U-ОБРАЗНЫЙ ДИСКОВЫЙ ШУНТ И УСТРОЙСТВО ДОСТАВКИ
U-SHAPED DISC SHUNT AND DELIVERY DEVICE

ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Дисковый шунт применяют для восстановления обмена питательных веществ и отходов между бессосудистым диском и кровяным руслом организма для облегчения боли в спине. Данное изобретение касается U-образного дискового шунта и устройства доставки для сохранения гидростатического давления в диске, упрощенной доставки и усиления проницаемости питательных веществ в бессосудистый диск.
ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Боль в нижней части спины является ведущей причиной нетрудоспособности и потери продуктивности. В течение жизни время от времени до 90% взрослых испытывают боль в спине. По частоте посещаемости терапевта боль в спине является второй только после респираторных инфекций. В Соединенных Штатах эта болезнь калечит 5,2 миллионов человек, и ежегодный экономический урон, как сообщают, доходит до 100 миллиардов долларов. Хотя причины боли в нижней части спины различны, в большинстве случаев межпозвоночный диск, полагают, играет главную роль. Дегенерация диска вызывает боль в других тканях из-за изменения позвоночных механизмов и приводит к нефизиологическому стрессу в окружающих тканях.
Межпозвоночный диск принимает главную часть нагрузки на сжатие позвоночника, но суставные фасетки тел позвонков принимают приблизительно 16%. Диск состоит из трех отдельных частей: студенистое ядро, кольцевидные слои и хрящевые концевые пластинки. Диск поддерживает свои структуральные свойства в значительной степени способностью впитывать и удерживать воду. Нормальный диск содержит 80% воды в студенистом ядре. Студенистое ядро в нормальном диске богато водой, абсорбирующей сульфатированные глюкозаминогликаны (хондроитин и кератан сульфат), создавая усиление давления для обеспечения растягивающего напряжения внутри коллагеновых волокон кольца. Давление набухания, вызванное высоким содержанием воды, является критическим для поддержания способности кольцевидных слоев выдерживать нагрузки на сжатие.
У взрослых межпозвоночный диск является бессосудистым. Продолжительность жизни клеток диска зависит от диффузии питательных веществ из наружных кровяных сосудов и капилляров через хрящ концевых пластинок. Диффузия питательных веществ также проходит из периферических кровяных сосудов, примыкающих к внешним кольцам, но эти питательные вещества могут проникать только до 1 см в кольцевидные слои диска. Диск взрослого человека может быть величиной до 5 см в диаметре; следовательно, для поддержания жизнеспособности студенистого ядра и внутренних кольцевидных слоев диска важной является диффузия через краниальные и каудальные концевые пластинки.
В концевой пластинке и студенистом ядре обычно обнаруживаются пирофосфат кальция и гидроксиапатит. Начиная с 18-летнего возраста в хрящевых концевых пластинках начинают накапливаться кальцифицированные слои. Кровеносные сосуды и капилляры на границе между костью и хрящом постепенно закупориваются нарастающими кальцифицированными слоями, которые превращаются в кости. Костеобразование на концевой пластинке усиливается с возрастом.
Когда концевая пластинка облитерирована костью, диффузия питательных веществ через кальцифицированную концевую пластинку сильно ограничена. Кроме препятствия диффузии питательных веществ кальцифицированные концевые пластинки дополнительно ограничивают проникновение кислорода в диск. Концентрация кислорода в центральной части ядра является чрезвычайно низкой. Клеточность диска уже низкая по сравнению с клеточностью большинства тканей. Для получения необходимых питательных веществ и кислорода клетки остаются активными только в хрящевой концевой пластинке или в непосредственной близости от нее. Более того, концентрации кислорода очень чувствительны к изменениям в плотности клеток или нормы потребления на клетку.
Доставка сульфата в студенистое ядро для биосинтезирования сульфатированных глюкозаминогликанов также ограничивается кальцифицированными концевыми пластинками. В результате, концентрация сульфатированного глюкозаминогликана снижается, что ведет к понижению содержания воды и давлению набухания внутри студенистого ядра. Во время обычной ежедневной сжимающей нагрузки на позвоночник сниженное давление внутри студенистого ядра больше не может равномерно распределять силы по окружности внутреннего кольца для поддержания пластинок выгнутыми наружу. В результате, внутренняя пластинка изгибается внутрь, тогда как внешнее кольцо продолжает выгибаться наружу, что вызывает расслоение кольцевидных слоев.
Воздействия сдвига, вызывающие расслоение и выгибание кольца, являются самыми значительными в заднебоковых частях, смежных с межпозвоночным отверстием. Нерв заключен внутри межпозвоночного отверстия между диском и суставной фасеткой. Следовательно, нерв при межпозвоночном отверстии является восприимчивым к ущемлению выпячиванием диска или костных шпор.
Когда концентрация кислорода в диске падает ниже 0,25 кПа (1,9 мм рт.ст.), выработка молочной кислоты существенно усиливается с увеличением расстояния от концевой пластинки. С увеличением концентрации молочной кислоты рН внутри диска падает. Молочная кислота диффундирует сквозь микроразрывы колец, раздражая богато иннервированную заднюю продольную связку, суставную фасетку и/или нервный корешок. Исследования показывают, что поясничная боль хорошо коррелирует с высокими уровнями лактата и низким рН. Среднее значение рН симптоматических дисков было значительно ниже, чем среднее значение рН нормальных дисков. Концентрация кислоты в симптоматических дисках в три раза выше, чем в нормальных дисках. В симптоматических дисках со значением рН 6,65 концентрация кислоты внутри диска в 5,6 раз превышает уровень в плазме. В некоторых симптоматических дисках до операции обнаружили, что нервные корешки окружены плотными фиброзными рубцами и спайками с чрезвычайно низким рН 5,7-6,30. Концентрация кислоты внутри этих дисков в 50 раз превышала уровень в плазме.
Приблизительно для 85% пациентов с болью в нижней части спины невозможно определить точный патоанатомический диагноз. Этот тип боли обычно классифицировали как "неспецифическую боль". Боль в спине и ишиалгия можно снять приемами, которые не влияют на корешок нерва, такими как внутридисковая инъекция физиологического раствора, дискография и сжатие задних продольных связок. Возможно, что некоторая неспецифическая боль вызвана раздражением молочной кислотой, секретированной из диска. Инъекция в диск может вымывать молочную кислоту. Применение приемов и сжатие также могут вытеснять раздражающую кислоту, вызывающую неспецифическую боль. В настоящее время, никакое вмешательство, кроме дискотомии, не может прекратить выработку молочной кислоты.
В присутствии кислорода при метаболизме глюкозы из каждой ее молекулы образуется 36 молекул аденозина трифосфата, АТФ, путем гликолиза, цикла лимонной кислоты и цепи переноса электрона. АТФ представляет собой высокоэргическое соединение, которое необходимо для протекания биосинтеза гидрофильных протеогликанов. В анаэробных условиях метаболизм каждой молекулы глюкозы образует только 2 АТФ и две молекулы молочной кислоты. Следовательно, получение высокоэргического соединения АТФ является низким в анаэробных условиях внутри диска.
Считается, что студенистое ядро функционирует в качестве "воздуха в шине" для поддерживания давления в диске. Для поддержания нагрузки давление равномерно распределяется по окружности внутреннего кольца и поддерживает пластинки выгнутыми наружу. Процесс дегенерации диска начинается с кальцификации концевых пластинок, которые мешают диффузии сульфата и кислорода в студенистое ядро. В результате, продуцирование воды, абсорбирующей сульфатированные глюкозаминогликаны, значительно снижается, и содержание воды внутри ядра уменьшается. Внутренняя кольцевидная пластинка начинает прогибаться внутрь, и напряжение на коллагеновые волокна внутри кольца падает. Дегенеративный диск осуществляет колебательное движение, подобно спущенной шине. Приблизительно 20-30% пациентам с болью в спине поставили диагноз сегментарной нестабильности позвоночника. Боль может возникнуть от напряжения и усиления нагрузки на суставные фасетки и/или окружающие связки. К тому же, значение рН внутри диска становится кислотным из-за анаэробного образования молочной кислоты, которая раздражает расположенные рядом нервы и ткани.
Способ прокалывания концевой пластинки для выведения питательных веществ из тела позвонка для восстановления дегенеративного диска описан J.Yeung и Т.Yeung в PCT/US 2002/04301 (WO 2002/064044), поданной 13 февраля 2002 г., с предварительной заявкой на патент США 60/268666, поданной 13 февраля 2001 г.
Шунты или трубки для восстановления обмена питательных веществ и отходов между дегенеративным диском и кровяным руслом организма описан J.Yeung и Т.Yeung в международной заявке PCT/US 2004/14368 (WO 2004/101015) и заявках на патент США 10/840816, обе заявки поданы 7 мая 2004 г. А также в предварительной заявке на патент США 60/626644, которая подана 10 ноября 2004 г., на патент США 60/626644, которая подана 10 ноября 2004 г. Jeffrey E.Yeung также описывает несколько конфигураций дискового шунта (трубки) и устройства доставки.
Диски L4-5 и L5-S1 прикрыты подвздошной костью, являются недосягаемыми для прямой иглы с внешней стороны для доставки трубки в диск. Тем не менее, через ножку тела позвонка, упруго изогнутая игла, которая предложена J.Yeung в международной заявке PCT/US 2005/22749 (WO 2006/002417), поданной 22 июня 2005 г., может прокалывать кальцифицированную концевую пластинку для доставки шунта или трубки для обмена питательных веществ и лактата между бессосудистым диском и кровяным руслом организма.
Химическая или физическая модификация дискового шунта была предложена в PCT/US 2006/44795, поданной 17 ноября 2006 James E.Kemler и Jeffrey E.Yeung, для усиленного, избирательного или замедленного молекулярного транспорта внутрь и из бессосудистого диска.
При обеспечении клеток диска питательными веществами и кислородом через дисковый шунт или трубку биосинтез сульфатированных глюкозаминогликанов может усиливаться, чтобы удержать дополнительную воду и выдержать нагрузку при сжатии. Следовательно, сегментарную нестабильность и избыточную нагрузку суставных фасеток сводят к минимуму для облегчения боли в спине. При присутствии дополнительного кислорода образование молочной кислоты может снизиться для сведения к минимуму кислотного раздражения и усиления образования АТФ, что запускает биосинтез гидрофильных протеогликанов.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ДАННОГО ИЗОБРЕТЕНИЯ
Один конец U-образного шунта вставляют в полость иглы, тогда как другой конец свисает вне иглы. Как только игла прокалывает диск, внешняя нить шунта прижимается к наружной стенке иглы, вдавливаясь в кольцо через очень маленькое отверстие прокола. Во время вытягивания иглы трение между внешней нитью и кольцом сжимает U-образный шунт, позволяя внутренней нити выскользнуть из полости иглы для размещения U-образного шунта внутри диска. Поскольку U-образный шунт накрепко запрессовывали в эластичное кольцо, гидростатическое сжатие сохраняется внутри шунтированного диска.
Таким образом, способ имплантирования шунта для лечения межпозвоночного диска включает этапы, на которых:
(a) проникают в диск иглой и U-образным шунтом;
(b) и вытягивают иглу, с помощью этого оставляя U-образный шунт расположенным частично внутри межпозвоночного диска.
Дополнительно данный способ может включать этапы, на которых:
(c) прокалывают тело позвонка троакаром;
(d) вставляют гильзу над троакаром;
(e) вытягивают троакар;
(f) вставляют сверло в гильзу;
(g) сверлят тело позвонка и концевую пластинку сверлом;
(h) продвигают гильзу над сверлом;
(i) вытягивают сверло;
(j) вытягивают гильзу.
Альтернативно данный способ может дополнительно включать этапы, на которых:
(с) прокалывают тело позвонка и концевую пластинку в диске троакаром;
(g) вставляют гильзу над троакаром;
(h) вытягивают троакар;
(i) вытягивают гильзу.
Другой U-образный шунт может сочленяться с внешней нитью, что усиливает (1) трение для размещения шунта, (2) возможность запрессовывания и (3) скорость обмена питательных веществ и отходов для восстановления межпозвоночного диска. Добавки, буфер, питательные вещества, ростовой фактор и клетки также могут быть включены в U-образные шунты для ускорения восстановления диска и облегчения боли в спине.
НОМЕРА ССЫЛОК
100 Межпозвоночный диск
101 Игла
103 Троакар
105 Концевая пластинка
108 Кальцифицированный слой или блокада
114 Кольцевидная деламинация
126 U-образной дисковый шунт или трубка
128 Студенистое ядро
129 Суставная фасетка
150 Сверло
159 Тело позвонка
230 Гильзовая игла
269 Полость иглы
278 Ножка позвонка
279 Ограничитель глубины сверления или ступенька
360 Стержень
362 Углубление стержня
363 Заострение стержня
364 Тело стержня
366 Ребро стержня
367 Ограничительное устройство
368 Остроконечная внутренняя стенка иглы
369 Поврежденная часть шунта
370 Затупленная, округлая или тупая внутренняя стенка иглы
371 Щель иглы
372 Выступ или фиксатор U-образного шунта
373 Ответвленный или прикрепленный шунт
403 Зубец
ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фигура 1 показывает часть дискового шунта 126, выходящую из полого канала, представляющего собой полость 269, и свисающую снаружи стенки иглы 101.
Фигура 2 изображает иглу 101, прокалывающую для запрессовывания шунта 126 в кольцевидные слои межпозвоночного диска 100 для сохранения гидростатического давления в диске.
Фигура 3 показывает извлечение иглы 101 для размещения шунта 126 внутри и выходящим из диска 100.
Фигура 4 изображает продольный вид шунта 126 с поврежденной частью 369, разрезанной остроконечной внутренней стенкой 368 иглы 101 во время прокалывания диска 100.
Фигура 5 показывает закругленную или тупую внутреннюю стенку 370 в просвете полости 269 для предотвращения разрезания или повреждения шунта 126 во время прокалывания диска 100.
Фигура 6 показывает щель 371 в полости 269, формирующую ступеньку или углубление для защиты шунта 126 от разрезания во время прокалывания диска 100.
Фигура 7 показывает поперечное сечение дискового шунта 126 внутри и снаружи иглы 101. Размещение дискового шунта 126 зависит главным образом от трения между кольцами и секцией дискового шунта 126 с внешней стороны иглы 101.
Фигура 8 показывает фиксатор или конусовидный выступ 372 на внешней части шунта 126 для усиления трения и помощи размещения шунта 126 во время вытягивания иглы 101.
Фигура 9 показывает иглу 101 с треугольным поперечным сечением. Игла 101 заострена со скосом к одной стороне треугольника.
Фигура 10 показывает поперечное сечение треугольной иглы 101 и дисковый шунт 126, выходящий из полости 269 и нависающий над вершиной треугольника, для сведения к минимуму трения между шунтом 126 и иглой 101.
Фигура 11 показывает ответвленный шунт 373, продетый сквозь или соединенный с частью дискового шунта 126 вне иглы 101.
Фигура 12 показывает поперечное сечение иглы 101, шунт 126 и ответвленный шунт 373 для усиления транспорта питательных веществ в бессосудистый диск и существенного трения при размещении шунта.
Фигура 13 показывает иглу 101 с шунтом 126 и ответвленным шунтом 373, прокалывающую и запрессовывающую указанные шунты в кольцевидные слои для сохранения гидростатического давления диска 100.
Фигура 14 изображает распределение или изгиб ответвленного шунта 373 для добавления трения между ответвленным шунтом 373 и кольцами во время вытягивания иглы 101.
Фигура 15 показывает размещение шунта 126 и ответвленного шунта 373 путем вытягивания иглы 101 для восстановления обмена питательных веществ и отходов между бессосудистым диском 100 и кровяным руслом организма.
Фигура 16 показывает направляемый троакар 103, прокалывающий через мягкую ткань ножку позвонка 278.
Фигура 17 показывает гильзовую иглу 230, вставляющую троакар 103 в ножку позвонка 278.
Фигура 18 показывает замену троакара 103 на сверло 150 в гильзовой игле 230, сверление сквозь кальцифицированную концевую пластинку 105 до дегенерированного диска 100.
Фигура 19 показывает продвижение гильзовой иглы 230, скользящей над головкой сверла 150, в просверленное отверстие кальцифицированной концевой пластинки 105.
Фигура 20 показывает извлечение сверла 150, оставляющего наконечник гильзовой иглы 230 внутри просверленного отверстия кальцифицированной концевой пластинки 105.
Фигура 21 показывает прокол концевой пластинки 105 через гильзовую иглу 230 иглой 101 для запрессовывания ответвленных шунтов 126, 373 в диск 100.
Фигура 22 показывает извлечение гильзовой иглы 230, обеспечивающее контакт ткани с ответвленными шунтами 126, 373 для трения, способствующего размещению шунта.
Фигура 23 показывает размещение ответвленных шунтов 126, 373 путем вытягивания иглы 101 для соединения бессосудистого диска 100 с внутренней частью тела позвонка 159, что восстанавливает обмен питательных веществ и отходов.
Фигура 24 показывает более ранний подход с применением подобной методики сверления для прокола и размещения ответвленных шунтов 126, 373, соединяющих бессосудистый диск 100 и тело позвонка 159.
Фигура 25 показывает U-образный шунт 126, удерживаемый между двумя зубцами 403, выходящими из дистального наконечника стержня 360.
Фигура 26 показывает полый канал, представляющий собой полость 269 иглы 101, содержащую U-образный шунт 126, зубцы 403 и стержень 360, расположенный, по меньшей мере, частично в указанном полом канале, для прокалывания и доставки шунта 126 в диск 100.
Фигура 27 показывает U-образный шунт 126, доставленный путем прокалывания диска 100 и извлечением иглы 101, показанной на Фигуре 26, что стационарно фиксирует стержень 360.
Фигура 28 показывает углубление 362 на дистальном конце стержня 360 для поддерживания U-части шунта 126.
Фигура 29 показывает U-образный шунт 126, поддерживаемый гибким стержнем 360 внутри полости 269 упруго изогнутой иглы 101, прокалывающей кальцифицированную концевую пластинку 105.
Фигура 30 показывает поперечное сечение двух U-образных шунтов 126, поддерживаемых квадратным стержнем 360 внутри полости 269 иглы 101.
Фигура 31 показывает ограничительное устройство 367, удерживающее два U-образных шунта вместе внутри иглы 101.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Дисковый шунт 126 представляет собой гибкую и полупроницаемую трубку, транспортирующую питательные вещества, отходы и кислород между кровяным руслом организма и бессосудистым диском 100. Дисковый шунт 126 изогнут в U- или V-конфигурации. Длины изогнутых частей не должны быть равными. Один конец U-образного шунта 126 вставлен в полость 269 тонкой иглы 101, тогда как другой конец U-образного шунта 126 свешивается поверх наружной стенки тонкой иглы 101, как показано на Фигуре 1.
Так как диффузия питательных веществ может происходить только до 1 см в кольцевидных слоях, U-образный дисковый шунт 126 доставляют внутрь кольца прокалыванием диска 100 иглой 101, как показано на Фигуре 2. Поскольку игла 101 прокалывает диск 100, внешняя нить U-образного шунта 126 является втянутой, прихваченной и вплотную впрессованной в кольцевидные слои около наружной стенки иглы 101 через небольшое отверстие прокола. Во время вытягивания иглы 101 происходит контактное трение между кольцами и внешней нитью U-образного шунта 126, что фиксирует шунт 126, позволяя внутренней нити выскальзывать из полости 269 иглы 101, как показано на Фигуре 3. Поскольку одна нить запрессована внутрь небольшого прокола, U-образный шунт 126 хорошо закупорен внутри эластичных кольцевидных слоев для сохранения гидростатического давления диска 100.
Фигура 3 показывает, что U-петля шунта 126, которая размещена внутри диска 100 с проксимальными концами шунта 126, выступающими из диска 100, контактирует с кровяным руслом организма. В результате обмен питательных веществ, кислорода и молочной кислоты между бессосудистым диском 100 и кровяным руслом организма восстанавливается для (1) усиления биосинтеза гидрофильных сульфированных глюкозаминогликанов и давления набухания для выдерживания сжатия диска, (2) снижения напряжения на суставные фасетки и боли от сегментарной нестабильности, (3) снижения образования раздражающей молочной кислоты преобразованием анаэробного метаболизма в аэробный, (4) усиления выработки АТФ путем аэробного метаболизма для активизации регенерации диска 100 и (5) вытеснения молочной кислоты через шунт 126 для сведения к минимуму раздражения. По сути, U-образный дисковый шунт 126 размещен для прекращения дегенерации диска 100 и облегчения боли в спине.
Одна ветвь, часть или конец U-образного шунта 126 занимает полость 269 внутри иглы 101, тогда как другая ветвь, часть или конец свисает снаружи иглы 101. Внутренняя часть шунта 126 свободно выходит из полости 269 иглы 101. Стенка иглы 101 возле дистального конца обеспечивает опору U-петле шунта 126 для прокалывания диска 100. К тому же для обеспечения трения для размещения шунта 126 внешнюю часть шунта 126 сдавливают или сжимают около или вдоль стенки иглы 101, поскольку она входит в кольца. Следовательно, U-образный шунт 126 доставляют через очень небольшое отверстие прокола иглой. После извлечения иглы 101 эластичные кольцевидные слои уплотняются вокруг развернутого и запрессованного шунта 126 для сохранения гидростатического давления диска 100.
Острый дистальный конец иглы 101 обычно содержит остроконечное ребро типа ножевого лезвия 368, которое сформировано внутренней стенкой скошенной полости 269, как показано на Фигуре 4. Когда диск 100 прокалывают во время имплантации запрессованного U-образного шунта 126, ребро внутренней стенки типа ножевого лезвия 368 обязательно смещается и повреждает U-петлю шунта 126. Поврежденная часть 369 шунта 126 образует небольшие волокна или отделяющиеся частички, что вызывает характерную тканевую реакцию на чужеродный инертный материал. Во время исследований in vitro разрезание было настолько серьезным, что много U-образных шунтов 126 во время запрессовывающего прокалывания диска 100 разрывались около U-петель. В результате, внутренняя часть шунта 126 остается внутри полости 269 извлеченной иглы 101. Шунт 126, имеющий только одну нитку U, не запрессовывается глубже в межпозвоночный диск 100, таким образом, уменьшается его способность сохранения гидростатического давления диска 100.
Фигура 5 показывает закругленную или тупую внутреннюю стенку 370 на скошенной полости 269 иглы 101. Закругленная или тупая внутренняя стенка 370 может быть сформирована механической обработкой для предупреждения повреждения шунта 126 во время запрессовывающего прокалывания диска 100, как показано на Фигуре 5. Также можно снабдить подкладкой, прикрыть, покрыть или укрепить U-петлю U-образного шунта 126 для сведения к минимуму повреждения иглы 101 остроконечной внутренней стенкой 368. К тому же, U-петля может быть изготовлена из устойчивого к разрезанию материала для избежания повреждения во время запрессовывающего прокалывания.
Фигура 6 показывает щель 371 в полости 269 для размещения U-петли шунта 126 далее от острого наконечника иглы 101 таким образом, что указанная щель в указанной игле проходит от указанного дистального конца. Перед размещением часть указанного удлиненного шунта расположена в указанной щели. Дополнительное разделение между острым наконечником и U-петлей облегчает прокалывание диска 100 путем создания последовательных положений запрессовывания в постепенно расширяющемся участке прокола. Наконечник иглы 101 продвигается ко входу вслед за U-петлей в кольцевидные слои межпозвоночного диска 100. К тому же, постепенное расширение участка прокола может свести к минимуму разрезание или повреждение U-образного шунта 126 во время прокола диска 100. Укрепление или прикрывание U-петли в щели 371 может дополнительно защищать шунт 126 от разрезания во время запрессовывающего внедрения в диск 100. К тому же, острое ребро типа ножевого лезвия 368, которое сформировано внутренней стенкой вогнутой полости 269 иглы 101, также может быть закругленным или тупым для дополнительного предупреждения повреждения U-образного шунта 126. Перед размещением часть указанного удлиненного шунта лежит напротив тупой или закругленной части указанного дистального конца.
Размещение U-образного шунта 126 производится трением между кольцами и внешней частью шунта 126. Фигура 7 показывает поперечное сечение внутренних и внешних частей шунта 126 относительно иглы 101. Трение между кольцами и внешней частью шунта 126 может значительно усиливаться при присоединении фиксатора или конусовидного выступа 372 на внешнюю часть шунта 126, как показано на Фигуре 8. Конусовидный выступ 372 из указанного удлиненного шунта выполняет функцию зубца, который позволяет вход, но предупреждает извлечение шунта 126 из диска 100.
Размещение U-образного шунта 126 также зависит от трения между внешней: частью шунта 126 и внешней стенкой иглы 101. Фигура 9 показывает иглу 101 с треугольным поперечным сечением. Треугольная игла 101 заострена и скошена к одной вершине треугольника. Внешняя нить U-образного шунта 126 связана с внешним ребром данной вершины треугольной иглы 101. Фигура 10 показывает поперечное сечение треугольной иглы 101 и U-образный шунт 126, выходящий из полости 269 и нависающий над треугольной вершиной для сведения к минимуму соприкосновения поверхности и трения между шунтом 126 и иглой 101. Игла 101 с округлым или не округлым поперечным сечением также может быть смазана внутри и снаружи для снижения трения между иглой 101 и шунтом 126, что облегчает размещение шунта 126 во время вытягивания иглы 101. К тому же, внешняя часть шунта 126 может быть покрыта адгезивом, набухающим агентом или сшивающим агентом для фиксации диска 100 перед извлечением иглы 101.
Фигура 11 показывает ответвленный шунт 373, продетый сквозь или прикрепленный к внешней части U-образного шунта 126. Комбинация U-образного шунта 126 и ответвленного шунта 373 увеличивает массу для (1) обеспечения быстрого обмена питательных веществ и отходов между дегенеративным диском 100 и кровяным руслом организма, (2) уплотнения и сохранения гидростатического давления диска 100 и/или (3) фиксатора внутри диска 100 для размещения во время вытягивания иглы 101. Фигура 12 показывает поперечное сечение иглы 101, шунта 126 и ответвленного шунта 373. Ответвленный шунт 373 может отличаться от U-образного шунта 126 тем, что имеет различные (1) материал, (2) размер пор, (3) покрытие, (4) добавки, (5) конфигурацию, (6) диаметр, (7) длину, (8) форму, (9) текстуру и/или (10) профиль разрушения.
Фигура 13 показывает иглу 101, доставляющую шунт 126, и ответвленный шунт 373 для запрессовывания в кольцевидные слои и защиты гидростатического давления диска 100. Ответвленный шунт 373 может быть присоединен где угодно вдоль внешней части шунта 126. Для позиции последовательного запрессовывания присоединение к ответвленному шунту 373 должно быть чуть сзади или далеко от U-петли шунта для облегчения прокола диска 100. К тому же, чтобы способствовать размещению шунта 126 ответвленный шунт 373 обеспечивает дополнительную уплотняющую способность внутри кольца для сохранения гидростатического давления восстановленного диска 100.
Ответвленный шунт 126 вероятно сдвинется, прогнется, перекрутится и/или развернется для дополнительного трения с диском 100 во время извлечения иглы 101, как показано на Фигуре 14. Подобное движение и трение, возможно, происходит во внешней части U-образного шунта 126. В результате, внутренняя часть шунта 126 выскальзывает из полости 269 извлекаемой иглы 101, благодаря чему размещаются оба ответвленных шунта 126, 373, как показано на Фигуре 15, для восстановления обмена питательных веществ и отходов между бессосудистым диском 100 и окружающим кровяным руслом.
Фигура 16 показывает троакар 103, который направляют при помощи флюороскопа, прокалывающий мягкую ткань в ножку позвонка 278. Троакар 103 может быть покрыт рентгеноконтрастным, эхогенным покрытием или покрытием, видимым при МРТ (магнитно-резонансная томография) для поддержания наведения и усиления визуализации. Фигура 17 показывает гильзовую иглу 230, вставленную в троакар 103, скользящую в ножку позвонка 278. Гильзовая игла 230 также может быть покрыта рентгеноконтрастным, эхогенным, МРТ покрытием или другим покрытием для улучшения изображения.
Гильзовую иглу 230 удерживают стационарно, тогда как троакар 103 извлекают и замещают головкой сверла 150, просверливая насквозь тело позвонка 159 и кальцифицированную концевую пластинку 105, как показано на Фигуре 18. Головка сверла 150 содержит ступеньку или ограничитель 279 для предупреждения просверливания обоих концевых пластинок 105 диска 100. Головка сверла 150 также может быть покрыта рентгеноконтрастным, эхогенным, МРТ покрытием или другим покрытием для улучшения изображения. Гильзовую иглу 230 затем продвигают для скольжения над головкой сверла 150 в просверленное отверстие кальцифицированной концевой пластинки 105, как показано на Фигуре 19.
Головку сверла 150 извлекают из гильзовой иглы 230, оставляя наконечник гильзовой иглы 230 внутри просверленного отверстия кальцифицированной концевой пластинки 105, как показано на Фигуре 20. Иглу 101 с ответвленными шунтами 126, 373 вставляют через гильзовую иглу 230, прокалывающую и расширяющую просверленное отверстие кальцифицированной концевой пластинки 105, и запрессовывают в дегенеративный диск 100, как показано на Фигуре 21. Игла 101 и ответвленные шунты 126, 373 могут быть покрыты рентгеноконтрастным, эхогенным, МРТ покрытием или другим покрытием для улучшения изображения. Фигура 22 показывает извлечение гильзовой иглы 230, позволяющее контакт ткани с ответвленными шунтами 126, 373 и трение, способствующее размещению шунта. Фигура 23 показывает размещение ответвленных шунтов 126, 373 при извлечении иглы 101, что, таким образом, соединяет бессосудистый диск 100 с внутренним кровообращением тела позвонка 159 и восстанавливает обмен питательных веществ, кислорода и отходов.
У пациентов в послеоперационный период обычно случается рецидивная боль в спине. Боль часто возникает из-за прогрессирующей дегенерации диска, соседнего с прооперированными уровнями. Во время операций по поводу более раннего артродеза позвонков или замещения диска дегенерацию соседнего диска 100 можно свести к минимуму или остановить при помощи имплантации дисковых шунтов 126, 373 через концевую пластинку 105. Фигура 24 показывает более ранний подход, использующий метод сверления, подобный подходу просверливания ножки позвонка. Ответвленные шунты 126, 373 имплантируют через тело позвонка 159 в бессосудистый диск 100, соседний с прооперированными уровнями. Поскольку пациент уже подвергается открытой операции, имплантация дисковых шунтов 126, 373 через концевую пластинку 105 или через кольца является прямой с низким риском и рентабельной для сведения к минимуму рецидивной боли или будущей операции. Аналогично, ламинэктомия или другие более поздние открытые оперативные приемы также обеспечивают легкий доступ для имплантации кольцевидных шунтов или шунтов концевой пластинки 126 в несколько дегенеративных дисков 100.
Тело позвонка 159 и концевая пластинка 105 пациента могут быть достаточно мягкими для прокола троакаром 103. Троакар 103 может быть ввинчен или слегка вбит через тело позвонка 159 и концевые пластинки 105 в диск 100. Затем над троакаром 103 вставляют гильзовую иглу 230, продвигая ее в концевую пластинку 105 и диск 100. Троакар 103 заменяют U-образными шунтами 126, 373 и иглой 101, как показано на Фигуре 21.
U-образный шунт 126 также можно полностью вставить в полость 269 иглы 101. Фигура 25 показывает U-образный шунт 126, удерживаемый между зубцами 403, отходящими от стержня 360. Перед размещением указанный стержень и зубцы захватывают указанный удлиненный шунт. U-образный шунт 126, зубцы 403 и стержень 360, помещенные внутри полости 269 иглы 101, как показано на Фигуре 26, способны прокалывать межпозвоночный диск 100. Указанный стержень и зубцы имеют позицию вставки и позицию размещения, где в указанной позиции вставки указанный стержень и зубцы расположены внутри полого канала, а в указанной позиции размещения указанные зубцы и, по меньшей мере, часть указанного стержня выходят дистально из указанного полого канала.
После прокалывания диска 100 иглу 101 извлекают, тогда как стержень 360 фиксируется стационарно для размещения U-образного шунта 126 внутри диска 100, как показано на Фигуре 27. Кольцевидная деламинация 114 из-за сниженния давления набухания диска также показана на Фигуре 27.
Фигура 28 показывает углубление 362 для закрепления U-петли шунта 126. Лентообразный стержень 360 является тонким для сведения к минимуму пространства внутри полости 269 иглы 101. Для упрочнения стержня 363 тело 364 утолщено за пределами заострений 363. Фигура 29 показывает U-образный шунт 126, удерживаемый при помощи гибкого стержня 360, размещенного внутри полости 269 упруго изогнутой иглы 101, прокалывающей насквозь кальцифицированный слой 108 и хрящевую концевую пластинку 105. Дисковый шунт 126 размещают через кальцифицированную концевую пластинку 105 из тела позвонка 159 в диск 100 при помощи извлечения иглы 101, тогда как стержень 360 фиксируют стационарно.
Несколько U-образных шунтов 126 можно доставить из полости 269 иглы 101 и укрепить при помощи стержня 360 соответствующей формы, как показано на Фигуре 30. Стержень 360 может иметь продольные ребра 366 для выравнивания шунтов 126 и предупреждения сплетения или запутывания внутри полости 269. Дистальные концы или U-петли нескольких, например, двух шунтов 126 могут иметь ограничительное устройство 367, показанное на Фигуре 31, чтобы уберечь U-образные шунты 126 от разворачивания и зажатия внутри полости 269 иглы 101. При этом, второй U-образный шунт расположен близко к первому удлиненному U-образному шунту с возможностью прикрепления к первому удлиненному U-образному шунту. Аналогично, несколько U-образных шунтов 126 также могут размещаться внутри и снаружи полости 269 иглы 101 для запрессовывания нескольких U-образных шунтов 126 в дегенеративный диск 100.
Является общепринятым, что дегенерация диска 100 в значительной степени связана с дефицитом питания и кислорода. Давление диска является низким особенно в положении лежа на спине. Во время сна жидкость из кровяного русла, содержащая питательные вещества и кислород, выходит через шунт 126, 373 за счет (1) капиллярного действия, (2) гигроскопичности шунта, (3) силы поглощения гигроскопичных сульфатированных глюкозаминогликанов внутри диска 100 и/или (4) низкого давления внутри диска 100.
В результате, питательные вещества попадают в диск 100 через полупроницаемый шунт 126, 373 для биосинтеза гигроскопичных сульфатированных глюкозаминогликанов и усиления давления набухания внутри диска 100. Восстановление давления набухания в студенистом ядре 128 восстанавливает растягивающие напряжения внутри коллагеновых волокон кольца, таким образом, снижая внутреннее увеличение объема и сдвиговые деформации между кольцевидными слоями. Подобно заново надутой шине выпирание диска 100 уменьшается и сводится к минимуму ущемление нерва. Снижается нагрузка на суставные фасетки 129 и сегментальная нестабильность для сведения к минимуму напряжения, истирания и боли. Высота диска 100 также может увеличиться до реверсирования спинального стеноза.
Более того, аденозина трифосфат, АТФ, представляет собой высокоэргическое соединение, которое важно для стимуляции или активизации биохимических реакций, включая биосинтез удерживающих воду протеогликанов для выдерживания нагрузок на сжатие на диск 100. В анаэробных условиях метаболизм каждой молекулы глюкозы вырабатывает только две АТФ и две молекулы молочной кислоты, которая раздражает прилежащие нервы. Когда кислород проникает через U-образный шунт 126 и/или ответвленный шунт 373, вырабатывается тридцать шесть АТФ из каждой молекулы глюкозы путем гликолиза, цикла лимонной кислоты и цепи переноса электрона при аэробных условиях для активизации регенерации диска 100 и облегчения боли в спине.
В повседневной деятельности, такой как прогулка, поднятие тяжести и наклоны, давление внутри диска 100 значительно увеличивается. Вероятно, направление потока внутри дискового шунта 126, 373 обратное - от диска 100 с высоким давлением внутри к телу позвонка 159 с низким давлением внутри или к внешней жидкости, окружающей диск 100. Молочная кислота и диоксид углерода, растворенные в жидкости внутри студенистого ядра 128, будут медленно выходить из шунта 126 в кровяное русло организма. В результате, концентрация молочной кислоты будет понижаться, а рН внутри диска 100 нормализуется для снижения или облегчения боли, вызванной кислотным раздражением.
Карбонат натрия, бикарбонат натрия, карбонат калия, бикарбонат калия, карбонат магния, карбонат кальция, карбонат бария, фосфат калия, фосфат натрия или другие буферные агенты могут быть загружены в или нанесены на шунт 126, 373 для нейтрализации молочной кислоты и самопроизвольного облегчения боли, вызванной кислотным раздражением.
Подобным образом, оксид магния, гидроксид магния, гидроксид натрия, гидроксид калия, гидроксид бария, гидроксид цезия, гидроксид стронция, гидроксид кальция, гидроксид лития, гидроксид рубидия, нейтральные амины или другие щелочные агенты могут быть загружены в или покрыты на шунт 126, 373 для нейтрализации молочной кислоты и самопроизвольного облегчения боли, вызванной кислотным раздражением.
К тому же, начальный запас питательных веществ, таких как сульфат, глюкоза, глюкуроновая кислота, галактоза, галактозамин, глюкозамин, гидроксилизин, гидроксипролин, серин, треонин, хондроитин сульфат, кератан сульфат, гиалуронат, трисиликат магния, мезотрисиликат магния, оксид магния, магнозил, пентимин, трисомин, ортокремниевая кислота, трисиликат магния пентагидрат, серпентин, метасиликат натрия, силаноляты, силанольная группа, сиаловая кислота, кремниевая кислота, бор, борная кислота, минеральные вещества и/или другие аминокислоты может использоваться как покрытие или загружаться в шунты 126, 373 в качестве добавок для усиления или инициации образования сульфатированных глюкозаминогликанов и коллагена внутри дегенеративного диска 100. Ростовой фактор, антибиотик, анальгетик также можно применять для загрузки в или покрытия на шунты 126, 373.
Гидростатическое давление внутри шунтированного диска 100 может быть дополнительно защищено способным к набуханию и полупроницаемым покрытием на U-образных шунтах 126, 373 для уплотнения разрыва между шунтом 126, 373 и кольцами или между шунтом 126, 373 и концевой пластинкой 105. Покрытием, способным к набуханию, может быть полиэтиленгликоль, поперечно сшитый полиэтиленгликоль, полиуретан, способные к набуханию или эластичные материалы.
1
Образование волокон над шунтами 126, 373 может влиять на обмен питательных веществ и отходов между диском 100 и кровяным руслом организма. Для сведения к минимуму образования волокон или реакций ткани можно нанести или включить в шунты 126, 373 ингибитор иммунитета. Примеры ингибиторов иммунитета включают, но не ограничиваются, актиномицин-D, аминоптерин, азатиоприн, хлорамбуцил, кортикостероиды, поперечно сшитый полиэтиленгликоль, циклофосфамид, циклоспорин А, 6-меркаптопурин, метилпреднизолон, метотрексат, ниридазол, оксисуран, паклитаксел, полиэтиленгликоль, преднизолон, преднизон, прокарбазин, простагландин, простагландин E, сиролимус, стериоды, другие иммуносупрессантные лекарственные средства или другие иммуносупрессантные покрытия.
U-образные шунты 126, 373 могут быть загружены или покрыты блокатором кальциевых каналов для сведения к минимуму кальцификации, минерализации или блокады шунтов 126, 373. Блокатор кальциевых каналов может также диспергировать из шунта 126, 373 для предупреждения образования или даже открытия кальцифицированных слоев хрящевых концевых пластинок 105 для усиления диффузии питательных веществ и отходов между диском 100 и кровяным руслом организма. Блокатором кальциевых каналов может быть один из дигидропиридинов, фенилалкиламинов, бензотиазепинов и другое. Блокатором кальциевых каналов для загрузки в шунт 126, 373 может быть амлодипин, фелодипин, исрадипин, лацидипин, лерканидипин, никардипин, нифедипин, нимодипин, нисолдипин, верапамил, дилтиазем или другой блокатор кальциевых каналов.
U-образные шунты 126, 373 могут быть загружены или покрыты хелатирующим агентом для сведения к минимуму кальцификации, минерализации или блокады шунтов 126, 373. Хелатирующий агент также может диспергировать из шунта 126, 373 для выделения иона кальция, открытия кальцифицированных слоев хрящевых концевых пластинок 105 для усиления диффузии питательных веществ и отходов между диском 100 и кровяным руслом организма. Хелатирующим агентом может быть этилендиаминтетраацетат, диэтилентриаминпентаацетат, мезо-2,3-димеркаптосукциновая кислота, дезфероксамин, 2,3-димеркапто-1-пропансульфонат, D-пеницилламин, деферазирокс, димеркапрол, N,N-bis (карбоксиметил) глицин, морфолиндитиокарбамат, тетрааммония этилендиаминацетоуксусной кислоты дитиокарбамат, аммония диэтаноламиндитиокарбамат, натрия диэтилдитиокарбамат, N-бензил-D-глюкамин дитиокарбамат, альфа липоевая кислота, виннокаменная кислота, глутатион, метионин и/или L-аргинин. Главным образом, покрытие хелатирующего агента шунтов 126, 373 может содержать карбоксилированную группу, аминную группу или тиоловую группу. Карбоксилат натрия или калия является предпочтительным для сведения к минимуму кислотного раздражения на протяжении извлечения иона кальция из кальцифицированной концевой пластинки 105.
U-образные шунты 126, 373 могут иметь размеры пор в диапазоне 301 мкм - 1 нм. U-образные шунты 126, 373 могут также иметь продольный градиент различных размеров пор для ограничения проницаемости. Размеры пор градиента проницаемости шунтов 126, 373 могут варьировать от 301 мкм, 100 мкм, 50 мкм, 10 мкм, 1 мкм, 700 нм, 500 нм, 300 нм, 100 нм, 50 нм, 30 нм, 10 нм, 5 нм до 1 нм для предупреждения инфильтрации IgA, IgD, IgE, IgG, IgM, цитокинов или других инициаторов, запускающих иммунную реакцию.
К тому же, U-образные шунты 126, 373 могут иметь участки с различными размерами пор для создания областей эксклюзионности по размеру или проницаемости вдоль шунтов 126, 373. Размеры пор шунтов 126, 373 могут уменьшаться по направлению к участку возле студенистого ядра 128 для сведения к минимуму иммунной реакции на студенистое ядро 128, не исключая проникновения большого количества питательных веществ в среднюю часть кольца или выхода метаболитов из средней части кольца. Следовательно, шунты 126, 373 могут иметь участки проницаемости растворов в диапазоне 200000, 100000, 70000, 50000, 30000, 10000, 5000, 3000, 1000, 700, 400-200 г на моль.
Здоровые межпозвоночные диски 100 являются бессосудистыми и иммуноизолированными. Для обеспечения бессосудистых и иммуноизолированных условий в шунты 126, 373 можно включить, покрыть или частично покрыть противоангиогенным соединением. Примеры противоангиогенных соединений включают, но не ограничиваются, маримастат от British Biotech (синтетический ингибитор матричных металлопротеиназ (ММР)), Bay 12-9566 от Bayer (синтетический ингибитор опухолевого роста), AG3340 от Agouron (синтетический ингибитор ММР), CGS 27023A от Novartis (синтетический ингибитор ММР), COL-3 от Collagenex (синтетический ингибитор ММР, производное тетрациклина), неовастат от Aeterna, Sainte-Foy (природный ингибитор ММР), BMS-275291 от Bristol-Myers Squib (синтетический ингибитор ММР), TNP-470 от ТАР Pharmaceuticals (синтетический аналог фумагиллина; ингибирует эндотелиальный рост клеток), талидомид от Celgene (мишени VEGF (фактор роста эндотелия сосудов), bFGF (фактор роста фибробластов)), скваламин от Magainin Pharmaceuticals (экстракт из печени черной собачьей акулы; ингибирует обмен натрия и водорода, NHE3), комбрестатин А-4 (СА4Р) от Oxigene (индукция апоптоза в пролиферирующих эндотелиальных клетках), эндостатин фрагмент коллагена типа XVIII от EntreMed (ингибирование эндотелиальных клеток), антитело против-VEGF от Genentech (моноклональное антитело и фактор роста эндотелия сосудов (VEGF)), SU5416 от Sugen (блокирует подачу сигналов VEGF), SU6668 от Sugen (блокирует подачу сигналов VEGF, FGF и EGF), PTK787/ZK 22584 от Novartis (блокирует подачу сигналов VEGF), интерферон-альфа (ингибирование получения bFGF и VEGF), интерферон-альфа (ингибирование получения bFGF и VEGF), EMD121974 от Merck, KcgaA (блокатор маленькой молекулы интегрина, находящейся на поверхности эндотелиальной клетки), CAI от NCI (ингибитор притока кальция), интерлейкин-12 от Genetics Institute (повышенная регуляция интерферона гамма и IP-10), IM862 от Cytran, авастин, целебрекс, эрбитукс, герцептин, иресса, таксол, велкад, TNP-470, СМ 101, карбоксиамидотриазол, противоопухолевый мочевой белок, изотретионин, интерферон альфа, тамоксифен, текогалан комбрестатин, скваламин, циклофосфамид, ангиостатин, тромбоцитарный фактор-4, ангинекс, эпонемицин, эпоксомицин, эпокси-β-аминокетон, противоангиогенный антитромбин III, канстатин, полученный из хряща ингибитор, комплементарный фрагмент CD59, фрагмент фибронектина, Gro-beta (ростовой регуляторный онкоген бета), гепариназы, гепариновый гексасахаридный фрагмент, хориальный гонадотропин человека, интерферон (альфа, бета или гамма), индуцируемый интерфероном белок (IP-10), интерлейкин-12 (IL-12), Kringle 5 (фрагмент плазминогена), тканевые ингибиторы металлопротеиназ, 2-метоксиэстралиол (Panzem), плацентарный ингибитор рибонуклеазы, ингибитор активатора плазмогена, 16 кДа фрагмент пролактина, ретиноиды, тетрагидрокортизол-S, тромбоспондин-1, трансформирующий фактор роста бета, васкулостатин и вазостатин (фрагмент калретикулина).
Широкий диапазон неразлагающихся материалов может применяться для изготовления U-образного шунта 126 и ответвленного шунта 373. Биосовместимые полимеры, такие как нейлон, политетрафторэтилен, полипропилен, полиэтилен, полиамид, полиэфир, полиуретан, кремний, полиэфирэфиркетон, ацетальная смола, полисульфон, поликарбонат, шелк, хлопок или лен, являются возможными кандидатами. Стекловолокно также может быть частью шунта 126, 373 для обеспечения капиллярности для транспортировки питательных веществ и отходов.
Часть шунта 126, 373 может включать, но не ограничиваться, один из следующих материалов: карбоксиметилцеллюлозу, ацетат целлюлозы, сульфат целлюлозы, триацетат целлюлозы, хитин, хитозан, хлоропрен, этиленвинилацетат, гидрогель фтора с кремнием, гиалуроновую кислоту, гиалуронат, неопрен, полиакриламид, полиакрилат, полиамид, полиакрилонитрил, полибутилентерефталат, полидиметилсилоксан, полигидроксиэтилакрилат, полигидроксиэтилметакрилат, полигидроксимэтилметакрилат, полиметакрилат, полиметилметакрилат, оксид полипропилена, полисилоксан, поливиниловый спирт, поливинпирролидон, силанол и винилметиловый эфир.
Для исследовательских целей биодеградируемый шунт 126, 373 может действовать в течение недель или месяцев. Так как шунт 126, 373 деградирует в течение месяцев, то в случае любого непредвиденного неблагоприятного результата, он будет уничтожен или отторгнут. В случае, если исследуемый деградируемый шунт 126, 373 показывает эффективность, то затем можно будет установить постоянный или недеградируемый шунт 126, 373 для обеспечения непрерывного лечения или преимуществ. Биодеградируемый шунт 126, 373 может быть изготовлен из полилактата, полигликоля, полилактидкогликолида, поликапролактона, триметиленкарбоната, шелка, кетгута, коллагена, поли-р-диоксанона или комбинаций этих материалов. Также могут применяться другие разлагаемые полимеры, такие как полидиоксанон, полиангидрид, триметиленкарбонат, полибетагидроксибутират, полигидроксивалерат, полигаммаэтилглютамат, поли-DТН-иминокарбонат, полибисфенол-А-иминокарбонат, полиортоэфир, полицианоакрилат или полифосфазен.
Шунт 126, 373 может быть сшит с проверенным показателем безопасности. Шунт 126, 373 может быть сформирован при помощи формования, экструдирования, плетения, сплетения, навивки, скручивания или механической обработки. Шунт 126, 373 также может называться или классифицироваться как трубка, тампон, канюля, плетеная шовная нить, скрученные нити, нить или губка. Диск 100 с размещенным шунтом 126, 373 можно назвать шунтированным диском 100.
Игла 101, троакар 103, гильзовая игла 230 и стержень 360 могут быть изготовлены из нержавеющей стали, титана, титана-никеля или другого сплава. Игла 101, троакар 103, гильзовая игла 230, стержень 360 или шунт 126, 373 могут быть покрыты смазочным материалом, анальгетиком, антибиотиком, радиоизотопом, эхогеном или агентом, видимым при МРТ.
Клетки диска могут быть извлечены из другого диска 100 пациента для введения при помощи шприца в шунтированный диск 100 для ускорения регенерации диска. В шунтированном диске 100 также может быть проведена генная терапия для активизации регенерации диска.
Так как клеточность в дисках 100 всегда низкая, шунтированный диск 100 может быть дополнительно восстановлен инъекцией донорных клеток из внешнего источника для ускорения регенерации. Бессосудистый диск 100 хорошо уплотнен. Даже диффузия в студенистое ядро 128 небольших ионов, таких как сульфат, и небольших молекул, таких как пролин, сильно ограничена. Хорошо уплотненный диск 100 может быть способен инкапсулировать донорные клетки из диска 100 трупа человека, не вызывая иммунной реакции. Для регенерации диска 100 донорные клетки также могут быть стволовыми клетками, клетками хорды или хондроцитами из тканевых культур, животных или полученными методами биотехнологии. Клетки, чувствительные к стерилизации, могут быть загружены асептически. Способ инъекцирования донорных клеток в шунтированный диск 100 может быть проведен многостадийно, с интервалами в дни, недели, месяцы или даже годы. Начальное размещение шунта 126, 373 подготавливает биологические условия, включая рН, электролитный баланс и питательные вещества, для содействия пролиферации клеток перед введением клеток. Донорные клетки также могут быть заключены внутри биодеградируемых капсул, высеяны внутрь шунта 126, 373, и высвобождены после достижения или выполнения приемлемых биологических условий при помощи U-образного шунта 126, 373.
За последние годы успешно была проведена терапия с помощью клеточных трансплантатов от трупов или живых доноров. Например, островковые клетки из поджелудочной железы донора вводили в воротную вену пациента с диабетом I типа, ведущую в печень. Островки начинают функционировать как обычно в поджелудочной железе, вырабатывая инсулин для регулировки сахара крови. Тем не менее, чтобы сохранить клетки донора живыми, пациенту, больному диабетом, необходим продолжительный прием противоотторгающего лекарства, такого как циклоспорин А. В дополнение к высокой стоимости противоотторгающего лекарства длительные побочные эффекты этих иммуносупрессивных лекарственных средств включают рак. Возможные побочные эффекты превышают пользу клеточного трансплантата.
Шунтированный диск 100 с полупроницаемым шунтом 126, 373 можно применять как полупроницаемую капсулу для инкапсулированных терапевтических донорных клеток. Шунтированный диск 100 поддерживает изоляцию донорных клеток от иммунитета для избежания иммунного ответа пациента. К тому же, питательные вещества и кислород, необходимые для донорных клеток, поставляются через U-образные шунты 126, 373. Следовательно, исчезает потребность в иммуносупрессивном лечении. Множество донорных клеток могут быть собраны и/или культивированы из гипофиза (передней, промежуточной или задней доли), гипоталамуса, надпочечной железы, мозгового вещества надпочечника, жировых клеток, щитовидной железы, паратиреоидной железы, поджелудочной железы, мужских половых желез, яичника, эпифиза, коркового вещества надпочечника, печени, коркового вещества почки, почки, таламуса, паращитовидной железы, яичника, желтого тела, плаценты, тонкого кишечника, клеток кожи, стволовых клеток, с помощью генной терапии, тканевой инженерии, клеточной культуры, других желез или тканей. Донорные клетки могут быть клетками людей, животных или из клеточных культур. Во время сна на спине питательные вещества и кислород доставляются через шунт 126, 373 к донорным клеткам. Во время бодрствования, когда нагрузки становятся высокими, тогда как давление внутри диска 100 высокое, продукты, биосинтезированные этими клетками, удаляются через шунт 126, 373 в тела позвонка 159 или внешние кольца, затем в вены, кровяное русло организма и участки-мишени.
Продуктом, биосинтезированным донорными клетками внутри шунтированного диска 100, может быть адреналин, адренокортикотропный гормон, альдостерон, андрогены, ангиотензиноген (ангиотензин I и II), антидиуретический гормон, атриальный натрийуретический пептид, кальцитонин, кальциферол, холекальциферол, кальцитриол, холецистокинин, кортикотропин-рилизинг-гормон, кортизол, дегидроэпиандростерон, допамин, эндорфин, энкефалин, эргокальциферол, эритропоэтин, фолликулостимулирующий гормон, γ-аминобутират, гастрин, грелин, глюкагон, глюкокортикоиды, гонадотропин-рилизинг гормон, фактор, высвобождающий гормон роста, хорионический гонадотропный гормон, гормон роста человека, инсулин, инсулиноподобный фактор роста, лептин, липоторопин, лютеинизирующий гормон, меланоцитостимулирующий гормон, мелатонин, минералокортикоиды, нейропептид Y, нейромедиатор, норадреналин, эстрогены, окситоцин, паратиреоидный гормон, пептид, прегненолон, прогестерон, пролактин, пропиомеланокортин, PYY-336 (пептид YY), ренин, секретин, соматостатин, тестостерон, тромбопоэтин, тиреотропный гормон, гормон, высвобождающий тиротропин, тироксин, трийодтиронин, трофический гормон, серотонин, вазопрессин или другие терапевтические продукты.
Продукты (гормоны, пептиды, нейромедиатор, ферменты, катализаторы или субстраты), что образованы внутри шунтированного диска 100, могут быть в состоянии регулировать функции тела, включая кровяное давление, энергию, нервную активность, метаболизм, активацию и угнетение активностей железы. Некоторые гормоны и ферменты обуславливают, влияют или контролируют особенности питания и утилизацию жира или углеводородов. Эти гормоны или ферменты могут обеспечивать потерю веса или полезное увеличение. При выработке нейромедиаторов, таких как допамин, адреналин, норадреналин, серотонин или γ-аминобутират, из донорных клеток внутри шунтированного диска 100, можно лечить депрессию, болезнь Паркинсона, неспособность к обучению, потерю памяти, синдром дефицита внимания, проблемы поведения, заболевание, связанное с металлами или нервной системой.
Высвобождение продуктов, биосинтезированных донорными клетками внутри шунтированного диска 100, синхронизировано с активностью тела. Во время активности в повседневной жизни давление внутри шунтированного диска 100 главным образом является высоким для вытеснения продуктов, биосинтезированных донорными клетками в кровообращение для удовлетворения потребностей тела. В положении лежа на спине поток внутри шунта 126, 373 меняет направление, принося питательные вещества и кислород в диск 100 для питания клеток. Применяя островки Лангерганса из поджелудочной железы донора в качестве примера, продуцирование инсулина будет индуцировано в шунтированном диске 100 во время сна, когда в диск 100 вводят глюкозу. Во время бодрствования, когда давление диска высокое, инсулин будет удаляться через шунт 126, 373 в кровяное русло для втягивания сахаров в мембраны клетки для выработки энергии. Ночью инсулин, высвобожденный из шунтированного диска 100, будет минимальным для предупреждения гипогликемии. По сути, продукты, биосинтезированные донорными клетками, будут высвобождаться одновременно с физической активностью для удовлетворения потребностей тела.
Некоторые биосинтезированные продукты из донорских клеток соответствующим образом откладываются через тело позвонка 159, затем в кровяное русло организма. Другие продукты могут быть более эффективно транспортированы через внешние кольца и диффундированы через брюшную полость в кровяное русло организма. Некоторые другие продукты могут быть значительно более эффективными при попадании в мышцы, связанные с U-образным дисковым шунтом 126, 373.
Понятно, что данное изобретение ни в коем случае не ограничено отдельными структурами, раскрытыми в данном описании и/или показанными на чертежах, а также включает любую другую модификацию, изменения или эквиваленты в объеме формулы изобретения. Много особенностей было перечислено со специфическими конфигурациями, отклонениями, параметрами и вариантами осуществления. Любая одна или более из описанных особенностей могут быть добавлены или объединены с любыми другими вариантами осуществления или другими стандартными устройствами для создания альтернативных комбинаций и вариантов осуществления.
Специалисту данной области должно быть понятно, что настоящие химические реагенты, биохимические реагенты, лекарственные средства, способы, варианты осуществления, материалы, структуры, клетки, ткани или участки разреза являются не единственным применением данного изобретения. Могут применяться различные химические реагенты, структуры, способы, покрытия или модели для модифицированного U-образного дискового шунта 126, 373 и могут быть замещенными. Предыдущее описание не должно ограничивать объема данного изобретения. Полный объем данного изобретения установлен прилагаемой формулой изобретения.