專利名稱：椎間盤(pán)移植物和移植方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及推間盤(pán)移植物，以及制備、保存和移植這樣的稚間盤(pán) 移植物的方法。
背景技術(shù)：
推間盤(pán)在稚骨之間提供可動(dòng)性和震動(dòng)墊。在解剖學(xué)上，推間盤(pán)包 括位于中央的髓核(nucleus pulposus )，髓核由細(xì)胞和不溶性細(xì)胞外基 質(zhì)組成，所述細(xì)胞外基質(zhì)是由該核自身產(chǎn)生的。細(xì)胞外基質(zhì)由膠原、 蛋白多糖以及水組成。髓核被纖維環(huán)(annulus fibrosis)圍繞，纖維環(huán) 還由細(xì)胞(纖維細(xì)胞和軟骨細(xì)胞)、膠原纖維以及細(xì)胞外基質(zhì)組成。終板 連接在骨組織，推骨上。
迄今為止，有幾種治療推間盤(pán)變性疾病的方法。脊柱融合術(shù)已經(jīng) 被廣泛用于在多種不同臨床情境中獲得機(jī)械支持和穩(wěn)定，所迷臨床情 境是例如推間盤(pán)變性疾病或誘導(dǎo)脊柱不穩(wěn)定的感染和惡性疾病。雖然 在大部分情況下結(jié)果是令人滿意的，但是已經(jīng)報(bào)道了長(zhǎng)期并發(fā)癥例如 相鄰節(jié)段變性，并且一直是個(gè)問(wèn)題。該變性的機(jī)制潤(rùn)潤(rùn)是不清楚的。 尸體研究表明了在模擬的脊柱融合術(shù)之后，在相鄰的未融合推間盤(pán)中 盤(pán)內(nèi)壓力增加?；仡櫺耘R床分析表明，對(duì)于采用了剛性裝置來(lái)融合腰 推的患者，相鄰節(jié)段障礙的危險(xiǎn)性要更高。 一些研究表明，在短的剛 性脊椎融合術(shù)之后，改變的機(jī)械環(huán)境導(dǎo)致相鄰節(jié)段變性加劇。
為了避免改變稚間關(guān)節(jié)的生化功能，已經(jīng)進(jìn)行了一些努力來(lái)開(kāi)發(fā) 人造推間盤(pán)，如幾個(gè)公布的專利中所述(U.S.專利6,958,078、 6,989,032 和6,692,495 (所有這些專利都引入本文以供參考))。這樣的開(kāi)發(fā)工作所 遇到的某些困難包括移植物固定、生物相容性以及能夠復(fù)制形式和功 能的適當(dāng)材料與設(shè)計(jì)的鑒定。在臨床上，替代整個(gè)推間盤(pán)的裝置表現(xiàn)
3出 一 些弱點(diǎn)。整個(gè)推間盤(pán)置換依賴于人造稚間盤(pán)與脊稚終板的連接。 已經(jīng)公開(kāi)了多種不同的連接方法，包括使用螺絲釘、長(zhǎng)釘和多孔向內(nèi)
生長(zhǎng)材料。這個(gè)推間盤(pán)/脊推界面可能會(huì)由于非天然生物材料而變松。 已經(jīng)報(bào)道了與假體變松及其修正手術(shù)有關(guān)的問(wèn)題，這些問(wèn)題與整個(gè)膝
蓋和贅部置換手術(shù)所遇到的問(wèn)題類(lèi)似。這樣，用人造稚間盤(pán)進(jìn)行的整
個(gè)置換的長(zhǎng)期結(jié)果仍然需要檢查。
因此，變性推間盤(pán)疾病的理想治療是能夠保持天然推間盤(pán)功能的
治療。如果稚間盤(pán)功能能夠用生物天然稚間盤(pán)置換來(lái)恢復(fù)，那么可以
將目前人造稚間盤(pán)置換的缺點(diǎn)降至最小(如果不能消除的話)。
發(fā)明概述
本發(fā)明提供了治療變性、患病或創(chuàng)傷的人脊柱推間盤(pán)的方法。根 椐該方法，從新鮮的人供體收獲推間盤(pán)同種異體移植物單位。該供體 推間盤(pán)單位優(yōu)選包括推間盤(pán)，該推間盤(pán)包括其所有構(gòu)造，包括髓核、 纖維環(huán)、細(xì)胞外基質(zhì)、終板以及脊推骨組織在該推間盤(pán)兩側(cè)上的部分。
可以使用方法例如溫度改變、鹽水或其他溶液洗滌以及形狀骨切 開(kāi)術(shù)，將供體推間盤(pán)單位改造和處理以改變、刺激、除去或插入活細(xì) 胞?？梢员４婕?xì)胞外基質(zhì)和原始細(xì)胞?？梢耘囵B(yǎng)其他相關(guān)細(xì)胞例如髓 核、纖維環(huán)細(xì)胞和干細(xì)胞，并且將其移植到天然堆間盤(pán)同種異體移植 物內(nèi)。
移植是通過(guò)手術(shù)來(lái)進(jìn)行的，并且將變性或患病的推間盤(pán)從患者中 取出，包括脊推終板和推骨在推間盤(pán)兩側(cè)上的部分，該部分的長(zhǎng)度為
小于lmm至整個(gè)節(jié)段，由此產(chǎn)生待填充的空隙。天然推間盤(pán)同種異體 移植物位于手術(shù)產(chǎn)生的空隙內(nèi)。本發(fā)明還包括向天然稚間盤(pán)同種異體 移植物插入、注射或手術(shù)輸入一種或多種組織、細(xì)胞、支架(scaffold) 或物質(zhì)的方法。
附圖簡(jiǎn)迷
通過(guò)結(jié)合附圖的以下優(yōu)選實(shí)施方案的詳細(xì)描述，可以理解本發(fā)明 進(jìn)一步的特征和優(yōu)點(diǎn)，在這些附圖中


圖1A是在植入本發(fā)明的稚間盤(pán)同種異體移植物之前，患者脊柱的 X-射線；和
4圖1B是在植入本發(fā)明的推間盤(pán)同種異體移植物之后，同一患者脊 柱的X-射線。
優(yōu)選實(shí)施方案的詳細(xì)描述 本發(fā)明涉及治療變性、患病或創(chuàng)傷的人脊柱推間盤(pán)的方法。根據(jù) 該方法，從新鮮的人供體收獲天然推間盤(pán)同種異體移植物。該天然同 種異體移植物優(yōu)選包括具有其所有構(gòu)造部分的推間盤(pán)，即髓核、纖維 環(huán)、細(xì)胞外基質(zhì)、終板以及脊推骨組織在該推間盤(pán)兩側(cè)上的部分，該 部分的長(zhǎng)度為小于1 mm至整個(gè)推骨。天然稚間盤(pán)同種異體移植物還可 以包括生長(zhǎng)因子、蛋白、細(xì)胞因子、組織培養(yǎng)基、分化因子、水凝膠、 人造支架、抗生素和/或其有用的組合。該天然推間盤(pán)同種異體移植物 可用于在患有變性或其他推間盤(pán)疾病的患者中恢復(fù)功能以及減輕或消 除疼痛。
有關(guān)組織獲取的指導(dǎo)原則，包括切除手術(shù)技術(shù)，供體死亡與組織 獲取之間的小時(shí)數(shù)，以及對(duì)于供體傳染性疾病的測(cè)試在文獻(xiàn)中充分地
描述過(guò)。
制備天然稚間盤(pán)同種異體移植物:使用在死亡后最長(zhǎng)幾小時(shí)取出 來(lái)的人供體的Cl至Sl脊柱來(lái)制備天然推間盤(pán)同種異體移植物。對(duì)于 如文獻(xiàn)中所描迷的傳染性疾病測(cè)試，供體脊柱必須呈陰性。除去周?chē)?肌肉、后部結(jié)構(gòu)(posterior element)以及其他軟組織之后，在終板上 從推間盤(pán)上面和下面小于1 mm處到包括整個(gè)推骨進(jìn)行骨切開(kāi)術(shù)。將獲 得的推間盤(pán)移植物用例如鹽水溶液洗滌，并且于0°C或4°C至最高達(dá) 200。C，在RPMI-1640低溫保存溶液(10%二甲亞砜[DMSO]或類(lèi)似溶液) 中浸泡10分鐘至2小時(shí)或者如果需要的話任何更長(zhǎng)時(shí)間。然后逐步降 低溫度至0。C,之后降低至-15。C并保持1小時(shí)，然后降低至-40。C并 保持1小時(shí)，或其任何有用組合，之后降低至-80。C并保持1小時(shí)，然 后將推間盤(pán)移植物保存在液氮(-196。C或更低溫度)中直至手術(shù)。保存時(shí) 間可以為1天至2年。
天然推間盤(pán)同種異體移植物可以是推間盤(pán)自體移植物、同種異體 移植物或異種移植物，其包括供體推骨的部分或完全去細(xì)胞化的纖維 環(huán)、終板和髄核組織。纖維環(huán)、終板和髄核組織可以是天然或人工交 聯(lián)的?？梢詫⒔宦?lián)的纖維環(huán)、終板和髄核與注射或手術(shù)插入的天然或人造支架合并。優(yōu)選地，在終板上于供體稚骨或推間盤(pán)上面和下面大
約0至60 mm處切下供體脊柱切片。稚間盤(pán)具有預(yù)定的三維形狀，寬 度為約5-70mm，深度為約5-50 mm，并且高度為約0.5-30 mm。
從供體中取出后，將推間盤(pán)用鹽水洗滌，并且在保存溶液例如 RPMI-1640低溫保存溶液(10。/o二甲亞砜[DMSO]和/或血清)中浸泡1分 鐘至1個(gè)月。
也可以在實(shí)驗(yàn)室冷藏裝置內(nèi)用液氮或其他液化氣體例如氦或者用 干水將溫度逐步或連續(xù)降低至0。C,然后降低至-40。C，之后再降低至 -80°C，最后降低至-200。C,這時(shí)將推間盤(pán)保存在液氮或其他合適冷液 體中，或者保存在低溫冷藏器中。
推間盤(pán)保存之后，使用天然推間盤(pán)同種異體移植物來(lái)替代變性、
患病或創(chuàng)傷的人推間空間。用于取出推間盤(pán)和 一 部分堆骨的手術(shù)技術(shù)
是脊推外科眾所周知的。天然推間盤(pán)同種異體移植物是未固定的，或
者是使用固定方法固定的，所迷固定方法包括縫合、組織膠或粘合材
料以圍繞在所述待治療推間盤(pán)區(qū)域的組織上。可以使用有益于幫助將
推間盤(pán)固定在相鄰骨上的可再吸收或不可再吸收的骨植入材料。然后
天然推間盤(pán)同種異體移植物放置在手術(shù)產(chǎn)生的空隙內(nèi)。手術(shù)橾作可以 例^口^口下戶斤&:
對(duì)處于全身麻醉的患者，暴露出患病的推間盤(pán)。取出患病的推間 盤(pán)和相鄰骨終板后，選擇尺寸最一致的保存的天然推間盤(pán)同種異體移 植物，并且通過(guò)在37°C的生理鹽水中浸泡來(lái)迅速融化。然后將推間盤(pán) 同種異體移植物放置在沒(méi)有內(nèi)部固定的切開(kāi)的堆間盤(pán)的縫內(nèi)。在從麻
醉中恢復(fù)之后，讓患者自由活動(dòng)幾小時(shí)至幾天，采用或不采用外部支撐。
在手術(shù)之前和/或手術(shù)期間，以及手術(shù)后幾小時(shí)或幾周或幾個(gè)月， 將生長(zhǎng)因子例如骨形態(tài)發(fā)生蛋白、活細(xì)胞和千細(xì)胞加到天然同種異體 移植物中。延長(zhǎng)引入活細(xì)胞可以讓供體骨終板在細(xì)胞引入之前再形成 血管。該終板血管再形成對(duì)于營(yíng)養(yǎng)擴(kuò)散至移植的天然推間盤(pán)同種異體 移植物細(xì)胞以及從其中的擴(kuò)散很重要?；蛘?，可以在手術(shù)移植之前、 期間和之后，將活細(xì)胞、生長(zhǎng)因子或其他相關(guān)物質(zhì)加到天然同種異體 移植物中。如圖1所示，在手術(shù)移植之前、期間和之后進(jìn)行放射學(xué)評(píng)估?？?以在手術(shù)之前和手術(shù)后立即以及手術(shù)后的任何時(shí)間拍攝患者的移植脊
柱單位的前后和側(cè)向X線照片。使用計(jì)算機(jī)化數(shù)字轉(zhuǎn)換器，在側(cè)面X
線照片上測(cè)量推間盤(pán)的前、中和后高度?？梢酝ㄟ^(guò)動(dòng)態(tài)彎曲-牽伸x線
照片來(lái)監(jiān)測(cè)分節(jié)運(yùn)動(dòng)?？梢允褂肕RI來(lái)監(jiān)測(cè)移植的推間盤(pán)的水合或變
性狀態(tài)。
引用的參考文獻(xiàn)
以下文獻(xiàn)引入本文以供參考
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已經(jīng)參照優(yōu)選的實(shí)施方案描迷了本發(fā)明。在不背離本發(fā)明實(shí)質(zhì)以 及范圍的情況下可以對(duì)本發(fā)明做出不同的改變。因此，本發(fā)明的范圍 由權(quán)利要求書(shū)限定。
權(quán)利要求
1.制備和保存用于從一個(gè)人體移植到另一個(gè)人體中的椎間盤(pán)的方法，所述方法包括在最近死亡或不久要死亡的患者中通過(guò)手術(shù)途徑獲得椎間盤(pán)；取出在其每一側(cè)包括至少一部分椎骨的椎間盤(pán)；用標(biāo)準(zhǔn)鹽水洗滌該椎間盤(pán)；將椎間盤(pán)浸泡在低溫保存溶液中；和通過(guò)將其溫度逐步降低至約0℃，然后降低至約-15℃，之后降低至約-40℃，然后降低至約-80℃來(lái)冷凍椎間盤(pán)；和將冷凍的椎間盤(pán)保持在低于約-150℃的溫度下。
2. 權(quán)利要求1的方法，其中將推間盤(pán)保存在液氮中。
3. 權(quán)利要求2的方法，其中在保存之后，通過(guò)將推間盤(pán)浸泡在室溫或體溫的鹽水中來(lái)融化。
4. 置換患者中損害的推間盤(pán)的方法，所述方法包括通過(guò)手術(shù)途徑荻得損害的推間盤(pán)，并且將損害的推間盤(pán)與在該推間盤(pán)兩側(cè)上的一部分推骨取出；插入從死亡供體患者中收獲的在其兩側(cè)具有至少一部分推骨的推間盤(pán)，所述推間盤(pán)進(jìn)行過(guò)以下處理用標(biāo)準(zhǔn)鹽水洗滌，在低溫保存溶液中保存，然后將逐步冷凍至約0。C，之后冷凍至約-15。C,然后冷凍至約-40。C,之后冷凍至約-80。C,然后冷凍至約-150。C,之后在室溫或體溫融4匕。
5. 權(quán)利要求4的方法，其中在手術(shù)之前、手術(shù)期間或手術(shù)之后將生長(zhǎng)因子、活的稚間盤(pán)細(xì)胞或干細(xì)胞加到推間盤(pán)中。
6. 權(quán)利要求2的方法，其中將推間盤(pán)保存在液氮中。
7. 權(quán)利要求4的方法，其中通過(guò)在標(biāo)準(zhǔn)鹽水溶液中浸泡來(lái)將移植物融4匕。
8. 權(quán)利要求4的方法，其中在手術(shù)之前、手術(shù)期間或手術(shù)之后將生長(zhǎng)因子，細(xì)胞因子，分化因子，水凝膠，人造支架，抗生素，活細(xì)胞，包括干細(xì)胞，或活的推間盤(pán)細(xì)胞加到推間盤(pán)或推間盤(pán)相鄰區(qū)域中u
全文摘要
從死亡供體中取出包括相鄰脊椎結(jié)構(gòu)的天然脊柱椎間盤(pán)，在標(biāo)準(zhǔn)鹽水中洗滌，在低溫保存溶液中保存，然后通過(guò)使用液氮或類(lèi)似方法逐漸降低溫度來(lái)冷凍?？梢詫⒅踩胛镌跇?biāo)準(zhǔn)鹽水溶液中融化，然后植入到需要椎間盤(pán)置換的患者中。
文檔編號(hào)A61F2/44GK101495067SQ200780028211
公開(kāi)日2009年7月29日 申請(qǐng)日期2007年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月26日
發(fā)明者阮狄克, 陸?zhàn)K 申請(qǐng)人:香港大學(xué)