本发明大体涉及组织移植领域，更具体地，涉及通过自体移植(自体移植物)、同种异体移植(同种异体移植物)或异种移植(异种移植物)替换或再生软组织的装置和方法。自体移植物为从同一个体捐赠的通常来自身体的另一个区域以愈合受损组织的组织移植物。同种异体移植物为来自相同物种的遗传上不相同的供体的组织移植物，而异种移植物为来自不同物种的组织移植物。本发明的装置便于从一个或多个供体部位收集软组织碎片，例如，用于移植微创移植物以进行伤口处理，如深度烧伤、压力性溃疡等。
本发明不限于仅用于伤口护理及其相关用途，而是可用于从人体或动物体内的任何其他部位收集软组织碎片以用于相同或另一人或动物身体的任何其他合适区域。为了便于描述和理解，下面参考伤口护理应用以非限制性方式描述本发明。
背景技术：
皮肤组织可能遭受许多形式的损伤，包括烧伤、外伤、色素沉着等。当皮肤不能促进自我修复时，移植物往往用于修复受损的皮肤。实际上，今天，皮肤移植手术已成为高级伤口护理(例如，治疗糖尿病性溃疡、烧伤、压力性溃疡等)的几乎不可或缺的部分。然而，移植技术通常涉及从供体部位，优选地从患者移除大量组织，和/或使用实验室设施从较小的供体样品形成较大部分的移植组织的昂贵且复杂的培养程序。
片状移植物可以提供修复的组织部位的改善的外观并且已经得到使用。例如，可以在大面积的面部、颈部和手上使用片状移植物，使得这些更可见的身体部位在愈合后看起来很少有疤痕。例如，如果受损部位较小，则片状移植物可用于覆盖整个受损皮肤区域。在放置之后，小面积的片状移植物可能丢失，因为在放置片状移植物之后，在片状移植物下可能发生流体积聚(例如，血肿)。
片状移植物可以为全厚度或分层厚度。可以例如通过以类似于剥离苹果的手术从供体部位采集一片表皮和上真皮组织来形成常规的分层厚度移植物。然后可以将分层厚度的移植物放置在烧伤或溃疡的位置上。然后，皮肤组织可以在通常延长的愈合时间后在供体部位重新长出。分层厚度移植物可能优于全厚度移植物，因为从供体部位去除大量全层皮肤组织可能导致供体部位的疤痕形成和延长的愈合时间，以及增加的感染风险。
然而，从供体部位移除的用于分层厚度皮肤自体移植物的皮肤组织可同时包括表皮和真皮的一部分，这可导致在供体部位形成一些疤痕和/或色素沉着(例如，过度色素沉着或色素沉着过度)。
烧伤可能会损伤大面积的皮肤，这通常需要从供体部位去除较大面积的组织来修复它们。处理较大伤口(例如，烧伤等)中经常遇到的问题是缺乏健康的皮肤表面，例如缺乏没有受损的并且可以捐赠到伤口面积的来自患者的另一部分的皮肤。
传统上，从供体部位取出的组织的处理用于覆盖比供体部位本身大的伤口面积。伤口面积与供体部位面积的比率称为扩张率。
目前存在许多提高扩张率的处理方法和策略。一种常见的方法称为网格划分，其中，外科医生在组织切片中创建许多小的、非连接的切口。然后可以拉伸组织直至其具有网格或网的外观。在这种状态下，它可以覆盖更大面积的伤口。其他处理方法包括用刀、刀片或剪刀将组织切割成颗粒。
分层厚度皮肤移植物往往通过组织中甚至非连接的切口扩张，这允许组织在所有方向上拉伸，从而产生均匀的“孔”图案。这部分地通过允许覆盖较大的伤口并且部分地允许从伤口移除渗出物而不是在移植物下收集来完成，在移植物下收集渗出物是感染的重大危险因素。皮肤移植物可以根据伤口的大小和可用供体部位的量而不同程度地扩张。在网状物中形成的孔通常通过形成疤痕组织来愈合，形成疤痕组织会在患者身上产生“鱼鳞”图案，这是与皮肤移植相关的美学结果的问题的重要部分。很多情况下皮肤移植会失败并且必须被移除，并且需要采集新的皮肤移植物，这进一步恶化供体部位和植入部位的程度和美学外观。
还有一些先进的治疗方法，在该治疗方法中，进行活组织检查，然后分离和培养细胞。被认为是角质形成细胞的细胞在培养后喷洒在伤口上以促进伤口愈合。培养的细胞价格昂贵且存在风险，并不总是以令人满意的方式工作。用于覆盖伤口(培养的上皮自体移植物)的培养的角质形成细胞很多情况下直接在组织培养处理的聚苯乙烯塑料瓶或培养皿上、在涂覆的烧瓶或培养皿上或在含有一层细胞的烧瓶中培养，这种细胞往往称为饲养细胞或饲养层细胞，该层细胞经过处理以防止它们分裂并仅提供促进角质形成细胞存活的信号。饲养层细胞往往是鼠源的，并且以病原体转移的形式构成固有风险。经常报道在组织培养处理的聚苯乙烯上培养的细胞缺乏其干细胞亚群，因为组织培养处理的聚苯乙烯被认为刺激干细胞或祖细胞的细胞向成体细胞的分化。此外，据信细胞的培养和扩增富集了快速分裂的细胞，这些细胞可能具有增加的成为癌细胞的风险。实际上，最近已经公布了用培养的角质形成细胞治疗的患者在移植培养的上皮自体移植物几年后需要手术切除皮肤癌的报道。
最近已经开发了用于通过将移植物切成小于1mm大小的片来将供体皮肤制成微移植物的方法和装置。这些类型的微移植物已被证明在治疗人类三度烧伤时至少可扩张100倍。布莱根妇女医院(哈佛大学)的Elof Eriksson在US2010/0042127中公开了一种用于处理采集的皮肤组织以产生亚毫米皮肤碎片并随后可用于治疗烧伤和糖尿病性腿部溃疡的皮肤切碎装置。
US2010/0145360公开了一种用于移植真皮组织的系统和方法，其包括组织颗粒收集器，该组织颗粒收集器具有旋转滚筒、旋转轴或端铣刀切割类型的组织切割工具。然而，该装置在供体部位产生相当大的伤口并且还限制了可以采集的组织的深度。
皮肤移植手术过程中的另一个问题是在供体部位产生新的伤口。瑞典林雪平的一项研究表明，40％的供体部位在愈合期间出现问题。为了提高愈合率，最值得关注的是不同类型的伤口敷料，并且在减轻与供体部位相关的问题方面仅取得了一些成就。
已开发出市售产品CelluTomeTM，该产品使皮肤移植更容易而不会在供体部位造成大的伤口，如在US2012/0035599和US2014/0277454中公开的。该装置的主要原理在于通过放置在皮肤上的平板中的小孔将皮肤吸起。通过真空泵施加抽吸。施加真空约1小时，之后使用集成刀片切下穿过所述小孔突出的皮肤部分，随后将切除的皮肤片转移到粘合膜上。将膜转移到植入部位，并通过敷料覆盖供体部位。该方法的主要缺点在于所需的时间量和供体组织的大小和部位受到限制。
技术实现要素：
本发明的一个目的是克服如上所述的现有技术所遇到的问题。在本发明的第一方面，提供了一种用于从供体部位移除和收集软组织碎片(例如微移植物)的组织收集装置。该装置包括适于切割软组织的旋转切割工具和用于收集由该切割工具产生的软组织微移植物的收集容器。收集容器具有沿纵向方向延伸的中心孔和远侧开口。切割工具被布置在收集容器的中心孔中并且适于穿过远侧开口并将采集的软组织碎片吸入收集容器中。
通过切割工具的旋转运动，可以采集多个软组织微移植物并将其吸入收集容器中。所采集的收集在收集容器中的软组织微移植物的大小和形状可以为用于随后的组织移植手术的大小和形状。同时，本发明的组织采集装置使对供体部位造成的损伤最小化，这减少了愈合时间并最小化供体部位处的新伤口的产生，同时减少了手术所需的时间，并且与已知的组织移植装置相比，增加了所采集的软组织微移植物的量。与现有的组织移植系统相比，所公开的装置简单且便宜，并且它可以用于不需要细胞培养、酶或专门的实验室设施的临床环境中。
组织采集装置进一步包括容纳切割工具和收集容器的外壳，其中，收集容器可相对于外壳轴向移动。收集容器相对于外壳的轴向移动使得收集容器相对于切割工具能够向近侧位移，这确保了切割工具可以穿透到待采集的软组织中的预期深度，同时收集容器的远侧顶端将被按压并保持与预期供体部位处的组织表面接触。由此，采集的软组织片将被直接吸入收集容器中，而不是通过收集容器的外面。
收集容器可相对于外壳轴向移动，以使切割工具能够在收集容器与供体部位接触时穿透到预期的软组织中。如果应用于皮肤，当将装置压向皮肤时，旋转切割工具将切断并接合皮肤碎片以穿过中空远侧开口进入收集容器中。优选地，切割工具将足够长以主动地将软组织碎片一直转移到收集容器中。收集的微移植物可以从收集容器中取出并在移植手术中用作微移植物，例如，在被主要敷料(如)覆盖的水凝胶混合物中。
可以通过根据本发明的组织采集装置采集任何类型的人或动物软组织以用作软组织微移植物。软组织的示例包括但不限于上皮组织(皮肤、粘膜等)、结缔组织、肌肉组织和神经组织。组织采集装置可以基本上平行于或垂直于要从其采集软组织的组织表面或以其间的任何角度操作。
在有利的实施例中，收集容器的远端包括中空针形状的尖锐顶端。尖锐的顶端使得收集容器能够通过清洁切割穿透组织表面，以最小化对组织表面(例如上皮组织)和高于预期目标深度的组织的损伤。尖锐的顶端可以具有各种长度，这取决于软组织的类型和所需的穿透深度。如果软组织为皮肤，则收集容器可用于切割表皮中的开口，同时切割工具将在“针”下工作，从而保护不希望被切割工具采集的软组织，并因此不增加表皮水平的伤口表面积，从而最大限度地减少疤痕和感染的风险。
在另一优选的实施例中，组织采集装置进一步包括用于选择性地将收集容器或切割工具相对于彼此固定的装置。通过固定收集容器的位置，可以在采集手术过程中控制和保持切割工具的穿透深度，以确保仅采集来自期望深度的软组织。这也可以指定最大深度，从而确保安全性和移植物样品质量。
在有利的实施例中，收集容器可拆卸地附接到外壳上。优选地，外壳包括易碎部分，该易碎部分适于破裂以便移除收集容器。通过提供可移除的收集容器，所收集的软组织移植物可以容易地从组织采集装置移除，而不需要将软组织移植物转移到不同的器皿中。
在优选的实施例中，组织采集装置进一步包括连接到与收集容器和切割工具同轴布置的活塞的手柄，其中，活塞适于通过手柄相对于外壳的纵向移动而在远侧方向上位移并进入收集容器中以将所采集的软组织碎片朝向收集容器的远端位移。优选地，收集容器的远端包括易碎部分，该易碎部分适于被活塞的远侧顶端破裂以暴露所采集的软组织碎片。通过提供适于向远侧位移到收集容器中的可移动活塞，便于取出所采集的组织碎片。
在一个替代实施例中，收集容器为圆筒形的并且配备有标准的注射器连接部，以便能够冲洗收集容器。收集容器可以包括圆筒形套筒，其中，用于切割工具的远侧开口被布置在中心。所述注射器连接部有助于取出所收集的软组织移植物，因为可以冲洗圆筒形收集容器。
在一个优选的实施例中，切割工具由能够切割和切断软的人或动物组织的但比硬组织更软的材料，例如橡胶、塑料或硅制成。这使得能够在身体中的硬组织(例如骨或牙釉质)附近收集软组织，而不会有损伤硬组织的风险。
在一个替代实施例中，切割工具为包括螺旋槽的钻头，螺旋槽适于将软组织碎片从供体部位移动到收集容器的内部。螺旋槽的螺旋形凹槽用于将软组织片向近侧推入收集容器中。
在另一有利的实施例中，组织采集装置包括真空源，该真空源适于将软组织碎片吸入收集容器中。真空源提供附加的装置以将所采集的软组织片吸入收集容器中。
在替代实施例中，组织采集装置包括多个切割工具。优选地，收集容器包括多个用于容纳多个切割工具的开口。另选地，组织收集装置包括多个收集容器，每个收集容器具有布置在其上或其中的相应切割工具。通过提供不止一个的切割工具，可以在一次手术中采集增加量的软组织，从而减少患者所经历的时间和不适。为了便于描述和理解，下面使用具有一个切割工具的替代方案来描述本发明。
在优选的实施例中，切割工具的直径在0.5mm和5mm之间。当考虑到所采集的软组织的潜在量与供体部位上产生的效果和损伤相比时，发现该直径是最佳的。
本发明的一个目的是提供用于微创软组织移植手术，特别是但不限于自体皮肤移植手术，例如当治疗严重的伤口时的新方法，该方法使得操作者能够收集准备好用于直接移植的自体软组织微移植物而无需进一步处理。
稍后可以从收集容器中取出微移植物以用于软组织修复。
组织采集装置可以为操作者可以用一只手使用的手持件。由电池支撑的电动机可以驱动旋转运动，并且该装置可以构建成用于单次(一次性)或多次使用(可重复使用)。
附图说明
现在参考附图通过示例描述本发明，其中：
图1示出了根据本发明的组织采集装置的远侧部分的剖视图；
图2示出了根据本发明的优选的实施例的组织采集装置的远侧部分处于缩回的非暴露状态的剖视图；
图3示出了根据本发明的优选的实施例的组织采集装置的远侧部分处于伸展的、暴露状态的剖视图；
图4示出了根据本发明的替代实施例的组织采集装置的远侧部分处于伸展的、暴露状态的剖视图；
图5a-5c示出了本发明的替代实施例的包括处于不同操作阶段的外壳的透视图和剖视图。
具体实施方式
在下文中，呈现了根据本发明的组织采集装置的详细描述。在附图中，相同的附图标记在若干附图中表示相同或对应的元件。应当理解，这些附图仅用于说明而不以任何方式限制本发明的范围。
应当理解，在本发明的上下文中，术语“远侧”和“远侧地”是指当使用根据本发明的组织采集装置时远离操作者的位置或方向(最远)。相应地，术语“近侧”和“近侧地”是指当使用根据本发明的组织采集装置时最接近或朝向操作者的位置或方向。
在图1中，示出了组织采集装置1的示意性剖视图。这里，仅示出了旨在与软组织接触的远侧部分。组织采集装置1包括切割工具10，切割工具10适于切割和切断组织，尤其是如上所述的软组织。此外，组织采集装置1包括收集容器20，收集容器20包括沿纵向方向延伸的中心孔21和设置在远端的远侧开口22。切割工具被布置在收集容器20的中心孔21中，优选地使得切割工具10的旋转轴线基本上与收集容器20的中心轴线重合。切割工具10的至少远侧顶端或末端11适于穿过远侧开口22并且在软组织采集操作期间将所采集的软组织向近侧吸入收集容器20中。
切割工具10可以为任何合适的旋转工具，例如带螺旋槽的钻头、铣刀、铰刀、毛刺或类似物，该旋转工具适于从供体部位切割和去除软组织。切割工具10基于待采集的软组织的特定类型、供体部位的位置、目标穿透深度和/或期望的移植物大小来选择。此外，切割工具10可以由柔软且柔韧的材料制成，即由比骨或牙齿组织(例如牙釉质和牙本质)更软但比用于采集的软组织更硬的材料制成。这使得能够在身体中的硬组织附近采集软组织，而不会有损伤硬组织的风险。切割工具10优选地具有0.5至5mm的直径，以使伤口表面积最小化但可采集足够量的软组织微移植物。
当执行软组织采集手术时，操作者将组织采集装置放置在期望的供体部位处，例如皮肤的外层、表皮2。旋转运动将允许切割工具10穿透表皮2并从供体部位切割和例如以皮肤碎片3的形式移出软组织，并将所采集的软组织碎片3向近侧转移到收集容器20中。为此，切割工具10可以为包括螺旋形或螺线形槽的钻头，该钻头通过钻头的旋转将所采集的软组织碎片3沿着轴向上拉动。组织采集装置1进一步设置有或可连接到电源(未示出)，并且包括用于旋转本领域中已知的切割工具10的装置，这里将不再进一步讨论。
在图2中，示出了根据本发明的组织采集装置1。组织采集装置1包括外壳30，旋转切割工具10被安装在外壳30中，其旋转轴线基本上平行于外壳30的纵向延伸部。在本发明的范围内还查预见到，切割工具10的旋转轴线与外壳30的纵向延伸部成一定角度布置，类似于例如牙医钻的。外壳30还容纳收集容器20，收集容器20可具有圆筒形管或具有中心孔的套筒的形状。也可以考虑收集容器20的其他形状，只要它们适于收集由切割工具10采集的软组织。切割工具10可以包括定心盘12，定心盘12被构造成确保切割工具10在收集容器20的中心孔21内居中。定心盘12还可用于防止所采集的软组织碎片朝向收集容器20的近端穿过。
为了从供体部位采集软组织，收集容器20被布置成可相对于外壳30轴向移动，例如通过将收集容器20布置成在外壳30内可轴向移动，其中，切割工具10相对于外壳30固定。另外，切割工具10可相对于外壳30和收集容器20轴向移动。图2示出了切割工具10，处于第一缩回位置的切割工具10基本上完全布置在收集容器20内部，其中，切割工具10的远侧顶端不突出穿过收集容器20的远侧开口22。收集容器20和/或切割工具10可以朝向第一位置偏置，例如，通过弹性构件，例如本领域已知的弹簧或类似物。
图3示出了操作中的图2的组织采集装置1。操作者已将组织采集装置1放置在所选择的供体部位上并将组织采集装置1压靠在皮肤的外层即表皮2上。这使得切割工具10和外壳30相对于收集容器20在远侧方向上移动，如向下箭头所示，使得切割工具10突出穿过收集容器20的远侧开口22并穿透皮肤。同时，收集容器20保持压靠皮肤并且相对于外壳30和切割工具10在近侧方向上位移，如向上箭头所示。然后，切割工具10的旋转运动将从供体部位切割并移除软组织，并将所采集的软组织向近侧转移到收集容器20中。为此，切割工具10可以为包括螺旋槽的钻头，该钻头通过钻头的旋转将所采集的软组织微移植物3沿着轴向上拉动。由于收集容器20的远端压靠皮肤而形成的紧密密封，所采集的软组织碎片3将不会从收集容器20外面的供体部位展开。相反，采集的软组织碎片3将进入收集容器20的内部。
尽管上面关于皮肤组织进行了描述，但是根据本发明的组织采集装置1可以用于采集其他类型的软组织，例如，身体任何部位的软结缔组织、肌肉组织、神经组织、上皮组织、粘膜等。
收集容器20的轴向运动范围确定了切割工具10进入待采集的软组织中的穿透深度。收集容器20的外表面可以设置有渐变标记，以向操作者指示穿透深度。这有利于在期望深度处采集软组织。此外，收集容器20可以设置有具有例如外部环形凸缘23的形状的抵接构件，该抵接构件被布置成抵靠外壳30的面向远侧的部分，以便限制沿近侧方向的轴向移动并因此限制切割工具10的穿透深度。可选地，组织采集装置1可以设置有用于选择性地将收集容器20和/或切割工具10相对于外壳30固定在期望的轴向位置的装置。
图4以特写图示出了组织采集装置1的另一优选的实施例。这里，收集容器20的远端包括中空针形状的尖锐顶端24。尖锐的顶端24适于在供体部位处容易地向下穿透表皮2直至期望的深度，例如真皮4，并从而用作切割工具10的套管或中空针。在穿透之后，切割工具10通过尖锐顶端24向远侧移动，而不与期望穿透深度之上的表皮组织2接触。这将仅对预期目标深度的表皮组织2造成最小的损伤。在目标深度处，切割工具10将突出穿过中空针并采集目标真皮组织4，于是如上所述，所采集的真皮组织微移植物5将被向近侧拉入收集容器20中，同时使表皮2水平处的伤口表面积最小化，从而最大限度地减少疤痕和感染的风险。
一旦已经采集了足够量的软组织，操作者将减轻收集容器20上的压力，以使切割工具10通过远侧开口22缩回。为了从收集容器20中取出所采集的软组织碎片3，可以使用注射器冲洗或取出微移植物。为此，收集容器20可以包括标准注射器连接(未示出)。
作为替代方案，收集容器20可以改为可拆卸地附接到外壳30上，并因此在采集手术终止时被拆卸。为此，外壳30可包括易碎部分，该易碎部分适于破裂以允许进入收集容器20中。
图5a-5c示出了根据本发明的组织采集装置1的替代实施例，其中，进一步有利于取出所采集的组织。如在先前的实施例中，组织采集装置包括切割工具10，切割工具10被布置在收集容器20的中心孔中并且两者均容纳在外壳30中。如图5a所示，收集容器20通过弹簧25在远侧方向上偏置，从而将切割工具10的远侧顶端覆盖在缩回位置。然而，如上所述，还预见到用于偏压收集容器20的其他替代方案。
在图5b中，如箭头所示，将组织采集装置1压靠在要在期望的供体部位处采集的软组织的表面上。当收集容器20的远端接触组织表面时，操作者施加在外壳30上的力使弹簧25被压缩并且收集容器20相对于外壳30和切割工具10在近侧方向上移动，从而允许切割工具10穿透到组织中。
图5c示出了用于从收集容器20取出采集的组织的机构。在外壳30的近端处设置有把手或手柄40，把手或手柄40连接到与收集容器20和切割工具10同轴布置的活塞41。活塞41为中空的，并且切割工具10被布置在活塞41的中心孔中，如图5c中的阴影线所示。把手40可相对于外壳30旋转，然后相对于外壳30沿远侧方向移动，从而沿远侧方向推动活塞41以使其进入收集容器20中，如图5c中较弱的阴影所示。同时，收集容器20中的采集的组织被活塞41沿远侧方向移位，并因此可以通过收集容器20的远侧开口22离开。活塞41的直径适配于收集容器20的内径，以实现紧密配合，从而确保所有采集的组织被活塞41移位。有利地，收集室20的远端处的阴影线或易碎部分在活塞41的远侧顶端42到达其最远侧位置时不可逆地打开或破裂，以便于取出所采集的组织。远侧顶端42可以进一步为尖锐的，以便于易碎部分的破裂。该功能还用于可视地示出组织采集装置1和收集容器20已被使用并因此应被丢弃。
还公开了一种通过布置在收集容器内的旋转切割工具从供体部位采集软组织微移植物或在软组织中产生微移植物的方法，其中，在该手术期间将收集移除的软组织片。
根据第1项所述的方法，其中，收集容器为圆筒形的并且配备有标准注射器连接以便于冲洗。
根据第1项所述的方法，其中，切割工具上的螺旋槽将软组织碎片移动到收集容器的内部。
根据第1项所述的方法，其中，借助于真空泵将软组织碎片吸入收集容器中。
根据第1项所述的方法，其中，切割工具的数量不止一个。
根据第1项所述的方法，其中，容器的数量不止一个。
根据第1项所述的方法，其中，切割工具的大小在5mm至0.05mm之间。
根据第1项所述的方法，其中，切割工具平行于皮肤表面工作。
根据第1项所述的方法，其中，切割工具垂直于皮肤表面工作。
还公开了一种通过配备有容器的旋转切割工具从供体部位采集软组织微移植物的方法，其中，收集容器顶端为中空针的形状，该中空针提供清洁的切割以最小化对供体部位处的组织表面的损伤。
根据第10项所述的方法，其中，收集容器为圆筒形的并且配备有标准注射器连接以便于冲洗。
根据第10项所述的方法，其中，切割工具上的螺旋槽将软组织碎片移动到收集容器的内部。
根据第10项所述的方法，其中，借助于真空泵将软组织碎片吸入收集容器中。
根据第10项所述的方法，其中，切割工具的数量不止一个。
根据第10项所述的方法，其中，容器的数量不止一个。
根据第10项所述的方法，其中，切割工具的大小在5mm至0.05mm之间。
根据第10项所述的方法，其中，切割工具在供体部位处平行于组织表面工作。
根据第10项所述的方法，其中，切割工具在所述供体部位处垂直于所述组织表面工作。