨延長術は、消失させるべき欠損のサイズに依存した長い時間を必要とし、患者に対してかなりのストレスを出現させる。
さらに、仮骨延長の既知の方法はかなりの技術的手段を伴っており、それは、固定手段を長時間にわたって着装しておかねばならないという必要性から生じた結果である。一方では固定手段は欠損した管状骨に固定しておかねばならず、他方ではそれは伸長力を加えるために外部からアクセスできる必要がある。ここでは、埋め込みに関連した複雑性がしばしば生じるが、それはたとえば軟組織の炎症であって、これは、仮骨延長の期間中は、管状骨を覆う組織に必然的に固定手段による張力が加わることによる帰結である。
この発明の目的は、迅速かつ簡単な管状骨の再建/治療を可能とするような装置を提供することである。
この目的は、請求項1による医療装置によって実現される。
この発明の基本コンセプトは、管状骨における欠損の補正を、次のような手順すなわち、解剖学的な理由においては患者が必ずしも必要としない管状骨、たとえば腓骨(fibla)を長手方向にスリット化(骨切り術:osteotomy)し、そして、そのスリットに仮骨が形成された後に、その管状骨を拡大するという手順によって行うというものである。
この発明によれば、骨拡大のための拡大装置が提案され、その拡大装置は近接端および遠隔端を有しており、この拡大装置は長手方向についてこの近接端および遠隔端の間で伸びている。この発明によれば、この拡大装置はさらに、長手方向に連続的に配置されて骨に力を加えるために拡大可能な拡大手段を備えている。
この拡大装置における近接端と遠隔端との間の大きさは、拡大させるべき管状骨の中に挿入可能な程度のものである。
この発明による拡大装置は、意図したように使用されるならば、長手方向にスリットされた管状骨(長手方向の骨切り術)の内部に挿入され、そして、その長手方向のスリットに仮骨が形成された後、大きな断面積を有する管状骨が結果として得られるように、拡大手段の拡大によって拡大装置はその長手方向に沿って拡大される。
複数の拡大手段を有する拡大装置によって、対応する拡大手段が配置された仮骨の各断面に、同一あるいは相違する力を及ぼすことができ、その結果、長手方向における壁厚や安定性にかかわらず、仮骨を特定の態様で拡大させることができる。
換言すれば、所望の大きさを持つ仮骨を、この発明の拡大装置によって得ることが可能である。たとえば、この拡大装置は、それらが均等かつ一様に拡大するように、すなわち拡大されるべき仮骨の直径が管状骨の全長にわたって一様なサイズで増加するように、拡大されることができる。長手方向における壁厚や安定性に依存して、拡大手段を介して管状骨の断面に異なる力を加えることが必要となる場合があるであろう。
ところが、この拡大手段は、異なるように、すなわち均等でもなく一様でもないように拡大されることも可能である。これは、たとえば、一定の直径を持つ管状骨から、直径が一定ではない管状骨を得るような場合に必要となる。
好ましくは、拡大装置および拡大手段はそれぞれ、放射方向に拡大されることができる。
この発明による拡大装置は、好ましくはまた、拡大手段がそれぞれ互いに独立に拡大することができるように構成される。
この発明の拡大装置の好ましい実施例では、拡大装置はたとえば、2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27,28,29,または30個の拡大手段を備える。
この発明の拡大装置における拡大手段は、同じ構成であって、たとえば同じサイズを持つことができ、拡大装置の長手方向において一様または非一様に配置されることができる。
この発明の拡大装置はまた、拡大手段が異なる構成であって、たとえば異なるサイズを持つことができ、拡大装置の長手方向において一様または非一様に配置されること、つまり拡大手段の間の距離は、前記長手方向において同一とすることも、異なるものとすることもできる。
拡大手段がどのように構成され、また長手方向において一様にまたは非一様に配置されているかに依存して、この発明の拡大装置はたとえば種々の管状骨に適用できる。
この発明の拡大装置の好ましい実施例においては、拡大手段は、拡大装置の近接端と遠隔端との間において長手方向に伸びた収容要素に収容される。
収容要素の好ましい材料は、たとば、ポリオレフィンをベースとしたエラストマー、医療用に適したシリコーン、または一般に、医療用に適した弾力性ポリマーである。
収容要素は、有利には拡大手段を収容し、そして好ましくはそれらを密閉状態で包囲するが、この理由によって、収容要素だけを埋め込みに適した材料から作成することができる。すなわち、骨拡大や仮骨の延長の期間において、拡大手段は骨または骨髄に直接に接触することがなく、そしてこの理由によって、材料面においては、予想される圧力や力に関して考慮するだけで拡大手段を設計することがきる。
拡大手段は、たとえば液体、ゲルまたは気体のような媒体が、それぞれに独立に充填されることが可能なチャンバとすることができる。
チャンバは、たとえば、楕円体または円筒体の構造を持つ。
チャンバの数に応じて、管状骨の放射方向の拡大のための、管状骨の断面へ与える力を作用させることができる。
たとえば、チャンバはバルーンで形成され、それらのバルーンは、互いに独立に媒体を充填されることができる。好ましくは、バルーンは弾力性材料からなり、たとえば、エラストマー、シリコーン、ラテックスまたは一般に弾力性ポリマーから形成される。
他の実施例では、チャンバは、長手方向に伸びたチューブをセグメント化して作成できる。たとえば、チューブの流れのチャネルを規則的あるいは非規則的な間隔で閉鎖することによって、当該チューブ中にチャンバを形成することができる。
それにもかかわらず、両端を閉鎖したチューブでそれぞれのチャンバを形成し、それらのチューブを長手方向に連続的に配置することもできる。
媒体を導入した際に、そのチューブまたはそれらのチューブに特定の拡張性を持たせるために、その/それらのチューブの大きさは、チューブの内径が一定ではなく、かつその/それらのチューブに異なる壁厚が生じるようなものとされる。
エラストマー、シリコーン、ラテックスまたは一般に弾力性ポリマーのような弾力性材料を、チューブの材料として同様に好適に使用することができる。
好ましくは、この発明による拡大装置のチャンバは、いずれにおいても、媒体すなわち液体、ゲルまたはガスを、圧力チューブを介して充填されることができる。
好ましくは、圧力チューブは、その圧力チューブへのバクテリアの定着を防止する材料または物質によって、少なくともその一部を被覆されることができる。そのような被覆は、たとえば、抗生物質の層、銀の層または銀を含む層とすることができる。
さらなる実施例では、拡大手段はまた機構的要素とすることができる。
たとえば、機構的要素はバネ要素であって、そのバネ要素はネジ軸に係合しており、当該ネジ軸の回転によってバネ要素が拡大する。
好ましくは、機構的要素は、ネジ軸に直接あるいは間接に係合して当該ネジ軸の回転によって拡大するような、少なくとも2,3または4の板バネを有する。
好ましい実施例においては、機構的要素のそれぞれは、ネジ軸に係合した少なくとも1つのスリーブに固定された少なくとも2,3または4の板バネを有しており、ネジ軸の回転によって、板バネが拡大するようにスリーブが変位できる。
さらに好ましい実施例においては、機構的要素はハサミ要素(scissor elements)であって、そのバネ要素はネジ軸に係合しており、当該ネジ軸の回転によってハサミ要素が伸長する。
好ましくは、拡大装置は少なくとも1つの力分配要素を有し、それを介して拡大手段は、拡大装置が意図したように使用されたとき、力を間接的に骨に作用させる。
このような力分配要素は、たとえば、力分配支柱(strut)であって、それは複数の機構的要素によって支持されており、拡大装置が意図したように使用されたとき、つまり骨拡大が行われる間は、機構的要素と骨の間に位置している。この手段によって、骨に加わる力の分配がより良好になる。
さらに他の実施例では、拡大手段は、体液の吸収によって広がるように構成されることができる。
体液の吸収は、たとえば、半透膜を有する拡大手段によって効果を生じさせることが可能であり、当該液はその半透膜を通して拡大手段によって吸収されることができる。このような拡大手段の膜がどのように構成されているかによって、拡大手段は一様または異なる程度で広がることができるし、管状骨に異なる力を与えることもできる。
体液に吸収は、たとえば拡散または浸透によって生じることができる。
さらに他の実施例では、体液の吸収によって拡大する拡大手段は収容層によって囲まれることができるが、その収容層は、ある時間(仮骨形成に必要な期間)が経過すると分解し、拡大手段がそれから拡大を開始する。
拡大装置が管状骨の中に挿入されてから後に拡大性能または管状骨への作用が容易に変化しないような拡大手段の場合には、拡大装置を挿入する前に、拡大させるべき管状骨のCT X線をとっておき、壁厚または管状骨の安定性に従って、拡大装置ないしは拡大手段を対応する骨へ個別に適合させることが有利である。
拡大装置の安定性を増大させるために、長手方向において拡大装置の中に金属コアを通すことができる。この手段を用いることにより、この発明の拡大装置は、たとえば骨髄を通したアクセスによって管状骨の中により容易に配置することが可能となる。さらに金属コアは、良好なX線コントラストを生じさせるような大きさを持つことができるが、その結果、管状骨に挿入された後におけるこの発明による拡大装置の位置を容易にチェックできる。
この発明による拡大装置は、好ましくは、その外面に少なくとも1つの突出部を備えており、それはこの拡大装置の管状骨の中での位置、すなわち挿入状態が変化することを防止する。骨髄を通したアクセスによって拡大装置が管状骨の中に挿入されたとき、この少なくとも1つの突出部によって、管状骨の中で拡大装置が回転せず、位置も変化しないことを確実化する。
好ましくは、少なくとも1つの突出部は、節瘤状(ふしこぶ状:burl-like)の突出部として、あるいは拡大装置の長手方向に伸びる棒として構成する。
もし、拡大手段がチャンバとして構成されるならば、圧力チューブは好ましくは、突出部の中でチャンバに向けて延伸する。
この発明の拡大装置の意図した使用に応じて、あるいは拡大装置を挿入すべき管状骨の長さに応じて、拡大装置は異なる長さに構成できる、すなわち近接端と遠隔端との間の距離は異なるこができる。その好ましい長さは、1cm,2cm,3cm,4cm,5cm,6cm,7cm,8cm,9cm,10cm,11cm,12cm,13cm,14cm,15cm,16cm,17cm,18cm,19cm,20cm,21cm,22cm,23cm,24cm,25cm,26cm,27cm,28cm,29cm,30cm,31cm,32cm,33cm,34cm,35cm,36cm,37cm,38cm,39cmまたは40cmであるが、これらの値の間にあってもよい。
この発明による拡大装置は、好ましくは、それを最大に拡大させた状態での直径は、1.5cmから3cmまでの間の値となる。その基本状態において、すなわち、それを収縮させあるいは縮めた状態で、その直径は0.2cmから0.4cmである。
この発明によれば、上記で説明した拡大装置と、拡大装置の拡大手段を拡大させるようにセットアップされたアクチュエータとを備えた骨拡大のための医療装置もまた提供される。
拡大装置が拡大手段の実施例として充填可能なチャンバを備えている場合には、アクチュエータはたとえば、そのチャンバを媒体で満たすことができるようにセットアップされたポンプである。
もし、拡大手段の実施例において機構的要素として構成されるならば、アクチュエータは好ましくは、機構要素を拡大させることができるようにセットアップされた電気モータである。たとえば、その電気モータは、既述したネジ軸に接続あるいは結合され、拡大手段の拡大のためにネジ軸を回転させることができる。
好ましくは、アクチュエータは、骨拡大の期間において体組織の中に配置されて操作されることができるようにされる。この場合、たとえば、アクチュエータは外部から操作されることが可能であり、それによって、拡大装置とアクチュエータとが埋め込まれた後には、患者の身体は完全に閉鎖された状態となることができる。アクチュエータの操作のために、これは、たとえば上部に存在する組織に圧力を加えることによって、あるいは磁場、電場または電磁場を与えることによって操作できるようなスイッチを有する。
埋め込みが完全であればいかなる要素も患者の身体から引き出されていない結果として、感染あるいは軟組織の炎症のリスクは軽減される。
この医療装置が実施例の拡大装置を充填可能なチャンバとともに備えている場合には、好ましくは、ポンプによって拡大装置内に送り込まれる媒体のためのリザーバが、付加的に設けられる。好ましくは、リザーバは、拡大装置およびアクチュエータとともに身体中に埋め込まれるように構成される。
この場合、リザーバには針によって充填されてもよい。この手段によって、リザーバは空の状態で埋め込まれた後に、充填されまたは適宜に再充填される。
たとえば、リザーバは、バスキュラーアクセスポートシステム(vascular access port system)に接続されたチャンバ、バルーンまたはそれらに類似したものである。リザーバは、バスキュラーアクセスポートシステムに穴をあけることによって、媒体で充填されることができる。リザーバを充填するには、バスキュラーアクセスポートシステムは好ましくは針(フーバーカット:Huber Schliff)を用いて穴を開けられ、媒体によって充填される。有利には、これにより、バスキュラーアクセスポートシステムは、針を抜いた後に自動的に再び閉じ、従って、媒体はリザーバ中に残留する。これからわかるように、骨拡大/仮骨延長のために、身体中に完全に埋込み可能な、特に好ましい医療装置を得ることができる。
もし、患者の身体の中に完全に埋込むことができるようにポンプが構成されていない場合は、ポンプは、たとえば、患者の身体の外部に配置されて、媒体の供給速度をマイクロリッターの範囲とすることができるHPLCポンプである。HPLCポンプの使用は、チャンバ中の圧力の増加とは無関係に媒体の供給速度を一定にすることができることからも、有利である。
この医療装置は好ましくは、拡大手段が特定の態様で拡大するようにアクチュエータを制御することができるようなコントローラを有する。
好ましくは、コントローラは、仮骨延長法則に従って拡大手段が拡大するように、アクチュエータの制御を行う。
管状骨の拡張は、この発明による医療装置によってコントロールされる。拡大装置が、管状骨の長手方向のスリットの中に挿入された場合、スリット管状骨の上に形成された仮骨が延長し、より大きな直径を持つ仮骨が得られるように、アクチュエータが拡大装置を拡大させる。たとえば、アクチュエータは、拡大装置が一様または非一様に拡大するように、コントローラを介して制御されることができる。
一般に、コントローラはまたフィードバックコントローラとして構成されることが可能であり、そこでは、拡大装置上で計測された、圧力や力や体積や長さなどのパラメータが、フィードバック制御のために、コントローラの入力パラメータとして使用されることができる。
好ましくは、この医療装置は、充填可能チャンバとしての拡大手段の実施例における拡大装置を備え、この場合のアクチュエータは、たとえば、液体、ゲルまたは気体のような媒体でチャンバを満たすことができるようにセッットアップされたポンプである。コントローラは、骨拡大のための拡大装置のチャンバに、拡大のための媒体を充填させるように、ポンプを制御することができる。
もし、拡大すべき管状骨が特定の箇所においてより安定であるか、あるいはより厚い構造を持っているならば、拡大装置において対応するチャンバについての圧力をポンプは増加させるが、それはそのチャンバが残りのチャンバとともに特定の態様で拡大するように行われる。チャンバの拡大は、たとえば、チャンバの中に流入する液体/ゲルの体積を計測/決定することによって制御されることができる。もし、チャンバに流入する媒体が、例えば空気を使用する場合のように圧縮性のものであれば、その体積の決定の際においては、対応するチャンバでの優勢圧を付加的に考慮することができる。
好ましくは、仮骨延長法則に応じて拡大装置が拡大するように、ポンプがコントローラによって制御される。たとえば、1日あたり0.5から0.75mmの範囲で仮骨が拡大あるいは延長されるように制御される。
仮骨における形成または延長は超音波検査法によってモニタされることができ、拡大装置の制御は、それに従うように適合されることができる。
好ましくは、X線画像でコントラストを生じさせるような液体、または不活性ガスが、ポンプによってチャンバに流入する媒体として使用される。第1の場合には、拡大装置を管状骨に挿入した後に、拡大装置の位置および状態が容易に決定可能であり、第2の場合には、拡大装置が漏出点を持っていたような場合に、患者の健康を危険にさらすリスクを軽減させることができる。
この発明による拡大装置とアクチュエータが、患者の身体中に完全に埋込むことができるように構成されていれば、好ましくは、アクチュエータの上に存在する組織の上に圧力を加え、あるいは、磁場/電場/電磁場を加えることによってアクチュエータを制御することができるように、コントローラがセットアップされる。
たとえば、このために、コントローラに接続され、またそれを通してコントローラが制御信号をアクチュエータに送信および伝送できるような、カフ(cuff)あるいはそれに類するものを、患者の身体の対応位置に配置する。
仮骨の形成と仮骨の成熟を加速するために、好ましくは、超音波の付与を採用することができる。好ましくは低エネルギー超音波が使用され、そこでは媒体(液体、ゲルまたは気体)を介して超音波が拡大装置に導入されることが好ましい。このため、たとえば、拡大装置内および/またはポンプ内に超音波発生器が配置されて、超音波を媒体の中へ導入する。たとえば、超音波は、1.5MHzの周波数で出力30mW/cm (パルス周波数1kHz,信号長200μs)を有するパルス形式で付与される。
この発明による医療装置の好ましい実施例においては、拡大手段を連続的あるいは段階的に拡大させることができるように、コントローラがセットアップされる。
最も好ましくは、この発明による拡大装置および医療装置は、大腿骨および脛骨の欠損を治療することを意図して採用され、そこでは、対応する骨の再建のために、この発明による拡大装置を使用して腓骨(fibula)が拡大され、そして欠損の補正のための微小血管移植の対象となる。
治療の最初において、腓骨頭上への骨髄内アクセス路と骨髄腔の開口とが形成され、次に、腓骨が20cmの長さにスリット化される(長手方向への骨切り術)。この発明による拡大装置が、その後にアクセス路を通して腓骨内に挿入される。拡大装置の拡大は、通例、骨切り術の後7日目に開始され、仮骨の延長は、1日あたり0.5から0.75mmだけ行われる。
一般に、既に説明したように、コントローラは、拡大装置を、それが仮骨延長法則に従って拡大するように制御する。この「仮骨延長の法則」は、多くの場合、患者の年齢や体質などによって異なる。たとえば、大人の患者よりも子供の方が速く仮骨が形成され、その理由によって「仮骨延長法則」は、その特定の患者にあわせて容易に適合するように、コントローラが調整され、プログラムされることができる。たとえば、事前にプログラムされかつ事前に準備された拡大方法が、種々の場合について格納されるように、コントローラがプログラムされている。
仮骨の所望の延長の後、さらに約30から40日くらいの期間にわたって、仮骨の統合が生じることができる。概して、完成した仮骨の微小血管術による移植は、延長の開始から約60日の期間の後に実行されることができる。
仮骨の延長の全体的期間および管状骨の治療の期間は、この発明の拡大装置または医療装置によって短縮することができる。
拡大装置および医療装置の好ましい実施例は、添付図の助けを借りつつ、以下において説明される。
この発明の医療装置の第1の好ましい実施例の図を示しており、この医療装置は、ポンプと、そのポンプに接続された、この発明による拡大装置とを備えている。 この発明の第1の好ましい実施例に対応した、この発明による医療装置の変形例を示しており、この医療装置は、拡大装置が収容要素を備えていないという点において、図1Aに示した医療装置と異なっている。 この発明の第2の好ましい実施例による医療装置を示しており、この医療装置は、異なる構成を持つ拡大装置を備えている点で、図1Aおよび図1Bに示されたものと相違している。 この発明に従った第2実施例にかかる医療装置の変形例を示している。 図1Aに示した拡大装置の断面を示す図であり、示された断面は拡大装置の第1チャンバに相当する。 図1Bに示した拡大装置の断面を示す図であり、示された断面は、拡大装置の第1チャンバに相当する。 図1Cおよび図1Dに示した拡大装置の断面を示す図であり、示された断面は、拡大装置の第1チャンバに相当する。 この発明による医療装置の第3の好ましい実施例を示す図であって、図3Aにおいては医療装置についてのこの発明の拡大装置が収縮ないしは縮小した状態となっており、図3Bにおいては拡大した状態となっている。 この発明による医療装置の第3の好ましい実施例を示す図であって、図3Aにおいては医療装置についてのこの発明の拡大装置が収縮ないしは縮小した状態となっており、図3Bにおいては拡大した状態となっている。 医療装置の第3の好ましい実施例による、この発明の拡大装置の断面における図を示しており、示されている拡大手段は2個の板バネを備える。 医療装置の第3の好ましい実施例による、この発明の拡大装置の断面における図を示しており、示されている拡大手段は4個の板バネを備える。 この発明による医療装置の第4の好ましい実施例を示しており、この実施例は、拡大手段が異なる構成を持つ点で、図3Aおよび図3Bに示されたものと相違する。 この発明による医療装置の第4の好ましい実施例を示しており、この実施例は、拡大手段が異なる構成を持つ点で、図3Aおよび図3Bに示されたものと相違する。
(第1の実施例)
図1Aおよび図1Bは、骨拡大のためのこの発明による医療装置100の第1の好ましい実施例の図を示す。
この医療装置100は、この発明による拡大装置110に加えて、ライン140とポンプ形式のアクチュエータ150とを備えており、拡大装置110はライン140を介してポンプ150に接続されている。
図1Aに示す拡大装置110は収容バルーンとして形成された収容要素120を有しており、チャンバ形式とされた複数の拡大手段121、122,123がその中に設けられている。
収容要素120は、可撓性の材料、たとえば、ポリオレフィンをベースとしたエラストマー、医療用に適したシリコーン、または一般に、医療用に適した弾力性ポリマーから製造されている。収容要素120は、以下に説明する拡大の間、チャンバ121,122,123とともに拡大することが可能である。
図1のX方向は、この発明による拡大装置110の長手方向に相当する。拡大装置110は、この長手方向において、近接端124と遠隔端125との間に伸びている。
収容要素120は、同様に図1Aに示すX方向に沿って伸びており、チャンバ121,122,123を完全に収容する。
収容要素120の中を金属コア130が走っており、これは、好ましくは1mmの直径を有する。この金属コア130は拡大装置110の安定性を向上させるために設けられ、管状骨の中への拡大装置110の挿入を容易にする。好ましくは、金属コア130はまた、良好なX線コントラストを有するように構築される。この手段によって、管状骨の中における拡大装置110の位置を容易にチェックできる。
図1Aに示す拡大装置110の全長は、好ましくは、8cmから25cmである。それを収縮させあるいは縮めた状態での、その最大直径dは0.3cmである。
既述したように、収容要素120の中に3個のチャンバ121,122,123が設けられており、それらのそれぞれには、独立して個別に、特定の媒体たとえば、液体、ゲルあるいは気体を充填することができる。
この第1の実施例おいては、チャンバ121,122,123は同じバルーンで構成されており、それらは図1Aに示す長手方向に連続して、一様かつ直接に配列されている。
チャンバ/バルーン121,122および123が媒体によって満たされると、バルーン121,122,123は、図1Aに示すY−Z面内で放射方向に拡大し、その結果として、どれにおいても、それぞれのチャンバ121,122,123を経由して管状骨に力を及ぼすことができる。
収容要素120はチャンバ121,122,123ないしはバルーンを完全かつ密閉して収容している。その結果、チャンバ121,122,123は、骨、骨髄や体液などの、身体のどの要素にも直接に接触しない。これは、チャンバ121,122,123が有する大きさや、それらを構成する材料を、予測される最大の圧力または力だけに関係させることができるという利点がある。
この第1の実施例においては、チャンバ/バルーン121,122,123は、たとえば、25barの圧力に耐えることができるように、構成される。
拡大装置110の近接端124において、ライン140に導かれる3つのチューブ142,143,144(図2A)が、拡大装置110に入っている。圧力チューブ142,143,144のそれぞれは、それぞれの例において、3つのチャンバ/バルーン121,122,123のひとつの中に開口している。
この独特の圧力チューブ142,143,144を介して、媒体は対応するチャンバの中にガイドされ、その結果として、拡大装置110は、図1Aに示すように、長手方向(X方向)での断面で、放射方向(Y−Z面)に拡大することができる。これからわかるように、チャンバ/バルーン121,122,123はそれぞれ独立に媒体で満たされることが可能であり、この理由によってこの拡大装置110は特定の態様で拡大できる。
この第1の実施例においては、チャンバ/バルーン121,122,123は、それぞれにおいて独立してまたは直接に(固定的に)金属コア130に接続され、それによって、チャンバ/バルーン121,122,123は、媒体が導入されたとき、主として放射方向(Y−Z面)で拡大する。
ライン140は、拡大装置110の近接端124から、意図されるように医療装置100が使用されたときに身体組織の中に配置されるコネクタ要素141(接続/非接続要素)へと通じている。
コネクタ要素141から、ライン140はさらに、意図されるように医療装置が使用されたときに患者の対外に配置されるポンプ150へ走っている。
バクテリアによるライン140の汚染を防止するために、ライン140の部分、すなわちコネクタ要素141からポンプ150までは、好ましくは、抗生コーティングおよび/または銀によって被覆される。
ポンプ150によってチャンバ/バルーン121,122,123に送出される媒体は、リザーバ160に収容されている。リザーバ160はポンプ150の一部であってもよいし、図1Aに示すように、別体とされたリザーバであってもよい。
その代替として、好ましくは、ポンプ150とリザーバ160とが、拡大装置110とともに患者の身体中に埋込まれるように、図1Aの医療装置100を構成することができる。この場合には、拡大装置110,ライン140、ポンプ150およびリザーバ160が完全に患者の身体中に収容されることができ、そしてこの理由のよって、ラインや要素を患者の身体の外へ引き出す必要がなく、埋込みの後に完全に患者の身体を完全に閉じることができる。これは、バクテリアおよび/またはウイルスがラインの入口を介して患者の体内に入ることができなくなり、感染をさらに防止できるという利点を持つ。
身体への埋込みのために、リザーバ160は好ましくは、可撓性で弾力性がある材料で形成され、拡大することによって媒体の種々の量を収容することができる。
リザーバ160の容積は、その中にどれだけの量の媒体を収容するかによって異なる。事前に充填した状態でリザーバ160が埋め込まれることは、絶対的に必要というわけではない。
リザーバ160を充填するために、バスキュラーアクセスポートシステム(図示せず)がその上に設けられることが可能であり、これは、針によって穴を開けてそれを通して媒体をリザーバ160に入れることができるように、患者の組織中に配置することができる。リザーバ160のこの実施例もまた、容易に充填できるという点で有利である。
図2Aは、図1Aに示す拡大装置110の断面を示す図である。
図2Aで視認できるチャンバは、図1Aに示されたチャンバ121に対応しており、その中に、媒体を導入するための圧力チューブ142,143,144のうちのひとつが開口しているとともに、それを通して、他の圧力チューブが、対応するチャンバへと走っている。
拡大要素120の上には、好ましくは、少なくとも1つ(この好ましい実施例では4個)の突出部126が形成され、それは、拡大装置110が挿入状態でその位置を維持するように設けられている。この発明の拡大装置110が骨髄内アクセスを通して骨髄腔に既に挿入されており、そして拡大装置110が拡大されるときには、突出部126は、骨髄腔内における拡大装置110の安定した位置決めを確実にする。
単一(または複数)の突起部126についての図示しない好ましい構成では、圧力チューブ142,143,144がその中に収容されることができるとともに、単一(または複数)の突起部の中を、対応するチャンバ/バルーン121,122,123へと走っている。単一(または複数)の突起部126のこの構成、ないしは圧力チューブ142,143,144のこのような取付けは、たとえば、チャンバ121,122,123が金属コア130によりよく固定されるという利点を有しているが、それは圧力チューブ142,143,144のどれについても、チャンバ/バルーン121,122,123と金属コア130との間の接続を通さなくてよいためである。
図1Aに示すポンプ150は、それぞれにおいて特定の媒体をリザーバ160からチャンバ121,122,123に送出するためのものである。好ましくは、塩化ナトリウム溶液のような液体、水、またはゲルが、導入されるべき媒体として使用される。
ポンプ150は、好ましくは、コントローラ(図示せず)によって制御される。コントローラは、ポンプ150内にあわせて収容されることもできるし、ポンプ150とは別のユニットとされることもできる。
ポンプ150が媒体をチャンバに段階的に送出し、それによって拡大装置が段階的に拡大するように、コントローラがポンプ150を制御することができる。この手段により、一様な段階すなわち常に液体の同じ量で、または非一様な段階すなわち液体の異なる量で、ポンプが媒体をチャンバ/バルーン121,122,123にガイドすることができる。たとえば、特定の時間間隔で、媒体の所定の量をリザーバ160から拡大装置110へと自動的に送出するように、コントローラがプログラムされることができる。
代替として、コントローラは、拡大装置100またはチャンバ/バルーン121,122,123を最初の状態から連続的にポンプが拡大させるように、ポンプ150を制御することもできる。
さらなる代替として、たとえばチャンバ121,122,123内に既にガイドされた量の液体の助けを借りて、拡大装置110またはチャンバ/バルーン121,122,123のその時の体積と、拡大装置110に所望の拡大を与えるために必要であってチャンバ/バルーン121,122,123に導入すべき量の液体の量とを、コントローラは決定する。コントローラは、続いて、チャンバ/バルーン121,122,123に導入すべき液体のその量を送出するように、ポンプ150を制御する。
一般に、コントローラは、好ましくは、仮骨延長の法則に従ってそれが拡大するような量の液体を、段階的または連続的に拡大装置110へと供給するように、プログラムされる。
もしポンプ150、リザーバ160および拡大装置がともに患者の身体中に埋め込まれることになるならば、コントローラは好ましくは、それがポンプ150中に収容され、あるいはポンプ150を無線方式で制御することができるように、構成される。
たとえば、無線制御のために、コントローラは、患者の特定の部分に配置されたカフ(cuff)であって、それを介して、たとえば磁場、電場または電磁場の応用によってコントローラが制御信号を送信できるような、そのようなカフを備える。
コントローラはまた、フィードバックコントローラとして構成することができ、そこでは実測によって得られるチャンバ内で優勢な圧力またはその体積などのパラメータがフィードバック制御のためのコントローラにフィードバックされる。
拡大装置110が複数のチャンバ/バルーン121,122,123を有する結果、相違する力を管状骨へ加えることが可能であり、拡大装置/管状骨が特定の態様で拡大される。
図1Bは、この発明の第1の実施例によるこの発明の医療装置100の変形を示しており、これは、拡大装置110が収容要素127を有していない点のみにおいて、図1Aに示すものと異なる。拡大装置110のこの変形においては、チャンバ/バルーン121,122,123が拡大させるべき骨に直接に接触するようになり、この理由によって、この変形においては、チャンバまたはバルーン121,122,123は、その材料について、骨または骨髄に直接に接することに適するように構成される。
図2Bは、図1Bの発明による拡大装置100の断面の画である。図2Bに示された断面は第1チャンバ121の断面に相当する。この発明の拡大装置110のこの変形は、収容要素を備えていないため、突起部126は直接にチャンバ/バルーン121,122,123の上に(図2B中においては、チャンバ121の上に)形成されている。
図1Bおよび図2Bに示す医療装置100の他の要素は、図1Aおよび図2Aを参照して説明したものと同じであり、その理由によって、この点についてのそれらの説明の繰返しは行わない。
(第2の実施例)
図1Cはこの発明の医療装置の第2の好ましい実施例を示す。この図に示した医療装置200は、拡大装置210が異なって構成されている点において、上述したものと相違する。この第2の好ましい実施例においては、拡大装置210がチューブ220によって構成されており、それは図1Cに示す長手方向(X方向)において分割されている。このチューブをセグメント化するために、これは適当な箇所においてたとえばシリコーンで満たされ、チャンバ221,222,223が形成されるように閉鎖されることができる。
図2Cは、この発明による図1Cの拡大装置210の断面を示す。これからわかるように、この第2の実施例においては、圧力チューブ142−144がチャンバ221,222,223内を同様に走っており、これらの圧力チューブのそれぞれは、いずれについても、割り当てられたチャンバ212,222,223の中へと開口している。
好ましくは、チューブ220は、同一ではない内径を持つように構成されており、その理由によって、チューブ220の壁厚が変化している。これが有利となるのは、拡大している間はチューブ220はすべての方向について一様には拡大せず、それゆえに、拡大装置210は骨髄の中で容易に回転することができなくなって、固定されたままとなるということについてである。
図1Dは、第2の実施例にかかるこの発明の医療装置200の変形例を示すが、これは、チャンバにそれぞれ割り当てられた個別のセクション/チューブピースへとチューブ227が分割されているという点で、図1Cを参照して説明したものと異なる。チャンバ221,222,223のうちのひとつが、各チューブピースに割り当てられる。
図1A−1Dを参照して示される医療装置の実施例および変形例のすべてにおいて、ポンプ150、ライン140、リザーバ160およびコントローラは同一であり、それゆえに、この点についての説明は、この発明の医療装置のすべての実施例と変形例とに等しく適合する。
(第3の実施例)
骨拡大のための医療装置の第3の好ましい実施例が、以下に記載される。
医療装置300は、骨拡大のための拡大装置310を備える。
図3Aおよび3Bは、一方において収縮ないしは縮小した状態(図3A)を、他方においてそれが拡大した状態(図3B)を示している。
図3Aおよび3B中に示されるX方向は、この発明による拡大装置310の長手方向に相当しており、そこでは、拡大装置310が近接端324から遠隔端325まで伸びている。
図3Aに示されているように、拡大装置310は、3つの拡大要素321,322,323を備えており、この実施例におけるそれは、機構的なバネ要素として形成されている。このバネ要素321,322,323は、構成において同一である。
板バネ要素321,322,323のそれぞれは、第1の板バネ3212,3222,3232および第2の板バネ3214,3224,3234を有しており、そのそれぞれは、一方において第1のスリーブ3211,3221,3231に、他方において第2のスリーブ3213,3223,3233に固定されている。
バネ要素321,322,323は、バネ要素321,322,323ないしはそれらの板バネが拡大するように、ネジ軸330と協働する。このために、第1と第2のスリーブがネジ軸330上に配置され、あるいはネジ軸330が第1と第2のスリーブ中を通されている。
第1のスリーブ3211,3221,3231とネジ軸330とはネジ山を介して係合しており、ネジ軸330の回転によって、ネジ軸330上を第1のスリーブ3211,3221,3231がX方向に並進的に変位する。第1のスリーブ3211,3221,3231が変位しているような拡大装置310の状態が図3Bに示されている。
第2のスリーブ3213,3223,3233はネジ軸330上を回転可能には取り付けられているが、それらはネジ軸330の回転によっては変位せず、ネジ軸330が回転しても拡大装置310の長手方向(X方向)に関して固定されたままである。
ネジ要素321,322,323のこのような構成によって、ネジ軸330の回転によって,図3Aに示す長手方向(X方向)に第1のスリーブ3211,3221,3231が並進的に変位し、それによって、それらは第2のスリーブ3213,3223,3233へと近づくとともに、第1と第2の板バネ3212,3214,3222,3224,3232,3234は外側に曲げられる(Y方向の正および負の向き)。
拡大装置310およびバネ要素321,322,323はそれぞれネジ軸330の回転によって結果的に拡大し、拡大させるべき管状骨内に拡大装置310が配置されているとき、それぞれのバネ要素321,322,323を介して、仮骨延長のために、管状骨へと力が加わる。
たとえば板バネの長さやバネ定数について選択されるようなバネ要素321,322,323の大きさと、第1のスリーブ3211,3221,3231の変位の程度とに依存して、バネ要素321,322,323のそれぞれを介して、仮骨延長のために、特定の力が管状骨に加わることができる。
ネジ軸330は好ましくは、ある程度まで湾曲させることができるように構成される。この手段によって、骨髄内アクセスを介して拡大装置330を管状骨の中に配置することが容易となる。
この発明の拡大装置310の近接端324には、図3Aおよび3Bに示す結合手段326が設けられており、それによって、拡大装置310は、フレキシブルなねじり伝達要素340を介して、アクチュエータ350に結合されることができる。
この第3の好ましい実施例では、アクチュエータは、コントローラ(図示せず)によって操作される電気モータで実現されており、それがネジ軸330を回転させて拡大装置310を拡大させる。
第1および第2の好ましい実施例と同様に、このアクチュエータすなわち電気モータ350は、拡大装置310とともに患者の身体の中に埋め込まれることができるように、構成されることができる。
このコントローラは、ネジ軸330を段階的に回転させ、その結果としてネジ軸321,322,323を段階的に拡大させるように、電気モータを制御できる。この手段によって、電気モータ350はネジ軸330を、一様または非一様な段階で回転させることができる。
たとえば、このコントローラは、特定の時間間隔で所定の量ずつネジ軸330を自動回転させるように、プログラムされることができる。
そのかわりに、コントローラは、拡大装置310ないしはバネ要素321,322,323が開始状態から連続的に拡大されるように、電気モータ350を制御することもできる。
上記の好ましい実施例と同様に、コントローラは、拡大装置310が仮骨延長の法則に従って拡大するように、アクチュエータすなわち電気モータを制御/調整する。
好ましくは、拡大装置310の拡大のフィードバック制御においては、ネジ軸330を回転させるために必要な力が決定されてフィードバック制御に使用される(とともに、コントローラにそれぞれ帰還される)が、この力から、ネジ要素321,322,323によって管状骨上に加わる力が決定される。
図4は、この発明の拡大装置310を、図3Bの断面線4−4に沿って見た断面図である。
これからわかるように、図示したY方向に拡大する板バネ3212,3214を介して、拡大装置310が配置された管状骨上へと、力Fが加わる。
拡大手段およびバネ要素321,322,323のそれぞれの製作においては、好ましくは、ネジ軸330をその中に挿入可能な中空の輪郭体(チューブまたは多角形)が使用される。この中空の輪郭体は、長手方向(X方向)に走って対向する2つのセクションで(部分的に)切り開かれるが、これは、中空の輪郭体の長手方向に横たわる端部セクションが第1と第2のスリーブを形成するように行われる。スリーブの間に横たわり、長手方向に走るセクションは、板バネを形成する。
バネ要素321,322,323の過負荷を防止するために、好ましくは第1および/または第2スリーブに止め部が設けられるが、この止め部は、第1のスリーブ3211,3221,3231が特定の範囲を超えて変位するときに止まるようになる。この止め部は、好ましくは図4のY−Z平面において、板バネの間に配置される。この状況において、止め部もまた、バネ要素の形成を行うときに中空の輪郭体から切り出されることができる。
医療装置300および拡大装置310の第3の好ましい実施例についてもまた、以下に説明する。
一般に、第1バネ要素321を例として図5に示すように、バネ要素321,322,323が複数の板バネ、たとえば3個または4個の板バネを有することも可能である。
図5からわかるように、第3と第4の板バネ3215,3216は、第1と第2の板バネ3212,3214に対して相対的に(ネジ軸330の軸まわりに)90°だけ変位して配置されている。第3と第4の板バネ3215,3216は同様に、第1と第2のスリーブ3212,3214に固定されている。ネジ軸330が回転されると、第3と第4の板バネ3215,3216は、第1と第2の板バネ3212,3214と同様に外側に湾曲し、対応するバネ要素321がそれぞれ拡大される。
上述したバネ要素321,322,323は同一である。しかしながら、この発明はこれに限定されない。バネ要素321,322,323はまた異なっていてもよい。たとえば、ひとつのバネ要素あるいは異なる複数のバネ要素に割り当てられた板バネのバネ定数は、異なることができる。
さらに、対応する第2のスリーブ3213,3223,3233もまたネジ山を介してネジ軸に係合するように、バネ要素321,322,323が構成されることができる。この場合には、ネジ軸330の回転方向に依存して、特定の第1および第2の鞘部が互いに近づいたり反対方向に変位するように、ネジ軸330が、バネ要素のひとつに割り当てられた部分において、反対方向に走っているネジ山を有することが必要である。
第3の実施例の上記の記載からわかるように、拡大されるべきバネ要素321,322,323は、拡大させるべき管状骨の性質に依存して一様または異なる大きさを有しており、拡大装置310が配置される管状骨は、特定の態様で、好ましくは仮骨延長の法則に従って、拡大されることができる。
(第4の実施例)
図6Aおよび6Bは、この発明による医療装置の第4の実施例を示している。
医療装置400の第4の好ましい実施例の要素で、第3の好ましい実施例のものと同じものについては、同じ参照符号を付しており、重複説明は行わない。
医療装置400は、拡大装置400の拡大手段がバネ要素ではなく、ハサミ要素(scissor elements)421,422,423として構成されているところが、図3Aおよび3Bを参照して説明したものと異なる。
拡大装置410は同様に、3つの拡大手段421,422,423を備えており、板バネの代わりに、対応する支柱3211,3213,3221,3223,3231,3233が支柱(struts)を介して相互に接続されている。この拡大手段すなわちハサミ要素421,422,423は構造が同じであって、この理由により、それらについては第1のハサミ要素421だけを参照して説明する。
一方では、第1のハサミ要素421の支柱4211,4212,4213,4214は回動可能な取付態様でスリーブ3211,3213上に固定され、他方では、回動可能な取付態様で共通接続点4215,4216において相互接続される。
ネジ軸330が回転したとき、それによって支柱3211が変位を受け、その結果として、回動可能に取り付けられた支柱4211,4212,4213,4214が外側(図6Aおよび6BではY方向)にゆがむ。
支柱4211,4212,4213,4214は、いずれについても力分配要素424,425をそれらの共通接続点4215,4216上で支持するが、それを経由してハサミ要素421は、ネジ軸330の回転による骨拡大ないし仮骨延長のための力を骨に加えるものであり、ここにおける力分配要素424,425は、与えられた力を表面上にわたって分配させるように構成されている。
この実施例では、力分配要素424,425が力分配支柱として構成され、いずれにおいても、それらは長手方向(X方向)に走っているとともに、長手方向において、ハサミ要素421,422,423によって連続的に支持/保持される。力分配支柱424,425はここではいずれにおいても第1から第3のハサミ要素の支柱の接続点に固定され、ネジ軸330の回転とハサミ要素421,422,423の伸びとによって、力分配支柱424,425は一様に立ち上がる。
図6Aおよび6Bにおいて、ハサミ要素421,422,423は、図4に示す板バネと同様に、それらがY方向に伸びるように構成される。
それにもかかわらず、ハサミ要素421,422,423は付加的な支柱をも有することができ、それらは、図5に示す板バネにおけると同様に90°だけ変位している。この手段により、骨拡大のために骨に加わる力は、さらによく分配される。
この付加的な支柱は、同様に、力分配要素ないしは力分配支柱を、それらの接続点上で支持することができる。
もし、力分配要素が、図示された力分配支柱424,425のように構成されるならば、その力分配支柱424,425は、円弧型の断面を有することが好ましく(Y−Z面)、それは、拡大装置410が完全に収縮した状態で、力分配支柱424,425は断面が閉じたケーシングを構成するようにされる。
この発明の拡大装置およびこの発明の医療装置の記載からわかるように、骨の拡大/仮骨の延長をより迅速化する装置を得ることができる。

Claims (14)

  1. 医療装置であって:
    長手方向にスリットが形成された管状骨の拡大のための拡大装置であって、近接端と遠隔端と拡大手段とを備え、前記近接端と前記遠隔端との間に前記拡大装置が長手方向に伸びているとともに、前記拡大手段は前記長手方向に連続して配置されており、前記管状骨の中に前記拡大手段が挿入されて前記拡大手段が放射方向に拡大されることによって力を前記管状骨へと与えることが可能な拡大装置と;
    前記拡大装置の前記拡大手段を拡大させるようにセットアップされたアクチュエータと;
    前記スリット上での仮骨の延長の進行に対応する速度で前記拡大手段が連続的または段階的に拡大するように前記アクチュエータを制御可能なコントローラと、
    を備える医療装置。
  2. 請求項1に記載の医療装置であって、前記コントローラは、前記拡大手段が一様または非一様に拡大するように前記アクチュエータを制御可能な医療装置。
  3. 請求項1または請求項2に記載の医療装置であって、前記拡大手段は、媒体によって充填されることが可能なチャンバであり、前記アクチュエータは、前記チャンバを前記媒体で満たすことが可能にセットアップされたポンプである医療装置。
  4. 請求項3に記載の医療装置であって、前記ポンプは前記チャンバを液体で満たすようにセットアップされ、前記コントローラは、前記チャンバが前記スリット上での仮骨の延長の進行に対応する速度で拡大するように前記ポンプを制御することが可能な医療装置。
  5. 請求項4に記載の医療装置であって、前記液体は、X線コントラストを与える液体または不活性液体である医療装置。
  6. 請求項4または請求項5に記載の医療装置であって、超音波が前記液体を介して前記拡大装置に導入されるようにセットアップされた超音波発生源をさらに備える医療装置。
  7. 請求項1ないし請求項6のいずれかに記載の医療装置であって、1日あたり0.5から0.75mmの範囲で前記拡大装置を拡大させるように、前記コントローラがセットアップされている医療装置。
  8. 請求項1ないし請求項7のいずれかに記載の医療装置であって、前記アクチュエータが、骨拡大の期間中において身体の組織の中に配置されかつ操作されるように構成された医療装置。
  9. 請求項3に記載の医療装置であって、前記チャンバがバルーンで形成されている医療装置。
  10. 請求項3ないし請求項6のいずれかに記載の医療装置であって、前記チャンバが前記長手方向に拡張したチューブをセグメント化して形成されている医療装置。
  11. 請求項3ないし請求項6のいずれかに記載の医療装置であって、前記チャンバのそれぞれがチューブによって形成され、前記チューブは前記長手方向に連続して配置されている医療装置。
  12. 請求項10または請求項11に記載の医療装置であって、前記チャンバがそれぞれにおいて圧力チューブを介して前記媒体を充填可能である医療装置。
  13. 請求項12に記載の医療装置であって、前記圧力チューブが当該圧力チューブにおけるバクテリアの定着を防止する層によって被覆されている医療装置。
  14. 請求項1ないし請求項13のいずれかに記載の医療装置であって、前記拡大装置の安定性を増加させる金属コアが前記拡大装置を通って前記長手方向に走っている医療装置。
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