骨处理系统和方法
【专利说明】骨处理系统和方法
[0001]本发明专利申请是国际申请号为PCT/US2010/061988，国际申请日为2010年12月23日，进入中国国家阶段的申请号为201080065177.X，名称为“骨处理系统和方法”的发明专利申请的分案申请。
【背景技术】
[0002]颗粒化骨颗粒用于各种医疗和外科过程。例如，细颗粒化的骨颗粒可用于脊椎融合以修复由于损伤、移植手术或组织重建造成的缺陷。为了对骨进行处理以用在医疗和外科过程中，采取几个骨处理步骤。在一示例过程中，从患者通过外科手术取出(即获取)包括骨的组织样本。在从患者取出骨之后，从骨去除非骨组织(例如肌肉、骨膜、结缔组织)以制备用于颗粒化的骨。目前的去除非骨组织的骨处理方法会是耗时的、劳动密集的且对于医护人员危险的(例如割穿手套)。在一示例中，技师使用手术刀从骨手动去除非骨组织。使用手术刀进行非骨组织的手动去除持续约45分钟，且易于造成操作者疲劳和可能的伤害。一旦从骨去除非骨组织，剥裸骨可由骨粉碎机进一步处理以形成颗粒化的骨颗粒。无论如何，以无菌方式在医疗环境中进行骨处理是非常重要的。此外，高效、安全且可靠地进行骨处理步骤也是非常重要的。
【发明内容】
[0003]本文提出的概念涉及骨处理的各方面。一方面，一种方法包括将至少部分覆盖在非骨组织内的骨定位在骨剥裸装置内，所述非骨组织包括肌肉、骨膜和结缔组织中的至少一种。运行骨剥裸装置的功率源以将组织从骨分离而产生剥裸骨。运行骨粉碎装置以将剥裸骨颗粒化并产生颗粒化骨颗粒。
[0004]另一方面，一种剥裸器包括具有切割表面的切割滚筒和定位在切割滚筒内的叶轮。轴联接到叶轮和滚筒中的至少一个并随之转动，而功率源联接到轴以向其提供转动力。
[0005]又一方面，一种组织分离器可联接到功率源以用于从骨去除非骨组织，所述非骨组织包括肌肉、骨膜和结缔组织中的至少一种。组织分离器包括外壳、定位在外壳内的切割滚筒和定位在切割滚筒内的叶轮。
[0006]又一方面，一种骨处理方法包括将至少部分覆盖有非骨组织的骨放置在无菌壳体内，所述非骨组织包括肌肉、骨膜和结缔组织中的至少一种。无菌壳体包括叶轮和切割表面。叶轮联接到功率源，且叶轮随着功率源转动以将骨压抵切割表面而从骨去除组织。
[0007]另一方面包括一种组织分离器，该组织分离器具有定位在滚筒内的带刷叶轮。带刷叶轮转动以从骨去除非骨组织。
[0008]另一方面包括一种组织分离器，该组织分离器具有定位在滚筒内的加压流体喷嘴。将加压流体对准覆盖在非骨组织内的骨，以从骨去除非骨组织。
[0009]附图的简要描述
[0010]图1是骨处理方法的流程图。
[0011]图2是骨处理系统的示意图。
[0012]图3是骨剥裸器的示意性剖视图。
[0013]图4是具有叶轮的第一实施例的骨剥裸器的组织分离器的立体图。
[0014]图5是具有叶轮的第二实施例的骨剥裸器的组织分离器的立体图。
[0015]图6是具有叶轮的第三实施例的骨剥裸器的组织分离器的立体图。
[0016]图7是骨剥裸器的组织分离器的立体图，骨剥裸器具有滚筒和从滚筒径向向内延伸的多个刚毛。
[0017]图8是具有替代叶轮的图7的组织分离器的立体图。
[0018]图9是具有多个带刷叶轮的骨剥裸器的组织分离器的立体图。
[0019]图10是具有联接到承载件的多个带刷叶轮的骨剥裸器的组织分离器的立体图。
[0020]图1lA是具有绕滚筒周长定位的多个带刷叶轮的骨剥裸器的组织分离器的俯视图。
[0021]图1lB是图1lA的组织分离器的立体图。
[0022]图12是具有多个递送加压流体的喷嘴的骨剥裸器的组织分离器的剖视图。
[0023]图13是具有多个递送加压流体的喷嘴和转动叶轮的骨剥裸器的组织分离器的剖视图。
[0024]图14是具有转动滚筒和递送加压流体的喷嘴的骨剥裸器的组织分离器的剖视图。
【具体实施方式】
[0025]参照图1和2，示出可用于处理材料以供医疗使用的方法100和系统200。下文关于来自患者的自体移植物讨论该方法和系统，但也可应用于诸如同种异体移植物，合成材料，包括自体移植物、同种异体移植物和合成材料中的一种或多种在内的组合。其它材料可包括骨形态发生蛋白(BMP)、去矿化骨基质、羟基磷灰石(HA)、珊瑚等。在方法100和系统200中，使用已知外科骨获取技术从患者获取组织样本202 (步骤102)。获取的组织包括骨和诸如肌肉、骨膜和结缔组织之类的非骨组织。然后将获取的组织样本202放入从骨去除组织(步骤104)的骨剥裸器204 (也称为骨剥裸装置)。
[0026]本文使用的剥裸涉及从骨去除非骨组织。具体来说，骨剥裸器204包括组织分离器206、联接件208和功率源210。组织分离器206能够将一件或多件获取的组织202还原成剥裸骨212。本文所使用的剥裸骨是基本上没有诸如肌肉、骨膜和结缔组织之类的非骨组织的骨。功率源210可采取多种形式，诸如电动机、气压源、手动曲柄等。功率源210用于自动地移动组织分离器206。联接器208将功率源210联接到组织分离器206，且在某些实施例中，可允许将颗粒还原器与功率源210相对容易地连接和断开。在一实施例中，将组织分离器206从联接器208拆除并翻转以倒空剥裸骨212。
[0027]然后将剥裸骨212放入骨粉碎机214，该骨粉碎机214将骨颗粒化(步骤106)以用于手术。骨粉碎机214还包括颗粒还原器216、联接器218和功率源220。颗粒还原器216能够将剥裸骨还原成更小的颗粒以形成颗粒化的骨222。功率源220用于自动地移动颗粒还原器216并可采取各种形式，诸如电动机、气压源、手动曲柄等。联接器218用于将功率源220联接到颗粒还原器216，且在某些实施例中，可允许将颗粒还原器216与功率源220相对容易地连接和断开。然后可将颗粒化骨颗粒222用在过程中，诸如医疗或外科过程(步骤108)。示例性过程包括但不限于脊椎融合(例如腰椎、胸椎、颈椎)、髋关节植入物、矫形外科术、自体移植术、同种异体移植术、乳房整形术、颅部手术、组织重建、研宄和乳突切除术。
[0028]尽管示出骨剥裸器204和骨粉碎机214为分开的部件，但值得指出的是骨剥裸器204和骨粉碎机214可整合在一起和/或共享诸如马达、联接器、外壳等的一个或多个部件。例如，骨剥裸器204的组织分离器206和骨粉碎机214的颗粒还原器216可各形成选择性地联接到联接器和功率源以进行骨处理步骤104和106的无菌壳体。在该示例中，组织分离器206和颗粒还原器216可形成一次使用的无菌壳体，或者替代地在每次使用后进行消毒。此外，尽管示出骨剥裸器204和骨粉碎机214处于大致竖直垂向取向，但骨剥裸器204和骨粉碎机214可处于大致水平取向或根据需要为其它取向。
[0029]图3是骨剥裸器204的示意性剖视图。在所示实施例中，组织分离器206包括帽302、外壳304、叶轮306、轴308和切割滚筒310。使用期间，帽302固定到外壳304，而叶轮306定位在切割滚筒310内。在其它实施例中，可不包括帽302。例如，外壳304可由分体式蛤壳设计或简单的具有开口的管状设计形成，对于具有开口的管状设计，获取的组织样本可从第一开口端穿过组织分离器206到达第二开口端。轴308通过联接器208联接到功率源210。叶轮306联接到轴308以随之转动。如上所述，叶轮306和轴308取向成大致垂向取向(如图所示)或如果需要取向成大致水平取向。当叶轮306转动时，组织样本被压抵切割滚筒310，从而从骨去除非骨组织。在一实施例中，叶轮306和轴308相对于切割滚筒310偏移，从而叶轮306和轴308所共有的中心轴线312从滚筒310的中心轴线314侧向移位。即是说，叶轮306和轴308相对于切割滚筒310偏心定位。于是，叶轮306和切割滚筒310的边缘之间存在不一致定位，如下文所述。
[0030]叶轮306包括从毂320朝向切割滚筒310的内部切割表面322径向延伸的第一叶片316和第二叶片318。在替代实施例中，叶轮306仅包括单个叶片。第一叶片316包括叶片边缘324，而第二叶片318包括叶片边缘326。
[0031]示例地，第一叶片316和第二叶片318具有类似长度，而叶片边缘324和326大致平行于切割表面322延伸。由于叶轮306和滚筒310之间的偏心关系，形成叶片边缘324、326与切割表面322之间的不一致定位。可就从切割边缘322至叶片边缘326的第一最小距离330小于从切割表面322至叶片边缘324的第二最小距离332来描述该不一致定位。
[0032]叶轮306围绕轴308转动，叶片边缘324、326与切割表面322之间的距离基于叶轮306与切割滚筒310之间的偏心关系变化。叶轮的其它叶片边缘根据叶片边缘的相应径向位置定位在距离330与距离332之间的距离处。在叶轮306转动180°时，叶片边缘324将定位在到表面322距离332处，而叶片边缘326将定位在到表面322距离330处。在一实施例中，距离330大致为零，从而叶片边缘324紧靠或接触表面322。另外，叶轮306的叶片与切割滚筒310之间的叶片应力和/或干涉随着叶轮306的角度位移而变化。
[0033]作为叶轮306偏心定位在切割滚筒310内的替代方式，叶轮306的各个叶片的长度可调节成形成叶片的边缘与切割表面322之间的不一致定位。例如，叶轮306和切割滚筒310会偏心定位，其中某些叶片会定位在到切割表面322的不同距离处。这些距离可逐渐变化，从而提供叶轮306的叶片边缘与切割表面322之间与如图3所示的偏心关系类似的相对距离。无论如何，替代实施例可随着叶轮306的角度位移而改变叶轮306的叶片与切割滚筒310之间的叶片应力和/或干涉。
[0034]参照图4，叶轮306包括从中心轴线312径向向外延伸的多个叶片336。多个叶片336中每个叶片