骨處理系統(tǒng)和方法
【專利說(shuō)明】骨處理系統(tǒng)和方法
[0001]本發(fā)明專利申請(qǐng)是國(guó)際申請(qǐng)?zhí)枮镻CT/US2010/061988，國(guó)際申請(qǐng)日為2010年12月23日，進(jìn)入中國(guó)國(guó)家階段的申請(qǐng)?zhí)枮?01080065177.X，名稱為“骨處理系統(tǒng)和方法”的發(fā)明專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。
【背景技術(shù)】
[0002]顆?；穷w粒用于各種醫(yī)療和外科過程。例如，細(xì)顆?；墓穷w?？捎糜诩棺等诤弦孕迯?fù)由于損傷、移植手術(shù)或組織重建造成的缺陷。為了對(duì)骨進(jìn)行處理以用在醫(yī)療和外科過程中，采取幾個(gè)骨處理步驟。在一示例過程中，從患者通過外科手術(shù)取出(即獲取)包括骨的組織樣本。在從患者取出骨之后，從骨去除非骨組織(例如肌肉、骨膜、結(jié)締組織)以制備用于顆?；墓?。目前的去除非骨組織的骨處理方法會(huì)是耗時(shí)的、勞動(dòng)密集的且對(duì)于醫(yī)護(hù)人員危險(xiǎn)的(例如割穿手套)。在一示例中，技師使用手術(shù)刀從骨手動(dòng)去除非骨組織。使用手術(shù)刀進(jìn)行非骨組織的手動(dòng)去除持續(xù)約45分鐘，且易于造成操作者疲勞和可能的傷害。一旦從骨去除非骨組織，剝裸骨可由骨粉碎機(jī)進(jìn)一步處理以形成顆?；墓穷w粒。無(wú)論如何，以無(wú)菌方式在醫(yī)療環(huán)境中進(jìn)行骨處理是非常重要的。此外，高效、安全且可靠地進(jìn)行骨處理步驟也是非常重要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本文提出的概念涉及骨處理的各方面。一方面，一種方法包括將至少部分覆蓋在非骨組織內(nèi)的骨定位在骨剝裸裝置內(nèi)，所述非骨組織包括肌肉、骨膜和結(jié)締組織中的至少一種。運(yùn)行骨剝裸裝置的功率源以將組織從骨分離而產(chǎn)生剝裸骨。運(yùn)行骨粉碎裝置以將剝裸骨顆?；a(chǎn)生顆?；穷w粒。
[0004]另一方面，一種剝裸器包括具有切割表面的切割滾筒和定位在切割滾筒內(nèi)的葉輪。軸聯(lián)接到葉輪和滾筒中的至少一個(gè)并隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，而功率源聯(lián)接到軸以向其提供轉(zhuǎn)動(dòng)力。
[0005]又一方面，一種組織分離器可聯(lián)接到功率源以用于從骨去除非骨組織，所述非骨組織包括肌肉、骨膜和結(jié)締組織中的至少一種。組織分離器包括外殼、定位在外殼內(nèi)的切割滾筒和定位在切割滾筒內(nèi)的葉輪。
[0006]又一方面，一種骨處理方法包括將至少部分覆蓋有非骨組織的骨放置在無(wú)菌殼體內(nèi)，所述非骨組織包括肌肉、骨膜和結(jié)締組織中的至少一種。無(wú)菌殼體包括葉輪和切割表面。葉輪聯(lián)接到功率源，且葉輪隨著功率源轉(zhuǎn)動(dòng)以將骨壓抵切割表面而從骨去除組織。
[0007]另一方面包括一種組織分離器，該組織分離器具有定位在滾筒內(nèi)的帶刷葉輪。帶刷葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)以從骨去除非骨組織。
[0008]另一方面包括一種組織分離器，該組織分離器具有定位在滾筒內(nèi)的加壓流體噴嘴。將加壓流體對(duì)準(zhǔn)覆蓋在非骨組織內(nèi)的骨，以從骨去除非骨組織。
[0009]附圖的簡(jiǎn)要描述
[0010]圖1是骨處理方法的流程圖。
[0011]圖2是骨處理系統(tǒng)的示意圖。
[0012]圖3是骨剝裸器的示意性剖視圖。
[0013]圖4是具有葉輪的第一實(shí)施例的骨剝裸器的組織分離器的立體圖。
[0014]圖5是具有葉輪的第二實(shí)施例的骨剝裸器的組織分離器的立體圖。
[0015]圖6是具有葉輪的第三實(shí)施例的骨剝裸器的組織分離器的立體圖。
[0016]圖7是骨剝裸器的組織分離器的立體圖，骨剝裸器具有滾筒和從滾筒徑向向內(nèi)延伸的多個(gè)剛毛。
[0017]圖8是具有替代葉輪的圖7的組織分離器的立體圖。
[0018]圖9是具有多個(gè)帶刷葉輪的骨剝裸器的組織分離器的立體圖。
[0019]圖10是具有聯(lián)接到承載件的多個(gè)帶刷葉輪的骨剝裸器的組織分離器的立體圖。
[0020]圖1lA是具有繞滾筒周長(zhǎng)定位的多個(gè)帶刷葉輪的骨剝裸器的組織分離器的俯視圖。
[0021]圖1lB是圖1lA的組織分離器的立體圖。
[0022]圖12是具有多個(gè)遞送加壓流體的噴嘴的骨剝裸器的組織分離器的剖視圖。
[0023]圖13是具有多個(gè)遞送加壓流體的噴嘴和轉(zhuǎn)動(dòng)葉輪的骨剝裸器的組織分離器的剖視圖。
[0024]圖14是具有轉(zhuǎn)動(dòng)滾筒和遞送加壓流體的噴嘴的骨剝裸器的組織分離器的剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]參照?qǐng)D1和2，示出可用于處理材料以供醫(yī)療使用的方法100和系統(tǒng)200。下文關(guān)于來(lái)自患者的自體移植物討論該方法和系統(tǒng)，但也可應(yīng)用于諸如同種異體移植物，合成材料，包括自體移植物、同種異體移植物和合成材料中的一種或多種在內(nèi)的組合。其它材料可包括骨形態(tài)發(fā)生蛋白(BMP)、去礦化骨基質(zhì)、羥基磷灰石(HA)、珊瑚等。在方法100和系統(tǒng)200中，使用已知外科骨獲取技術(shù)從患者獲取組織樣本202 (步驟102)。獲取的組織包括骨和諸如肌肉、骨膜和結(jié)締組織之類的非骨組織。然后將獲取的組織樣本202放入從骨去除組織(步驟104)的骨剝裸器204 (也稱為骨剝裸裝置)。
[0026]本文使用的剝裸涉及從骨去除非骨組織。具體來(lái)說(shuō)，骨剝裸器204包括組織分離器206、聯(lián)接件208和功率源210。組織分離器206能夠?qū)⒁患蚨嗉@取的組織202還原成剝裸骨212。本文所使用的剝裸骨是基本上沒有諸如肌肉、骨膜和結(jié)締組織之類的非骨組織的骨。功率源210可采取多種形式，諸如電動(dòng)機(jī)、氣壓源、手動(dòng)曲柄等。功率源210用于自動(dòng)地移動(dòng)組織分離器206。聯(lián)接器208將功率源210聯(lián)接到組織分離器206，且在某些實(shí)施例中，可允許將顆粒還原器與功率源210相對(duì)容易地連接和斷開。在一實(shí)施例中，將組織分離器206從聯(lián)接器208拆除并翻轉(zhuǎn)以倒空剝裸骨212。
[0027]然后將剝裸骨212放入骨粉碎機(jī)214，該骨粉碎機(jī)214將骨顆?；?步驟106)以用于手術(shù)。骨粉碎機(jī)214還包括顆粒還原器216、聯(lián)接器218和功率源220。顆粒還原器216能夠?qū)兟愎沁€原成更小的顆粒以形成顆?；墓?22。功率源220用于自動(dòng)地移動(dòng)顆粒還原器216并可采取各種形式，諸如電動(dòng)機(jī)、氣壓源、手動(dòng)曲柄等。聯(lián)接器218用于將功率源220聯(lián)接到顆粒還原器216，且在某些實(shí)施例中，可允許將顆粒還原器216與功率源220相對(duì)容易地連接和斷開。然后可將顆?；穷w粒222用在過程中，諸如醫(yī)療或外科過程(步驟108)。示例性過程包括但不限于脊椎融合(例如腰椎、胸椎、頸椎)、髖關(guān)節(jié)植入物、矯形外科術(shù)、自體移植術(shù)、同種異體移植術(shù)、乳房整形術(shù)、顱部手術(shù)、組織重建、研宄和乳突切除術(shù)。
[0028]盡管示出骨剝裸器204和骨粉碎機(jī)214為分開的部件，但值得指出的是骨剝裸器204和骨粉碎機(jī)214可整合在一起和/或共享諸如馬達(dá)、聯(lián)接器、外殼等的一個(gè)或多個(gè)部件。例如，骨剝裸器204的組織分離器206和骨粉碎機(jī)214的顆粒還原器216可各形成選擇性地聯(lián)接到聯(lián)接器和功率源以進(jìn)行骨處理步驟104和106的無(wú)菌殼體。在該示例中，組織分離器206和顆粒還原器216可形成一次使用的無(wú)菌殼體，或者替代地在每次使用后進(jìn)行消毒。此外，盡管示出骨剝裸器204和骨粉碎機(jī)214處于大致豎直垂向取向，但骨剝裸器204和骨粉碎機(jī)214可處于大致水平取向或根據(jù)需要為其它取向。
[0029]圖3是骨剝裸器204的示意性剖視圖。在所示實(shí)施例中，組織分離器206包括帽302、外殼304、葉輪306、軸308和切割滾筒310。使用期間，帽302固定到外殼304，而葉輪306定位在切割滾筒310內(nèi)。在其它實(shí)施例中，可不包括帽302。例如，外殼304可由分體式蛤殼設(shè)計(jì)或簡(jiǎn)單的具有開口的管狀設(shè)計(jì)形成，對(duì)于具有開口的管狀設(shè)計(jì)，獲取的組織樣本可從第一開口端穿過組織分離器206到達(dá)第二開口端。軸308通過聯(lián)接器208聯(lián)接到功率源210。葉輪306聯(lián)接到軸308以隨之轉(zhuǎn)動(dòng)。如上所述，葉輪306和軸308取向成大致垂向取向(如圖所示)或如果需要取向成大致水平取向。當(dāng)葉輪306轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，組織樣本被壓抵切割滾筒310，從而從骨去除非骨組織。在一實(shí)施例中，葉輪306和軸308相對(duì)于切割滾筒310偏移，從而葉輪306和軸308所共有的中心軸線312從滾筒310的中心軸線314側(cè)向移位。即是說(shuō)，葉輪306和軸308相對(duì)于切割滾筒310偏心定位。于是，葉輪306和切割滾筒310的邊緣之間存在不一致定位，如下文所述。
[0030]葉輪306包括從轂320朝向切割滾筒310的內(nèi)部切割表面322徑向延伸的第一葉片316和第二葉片318。在替代實(shí)施例中，葉輪306僅包括單個(gè)葉片。第一葉片316包括葉片邊緣324，而第二葉片318包括葉片邊緣326。
[0031]示例地，第一葉片316和第二葉片318具有類似長(zhǎng)度，而葉片邊緣324和326大致平行于切割表面322延伸。由于葉輪306和滾筒310之間的偏心關(guān)系，形成葉片邊緣324、326與切割表面322之間的不一致定位?？删蛷那懈钸吘?22至葉片邊緣326的第一最小距離330小于從切割表面322至葉片邊緣324的第二最小距離332來(lái)描述該不一致定位。
[0032]葉輪306圍繞軸308轉(zhuǎn)動(dòng)，葉片邊緣324、326與切割表面322之間的距離基于葉輪306與切割滾筒310之間的偏心關(guān)系變化。葉輪的其它葉片邊緣根據(jù)葉片邊緣的相應(yīng)徑向位置定位在距離330與距離332之間的距離處。在葉輪306轉(zhuǎn)動(dòng)180°時(shí)，葉片邊緣324將定位在到表面322距離332處，而葉片邊緣326將定位在到表面322距離330處。在一實(shí)施例中，距離330大致為零，從而葉片邊緣324緊靠或接觸表面322。另外，葉輪306的葉片與切割滾筒310之間的葉片應(yīng)力和/或干涉隨著葉輪306的角度位移而變化。
[0033]作為葉輪306偏心定位在切割滾筒310內(nèi)的替代方式，葉輪306的各個(gè)葉片的長(zhǎng)度可調(diào)節(jié)成形成葉片的邊緣與切割表面322之間的不一致定位。例如，葉輪306和切割滾筒310會(huì)偏心定位，其中某些葉片會(huì)定位在到切割表面322的不同距離處。這些距離可逐漸變化，從而提供葉輪306的葉片邊緣與切割表面322之間與如圖3所示的偏心關(guān)系類似的相對(duì)距離。無(wú)論如何，替代實(shí)施例可隨著葉輪306的角度位移而改變?nèi)~輪306的葉片與切割滾筒310之間的葉片應(yīng)力和/或干涉。
[0034]參照?qǐng)D4，葉輪306包括從中心軸線312徑向向外延伸的多個(gè)葉片336。多個(gè)葉片336中每個(gè)葉片