ИНЪЕКЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИНЪЕКЦИИ В БИОЛОГИЧЕСКУЮ ТКАНЬ, МЕДИЦИНСКИЙ ПРИБОР С ТАКИМ ИНЪЕКЦИОННЫМ УСТРОЙСТВОМ, А ТАКЖЕ СПОСОБ ИНЪЕКЦИИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ТАКОГО ИНЪЕКЦИОННОГО УСТРОЙСТВА
INJECTION DEVICE FOR INJECTION IN BIOLOGICAL TISSUE, MEDICAL DEVICE WITH SUCH INJECTION DEVICE, AS WELL AS METHOD FOR INJECTION USING SUCH INJECTION DEVICE

Изобретение относится к инъекционному устройству, которое предназначено для позиционирования и приведения в действие шприца для инъекций, снабженному таким инъекционным устройством медицинскому прибору, и способу инъекции вещества в биологическую ткань, в частности, в мышечную ткань человека.
Известно инъецирование биологически активного вещества в биологическую ткань, например, для достижения фармакологического действия или оказания влияния на рост или дифференцировку клеток в ткани. Инъекция выполняется с помощью инъекционной иглы при одновременном наблюдении за тканью, например, с помощью ультразвукового зонда. Для практических медицинских применений важное значение имеет точное позиционирование инъекционной иглы для депонирования инъицируемого вещества точно в желаемом месте и для минимизации опасности повреждения окружения ткани.
Для позиционирования инъекционной иглы применяют инъекционное устройство с направляющей для иглы, которая имеет заданное положение и ориентацию относительно ультразвукового зонда. В WO 02/45588 А1 и DE 102005025539 А1 приведено описание инъекционных приборов, которые имеют ультразвуковой зонд и инъекционное устройство с направляющей для иглы. Обычные инъекционные приборы предусмотрены для инъекции через внутреннюю стенку полостей или трубок тела, например, в уретру. Для этого направляющая для иглы имеет обращенную наружу в радиальном направлении относительно осевой ориентации ультразвукового зонда кривизну. Место инъекции в ткань определяется кривизной направляющей для иглы и выходной длиной выдвинутой с помощью направляющей в ткань инъекционной иглы.
Инъекция с помощью обычных инъекционных приборов осуществляется так, что инъекционное устройство в соединении с ультразвуковым зондом вводят через отверстие в теле и позиционируют в теле. Инъекционную иглу продвигают вперед до заданного места инъекции. В этом состоянии осуществляют инъекции инъицируемого вещества в месте инъекции, при этом в ткани образуется шарообразное депо. Затем вытягивают иглу обратно и снова ориентируют инъекционное устройство для другой инъекции в другом месте. Таким образом, инъекция в нескольких местах, в частности, вдоль ткани, проходящей в продольном направлении вдоль трубчатого полого органа, требует выполнения нескольких стадий инъекции, в которых попеременно устанавливают новое место инъекции и депонируют инъицируемое вещество в установленном месте инъекции. Образование нескольких проколов может быть нежелательным из-за рубцевания и, тем самым, дестабилизации подлежащего лечению полого органа.
С помощью обычных инъекционных приборов достигается прогресс в точном депонировании биологически активных веществ в ткани. Однако недостатком является то, что применение обычных инъекционных приборов ограничивается инъекций через внутреннюю стенку полостей или трубок тела. В медицинской практике обычные инъекционные приборы не пригодны для инъекции через наружную поверхность тела. Однако инъекция через внутреннюю стенку может быть нежелательной, например, по медицинским показаниям. Например, обычные инъекционные приборы при инъекции в сфинктер прямой кишки имели бы тот недостаток, что при прокалывании слоя слизистой оболочки (мукозы) имеется большая опасность инфекции. Этот недостаток усугубляется за счет ограничения шарообразным депо, поскольку для инъекции было бы необходимо выполнять несколько проколов в нескольких местах через внутреннюю стенку в теле.
Вследствие этого недостатка обычные инъекционные приборы не пригодны, в частности, для инъекции в сфинктер прямой кишки. Сфинктер прямой кишки содержит по существу части слизистой оболочки, внутренний сфинктер, наружный сфинктер и мышцу Puborectalis. Наружный сфинктер переходит в мышцу Puborectalis, которая в свою очередь вместе с мышцей pubococcygeus и мышцей iliococcygeus образует мышцу Levatot ani (часть дна таза). Мукоза является очень хорошо пропитанным кровью слоем слизистой оболочки с множеством типов ткани, которые покрывают внутреннюю стенку кишки и служат в качестве «уплотнения» прямой кишки. Если этот слой поврежден, то следствием может быть недержание стула (например, при удалении геморроя). Внутренний сфинктер является состоящей из гладких мышечных клеток мышцей, которая расположена вокруг прямой кишки. Наружный сфинктер является состоящей из поперечно исчерченных мышечных клеток мышцей, которая лежит снаружи внутреннего сфинктера. Обе закрывающие мышцы являются существенными для кишечного держания, при этом дополнительно также дно таза и аноректальный угол (угол между прямой кишкой и толстой кишкой) выполняют функцию механизма закрывания.
За счет растяжения или хирургического вмешательства могут происходить повреждения указанных выше пучков мышц, так что в результате возникает недержание стула. Например, наружный сфинктер имеет область уменьшенной толщины, в которой могут происходить повреждения, в частности, у женщин при родах. Как следствие, мышца рубцуется, однако при этом она больше не может выполнять свою функцию, так что возникает недержание стула.
Обычные способы лечения недержания стула основываются на упражнениях дна таза (консервативный способ) или на операции перекрывания, при которой места разрыва сфинктера накладывают друг на друга и сшивают, или же имплантируют искусственный сфинктер. Однако часто консервативное лечение является недостаточным, в то время как оперативные вмешательства являются рискованными или не дают надежных результатов.
Из практики известны терапии с использованием наполнительного материала, при которых в мышцы инъицируют наполнительные материалы (так называемая «объемная инъекция»). Однако эти терапии с использованием наполнительного материала имеют тот недостаток, что мышечные ткани за счет внутреннего давления наполнительного материала напрягаются и могут быть за счет этого повреждены.
Задачей изобретения является создание улучшенного инъекционного устройства для инъекционного шприца, с помощью которого можно устранить недостатки и ограничения уровня техники и которое пригодно, в частности, для инъекции в сфинктер прямой кишки. Задачей изобретения является также создание улучшенного медицинского прибора, который имеет такое инъекционное устройство, и улучшенного способа инъекции, с помощью которого преодолеваются недостатки способа инъекции согласно уровню техники.
Эти задачи решены с помощью инъекционного устройства, медицинского прибора, способа инъекции, соответственно, инъекционного депо, с признаками независимых пунктов формулы изобретения. Предпочтительные варианты выполнения и применения изобретения следуют из зависимых пунктов формулы изобретения.
Относительно устройства задача решена согласно первому аспекту изобретения с помощью общей технической идеи создания инъекционного устройства с направляющим приспособлением, предназначенным для вставления инъекционного шприца, и исполнительным механизмом, который взаимодействует с вставленным в направляющее приспособление инъекционным шприцем так, что при обратном движении инъекционного шприца происходит выталкивание инъицируемой жидкости. Исполнительный механизм имеет исполнительный элемент, который образует упор для поршневого приспособления инъекционного шприца. Исполнительный элемент является неподвижным относительно направляющего приспособления или расположен с возможностью перемещения со скоростью, которая отличается от скорости обратного движения. Предпочтительно, инъекционное устройство согласно изобретению обеспечивает возможность инъекции содержащегося в корпусе шприца инъицируемого вещества за счет обратного движения инъекционного шприца, в частности, инъекционной иглы и корпуса шприца. Поршневое приспособление выполняет во время обратного движения противоположное инъекционной игле и корпусу шприца относительное движение. Достоинством является то, что изобретение обеспечивает возможность выполнения щадящей инъекции в образованное в ткани при обратном движении пространство. Депонированные вдоль пути инъекции клетки остаются жизнеспособными, так что обеспечивается возможность эффективного роста в ткани.
Согласно второму аспекту изобретения указанная выше задача изобретения решена с помощью общей технической идеи создания медицинского прибора, который содержит инъекционное устройство согласно изобретению и вставленный в него инъекционный шприц. Медицинский прибор согласно изобретению имеет по сравнению с обычными инъекционными приборами новую функцию, поскольку с помощью инъекционного шприца одновременно с обратным движением можно надежно создавать линейные инъекционные депо.
Понятием «инъекционный шприц» в данном случае обозначается в целом любое устройство подачи жидкости с резервуаром для жидкости (корпусом шприца, по меньшей мере, с одной камерой), инъекционной канюлей (полой иглой шприца) и поршневым приспособлением, содержащим, по меньшей мере, один поршень шприца и, по меньшей мере, один толкающий шток. Игла шприца может быть прямой или изогнутой. Корпус шприца может иметь одну или несколько камер, которые имеют предпочтительно цилиндрическую форму. Каждая из камер предназначена для размещения поршня шприца. За счет сдвига, по меньшей мере, одного поршня шприца в корпусе шприца можно выталкивать жидкость из корпуса шприца через иглу шприца. Инъекционный шприц может содержать, например, корпус шприца с единственной камерой, с которой соединена игла шприца и в которой расположен поршень шприца, или же две или более камер, с которыми соединена игла шприца и в которых расположен соответствующий поршень шприца. Согласно изобретению, иглу шприца можно дополнительно применять в качестве зонда для электромиографии (зонда EMG), для обеспечения возможности отвода электрических сигналов из ткани, в которую выполняется инъекция.
Понятием «инъицируемое вещество» в данном случае обозначается в целом любая жидкость, которая содержит, по меньшей мере, одно фармакологически или биологически активное вещество в растворенном виде или в виде суспензии. Согласно предпочтительному применению изобретения инъекционное вещество содержит клеточную суспензию, в частности, суспензию миобластов.
Согласно третьему аспекту изобретения задача относительно способа решена с помощью общей технической идеи депонирования в организме инъицируемого вещества с применением инъекционного устройства согласно изобретению и инъекционного шприца посредством осуществления инъекции во время обратного движения инъекционного шприца из организма. При этом предпочтительно сначала ориентируют направляющее приспособление относительно организма, затем вставляют инъекционный шприц в направляющее приспособление и выдвигают в организм, и, наконец, вытягивают обратно совместно корпус шприца и инъекционную иглу инъекционного шприца, при этом во время обратного движения с помощью исполнительного элемента инъекционного устройства согласно изобретению приводят в действие поршень инъекционного шприца.
Благоприятным образом согласно изобретению реализуется новый принцип депонирования за счет депонирования инъицируемого вещества в образованный в организме иглой шприца инъекционном канале. Исполнительный механизм с действующим исключительно во время обратного движения исполнительным элементом обеспечивает возможность образования линейных инъекций в отличие от обычного создания шарообразных депо. После одноразового позиционирования инъекционной иглы в ткани и одного прокалывания можно с высокой эффективностью депонировать большее количество инъицируемого вещества в ткани.
Поэтому задача изобретения согласно другому аспекту изобретения решена с помощью образования линейного инъекционного депо (клеточного имплантата), в частности, из аутологичных миобластов, например, с аутологичной сывороткой, в биологической ткани; применения аутологичных миобластов, например, с аутологичной сывороткой, в виде линейного инъекционного объема, который расположен в сфинктере прямой кишки, для лечения недержания стула; применения аутологичных миобластов, например, с аутологичной сывороткой, для получения линейного инъекционного объема, который расположен в сфинктере прямой кишки, для лечения недержания стула; и способа изготовления лечебного средства для лечения недержания стула, в котором в качестве составляющей части лечебного средства применяют аутологичные миобласты, например, с аутологичной сывороткой. Понятия «линейный инъекционный объем» или «линейное инъекционное депо» обозначают в целом имеющее форму полосы, ленты или нити расположение вещества (клеточного имплантата) с продольным размером, превышающим поперечный размер расположения вещества.
Образование согласно изобретению линейного клеточного имплантата с живыми клетками имеет особое преимущество равномерного распределения клеток в ткани, что приводит к особенно хорошему росту клеток.
Согласно одному предпочтительному варианту выполнения инъекционного устройства согласно изобретению исполнительный элемент расположен так, что поршень шприца во время движения подачи вперед инъекционной иглы и корпуса шприца может свободно перемещаться. За счет этого облегчается вставление инъекционного шприца в инъекционное устройство. Предпочтительно, исполнительный механизм снабжен регулировочным устройством, с помощью которого исполнительный элемент соединен с направляющим приспособлением.
Регулировочное устройство может благоприятным образом выполнять несколько функций. Например, регулировочное устройство можно приводить в действие для перемещения исполнительного элемента между положением деблокирования, в котором поршень шприца может свободно перемещаться во время движения подачи вперед инъекционного шприца, и положением упора, в котором поршень шприца приводится в действие во время обратного движения. Для этого регулировочное устройство имеет, например, поворотный рычаг, с помощью которого можно поворачивать исполнительный элемент относительно исполнительного механизма. С помощью поворотного рычага можно перемещать исполнительный элемент между указанным положением деблокирования и упорным положением.
Кроме того, регулировочное устройство может содержать выполняющий поступательное движение элемент, с помощью которого можно сдвигать исполнительный элемент в упорное положение относительно направляющего приспособления. С помощью выполняющего поступательное движение элемента можно согласовывать положение исполнительного элемента с величиной и конструкцией конкретно применяемой инъекционной иглы. Кроме того, можно с помощью выполняющего поступательное движение элемента сдвигать исполнительный элемент во время обратного движения инъекционного шприца. В частности, предусмотрена возможность установки скорости выполняющего поступательное движение элемента, которая меньше скорости обратного движения или противоположна ей. Для этого выполняющий поступательное движение элемент предпочтительно снабжен передаточным механизмом, с помощью которого обеспечивается возможность установки скорости исполнительного элемента относительно скорости инъекционной иглы и корпуса шприца. В качестве альтернативного решения или дополнительно, выполняющий поступательное движение элемент может быть предназначен для сдвигания исполнительного элемента между положениями деблокирования и упора.
Согласно другому предпочтительному варианту выполнения изобретения выполняющий поступательное движение элемент может быть снабжен приводом от двигателя, с помощью которого обеспечивается возможность сдвига исполнительного элемента относительно направляющего приспособления. В этом случае можно благоприятным образом устанавливать приведение в действие поршня шприца независимо от скорости обратного движения инъекционной иглы и корпуса шприца.
Согласно особенно предпочтительному варианту выполнения изобретения направляющее приспособление выполнено с возможностью установки инъекционного угла инъекционной иглы. Инъекционный угол (угол прокалывания, угол наклона) является углом между продольным направлением полого органа, например, прямой кишки, в стенку которой должно вводиться инъицируемое вещество, и инъекционной иглой, в частности, углом между продольным направлением дающего изображение зонда, который вводится в полый орган, и инъекционной иглой. Согласно изобретению инъекционный угол выбирается так, что инъекционная игла ориентирована параллельно продольному направлению или в радиальном направлении внутрь, т.е. к середине полого органа, в частности, дающего изображение зонда. Это обеспечивает возможность надежной инъекции с наружной стороны организма в стенку полого органа.
Предпочтительно, направляющее приспособление инъекционного устройства содержит опорную часть, которая снабжена поворачиваемой направляющей трубкой для размещения инъекционной иглы. С помощью направляющей трубки обеспечивается возможность установки инъекционного угла инъекционного шприца. Благоприятным образом, направляющая трубка является достаточной для стабильного размещения инъекционного шприца на направляющем устройстве. За счет поворота направляющей трубки можно выбирать инъекционный угол инъекционной иглы в организме, на котором установлено инъекционное устройство с направляющим приспособлением. Предпочтительно, вместе с инъекционным углом можно также переменно устанавливать высоту прокола в ткани.
Предпочтительно, направляющая трубка позиционирована в направляющем приспособлении с помощью опоры вращения и опоры для поступательного движения (линейной опоры), при этом обеспечивается возможность установки инъекционного угла инъекционной иглы за счет сдвига линейной опоры относительно свободно вращающейся вместе с ним опоры вращения.
Согласно одному варианту выполнения изобретения стабильность размещения инъекционного шприца в направляющем приспособлении можно улучшить, если поворотный рычаг исполнительного механизма образует балку для инъекционного шприца. В этом варианте выполнения изобретения поворотный рычаг и направляющая трубка ориентированы так, что когда игла шприца расположена в направляющей трубке, то корпус шприца прилегает к поворотному рычагу. За счет поворота поворотного рычага обеспечивается возможность установки инъекционного угла иглы шприца.
Можно обеспечивать и другие преимущества, если направляющее приспособление соединено с удерживающей пластиной. Передняя сторона удерживающей пластины предназначена для установки на организме, в то время как направляющее приспособление закреплено на задней стороне удерживающей пластины. Удерживающая пластина содержит, по меньшей мере, одно сквозное отверстие, через которое инъекционная игла может проходить от направляющего приспособления к организму. Предпочтительно, с помощью удерживающей пластины облегчается ориентация направляющего приспособления относительно организма. Плоскость, в которой проходит удерживающая пластина, определяет заданную радиальную опорную плоскость. Вставленный в направляющее приспособление инъекционный шприц можно сдвигать в осевом опорном направлении (перпендикулярно радиальной плоскости движения) или с заданным инъекционным углом относительно осевого опорного направления.
Для установки различных мест инъекции может быть благоприятным, если удерживающая пластина является подвижной, в частности, вращающейся частью неподвижного удерживающего устройства.
В качестве альтернативного решения или дополнительно, на удерживающей пластине образовано множество сквозных отверстий, каждое из которых предусмотрено для ориентации инъекционной иглы относительно заданного места инъекции.
Согласно другому предпочтительному варианту выполнения изобретения инъекционное устройство может быть снабжено дающим изображение зондом, в частности, ультразвуковым зондом. Направляющее приспособление может быть расположено с возможностью сдвига на дающем изображение зонде. Особенно предпочтительно, дающий изображение зонд расположен с возможностью сдвига на удерживающей пластине. Для этого удерживающая пластина имеет, в частности, гнездо для зонда, предназначенное для установки в него зонда.
Другие подробности и преимущества изобретения следуют из приведенного ниже описания предпочтительных вариантов выполнения изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых схематично изображено:
фиг.1 - первый вариант выполнения инъекционного устройства с инъекционным шприцем, вид сбоку;
фиг.2 - показанное на фиг.1 направляющее приспособление, в увеличенном масштабе;
фиг.3 - показанный на фиг.1 вариант выполнения инъекционного устройства, вид спереди;
фиг.4 - другой вариант выполнения инъекционного устройства, согласно изобретению, вид сбоку;
фиг.5 и 6 - варианты выполнения показанного на фиг.4 инъекционного устройства;
фиг.7 - другой вариант выполнения инъекционного устройства, согласно изобретению, вид сбоку;
фиг.8 - показанный на фиг.7 вариант выполнения инъекционного устройства, вид спереди;
фиг.9 - разрез варианта выполнения применяемого согласно изобретению передаточного механизма; и
фиг.10 - иллюстрация направляющего приспособления для изогнутой инъекционной иглы.
Ниже приводится описание вариантов выполнения изобретения в качестве примера применительно к инъекции с помощью инъекционного шприца, который имеет корпус шприца с одной камерой и поршневое приспособление с одним поршнем шприца. Практическая реализация изобретения не ограничивается этим применением, а возможна также с помощью инъекционного шприца, который содержит два или больше поршней шприца в двух или более камерах, содержимое которых смешивается при инъекции.
Показанный на фиг.1 первый вариант выполнения инъекционного устройства 100 согласно изобретению содержит направляющее приспособление 10 с опорной частью 11 и опорным рычагом 11.1, исполнительный механизм 20 с исполнительным элементом 21 и поворотным рычагом 22, удерживающее устройство 30 с удерживающей пластиной 31, рамой 33 пластины, штативом 34 и удерживающим плечом 35, и ультразвуковой зонд 40 с ультразвуковой головкой 41 и хвостовиком 42. Медицинский прибор 200 образован посредством комбинации инъекционного устройства 100 с вставленным в направляющее приспособление 10 инъекционным шприцем 51, который содержит корпус 52 шприца и поршневое устройство 53 (поршень 53 шприца). Инъекционный шприц 50 имеет инъекционный объем, равный, например, 1 мл. В показанном примере радиальная опорная плоскость удерживающей пластины 31 обозначена как плоскость х-у. Осевое опорное направление инъекционного устройства 100 и, в частности, ультразвукового зонда 40 проходит в направлении z. Ультразвуковой зонд самим по себе известным образом соединен с ультразвуковым прибором (не изображен), с помощью которого принимаются и отображаются изображения ткани.
На фиг.1 показана также ориентация инъекционного устройства 100 относительно организма 1, в частности, наружного сфинктера 2 прямой кишки 3 (изображены схематично без соблюдения масштаба). Осевая длина сфинктера составляет, например, примерно 2,5 см. Радиальная толщина внутреннего и наружного сфинктера составляет, например, примерно 2 мм, соответственно, 5 мм.
Опорная часть 11 направляющего приспособления 10 образует гнездо для инъекционного шприца 50, в частности, инъекционной иглы 51. Другие подробности опорной части 11 схематично показаны на фиг.2. Опорная часть 11 является конструктивным элементом, в котором расположена направляющая трубка 12. Опорная часть 11 выполнена, например, из пластмассы. Направляющая трубка 12 является металлической трубкой, например, из нержавеющей стали или латуни, с внутренним диаметром, который выбран для размещения с геометрическим замыканием инъекционной иглы 51. Направляющая трубка 12 выполняет двойную функцию, а именно, задает инъекционный угол α (угол наклона инъекционной иглы 51 относительно осевого опорного направления) и образует направляющую для сдвига инъекционного шприца. Инъекционный угол α образует с осевым опорным направлением острый угол, предпочтительно в диапазоне от 0° до 45°. Для надежного направления инъекционного шприца направляющая трубка 12 имеет предпочтительно длину в диапазоне от 5 мм до 8 см. Кроме того, длина направляющей трубки 12 выбирается с целью обеспечения определенной максимальной глубины прокола инъекционной иглы 51.
Глубина прокола инъекционной иглы 51 выбирается в зависимости от желаемого применения инъекционного устройства согласно изобретению. Предпочтительно, возможны большие глубины прокола, при этом возможна инъекция вплоть до мышцы Puborectalis.
Инъекционным углом α устанавливается также высота прокола в ткани. Конструкция, согласно фиг.2, предназначена, например, для изменения радиальной высоты прокола в ткани в диапазоне 6 мм за счет сдвига линейной опоры.
Направляющая трубка 12 установлена с возможностью поворота относительно осевого опорного направления (направления z). Для этого направляющая трубка 12 опирается на поворотную опору 13 (шаровой шарнир) и линейную опору 14 для поступательного движения. Поворотная опора 13 расположена на передней, обращенной к удерживающей пластине 32 в направлении инъекции стороне опорной части 11 и предназначена для поворота вокруг оси, перпендикулярной осевому опорному направлению. Линейная опора 14 образована на расстоянии от поворотной опоры 13 в резьбовом стержне 15. Резьбовой стержень 15 можно за счет поворота регулировочного винта 16 на верхней стороне опорной части 11 сдвигать в радиальном направлении для установки угла наклона направляющей трубки 12. Для перемещения наружу в радиальном направлении резьбовой стержень 15 выдвигается из опорной части 11. Противоположное перемещение в радиальном направлении внутрь поддерживается возвратной пружиной 17 в опорной части 11. В отклонение от иллюстрации на фиг.2, регулировочный винт 16 может быть предусмотрен в середине или на нижней стороне опорной части 11.
Исполнительный элемент 21 исполнительного механизма 20 расположен с возможностью поворота с помощью поворотного рычага 22 на опорной части 11 (фиг.1). Исполнительный элемент 21 и поворотный рычаг 22 выполнены, например, из пластмассы. Исполнительный механизм 20 установлен с возможностью поворота в радиальном направлении между положением деблокирования (изображено штриховыми линиями) и положением упора (изображено сплошными линиями). В положении деблокирования можно загруженный инъицируемым веществом инъекционный шприц 50, в котором инъекционный поршень 53 отведен назад в инъекционном корпусе, вставлять в направляющее приспособление 10. Затем можно исполнительный механизм 20 поворачивать в положение упора. В этом положении исполнительный элемент 21 прилегает к свободному концу инъекционного поршня 53.
Исполнительный элемент 21 образует упор для инъекционного поршня 53. В качестве альтернативного решения или дополнительно к возможности поворота поворотного рычага 22 на опорной части 11, исполнительный элемент 21 может быть установлен с возможностью поворота на поворотном рычаге 22 для упрощения ориентации исполнительного элемента 21 относительно вставленного инъекционного шприца 50 (см. фиг.4). В этом случае исполнительный элемент 21 можно фиксировать относительно поворотного рычага 22 с помощью фиксирующего винта 23.
Ультразвуковой зонд 40 расположен на опорном плече 35 удерживающего устройства 30 так, что ультразвуковая головка 41 и хвостовик 42 проходят в осевом опорном направлении. Ультразвуковой зонд 40 является трансректальным зондом, в частности, с диаметром хвостовика в диапазоне 1-2 см, например, типа 8818 фирмы В-К Medical. Ультразвуковая головка 41 предпочтительно предназначена для получения изображения поперечного ультразвукового среза (параллельно плоскости х-у) и продольного ультразвукового среза (в радиальном направлении). Ультразвуковой зонд 40 расположен на удерживающем плече 35 с возможностью сдвига в осевом направлении. Для этого предусмотрены, например, салазки 37, с которыми неподвижно соединен ультразвуковой зонд 40 и которые установлены с возможностью сдвига на рельсе (не изображен) в удерживающем плече 35. За счет приведения в действие винта 37.1 салазок можно сдвигать ультразвуковой зонд 40 в осевом направлении и/или фиксировать.
На фиг.3 на виде спереди показано инъекционное устройство 100, в частности, удерживающее устройство 30. Удерживающее устройство 30 имеет переднюю сторону, которая прикладывается к организму 1, и заднюю сторону, на которой закреплено направляющее приспособление 10. В удерживающей пластине 31 предусмотрено сквозное отверстие 32, через которое проходит инъекционная игла 51, и гнездо 36 для зонда. Удерживающая пластина 31 расположена с возможностью вращения в раме 33 пластины. С помощью удерживающей пластины 31 можно поворачивать направляющее приспособление 10 вокруг продольной оси ультразвукового зонда 40. За счет вращения удерживающей пластины 31 можно устанавливать азимутальное положение инъекционной иглы 51 относительно организма и фиксировать с помощью рамного винта 33.1.
Направляющее приспособление 10 может быть неподвижно соединено с задней стороной удерживающей пластины 31. В этом случае не предусмотрено неподвижное соединение опорного рычага 12 с ультразвуковым зондом 40, а имеется лишь сдвигаемая накладка 43. В качестве альтернативного решения, направляющее приспособление 10 может быть соединено исключительно через ультразвуковой зонд 40 и удерживающее плечо 35 с удерживающей пластиной 31. В этом случае на ультразвуковом зонде 40 предусмотрено сдвигающее приспособление (не изображено) для сдвигания и фиксации направляющего приспособления 10 на ультразвуковом зонде. Сдвигающее приспособление может содержать, например, комбинацию из салазок и направляющих рельсов.
Инъекция согласно изобретению инъецируемого вещества в организм 1, в частности, в наружный сфинктер 2 прямой кишки 3 (показаны схематично без соблюдения масштаба) содержит следующие стадии. Сначала в стадии исследования прикладывают удерживающую пластину 31 к организму 1. Ультразвуковой зонд 40 вводят через удерживающую пластину 31 в задний проход и фиксируют относительно удерживающей пластины 31. С помощью ультразвукового зонда 40 исследуют ткань сфинктера для определения положения и ориентации подлежащего лечению дефекта и, тем самым, желаемого места инъекции в сфинктере.
Затем следует стадия калибровки с юстировкой направляющего приспособления 10. Направляющее приспособление 10 ориентируют относительно удерживающей пластины 31 так, что инъекционная игла вставленного в направляющее приспособление 10 инъекционного шприца входила бы в место инъекции. Для калибровки инъекционное устройство 100 с вставленным инъекционным шприцем и ультразвуковой зонд 40 погружают в водяную ванну.
Для последующей инъекции сначала позиционируют удерживающее устройство 30 (без инъекционного шприца) и организм 1 относительно друг друга. Ультразвуковой зонд 40 вводят в задний проход. Удерживающую пластину 31 поворачивают так, что направляющее приспособление 10, в частности, направляющая трубка 12, направлена на желаемое место инъекции. Затем вставляют инъекционный шприц 50 в направляющее приспособление 10 и сдвигают вперед, пока инъекционная игла 51 не достигнет места инъекции в ткани. За счет втыкания инъекционной иглы 51 в ткань создается инъекционный канал (канал прокалывания), который при последующей инъекции заполняется инъицируемым веществом. Инъекционную иглу 51 под ультразвуковым контролем продвигают вперед к месту инъекции, в котором должна начинаться подача инъицируемого вещества. В ультразвуковом приборе во время вставления инъекционной иглы 51 создаются и показываются изображения ткани, при этом при необходимости пункционные вспомогательные линии могут облегчать установку при показе изображений.
В следующей стадии выполняют ориентацию исполнительного элемента 21 относительно поршня 53 шприца. Поворотный рычаг 22 прикладывают к инъекционному шприцу 50, и фиксируют исполнительный элемент 21 в качестве упора для поршня 53 шприца. Затем выполняют инъекцию согласно изобретению путем отвода назад инъекционного шприца 50, в частности, инъекционной иглы 51 и корпуса 52 шприца, при этом поршень 53 удерживается неподвижным. В результате поршень 53 шприца выполняет относительно инъекционной иглы 51 и корпуса 52 шприца противоположное перемещение, так что за счет обратного движения инъекционного шприца 50 осуществляется инъекция в ткань. Одновременно с обратным движением заполняется инъекционный канал. В ткани образуется линейное инъекционное депо. Инъекция осуществляется полосами, т.е. инъекционную иглу 51 вводят до самой глубокой точки в ткани и затем вытягивают обратно. На этом обратном пути наносят полосу клеток. Обратное движение корпуса 52 с инъекционной иглой 51 можно выполнять вручную, в частности, посредством вытягивания корпуса шприца, с помощью регулировочного колесика (не изображено) или с помощью расположенного на направляющем приспособлении 10 моторного привода (не изображен) (см. фиг.6). После инъекции инъекционное устройство ориентируют снова с целью заполнения, по меньшей мере, одного другого инъекционного канала инъицируемым веществом, в частности, клетками.
На фиг.4 показан еще один вариант выполнения инъекционного устройства 100 согласно изобретению, который отличается от показанного на фиг.1 варианта выполнения, в частности, установкой инъекционного угла. Как показано на фиг.4, поворотный рычаг 22 исполнительного механизма 20 образует опорное плечо для поддержки инъекционного шприца 50. Инъекционный шприц 50 расположен с возможностью сдвига на поворотном рычаге 22 (см. двойную стрелку А на фиг.5 и 6). Поворотный рычаг 22 соединен с возможностью поворота с опорной частью 11 направляющего приспособления 10. За счет поворота поворотного рычага 22 относительно опорного плеча 11.1 (см. двойную стрелку В на фиг.5 и 6) можно устанавливать инъекционный угол инъекционного шприца. Для этого на опорной части 11 предусмотрен зажимной элемент 18, с помощью которого можно фиксировать поворотный рычаг 22. Этот вариант выполнения инъекционного устройства 100 имеет преимущество упрощенного и особенно надежного регулирования или последующей юстировки инъекционного угла.
За счет показанного на фиг.4 варианта выполнения устанавливают в указанной выше стадии калибровки с помощью поворотного рычага 22 инъекционный угол, при этом исполнительный элемент 21 находится в повернутом назад положении деблокирования (изображено штриховыми линиями). Для инъекции после вставления инъекционного шприца 50 в направляющее приспособление 10 и на поворотный рычаг 22 и после прокалывания инъекционной иглы в ткань поворачивают вперед исполнительный элемент 21 для образования упора для инъекционного поршня 53. За счет отвода назад инъекционной иглы 51 и корпуса 52 шприца (вручную или с помощью моторного привода) происходит образование линейного инъекционного объема в ткани.
Иглу 51 шприца можно направлять в опорной части 11 с помощью направляющей трубки 12 или упорной шайбы 12.1. Эти варианты схематично показаны на фиг.5 и 6. Направляющая трубка 12 или упорная шайба 12.1 выполняют двойную функцию, а именно, во-первых, направление иглы 51 шприца и, во-вторых, образование переднего упора для корпуса 52 инъекционного шприца. При вставлении инъекционного шприца в направляющее приспособление происходит подача вперед, пока корпус 52 не будет прилегать к направляющей трубке 12 или к упорной шайбе 12.1.
Направляющая трубка 12 или упорная шайба 12.1 неподвижно соединены с поворотным рычагом 22 и поворачиваются вместе с ним в щели в опорной части 11.
На фиг.7 и 8 схематично показаны признаки других вариантов выполнения инъекционного устройства 100 согласно изобретению, в которых, в частности, предусмотрено, что функции направляющего приспособления 10 и удерживающего устройства 30 выполняются вместе с помощью удерживающей пластины 31. Удерживающая пластина 31 образует инъекционную шайбу, которая в этих вариантах выполнения содержит несколько азимутально распределенных сквозных отверстий 32 (см. вид спереди на фиг.8), каждое из которых образует направляющий канал для приема инъекционной иглы 51. В отклонение от фиг.7, сквозные отверстия могут быть расположены с распределением в радиальном направлении. Удерживающая пластина 31 образует также гнездо для ультразвукового зонда 40, ультразвуковая головка 41 которого имеет поперечную плоскость 44 сканирования и продольную плоскость 45 сканирования.
На фиг.7 показана инъекционная игла во время обратного движения. На частичном изображении на фиг.7 в увеличенном масштабе показано изображение инъекционного депо 4 с линейным инъекционным объемом в наружном сфинктере в инъекционном канале вытянутой назад инъекционной иглы 51. Инъекционное депо 4 содержит, например, миобласты, в частности, аутологичные миобласты, которые получает организм 1. Инъекционное депо 4 имеет, например, диаметр в диапазоне от 200 мкм до 1 мм и длину в диапазоне от 5 мм до 10 см.
Исполнительный механизм 20 содержит поворотный рычаг 22, который расположен с возможностью поворота с помощью шарнира 22.1 на удерживающей пластине 31. Шарнир 22.1 можно перемещать в кольцевой направляющей 38 на наружной стороне удерживающей пластины 31 с целью ориентации поворотного рычага 22 относительно одного из сквозных отверстий 32. Поворотный рычаг 22 несет поступательный элемент 24 с установленными с возможностью сдвига на поворотном рычаге 22 салазками 24.1. Исполнительный элемент 21 закреплен на салазках 24.1.
Поворотный рычаг 22 можно поворачивать в положение деблокирования (не изображено), в котором обеспечивается возможность вставления инъекционного шприца 50 в удерживающую пластину 31. Для инъекции поворотный рычаг 22 поворачивают в упорное положение, в котором исполнительный элемент 21 прилегает к поршню 53 шприца. В этом состоянии происходит обратное движение инъекционного шприца 50 и инъекция в ткань. При инъекции инъекционный шприц 50 один или совместно с ультразвуковым зондом 40 оттягивают назад от неподвижной удерживающей пластины 31.
Согласно одному варианту выполнения изобретения, можно отказаться от шарнира 22.1. В этом случае поворотный рычаг 22 установлен с возможностью сдвига в кольцевой направляющей 38, без возможности поворота в радиальном направлении. В этом случае установка положения деблокирования и упорного положения осуществляется посредством поступательного движения салазок 24.1.
Согласно изобретению может быть предусмотрено, что количество вводимого в ткань инъицируемого вещества устанавливается независимо от скорости обратного движения. Для этого во время обратного движения инъекционной иглы 51 предусмотрен осевой сдвиг исполнительного элемента 21 относительно направляющего приспособления 10. Осевой сдвиг исполнительного элемента 21 происходит, например, с помощью моторного привода 25 или передаточного механизма 26.
С помощью моторного привода 25 можно сдвигать исполнительный элемент 21 противоположно обратному движению. В этом случае инъекция может быть усилена, поскольку количество вещества, инъицируемого на единице длины пути больше, чем при неподвижном исполнительном элементе 21. С помощью передаточного механизма 26 исполнительный элемент 21 можно сдвигать в одинаковом с обратным движением направлении, однако лишь со скоростью, которая меньше обратного движения инъекционной иглы 51 и корпуса 52 шприца. В этом случае уменьшается количество вещества, инъицируемого на единице длины пути. Таким образом, с помощью компонентов 25, 26 можно реализовывать передаточное отношение, с помощью которого можно при необходимости увеличивать или уменьшать количество инъицируемых клеток на 1 мм пути обратного движения.
Передаточный механизм 26 образует соединение между корпусом 52 шприца и исполнительным элементом 21, в частности, с салазками 24.1 выполняющего поступательное движение элемента 24. Передаточный механизм 26 содержит передаточную механику, такую как, например, рычажный механизм или сдвигающую передачу, с помощью которой обеспечивается возможность изменения длины передаточного механизма 26 в осевом направлении. При обратном движении инъекционного шприца 50, корпус 52 шприца с помощью передаточного механизма 26 сдвигает также салазки 24.1 с исполнительным элементом 21. Передаточная механика предназначена для того, чтобы скорость исполнительного элемента 21 была меньше скорости корпуса 52 шприца. Один вариант выполнения передаточного механизма 26 показан на фиг.9.
Обычно, обратное движение корпуса 52 шприца осуществляется вручную. В качестве альтернативного решения согласно другому варианту выполнения изобретения может быть предусмотрен моторный привод 27 для перемещения корпуса 52 шприца и иглы 51 шприца, который схематично показан на фиг.7.
На фиг.9 показан схематично вид сбоку вариант выполнения применяемого согласно изобретению передаточного механизма 26, который имеет гильзовую часть 26.1 и соединительную часть 26.2. Гильзовая часть 26.1 соединена через винтовую резьбу 26.3 с поступательным элементом 24, который расположен с возможностью сдвига на поворотном рычаге 22 (см. фиг.1, 4, 7). Корпус 52 шприца фиксирован с помощью соединительной части 26.2 в гильзовой части 26.1. Исполнительный элемент 21 с помощью резьбового стержня 21.1, который выступает через поступательный элемент 24 и фиксирован против вращения, соединен с гильзовой частью 26.1. Винтовая резьба 26.3 имеет больший шаг резьбы, чем резьбовой стержень 21.1. За счет вращения гильзовой части 26.1 можно отводить назад корпус 52 шприца с иглой 51 шприца, в то время как одновременно резьбовой стержень 21.1 и исполнительный элемент 21 отводятся назад с меньшей скоростью.
На фиг.10 схематично показан другой вариант выполнения применяемого согласно изобретению направляющего приспособления 10 (без исполнительного механизма), в котором в опорной части 11 предусмотрено один или несколько изогнутых направляющих каналов 19. В этом варианте выполнения устанавливают инъекционный угол посредством сдвига вперед инъекционной иглы 51 инъекционного шприца 50 через один из направляющих каналов 19 с желаемой ориентацией относительно ткани.
Согласно модификации показанного на фиг.10 варианта выполнения изобретения, в опорной части 11 может быть предусмотрен, по меньшей мере, один прямой направляющий канал. С помощью прямого направляющего канала также задается неизменный инъекционный угол. Направляющий канал выполняет функцию направления инъекционной иглы 51 и создания упора для корпуса 52 шприца.
Ниже приводится описание предпочтительного применения изобретения при лечении недержания стула. Инъекционное устройство согласно изобретению предпочтительно применяют для лечения недержания стула с помощью живых мышечных клеток. Посредством инъекции выращенных мышечных клеток в сфинктер кишки повышается сила сжимания и, тем самым, снова достигается держание. Если лечение особенно предпочтительно осуществляют с помощью аутологичных клеток, то предусмотрены следующие стадии: (а) мышечной биопсии, (b) изоляции клеток, (с) культивирования мышечных клеток, в частности, миобластов, (d) создания инъицируемого вещества и (е) инъекции в сфинктер.
В стадиях (а)-(с) предпочтительно выращивают миобласты. При этом применяют сами по себе известные технологии биопсии и культивирования. На какой мышце осуществляют биопсию, является не критичным. Из пробы (0,5-2 г) изолируют мышечные стволовые клетки и размножают их (несколько сотен миллионов). Клетки либо упаковывают непосредственно в шприцы, либо доставляют на место лечения в виде клеточных гранул. В стадии (d) создают суспензию стволовых мышечных клеток в среде культивирования. Среда культивирования содержит, например, физиологический раствор (например, с поваренной солью, фосфатным буфером), среду клеточной культуры с аутологичной сывороткой. Суспензия содержит, например, 10 миллионов клеток на 1 мл. Затем осуществляют заполнение в корпус инъекционного шприца.
В качестве альтернативного решения можно осуществлять образование суспензии стволовых мышечных клеток с помощью двойного шприца с двумя камерами шприца. В одной камере шприца расположены клетки, в то время как в другой камере шприца расположена среда, которая пригодна для образования вместе с клетками геля. Такая среда содержит, например, аутологичную плазму. Содержащийся в плазме фибрин может образовывать с кальцием гель. При одновременной инъекции из обеих камер шприца происходит смешивание среды с клетками. Тем самым, клетки заделываются в инъекционном канале в виде мягкой оболочки. Тем самым, уменьшается опасность смывания. Миобласты снова растворяют фибриновый гель, так что не возникает помех для образования волокон.
Загруженный инъекционный шприц вставляют в инъекционное устройство, при этом инъекционную иглу вводят при контролировании с помощью ультразвука, например, в наружный сфинктер без повреждения других слоев прямой кишки. Прокалывание предпочтительно осуществляют на расстоянии, по меньшей мере, 1 см от заднего прохода, с целью уменьшения опасности за счет бактерий. При лечении вводят в целом, например, 100 миллионов клеток в нескольких депо или лентах. По этой причине клеточную терапию выполняют на наружном сфинктере.
В качестве альтернативного решения или дополнительно, инъекцию гладких мышечных клеток или клеток-предшественников, которые дифференцируются в гладкие клетки, можно осуществлять во внутренний сфинктер.
Раскрытые в приведенном выше описании, чертежах и формуле изобретения признаки изобретения могут иметь значение по отдельности или в комбинации для реализации изобретения в его различных вариантах выполнения.