(57)【要約】  椎間板は血管を有していない。栄養素及び老廃物は主として隣接する椎体を介して拡散される。加齢ともに、椎間板と椎体の間に石灰化層が形成されて、拡散を遮断する。椎間板は飢え始め、平らになり始める。負荷は、正常とは異なり、椎間板から関節突起間関節に移って、歪及び背痛を生じさせる。無酸素条件下においては、乳酸が生成されて、酸刺激及び非特異性痛を生じさせる。体内循環系から無血管椎間板に栄養素を引き込むため、単に穿刺針を刺し込み、引き抜くことによって、Ｕ字形椎間板シャントが変性椎間板内に送り込まれて封止される。栄養素の連続供給により、保水性硫酸化グリコサミノグリカンの生合成が増進し、よって椎間板内の膨化圧が高まる。負荷は関節突起間関節から回復された椎間板に戻り、背痛が軽減される。シャントを介する酸素輸送により、乳酸の無酸素生成が最小限に抑えられる。さらに、残留乳酸は椎間板圧縮中にＵ字形シャントを介して体内循環系に排出されて、非特異性痛が軽減される。
2009531074.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
椎間板の処置のための装置において、前記装置が、
Ｕ字形状の細長シャント、及び
管路を有する穿刺針であって、前記管路は前記穿刺針の遠端から前記穿刺針内を延び、前記遠端は前記椎間板に入り、前記細長シャントを配置するための大きさ及び形状につくられる、穿刺針、
を有することを特徴とする装置。
【請求項２】
前記配置に先立って、前記細長シャントの一部が前記管路内に収められ、前記細長シャントの一部が前記管路の外部におかれることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記遠端の少なくとも一部が尖っていないかまたは丸められていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記配置に先立って、前記細長シャントの一部が前記遠端の前記尖っていないかまたは丸められている部分に載っていることを特徴とする請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記遠端の少なくとも一部が尖らされているかまたは面取りされていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記穿刺針にスリットをさらに有し、前記スリットが前記遠端から延びることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記配置に先立って、前記細長シャントの一部が前記スリット内に収められることを特徴とする請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記細長シャントから延びる突起をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記穿刺針が円形断面を有することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記穿刺針が非円形断面を有することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
前記管路内に少なくとも一部が収められたステムをさらに有することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
前記ステムの遠位先端から延びる２本の叉枝をさらに有することを特徴とする請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記ステム及び前記叉枝が挿入位置及び配置位置を有し、前記挿入位置において前記ステム及び前記叉枝は前記管路内に収められ、前記配置位置において前記叉枝及び前記ステムの少なくとも一部は前記管路の遠端から延び出すことを特徴とする請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記配置に先立って、前記ステム及び前記叉枝が前記細長シャントに嵌め合されることを特徴とする請求項１２に記載の装置。
【請求項１５】
前記ステムの形状が平リボン形であることを特徴とする請求項１１に記載の装置。
【請求項１６】
前記ステムが可撓性であることを特徴とする請求項１１に記載の装置。
【請求項１７】
前記第１の細長Ｕ字形シャントに近接して配置された第２のＵ字形シャントをさらに有することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１８】
前記第２のＵ字形シャントが前記第１の細長Ｕ字形シャントの一部を貫通することを特徴とする請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
前記第２のＵ字形シャントが前記第１の細長Ｕ字形シャントに取り付けられることを特徴とする請求項１７に記載の装置。
【請求項２０】
前記細長シャントが３０１μｍより小さい細孔径を有する材料で形成されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項２１】
前記細長シャントが１ｎｍより大きい細孔径を有する材料で形成されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項２２】
前記細長シャントが相異なる細孔径を有する複数の区画をもって形成されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項２３】
前記細孔径が３０１μｍから１ｎｍの範囲にあることを特徴とする請求項２２に記載の装置。
【請求項２４】
前記細長シャントが緩衝剤コーティングをさらに有することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項２５】
前記緩衝剤コーティングが、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素カリウム、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸バリウム、リン酸カリウム及びリン酸ナトリウムからなる群から選ばれることを特徴とする請求項２４に記載の装置。
【請求項２６】
前記細長シャントが塩基性コーティングをさらに有することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項２７】
前記塩基性コーティングが、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化バリウム、水酸化セシウム、水酸化ストロンチウム、水酸化カルシウム、水酸化リチウム、水酸化ルビジウム及び中性アミンからなる群から選ばれることを特徴とする請求項２６に記載の装置。
【請求項２８】
前記細長シャントが添加剤コーティングをさらに有することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項２９】
前記添加剤コーティングが、硫酸塩、グルコース、グルクロン酸、ガラクトース、ガラクトサミン、グルコサミン、ヒドロキシリシン、ヒドロキシプロリン、セリン、トレオニン、コンドロイチン硫酸、ケラタン硫酸、ヒアルロン酸塩、三ケイ酸マグネシウム、メソ三ケイ酸マグネシウム、酸化マグネシウム、マグノシル、ペンチミン、トリソミン、オルソケイ酸、五水和三ケイ酸マグネシウム、鉄マンガン含水ケイ酸、メタケイ酸ナトリウム、シラノレート、シラノール類、シアリン酸、ケイ酸、ホウ素、ホウ酸、鉱質及びその他のアミノ酸、成長因子、抗生物質及び鎮痛薬からなる群から選ばれることを特徴とする請求項２８に記載の装置。
【請求項３０】
前記細長シャントが免疫抑制剤コーティングをさらに有することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３１】
前記免疫抑制剤コーティングが、アクチノマイシンＤ、アミノプテリン、アザチオプリン、クロラムブシル、コルチコステロイド、架橋ポリエチレングリコール、シクロホスファミド、シクロスポリンＡ、６-メルカプトプリン、メチルプレドニゾロン、メトトレキサート、ニリダゾール、オキシスラン、パクリタキセル、ポリエチレングリコール、プレドニゾロン、プレドニゾン、プロカルバジン、プロスタグランジン、プロスタグランジンＥ１、シロリマス及びステロイドからなる群から選ばれることを特徴とする請求項３０に記載の装置。
【請求項３２】
前記細長シャントがカルシウムチャネル遮断薬コーティングをさらに有することを特徴とする請求項１に記載の装置
【請求項３３】
前記カルシウムチャネル遮断薬コーティングが、アムロジピン、フェロジピン、イスラジピン、ラシジピン、レルカニジピン、ニカルジピン、ニフェジピン、ニモジピン、ニソルジピン、ベラパミル及びジルチアゼムからなる群から選ばれることを特徴とする請求項３２に記載の装置。
【請求項３４】
前記細長シャントがキレート化剤コーティングをさらに有することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３５】
前記キレート化剤コーティングが、エチレンジアミン四酢酸、ジエチレントリアミン五酢酸、メソ-２,３-ジメルカプトコハク酸、デスフェロキザミン、２,３-ジメルカプト-１-プロパンスルホン酸、Ｄ-ペニシラミン、デファラシロックス、ジメルカプロール、Ｎ,Ｎ-ビス（カルボキシメチル）グリシン、モルホリンジチオカルバメート、テトラアンモニウムエチレンジアミン二酢酸ジチオカルバメート、アンモニウムジエタノールアミンジチオカルバメート、ナトリウムジエチルジチオカルバメート、Ｎ-ベンジル-Ｄ-グルカミンジチオカルバメート、α-リポ酸、酒石酸、グルタチオン、メチオニン、Ｌ-アルギニン、カルボキシル化物、アミン類またはチオール類からなる群から選ばれることを特徴とする請求項３４に記載の装置。
【請求項３６】
椎間板処置のためにシャントを埋め込むための方法において、前記方法が、
（ａ）穿刺針及びＵ字形シャントを椎間板に刺し込む工程、及び
（ｂ）前記穿刺針を引抜き、よって前記椎間板内にある程度配置された前記Ｕ字形シャントを残す工程、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項３７】
（ｃ）前記椎間板にトロカールを刺し込む工程、
（ｄ）前記トロカールに被せてスリーブを挿入する工程、
（ｅ）前記トロカールを引き抜く工程、
（ｆ）前記スリーブにドリルを挿入する工程、
（ｇ）椎体及び終板に前記ドリルで穴開けする工程、
（ｈ）前記ドリルに被せて前記スリーブを進出させる工程、
（ｉ）前記ドリルを引き抜く工程、及び
（ｊ）前記スリーブを引き抜く工程、
をさらに含むことを特徴とする請求項３６に記載の方法。
【請求項３８】
（ｃ）椎体及び終板を通して前記椎間板にトロカールを刺し込む工程、
（ｇ）前記トロカールに被せてスリーブを挿入する工程、
（ｈ）前記トロカールを引き抜く工程、及び
（ｉ）前記スリーブを引き抜く工程、
をさらに含むことを特徴とする請求項３６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
椎間板シャントは、背痛を軽減するため、無血管椎間板と体内循環系の間の栄養素及び老廃物の交換を回復させるために用いられる。本発明は、静水椎間板圧力を維持し、無血管椎間板への栄養素の送配を簡易化し、浸透性を高めるための、Ｕ字形椎間板シャントに関する。
【背景技術】
【０００２】
腰痛は作業不能及び生産性低下の主要原因である。成人の９０％までがその生涯のいずれかの時期に背痛を経験する。受診回数は、上部呼吸器系感染に次いで背痛が２位である。米国において、この疾患は５２０万人を無能力化し、経済的損失は毎年１０００億ドルにもなると報告されている。腰痛の原因は様々であるが、ほとんどの場合、椎間板が中心的役割を果たしていると考えられる。椎間板の変性は、脊椎の機能的構造を変化させ、周囲組織に非生理学的ストレスを生じることで、他の組織に痛みをおこさせる。
【０００３】
椎間板は脊椎の圧縮負荷のほとんどを吸収するが、椎体の関節突起間関節がほぼ１６％を受け持つ。椎間板は、髄核、線維輪層及び軟骨性終板の３つの判然とした部品からなる。椎間板は、主として水を引き入れて保持できる能力により、その構造特性を維持する。正常な椎間板は髄核に８０％の水を含んでいる。正常な椎間板内の髄核は、吸水性硫酸化グリコサミノグリカン（コンドロイチン硫酸及びケラタン硫酸）に富み、線維輪の膠原線維内の張力を与えるために膨化圧をつくりだす。高含水によって生じた膨化圧は圧縮負荷を支えるための線維輪層の支持に決定的な役割を果たす。
【０００４】
成人では、椎間板は無血管である。椎間板細胞の生存は終板の軟骨を介する外部血管及び毛細管からの栄養素の拡散に依存する。栄養素の拡散は外層線維輪に隣接する末梢血管からも浸透するが、そのような栄養素は椎間板の線維輪層内１ｃｍまでしか浸透できない。成人の椎間板の大きさは直径５ｃｍになり得るから、椎間板の髄核及び内層線維輪の健康の維持には頭方終板及び尾方終板を介する拡散が決定的な役割を果たす。
【０００５】
終板及び髄核には普通、ピロリン酸カルシウム及びヒドロキシアパタイトが検出される。１８才頃から、石灰化層が軟骨性終板に蓄積し始める。骨−軟骨界面の血管及び毛細管は、骨になる、石灰化層の成長によって徐々に閉塞される。終板における骨形成は年齢とともに増進する。
【０００６】
終板が骨で閉塞されると、石灰化した終板を介する栄養素の拡散は大きく制限される。栄養素の拡散の妨害に加えて、石灰化した終板はさらに椎間板への酸素の浸透も制限する。髄核の中心部分における酸素濃度は極めて低い。椎間板の細胞充実性は元々ほとんどの組織に比較して低い。必要な栄養素及び酸素を得るため、細胞活動は軟骨性終板の極めて近位に限定される。さらに、酸素濃度は細胞密度または細胞あたりの費消率の変化に極めて敏感である。
【０００７】
石灰化された終板により、硫酸化グリコサミノグリカンを生合成するための髄核への硫酸塩の供給も制限される。この結果、硫酸化グリコサミノグリカン濃度が低下し、髄核内の含水量及び膨化圧の低下をもたらす。日々の通常の圧縮負荷が脊椎にかかっている間、髄核内の減少した圧力はもはや内層線維輪の周に沿って均等に力を分散させて線維輪層を外方に膨らませておくことができない。この結果、内層線維輪は内方に撓む一方で外層線維輪は外方に膨らみ続けて、線維輪の離層を生じさせる。
【０００８】
線維輪の離層を生じさせる剪断応力及び膨れは神経孔に隣接する後外側部分で最大である。神経は椎間板と関節突起間関節の間の神経孔内に閉じ込められている。したがって、神経孔にある神経は膨らむ椎間板または骨棘による影響を受け易い。
【０００９】
椎間板内の酸素濃度が０.２５ｋＰａ（１.９ｍｍＨｇ）より低下すると、終板からの距離が大きくなるにつれて乳酸の生成が劇的に増大する。椎間板内のｐＨは乳酸濃度が高くなるとともに低くなる。乳酸は線維輪の微小断裂を介して拡散し、神経が豊富に分布している後縦靭帯、関節突起間関節及び／または神経根を刺激する。腰痛は高乳酸塩レベル及び低ｐＨによく相関することが研究により示されている。症候性椎間板の平均ｐＨは正常椎間板の平均ｐＨよりかなり低い。症候性椎間板の酸濃度は正常椎間板の３倍である。ｐＨが６.６５の症候性椎間板において、椎間板内の酸濃度は血漿レベルの５.６倍である。手術前症候性椎間板には、ｐＨが５.７〜６.３０と顕著に低く、密な線維性瘢痕及び癒着に囲まれている神経根が見られることがあった。そのような椎間板内の酸濃度は血漿レベルの５０倍であった。
【００１０】
腰痛をもつ患者のほぼ８５％には、精確な病理解剖学的診断を下すことができない。このタイプの痛みは一般に「非特異性痛」に分類される。背痛及び座骨神経痛は、椎間板内食塩水注射、椎間板造影法及び後縦靭帯の圧迫などの、神経根に影響しない操作によって反復させることができる。非特異性痛のいくらかは椎間板から分泌される乳酸刺激によって生じている可能性がある。椎間板への注射によって乳酸を流し出すことができる。操作及び圧迫も刺激して非特異性痛を生じさせている酸を追い出すことができる。現在は、椎間板切除以外の介入で乳酸の生成を停止させることができる。
【００１１】
酸素の存在の下で、それぞれのグルコース分子の代謝は、解糖、クエン酸サイクル及び電子伝達連鎖により、アデノシン三リン酸（ＡＴＰ）を３６分子生成する。ＡＴＰは保水性プロテオグリカンの生合成の推進に不可欠な高エネルギー化合物である。無酸素条件下で、それぞれのグルコース分子の代謝は、ＡＴＰを２分子しか生成せず、さらに乳酸を２分子生成する。したがって、高エネルギー化合物であるＡＴＰは無酸素条件下の椎間板内では少ない。
【００１２】
髄核は椎間板を加圧するための「タイヤ内の空気」として機能すると考えられる。負荷を支えるため、この圧力は内層線維輪の周に沿って均等に力を分散させ、線維輪層を外方に膨らませておくに有効である。椎間板変性のプロセスは、髄核内への硫酸塩及び酸素の拡散を妨げる、終板の石灰化によって開始される。この結果、吸水性硫酸化グリコサミノグリカンの生成がかなり低下し、髄核内の含水量が減少する。内層線維輪が内方に撓み始め、線維輪内の膠原線維にかかる張力が失われる。変性した椎間板は、空気の抜けたタイヤと同様に、不安定な動きを示す。腰痛患者のほぼ２０〜３０％は脊椎分節不安定性があると診断されている。痛みは関節突起間関節及び／または周囲靭帯にかかるストレス及び増大した負荷から生じ得る。さらに、椎間板内のｐＨは乳酸の無酸素生成によって酸性になり、隣接する神経及び組織を刺激する。
【００１３】
変性椎間板を回復させるために椎体から栄養素を引き込むための終板穿刺の方法が、ジェイ・イェウン（J. Yeung）及びティー・イェウン（T. Yeung）による、２００１年２月１３日に出願された特許文献１を含む、２００２年２月１３日に出願された特許文献２（特許文献３）に説明されている。
【００１４】
変性椎間板と体内循環系の間の栄養素及び老廃物の交換を回復させるためのシャントまたは導管が、ジェイ・イェウン及びティー・イェウンによる、いずれも２００４年５月７日に出願された特許文献４（特許文献５）及び特許文献６に説明されている。ジェフリー・イー・イェウン（Jeffrey E. Yeung）により２００４年１１月１０日に出願された、特許文献７もいくつかの椎間板シャント（導管）形状及び送達装置を説明している。
【００１５】
椎間板Ｌ４-５及びＬ５-Ｓ１は腸骨で遮蔽され、直穿刺針では外部から椎間板内に導管を送達させるためのアクセスができない。しかし、ジェイ・イェウンにより２００５年６月２２日に出願された、特許文献８（特許文献９）に提案されている弾性湾曲穿刺針は、椎弓根を通せば、無血管椎間板と体内循環系の間の栄養素及び乳酸塩の交換のためのシャントまたは導管を送達させるために、石灰化した終板を通して穿刺することができる。
【００１６】
無血管椎間板への、また無血管椎間板からの、分子輸送の強化、選択及び遅延のための、椎間板シャントの化学的または物理的な改変が、ジェイムズ・イー・ケムラー（James E. Kemler）及びジェフリー・イー・イェウンにより２００６年１１月１７日に出願された、特許文献１０に提案されている。
【００１７】
椎間板シャントまたは導管を通して栄養素及び酸素を椎間板細胞に再び供給することにより、硫酸化グリコサミノグリカンの生合成を高めて、さらに多くの水を保持し、圧縮負荷を支えることができる。したがって、分節不安定性及び関節突起間関節の超過負荷が最小化されて背痛が軽減される。さらに多くの酸素を存在させることにより、乳酸の生成を低減させて、酸刺激を最小化し、保水性プロテオグリカンの生合成を推進するＡＴＰの生成を高めることができる。
【特許文献１】米国仮特許出願第６０/２６８６６６号明細書
【特許文献２】ＰＣＴ/米国２００２/０４３０１号明細書
【特許文献３】国際公開第２００２/０６４０４４号パンフレット
【特許文献４】ＰＣＴ/米国２００４/１４３６８号明細書
【特許文献５】国際公開第２００４/１０１０１５号パンフレット
【特許文献６】米国特許出願第１０/８４０８１６号明細書
【特許文献７】米国仮特許出願第６０/６２６６４４号明細書
【特許文献８】ＰＣＴ/米国２００５/２２７４９号明細書
【特許文献９】国際公開第２００６/００２４１７号パンフレット
【特許文献１０】ＰＣＴ/米国２００６/４４７９５号明細書
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１８】
Ｕ字形シャントの一端が穿刺針の管腔に挿入され、他端が穿刺針の外側に垂らされる。穿刺針が椎間板に刺し込まれるにつれて、シャントの外ストランドが穿刺針の外壁の脇に押し付けられ、極めて小さな穿刺孔を通して線維輪に押し込まれる。穿刺針の引抜き中、Ｕ字形シャントは外ストランドと線維輪の間の摩擦によって把持され、内ストランドが穿刺針の管腔から滑り出してＵ字形シャントを椎間板内に配置することが可能になる。Ｕ字形シャントは弾性のある線維輪に緊密に圧入されるから、静水圧はシャント付椎間板内に維持される。
【００１９】
（１）シャント配置のための摩擦、（２）圧入能力及び（３）無血管椎間板を回復させるための栄養素及び老廃物の交換速度を高めるために、別のＵ字形シャントを外ストランドに連結することができる。椎間板回復を促進し、背痛を軽減するために、添加物、緩衝剤、栄養素、成長因子及び細胞をＵ字形シャントに組み込むこともできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
椎間板シャント１２６は、体内循環系と無血管椎間板１００の間で栄養素、老廃物及び酸素を輸送する、可撓性で半浸透性の導管である。椎間板シャント１２６はＵ字形またはＶ字形に曲げられる。曲げ部分の長さは等しい必要はない。図１に示されるように、Ｕ字形シャント１２６の一端は細い穿刺針１０１の管腔２６９に挿入され、Ｕ字形シャント１２６の他端は細い穿刺針１０１の外壁をこえて垂れ下がる。
【００２１】
栄養素の拡散は線維輪層に１ｃｍまでしか進入しないから、図２に示されるように、Ｕ字形椎間板シャント１２６は穿刺針１０１を椎間板１００内に刺し込むことで線維輪内深くまで送達される。穿刺針１０１を椎間板１００に刺し込むにつれてＵ字形シャント１２６の外ストランドは、引っ張られ、引きずり込まれて、細い穿刺孔を通る穿刺針１０１の外壁に隣接する線維輪層に緊密に押し付けられる。穿刺針１０１の引抜き中に、線維輪とＵ字形シャント１２６の針外ストランドの間の接触摩擦がシャント１２６を保持または繋留して、図３に示されるように、穿刺針１０１の管腔２６９からの針内ストランドの滑り出しを可能にする。細い穿刺孔内に一方のストランドが圧入されるから、Ｕ字形シャント１２６は弾性のある線維輪層内で十分に封止されて、椎間板１００の静水圧を維持する。
【００２２】
図３はシャント１２６のＵ字ループが、シャント１２６の近端が椎間板１００の外部に伸び出し、体内循環系と接触して、配置されることを示す。この結果、無血管椎間板１００と体内循環系の間の栄養素、酸素及び乳酸の交換が回復されて、（１）保水性硫酸化グリコサミノグリカンの生合成及び椎間板圧縮を支えるための膨化圧が高まり、（２）関節突起間関節にかかる歪及び分節不安定性による痛みが減少し、（３）無酸素代謝を有酸素代謝に転換することによって刺激性乳酸の生成を低め、（４）有酸素代謝経路を通るＡＴＰ生産を高めて椎間板１００の回復を活性化し、（５）シャント１２６を通して乳酸を排出して刺激を最小化する。基本的に、Ｕ字形椎間板シャント１２６は椎間板１００の変性を停止させ、背痛を軽減するために配置される。
【００２３】
Ｕ字形シャント１２６の一方の脚、部分または端は穿刺針１０１の内部の管腔２６９を占め、他方の脚、部分または端は穿刺針１０１の外部に掛かる。シャント１２６の針内部分は穿刺針１０１の管腔２６９を自由に出られる。遠端における穿刺針１０１の壁は椎間板１００穿刺の間のＵ字形シャント１２６への支持を提供する。シャント１２６配置に対する摩擦の提供に加えて、シャント１２６の針外部分は、シャント１２６が線維輪内に入るにつれて穿刺針１０１の壁の脇にまたは壁に沿って押し付けられるかまたは圧迫される。したがって、Ｕ字形シャント１２６は極めて細い穿刺針孔を通して送り込まれる。穿刺針１０１の引抜き後、圧入されたシャント１２６の周囲を弾性のある線維輪層が封止して、椎間板１００の静水圧を維持するように、配置される。
【００２４】
穿刺針１０１の尖った遠端は通常、図４に示されるように、面取りされた管腔２６９の内壁によって形成された鋭い刃先のような縁３６８を有する。椎間板１００が穿刺される場合、圧入Ｕ字形シャント１２６の埋込中に、シャント１２６のＵ字ループが内壁の刃先のような縁３６８によって切傷が付けられ、損傷を受けることは避けられない。シャント１２６の損傷部分３６９は、そのようなことがなければ不活性の材料に対してかなりの組織反応をおこさせる、小さな繊維または脱落屑をつくる。生体外での研究では、切傷形成は、多くのＵ字形シャント１２６が椎間板１００の穿刺圧入中にＵ字ループにおいて断裂するほど重大であった。この結果、シャント１２６の針内部分は引き抜かれた穿刺針１０１の管腔２６９内にとどまったままであった。Ｕ字の一方のストランドだけでは、シャント１２６はもはや椎間板１００に圧入されず、よってシャント１２６の椎間板１００の静水圧を維持する能力が弱められた。
【００２５】
図５は穿刺針１０１の面取りされた管腔２６９において丸められているかまたは鈍な内壁３７０を示す。図５にしめされるような、椎間板１００への穿刺圧入中のシャント１２６の損傷を防止するための、丸められているかまたは鈍な内壁３７０は、機械加工によって形成することができる。穿刺針１０１の尖った内壁３６８による損傷を最小限に抑えるためにＵ字形シャント１２６のＵ字ループを、パッドをつけるか、カバーをかけるか、コーティングするかまたは強化することも可能である。さらに、Ｕ字ループは穿刺圧入中の損傷を避けるために耐断裂材料でつくることができる。
【００２６】
図６は、シャント１２６のＵ字ループを穿刺針１０１の尖った先端から離しておく、管腔２６９に設けられたスリット３７１を示す。尖った先端とＵ字ループの間隔を大きくすることで、穿刺部位を徐々に拡張するための順次圧入位置の設定による椎間板１００の穿刺が容易になる。穿刺針１０１の先端が椎間板１００の線維輪層に先に入り、続いてＵ字ループが入る。さらに、穿刺部位の緩やかな拡張によって、椎間板１００の穿刺中のＵ字形シャント１２６の断裂または損傷を最小限に抑えることができる。スリット３７１内にＵ字ループを囲うかまたは掩蔽することにより、椎間板１００への圧入中の断裂からシャント１２６をさらに保護することができる。さらに、Ｕ字形シャント１２６の損傷をさらに防止するために、穿刺針１０１の切り欠かれた管腔２６９の内壁で形成された鋭い刃先のような縁３６８を丸めるかまたは鈍にすることもできる。
【００２７】
Ｕ字形シャント１２６の配置は線維輪とシャント１２６の針外部分の間の摩擦によって推進される。図７は穿刺針１０１に対するシャント１２６の針内部分と針外部分の断面を示す。線維輪とシャント１２６の針外部分の間の摩擦は、図８に示されるように、シャント１２６の針外部分上にアンカーまたはテーパ付突起３７２を取り付けることによってかなり強めることができる。テーパ付突起３７２は逆棘として機能し、シャント１２６の進入は可能にするが、椎間板１００からのシャント１２６の引抜きには逆らう。
【００２８】
Ｕ字形シャントの１２６の配置はシャント１２６の針外部分と穿刺針１０１の外壁の間の摩擦にも依存する。図９は断面が三角形の穿刺針１０１を示す。三角穿刺針１０１は三角形の頂点の１つに向けて面取りして尖らされる。Ｕ字形シャント１２６の針外ストランドは三角穿刺針１０１のその頂点の外縁に揃えられる。図１０は三角穿刺針１０１及び管腔２６９から伸び出して、Ｕ字形シャント１２６と穿刺針１０１の間の接触面積及び摩擦を最小限に抑えるために、三角形の頂点をこえて垂れ下がるＵ字形シャントの断面を示す。断面が円形または非円形の穿刺針１０１は、穿刺針１０１とシャント１２６の間の摩擦を弱めて穿刺針１０１の引抜き中のシャント１２６の配置を容易にするために、内面及び外面を潤滑化することもできる。さらに、穿刺針１０１の引抜きに先立つ椎間板１００への繋留のために、シャント１２６の針外部分に接着剤、膨潤剤または架橋剤をコーティングすることができる。
【００２９】
図１１はＵ字形シャント１２６の針外部分に通されているかまたは針外部分に取り付けられた連結シャント３７３を示す。Ｕ字形シャント１２６と連結シャント３７３の組合せにより、（１）変性椎間板１００と体内循環系の間の栄養素及び老廃物の迅速な交換を可能にするため、（２）椎間板１００を封止してその静水圧を維持するため及び／または（３）穿刺針１０１の引抜き中の配置のために椎間板内に繋留させるための総量が増加する。図１２は穿刺針１０１、シャント１２６及び連結シャント３７３の断面を示す。連結シャント３７３は、（１）材料、（２）細孔径、（３）コーティング、（４）添加剤、（５）構成、（６）直径、（７）長さ、（８）形状、（９）表面構造及び／または（１０）劣化プロファイルを異ならせることによってＵ字形シャント１２６と異ならせることができる。
【００３０】
図１３は、線維輪層に圧入して椎間板１００の静水圧を維持するためにシャント１２６及び連結シャント３７３を運んでいる穿刺針１０１を示す。連結シャント３７３はシャント１２６の針外部分に沿うどこにでも取り付けることができる。順次圧入の位置を定めるため、連結シャント３７３の取付けは、椎間板１００への穿刺を容易にするためにシャントのＵ字ループの若干後方にするかまたはＵ字ループから離すべきである。シャント１２６の配置の補助に加えて、連結シャント３７３は修復された椎間板１００の静水圧を維持するための線維輪内の封止能力をさらに高める。
【００３１】
連結シャント１２６は、図１４に示されるように、シフト、座屈、キンク及び／または拡張させて、穿刺針１０１の引抜き中の椎間板１００との摩擦を強めることができよう。同様の動き及び摩擦をＵ字形シャント１２６の針外部分に加えることができる。この結果、引き抜かれる穿刺針１０１の管腔２６９からシャント１２６の針内部分が滑り出て、無血管椎間板１００と周囲の循環系の間の栄養素及び老廃物の交換を回復させるために、図１５に示されるように、連結されたシャント１２６，３７３がともに配置される。
【００３２】
図１６は、Ｘ線透視装置に誘導され、軟組織を通って椎弓根２７８に刺し込まれているトロカール１０３を示す。トロカール１０３には、誘導を補助し画像を強めるために、Ｘ線不透過性であるか、エコー源性であるかまたはＭＲＩ可視性であるコーティングを施すことができる。図１７はトロカール１０３に被せて挿入されて椎弓根２７８に滑り込んでいる套管針２３０を示す。套管針２３０にも、Ｘ線不透過性であるか、エコー源性であるかまたはＭＲＩ可視性のコーティングあるいは画像強化のためのその他のコーティングを施すことができる。
【００３３】
套管針２３０はそのままに保たれ、トロカール１０３は引き抜かれて、代りに、図１８に示されるように椎体１５９及び石灰化した終板１０５を通して穴開けする、ドリルビット１５０が挿入される。ドリルビット１５０は椎間板１００の両方の終板１０５を貫通する過剰な穴開けを防止するための段差またはストップ２７９を有する。ドリルビット１５０にも、Ｘ線不透過性であるか、エコー源性であるかまたはＭＲＩ可視性のコーティングあるいは画像強化のためのその他のコーティングを施すことができる。次いで、図１９に示されるように、套管針２３０をドリルビット１５０に被せて滑らせ、石灰化した終板１０５のドリル穴に進入させる。
【００３４】
ドリルビット１５０は套管針２３０から引き抜かれ、図２０に示されるように、套管針２３０の先端が石灰化した終板１０５のドリル穴内に残される。図２１に示されるように、連結されたシャント１２６，３７３をもつ穿刺針１０１が套管針２３０を通して挿入され、石灰化した終板１０５のドリル穴を拡張しながら通り抜けて、変性椎間板１００に圧入される。穿刺針１０１及び連結されたシャント１２６，３７３のいずれにも、Ｘ線不透過性であるか、エコー源性であるかまたはＭＲＩ可視性のコーティングあるいは画像強化のためのその他のコーティングを施すことができる。図２２は連結されたシャント１２６，３７３に組織を接触させて摩擦に補助されたシャント配置を可能にするための套管針２３０の引抜きを示す。図２３は、穿刺針１０１が引き抜かれ、よって無血管椎間板１００が椎体１５９の内部循環系に接続されて、栄養素、酸素及び老廃物の交換が回復されている、連結されたシャント１２６，３７３の配置を示す。
【００３５】
術後患者には普通、背痛が再発する。この痛みは施術レベルに隣接する椎間板の変性の進行から生じることが多い。腹側脊椎固定または椎間板交換のための手術中、終板１０５を通して椎間板シャント１２６，３７３を埋め込むことで、隣接する椎間板１００の変性を最小限に抑えるかまたは停止させることができる。図２４は椎体アプローチと同様のドリル穴開け処置を用いる腹側アプローチを示す。連結されたシャント１２６，３７３は椎体１５９を通して施術レベルに隣接する無血管椎間板１００内に埋め込まれる。患者は既に開放手術中であるから、終板１０５を通すかまたは線維輪を通す椎間板シャント１２６，３７３の埋込は直接的であり、リスクが低く、痛みの再発または将来の手術を最小限に抑えるために費用効率が高い。同様に、椎弓切除またはその他の背側開放手術アプローチも複数の変性脊椎板１００に線維輪シャントまたは終板シャント１２６を埋め込むための容易なアクセスを提供する。
【００３６】
患者の椎体１５９及び終板１０５はトロカール１０３を刺し込むに十分に軟らかいこともあり得る。トロカール１０３は、指で叩くかまたは軽くハンマーで叩いて、椎体１５９及び終板１０５を通して椎間板１００に刺し込むことができる。次いで套管針２３０がトロカール１０３に被せて挿入され、終板１０３及び椎間板１００の中に進められる。トロカール１０３は、図２１に示されるように、Ｕ字形シャント１２６，３７３及び穿刺針１０１で置き換えることができる。
【００３７】
Ｕ字形シャント１２６は穿刺針１０１の管腔２６９内に完全に入れて送り込むこともできる。図２５はステム３６０の先端の叉枝４０３の間に支持されたＵ字形シャント１２６を示す。Ｕ字形シャント１２６，叉枝４０３及びステム３６０は、図２６に示されるように、椎間板１００に刺し込むことができる穿刺針１０１の管腔２６９内に収められる。椎間板１００に刺し込こまれた後、穿刺針１０１はステム３６０を収めたまま引き抜かれて、図２７に示されるように、Ｕ字形シャント１２６が椎間板１００内に配置される。膨化圧の低下による線維輪離層１１４も図２７に示される。
【００３８】
図２８はシャント１２６のＵ字ループを支持するための切り欠き３６２を示す。リボン様ステム３６０は穿刺針１０１の管腔２６９内のスペースを最小限に抑えるために薄い。基体３６４はステム３６３を真っ直ぐにしておくために面取り３６３の基から先で厚くなっている。図２９は、石灰化層１０８及び軟骨性終板１０５を通して刺し込まれている、弾性湾曲穿刺針１０１の管腔２６９内に収められた可撓ステム３６０で支持されたＵ字形シャント１２６を示す。ステム３６０を収めたまま穿刺針１０１を引き抜くことで、椎間板シャント１２６は石灰化した終板１０５を通して椎体１５９から椎間板１００内に配置される。
【００３９】
図３０に示されるように、複数本のＵ字形シャント１２６を、形状整合ステム３６０で支持して、穿刺針１０１の管腔２６９から送り込むことができる。ステム３６０は、シャント１２６を揃え、管腔２６９内での絡みまたは縺れを防止するために、長さ方向の稜３６６を有することができる。複数本のシャント１２６の遠端またはＵ字ループは、図３１に示されるように、Ｕ字形シャント１２６が穿刺針１０１の管腔２６９内でほどけたり、引っかかったりしないようにしておくための、束縛具３６７を有することができる。同様に、複数本のＵ字形シャント１２６を穿刺針１０１の管腔２６９の内部及び外部の両方に収めて、Ｕ字形シャント１２６を変性椎間板１００に圧入することもできる。
【００４０】
椎間板１００の変性が栄養素及び酸素の欠乏に強く関係していることは一般に受け入れられている。特に仰臥体位では、椎間板圧が低い。睡眠中、栄養素及び酸素を含んでいる循環系からの液体は、（１）毛管作用、（２）シャントの吸水性、（３）椎間板１００内の吸水性硫酸化グリコサミノグリカンの吸水、及び／または（４）椎間板１００内の低圧力によって、シャント１２６，３７３を通して引き込まれる。
【００４１】
この結果、栄養素が半浸透性シャント１２６，３７３を通して椎間板１００に引き込まれて、保水性硫酸化グリコサミノグリカンが生合成され、椎間板１００内の膨化圧が高められる。髄核１２８内の膨化圧の回復により、線維輪の膠原線維内の張力が復旧し、よって線維輪層間の内部の膨れ及び剪断力が弱められる。再び空気が入れられたタイヤと同様に、椎間板１００の膨れが減じられ、神経への影響が最小限に抑えられる。関節突起間関節１２９にかかる負荷及び分節不安定性が減じられて、歪、摩耗及び痛みが最小限に抑えられる。椎間板１００の高さも大きくなって、脊椎狭窄を逆転させることができる。
【００４２】
さらに、アデノシン三リン酸（ＡＴＰ）は、椎間板１００にかかる圧縮負荷を支えるための保水性プロテオグリカンの生合成を含む、生化学反応を推進または活発化するに不可欠な高エネルギー化合物である。無酸素条件下においてそれぞれのグルコース分子の代謝は２分子だけのＡＴＰ及び２分子の、隣接する神経を刺激する、乳酸を生成する。Ｕ字形シャント１２６及び／または連結シャント３７３を通って酸素が浸透すると、有酸素条件下でそれぞれのグルコース分子から、解糖、クエン酸サイクル及び電子伝達連鎖により、３６分子のＡＴＰが生成されて、椎間板１００の回復が活発化され、背痛が軽減される。
【００４３】
歩行、上げ下ろし及び屈伸のような、日々の活動において、椎間板１００内の圧力は大きく増加する。椎間板シャント１２６，３７３内の流れの方向が逆転し、高圧の椎間板１００内から低圧の椎体１５９内または椎間板１００を囲む外部体液に流れると思われる。髄核１２８内の体液に溶け込んでいる乳酸及び二酸化炭素はシャント１２６を通って体内循環系に緩やかに排出されるであろう。この結果、乳酸濃度は低下し、椎間板１００内のｐＨは正常化されて、酸刺激による痛みが弱められるかまたは軽減されるであろう。
【００４４】
乳酸を中和し、酸刺激によって生じる痛みを自発的に軽減するために、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素カリウム、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸バリウム、リン酸カリウム、リン酸ナトリウムまたはその他の緩衝剤を、シャント１２６，３７３内に装入するかまたはシャント１２６，３７３上にコーティングすることができる。
【００４５】
同様に、乳酸を中和し、酸刺激によって生じる痛みを自発的に軽減するために、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化バリウム、水酸化セシウム、水酸化ストロンチウム、水酸化カルシウム、水酸化リチウム、水酸化ルビジウム、中性アミンまたはその他の塩基性作用物質を、シャント１２６，３７３内に装入するかまたはシャント１２６，３７３上にコーティングすることができる。
【００４６】
さらに、変性椎間板１００内の硫酸化グリコサミノグリカン及び膠原の生成を強化または開始するための添加剤として、硫酸塩、グルコース、グルクロン酸、ガラクトース、ガラクトサミン、グルコサミン、ヒドロキシリシン、ヒドロキシプロリン、セリン、トレオニン、コンドロイチン硫酸、ケラタン硫酸、ヒアルロン酸塩、三ケイ酸マグネシウム、メソ三ケイ酸マグネシウム、酸化マグネシウム、マグノシル、ペンチミン、トリソミン、オルソケイ酸、五水和三ケイ酸マグネシウム、鉄マンガン含水ケイ酸、メタケイ酸ナトリウム、シラノール酸塩、シラノール類、シアリン酸、ケイ酸、ホウ素、ホウ酸、鉱物質及び／またはその他のアミノ酸のような栄養素の初期供給源を、シャント１２６，３７３にコーティングするかまたは装入するために用いることができる。成長因子、抗生物質、鎮痛薬も、シャント１２６，３７３への装入またはコーティングに有用であり得る。
【００４７】
シャントされた椎間板１００内の静水圧は、シャント１２６，３７３と線維輪の間またはシャント１２６，３７３と終板１０５の間の隙間を封止するためのＵ字形シャント１２６，３７３を覆う膨潤性または半浸透性のコーティングによって一層維持することができる。膨潤性コーティングは、ポリエチレングリコール、架橋ポリエチレングリコール、ポリウレタン、膨潤性材料または弾性材料とすることができる。
【００４８】
シャント１２６，３７３を覆う線維形成が椎間板１００と体内循環系の間の栄養素及び老廃物の交換に影響を与え得る。線維形成または組織反応を最小限に抑えるため、免疫抑制因子をシャント１２６，３７３にコーティングするかまたはシャント１２６，３７３に組み込むことができる。免疫抑制因子の例には、アクチノマイシンＤ、アミノプテリン、アザチオプリン、クロラムブシル、コルチコステロイド、架橋ポリエチレングリコール、シクロホスファミド、シクロスポリンＡ、６-メルカプトリン、メチルプレドニゾロン、メトトレキサート、ニリダゾール、オキシスラン、パクリタキセル、ポリエチレングリコール、プレドニゾロン、プレドニゾン、プロカルバジン、プロスタグランジン、プロスタグランジンＥ１、シロリマス、ステロイド、その他の免疫抑制剤またはその他の免疫抑制コーティングがあるが、これらには限定されない。
【００４９】
Ｕ字形シャント１２６，３７３の石灰化、鉱化作用または閉塞を最小限に抑えるために、カルシウムチャネル遮断薬をシャント１２６、３７３に装入するかまたはコーティングすることができる。椎間板１００と体内循環系の間の栄養素及び老廃物の拡散を強めるために軟骨性終板１０５の石灰化層の形成を防止するかまたは石灰化層の除去さえも行うために、カルシウムチャネル遮断薬をシャント１２６，３７３から散布することもできる。カルシウムチャネル遮断薬は、ジヒドロピリジン、フェニルアルキルアミン、ベンゾサイアゼピン他の内の１つとすることができる。シャント１２６，３７３に装入するためのカルシウムチャネル遮断薬は、アムロジピン、フェロジピン、イスラジピン、ラシジピン、レルカニジピン、ニカルジピン、ニフェジピン、ニモジピン、ニソルジピン、ベラパミル、ジルチアゼムまたはその他のカルシウムチャネル遮断薬とすることができる。
【００５０】
Ｕ字形シャント１２６，３７３の石灰化、鉱化作用または閉塞を最小限に抑えるために、シャント１２６，３７３にキレート化剤を装入またはコーティングすることができる。キレート化剤はカルシウムイオンを抜き出して、椎間板１００と体内循環系の間の栄養素及び老廃物の拡散を強めるために軟骨性終板１０５の石灰化層を除去するため、シャント１２６，３７３から散布することもできる。キレート化剤は、エチレンジアミン四酢酸、ジエチレントリアミン五酢酸、メソ-２,３-ジメルカプトコハク酸、デスフェロキザミン、２,３-ジメルカプト-１-プロパンスルホン酸、Ｄ-ペニシラミン、デファラサイロックス、ジメルカプロール、Ｎ,Ｎ-ビス（カルボキシメチル）グリシン、モルホリンジチオカルバメート、テトラアンモニウムエチレンジアミン二酢酸ジチオカルバメート、アンモニウムジエタノールアミンジチオカルバメート、ナトリウムジエチルジチオカルバメート、Ｎ-ベンジル-Ｄ-グルカミンジチオカルバメート、α-リポ酸、酒石酸、グルタチオン、メチオニン及び／またはＬ-アルギニンとすることができる。一般に、シャント１２６，３７３のキレート化剤コーティングは、カルボキシル化物、アミン類またはチオール類を含有することができる。石灰化終板１０５からのカルシウムイオン抜出し中の酸刺激を最小限に抑えるには、ナトリウムカルボキシラートまたはカリウムカルボキシラートが好ましい。
【００５１】
Ｕ字形シャント１２６，３７３は３０１μｍから１ｍｍの範囲の細孔径を有することができる。Ｕ字形シャント１２６，３７３は浸透度を制限するために様々な細孔径の長さ方向勾配も有することができる。シャント１２６，３７３の浸透度勾配の細孔径は、ＩｇＡ，ＩｇＤ，ＩｇＦ，ＩｇＧ，ＩｇＭ，サイトカインまたは免疫反応を起発させるその他のイニシエータの浸潤を防止するために、３０１μｍ、１００μｍ、５０μｍ、１０μｍ、１μｍ、７００ｎｍ、５００ｎｍ、３００ｎｍ、１００ｎｍ、５０ｎｍ、３０ｎｍ、１０ｎｍ，５ｎｍから１ｎｍの範囲とすることができる。
【００５２】
さらに、Ｕ字形シャント１２６，３７３はシャント１２６，３７３に沿って浸透遮断寸法領域をつくるために異なる細孔径を含む区画を有することができる。シャント１２６，３７３の細孔径は、線維輪の中央部分に大きな栄養素が入るかまたは線維輪の中間部分から代謝産物が外にでることを排除せずに髄核１２８への免疫反応を最小限に抑えるために髄核１２８近傍の区画に向けて小さくしていくことができる。したがって、シャント１２６，３７３は、１モルあたり２０００００，１０００００，７００００，５００００，３００００，１００００，５０００，３０００，１０００，７００，４００から２００グラムの範囲の溶質の浸透領域を有することができる。
【００５３】
健康な椎間板１００は、無血管であり、免疫遮断されている。無血管及び免疫遮断条件を確保するため、シャント１２６，３７３に、抗脈管形成化合物を組み込むか、あるいは抗脈管形成化合物をコーティングするかまたは部分的にコーティングすることができる。抗脈管形成化合物の例には、British BiotechのMarimastat[基質金属結合蛋白分解酵素（ＭＭＰ）の合成抑制因子]、バイエル（Bayer）のBay 12-9566（腫瘍増殖の合成抑制因子）、AgouronのAG3340（合成ＭＭＰ抑制因子）、NovartisのCGS27023A（合成ＭＭＰ抑制因子）、CollagenexのCOL-3（合成ＭＭＰ抑制因子：テトラサイクリン（登録商標）誘導体）、サンテフォア（Sainte-Foy）（カナダ国ケベック州）にあるAeternaのNeovastat（天然に存在するＭＭＰ抑制因子）、Bristol-Myers SquibのBMS-275291（合成ＭＭＰ抑制因子）、TAP PharmaceuticalsのTNP-470（フマギリンの合成類似体：内皮細胞増殖を抑制）、Celgeneのサリドマイド（ＶＥＧＦ，ｂＦＧＦを対象）、Magainin PharmaceuticalsのSqualamine（ツノザメの肝臓から抽出：ナトリウム−水素交換因子（ＮＨＥ３）を抑制）、OxigeneのCombretastatin A-4（CA4P）（増殖している内皮細胞のアポトーシス誘発）、EntreMedのEndostatin 膠原XVIIIフラグメント（内皮細胞の抑制）、Genentechの抗ＶＥＧＦ抗体[脈管内皮細胞成長因子（ＶＥＧＦ）に対する単クローン系抗体]、SugenのSU5416（ＶＥＧＦレセプタの信号を遮断）、SugenのSU6668（ＶＥＧＦ、ＦＧＦ及びＥＧＦレセプタの信号を遮断）、NovartisのPTK787/ZK22584（ＶＥＧＦレセプタの信号を遮断）、インターフェロンアルファ（ｂＦＧＦ及びＶＥＧＦ生成の抑制）、メルク（Merck）のEMD121974、KcgaA（内皮細胞表面上に存在するインテグリンの小分子遮断薬）、NCIのCAI（カルシウム流入の抑制）、Genetics Instituteのインターロイキン-１２（ＩＬ-１２）（インターフェロンガンマ及びＩＰ-１０の活動高揚）、CytranのIM862、アバスチン、セレブレックス、エルビタックス、ヘルセプチン、イレッサ、タクソール、ベルケード、TNP-470, CM101, カルボキシアミド-トリアゾル、抗新形成尿蛋白、イソトレチオニン、タモキシフェン、テコガランコンブレスタチン、スカラミン、シクロホスファミド、アンギオスタチン、血小板因子-４，エポネマイシン、エポクソミシン、エポキシ-β-アミノケトン、抗脈管形成抗トロンビンIII、カンスタチン、軟骨誘導抑制因子、CD59補体フラグメント、フィブロネクチンフラグメント、グロ−ベータ、ヘパリナーゼ、へパリンヘキササッカライドフラグメント、ヒト絨毛性ゴナドトロピン、インターフェロンベータ、インターフェロンガンマ、インターフェロン誘導性蛋白（ＩＰ-１０）、クリングル５（プラスミノゲンフラグメント）、金属結合蛋白分解酵素の組織抑制因子、２-メトキシエストラジオール（パンゼム）、胎盤リボヌクレアーゼ抑制因子、プラスミノゲン賦活物質抑制因子、プロラクチン１６ｋＤフラグメント、レチノイド、テトラヒドロコルチソル-Ｓ、トロンボスポンジン-Ｉ、変換成長因子ベータ、バスクロスタチン及びバソスタチン（カルレチクリンフラグメント）があるが、これらには限定されない。
【００５４】
Ｕ字形シャント１２６及び連結シャント３７３を作成するため、広汎な非分解性材料を用いることができる。ナイロン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリアミド、ポリエステル、ポリウレタン、シリコン、ポリエーテルエーテルケトン、アセタール樹脂、ポリスルホン、ポリカーボネート、絹、綿またはリンネルのような、生体適合性高分子材が考えられる候補である。ガラス繊維も栄養素及び老廃物を輸送するための毛管現象を提供するためにシャント１２６，３７３の一部とすることができる。
【００５５】
シャント１２６，３７３の一部は、それらには限定されない、以下の材料の内の１つを有することができる。カルボキシメチルセルロース、酢酸セルロース、硫酸セルロース、三酢酸セルロース、キチン質、キトサン、クロロプレン、エチレンビニルアセテート、フロロシリコンヒドロゲル、ヒアルロナン、ヒアルロン酸塩、ネオプレン、ポリアクリルアミド、ポリアクリレート、ポリアミド、ポリアクリロニトリル、ポリブチレンテレフタレート、ポリジメチルシロキサン、ポリヒドロキシエチルアクリレート、ポリヒドロキシエチルメタクリレート、ポリヒドロキシメチルメタクリレート、ポリメタクリレート、ポリメチルメタクリレート、ポリ酸化プロピレン、ポリシロキサン、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、シラノール及びビニルメチルエーテル。
【００５６】
検証目的に対し、生分解性シャント１２６，３７３が数週間または数ヶ月以内に効能を示すことができる。シャント１２６，３７３は数ヶ月以内に分解するから、予見されないいかなる逆効果も無くすかまたは無効にすることができる。検証用分解性シャント１２６，３７３が効能を示せば、連続的な処置または恩恵を与えるために永続性または非分解性のシャント１２６，３７３を装着することができる。生分解性シャント１２６，３７３は、ポリラクテート、ポリグリコール酸、ポリラクチドコグリコシド、ポリカプロラクトン、トリメチレンカーボネート、絹、腸線、膠原、ポリ-ｐ-ジオキサノン、またはこれらの材料の組合せで作成することができる。ポリジオキサノン、ポリアンハイドライド、ポリ-β-ヒドロキシブチレート、ポリヒドロキシバレレート、ポリ-γ-エチルグルタメート、ポリ-ＤＴＨ-イミノカーボネート、ポリ-ビスフェノール-Ａ-イミノカーボネート、ポリオルソエステル、ポリシアノアクリレートまたはポリホスファゼンのような、その他の分解性高分子材も用いることができる。
【００５７】
シャント１２６，３７３は、証明された安全記録をもつ縫合糸とすることができる。シャント１２６，３７３は、成形、押出し、編組、製織、コイル巻き、螺旋巻きまたは機械加工によって形成することができる。シャント１２６，３７３は、導管、芯、管、編組縫合糸、編組細糸、糸またはスポンジと呼ぶかまたはそのように分類することもできる。シャント１２６，３７３が装着された椎間板１００はシャント付椎間板１００と呼ぶことができる。
【００５８】
穿刺針１０１，トロカール１０３，套管針２３０及びステム３６０は、ステンレス鋼、チタン、ニッケル−チタンまたはその他の合金でつくることができる。穿刺針１０１，トロカール１０３，套管針２３０，ステム３６０またはシャント１２６，３７３には、潤滑剤、鎮痛薬、抗生物質、Ｘ線不透過物質、エコー源性物質またはＭＲＩ可視物質をコーティングすることができる。
【００５９】
シャント付椎間板１００に注射器で注入して椎間板回復を促進するために、患者内の別の椎間板１００から椎間板細胞を抜き取ることができる。椎間板回復を促進するためにシャント付椎間板１００に遺伝子治療を施すこともできる。
【００６０】
椎間板１００内の細胞充実性は常に低いから、回復を促進するために外部源からのドナー細胞の注入によって、シャント付椎間板１００をさらに再賦活することができる。無血管椎間板１００は十分に密封されている。硫酸のような小さなイオン及びプロリンのような小さな分子でさえ、髄核１２８への拡散が大きく制限されている。十分に密封された椎間板１００は、免疫反応を起発させずにヒトの死体の椎間板１００からのドナー細胞を封入することができるであろう。椎間板１００の回復のためのドナー細胞は、組織培養、動物または生物工学からの、幹細胞、脊索または軟骨細胞とすることもできる。滅菌に敏感な細胞を無菌的に装入することができる。シャント付椎間板１００にドナー細胞を注入するための方法は数日、数週間、数ヶ月さらには数年もの間をおく、複数の段階で行うことができる。初期のシャント１２６，３７３の配置は、細胞増殖に好適な、ｐＨ、電解質バランス及び栄養素を含む、生物学的条件を、細胞注入の前に整える。ドナー細胞は、シャント１２６，３７３内に埋め込まれ、適する生物学的条件がＵ字形シャント１２６，３７３によって得られたかまたは達成された後に放出される、生分解性カプセル内に封入することもできる。
【００６１】
近年、死体または生体のドナーからの細胞移植が成功裏に行われ、治療に恩恵を与えている。例えば、ドナー膵臓からの島細胞がＩ型糖尿病患者の、肝臓に進む、門脈に注入される。島細胞は、島細胞が膵臓で通常行うように機能し始め、インスリンを生成して血糖を調整する。しかし、ドナー細胞を生かしておくため、糖尿病患者には、シクロスポリンＡのような、抗拒絶反応薬の供給が生涯必要である。抗拒絶反応薬の費用に加えて、これらの免疫抑制薬の長期副作用には癌がある。細胞移植の利点がおこり得る副作用を十二分に補うことはあり得ない。
【００６２】
半浸透性シャント１２６，３７３を備えるシャント付椎間板１００は、治療用ドナー細胞を封入するための半浸透性カプセルとして用いることができる。シャント付椎間板１００は患者の免疫反応を回避するためにドナー細胞に対する免疫遮断を維持する。さらに、ドナー細胞に不可欠な栄養素及び酸素はＵ字形シャント１２６，３７３を介して供給される。したがって、免疫抑制薬の投与は不必要となる。様々なドナー細胞を、下垂体（前葉、中葉、後葉）、視床下部、副腎、副腎髄質、脂肪細胞、甲状腺、上皮小体、膵臓、精巣、卵巣、松果体、副腎皮質、肝臓、腎皮質、腎臓、視床、黄体、胎盤、小腸、皮膚細胞、幹細胞、遺伝子治療、組織工学、細胞培養あるいはその他の腺または組織から取り込むかまたは培養することができる。ドナー細胞は、ヒト、動物または細胞培養から得ることができる。仰臥睡眠体位において、栄養素及び酸素はシャント１２６，３７３を介してドナー細胞に供給される。覚醒中の椎間板１００内の圧力が高い間に、これらの細胞による生合成生成物は、シャント１２６，３７３を介して椎体１５９またはその他の線維輪に排出され、次いで静脈、身体循環系及び、覚醒中の要求量が大きい時点及び場所の、目標部位に送られる。
【００６３】
シャント付椎間板１００内のドナー細胞による生合成生成物には、アドレナリン、副腎皮質ホルモン、アルドステロン、アンドロゲン、アンギオテンシノゲン（アンギオテンシンI及びII）、抗利尿ホルモン、心房性ナトリウム利尿ペプチド、カルシトニン、カルシフェロール、コレカルシフェロール、カルシトリオール、コレシストキニン、副腎皮質刺激ホルモン放出ホルモン、コルチソル、デヒドロエピアンドロステロン、ドパミン、エンドルフィン、エンケファリン、エルゴカルシフェロール、エリスロポエチン、卵胞刺激ホルモン、γ-アミノ酪酸塩、ガストリン、グレリン、グルカゴン、糖質コルチコイド、性腺刺激ホルモン放出ホルモン、成長ホルモン放出ホルモン、ヒト絨毛性ゴナドトロピン、ヒト成長ホルモン、インスリン、インスリン様成長因子、レプチン、リポトロピン、黄体化ホルモン、メラニン細胞刺激ホルモン、メラトニン、鉱質コルチコイド、神経ペプチドＹ、神経伝達物質、ノルアドレナリン、エストロゲン、オキシトチン、副甲状腺ホルモン、ペプチド、プレグネノロン、プロゲステロン、プロラクチン、プロオピオメラノコルチン、ＰＹＹ-３３６、レニン、セクレチン、ソマトスタチン、テストステロン、トロンボポエチン、甲状腺刺激ホルモン、甲状腺刺激ホルモン放出ホルモン、サイロキシン、トリヨードサイロニン、刺激ホルモン、セロトニン、バソプレシンまたはその他の治療生成物があり得る。
【００６４】
シャント付椎間板１００内で生成される生成物（ホルモン、ペプチド、神経伝達物質、酵素、触媒または基質）は、血圧、エネルギー、神経活性、代謝、腺活動の活性化及び抑制を含む身体機能を調整することもできるであろう。いくつかのホルモン及び酵素は、食習慣及び脂肪または炭水化物の利用を支配するか、影響するかまたは制御する。これらのホルモンまたは酵素は体重の減少または増加の恩恵を提供できる。シャント付椎間板１００内のドナー細胞からのドパミン、アドレナリン、ノルアドレナリン、セロトニンまたはγ-アミノ酪酸塩のような神経伝達物質の生成により、鬱病、パーキンソン病、学習障害、記憶喪失、注意散漫、行動問題、金属関連疾患または神経関連疾患を処置することができる。
【００６５】
シャント付椎間板１００内のドナー細胞による生合成生成物の放出は身体活動に同期化される。日々の生活の活動中、シャント付椎間板１００内の圧力は普通、ドナー細胞による生合成生成物を循環系に排出して身体の要求量を満たすに足るほど高い。仰臥体位においては、シャント１２６，３７３内の流れが逆転し、栄養素及び酸素を椎間板１００に運び込んで細胞を養う。一例としてドナーの膵臓からのランゲルハンス島を用いれば、グルコースが椎間板１００内に入る睡眠時間中にシャント付椎間板１００内でインスリンの生成が誘起されるであろう。椎間板圧力が高い覚醒時間中、インスリンはシャント１２６，３７３を介して循環系に排出されて、エネルギー生成のために糖を細胞膜内に引き込むであろう。夜間、シャント付椎間板１００から放出されたインスリンは低血糖を防ぐために最小になるであろう。本質的に、ドナー細胞による生合成生成物は身体の要求量を満たすために身体活動と同時に放出されるであろう。
【００６６】
ドナー細胞からのいくつかの生合成生成物は椎体１５９を介して適当に堆積され、次いで体内循環系に放出される。他の生成物は、外層線維輪を介してより効率的に輸送され、腹部を介して体内循環系に拡散することができる。いくつかの他の生成物はＵ字形シャント１２６，３７３に接続している筋肉内に入ることで、さらに一層効率が高くなり得る。
【００６７】
本発明は、本明細書に開示され、及び／または図面に示される、特定の構成に限定されることは決してなく、特許請求の範囲内の、その他のいずれの改変、変更または等価物も含むことは当然である。特定の形状、湾曲、選択肢及び実施形態にともなう多くの特徴が挙げられた。説明された特徴の内のいずれか１つないしさらに多くは、他のいずれかの実施形態または他の標準デバイスに加えられて、またはそのような実施形態または標準デバイスと組み合されて、代りの組合せ及び実施形態をつくることができる。
【００６８】
現行の化学物質、生化学物質、薬物、方法、実施形態、材料、構成、細胞、組織または切開部位だけが、本発明が用いられ得る用法ではないことが、当業者には明らかなはずである。異なる化学物質、構成、方法、コーティングまたは設計で置き換えるか、またはそれらを用いて、Ｕ字形椎間板シャント１２６，３７３を改変することができる。上記のいかなる説明も本発明の範囲を限定するととられるべきではない。本発明の全範囲は添付される特許請求の範囲によって定められるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】穿刺針１０１の管腔２６９から伸出して外壁の上に垂れている椎間板シャント１２６の一部を示す
【図２】無血管椎間板１００の線維輪層にシャント１２６を圧入して静水椎間板圧を維持するために刺し込まれている穿刺針１０１を示す
【図３】椎間板１００内に椎間板１００から伸び出させてシャント１２６を配置するための穿刺針１０１の引抜きを示す
【図４】椎間板１００の穿刺中に穿刺針１０１の尖った内壁３６８によって切傷を付けられた損傷部分３６９をもつシャント１２６の縦方向で見た図を示す
【図５】椎間板１００の穿刺中のシャント１２６の剪断または損傷を防止するために管腔２６９の開口において丸められているかまたは鈍な内壁３７０を示す
【図６】椎間板１００の穿刺中の剪断力からシャント１２６を遮蔽するために段差または切欠きを形成する、管腔２６９に開けられたスリット３７１を示す
【図７】椎間板シャント１２６，穿刺針１０１内側及び穿刺針１０１外側の断面を示す。椎間板シャント１２６の配置は線維輪と穿刺針１０１外の椎間板シャント１２６の区画の間の摩擦に主として依存する
【図８】穿刺針１０１の引抜き中の摩擦を強め、シャント１２６の配置を補助するためのシャント１２６の外側部分上のアンカーまたはテーパ付突起３７２を示す
【図９】断面が三角形の穿刺針１０１を示す。穿刺針１０１は尖らされ、三角形の一辺で面取りされている
【図１０】三角穿刺針１０１及び管腔２６９から伸び出し、シャント１２６と穿刺針１０１の間の摩擦を最小にするために、三角形の頂点をこえて垂れている椎間板シャント１２６を示す
【図１１】穿刺針１０１外の椎間板シャント１２６の部分を通されているかまたはそこに接続されている連結シャント３７３を示す
【図１２】穿刺針１０１，シャント１２６及び、無血管椎間板への栄養素の輸送を増加させ、シャント配置に肝要な摩擦を強めるための、連結シャント３７３の断面を示す
【図１３】椎間板１００の静水圧を維持するために線維輪層に刺し込まれて圧入されている、穿刺針１０１，シャント１２６及び連結シャント３７３を示す
【図１４】穿刺針１０１の引抜き中の連結シャント３７３と線維輪の間の摩擦を強めるための連結シャント３７３の拡張またはキンクを示す
【図１５】無血管椎間板１００と体内循環系の間の栄養素及び老廃物の交換を回復させるための、穿刺針１０１の引抜きによるシャント１２６及び連結シャント３７３の配置を示す
【図１６】軟組織を通して椎弓根２７８に刺し込まれている誘導トロカール１０３を示す
【図１７】トロカール１０３に被せて椎弓根２７８に挿入された套管針２３０を示す
【図１８】石灰化した終板１０５を通って穴開けしながら変性椎間板１００内に進んでいる、套管針２３０内にドリル１５０をもつ別のトロカール１０３を示す
【図１９】ドリルビット１５０に被さって滑りながらの、石灰化した終板１０５のドリル穴への套管針２３０の進入を示す
【図２０】石灰化した終板１０５のドリル穴内に套管針２３０の先端を残す、ドリル１５０の引抜きを示す
【図２１】連結されたシャント１２６，３７３を椎間板１００に圧入するための、套管針２３０を通した穿刺針１０１による終板１０５の穿刺を示す
【図２２】摩擦で補助されたシャント配置のための、連結されたシャント１２６，３７３との組織接触を可能にするための套管針２３０の引抜きを示す
【図２３】栄養素及び老廃物の交換を回復させるために無血管脊椎板１００を椎体１５９の内部と接続するための穿刺針１０１の引抜きによる連結されたシャント１２６，３７３の配置を示す
【図２４】穿刺及び無血管椎間板１００と椎体１５９を接続する連結されたシャント１２６，３７３の配置のために同様のドリル穴開け手法を用いる腹側アプローチを示す
【図２５】ステム３６０の先端の叉枝４０３の間に支持されたＵ字形シャント１２６を示す
【図２６】椎間板１００内にシャント１２６を差し込んで送達するための、Ｕ字形シャント１２６，叉枝４０３及びステム３６０を収めている穿刺針１０１の管腔２６９を示す
【図２７】ステム３６０を保持したままの、図２６に示される穿刺針１０１の椎間板１００への刺込み及び椎間板１００からの引抜きによって送達された、Ｕ字形シャント１２６を示す
【図２８】シャント１２６のＵ字部分を支持するためのステム３６０の遠端における切欠き３６２を示す
【図２９】石灰化した終板１０５を通して刺し込まれている弾性湾曲穿刺針１０１の管腔２６９内の可撓ステム３６０によって支持されたＵ字形シャント１２６を示す
【図３０】穿刺針１０１の管腔２６９内の正方形様ステム３６０によって支持された２本のＵ字形シャント１２６の断面を示す
【図３１】穿刺針１０１内に２本のＵ字形シャント１２６を合せて保持している束縛具３６７を示す
【符号の説明】
【００７０】
１００    椎間板
１０１    穿刺針
１０３    トロカール
１０５    終板
１０８    石灰化層または遮断層
１１４    線維輪離層
１２６    Ｕ字形椎間板シャントまたは導管
１２８    髄核
１２９    関節突起間関節
１５０    ドリル
１５９    椎体
２３０    套管針
２６９    針の管腔
２７８    椎弓根
２７９    ドリルストップまたは段差
３６０    ステム
３６２    ステムの切欠き
３６３    ステムの面取り
３６４    ステムの基体
３６６    ステムの稜
３６７    束縛具
３６８    穿刺針の尖った内壁
３６９    シャントの損傷部
３７０    穿刺針の鈍であるか、丸められているかまたは尖っていない内壁
３７１    穿刺針のスリット
３７２    Ｕ字形シャントの突起またはアンカー
３７３    連結または取付シャント
４０３    叉枝
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【国際調査報告】
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