專利名稱：可植入連接裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可植入連接裝置，更特定而言，涉及一種可植入于患者頭骨內(nèi)以 向腦中的電極提供電氣接入的裝置。
背景技術(shù)：
WO 2005/039694A1公開了一種需要向患者腦植入電極的方法。這種電極的控制與 供電可無線地實(shí)現(xiàn)，但這是復(fù)雜、敏感的過程，且具有很小的功效。相反，有線連接具有以下 缺點(diǎn)線穿過頭骨的過渡經(jīng)受機(jī)械應(yīng)力，這種機(jī)械應(yīng)力可能會導(dǎo)致斷線。此外，線的饋通經(jīng) 常會引起炎癥。

發(fā)明內(nèi)容
基于這種情形，本發(fā)明的目的在于提供一種用于穿過骨骼結(jié)構(gòu)而電氣可靠地且生 理上良好相容地接入到電子構(gòu)件的裝置。這個目的由根據(jù)權(quán)利要求1所述的可植入連接裝置實(shí)現(xiàn)。優(yōu)選實(shí)施例在附屬權(quán)利 要求中公開。本發(fā)明所提出的裝置將在下文中被稱作“可植入連接裝置”，因?yàn)槠鋵⒖芍踩氲饺?或動物患者的活體內(nèi)(即，其必須足夠小以用于此目的且是生物相容的)，且因?yàn)槠鋵⒂糜?不同構(gòu)件(特別是位于如頭骨這樣的骨骼結(jié)構(gòu)相對側(cè)處的構(gòu)件)的電氣連接?？芍踩脒B接 裝置包括以下構(gòu)件-多孔載體，骨骼組織可附連到該多孔載體，其中所述附連可包括限制于載體表面 的接觸和/或骨骼組織到載體內(nèi)的生長。-電氣裝置，其嵌入于載體中或者嵌入于載體中的被保留用于該電氣裝置的至少 一個空間(腔)內(nèi)。該裝置例如可為脈沖發(fā)生器以向位于相鄰組織中的電極遞送電脈沖。所描述的可植入連接裝置具有以下優(yōu)點(diǎn)提供一種用于電氣裝置的受保護(hù)的、穩(wěn) 定的且明確限定的支座，因?yàn)殡姎庋b置在連接裝置(工業(yè))制造期間或者在其后期應(yīng)用期 間嵌入于載體中。此外，連接裝置被制備成最佳地集成于骨骼組織內(nèi)，這是由于其多孔載 體，所述組織可附連到多孔載體上。因此，整個系統(tǒng)可(在愈合后)密切地集成到患者體內(nèi)， 而敏感的電氣構(gòu)件保持在安全的受保護(hù)的人造結(jié)構(gòu)中。載體優(yōu)選地具有開放結(jié)構(gòu)，即，載體的孔隙被連通形成穿過該材料的連通路徑。在 此情況下，(骨骼)組織可生長到載體內(nèi)且因此將(骨骼)組織集成到體內(nèi)。載體可視情況包括可降解的材料和不可降解的材料，優(yōu)選地呈均質(zhì)或異質(zhì)混合物 的形式?？山到獾牟牧峡稍谟线^程中逐步由人體組織替換，從而允許連接裝置最佳地集 成到例如患者頭骨內(nèi)。通過選擇可降解材料與不可降解材料的比例，這種集成的速度和最 終結(jié)果可根據(jù)需要受到控制。此外，能產(chǎn)生一種連接裝置，其具有空間上變化的組合比例， 在電氣裝置附近例如具有更高比例的不可降解材料而在其外圍具有更高比例的可降解材 料。
載體可優(yōu)選地包括陶瓷材料，因?yàn)槠鋵㈩愃乒趋赖姆€(wěn)定性與良好的生物相容性相纟口口。前述陶瓷材料可視情況組織于陶瓷粒子的無規(guī)則或規(guī)則矩陣結(jié)構(gòu)中(其中所述 粒子自身可為無規(guī)則或規(guī)則形狀)。因此，如密度或孔隙度這樣的物理性質(zhì)可根據(jù)需要通過 選擇適當(dāng)結(jié)構(gòu)而設(shè)置。陶瓷材料可優(yōu)選地包括羥磷灰石和/或磷酸三鈣，羥磷灰石和磷酸三鈣分別為不 可降解的材料和可降解的材料，具有對骨骼而言良好的相容性。如果載體包括骨片、膠原、血液凝塊和/或促進(jìn)骨骼形成的藥物，可進(jìn)一步提高可 植入連接裝置到骨骼組織內(nèi)的集成。通過選擇這些材料的組合和量，能根據(jù)每種情況的個 別要求(連接裝置的大小、體內(nèi)的位置、患者年齡等)來影響將連接裝置集成到體內(nèi)的集成 過程。載體還可包括導(dǎo)電材料和/或帶導(dǎo)電涂層的粒子。以此方式，能制備載體以用于 電信號和/或電力的流動。嵌入于載體中的電氣裝置為(或可為)在骨骼組織附近植入或者在骨骼組織內(nèi)植 入的任何類型的電氣構(gòu)件或電子構(gòu)件。在具有重大實(shí)踐重要性的情況下，電氣裝置包括至 少一根導(dǎo)線或引線或者由至少一根導(dǎo)線或引線組成，導(dǎo)線或引線電氣連接該連接裝置的相 對側(cè)。在此情況下，可植入連接裝置可提供穿過骨骼材料的電氣接入，例如到骨骼(例如， 頭骨)內(nèi)腔的接入。這種有線連接的優(yōu)點(diǎn)在于，其為高度可靠的、堅(jiān)固的且具有能效的連 接。此外，線同時最佳地集成到骨骼組織內(nèi)且牢固地嵌入于載體中。線例如可由金屬(銅、 金等)或?qū)щ娋酆衔镏瞥?。前述線將通常連接到在連接裝置兩側(cè)上的另外的裝置，例如連接到在第一(內(nèi)) 側(cè)上的實(shí)施刺激電極和在第二(外)側(cè)上的脈沖發(fā)生器。若可能，線可以以單件的方式延 伸到這些另外的裝置。但在大多數(shù)情況下，需要將嵌入于載體中的線連接到其它電子端子， 例如連接到引導(dǎo)至所提到的刺激電極或脈沖發(fā)生器的線。所嵌入的線到電氣端子的這種連 接可通過適當(dāng)方式進(jìn)行，例如通過釬焊、焊接、膠合、壓接等。優(yōu)選地，嵌入到連接裝置內(nèi)的 線(可逆地或永久地)耦接到至少一個連接器，外部電氣端子也可(可逆地或永久地)耦 接到至少一個連接器。因此，可建立舒適的插頭與插座型連接，其在外科手術(shù)中很容易連接 且其允許互換電氣構(gòu)件而無需移除所植入的連接裝置。上文所提到的線可遵循穿過載體的大致無規(guī)則的路徑?；蛘撸鼈兛裳由齑┻^載 體中的管狀空間，這樣就通過線的最小彎曲應(yīng)力來提供短的路徑，且最重要地，提供隨后 (例如，在外科手術(shù)期間)將線插入到載體內(nèi)的可能性。延伸穿過載體的線可視情況附連到載體材料的粒子(例如在類似燒結(jié)的過程 中)。因此，提供線與載體材料之間的牢固的連接。


參考下文描述的實(shí)施例，本發(fā)明的這些和其它方面將會顯然并被闡明。這些實(shí)施 例將借助于附圖以舉例說明的方式描述，在附圖中圖1示出根據(jù)本發(fā)明的植入于患者頭骨內(nèi)的第一可植入連接裝置的示意截面圖；圖2以透視圖單獨(dú)地示出第一可植入連接裝置；
圖3示出延伸穿過根據(jù)本發(fā)明的第二可植入連接裝置的不規(guī)則載體的兩根線的 放大圖；圖4示出延伸穿過根據(jù)本發(fā)明的第三可植入連接裝置的規(guī)則載體的兩根線的放 大圖；圖5示出具有平行導(dǎo)電路徑的根據(jù)本發(fā)明的第四可植入連接裝置的示意透視圖；相同的附圖標(biāo)記或者以100的整數(shù)倍數(shù)的方式而不同的附圖標(biāo)記在附圖中均指 相同或類似構(gòu)件。
具體實(shí)施例方式在文獻(xiàn)中描述了若干下面這樣的手術(shù)過程其中電極被植入于“腦中”且電脈沖被 遞送到特定位置以治療疾病。這些疾病的實(shí)例為帕金森癥和多種臨床抑郁癥。而且，還使用 耳蝸區(qū)域的刺激來支持患有聽力障礙的患者。在所有這些情況下，電極(或多個電極)被 植入于頭骨區(qū)域內(nèi)。這個電極的末端是遞送工具且向周圍組織轉(zhuǎn)移電脈沖。電極(末端) 以一種方式或其它方式連接到生成這些電脈沖的裝置。前述電極通常在顱骨切開手術(shù)過程中植入。在大多數(shù)情況下，在一側(cè)連接到電極 的線被饋送穿過頭骨到達(dá)位于皮膚下(通常為在鎖骨下方的皮下，在鎖骨下或筋膜下的肌 肉下)的外部裝置且所需布線剛好在皮膚下。在替換骨瓣之后，留下電極。一般而言，關(guān)于電脈沖可如何到達(dá)電極末端，存在多種選擇。一種方法是前述的使 用從該裝置到電極末端的導(dǎo)電路徑(“線”或“引線”)。在“無線”選擇中，使用電場、磁場、 光、聲場或組合通過頭骨來轉(zhuǎn)移能量和/或通信。在無線方法中，不存在必須饋送穿過骨骼 材料的線，這是有利的，因?yàn)檫@種饋通可以是發(fā)炎的來源或者由于疲勞所致的線的機(jī)械故 障的原因。但無線技術(shù)具有某些缺陷，因?yàn)槠涞湍苄铱稍斐刹划?dāng)?shù)木植堪l(fā)熱。為了解決上述問題，本發(fā)明提出使用一種嵌入于頭骨中的可植入連接裝置(或者 “互連”)，其中，在一側(cè)連接類似脈沖發(fā)生器的電氣裝置或者來自該裝置的線(“外線”)，且 在另一側(cè)，線附連和連接到電極末端(“內(nèi)線”)。這種辦法是有益的，因?yàn)橥耆度胗诠趋?中的最佳互連設(shè)計將頭骨兩側(cè)的兩個環(huán)境完全分開。腦組織不同于皮下囊袋(pocket)中的組織，諸如愈合、發(fā)炎或者瘢痕組織形成的 事件具有不同的起源且經(jīng)由不同的生物途徑發(fā)展。在這方面，所提出的可植入連接裝置允 許優(yōu)化內(nèi)線與外線的材料選擇和機(jī)械性質(zhì)。此外，藥物或智能分子(生物的或合成的)附 連到內(nèi)線或外線可改進(jìn)性能。例如這些分子中的某些分子如果用于皮下是很有益的，但不 希望它們與腦組織相結(jié)合。通過使用所提出的可植入連接裝置，外線的替換變得相對容易，因?yàn)榭蓛H通過 皮膚中的小切口接近該裝置。此外，患者可因此易于連接到位于神經(jīng)套(neurological suite)內(nèi)的外部裝置或治療裝置，以例如用于微調(diào)或映射目的。圖1示意性地示出穿過患者頭骨1所截取的截面，其中根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的 可植入連接裝置或“互連” 100被植入到頭骨的孔內(nèi)。引導(dǎo)至如脈沖發(fā)生器(未圖示)的外 部裝置的外線11耦接到連接裝置100的連接器110，連接裝置100的連接器110位于頭骨 1的外側(cè)。同樣，引導(dǎo)至腦組織(未圖示)中的電極的內(nèi)線21附連到連接裝置100的內(nèi)部 連接器130。內(nèi)部連接器110和外部連接器130由嵌入于頭骨1內(nèi)的多孔載體120機(jī)械地耦接。它們還由嵌入于載體120內(nèi)的(單根)線(未圖示)和/或通過使整個載體120導(dǎo) 電而電氣耦接。圖2示出圖1的可植入連接裝置100的透視圖?？煽闯鲞@種裝置100包括三個圓 柱形元件，即外部連接器110，載體120和內(nèi)部連接器130。圖3示出根據(jù)本發(fā)明的第二可植入裝置200的載體220的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。載體包括無 規(guī)則形狀和位置的陶瓷粒子221的矩陣，在陶瓷粒子221之間形成敞開的孔隙結(jié)構(gòu)。兩個 內(nèi)部饋通線241和大致彼此平行地)穿過載體220的空連通的(empty connected) 空間延伸且最終分別連接到外線11、12和內(nèi)線21、22。一般而言，電氣連接通路可例如由金 屬導(dǎo)體或?qū)щ娋酆衔镏瞥伞D4以類似于圖3的示意圖示出第三可植入連接裝置300的載體320的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。 在此情況下，陶瓷粒子321在規(guī)則(周期性)矩陣中具有規(guī)則形狀和位置。被良好地組織的粒子及其預(yù)先限定的孔隙間質(zhì)(interpore)和孔允許最佳骨骼 的形成。內(nèi)部饋通線321、342延伸穿過載體的管狀空間，附連到陶瓷粒子321上。連接通路(線)可在生產(chǎn)期間合并到陶瓷載體內(nèi)?；蛘?，陶瓷材料可包含中空的 管形開口。在應(yīng)用期間，電極線可然后由外科醫(yī)生饋送通過這些開口且被合并于新形成的 骨骼中。在此情況下，可需要電極線的(暫時)固定。所描述的可植入連接裝置的載體可視情況包括一種或多種導(dǎo)電材料(金屬或帶 導(dǎo)電涂層的陶瓷)。以此方式，可形成引導(dǎo)通過連接裝置的導(dǎo)電路徑，該導(dǎo)電路徑可替換上 文所述類型的內(nèi)線。如果包括導(dǎo)電材料的載體區(qū)域由隔離材料彼此分開，則甚至能構(gòu)造通 過載體的多個連接通路。在這方面，圖5示出第四可植入連接裝置400的載體420。載體420包括由隔離陶 瓷材料421分開的多個平行導(dǎo)電路徑441。這種結(jié)構(gòu)例如可由仔細(xì)排序的金屬涂覆的聚合 物珠粒和裸聚合物珠粒來生產(chǎn)，以使得導(dǎo)電通路之間具有絕緣層。為此，例如可使用心軸， 其具有多個平行隔間，其中每個隔間被填充金屬涂覆的珠粒(圖5中的黑色)或者無涂覆 的珠粒(白色)。在移除心軸之后，形成三維聚合物遮罩，該遮罩包括由隔離體421分開的 若干導(dǎo)電通路441。在將所述聚合物遮罩填充陶瓷漿料后，燃燒聚合物珠粒，形成陶瓷，獲得 最終形狀。圖1和圖2的連接裝置100的載體120的結(jié)構(gòu)可分別類似于圖3至圖5的載體 220,320或420 (除了在這些實(shí)施例中使用若干內(nèi)饋通線而不是一個內(nèi)饋通線的事實(shí))。載體的開放結(jié)構(gòu)通常是優(yōu)選的，因?yàn)檫@將促進(jìn)骨骼形成并因此促進(jìn)連接裝置與天 然骨骼的融合。內(nèi)、外線11、12、21、22的附連可通過壓接、膠合、釬焊或焊接(體外-體內(nèi)(ex vivo))進(jìn)行。而且如圖1和圖2所示的額外“標(biāo)準(zhǔn)”連接器110、130可用于允許容易且可 逆的“插塞”連接。載體優(yōu)選地包括(生物)陶瓷材料和例如由羥磷灰石(HA，不可降解)和/或磷 酸三鈣(TCP，可降解)制成的粒子。陶瓷材料例如可由100%的HA制成，或者其可包括HA 與TCP的組合。那么HA與TCP的比例決定這種“人造骨骼”的降解，其中HA/TCP大約為 60/40的比例可用作“黃金標(biāo)準(zhǔn)”；但也可使用其它比例。關(guān)于合適載體材料的另外細(xì)節(jié)例如 可見于 US4195366、US4629464、US5017518、US5096814、US5266248、US5355898、US5531794、US5549123、US5916553 或 US6149688 中。存在用于產(chǎn)生多孔陶瓷材料的許多方法。具有開放、良好地組織的結(jié)構(gòu)(包含孔 間連通)的多孔陶瓷材料例如可通過使用聚合物珠粒(諸如PMMA)來生產(chǎn)以做出陶瓷材 料的陰壓痕(negativeimpression)。在本申請中所描述的方法的情況下，金屬線或其它導(dǎo) 電材料放置于模具中，之后，模具被填充聚合物珠粒。模具放置于爐中且被加熱直到到達(dá) 聚合物珠粒的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度?？刂茽t條件和暴露時間使得珠粒融化并附連在一起。然 后將陶瓷漿料傾倒于模具中且填充珠粒之間的其余開口。在干燥之后，包含此生坯形狀 (greenshape)的模具放置于燒結(jié)爐中，且以兩個加熱循環(huán)對陶瓷材料進(jìn)行成形。第一步的 目的是為了移除聚合物，而在第二步中燒結(jié)陶瓷。用于生產(chǎn)陶瓷材料方法的更多細(xì)節(jié)例如 可見于 US6037519、US6346123 和 US20060257449 中。在外科手術(shù)期間放置載體使得包含網(wǎng)格或孔隙的面積處于頭骨的水平。如果頭骨 中的開口足夠小，那么將發(fā)生傷口不危急的自發(fā)愈合和閉合。如果開口是關(guān)鍵的，那么載 體的開放結(jié)構(gòu)可視情況被骨片、膠原、血液凝塊，添加或不添加促進(jìn)骨骼形成的藥物(諸如 BMP-2)所填充。植入的連接裝置必須保持就位直到愈合過程完成。這可通過暫時地固定到頭骨來 進(jìn)行但也可通過永久地固定到頭骨來進(jìn)行。為此，可使用小螺釘，但也可使用膠合或本領(lǐng)域 技術(shù)人員已知的其它方法。一旦就位，連接裝置將會分開外部環(huán)境與內(nèi)部環(huán)境且提供到位于頭骨內(nèi)的電極的 直接電氣接入。如果已經(jīng)發(fā)生愈合，連接裝置將完全分開頭骨的外部區(qū)域與內(nèi)部區(qū)域。應(yīng)當(dāng)指出的是，比僅是饋通線更精細(xì)的電氣裝置可嵌入于所提出的可植入連接裝 置的陶瓷載體內(nèi)。上文所述的可植入連接裝置可特別地用于(但非專用于)頭骨區(qū)域中，例如，用于 深腦刺激或聽力障礙治療中的連接。該裝置例如允許在耳蝸植入物與位于頭骨外的電子器 件之間形成有線連接。最后，應(yīng)當(dāng)指出的是在本申請中，術(shù)語“包括”并不排除其它要素或步驟，“一”并不 排除多個，且單個處理器或其它單元可履行若干裝置的功能。本發(fā)明在于每一個新穎的特 征性特點(diǎn)和這些特征性特點(diǎn)的每一個組合。此外，在權(quán)利要求書中的附圖標(biāo)記不應(yīng)被理解 為限制其范圍。
權(quán)利要求
1. 一可植入的連接裝置(100-300)，其包括a)多孔載體(120-320)，骨骼組織(1)可附連到該多孔載體(120-320)上；b)電氣裝置(241，242，341，342)，其嵌入于載體中和/或嵌入用于此電氣裝置的空間中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可植入的連接裝置(100-300)， 其特征在于，所述載體(120-320)具有開放結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可植入的連接裝置(100-300)，其特征在于，所述載體(120-320)包括可降解和不可降解的材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可植入的連接裝置(100-300)， 其特征在于，所述載體(120-320)包括陶瓷材料(221，321)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的可植入的連接裝置(100-300)，其特征在于，所述陶瓷材料包括陶瓷粒子(221，321)的無規(guī)則或規(guī)則結(jié)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的可植入的連接裝置(100-300)， 其特征在于，所述陶瓷材料包括羥磷灰石和/或磷酸三鈣。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可植入的連接裝置(100-300)，其特征在于，所述載體(120-320)包括骨片、膠原、血液凝塊和/或促進(jìn)骨骼形成的藥物。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可植入的連接裝置(100-300)，其特征在于，所述載體(120-320)包括導(dǎo)電材料和/或帶導(dǎo)電涂層的粒子。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可植入的連接裝置(100-300)，其特征在于，所述電氣裝置包括至少一根電氣連接所述連接裝置的相對側(cè)的線(241， 242，341，342)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的可植入的連接裝置(100-300)，其特征在于，所述線在至少一端處耦接至連接器(110，120)，外部引線(11，21)可耦接 至所述連接器(110，120)。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的可植入的連接裝置(300)，其特征在于，所述線(341，342)延伸穿過所述載體(320)中的管狀空間。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的可植入的連接裝置(100-300)，其特征在于，所述線(241，242，341，342)附連到所述載體的粒子(221,321).
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的可植入的連接裝置(100-300)， 其特征在于，所述線(241，242，341，342)由金屬或?qū)щ娋酆衔镏瞥伞?br> 全文摘要
本發(fā)明涉及一種可植入的連接裝置(100)，其包括多孔載體(120)和電氣裝置，骨骼組織(1)可附連到多孔載體(120)，電氣裝置嵌入于載體中或嵌入于用于該裝置的至少空間中。該載體可特別地包括陶瓷粒子，例如羥磷灰石與磷酸三鈣的混合物。電氣裝置可包括一個或一個以上饋通線，外部裝置的引線(11，21)可在連接裝置的兩側(cè)上耦接到該一個或一個以上饋通線。該連接裝置例如可實(shí)施于患者的頭骨(1)內(nèi)，以在腦中的電極與外部脈沖發(fā)生器之間提供電氣連接。
文檔編號A61N1/05GK102046238SQ200980120034
公開日2011年5月4日 申請日期2009年5月20日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月30日
發(fā)明者F·J·L·埃夫拉爾茨, J·F·E·古策恩, M·M·J·德克雷 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司