本公开文本涉及一种用于向椎间盘和脊椎供给生物制剂以实现脊椎融合的远程致动的压电泵。脊椎泵被移植到病人的椎骨上，以及在去除所述椎间盘之后，将一个脊椎融合器插入在两个相邻的椎骨之间。一个压电马达驱动所述泵并且推动骨生成剂经过所述脊椎融合器并且进入布置在所述融合器内的海绵。所述泵通过病人穿戴的外部可拆卸感应带被充电。根据病人的具体需要，在移植所述脊椎泵之前，可以改变供给持续时间和供给频率。本发明专利技术的设备利用一个数学模型来以调节方式提高和优化骨生成剂的供给，所述数学模型使得通过扩展和归纳该模型能够实现骨融合过程的调整以及减弱。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及可移植的药供给系统领域，更具体地，涉及用于向椎间盘空间和脊椎受控地供给生物制 剂的远程致动的压电泵。
技术介绍
科学家和脊椎外科医生已经证明基因制造的蛋白质、重组的人类骨形态发生蛋白_2、或rhBMP-2具有刺激病人的自体细胞生成更多骨骼的能力。该发现对于许多骨折和骨缺陷的治疗具有明显的有利意义。但更重要的是，rhBMP-2能够对正在经历脊椎融合术(spinal fusion)的病人非常有利。RhBMP-2将免除从骨盆进行骨移植的需要。它还可更可靠以及更快速地形成脊椎骨的融合。它甚至可减少对移植脊椎杆和螺钉的需要。背部疼痛是当今美国的15种最普遍的被治疗的医疗疾病之一，并且仅次于感冒，是拜访医生的第二大的最普遍理由。背部疼痛不仅对病人具有极大影响，它还具有非常高的社会成本。背部疼痛是疼痛病症引起的生产时间损失的第二大普遍原因，并且导致最大量的总损失时间。已表明，在所有的医疗疾病中，背部疼痛导致生产率的最大损失。据估计，仅在美国，与该病症相关联的直接和间接损失是每年大约500亿美元。尽管背部疼痛是多因素的，但退变性椎间盘疾病通常涉及背下部疼痛的发病以及接下来的蔓延。椎间盘空间由椎间盘和周围的环状纤维组成。随着椎间盘退变，导致肥大增加以便支承身体重量，最終导致背部疼痛。实现骨性融合对于骨性再生和复原是必须的，并且对于许多整形外科手术的成功是关键的。仅在脊椎方面，估计在美国每年进行了超过300，000例脊椎融合手木。传统地，脊椎融合通过如下方式进行，S卩，将宿主骨剥皮，以及将自体移植物从髂嵴(iliac crest)取下以实现骨性“原位”融合。随着用于脊椎融合的仪器(即，椎弓根螺钉)的出现和普及，相邻段现在可被保持在一起，使它们固定不动，因此提高融合速率。然而，即使使用髂嵴自体移植物以及脊椎固定，生物融合的进展一一即，在融合位置的新骨形成——也不是一致的。脊椎固定允许短期机械稳定性，但是缺少产生一致的生物融合的能力。髂嵴自体移植物具有与收获(harvest)结果相关的关联疾病，包括在供体位置的疼痛。此外，收获的骨的一致性取决于病人的本身骨的质量以及医生的收获骨性融合所需的大量骨骼的能力。对于能够一致地实现骨性融合而不需要髂嵴自体移植物的骨移植物替代品的需要导致生产骨移植物替代品，诸如脱矿质的骨基质(DBM)。DBM是骨移植物增补剂，由同种异体移植物制成，其具有骨诱导的能力，即，用作在两个骨芯片之间的桥以便于融合。但是，DBM不能形成新骨(骨诱导)。重组的人类骨形态发生蛋白-2 (BMP-2)的商业化已经产生如下ー种产品，其具有可用于一致地产生骨融合的骨诱导特性。目前，BMP-2被FDA批准作为使用前部融合器(cage)的前部腰部椎体间融合(ALIF)中的自体移植物的替代品。其被出售为Medtronics, Inc的INFUSE Bone Graft。INFUSE由重组的BMP-2以及可吸收的胶原海绵(ACS;源自牛跟腱)制成。在典型的操作中，在移植之前，BMP-2被添加至ACS长达最少15分钟以确保BMP-2的充分结合。一旦添加至ACS，BMP-2必须在两个小时内使用。移植之后BMP-2的平均留存时间已经在一个鼠股骨外置模型的移植模型中被测量为7. 8天。在循环中检测到的BMP-2的最大水平是六个小时后的移植剂量的O. 1%。在鼠长骨异位移植模型中，平均留存时间为3. 6天到4. 6天(McKay-p. 72)。在人类病人中，BMP-2被估计为在移植位置存在3-4周，并且通过肝脏从血液中清除以及经由尿排泄出。来自动物模型的组织结构表明ACS在4-12周内被重新吸收。尽管BMP-2仅被FDA批准用于前腰部融合，但是其已经被用于许多不同类型的脊椎融合手术，包括后外侧融合，以及前部颈融合。看起来使用BMP-2对后外侧融合是有效的(但是有这样的顾虑，即，其可能实际作用得太好，并导致脊椎狭窄)。从颈部融合的观点来看，前部颈融合是有效的，但是通常诱导气管-食道肿胀，导致ー些病人紧急插管。用于人骨的BMP-2被使用的浓度是每Icc溶液I. 5mg BMP-2。在典型的前部腰部融合中，融合器(cage)被注满4cc的胶原海绵,被4cc的I. 5mg/cc BMP-2溶液所饱和。BMP-2技术的目前限制如下i)BMP_2被滲透进胶原海绵。当海绵被移植时，海绵的任何挤压或操作都导致损失BMP-2，使得供给技术效率差。ii)BMP-2半衰期以及循环时间短，通常小于一周，而平均融合需要3-6个月完成。iii)目前需要以与实际所需相比较大的量供给BMP-2(毫克剂量，与所需的毫微克或微克完全不同)，毎次移植花费健康保险以及消费者高达$8，000至$10，000。此外，増大量的BMP-2放置在颈部或腰部脊椎中会导致巨大的肿胀量。iv)BMP-2供给未被良好定向，并且仅被动吸收。结果，放置在后外侧的BMP-2具有融合过度的潜在可能，导致脊椎狭窄。由于BMP-2被动地泄露进相邻的软组织，放置在前部颈椎中的BMP-2导致肿胀。V)融合是仅仅通过经由X-射线或CT-扫描的骨形成的射线照相印记来建立的。没有设置对运动的生理监控来确定融合已经建立。向椎间盘注入生长因子已经在现有技术中被本领域中的许多人士研发。但是，所有的注入都经由直接的一次注入，或者在试验模型中经由ー个外部导管注入。需要的是如下ー种方法和设备，其向椎间盘空间中连续注入各种生长因子以保护椎间盘，而不去除或融合椎间盘，以使目前正在遭受慢性背下部疼痛的数千病人减轻病症。
技术实现思路
本专利技术的下列概要被提供以便理解本专利技术独特的新颖特征中的ー些，并且不意在是完整描述。对本专利技术的各个方面的完整理解可通过将整个说明书、权利要求、附图以及摘要作为整体来获得。在阅读说明书后，本领域技术人员将明了本专利技术的附加目标和优点。本文描述的本专利技术具体涉及将生物制剂注入脊椎和椎间盘空间。尽管供给生物制剂的构思是类似的，但根据布置的位置(即，后部相对前部脊柱、或者椎间盘(intervertebral disc)),可以定制不同的设备用于供给。此外，根据待要治疗的病程，待要使用的生物制剂将是不同的。例如，在退变性椎间盘中，待要使用的生物制剂可用于直接注入生物生长因子来保护退变性椎间盘。在手术过程中椎间盘(interbody disc)被去除 的情况下，待要使用的生物制剂可被放入ー个椎体间移植物中，以缓慢释放布置用于椎体间融合的bMP-2。待要使用的生物制剂还可被布置用于后外侧融合。本公开文本还描述了如下一种设备，其允许ー个结构用于构造远程致动的压电泵来将生物制剂供给至椎间盘和脊椎。此外，本专利技术的设备为医生提供如由从增殖区域到肥大区域的软骨细胞的分化和生长所表征的，作为对BMP-2注入的衡量的ー个有关剂量的參数供给、持续时间以及骨形成的结构粘连的參数骨发展模型。这两种细胞进程都被不同生物化学信号之间的复杂信令调节环所控制，生物化学信号的产生取决于当前细胞密度，构成一个耦合的细胞-化学系统。本专利技术利用ー个数学模型，所述数学模型使得通过扩展和归纳该模型能够实现过程的调整以及减弱，从而以调节方式提高和优化BMP-2的供给。在药物治疗制剂和椎间盘空间之间的反应-扩散调节环是通过使用ー个可预测算法測量的本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.10.19 US 12/581,7851.一种用于向病人的脊椎供给骨生成剂的设备，包括 ー个移植脊椎泵，其联接至病人的椎骨； ー个脊椎融合器，其插入在病人的两个相邻椎骨之间并且联接至所述脊椎泵；以及 ー个外部可拆卸装置，用于通过感应向所述脊椎泵供电。2.根据权利要求I所述的设备，其中所述脊椎泵包括 一个泵控制系统； 一个贮存器； ー个压电马达，其联接至所述泵控制系统并且由所述泵控制系统控制； 多个泵感应线圈，其联接至所述泵控制系统；以及 用于供所述压电马达分配来自所述贮存器的所述骨生成剂的装置。3.根据权利要求I所述的设备，其中所述脊椎融合器是基本环形形状，并且包括 一个可吸收海绵，其布置在所述脊椎融合器的中心； ー个主内部通道，其周向地限定在所述脊椎融合器的内径周围；以及 一个子通道网络，其联接至所述主内部通道并且从所述主内部通道延伸。4.根据权利要求I所述的设备，其中用于通过感应向所述脊椎泵供电的所述外部可拆卸装置包括 一个感应充电器； ー个条，其联接至所述感应充电器的两端；以及 用于将所述条的未联接至所述感应充电器的相对端部联接在一起以保持所述感应充电器基本固定的装置。5.根据权利要求4所述的设备，其中所述感应充电器包括 ー个控制系统，所述控制系统包括 一个微控制器； 一个感应电压发生器，其联接至所述微控制器； 一个无线通信芯片，其联接至所述微控制器； 一个显示器，其联接至所述微控制器；以及 ー个电池，其联接至所述微控制器；以及 ー组感应线圈，其通过所述感应电压发生器联接至所述控制系统。6.根据权利要求2所述的设备，其中所述脊椎泵进一歩包括联接至所述脊椎泵的多个加速计，以及 其中至少ー个加速计还联接至所述脊椎融合器下方的病人的椎骨。7.根据权利要求2所述的设备，进一歩包括这样ー个装置，该装置用于根据存储在所述泵控制系统内的扩散模型，使所述脊椎泵系统且均匀地供给骨生成剂穿过所述脊椎融合器。8.根据权利要求2所述的设备，其中所述贮存器包括用于通过ー个注射器重新填充所述骨生成剂的装置。9.根据权利要求5所述的设备，其中所述感应充电器控制系统的电池包括用于通过外部壁上的插座重新充电的装置。10.ー种用于治疗病人的背下部疼痛的方法，包括通过外科手术将ー个脊椎泵移植到病人的椎骨； 通过外科手术将ー个脊椎融合器移植到两个相邻椎骨之间的椎间盘空间中，并且将该脊椎融合器联接至所述脊椎泵； 将骨生成剂从所述脊椎泵分配至所述脊椎融合器； 将所述骨生成...
【专利技术属性】
技术研发人员：叶赫沙·沙查尔，托马斯·陈，莱斯利·法卡斯，布雷特·乔丹，凯尔·齐默曼，海尔文·陈，温斯顿·吴，
申请(专利权)人：药物代谢动力公司，叶赫沙·沙查尔，托马斯·陈，莱斯利·法卡斯，布雷特·乔丹，凯尔·齐默曼，海尔文·陈，温斯顿·吴，
类型：发明
国别省市：
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