专利名称：把流动材料注入骨骼内部的装置和方法
技术领域：
本发明涉及人体和其他动物骨骼状态的治疗。
一些公司出售机械的骨骼胶粘剂注射装置。这些装置类似家用的敛缝枪。一般，这种注射装置有一个手枪状的主体，该主体支承着一个装有骨骼胶粘剂的储存筒。通常，这种胶粘剂分成两部分，必须在混合器中混合后再输送到储存筒内，以便进行注射。
刚刚混合之后，并且在硬化处理之前，上述胶粘剂处于流动的粘稠液体状态，类似于稠粘度较高的糖浆或加水的混凝土浆。上述注射装置有一个柱塞，用手动的活动板机或螺杆机构驱动，以便把粘稠的骨骼胶粘剂推出储存筒的前端，通过一个合适的喷咀注入要进行治疗的骨骼内部。
一旦注入要治疗的骨骼之后，胶粘剂要经过约6-8分钟的硬化处理过程。在硬化处理的过程中，胶粘剂从粘稠的液体变为粘度较高的腻子，再变成坚硬的刚性硬块。
本发明在各个方面提供了把胶粘剂和其他可流动的液体填充到骨骼内部的良好的控制方式。
本发明的一个方面是提供了一种把流动材料注入骨骼内部的注射器喷咀装置。这种装置包括一根具有装材料流的内孔的管体。上述管体有一个注射端，该注射端有一个与上述内孔连通的开口，以便注射上述材料流。按照本发明的这一方面，上述装置还包括一个切割构件，该构件伸进上述开口内，在正常情况下能让材料流通过，但它能随着管体的转动而切断上述材料流。上述切割构件成为喷咀装置的整体的一部分，它能在挤出来的材料团块与存留在管体内部的材料之间形成一个永久性的干净的断口。
本发明的另一个方面是提供了一种注射器的喷咀装置，其中，上述管体的注射端具有一道带有注射材料流的开口的侧壁。按照本发明的这个方面，上述管体的转动起在侧面开口上切断材料流的作用。
本发明的另一个方面是提供一种注射器的喷咀装置，这种喷咀装置有一根管体和一个注射端，该注射端与上述管体的轴线偏转一个角度。即使在进口通道没有对准沿着治疗部位的自然几何轴线的管体本身的时候，上述注射端的偏转能够让流动的材料有目标地输入到治疗部位的中间区域。
在一个实施例中，管体中的材料受到压力，使得注射端向着一个正常的偏转位置偏转。上述材料可以是，例如，装在管体内的记忆钢丝，或者一种用热力设定状态的钢丝。
在一个实施例中，一层导向的护套夹持着管体，以便能在第一位置与第二位置之间滑动。在第一位置上，上述注射端被限定在导向护套内，并且在该导向护套内沿着一个大体上平直的方向运动。在第二位置上，上述注射端运动到导向护套的外面，并处于偏转位置。上述导向护套能让正常偏转的注射端通过经皮的通道进入骨骼内。
在另一个实施例中，上述管体装有至少一根引导钢丝，以使注射端偏转。在这个实施例中，该装置可以在上述管体上包括一个与上述引导钢丝连接的机构，以便移动这根引导钢丝，从而有选择地偏转上述注射端。
按照本发明的另一个方面，上述注射器的喷咀装置包括一个连接上述管体与胶粘剂注射工具，而且可以拆开的连接器。在本发明的这一方面，上述连接器包括一个旋转的接头，以使管体能相对于上述连接器旋转。当与注射工具，例如一把胶粘剂枪，连接时，上述旋转接头容许医生转动注射喷咀装置，以控制它在治疗部位的方向和位置，而不必转动注射工具本身。如上所述，与切割构件或侧面注射开口相结合，医生就能转动管体来切开挤出了的材料团块，而不必转动注射工具。
在一个实施例中，在旋转接头和管体中至少有一方具有标记，用来量度注射端的转动量或方向，而不需要看到骨骼内部的注射端。
本发明的另一个方面是提供一种注射器的喷咀装置，它包括至少一个能够与一个冷却流体源连通的内腔，以便在注射端排出产生热量的流动材料时使冷却流体进行循环。
本发明的另一个方面是提供利用从以上所描述的注射器的喷咀装置中挑选出一种，把流动材料注入骨骼内部的各种方法。
下面，参照附图详细描述以及所附的权利要求书，列出了本发明的各种特点和优点。附图中
图1是一种骨骼治疗的装置图，其包括一个能实现本发明各种特点的注射器的喷咀装置；图2是图1中注射器喷咀装置的一种实施例的注射端放大后的侧视图，其中注射端预先弯曲成所要求的几何形状，以便于应用；图3A是图1中注射器喷咀装置的另一种实施例的注射端放大后的侧视图，其中注射端的方向是可控的，以便于它在骨骼内部的应用；图3B是图1中所示的注射器喷咀装置的以上两个实施例选一的可控制方向的注射端放大后的侧视图；图4是图1中注射器的喷咀装置一种实施例的注射端放大后的端视图，其中的注射端带有一个用来把胶粘剂从该注射端上切断的环；图5是图4中注射端的放大端视图，说明转动胶粘剂切割环以切断注射出来的胶粘剂团块；图6是图1中注射器的喷咀装置一种实施例的注射端放大后的端视图，其中的注射端带有两个反向的环，用来把胶粘剂从该注射端上切断；图7是图1中注射器的喷咀装置一种实施例的注射端放大后的端视图，其中注射端的方向是可控的，并且也有用来把胶粘剂从该注射端上切断的环；图8是图1中的注射器的喷咀装置另一种实施例的注射端放大后的端视图，其中的注射端的方向是可以控制的，而且还带有两个环，用于把胶粘剂从该注射端上切断；图9是图1中的注射器的喷咀装置一种实施例的注射端放大后的端视图，其中的注射端带有一根预先弯曲的插入导管，该插入导管在图中处于使用前的收缩和拉直状态；图10是图9中注射端的放大后的端视图，说明预先弯曲的插入导管在前进后把注射出来的胶粘剂团块切断时转动的情形；图11是沿图9中11-11线切开的预先弯曲的插入导管的断面图，表示互相配合的舌片和键槽，以防止在使用时插入导管的转动超过所要求的方向；图12是图1中的注射器的喷咀装置一个实施例的侧视图，它有一个注射胶粘剂用的侧面出口；图13是图12中所示的注射器的喷咀装置放大后的端视图，说明注射端旋转时从侧面注射口切下胶粘剂团块的情形；图14是一个注射器的喷咀装置放大后的侧断面图，该装置包括一个能让注射器的管子独立于胶粘剂注射工具进行旋转的旋转接头；图15是带有如图14中那样的旋转接头的注射器喷咀装置的侧视图，该接头上有刻度记号，用于确定注射端的方向，以及注射端旋转的程度，而不需要直接目测到；图16是一块脊椎骨的局部切下截面的剖视图，说明通过侧后方的入口使用一个可膨胀的物体来压缩网状骨质，并形成一个内部腔室；
图17是图16中的脊椎骨的断面图，表示通过侧后方的入口使用图1中的注射器喷咀装置；图18是一根脊椎骨的局部侧剖视图，表示通过横向的入口使图1中的注射器喷咀装置进入预先用一个膨胀物体所形成的空腔内；图19A、19B和19C是一个注射器喷咀装置的侧视图，该装置上也有刻度标记，以便确定注射端伸进要治疗的部位的深度，而不需要直接的目测；图20是一种装置的侧视图，该装置包括一个连接在冷却流体源上的注射器喷咀装置，冷却流体用于调节由该装置注射的治疗用胶粘剂温度的升高；图21是图20中所示的注射器喷咀装置的侧剖视示意图；以及图22是图20中所示的注射器喷咀装置的端视图。
本发明可以用若干种形式实施而不会脱离其构思和基本特征。本发明的保护范围由权利要求书确定，而不是由说明书来确定。所有落入权利要求书范围内的实施方式都包括在该权利要求书内。
图1表示一种把可流动的材料送入骨骼内的注射器喷咀装置10。该装置10能够输送各种性质不同的可流动的材料，例如骨骼胶粘剂或一种或多种治疗物质的悬浮液，或者同时输送这两种材料。装置10同样可以用于各种不同性质的治疗目的，例如，治疗病变的骨骼，或者用于防止或治疗骨骼的断裂或破裂，或者同时用于这两种目的。
所示的实施例表示上述注射器喷咀装置10是一种设备11的一部分，它注射用于治疗骨骼断裂或破裂的胶粘剂，而装置10特别适用于这种目的。但，应该理解，喷咀装置10并不仅仅限制用于治疗骨骼的断裂或破裂。
图1中的设备11包括工具12和工具14，工具12可在网状骨质的骨骼中形成一个容纳胶粘剂的空腔，而工具14则用于与装置10以可拆卸的方式连接，以便把胶粘剂送入已经形成的网状骨质骨骼的空腔中。
图1中，第一工具12包括一根带有一个远端18的导管16，在远端18上装有一个可膨胀的物体20。图1中所示的物体20呈压扁的几何形状，这样医生就能把物体20插入要治疗的骨骼的内部容积中。一旦插入骨骼中之后，医生就能输入流体，使物体20膨胀，如图1中的虚线所示。
如下面将详细地描述那样，物体20的膨胀使在网状骨质的骨骼内形成一个空腔。这种使用可膨胀的物体来治疗骨骼的方法公开在美国专利4,969,888和5,108,404中，这两篇文献可作为本发明的参考文献。
喷咀装置10用于插入已经形成的空腔内注射骨骼胶粘剂，这一点也将在下面详细描述。胶粘剂经过养护和硬化，为围绕着网状骨质的外层骨骼重新形成内部的支撑结构。
下面，进一步详细描述注射喷咀装置10。
I.注射喷咀装置注射喷咀装置10是这样一种构件，它以可拆卸的方式连接在一个普通的注射工具14上，例如，用一个螺纹连接器36(见图2)。如图1所示，工具14包括一个手枪状的手把，可以称之为枪把22。枪把22有一个端部附件24，一个储存筒26以可拆卸的方式安装在该附件上，例如，可用带螺纹的螺钉连接(图中未示出)。上述储存筒26包括一个装在内部的、可移动的活塞28。
如图2所清楚表示的，喷咀装置10有一根注射管30。这根注射管以可拆卸的方式用螺纹连接器36连接在储存筒26的前端，而螺纹连接器36与储存筒上的螺纹连接器37相配。
注射管30有一个中心孔32。上述喷咀装置10还有一个远的注射端34，上述中心孔32穿过该注射端34。
使用时(见图1)，储存筒26内装入骨骼胶粘剂38。可以用各种不同的方式将骨骼胶粘剂38装入该储存筒26内。例如，通常，骨骼胶粘剂38是用两种成分在外部混合装置(图中未示出)中混合而成。在混合时，这两种成分都从低粘度，即比较能自由流动的，类似于稀薄的泥浆的液体，开始养护，直到基本上不易流动，类似于腻子那样的性质。最后，胶粘剂38在要治疗的骨骼内部由可膨胀的物体20所形成的空腔内硬化成刚性状态。
由于骨骼胶粘剂38的粘度会增大(丧失流动性)，所以最好在混合之后的几分钟之内就进行注射。为此，在枪把22内伸进一根柱塞杆40。这根柱塞杆40带有一个柱塞盘44。上述柱塞杆40与手动板机42相连。
如图1所示，当医生向后推动板机42时(如图1中的箭头43所示)，柱塞杆40便推动柱塞盘44与储存筒活塞28接触。储存筒活塞28向前运动又相继推动骨骼胶粘剂38通过螺纹连接器37，进入注射管30的空腔32内，然后通过注射端34排出。
枪把22的详细结构可以是普通型式的，而且对于本发明来说不是关键性的。上述枪把22可以是Stryker公司(密歇根州、Kalamazoo)制造的胶粘剂枪。这种特殊的枪有一种手动操作的板机，其机械利益大约为9-1。也可以使用机械利益或多或少的其他注射枪。也可以使用非手动操作的注射枪。
上述喷咀装置10的结构可以是各种各样的。例如，包括注射端34在内的注射管30可以用塑料，如聚乙烯或其他适当的聚合物制成。喷咀装置10的直径和长度可根据手术的性质而变化。例如，当用于将胶粘剂输入臀部区域时，喷咀装置10的长度大约为10-30cm，外径大约为4-12mm。当用于将胶粘剂输入脊椎部位时，喷咀装置10的长度大约为18-30cm，外径大约为3-8mm。
A.注射端的偏转如图1和2所示，喷咀装置10的注射端34或者是已经偏转的，或者是能够偏转到注射管30的主轴线46以外的。这种偏转形成了一根弧线的半径，它有助于将注射端34插入目标区域内。下面，在把偏转的注射端用于脊椎骨的一节中将更加详细地说明这种偏转的注射端34的优点。
注射管远端36的偏转可以用各种方式完成，下面举例说明之。
1.固定的偏转在图2所示的实施例中，注射端34垂直地弯曲成规定的偏转状态。对于使用聚氨脂或尼龙材料制成的管子，可以使用热力法进行弯曲。或者，如图2所示，可以在注射端34上带有一段预先弯曲的记忆钢丝48，这种钢丝可用，例如镍-钛合金制作，它能使注射端34弯曲成所要求的偏转几何形状。偏转的角度可根据要进行治疗的部位的几何形状而变化。
如下面将详细描述的，上述弯曲的形状由于注射端34要通过一段导向护套而被复原了，这种护套在注射端34插入要治疗部位的过程中把它暂时拉直了。当不再受到导向护套的限制时，注射端便又恢复到预先确定的偏转状态。
2.可调节的偏转如图3A所示，在可替换的实施例中，注射管30带有两根引导钢丝50和52。引导钢丝50和52穿过分别在注射管30上以50A和52A表示的侧面的空腔，并且与注射端34连接。
在图3A中，为了说明起见，只表示出两根引导钢丝50、52，但是，应该理解，也可以使用更多或较少的引导钢丝。引导钢丝50和52连接在位于注射管30靠近储存筒26的近端的引导机构54上，以便由医生进行操纵。在图3A中，引导机构54包括一个带有控制杠杆55的能转动的轮子56，引导钢丝50和52就连接在这根杠杆上。也可以采用其他型式的引导机构54，例如拉带或线性致动器等等。
轮子56向反时针方向(箭头A方向)转动时，拉动第一引导钢丝50，使注射端34向上偏转(图3A中的34A虚线位置)。轮子56向顺时针方向(箭头B方向)转动时，拉动第二引导钢丝52，使注射端34向下偏转(图3A中34B的虚线位置)。从而达到多方向引导的目的。
在可替换的实施例中(见图3B)，控制杠杆55的位置与注射端34的角度方向相对应。当控制杠杆55位于中央位置C时，注射端34处于拉直的状态C’。当控制杠杆55向下或顺时针方向运动(例如运动到虚线位置D)时，注射端34也同样运动到虚线位置D’，并且位置C和D之间的转动角度A1通常与位置C’与D’之间的偏转角度A’1相对应。同样，当控制杠杆55向上或反时针方向运动(例如运动到虚线位置E)时，注射端34也同样运动到虚线位置E’，并且位置C和E之间的转动角度A2通常与位置C’与E’之间的偏转角度A’2相对应。
B.切断挤出的胶粘剂团块1.切割的钢丝如图4所示，喷咀装置10的一个实施例中有一段装在注射端34中的钢丝100。钢丝100绕过中心孔32，形成一个圈102，用于切断通过空腔32挤出来的胶粘剂团块62。
如图4和5所示，转动注射管30(如图5中的箭头60所示)，就能使注射端34转动，于是圈102也随着转动。圈102在紧靠空腔32的终端处挤出来的胶粘剂团块62内转动。圈102转过180度时，就将挤出来的胶粘剂团块62从没有挤出来的，还留在注射端34内部的大块胶粘剂64上切了下来。装在注射端34上成为一体的圈102在挤出来的团块62与没有挤出来的团块64之间，形成了一个永久的干净的切口。
在图6所示的实施例中，喷咀装置10有两段装在注射端34上的钢丝126和128。钢丝126和128绕过中心孔32，在从空腔32中挤出来的胶粘剂的通道上形成了两个胶粘剂切割圈130和132。注射端34转过90度，就使得两个圈64和66穿过胶粘剂团块62，把胶粘剂团块62从还留在注射端34中的大块胶粘剂上切下来，其方式如图5所示。
如图6所示，图4和6中所示的注射管30的注射端34在需要的时候可以如上面描述的那样进行正偏转，使注射端34相对于注射管30的轴线46发生偏移。注射管30还可以如图3所示，带有引导钢丝50和52，以引导注射端34。
或者，也可以把引导与胶粘剂切割构件结合起来。例如，在图7所示的实施例中，喷咀装置10包括一段钢丝134，这段钢丝穿过在注射管30中延伸的侧面空腔136A和136B(以图3所示的方式)。钢丝134在注射端34的顶端形成一段外环58。在图示的优选实施例中，侧面空腔136A和136B一般是在直径上与中心孔32隔开距离，所以外环58横向通过中心孔32，将其分成两半。如前所述，上述外环58用作胶粘剂的切割工具。
图7中，钢丝134固定在注射端34的顶端，所以无论拉动钢丝134的那一段都将使注射端34弯曲。于是，穿过空腔的钢丝134的这两段就起着第一和第二引导钢丝50和52的作用，使注射端34以图3中描述过的方式偏转。
图8表示另一个可替换的实施例，在该实施例中，两段钢丝138和140穿过多对在注射管30中延伸的侧面空腔142A、142B、144A和144B。钢丝138和140形成了在圆周上隔开距离的多根引导钢丝50、51、52和53。钢丝138和140还横向通过中心孔32，形成两段横过注射端34的外环64和66。钢丝138和140用粘结剂或其他适当的方式固定在注射端的顶端，形成了多段引导钢丝50、51、52和53。固定的多段引导钢丝50、51、52和53提供了多平面的引导。两段外环64和66也起胶粘剂切割器的作用。
图9-11表示喷咀装置10可替代的实施例，该装置有一段弯曲的细钢绳200，以切断挤出来的胶粘剂团块62。细钢绳200装在注射管30中的内部空腔202内，能够滑动。如图11所清楚表示的，细钢绳200上的定位舌片206与空腔202中的键槽208配合，以防止细钢绳200在空腔202中转动。在注射管30的近端有一个适当的推拉机构(图中未示出)，用于使空腔202中细钢绳200前进或后退。
如图10所示，细钢绳200的远端204预先形成一个弯曲角度。当远端204处于空腔202内部时(如图9所示)，它保持拉直的状态。当远端204伸出到空腔202外面时，它便呈预先成形的弯曲形状。定位舌片206和与其相配的键槽208为细钢绳200导向，所以，当远端204伸出空腔202时，它便向注射管30的中心孔32弯曲，并越过该中心孔，如图10所示。远端204通常伸出的长度至少是达到注射管30的中心孔32的一半或更长。
使用时，当远端204撤回到空腔202内时，胶粘剂团块62便从注射端34的中心孔32中挤出来(如图9所示)。当胶粘剂的注射结束时，医生便使远端204从空腔202中向前滑动。于是远端204便伸出空腔202向中心孔32弯曲，进入胶粘剂团块62中。把注射端34旋转360度(如图10中的箭头209所示)，使远端204横切过胶粘剂团块62，把团块62从注射端34中的大块胶粘剂上切下来。然后，医生拉动细钢绳200，使远端204回到空腔202内。
2.侧面注射口图12和13表示喷咀装置10的另一个可替代的实施例，当该装置转动时，便切下挤出来的胶粘剂团块62。
在该实施例中，喷咀装置10包括一根类似于图2中的所示的注射管30。注射管30有一个带螺纹的连接器36，该连接器拧在胶粘剂枪把储存筒26的连接器37上。该注射管30有一个中心孔32，用于将胶粘剂从储存筒26输送到注射管的注射端34。
与图2中所示的实施例不同，上述中心孔32不是沿轴向延伸通过注射端34的顶端。相反，在图12和13中，注射端34的顶端是封闭的，并且具有至少一个从中心孔32以一个角度延伸出去的注射口180。这个注射口180在注射端34的侧面开口。
如图13所示，胶粘剂团块62是通过侧面的注射口180挤出来的，而不是通过注射端34的远顶端挤出来的。如图13所示，注射端34的转动(用箭头182表示)使得注射口180沿着一条与胶粘剂团块62横向地并离开它的弧线移动。侧面注射口180的离开团块62的横向移动把团块62从留在中心孔32中的大块胶粘剂上切断下来。
如图12所示，注射管30的注射端34在需要的时候可以象上面描述的那样预先形成一个正偏转，使注射端34偏离注射管30的轴线46。这种注射管30也可以如图3所示的那样装有引导钢丝50和52，以引导注射端34。
3.旋转接头如图14所示，带螺纹的连接器36以可松开的方式把注射管30连接在胶粘剂枪把22的储存筒26前端的螺纹连接器37上，它可以有一个接头104，这个接头能让注射管30相对于连接器36和枪把22转动。
这种旋转接头104可以有各种不同的结构。在图示的实施例中，旋转接头104包括一个安装成能在连接器36内部转动的结合器108。注射管30的近端110固定在该结合器108上，以作平常的转动。一个保持环112在连接器36外部围绕着注射管30，能让它转动，但却限制它向后作轴向运动。在结合器108与连接器36的端壁之间装有一个O形圈114。这个O形圈114限制了注射管30向前作轴向运动，同时也防止了胶粘剂的泄漏。
旋转接头104能让医生用一只手旋转注射管30，从而也就旋转了喷咀34(如图14中的箭头106所示)，同时用另一只手握住枪把22。如图14所示，注射管30上可以带有一转轮或把手115，以便于转动。
旋转接头104简化了胶粘剂注射工具14在注射管30转动过程中的使用和操作。医生能转动注射管30，使旋转的注射端34上所带的一个或多个胶粘剂切割环能切下一个挤出来的胶粘剂团块62(如图4和5，9和10，以及12和13所示)，而不必转动枪把22本身。当与偏转的注射端34结合在一起时，注射管30的转动进一步有助于注射端34定位在所要求的位置上，同样，也不必转动枪把22。
如图15所示，旋转接头104上还可以有标记，用来量度注射管30的方向或转动角度。在图示的实施例中，这种标记包括刻在连接器36上的刻度记号210，它与刻在注射管30近端上的刻度记号212对准。记号210与212的对准也就是把注射端34定在一个预先确定的特定方向上。
例如，当注射端34如图15所示正向弯曲到一个偏转状态时，记号210和212对准就表示偏转到主轴线46的右面。刻度记号210还可以包括视觉或触觉的标识(例如，图15中的高起来的字母“R”)，以帮助医生进一步确认方向。
接头104还可以具有附加的辅助刻度记号(在图15中表示了两个这种记号214和216)，以及协同工作的视觉或触觉标帜(分别为“U”和“D”)。记号212与辅助记号214对准表示注射端34的偏转方向向上。同样，记号212与辅助记号216对准表示注射端34的偏转方向向下。另一个位于与记号210在直径上相对的位置上的辅助记号和协同工作的标帜(图中未示出)还可以表示注射端34的方向向左偏转。
刻度记号212与刻度记号210、214及216对准，能让医生用遥控方式使注射端34偏转到所要求的方向，而不必依靠X光或其他内部目测技术。随着刻度记号212相对于一个或多个刻度记号210、214或216的转动，还能让医生测定注射管30的转动，以得到切断胶粘剂团块62所需要的转动角度。
当注射端34能够引导时(如图3所示)，记号210和212对准就能够表明引导钢丝50和52是处在特定的垂直或水平平面上。在知道了方向之后，医生就能够操作引导机构56，完成所需要的弯曲动作，而不必依靠X光或其他内部目测技术。刻度记号的相对运动还能让医生在切断胶粘剂团块62时监控注射管30的旋转程度。
当注射端34上有侧面注射口180时(如图12和13所示)，记号210与212对准就能表明这个注射口180的方向是向左，向右，向上或向下。刻度记号的相对运动还能让医生在切断胶粘剂团块62时监控注射管30的旋转程度。
C.放射性监控所有图2-15的实施例中，喷咀装置10都有一个或多个放射性的标示器68。这种标示器68是用公知的射线通不过的材料，例如铂、金、钙、钽和其他重金属。其中，至少有一个标示器68放置在或靠近注射端34，以便能用放射性视觉化得知注射端34是否处于要治疗的骨骼区域内。
也可以使用其他型式的标示器来让医生测定注射端34是否处于要治疗的骨骼部分内。
II.喷咀装置在脊椎骨中的应用下面，描述在人体脊椎骨150中应用喷咀装置10的情况，图16表示了一块脊椎骨的(顶)剖视图。但是，应该理解，喷咀装置10并不局限应用于脊椎骨，它同样可以应用于长的骨骼和其他类型的骨骼。
脊椎骨150有一个脊椎骨主体152，它在脊椎骨150的前方(即人体前面或胸部)延伸。脊椎骨主体152有一圈由坚实的外层骨158形成的外层。外层骨158包围着内部一块呈网状的网状骨质的骨骼，或者海棉状骨骼160(也称为髓状骨或网架状骨)。
脊椎骨主体152的形状呈椭圆的盘形，它通常对称于前—后轴线154和中央的横向轴线156。轴线154和156在主体152的中央区域或几何中心区域内相交，在附图中，该交点用标号MR表示。
如图16所示，通向脊椎骨主体152的内部容积的入口可以用，例如，通过脊椎骨主体152的侧面钻一个入口洞口162来达到，这个入口可称为后侧通道。后侧通道的洞口162通向主体152的后侧，并向前延伸，与主体152的前方成一个角度。上述洞口162可以用封闭的采矿式的掘进程序，或者用一种敞开的程序来完成。
如图16所示，有一个导向护套166位于入口洞口162中。在放射性的、CT或MRI的监控下，在可膨胀的物体20压瘪的状态下，通过导向护套166引入工具12。当插入网状骨质的骨骼160时，医生把一种加压的流体输入物体20内，以使它膨胀。这种流体通常是射线透不过的，以便用目测进行观测。例如，为此可以使用肾X光照相的浓缩介质。
物体20在内部容积中的膨胀压缩网状骨质的骨骼160，形成了一个空腔164。网状骨质骨骼的密实还对外层骨158施加内压力，使它能够抬高或者把断裂和受压缩的骨骼推回或靠近它原来断裂之前的位置。
最好是让物体20在膨胀状态下停留适当的时间，例如3-5分钟，让它在脊椎骨152内部凝固。在停留了适当的时间之后，医生便让物体20瘪下来，把它抽掉。如图17所示，所形成的空腔164便留在脊椎骨主体152的内部容积中。
如图17所示，现在准备好插入第二工具14。在储存筒26内充满胶粘剂38之后，医生就把注射管30穿过导向护套166，插入所形成的空腔164内。
如果注射端34为正向受压成为弯曲状态(如图2所示)，则在通过导向护套166的通道时，克服压力拉直注射端34。一旦从导向护套166中穿出，注射端34又恢复其正向弯曲状态。
如图19A、19B、19C所示，注射管30在其长度上可以有几个预先刻上的标记218(0)到218(2)。标记218(0)到218(2)可在各个位置上依次与导向护套166的近端220对准，其间的间隔表示注射端34延伸出导向护套166的远端222的长度。
如图19A所示，当标记218(0)与近端220对准时，导向护套166的远端222与注射端34重合(即，注射端34的顶端与导向护套166的远端222对准)。
如图19B所示，注射管30继续在导向护套166中移动，使得标记218(1)与近端220对准。这时，就表示注射端34的顶端在远端222外伸出一个第一预定距离D1。
如图19C所示，注射管30继续移动，就使得注射端34进一步向前推进，使标记218(2)与近端220对准。这时，注射端34伸出在远端222外的距离是第二预定距离D2。
当然，标记218的数量和间隔是可以变化的。标记218能让医生度量注射端34何时凸入目标位置和凸入的程度，而不需要直接目测。
医生可在对标记68进行射线观测下转动注射管30。转动注射管30就能在注射胶粘剂38之前或在注射过程中，确定注射端34在空腔164内的方向。在图14所示的实施例中，不需要转动枪把22就能完成这种转动。在图15所示的实施例中，注射端34转动的程度和方向可以利用在接头104上的标记212/210、214和216进行观测(见图15)，而不必直接对内部进行目测。
换一种方式，如果注射管30上带有一根或多根引导钢丝50和52(如图3所示)，则医生可以有选择地在由标记68提供的射线观测下弯曲注射端34。这样，外科医生就能够在注射胶粘剂38之前或在注射的过程中把注射端34引导到所要求的位置，或者把它定位在空腔164内。在图15所示的实施例中，接头104上的标记212/210、214和216可以帮助引导过程，而不必直接目测内部。
如图17所示，后侧入口洞口162没有使注射管30对准脊椎骨主体152的几何轴线154和156。然而，注射端34的偏转确能使注射端34在主体152的中央区域MR处对准中央的横向轴线156。
如图17所示，枪把22可迫使胶粘剂38或其他填充材料进入空腔164内。当注射材料38时，医生通常一开始把注射端34定位在对着入口洞口162的侧面区域中。当材料38流入空腔164时，医生便向着入口洞口162继续沿着中央的横向轴线156移动注射端34，通过中央区域MR。注射端34的偏转(借助于预先的加压，或者借助于主动的引导)能让医生使注射端保持与中央的横向轴线156对准。注射端34的偏转(借助于预先的加压或者借助于主动的引导)还能让医生保持注射端34继续浸在填充材料38中，从而避免形成空气或流体的空穴。
医生利用标记68用X光观察注射的进行，用转动或引导，或者两者兼用，以刚才描述的方式，使注射端34定位。
医生让材料38流入空腔164内，直到充满导向护套166内部的端部。如果注射端34带有一个或多个外圈(如图4-10所列举的)，或者带有一个侧面注射口180(如图12和13所列举的)，则注射端34的转动将干净地把注射到空腔164中的胶粘剂团块，从没有挤出来的存留在注射端34中的胶粘剂上切断下来(如图4和5及图12和13所示)。这样，留在空腔164内的胶粘剂就不会在抽出注射端34时意外地从空腔164中流出。转动注射端34以切断胶粘剂团块还避免了在胶粘剂团块上形成尖锐的根部，而这种尖锐的残根部会损害周围的组织。
在图15所示的实施例中，在接头104上的标记212/210、214和216有助于监控转动的程度，而不必目测内部。
如图18中的侧视图所示，通向脊椎骨主体152的内部容积的入口也可以用在任何一个根部170上钻一个入口洞口168来完成。这个洞口可称为垂直通道。如图18所示，垂直通道的入口洞口168进入脊椎骨主体152的顶部，那里的根部170比较薄，然后成一个角度向下，向着脊椎骨主体152的底部延伸，进入脊椎骨的内部容积。
工具12穿过洞口168中的一根导向护套166，以上面描述过的同样方式形成一个空腔172。医生可以操纵第二工具14，将喷咀装置10的注射端34引导进入空腔172。虽然上述垂直的入口洞口是以与轴线154和156倾斜的方式与注射管30对准的，但是偏转的注射端34却可以在注射胶粘剂时，转动到与前—后轴线154或者中央横向轴线156整体上对准。
利用后方的横向入口或者垂直入口，偏转的注射端34能让胶粘剂38注入脊椎骨主体152的中央区域MR内。当胶粘剂38硬化时，便均匀地撑住整个中央区域MR。从而加强了脊椎骨主体152承受负载的能力。
以上所描述的以最少损害的方式实现的注射过程也可以用打开的外科手术来实现。利用打开的外科手术时，因为这种手术是经皮的，医生就能够接近要治疗的骨骼，除非在外科医生与要治疗的骨骼之间没有皮肤和其他组织。这样能尽可能地保持骨骼的完整，并且在接近脊椎骨主体152的内部容积时有更大的自由度。
III.冷却的喷咀装置在混合好胶粘剂38之后进行养护的过程中，在胶粘剂中会发生产生热量的化学反应。当胶粘剂38的温度低于规定的阈值时，它能保持流动性，处于粘稠的液体状态，这种状态适合于通过喷咀装置10注入要治疗的部位。如果胶粘剂38的温度提高到超过阈值，它就会开始硬化，逐渐丧失流动性，通过喷咀装置10的阻力将增大。所以必须在达到阈值温度之前把胶粘剂团块62挤出去。
图20表示在胶粘剂38通过注射端34的过程中冷却喷咀装置10用的装置240。装置240有一根注射管30，如以前所描述的那样，这根注射管用带螺纹的连接器36以可松开的方式与储存筒26的前端连接。注射管30有中心孔32，胶粘剂38就通过这个中心孔从储存筒26中输送出来。
装置240还有至少一组成对的侧孔，这些侧孔在中心孔32的旁边沿轴向穿过注射管30。在图示的实施例中(见图22)有四组成对的孔分别以标号242A和B，244A和B，246A和B，以及248A和B来表示。如图21和22所示，每一组孔242A/B；244A/B；246A/B；和248A/B都包括一圈封闭的环，用于将冷却液体从冷却源250输送出来，通过注射管30流向排水箱252。
在图21中看得最清楚，在每一组孔242A/B；244A/B；246A/B；和248A/B中用标号A表示的孔，以其近端通过一台直线泵254与冷却液体源250连通。因此，每一组孔242A/B；244A/B；246A/B和248A/B中用标号A表示的孔是冷却液体的进口通道。
图21中还表示出，每一组孔242A/B；244A/B；246A/B；248A/B中用标号A表示的进口孔，以其远端与相应的这一组孔242A/B；244A/B；246A/B；248A/B中用标号B表示的孔的远端连通。如图21和22所示，每一组孔242A/B；244A/B；246A/B；248A/B中的A孔与B孔的远端之间的连通，是靠排除A孔和B孔之间的材料后，在这两个孔之间形成一条通道256，并且在这条通道256外面包上一层密封材料258而建立起来的。在每一组孔242A/B；244A/B；246A/B；248A/B中用标号B表示的孔的近端都与排水箱252连通。因而，每一组孔242A/B；244A/B；246A/B；248A/B中用标号B表示的孔是冷却液体的回流通道。
在冷却源250处，冷却液体处于要求的温度下，这个温度要比胶粘剂38的阈值温度低。例如，冷却源250中的液体自来水的温度大约是68度F(20度C)。当胶粘剂38由中心孔32输送后排出时，泵254把冷却液体通过进口通道242A、244A、246A和248A从冷却源250输送出来。回流通道242B、244B、246B和248B则把冷却液体送入排水箱252。冷却液体在注射管30中沿着中心孔32循环吸收了养护中的胶粘剂38所产生的热量，减缓了正在养护的胶粘剂38的温度的升高。因而，冷却液体的循环使得在中心孔32中正在养护的胶粘剂38在很长一段时间里保持粘稠的流动状态。
在图示的实施例中(见图20和21)，回流通道242B、244B、246B和248B将冷却液体输送到在中心孔32的近端的下游的排水箱252中。这样就加速了加热了的回流液体从注射管30中排出去，从而进一步降低了中心孔32中温度的升高。
应该理解，上述装置250也可以包括一个切割构件，以便随着注射管30的转动，切断胶粘剂的流动。同样，还可以用以上描述过的任一种方式，包括使注射端34偏转的装置。
本发明的特征在下面权利要求书中详细说明。
权利要求
1.一种把流动材料注入骨骼内部的装置，这种装置包括一根具有装材料流的内孔的管体，上述管体有一个注射端；在上述注射端有一个与上述内孔连通的开口，以便注射上述流动材料；以及一个切割构件，该构件伸进上述开口内，它能让流动材料通过，并且能随着管体的转动切断上述流动材料。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，上述切割构件是单独一根钢丝。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，上述切割构件是多根钢丝。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，上述切割构件固定在上述注射端上。
5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，上述切割构件能在从上述开口缩回的位置与在上述开口中延伸的位置之间运动。
6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，它还包括一个以能松开的方式把上述管体与一个注射工具连接起来的连接器。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，上述连接器有一个与上述管体连接的旋转接头，以便能让上述管体相对于上述连接器转动。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，上述连接器与管体上有刻度，以便度量上述管体相对于上述连接器的转动。
9.如权利要求1所述的装置，其特征在于，它还包括用于偏转注射端的装置。
10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，该装置至少在上述管体中有一根连接在上述注射端上的引导钢丝。
11.如权利要求10所述的装置，其特征在于，上述引导钢丝延伸到上述注射端的外面，形成上述切割构件的至少一部分。
12.如权利要求1所述的装置，其特征在于，它还包括一个用于使上述注射端在各种偏转位置的范围内偏转的引导机构。
13.如权利要求12所述的装置，其特征在于，上述引导机构包括一个能在各种位置上运动的构件，其中的每一个位置通常都标志上述注射端在上述偏转范围内的一个位置。
14.如权利要求1所述的装置，其特征在于，在上述管体上包括度量上述注射端深入骨骼内的程度的刻度。
15.一种把流动材料注入骨骼内部的装置，这种装置包括一根具有装材料流的内孔的管体，上述管体有一个具有一道侧壁的注射端；在上述注射端的侧壁上有一个与上述内孔连通的开口，以便注射上述流动材料，而且，转动上述管体便切断在上述开口处的材料流。
16.如权利要求15所述的装置，其特征在于，它还包括一个以能松开的方式把上述管体与一个注射工具连接起来的连接器。
17.如权利要求15所述的装置，其特征在于，上述连接器与管体中的至少一方上有刻度，以便度量上述管体相对于上述连接器的转动。
18.如权利要求15所述的装置，其特征在于，上述连接器有一个与上述管体连接的旋转接头，以便能让上述管体相对于上述连接器转动。
19.如权利要求18所述的装置，其特征在于，上述连接器与管体上有刻度，以便度量上述管体相对于上述连接器的转动。
20.如权利要求15所述的装置，其特征在于，它还包括用于偏转注射端的装置。
21.如权利要求15所述的装置，其特征在于，它还包括一个用于使上述注射端在各种偏转位置的范围内偏转的引导机构。
22.如权利要求21所述的装置，其特征在于，上述引导机构包括一个能在各种位置上运动的构件，其中的每一个位置通常都标志上述注射端在上述偏转范围内的一个位置。
23.如权利要求15所述的装置，其特征在于，在上述管体上有度量上述注射端深入骨骼内的程度的刻度。
24.一种把流动材料注入骨骼内部的装置，这种装置包括一根具有装材料流的内孔的管体，上述管体有一个注射端；以及在上述管体上用于偏转上述注射端的装置。
25.如权利要求24所述的装置，其特征在于，它还包括一个以能松开的方式把上述管体与一个注射工具连接起来的连接器。
26.如权利要求25所述的装置，其特征在于，在上述连接器与管体中的至少一方上有刻度，以便度量上述管体相对于上述连接器的转动。
27.如权利要求25所述的装置，其特征在于，上述连接器有一个与上述管体连接的旋转接头，以便能让上述管体相对于上述连接器转动。
28.如权利要求27所述的装置，其特征在于，上述连接器与管体上有刻度，以便度量上述管体相对于上述连接器的转动。
29.如权利要求24所述的装置，其特征在于，上述偏转注射端的装置包括在上述管体内使上述注射端向一个正偏转位置弯曲的物体。
30.如权利要求29所述的装置，其特征在于，上述物体是装在上述管体内的记忆钢丝。
31.如权利要求24所述的装置，其特征在于，上述偏转注射端的装置包括至少一根在上述管体内连接在上述注射端上的引导钢丝。
32.如权利要求31所述的装置，其特征在于，它还包括一种在上述管体上，与至少一根引导钢丝连接的机构，以便移动上述引导钢丝和偏转上述注射端。
33.如权利要求32所述的装置，其特征在于，上述机构包括一个构件，这个构件能移动通过很多位置，其中的每一个位置通常都标志上述注射端的一个偏转位置。
34.如权利要求24所述的装置，其特征在于，在上述管体上有度量上述注射端深入骨骼内的程度的刻度。
35.如权利要求24所述的装置，其特征在于，上述偏转注射端的装置在上述管体内形成一条弧线的半径。
36.一种把流动材料注入骨骼内部的装置，这种装置包括一根具有沿着一条轴线延伸，并且装材料流的内孔的管体，上述管体有一个注射端，该注射端有一个注射上述流动材料的开口；在上述注射端中的物体，该物体可弯曲地对上述注射端向着一个与上述管体的轴线偏移的方向加压；以及一根夹持着上述管体的导向护套，一边该管体能在第一位置与第二位置之间移动，在上述第一位置上，上述注射端被限制在上述导向护套内，并在该导向护套内沿着整体上平直的方向移动，在上述第二位置上，上述注射端移动到上述导向护套的外面，并处于偏转的方向。
37.如权利要求36所述的装置，其特征在于，它还包括一个以能松开的方式把上述管体与一个注射工具连接起来的连接器。
38.如权利要求37所述的装置，其特征在于，在上述连接器与管体中的至少一方上有刻度，以便度量上述偏转的方向。
39.如权利要求36所述的装置，其特征在于，上述连接器有一个与上述管体连接的旋转接头，以便能让上述管体相对于上述连接器转动。
40.如权利要求39所述的装置，其特征在于，上述连接器与管体上有刻度，以便度量上述管体相对于上述连接器的转动。
41.如权利要求36所述的装置，其特征在于，上述导向护套有一个远端；并且上述管体上有刻度，以便度量上述注射端相对于上述导向护套的远端的位置。
42.一种把流动材料注入骨骼内部的装置，这种装置包括一根具有装材料流的内孔的管体，上述管体有一个注射端；以及一个以能松开的方式把上述管体与一个注射工具连接起来的连接器，该连接器有一个与上述管体连接的旋转接头，以便能让上述管体相对于上述连接器转动。
43.如权利要求42所述的装置，其特征在于，在上述连接器与管体上有刻度，以便度量上述管体相对于上述连接器的转动。
44.如权利要求42所述的装置，其特征在于，上述连接器与管体上有刻度，以便度量上述管体相对于上述连接器的偏转方向。
45.如权利要求42所述的装置，其特征在于，它还包括用于使上述注射端偏转的装置。
46.如权利要求45所述的装置，其特征在于，上述连接器与管体上有刻度，以便度量上述管体的偏转方向。
47.如权利要求1、15、24、36、或42中任何一项所述的装置，其特征在于，它还包括一个刻在上述注射端上的标记，以便能目测在骨骼内部的注射端。
48.一种把胶粘剂注入骨骼内部的装置，这种装置包括一根具有装胶粘剂流的内孔的管体，上述管体有一个注射端；一个在上述注射端内的开口，该开口与上述内孔连通，以便注射胶粘剂流；以及上述管体具有至少一个能与冷却流体源连通的内腔，以便当上述注射端注射胶粘剂流时，使冷却流体沿着上述内孔循环。
49.如权利要求48所述的装置，其特征在于，它还包括一个切割构件，该构件伸进上述开口内，它能让流动材料通过，并且能随着管体的转动切断上述流动材料。
50.如权利要求48所述的装置，其特征在于，它还包括用于偏转上述注射端的装置。
51.一种骨骼胶粘剂注射工具，它包括一个装骨骼胶粘剂用的储存筒；以及一个连接在上述储存筒上，如权利要求1、15、24、36、42或48中任何一项所述的注射器的喷咀装置。
52.一种用于把流动材料注入骨骼内的方法，它包括下列步骤把一根管体插入骨骼内，上述管体有一个带有一个用于注射材料流的开口的注射端，以及一个在上述开口中延伸的切割构件；把材料流通过上述开口注入上述骨骼内；以及旋转上述注射端，以便移动上述切割构件通过上述材料流，从而把上述材料流从上述开口处切断。
53.一种用于把流动材料注入骨骼内的方法，它包括下列步骤把一根管体插入骨骼内，上述管体有一个带有一道侧壁的注射端，在该侧壁上有一个注射材料流的侧面开口；把材料流通过上述侧面开口注入上述骨骼内；以及旋转上述注射端，以便移动上述侧面开口通过上述材料流，从而把上述材料流从上述侧面开口切断。
54.如权利要求52或53所述的方法，其特征在于，它还包括度量上述注射端的旋转的步骤。
55.如权利要求54所述的方法，其特征在于，上述注射端的旋转的度量不必目测上述在骨骼中的注射端。
56.如权利要求52或53所述的方法，其特征在于，它还包括偏转在上述骨骼中的注射端的步骤。
57.如权利要求56所述的方法，其特征在于，它还包括在上述偏转步骤之前，当中，或之后，度量上述注射端的方向的步骤。
58.如权利要求57所述的方法，其特征在于，上述注射端的旋转方向的度量不必目测上述在骨骼中的注射端。
59.如权利要求52或53所述的方法，其特征在于，它还包括目测上述在骨骼中的注射端的步骤。
60.一种用于把流动材料注入骨骼内的方法，它包括下列步骤把一根管体插入骨骼内，上述管体有一个带有一个开口以注射材料流的注射端；使上述注射端偏转，以改变它在上述骨骼中的方向；以及把材料流通过上述开口注入上述骨骼内。
61.如权利要求60所述的方法，其特征在于，它还包括目测上述在骨骼中的注射端的步骤。
62.如权利要求60所述的方法，其特征在于，它还包括在上述偏转步骤之前，当中，或之后，度量上述注射端的方向的步骤。
63.如权利要求62所述的方法，其特征在于，上述注射端的旋转方向的度量不必目测上述在骨骼中的注射端。
64.一种用于把胶粘剂注入骨骼内的方法，它包括下列步骤把一根管体插入骨骼内，上述管体有一个注射胶粘剂流的注射端；把胶粘剂通过上述注射端注入上述骨骼内；以及使一种冷却流体在上述管体内循环。
全文摘要
一根管体(30)具有一个用来将材料运送入骨骼内的内孔。该管体(30)包括一注射端(32),在该注射端有一个与上述内孔连通的开口(64)以便注射上述材料流。一个实施例提供一个切割构件(100),该构件伸进上述开口内,它能让流动材料通过,并且能随着管体(30)的转动,切断上述流动材料。另一个实施例的上述注射端偏转上述管体的主轴。又一个实施例提供一个带有旋转接头的连接器,该连接器以能松开的方式把上述管体(30)与一个胶粘剂注射工具连接起来。
文档编号A61F2/46GK1276711SQ9880777
公开日2000年12月13日 申请日期1998年6月1日 优先权日1997年8月13日
发明者马克·A·赖利, 阿里·斯霍尔滕, 罗伯特·M·斯克里布纳, 迈克尔·L·里奥 申请人:科丰公司