U-образный дисковый шунт и устройство доставки

U-образный дисковый шунт и устройство доставки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Дисковый шунт применяют для восстановления обмена питательных веществ и отходов между бессосудистым диском и кровяным руслом организма для облегчения боли в спине. Данное изобретение касается U-образного дискового шунта и устройства доставки для сохранения гидростатического давления в диске, упрощенной доставки и усиления проницаемости питательных веществ в бессосудистый диск.

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Боль в нижней части спины является ведущей причиной нетрудоспособности и потери продуктивности. В течение жизни время от времени до 90% взрослых испытывают боль в спине. По частоте посещаемости терапевта боль в спине является второй только после респираторных инфекций. В Соединенных Штатах эта болезнь калечит 5,2 миллионов человек, и ежегодный экономический урон, как сообщают, доходит до 100 миллиардов долларов. Хотя причины боли в нижней части спины различны, в большинстве случаев межпозвоночный диск, полагают, играет главную роль. Дегенерация диска вызывает боль в других тканях из-за изменения позвоночных механизмов и приводит к нефизиологическому стрессу в окружающих тканях.

Межпозвоночный диск принимает главную часть нагрузки на сжатие позвоночника, но суставные фасетки тел позвонков принимают приблизительно 16%. Диск состоит из трех отдельных частей: студенистое ядро, кольцевидные слои и хрящевые концевые пластинки. Диск поддерживает свои структуральные свойства в значительной степени способностью впитывать и удерживать воду. Нормальный диск содержит 80% воды в студенистом ядре. Студенистое ядро в нормальном диске богато водой, абсорбирующей сульфатированные глюкозаминогликаны (хондроитин и кератан сульфат), создавая усиление давления для обеспечения растягивающего напряжения внутри коллагеновых волокон кольца. Давление набухания, вызванное высоким содержанием воды, является критическим для поддержания способности кольцевидных слоев выдерживать нагрузки на сжатие.

У взрослых межпозвоночный диск является бессосудистым. Продолжительность жизни клеток диска зависит от диффузии питательных веществ из наружных кровяных сосудов и капилляров через хрящ концевых пластинок. Диффузия питательных веществ также проходит из периферических кровяных сосудов, примыкающих к внешним кольцам, но эти питательные вещества могут проникать только до 1 см в кольцевидные слои диска. Диск взрослого человека может быть величиной до 5 см в диаметре; следовательно, для поддержания жизнеспособности студенистого ядра и внутренних кольцевидных слоев диска важной является диффузия через краниальные и каудальные концевые пластинки.

В концевой пластинке и студенистом ядре обычно обнаруживаются пирофосфат кальция и гидроксиапатит. Начиная с 18-летнего возраста в хрящевых концевых пластинках начинают накапливаться кальцифицированные слои. Кровеносные сосуды и капилляры на границе между костью и хрящом постепенно закупориваются нарастающими кальцифицированными слоями, которые превращаются в кости. Костеобразование на концевой пластинке усиливается с возрастом.

Когда концевая пластинка облитерирована костью, диффузия питательных веществ через кальцифицированную концевую пластинку сильно ограничена. Кроме препятствия диффузии питательных веществ кальцифицированные концевые пластинки дополнительно ограничивают проникновение кислорода в диск. Концентрация кислорода в центральной части ядра является чрезвычайно низкой. Клеточность диска уже низкая по сравнению с клеточностью большинства тканей. Для получения необходимых питательных веществ и кислорода клетки остаются активными только в хрящевой концевой пластинке или в непосредственной близости от нее. Более того, концентрации кислорода очень чувствительны к изменениям в плотности клеток или нормы потребления на клетку.

Доставка сульфата в студенистое ядро для биосинтезирования сульфатированных глюкозаминогликанов также ограничивается кальцифицированными концевыми пластинками. В результате, концентрация сульфатированного глюкозаминогликана снижается, что ведет к понижению содержания воды и давлению набухания внутри студенистого ядра. Во время обычной ежедневной сжимающей нагрузки на позвоночник сниженное давление внутри студенистого ядра больше не может равномерно распределять силы по окружности внутреннего кольца для поддержания пластинок выгнутыми наружу. В результате, внутренняя пластинка изгибается внутрь, тогда как внешнее кольцо продолжает выгибаться наружу, что вызывает расслоение кольцевидных слоев.

Воздействия сдвига, вызывающие расслоение и выгибание кольца, являются самыми значительными в заднебоковых частях, смежных с межпозвоночным отверстием. Нерв заключен внутри межпозвоночного отверстия между диском и суставной фасеткой. Следовательно, нерв при межпозвоночном отверстии является восприимчивым к ущемлению выпячиванием диска или костных шпор.

Когда концентрация кислорода в диске падает ниже 0,25 кПа (1,9 мм рт.ст.), выработка молочной кислоты существенно усиливается с увеличением расстояния от концевой пластинки. С увеличением концентрации молочной кислоты рН внутри диска падает. Молочная кислота диффундирует сквозь микроразрывы колец, раздражая богато иннервированную заднюю продольную связку, суставную фасетку и/или нервный корешок. Исследования показывают, что поясничная боль хорошо коррелирует с высокими уровнями лактата и низким рН. Среднее значение рН симптоматических дисков было значительно ниже, чем среднее значение рН нормальных дисков. Концентрация кислоты в симптоматических дисках в три раза выше, чем в нормальных дисках. В симптоматических дисках со значением рН 6,65 концентрация кислоты внутри диска в 5,6 раз превышает уровень в плазме. В некоторых симптоматических дисках до операции обнаружили, что нервные корешки окружены плотными фиброзными рубцами и спайками с чрезвычайно низким рН 5,7-6,30. Концентрация кислоты внутри этих дисков в 50 раз превышала уровень в плазме.

Приблизительно для 85% пациентов с болью в нижней части спины невозможно определить точный патоанатомический диагноз. Этот тип боли обычно классифицировали как "неспецифическую боль". Боль в спине и ишиалгия можно снять приемами, которые не влияют на корешок нерва, такими как внутридисковая инъекция физиологического раствора, дискография и сжатие задних продольных связок. Возможно, что некоторая неспецифическая боль вызвана раздражением молочной кислотой, секретированной из диска. Инъекция в диск может вымывать молочную кислоту. Применение приемов и сжатие также могут вытеснять раздражающую кислоту, вызывающую неспецифическую боль. В настоящее время, никакое вмешательство, кроме дискотомии, не может прекратить выработку молочной кислоты.

В присутствии кислорода при метаболизме глюкозы из каждой ее молекулы образуется 36 молекул аденозина трифосфата, АТФ, путем гликолиза, цикла лимонной кислоты и цепи переноса электрона. АТФ представляет собой высокоэргическое соединение, которое необходимо для протекания биосинтеза гидрофильных протеогликанов. В анаэробных условиях метаболизм каждой молекулы глюкозы образует только 2 АТФ и две молекулы молочной кислоты. Следовательно, получение высокоэргического соединения АТФ является низким в анаэробных условиях внутри диска.

Считается, что студенистое ядро функционирует в качестве "воздуха в шине" для поддерживания давления в диске. Для поддержания нагрузки давление равномерно распределяется по окружности внутреннего кольца и поддерживает пластинки выгнутыми наружу. Процесс дегенерации диска начинается с кальцификации концевых пластинок, которые мешают диффузии сульфата и кислорода в студенистое ядро. В результате, продуцирование воды, абсорбирующей сульфатированные глюкозаминогликаны, значительно снижается, и содержание воды внутри ядра уменьшается. Внутренняя кольцевидная пластинка начинает прогибаться внутрь, и напряжение на коллагеновые волокна внутри кольца падает. Дегенеративный диск осуществляет колебательное движение, подобно спущенной шине. Приблизительно 20-30% пациентам с болью в спине поставили диагноз сегментарной нестабильности позвоночника. Боль может возникнуть от напряжения и усиления нагрузки на суставные фасетки и/или окружающие связки. К тому же, значение рН внутри диска становится кислотным из-за анаэробного образования молочной кислоты, которая раздражает расположенные рядом нервы и ткани.

Способ прокалывания концевой пластинки для выведения питательных веществ из тела позвонка для восстановления дегенеративного диска описан J.Yeung и Т.Yeung в PCT/US 2002/04301 (WO 2002/064044), поданной 13 февраля 2002 г., с предварительной заявкой на патент США 60/268666, поданной 13 февраля 2001 г.

Шунты или трубки для восстановления обмена питательных веществ и отходов между дегенеративным диском и кровяным руслом организма описан J.Yeung и Т.Yeung в международной заявке PCT/US 2004/14368 (WO 2004/101015) и заявках на патент США 10/840816, обе заявки поданы 7 мая 2004 г. А также в предварительной заявке на патент США 60/626644, которая подана 10 ноября 2004 г., на патент США 60/626644, которая подана 10 ноября 2004 г. Jeffrey E.Yeung также описывает несколько конфигураций дискового шунта (трубки) и устройства доставки.

Диски L4-5 и L5-S1 прикрыты подвздошной костью, являются недосягаемыми для прямой иглы с внешней стороны для доставки трубки в диск. Тем не менее, через ножку тела позвонка, упруго изогнутая игла, которая предложена J.Yeung в международной заявке PCT/US 2005/22749 (WO 2006/002417), поданной 22 июня 2005 г., может прокалывать кальцифицированную концевую пластинку для доставки шунта или трубки для обмена питательных веществ и лактата между бессосудистым диском и кровяным руслом организма.

Химическая или физическая модификация дискового шунта была предложена в PCT/US 2006/44795, поданной 17 ноября 2006 James E.Kemler и Jeffrey E.Yeung, для усиленного, избирательного или замедленного молекулярного транспорта внутрь и из бессосудистого диска.

При обеспечении клеток диска питательными веществами и кислородом через дисковый шунт или трубку биосинтез сульфатированных глюкозаминогликанов может усиливаться, чтобы удержать дополнительную воду и выдержать нагрузку при сжатии. Следовательно, сегментарную нестабильность и избыточную нагрузку суставных фасеток сводят к минимуму для облегчения боли в спине. При присутствии дополнительного кислорода образование молочной кислоты может снизиться для сведения к минимуму кислотного раздражения и усиления образования АТФ, что запускает биосинтез гидрофильных протеогликанов.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ДАННОГО ИЗОБРЕТЕНИЯ

Один конец U-образного шунта вставляют в полость иглы, тогда как другой конец свисает вне иглы. Как только игла прокалывает диск, внешняя нить шунта прижимается к наружной стенке иглы, вдавливаясь в кольцо через очень маленькое отверстие прокола. Во время вытягивания иглы трение между внешней нитью и кольцом сжимает U-образный шунт, позволяя внутренней нити выскользнуть из полости иглы для размещения U-образного шунта внутри диска. Поскольку U-образный шунт накрепко запрессовывали в эластичное кольцо, гидростатическое сжатие сохраняется внутри шунтированного диска.

Таким образом, способ имплантирования шунта для лечения межпозвоночного диска включает этапы, на которых:

(a) проникают в диск иглой и U-образным шунтом;

(b) и вытягивают иглу, с помощью этого оставляя U-образный шунт расположенным частично внутри межпозвоночного диска.

Дополнительно данный способ может включать этапы, на которых:

(c) прокалывают тело позвонка троакаром;

(d) вставляют гильзу над троакаром;

(e) вытягивают троакар;

(f) вставляют сверло в гильзу;

(g) сверлят тело позвонка и концевую пластинку сверлом;

(h) продвигают гильзу над сверлом;

(i) вытягивают сверло;

(j) вытягивают гильзу.

Альтернативно данный способ может дополнительно включать этапы, на которых:

(с) прокалывают тело позвонка и концевую пластинку в диске троакаром;

(g) вставляют гильзу над троакаром;

(h) вытягивают троакар;

(i) вытягивают гильзу.

Другой U-образный шунт может сочленяться с внешней нитью, что усиливает (1) трение для размещения шунта, (2) возможность запрессовывания и (3) скорость обмена питательных веществ и отходов для восстановления межпозвоночного диска. Добавки, буфер, питательные вещества, ростовой фактор и клетки также могут быть включены в U-образные шунты для ускорения восстановления диска и облегчения боли в спине.

НОМЕРА ССЫЛОК

100 Межпозвоночный диск

101 Игла

103 Троакар

105 Концевая пластинка

108 Кальцифицированный слой или блокада

114 Кольцевидная деламинация

126 U-образной дисковый шунт или трубка

128 Студенистое ядро

129 Суставная фасетка

150 Сверло

159 Тело позвонка

230 Гильзовая игла

269 Полость иглы

278 Ножка позвонка

279 Ограничитель глубины сверления или ступенька

360 Стержень

362 Углубление стержня

363 Заострение стержня

364 Тело стержня

366 Ребро стержня

367 Ограничительное устройство

368 Остроконечная внутренняя стенка иглы

369 Поврежденная часть шунта

370 Затупленная, округлая или тупая внутренняя стенка иглы

371 Щель иглы

372 Выступ или фиксатор U-образного шунта

373 Ответвленный или прикрепленный шунт

403 Зубец

ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фигура 1 показывает часть дискового шунта 126, выходящую из полого канала, представляющего собой полость 269, и свисающую снаружи стенки иглы 101.

Фигура 2 изображает иглу 101, прокалывающую для запрессовывания шунта 126 в кольцевидные слои межпозвоночного диска 100 для сохранения гидростатического давления в диске.

Фигура 3 показывает извлечение иглы 101 для размещения шунта 126 внутри и выходящим из диска 100.

Фигура 4 изображает продольный вид шунта 126 с поврежденной частью 369, разрезанной остроконечной внутренней стенкой 368 иглы 101 во время прокалывания диска 100.

Фигура 5 показывает закругленную или тупую внутреннюю стенку 370 в просвете полости 269 для предотвращения разрезания или повреждения шунта 126 во время прокалывания диска 100.

Фигура 6 показывает щель 371 в полости 269, формирующую ступеньку или углубление для защиты шунта 126 от разрезания во время прокалывания диска 100.

Фигура 7 показывает поперечное сечение дискового шунта 126 внутри и снаружи иглы 101. Размещение дискового шунта 126 зависит главным образом от трения между кольцами и секцией дискового шунта 126 с внешней стороны иглы 101.

Фигура 8 показывает фиксатор или конусовидный выступ 372 на внешней части шунта 126 для усиления трения и помощи размещения шунта 126 во время вытягивания иглы 101.

Фигура 9 показывает иглу 101 с треугольным поперечным сечением. Игла 101 заострена со скосом к одной стороне треугольника.

Фигура 10 показывает поперечное сечение треугольной иглы 101 и дисковый шунт 126, выходящий из полости 269 и нависающий над вершиной треугольника, для сведения к минимуму трения между шунтом 126 и иглой 101.

Фигура 11 показывает ответвленный шунт 373, продетый сквозь или соединенный с частью дискового шунта 126 вне иглы 101.

Фигура 12 показывает поперечное сечение иглы 101, шунт 126 и ответвленный шунт 373 для усиления транспорта питательных веществ в бессосудистый диск и существенного трения при размещении шунта.

Фигура 13 показывает иглу 101 с шунтом 126 и ответвленным шунтом 373, прокалывающую и запрессовывающую указанные шунты в кольцевидные слои для сохранения гидростатического давления диска 100.

Фигура 14 изображает распределение или изгиб ответвленного шунта 373 для добавления трения между ответвленным шунтом 373 и кольцами во время вытягивания иглы 101.

Фигура 15 показывает размещение шунта 126 и ответвленного шунта 373 путем вытягивания иглы 101 для восстановления обмена питательных веществ и отходов между бессосудистым диском 100 и кровяным руслом организма.

Фигура 16 показывает направляемый троакар 103, прокалывающий через мягкую ткань ножку позвонка 278.

Фигура 17 показывает гильзовую иглу 230, вставляющую троакар 103 в ножку позвонка 278.

Фигура 18 показывает замену троакара 103 на сверло 150 в гильзовой игле 230, сверление сквозь кальцифицированную концевую пластинку 105 до дегенерированного диска 100.

Фигура 19 показывает продвижение гильзовой иглы 230, скользящей над головкой сверла 150, в просверленное отверстие кальцифицированной концевой пластинки 105.

Фигура 20 показывает извлечение сверла 150, оставляющего наконечник гильзовой иглы 230 внутри просверленного отверстия кальцифицированной концевой пластинки 105.

Фигура 21 показывает прокол концевой пластинки 105 через гильзовую иглу 230 иглой 101 для запрессовывания ответвленных шунтов 126, 373 в диск 100.

Фигура 22 показывает извлечение гильзовой иглы 230, обеспечивающее контакт ткани с ответвленными шунтами 126, 373 для трения, способствующего размещению шунта.

Фигура 23 показывает размещение ответвленных шунтов 126, 373 путем вытягивания иглы 101 для соединения бессосудистого диска 100 с внутренней частью тела позвонка 159, что восстанавливает обмен питательных веществ и отходов.

Фигура 24 показывает более ранний подход с применением подобной методики сверления для прокола и размещения ответвленных шунтов 126, 373, соединяющих бессосудистый диск 100 и тело позвонка 159.

Фигура 25 показывает U-образный шунт 126, удерживаемый между двумя зубцами 403, выходящими из дистального наконечника стержня 360.

Фигура 26 показывает полый канал, представляющий собой полость 269 иглы 101, содержащую U-образный шунт 126, зубцы 403 и стержень 360, расположенный, по меньшей мере, частично в указанном полом канале, для прокалывания и доставки шунта 126 в диск 100.

Фигура 27 показывает U-образный шунт 126, доставленный путем прокалывания диска 100 и извлечением иглы 101, показанной на Фигуре 26, что стационарно фиксирует стержень 360.

Фигура 28 показывает углубление 362 на дистальном конце стержня 360 для поддерживания U-части шунта 126.

Фигура 29 показывает U-образный шунт 126, поддерживаемый гибким стержнем 360 внутри полости 269 упруго изогнутой иглы 101, прокалывающей кальцифицированную концевую пластинку 105.

Фигура 30 показывает поперечное сечение двух U-образных шунтов 126, поддерживаемых квадратным стержнем 360 внутри полости 269 иглы 101.

Фигура 31 показывает ограничительное устройство 367, удерживающее два U-образных шунта вместе внутри иглы 101.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Дисковый шунт 126 представляет собой гибкую и полупроницаемую трубку, транспортирующую питательные вещества, отходы и кислород между кровяным руслом организма и бессосудистым диском 100. Дисковый шунт 126 изогнут в U- или V-конфигурации. Длины изогнутых частей не должны быть равными. Один конец U-образного шунта 126 вставлен в полость 269 тонкой иглы 101, тогда как другой конец U-образного шунта 126 свешивается поверх наружной стенки тонкой иглы 101, как показано на Фигуре 1.

Так как диффузия питательных веществ может происходить только до 1 см в кольцевидных слоях, U-образный дисковый шунт 126 доставляют внутрь кольца прокалыванием диска 100 иглой 101, как показано на Фигуре 2. Поскольку игла 101 прокалывает диск 100, внешняя нить U-образного шунта 126 является втянутой, прихваченной и вплотную впрессованной в кольцевидные слои около наружной стенки иглы 101 через небольшое отверстие прокола. Во время вытягивания иглы 101 происходит контактное трение между кольцами и внешней нитью U-образного шунта 126, что фиксирует шунт 126, позволяя внутренней нити выскальзывать из полости 269 иглы 101, как показано на Фигуре 3. Поскольку одна нить запрессована внутрь небольшого прокола, U-образный шунт 126 хорошо закупорен внутри эластичных кольцевидных слоев для сохранения гидростатического давления диска 100.

Фигура 3 показывает, что U-петля шунта 126, которая размещена внутри диска 100 с проксимальными концами шунта 126, выступающими из диска 100, контактирует с кровяным руслом организма. В результате обмен питательных веществ, кислорода и молочной кислоты между бессосудистым диском 100 и кровяным руслом организма восстанавливается для (1) усиления биосинтеза гидрофильных сульфированных глюкозаминогликанов и давления набухания для выдерживания сжатия диска, (2) снижения напряжения на суставные фасетки и боли от сегментарной нестабильности, (3) снижения образования раздражающей молочной кислоты преобразованием анаэробного метаболизма в аэробный, (4) усиления выработки АТФ путем аэробного метаболизма для активизации регенерации диска 100 и (5) вытеснения молочной кислоты через шунт 126 для сведения к минимуму раздражения. По сути, U-образный дисковый шунт 126 размещен для прекращения дегенерации диска 100 и облегчения боли в спине.

Одна ветвь, часть или конец U-образного шунта 126 занимает полость 269 внутри иглы 101, тогда как другая ветвь, часть или конец свисает снаружи иглы 101. Внутренняя часть шунта 126 свободно выходит из полости 269 иглы 101. Стенка иглы 101 возле дистального конца обеспечивает опору U-петле шунта 126 для прокалывания диска 100. К тому же для обеспечения трения для размещения шунта 126 внешнюю часть шунта 126 сдавливают или сжимают около или вдоль стенки иглы 101, поскольку она входит в кольца. Следовательно, U-образный шунт 126 доставляют через очень небольшое отверстие прокола иглой. После извлечения иглы 101 эластичные кольцевидные слои уплотняются вокруг развернутого и запрессованного шунта 126 для сохранения гидростатического давления диска 100.

Острый дистальный конец иглы 101 обычно содержит остроконечное ребро типа ножевого лезвия 368, которое сформировано внутренней стенкой скошенной полости 269, как показано на Фигуре 4. Когда диск 100 прокалывают во время имплантации запрессованного U-образного шунта 126, ребро внутренней стенки типа ножевого лезвия 368 обязательно смещается и повреждает U-петлю шунта 126. Поврежденная часть 369 шунта 126 образует небольшие волокна или отделяющиеся частички, что вызывает характерную тканевую реакцию на чужеродный инертный материал. Во время исследований in vitro разрезание было настолько серьезным, что много U-образных шунтов 126 во время запрессовывающего прокалывания диска 100 разрывались около U-петель. В результате, внутренняя часть шунта 126 остается внутри полости 269 извлеченной иглы 101. Шунт 126, имеющий только одну нитку U, не запрессовывается глубже в межпозвоночный диск 100, таким образом, уменьшается его способность сохранения гидростатического давления диска 100.

Фигура 5 показывает закругленную или тупую внутреннюю стенку 370 на скошенной полости 269 иглы 101. Закругленная или тупая внутренняя стенка 370 может быть сформирована механической обработкой для предупреждения повреждения шунта 126 во время запрессовывающего прокалывания диска 100, как показано на Фигуре 5. Также можно снабдить подкладкой, прикрыть, покрыть или укрепить U-петлю U-образного шунта 126 для сведения к минимуму повреждения иглы 101 остроконечной внутренней стенкой 368. К тому же, U-петля может быть изготовлена из устойчивого к разрезанию материала для избежания повреждения во время запрессовывающего прокалывания.

Фигура 6 показывает щель 371 в полости 269 для размещения U-петли шунта 126 далее от острого наконечника иглы 101 таким образом, что указанная щель в указанной игле проходит от указанного дистального конца. Перед размещением часть указанного удлиненного шунта расположена в указанной щели. Дополнительное разделение между острым наконечником и U-петлей облегчает прокалывание диска 100 путем создания последовательных положений запрессовывания в постепенно расширяющемся участке прокола. Наконечник иглы 101 продвигается ко входу вслед за U-петлей в кольцевидные слои межпозвоночного диска 100. К тому же, постепенное расширение участка прокола может свести к минимуму разрезание или повреждение U-образного шунта 126 во время прокола диска 100. Укрепление или прикрывание U-петли в щели 371 может дополнительно защищать шунт 126 от разрезания во время запрессовывающего внедрения в диск 100. К тому же, острое ребро типа ножевого лезвия 368, которое сформировано внутренней стенкой вогнутой полости 269 иглы 101, также может быть закругленным или тупым для дополнительного предупреждения повреждения U-образного шунта 126. Перед размещением часть указанного удлиненного шунта лежит напротив тупой или закругленной части указанного дистального конца.

Размещение U-образного шунта 126 производится трением между кольцами и внешней частью шунта 126. Фигура 7 показывает поперечное сечение внутренних и внешних частей шунта 126 относительно иглы 101. Трение между кольцами и внешней частью шунта 126 может значительно усиливаться при присоединении фиксатора или конусовидного выступа 372 на внешнюю часть шунта 126, как показано на Фигуре 8. Конусовидный выступ 372 из указанного удлиненного шунта выполняет функцию зубца, который позволяет вход, но предупреждает извлечение шунта 126 из диска 100.

Размещение U-образного шунта 126 также зависит от трения между внешней: частью шунта 126 и внешней стенкой иглы 101. Фигура 9 показывает иглу 101 с треугольным поперечным сечением. Треугольная игла 101 заострена и скошена к одной вершине треугольника. Внешняя нить U-образного шунта 126 связана с внешним ребром данной вершины треугольной иглы 101. Фигура 10 показывает поперечное сечение треугольной иглы 101 и U-образный шунт 126, выходящий из полости 269 и нависающий над треугольной вершиной для сведения к минимуму соприкосновения поверхности и трения между шунтом 126 и иглой 101. Игла 101 с округлым или не округлым поперечным сечением также может быть смазана внутри и снаружи для снижения трения между иглой 101 и шунтом 126, что облегчает размещение шунта 126 во время вытягивания иглы 101. К тому же, внешняя часть шунта 126 может быть покрыта адгезивом, набухающим агентом или сшивающим агентом для фиксации диска 100 перед извлечением иглы 101.

Фигура 11 показывает ответвленный шунт 373, продетый сквозь или прикрепленный к внешней части U-образного шунта 126. Комбинация U-образного шунта 126 и ответвленного шунта 373 увеличивает массу для (1) обеспечения быстрого обмена питательных веществ и отходов между дегенеративным диском 100 и кровяным руслом организма, (2) уплотнения и сохранения гидростатического давления диска 100 и/или (3) фиксатора внутри диска 100 для размещения во время вытягивания иглы 101. Фигура 12 показывает поперечное сечение иглы 101, шунта 126 и ответвленного шунта 373. Ответвленный шунт 373 может отличаться от U-образного шунта 126 тем, что имеет различные (1) материал, (2) размер пор, (3) покрытие, (4) добавки, (5) конфигурацию, (6) диаметр, (7) длину, (8) форму, (9) текстуру и/или (10) профиль разрушения.

Фигура 13 показывает иглу 101, доставляющую шунт 126, и ответвленный шунт 373 для запрессовывания в кольцевидные слои и защиты гидростатического давления диска 100. Ответвленный шунт 373 может быть присоединен где угодно вдоль внешней части шунта 126. Для позиции последовательного запрессовывания присоединение к ответвленному шунту 373 должно быть чуть сзади или далеко от U-петли шунта для облегчения прокола диска 100. К тому же, чтобы способствовать размещению шунта 126 ответвленный шунт 373 обеспечивает дополнительную уплотняющую способность внутри кольца для сохранения гидростатического давления восстановленного диска 100.

Ответвленный шунт 126 вероятно сдвинется, прогнется, перекрутится и/или развернется для дополнительного трения с диском 100 во время извлечения иглы 101, как показано на Фигуре 14. Подобное движение и трение, возможно, происходит во внешней части U-образного шунта 126. В результате, внутренняя часть шунта 126 выскальзывает из полости 269 извлекаемой иглы 101, благодаря чему размещаются оба ответвленных шунта 126, 373, как показано на Фигуре 15, для восстановления обмена питательных веществ и отходов между бессосудистым диском 100 и окружающим кровяным руслом.

Фигура 16 показывает троакар 103, который направляют при помощи флюороскопа, прокалывающий мягкую ткань в ножку позвонка 278. Троакар 103 может быть покрыт рентгеноконтрастным, эхогенным покрытием или покрытием, видимым при МРТ (магнитно-резонансная томография) для поддержания наведения и усиления визуализации. Фигура 17 показывает гильзовую иглу 230, вставленную в троакар 103, скользящую в ножку позвонка 278. Гильзовая игла 230 также может быть покрыта рентгеноконтрастным, эхогенным, МРТ покрытием или другим покрытием для улучшения изображения.

Гильзовую иглу 230 удерживают стационарно, тогда как троакар 103 извлекают и замещают головкой сверла 150, просверливая насквозь тело позвонка 159 и кальцифицированную концевую пластинку 105, как показано на Фигуре 18. Головка сверла 150 содержит ступеньку или ограничитель 279 для предупреждения просверливания обоих концевых пластинок 105 диска 100. Головка сверла 150 также может быть покрыта рентгеноконтрастным, эхогенным, МРТ покрытием или другим покрытием для улучшения изображения. Гильзовую иглу 230 затем продвигают для скольжения над головкой сверла 150 в просверленное отверстие кальцифицированной концевой пластинки 105, как показано на Фигуре 19.

Головку сверла 150 извлекают из гильзовой иглы 230, оставляя наконечник гильзовой иглы 230 внутри просверленного отверстия кальцифицированной концевой пластинки 105, как показано на Фигуре 20. Иглу 101 с ответвленными шунтами 126, 373 вставляют через гильзовую иглу 230, прокалывающую и расширяющую просверленное отверстие кальцифицированной концевой пластинки 105, и запрессовывают в дегенеративный диск 100, как показано на Фигуре 21. Игла 101 и ответвленные шунты 126, 373 могут быть покрыты рентгеноконтрастным, эхогенным, МРТ покрытием или другим покрытием для улучшения изображения. Фигура 22 показывает извлечение гильзовой иглы 230, позволяющее контакт ткани с ответвленными шунтами 126, 373 и трение, способствующее размещению шунта. Фигура 23 показывает размещение ответвленных шунтов 126, 373 при извлечении иглы 101, что, таким образом, соединяет бессосудистый диск 100 с внутренним кровообращением тела позвонка 159 и восстанавливает обмен питательных веществ, кислорода и отходов.

У пациентов в послеоперационный период обычно случается рецидивная боль в спине. Боль часто возникает из-за прогрессирующей дегенерации диска, соседнего с прооперированными уровнями. Во время операций по поводу более раннего артродеза позвонков или замещения диска дегенерацию соседнего диска 100 можно свести к минимуму или остановить при помощи имплантации дисковых шунтов 126, 373 через концевую пластинку 105. Фигура 24 показывает более ранний подход, использующий метод сверления, подобный подходу просверливания ножки позвонка. Ответвленные шунты 126, 373 имплантируют через тело позвонка 159 в бессосудистый диск 100, соседний с прооперированными уровнями. Поскольку пациент уже подвергается открытой операции, имплантация дисковых шунтов 126, 373 через концевую пластинку 105 или через кольца является прямой с низким риском и рентабельной для сведения к минимуму рецидивной боли или будущей операции. Аналогично, ламинэктомия или другие более поздние открытые оперативные приемы также обеспечивают легкий доступ для имплантации кольцевидных шунтов или шунтов концевой пластинки 126 в несколько дегенеративных дисков 100.

Тело позвонка 159 и концевая пластинка 105 пациента могут быть достаточно мягкими для прокола троакаром 103. Троакар 103 может быть ввинчен или слегка вбит через тело позвонка 159 и концевые пластинки 105 в диск 100. Затем над троакаром 103 вставляют гильзовую иглу 230, продвигая ее в концевую пластинку 105 и диск 100. Троакар 103 заменяют U-образными шунтами 126, 373 и иглой 101, как показано на Фигуре 21.

U-образный шунт 126 также можно полностью вставить в полость 269 иглы 101. Фигура 25 показывает U-образный шунт 126, удерживаемый между зубцами 403, отходящими от стержня 360. Перед размещением указанный стержень и зубцы захватывают указанный удлиненный шунт. U-образный шунт 126, зубцы 403 и стержень 360, помещенные внутри полости 269 иглы 101, как показано на Фигуре 26, способны прокалывать межпозвоночный диск 100. Указанный стержень и зубцы имеют позицию вставки и позицию размещения, где в указанной позиции вставки указанный стержень и зубцы расположены внутри полого канала, а в указанной позиции размещения указанные зубцы и, по меньшей мере, часть указанного стержня выходят дистально из указанного полого канала.

После прокалывания диска 100 иглу 101 извлекают, тогда как стержень 360 фиксируется стационарно для размещения U-образного шунта 126 внутри диска 100, как показано на Фигуре 27. Кольцевидная деламинация 114 из-за сниженния давления набухания диска также показана на Фигуре 27.

Фигура 28 показывает углубление 362 для закрепления U-петли шунта 126. Лентообразный стержень 360 является тонким для сведения к минимуму пространства внутри полости 269 иглы 101. Для упрочнения стержня 363 тело 364 утолщено за пределами заострений 363. Фигура 29 показывает U-образный шунт 126, удерживаемый при помощи гибкого стержня 360, размещенного внутри полости 269 упруго изогнутой иглы 101, прокалывающей насквозь кальцифицированный слой 108 и хрящевую концевую пластинку 105. Дисковый шунт 126 размещают через кальцифицированную концевую пластинку 105 из тела позвонка 159 в диск 100 при помощи извлечения иглы 101, тогда как стержень 360 фиксируют стационарно.

Несколько U-образных шунтов 126 можно доставить из полости 269 иглы 101 и укрепить при помощи стержня 360 соответствующей формы, как показано на Фигуре 30. Стержень 360 может иметь продольные ребра 366 для выравнивания шунтов 126 и предупреждения сплетения или запутывания внутри полости 269. Дистальные концы или U-петли нескольких, например, двух шунтов 126 могут иметь ограничительное устройство 367, показанное на Фигуре 31, чтобы уберечь U-образные шунты 126 от разворачивания и зажатия внутри полости 269 иглы 101. При этом, второй U-образный шунт расположен близко к первому удлиненному U-образному шунту с возможностью прикрепления к первому удлиненному U-образному шунту. Аналогично, несколько U-образных шунтов 126 также могут размещаться внутри и снаружи полости 269 иглы 101 для запрессовывания нескольких U-образных шунтов 126 в дегенеративный диск 100.

Является общепринятым, что дегенерация диска 100 в значительной степени связана с дефицитом питания и кислорода. Давление диска является низким особенно в положении лежа на спине. Во время сна жидкость из кровяного русла, содержащая питательные вещества и кислород, выходит через шунт 126, 373 за счет (1) капиллярного действия, (2) гигроскопичности шунта, (3) силы поглощения гигроскопичных сульфатированных глюкозаминогликанов внутри диска 100 и/или (4) низкого давления внутри диска 100.

В результате, питательные вещества попадают в диск 100 через полупроницаемый шунт 126, 373 для биосинтеза гигроскопичных сульфатированных глюкозаминогликанов и усиления давления набухания внутри диска 100. Восстановление давления набухания в студенистом ядре 128 восстанавливает растягивающие напряжения внутри коллагеновых волокон кольца, таким образом, снижая внутреннее увеличение объема и сдвиговые деформации между кольцевидными слоями. Подобно заново надутой шине выпирание диска 100 уменьшается и сводится к минимуму ущемление нерва. Снижается нагрузка на суставные фасетки 129 и сегментальная нестабильность для сведения к минимуму напряжения, истирания и боли. Высота диска 100 также может увеличиться до реверсирования спинального стеноза.

Более того, аденозина трифосфат, АТФ, представляет собой высокоэргическое соединение, которое важно для стимуляции или активизации биохимических реакций, включая биосинтез удерживающих воду протеогликанов для выдерживания нагрузок на сжатие на диск 100. В анаэробных условиях метаболизм каждой молекулы глюкозы вырабатывает только две АТФ и две молекулы молочной кислоты, которая раздражает прилежащие нервы. Когда кислород проникает через U-образный шунт 126 и/или ответвленный шунт 373, вырабатывается тридцать шесть АТФ из каждой молекулы глюкозы путем гликолиза, цикла лимонной кислоты и цепи переноса электрона при аэробных условиях для активизации регенерации диска 100 и облегчения боли в спине.

В повседневной деятельности, такой как прогулка, поднятие тяжести и наклоны, давление внутри диска 100 значительно увеличивается. Вероятно, направление потока внутри дискового шунта 126, 373 обратное - от диска 100 с высоким давлением внутри к телу позвонка 159 с низким давлением внутри или к внешней жидкости, окружающей диск 100. Молочная кислота и диоксид углерода, растворенные в жидкости внутри ст