专利名称：一种利用液体和灌注工具灌注生物兼容材料移植体的方法
技术领域：
本发明涉及一种利用液体和灌注工具灌注生物兼容材料移植体的方法。
技术背景
在本发明的上下文中，“生物兼容材料移植体”意指适于植入生命体以补偿骨陷 窝、骨软骨和/或软骨组织的由天然或合成材料制成的修复元件。
在整形外科领域中，外科医生常常不得不面对患者具有不同程度地延长的骨、骨 软骨或软骨陷窝的情形。这种陷窝可能源自多种原因，诸如骨折之后骨头重新结合不完全、 巩固延迟、恶性病变、感染影响、粉碎性或远端骨折、新生儿畸形、创伤引起的结构变化或其 他情形。
为应付骨体积的缺乏，已提出各种各样的解决方案，具体地，已经使用不同的天 然、半人工或纯人工物质来充当骨、骨软骨或软骨替代物。然而，多位作者已表明由于天然 骨头的纳米复合层次结构，天然骨头的特别机械特性难以利用任何其它类型的生物材料实 现。因此，理想的骨头替代物是从同一患者的供体部位取出的自体骨头。然而，这种方式不 能排除患者面临频繁发生骨植入物自身被吸收和在取出骨移植体的位置上频繁出现疼痛 症状的危险。
近来的研究表明从人类组织库中获得的外源性骨头、利用化学物理法处理和制 备的惰性物可作为自体骨头的替代物使用。然而，在这种方式中也会存在与传染性疾病或 免疫反应的收缩有关的危险。
具有骨替代物功能的新型生物材料已被研究和提出用于临床应用，并且它们中的 一些在经过人体临床检验之后已表现出积极的结果。这种材料并不只是表现出高度生物兼 容性(惰性生物材料)，而且具有仿生特征，即与人骨相似的化学和物理化学特性，其能够 通过促进新生作用和骨巩固过程来激活与受体骨组织和包含于其中的细胞成分的生物机 理(生物活性)。一旦它们对骨头的新生刺激功能结束，这些材料有时会被完全吸收，只给 新生骨头留出空间。
已知的是，在植入患者体内之前，通常要给上述移植体灌注生物液体或具有不同 特性的水溶液(具体为骨髓、骨髓浓缩物、周围血液、抗菌溶液)，从而为骨结合过程的后续 发展创造合适条件。
生物兼容材料的移植体一般是多孔的，以便增加其仿生能力。然而，这种多孔性的 存在使得难以完成液体的完全灌注，尤其是在液体粘性高的时候。这暴露出不能将移植体 内的空气完全去除的危险。这种情况会危及植入操作的成功，因为空气的存在会减小骨移 植体的机械阻力，妨碍正确的骨结合、引发组织骨质溶解和坏死。
灌注工具是已知的，诸如在WO 2007/048016号文献中就描述了一种，其包括用于 接收要灌注的移植体的圆柱形灌注腔，所述灌注腔通过第一开口与含有灌注液的注射器相 连。与第一开口相对的第二开口与具有头部的柱塞接合，其中柱塞头部设有一条或多条通 道用于使灌注腔内部与外部环境流体连通。
然后将注射器中的液体注入灌注腔，引起腔内压力升高。因灌注液的引入而逐渐 受到压缩的空气通过插在灌注腔的第二开口中的柱塞头中的通道被排入外部环境。通过这 种方式，移植体孔隙中的空气在灌注液填充孔隙的过程中被排出。然后从灌注腔中的第一 开口取出注射器，并将该开口密封。
预见在第一开口附近具有第三开口，其使灌注腔内部与外部环境流体连通。该第 三开口具有隔膜，其允许空气通过，但不允许生物液体通过。在注射器被移除时，沿第三开 口方向按压柱塞，增加灌注腔内的压力，使仍存在于灌注腔中的空气(如果存在的话)透过 置于第三开口上的隔膜排出。
另一种灌注工具(例如在EP 1419739A1号文献中公开的)包括将移植体引入其 中的灌注腔。该灌注腔包括入口，所述入口设在移植体上游且与一种具有通气管的手术针 相联，其中所述通气管适于提供从针到灌注腔的流体通道和禁止灌注腔与针之间的流体通 道。灌注腔还设有出口，所述出口位于移植体下游且与排入流体收集盆的泵相连。使用时， 利用手术针将生物液体(例如从患者体内)抽出，并且通过泵使其返回灌注腔。液体涌入 灌注腔，并且穿过和灌注移植体，从出口离开以便被收集在收集盘内。在这种情况下，空气 也在用灌注液填充灌注腔的过程中从移植体中排出。
现有技术中已知的用于灌注生物兼容材料移植体的灌注工具和方法存在一些缺 陷。首先，现有技术的灌注工具的灌注腔的体积是预定的，其与要灌注的移植体的尺寸无 关。因此，由于无论移植体尺寸为多大都需要填满灌注腔，在某些情况下(特别是在移植体 具有变小的尺寸时)，存在对灌注液(其通常是直接从患者身上抽取的数量有限的有价值 的生物液体)的浪费。
此外，在现有技术的灌注方法中，在填充灌注腔的过程中，会有数量不可忽略的空 气溶解在灌注液中。
实际上，如上所述，在给灌注腔填充灌注液的过程中，腔内压力会升高。这种压力 升高导致空气与液体混合的能力升高。当压力下降时，即在灌注完成之后，空气会再次分离 出来，捕获在现如今已进行了灌注且准备用于手术植入的移植体中。发明内容
在上下文中，本发明的主要技术任务是提供一种能够克服上述缺陷的、用于给生 物兼容材料移植体灌注灌注液的方法及适于执行这种方法的灌注工具。
在上述技术任务的范围内，本发明的重要目标是提出一种用于给生物兼容材料移 植体灌注灌注液的方法及灌注工具，它们能够与移植体的尺寸无关地优化生物液体的使用数量。
本发明的另一目标是提供一种用于给生物兼容材料移植体灌注灌注液的方法及 灌注工具，它们能够有效地将空气从移植体自身的孔隙中排出。
所述技术任务和特定目标大体上由如所提交的权利要求中的一项或多项所述的 用于给生物兼容材料移植体灌注灌注液的方法和灌注工具来实现。
现在通过非限制性的典型实例来描述根据本发明的用于给生物兼容材料移植体灌注灌注液的方法及灌注工具，其中
图1示出了根据本发明的用于给生物兼容材料移植体灌注灌注液的灌注工具的 分解视图；以及
图2-6示出了在不同工作位置上使用的图1的工具。
具体实施方式
参考附图，根据本发明的灌注工具总体上用数字1示出。
具体参见图1，工具包括适于容纳要灌注的移植体100的灌注腔2和适于容纳灌注 液101的转移腔3。
移植体100在附图中被画成圆柱体，然而，要灌注的移植体100可以是与它所用于 的特定植入体相适的任何形状和尺寸。
移植体100通常包括有机、无机或合成特性的、天然或合成的生物兼容材料，其能 够结合液体，具有典型的多孔性或纤维性(纺织或无纺形式的)，优选为亲水性结构。
常用生物兼容材料的实例为基于磷酸钙的陶瓷材料，例如羟磷灰石(HA)、磷酸 三钙(α或β TCP)或磷酸二钙(HA/TCP具有不同相对百分比)；骨、骨软骨和同种、异种或 二元共聚物型(例如基于透明质酸及其衍生物的)软骨替代物；从供体部位抽出的自体材 料。
这些材料可与二元共聚物相关联以形成合成材料。二元共聚物的实例为聚乳酸 (PLA)、聚-1-乳酸(PLLA)、聚乙醇酸(PGA)、骨胶原、藻朊酸盐、透明质酸及其衍生物、羧甲 基纤维素及其衍生物，诸如羟丙基甲基纤维素(HPMC)或羟乙基纤维素(HEC)。
至于灌注液，它可包括例如具有不同特性的生物液体或水溶液，例如生理盐水、 骨髓、骨髓浓缩物、周围血液、血小板浓缩物、抗菌溶液、干细胞悬浮液、增长因素或适于促 进移植体骨结合的其它生物活性元素。
灌注腔2和转移腔3之间可以流体密封的方式连接，以便能够将容纳于转移腔3 中的液体转移到灌注腔2中，这点将在本说明书的以下部分中更显而易见。
工具1还包括连接件4，其能够直接与转移腔3相连和插在灌注腔2内。
连接件4提供转移腔3和灌注腔2之间的流体连通。为此，连接件4具有通孔5， 其自身从第一部分6开始延伸至连接件4的与第一部分6相对设置的第二部分7，从而贯穿 整个连接件4。
连接件4能够以可滑动的方式被引入灌注腔2中。具体地，连接件4的第 一部分6能够以可滑动的方式相连在灌注腔2中，并且在灌注腔2的内壁处逆成型 (countershaped)0
连接件4的第一部分6和灌注腔2以流体密封的方式形成可动相连，使得任何流 体(气体和液体)都不能在连接件4和灌注腔2的内壁之间通过。
连接件的第二部分7具有适于被限制在转移腔3中的末端8。
灌注腔2包括第一开口 9和第二开口 10，其分别设在灌注腔2的第一端11和第二 端12上。第一开口 9适于允许将移植体100引入灌注腔2，第二开口 10适于允许连接件4 的第二端7通过。
该工具包括封闭元件13，用于在将移植体100引入灌注腔2之后立即以流体密封的方式封闭灌注腔2的第一开口 9。
在本发明的优选实施例中，灌注腔2为中空圆柱体，其优选由塑料材料制成。
封闭元件13例如可以包括其直径比构成灌注腔2的圆柱体的直径大的螺旋止动 器。优选在圆柱体的外壁上提供螺纹14，其可与螺旋止动器接合以封闭中空圆柱体的第一 开口。
优选在圆柱体上的螺纹14附近提供环形垫圈15，其确保螺旋止动器13在形成灌 注腔2的圆柱体上的流体密封封闭。
在该实施例中，连接件4的第一部分6具有圆柱形，其外壁用于以流体密封的方式 在形成灌注腔2的圆柱体的内壁上滑动。
灌注腔2的第二开口 10具有比中空圆柱体的直径小的通道部分，使得连接件4的 第一部分6不能借助在中空圆柱体内部的滑动运动经第二开口 10离开灌注腔2。
连接件4的第二部分7也具有圆柱形，其直径略小于灌注腔2的第二开口 10的直 径，使得连接件4能够经由第二开口 10部分离开灌注腔2。
然而，如上所示，第一部分6的存在阻止连接件4经由第二开口 10完全离开。相 反地，连接件4能够经由第一开口 9完全离开灌注腔2。
转移腔3具有能够增加或减少其自身体积的特性，其原因将在下面变得显而易 见。
在本发明的优选实施例中，转移腔3由注射器16形成。
具体地，转移腔3由注射器16的柱塞17与构成注射器16的主体的圆柱形元件19 的底壁18之间的体积构成。
更具体地，注射器16的圆柱形元件19具有通过其引入柱塞17的开口。柱塞17 具有头部20，其具有相对于圆柱体19的内壁流体密封的滑动垫圈21，使得任何流体(气体 和液体)都不能在头部20和圆柱体19的内壁之间通过。
圆柱形元件19的底壁18被放置成与将柱塞17引入其中的开口相对。
底壁18和柱塞头部20之间的空间限定出转移腔3。
底壁18还设有开口 22，转移腔3通过该开口 22与灌注腔2形成流体连通。具体 地，开口 22能够与连接件4的第二部分7相连。
为确保转移腔3和连接件4之间的稳定相连，注射器的开口 22包括带内螺纹的圆 柱形部分23，其接合设在连接件4的第二部分7的一端上的螺纹24。这种螺纹M部分包 围贯穿连接件4的孔5。
该工具还包括拨出器25，用于在移植体100已被灌注液体的时候将移植体100取 出灌注腔2。
拔出器25能够与连接件4的第二端7相连，用于将连接件4的第一端6推向灌注 腔2的第一开口 9。具体地，拔出器25包括第一螺纹端沈，其能够被拧在连接件4的第二 端7上。
拔出器还包括与第一端沈相对的第二端27，其具有比构成灌注腔2的圆柱体的直 径大的横截面尺寸。
现在将描述根据本发明的用于给生物兼容材料移植体灌注灌注液的方法。
为了解释清楚，将讨论利用上述灌注工具实施的方法，其中所述工具构成该方法的优选但非排他性的实施工具。
用于给生物兼容材料移植体灌注灌注液的方法包括以下步骤将移植体引入灌注 腔2，使转移腔3部分填充灌注液101，并且以流体密封的方式将灌注腔2和转移腔3相连， 从而在它们之间形成流体连通。
该方法然后减小转移腔3中的压力以将灌注腔2中的空气转移到该转移腔3内， 接着增加转移腔3内的压力，以将转移腔3中的液体101注入灌注腔2。
要强调的是减小和增加压力以及注入流体101的步骤是在灌注腔2和转移腔3 之间相对于外部环境处于流体隔离的状态下实施的。
具体地，先将移植体100引入灌注腔2。该操作通过引导移植体100通过灌注腔的 第一开口 9来实施。
在将移植体100引入灌注腔2内之前，将连接件4引入其中。具体地，以先引入连 接件4的第二部分7、再引入第一部分6的方式引入连接件4。
通过这种方式，第二部分7从灌注腔2的第二开口 10离开，第一部分9以滑动且 流体密封的方式接合灌注腔2的内壁。
接着，用封闭元件13封闭灌注腔2。注意在这种构造下，灌注腔2与外部环境形 成单向流体连通。这种连通方式是因为贯穿连接件4的孔5。
有利的是，使连接件4朝向引入灌注腔4内的移植体100后退(如图2-5所示)， 从而减小其中容纳着移植体100的灌注腔4的体积。
具体地，使连接件4的第一部分6沿灌注腔2的内壁朝向灌注腔2的第一开口 9滑动。
这使得灌注移植体100所需要的流体101的体积最小，这将在下面得到更多的解释。
此时，灌注腔2与转移腔3密封相连(参见图2)。
预防性地至少使转移腔3部分填充灌注液101，优选通过利用注射器16直接从容 器吸取液体或者借助合适的吸取工具直接从患者身上抽取液体。
通过连接件4实现灌注腔2和转移腔3之间的流体连通。具体地，将连接件4的 第二部分7拧在注射器16的底壁18的带有螺纹的圆柱形元件19上。在这种构造下，将柱 塞17引入注射器16，用于限定出上述转移腔3。
要强调的是在这种构造下，灌注腔2和转移腔3之间形成流体连通，但是与外部 环境形成流体隔离。
在将移植体100引入灌注腔2内的步骤期间，灌注腔2和移植体100处于环境压 力下。类似地，转移腔3中的液体处于环境压力下。
此时，减小转移腔3内的压力。这种压力下降是通过增加转移腔3的体积来实施 的。在优选实施例中，这是通过将注射器16的柱塞17移离注射器16的底壁18来实施的 (参见图3)。
转移腔3中的压力下降导致灌注腔2中的压力下降，从而再次使这两个腔室内的 压力达到平衡。
灌注腔2内的压力下降通过空气从灌注腔2转移到转移腔3中来实施。这不可避 免地导致存在于移植体100的孔隙内的空气离开。8
因此，根据转移腔3内的压力下降，即作为该腔室自身体积的增长，相当一部分空 气被排出移植体100的孔隙。
接着，增加转移腔3内的压力以将液体101注入灌注腔2。
液体101在以比灌注腔2中的压力大的压力进入灌注腔2的同时渗入移植体101 的孔隙(其中的空气先前至少部分被排出)。
该操作通过减小转移腔3的体积来实施。具体地，该操作通过将柱塞17推向注射 器16的底壁18来实施。
为避免在将液体101注入灌注腔2期间转移腔3中的空气(先前从灌注腔3中抽 出的)也重新返回到灌注腔2中，将转移腔3和灌注腔2旋转以竖直设置它们，使得转移腔 3位于灌注腔2上方(参见图4)。
为了增加移植体100的灌注效率，再次减小转移腔3内的压力，从而将刚刚注入的 液体101和仍存在于灌注腔和移植体100的孔隙内的空气(如果有的话)抽出灌注腔2。
转移腔3内的压力下降以与上述相同的方式实施。
此时，再次升高转移腔3中的压力(以与上述相同的方式)以再次仅将液体101 转移到灌注腔2和移植体100的孔隙中。
这些操作(即排空和装填灌注腔2中的液体101)重复进行，直至液体101均勻分 布在移植体100内。
重复次数取决于要灌注的移植体100的材料类型、液体101的类型以及移植体100 自身的尺寸。
一旦灌注完成，灌注腔2内的压力等于操作开始时的压力以及转移腔3内的压力。 实际上，在所有的这两个腔室之间的流体转移操作期间，这两个腔室均保持与外部环境隔离。
最终的效果是转移腔3中的液体已被转移到灌注腔2和移植体100中，灌注腔2 和移植体100中的空气已被转移到转移腔3中。
一旦移植体的灌注完成，则使转移腔3与灌注腔2分离。具体地，将注射器16从 连接件4上拧开。
然后在连接件4的第二部分7上安装拔出器25，如图5所示。优选地，拔出器25 的螺纹端26被拧在连接件4的第二部分7上。
在后一操作之后或之前，灌注腔2与其第一开口 9 一起被打开。具体地，经由灌注 腔2的第一开口将封闭元件13移除。
通过将拔出器推向灌注腔2的第一开口 9，被灌注的移植体100被连接件4推动， 并且从灌注腔2的第一开口露出，如图6所示。注意拔出器的使用防止被灌注的移植体 100直接被操作人员操作。
本发明实现了所提出的目标。实际上，首先由于以流体密封的方式在灌注腔2内 滑动的连接件4确保灌注腔2根据移植体100的尺寸来改变其体积，本发明的方法和工具 允许与移植体100的尺寸无关地优化灌注液101的使用数量。
此外，由于在用液体灌注移植体100之前空气就被排出或者其压力就大大减小 了，通过避免在空气具有高压时空气和液体在移植体内混合，空气被有效地排出移植体100 的孔隙并被液体101所取代。
此外，要强调的是本发明的灌注工具能够与移植体的尺寸和构造无关地优化灌 注液的数量，直至与灌注腔内体积相等的体积。
权利要求
1.一种用于给生物兼容材料移植体灌注灌注液的方法，其包括以下步骤 将移植体(100)引入灌注腔(2)，使转移腔C3)部分填充灌注液(101)，以密封的方式将所述灌注腔( 和所述转移腔( 相连，以便在它们之间形成流体连通；减小转移腔(3)中的压力，以将灌注腔O)中的空气的一部分转移到转移腔(3)中； 增加转移腔(3)内的压力，以将转移腔(3)中的灌注液(101)注入灌注腔O)。
2.如权利要求1所述的方法，其中分别通过增加或减小转移腔(3)中的体积来减小或 增加转移腔(3)中的压力。
3.如权利要求1或2所述的方法，其在将灌注液(101)注入灌注腔O)的注入步骤之 后还包括以下步骤减小转移腔C3)中的压力，以将灌注腔( 中的灌注液(101)和空气转移到转移腔(3) 中；以及增加转移腔(3)中的压力，以再次将转移腔(3)中的灌注液注入灌注腔O)中。
4.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中以密封的方式将灌注腔( 与转移腔 (3)相连的步骤通过将转移腔( 与连接件(4)相连来实施，其中所述连接件(4)能够在灌 注腔O)中移动以根据移植体(100)的尺寸来限定灌注腔O)的不同体积。
5.如权利要求4所述的方法，其包括以下步骤 从与连接件(4)相对的部分打开灌注腔(2)，将连接件(4)与拔出器0 相连，并且从灌注腔O)的开口(9)将被灌注的移植体 (100)推出。
6.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中减小和增加转移腔(3)内的压力以及注 入灌注液(101)的步骤在灌注腔( 和转移腔( 之间相对于外部环境流体隔离的状态下 实施。
7.一种灌注工具，其包括适于容纳将要由灌注液(101)灌注的移植体(100)的灌注腔O)；和 适于容纳灌注液(101)的转移腔(3)，所述灌注腔( 能够以密封的方式连接到所述转移腔(3)，从而允许所述灌注腔(2)与 转移腔( 之间的流体交换和禁止所述灌注腔( 和转移腔( 与外部环境之间的流体交换。
8.如权利要求7所述的工具，其包括连接件G)，所述连接件(4)能够直接与转移腔 (3)相连和可移动地引入灌注腔( 中，从而根据移植体(100)的尺寸来限定灌注腔(2)的 不同体积；所述连接件(4)实现转移腔( 和灌注腔( 之间的流体连通。
9.如权利要求8所述的工具，其中所述连接件包括第一部分(6)和第二部分(7)，所述 第一部分(6)能够以可滑动且密封的方式沿着灌注腔(3)的内壁抵靠，所述第二部分(7) 与第一部分(6)相对，并且所述第二部分(7)能够直接与转移腔(3)相连；所述连接件⑷ 具有通孔(5)，所述通孔( 从第一部分(6)延伸至第二部分(7)以在转移腔( 和灌注腔 (2)之间形成流体连通。
10.如权利要求7-9中任一项所述的工具，其包括封闭元件(13)，用于以流体密封的方式封闭灌注腔⑵的开口(9)，其中移植体(100)通过所述开口(9)被引入。
11.如权利要求9所述的工具，其中灌注腔( 为包括第一端(11)和第二端(1 的中 空圆柱体；所述第一端(11)具有用于引入移植体(100)的开口(9)，所述第二端(12)具有 第二开口(10)，第二开口(10)被连接件的第二部分(7)穿过。
12.如权利要求7-11中任一项所述的工具，其包括拔出器(25)，其用于在移植体(100)已被灌注有灌注液(101)时使移植体(100)离开 灌注腔O)。
13.如权利要求11和12所述的工具，其中所述拔出器0 能够与连接件的第二 端(7)相连，用于将连接件的第一端(6)推向灌注腔O)的用于引入移植体(100)的 开口 (9)。
14.如权利要求7-13中任一项所述的工具，其中所述转移腔(3)由注射器(16)的柱 塞(17)与注射器(16)自身的底壁(18)之间形成的体积限定；所述柱塞(17)能够相对于 注射器(16)的底壁(18)移动。
15.如权利要求9和14所述的工具，其中连接件的所述部分(7)和所述注射器 (16)具有各自的螺纹部分03，以便以流体密封的方式相连。
16.如权利要求7-15中一项或多项所述的工具在用灌注液灌注生物兼容材料移植体 上的使用。
全文摘要
一种用于给生物兼容材料移植体灌注灌注液的方法，其包括以下步骤将移植体(100)引入灌注腔(2)，使转移腔(3)部分填充灌注液(101)，以密封的方式将所述灌注腔(2)和所述转移腔(3)相连从而在它们之间形成流体连通，减小转移腔(3)中的压力以将灌注腔(2)中的空气的一部分转移到其中，增加转移腔(3)内的压力以将转移腔(3)中的灌注液(101)注入灌注腔(2)。一种灌注工具，其包括适于容纳要用灌注液(101)灌注的移植体(100)的灌注腔2和适于容纳灌注液(101)的转移腔(3)，灌注腔(2)能够密封的方式连接转移腔(3)，从而允许这两个腔室(2；3)之间的流体交换和禁止这两个腔室(2，3)与外部环境之间的流体交换。
文档编号A61F2/46GK102036624SQ200980118024
公开日2011年4月27日 申请日期2009年4月8日 优先权日2008年4月11日
发明者D·普雷萨托, M·菲奥里尼 申请人:法恩扎Fin-陶瓷股份公司