專利名稱：神經外科器械的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及神經外科中使用的裝置，具體而言，本發(fā)明設計用于將治療藥物輸送到中樞神經系統的導管。
背景技術：
血腦屏障對于向神經 系統輸送治療試劑來說是一種明顯的阻礙。術語治療試劑包括具有治療效果的物質，諸如藥物化合物、遺傳物質、生物制劑(即，利用活體器官諸如干細胞合成的制劑)。繞開該障礙的技術發(fā)展可以革命性地治療帕金森綜合癥、亨廷頓綜合癥和阿耳茨海默氏病以及多形性成膠質細胞瘤。已經研制出了有希望抑制甚至反轉這些疾病的基礎病理學過程的新型試劑。但是，這些治療試劑的局限性在于，借助傳統方法(例如，口服或靜脈內)輸送時它們并不能穿過血腦屏障，因此無法到達腦部中有需求的結構。對流增強輸送(CED)允許直接向中樞神經系統輸送治療試劑，而不需要讓治療試劑穿過血腦屏障。CED利用纖細的顱內導管和較低的輸注速率直接向腦細胞外間隙注入藥物。與直接腦實質內注射、包被細胞和可生物降解聚合物形成對照，CED不依賴于擴散。使用精心設計的、具有精確受控的輸注速率的套管會產生壓力梯度，治療試劑沿著壓力梯度直接進入細胞外間隙。因此，即便對于相對較大的分子，也可以在較大體積的腦和脊髓上實現受控的均勻分布。國際專利申請W003/077764公開了在人類或非人類腦部植入導管用于腦實質內藥物輸送。因此，可以通過該導管向希望的腦部目標間歇性地或持續(xù)性地泵送藥物。對于長期藥物輸送，包含儲存器的泵可以皮下植入，并且該儲存器可以根據需要通過可觸知的端口經皮再填充。1999 年 10 月出版的 Am J Physical Regal Integr Comp Physical vol277Issue4, R1218-R1229中的論文“在直接輸注腦部期間的焦點輸送:流速、導管直徑和組織機械性能的作用”描述了通過直接填隙輸注控制藥物輸送。該論文披露了流體以低流速通過植入的導管，能夠認為所有的輸注溶液輸送到目標阻止。但是，以高流速，溶液可以回流導管軸，泄漏到表面，減少了對組織的輸送。以這種高流速，注入物在圍繞導管的組織上形成壓力，并且使得組織移離導管的表面，由此形成沿著導管的一部分長度的環(huán)形間隙。如果該環(huán)形間隙足夠長，其可變成延伸的輸注源，并且扭曲輸注物分布的球對稱。在極端情況下，該環(huán)形間隙可以延伸到腦表面，喪失的輸注物直接進入腦脊髓液。CED的主要局限在于，藥物通過細胞外間隙的分布是不可預知的。CED影響治療試劑的藥物分配的主要因素在于導管設計、輸注流速、導管放置部位、治療試劑的負荷以及非特定的治療試劑粘合。盡管已經進行了多種臨床試驗來使用該技術對具有神經變性疾病的患者給予治療試劑或者生物活性試劑，但是可獲得的證據揭示，使用的導管與成功的CED不相容。藥物分布的不可預知的關鍵因素之一在于輸注的試劑沿著導管的插入軌跡回流。Neurosurg Focus20 (3):E12, 2006-06-1-28中的論文“用于腦部疾病的治療藥物的對流增強輸送及其優(yōu)化”中披露了這種回流發(fā)生的兩個原因之一。首先，如果導管以機械方式破壞組織足以允許圍繞其外壁形成間隙，則會發(fā)生回流。在這種情況下，輸注的試劑簡單地沿著間隙回流，由此減小了輸注物到達其所需的目標部位的百分比。這種回流會導致頭皮壞死或者導致抗體發(fā)展。即使當導管插入期間沒有間隙形成或者當在外壁上密封時，也會發(fā)生第二種類型的回流。在這種固有的回流過程中，與輸注過程有關的壓力推靠在組織上并且使得組織從導管微小地分離，直到組織中的剪切力平衡壓力長并且倒退的軸向流動停止。本申請人旨在通過使用如W003/077785中公開的小直徑導管減小回流量。熔融石英有趣其低的病毒粘合特性是用于該導管的優(yōu)選材料。這些特性是重要的，因為治療試劑可能是病毒基的，例如會粘合到基材例如導管上的單純皰疹，導致無效的輸送。但是，已經顯示，只有小百分比的病毒性輸注會粘合到熔融石英上，因此熔融石英是用于輸送的優(yōu)選材料。當流體在壓力下流過導管時，導管經歷振動。由剛性材料例如熔融石英制成的導管具有高的固有頻率。當流體沖擊導管時，其經歷高頻率小振幅的振動。導管的這種振動使得導管和其環(huán)繞的組織之間的間隙增加，由此增加了回流。

發(fā)明內容
根據本發(fā)明的第一方面，提供一種用于插入腦部的導管組件，所述導管組件包括第一管部分，所述第一管部分由第一材料形成，所述第一管部分由第二材料環(huán)繞，所述第二材料的柔性比第一材料的柔性大，所述第二材料的E型洛氏硬度小于50。在一種優(yōu)選實施方式中，所述第二材料包括與所述第一管部分同心的第二管部分。可替代的是，所述第二材料是所述第一管部分的部件。所述組件可包括另一管部分，所述另一管部分與所述第一管部分同心，其中，在所述第二材料和所述另一管部分之間形成有環(huán)形間隙。所述另一管部分可由柔性大于所述第一材料的材料形成。所述第一管部分可以比所述另一管部分延伸的更長。根據本發(fā)明的第二方面，提供一種用于插入腦部的導管組件，所述組件包括同心的內管部分和外管部分，在所述內管部分和外管部分之間存在環(huán)形間隙。優(yōu)選的是，所述同心的內管部分和外管部分都是剛性的。所述外管部分的彈性模量可以大于30GPa。 所述內管部分可包括熔融石英。所述外管部分可包括熔融石英。所述外管部分可包括不銹鋼。


以下將借助實例參照附圖解釋本發(fā)明的實施方式，其中:圖1示出了導引管的側視圖；圖2示出了內管的側視圖；圖3示出了導管的側視圖；圖4A示出了組裝好的導引管、內管和導管的側視圖；圖4B示出了組裝好的、插入腦部的導引管、內管和導管；和圖5示出了插入到腦部的導管、內管、和導引管的端部的剖視圖。
具體實施例方式圖1-3分別示出了根據本發(fā)明的導引管、內管和導管。導引管10在圖1中示出，包括一定長度的管12，一端具有接頭(hub) 14。在該實例中，導引管由聚氨酯塑料例如聚碳酸酯基聚氨酯(carbothane) 55DB20制成。但是,導引管可以使用任何生物相容且在室溫下剛性足夠維持其中心孔的材料制成。在該實例中，管12的外徑為0.6mm,內徑為0.5mm。導引管通過外科醫(yī)生在顱骨上開設的孔(例如，鉆孔)插入腦部。一旦該長度的管插入腦部，則接頭可以連接到病人的顱骨，例如利用丙烯酸系膠粘劑粘接到顱骨的孔中?？梢允褂脤Ь€將導引管導入就位，正如W003/077784所公開的。在插入之前，將導引管切割成到不了目標部位。導引管遠端通常距 離目標幾個毫米。導引管的接頭優(yōu)選呈拱形，并具有切開的狹縫16，該狹縫將所述管的中心孔與接頭的側部連接。內管18在圖2中示出，包括兩段連接的管,遠管20,其在本實例中外徑為0.42mm,內徑為0.2mm;和近管22，其直徑較大。止動元件24連接近管和遠管。遠端管和近端管部分通常由聚氨酯塑料例如carbothane85AB20制成，當然也可以使用其他材料制成。止動元件24在本實例中也用聚氨酯塑料例如carbothane72DB20制成。當然也可以使用其他合適的材料。止動元件24具有基本上為柱狀的中心主體26和一對徑向對置的翼部28、30，所述翼部各自包含埋頭螺孔32、34，從而止動元件可以擰到病人顱骨外表面。帶有遠端管部分和近端管部分以及止動元件的內管在W003/077785中描述地更為詳細。止動元件具有兩種功能。首先，在將內管插入導引管時，止動元件抵靠導引管的接頭，從而形成止動件并限定遠管從導引管的管部延伸的長度。其次，止動元件的翼部用于將內管固定到病人的顱骨。將內管固定到病人顱骨的功能可以用替代方式實現。例如，可以在近管上設置成對翼部，例如通過在該管上進行包覆成型(overmould)而設置。所述翼部可以設置有孔，以容納螺釘，這些螺釘在擰入顱骨的時候將所述翼部和近管固定就位。這種布置允許一個翼部疊加在另一個翼部上面，以便將單個螺釘穿過所述翼部的兩個孔而插入。這種布置的優(yōu)勢在于，導致對近管中的導管產生某種夾持。導管36在圖3中示出，包括纖細的管部分38，導管36通常用熔融的石英制成?？梢允褂枚栊郧也《菊掣叫缘偷奶娲牧现圃?。熔融石英的外徑通常為0.2mm,內徑為0.1mm。導管在一端設置有棘突40，用作止動件。該棘突可以直接模制在導管上，并且可以用聚氨酯塑料例如carbothane制成。棘突40具有階梯柱狀輪廓，并帶有中心孔。直徑最大的區(qū)域41具有平直側部，形成止擋件，當導管插入內管時，近管的端部抵靠該止擋件。在直徑最大的區(qū)域的另一側是柱狀部分43，帶有直徑減小的收斂部分45。使用中，將管推入柱狀部分，直到其抵靠直徑最大的區(qū)域41。當管經過收斂部分45時，其變形從而形成密封件。當導管36插入內管18時，推壓近管22的端部穿過其中一個柱狀部分43。將導管連接到泵的連接管(未示出)可以通過相同的方式連接到棘突的另一個柱狀部分。為了進行神經外科手術，醫(yī)生首先需要了解病人的神經解剖學結構，從而辨別希望的目標位置。通常將立體定向基準框架固定到病人頭部來實現，可以在診斷圖像上觀察到該框架的元件，并且可以由此進行測量。立體定向框架然后作為平臺，可以利用設置在所測量的坐標的立體導向件將儀器從該平臺導入希望的目標。一旦將儀器導入希望的目標，則開始治療。在W003/077784中有更為詳細的描述。利用固緊的立體導向件，將導引管插入腦部并固定就位，如上所述。圖4A和圖4B示出了組裝好的導引管10、內管18和導管36。圖4A是位于顱骨外側的該組件，而圖4B是導管插入腦部42后的該組件。圖4B示出了通過骨膠粘劑46在顱骨44的孔中固定就位的導引管10的接頭14。將遠管20插入導引管10，直到止動元件24抵靠導引管的接頭14，從而將內管插入導引管。止動元件24因此作為止動件，控制插入腦部的內管長度。導管36插入內管并推動導管，直到其棘突抵靠內管的近管22的端部。一旦導引管、內管和導管全部插入，則包含從導引管的接頭延伸出顱骨的導管的近管彎曲90度，以使止動元件靠著顱骨放平，如圖4B所示。然后利用穿過埋頭螺孔的螺釘48將其固定就位。導引管的接頭14上切開的狹縫16允許進行90度彎曲?？梢栽趦裙苌显O置額外的固定裝置(例如包覆成型在內管上的翼部)進行額外的夾持，螺釘通過該另外的固定裝置連接到顱骨。導引管、內管和 導管的長度布置成讓內管延伸到腦部的長度大于導引管(例如，IOmm)且導管延伸到腦部的長度大于內管(例如，10mm)。在導引管、內管和導管全部就位的情況下，可以經由連接管將導管連接到泵(未示出)，該連接管連接到導管的棘突。這種布置的優(yōu)點在于，其最小化了導管的振動，下面將參照圖5對其進行描述，該圖示出了插入到腦部的導管、內管和導引管的端部的放大圖。當導引管插入到腦部時，其會充滿腦脊髓液(CSF)。導引管中的腦脊髓液的量沿著其長度變化。當內管和導管插入到導引管中時，在導引管的管12和內管的遠端管20之間形成環(huán)形間隙50，該環(huán)形間隙含有腦脊髓液。在該實例中，環(huán)形間隙50大致為0.01mm。當治療試劑泵送到導管的端部并進入腦組織時，可能會沿著導管和內管的外表面發(fā)生一些回流，該回流中的一些治療試劑會通過毛細作用進入內管和外管之間的環(huán)形間隙。內管和導引管之間的流體具有減振作用，減小了導管和內管的振動。因此，同心的管和管之間的環(huán)形間隙的布置，形成了減振效果。在該實施方式中，導管由相對剛性的材料形成，例如熔融石英，內管由更柔性的材料(即carbothane85AB20)形成。在內管中比在導管中使用更柔性的材料也提供了減振作用，由此減小或者消除了內管和外管的振動。
在一種替代實施方式中，熔融石英導管可以用更柔性的物質例如聚氨酯包覆成型，以產生相同的效果。Thermedics Carbothane PC-3572D-B20聚碳酸酷基聚氛酷Biomedical Elaster的D型肖氏硬度為71。E型洛氏硬度小于50的材料提供足夠的減振。另一種合適的材料是PEEK optima (由INVIB10生產)，其M型洛氏硬度為99 (在其粒狀形態(tài))。導引管由比導管更柔性的材料形成(即carbothane85AB20),這也形成了減振效
果O內管對于本發(fā)明不是必須的，導管可以直接插入到導引管中。導引管的柔性材料和導引管與導管直接的環(huán)形間隙兩者都提供了對導管的減振。內管可以由剛性材料制成，例如，其具有大于30GPa的彈性模量。例如熔融石英，其彈性模量為35-40GPa，或者適于外科器械或者植入手術的不銹鋼，其彈性模量為190-200GPa。通過剛性內管，導管和內管之間的環(huán)形間隙中的流體提供了減振?？商娲氖牵瑢Ч芸梢灾苯硬迦雽б苤?，而不需要內管，在這種情況下，導引管可以有具有上面描述的性質的剛性材 料制成。
權利要求
1.一種用于插入腦部的導管組件，所述組件包括: 外部導引管；以及 內部導管，所述內部導管在其遠端具有孔，流體能通過所述孔輸送到所述腦部， 其中，所述內部導管和所述外部導引管同心，并且在它們之間具有環(huán)形間隙，所述環(huán)形間隙延伸至所述導弓I管的遠端中的開口。
2.根據權利要求1所述的導管組件，其特征在于，所述導管包括由更加柔性的材料部分地圍繞的相對剛性的管部。
3.根據權利要求2所述的導管組件，其特征在于，所述導管是熔融石英導管，所述熔融石英導管用柔性比它更 大的物質包覆成型。
4.根據權利要求1至3中任意一項所述的導管組件，其特征在于，在使用中，所述導管延伸到腦部的長度大于所述導引管。
5.根據權利要求1所述的導管組件，其特征在于，所述環(huán)形間隙的尺寸設計成使得在使用中腦脊髓液能進入所述環(huán)形間隙中。
6.一種用于插入腦部的導管套件，所述導管套件包括: 導引管；和 導管，所述導管在其遠端具有孔，流體能通過所述孔輸送到所述腦部， 其中所述導管的尺寸設計成使得所述導管能夠插入到所述導引管中以便在它們之間提供環(huán)形間隙，所述環(huán)形間隙延伸至所述導弓I管的遠端中的開口。
7.根據權利要求6所述的導管套件，其特征在于，所述導管包括由更加柔性的材料部分地圍繞的相對剛性的管部。
8.根據權利要求7所述的導管套件，其特征在于，所述導管是熔融石英導管，所述熔融石英導管用柔性比它更大的物質包覆成型。
9.根據權利要求6至8中任意一項所述的導管套件，其特征在于，所述導管能插入所述導引管中，以便在使用中延伸到腦部的長度大于所述導引管。
10.根據權利要求6所述的導管套件，其特征在于，所述環(huán)形間隙的尺寸設計成使得在使用中腦脊髓液能進入所述環(huán)形間隙中。
全文摘要
一種用于插入腦部的導管組件。所述導管組件包括第一管部分，所述第一管部分由第一材料形成。所述第一管部分由第二材料環(huán)繞，所述第二材料的柔性比第一材料的柔性大，所述第二材料的E型洛氏硬度小于50。所述第二材料提供對第一管部分的減振。
文檔編號A61M25/00GK103203064SQ20131009280
公開日2013年7月17日 申請日期2007年8月20日 優(yōu)先權日2006年8月18日
發(fā)明者史蒂文·斯特里特菲爾德·吉爾, 馬修·大衛(wèi)·弗雷德里克·斯特拉頓, 雨果·喬治·戴瑞克 申請人:瑞尼斯豪(愛爾蘭)有限公司