結(jié)合有多孔金屬和骨頭刺激物的復(fù)合裝置制造方法
【專利摘要】用于充填骨頭中的空隙的矯形外科植入物及其各使用方法。所述矯形外科植入物包括具有用于促進(jìn)骨頭再生的孔隙的帶有多個(gè)開式孔的金屬構(gòu)件,和被再吸收至新骨中的可再吸收的骨生長促進(jìn)構(gòu)件。本發(fā)明的矯形外科植入物與各方法為骨頭提供結(jié)構(gòu)支撐以及提供用于促進(jìn)骨頭在骨頭空隙內(nèi)再生長的骨引導(dǎo)和/或骨誘導(dǎo)基體。有利地,在此公開的各矯形外科植入物和各方法在充填精密確定尺寸的骨頭空隙中是有用的。
【專利說明】結(jié)合有多孔金屬和骨頭刺激物的復(fù)合裝置
[0001] 優(yōu)先權(quán)要求
[0002] 本申請要求 2012 年 1 月 9 日提交的、題為"COMPOSITE DEVICE THAT COMBINES POROUS METAL AND BONE STIMULI"的、Monaghan等的美國臨時(shí)專利申請序列號61/584, 460 的優(yōu)先權(quán)益,該申請以其整體通過引用被合并于此。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003] 本發(fā)明涉及用于充填骨頭中的空隙的矯形外科植入物。更特別地,本發(fā)明涉及用 于充填骨頭中的空隙的具有多孔金屬構(gòu)件和可再吸收的骨生長促進(jìn)構(gòu)件的矯形外科植入 物,以及其使用方法。
【背景技術(shù)】
[0004] 骨頭空隙可能因許多原因而產(chǎn)生。例如,關(guān)節(jié)損傷或疾病可能導(dǎo)致在骨頭中形成 缺陷和空隙。此外,很多手術(shù)過程需要鉆孔至骨頭中,從而產(chǎn)生骨頭空隙。此外,骨頭空隙 出現(xiàn)的位置、和骨頭空隙的尺寸,是因患者而異的。
[0005] 在一些情況中,骨頭空隙可以是如此之大以至于自然骨頭不能夠自然地充填該空 隙。此空隙被稱作"臨界尺寸(critical size)"的骨頭空隙,并且可以導(dǎo)致該骨頭的功能 性病損。用于骨頭空隙的臨界尺寸依賴于該患者和骨頭空隙出現(xiàn)的位置。這樣,對標(biāo)準(zhǔn)植 入物用于充填骨頭空隙、特別是臨界尺寸的骨頭空隙的使用,可能是不可行的。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006] 本發(fā)明涉及矯形外科植入物及其用于充填骨頭中的空隙的使用方法。本發(fā)明的各 矯形外科植入物和各方法提供骨頭的結(jié)構(gòu)支撐,以及提供用于促進(jìn)骨頭在骨頭空隙內(nèi)再生 長的骨引導(dǎo)和/或骨誘導(dǎo)基體。有利地,在此公開的各矯形外科植入物和各方法在充填具 有獨(dú)特形狀的和具有臨界尺寸的骨頭空隙中是有用的。
[0007] 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式,提供了用于治療骨頭空隙的矯形外科植入物。所述矯形 外科植入物包括帶有多個(gè)開式孔的金屬構(gòu)件和可再吸收的骨生長促進(jìn)構(gòu)件。所述多孔金屬 構(gòu)件包括從第二多孔金屬層間隔開的第一多孔金屬層。此間隔可以包括位于在該兩個(gè)多孔 金屬層之間的可再吸收的骨生長促進(jìn)構(gòu)件的第一層。例如,可再吸收的骨生長構(gòu)件的第一 層可以接觸第一和第二多孔金屬層兩者,盡管各層的這種布置對于本發(fā)明的較寬泛方面而 言不是必要的。在一些實(shí)施方式中,多孔金屬構(gòu)件的所述第一和所述第二多孔金屬層包括 大于可再吸收的骨生長促進(jìn)構(gòu)件和大于哺乳動(dòng)物骨組織的摩擦系數(shù)。此外,所述矯形外科 植入物可以包括具有細(xì)長莖干構(gòu)件的可植入假體,所述細(xì)長莖干構(gòu)件穿過第一多孔金屬層 和第二多孔金屬層使得第一多孔金屬層和第二多孔金屬層大致橫向于細(xì)長莖干構(gòu)件的縱 向軸線。在一些方面中,細(xì)長莖干構(gòu)件將包括帶有多個(gè)開式孔的金屬外表面,該外表面可以 接觸各多孔金屬層的一部分。
[0008] 在另一實(shí)施方式中,本發(fā)明提供了矯形外科植入物,其包含可植入假體和三維加 強(qiáng)體。所述加強(qiáng)體提供細(xì)長通路,所述可植入假體的細(xì)長莖干構(gòu)件可以被接納至所述細(xì)長 通路中以用于加強(qiáng)所述可植入假體。此外,所述加強(qiáng)體包含多個(gè)堆疊的層,所述多個(gè)堆疊的 層包括第一帶有多個(gè)開式孔的金屬層、第二帶有多個(gè)開式孔的金屬層、和位于第一帶有多 個(gè)開式孔的金屬層和第二帶有多個(gè)開式孔的金屬層之間的可再吸收的骨生長促進(jìn)層。在一 些方面中,可再吸收的骨生長促進(jìn)層的頂面接觸第一帶有多個(gè)開式孔的金屬層的底面,并 且可再吸收的骨生長促進(jìn)層的底面接觸第二帶有多個(gè)開式孔的金屬層的頂面。
[0009] 在另一實(shí)施方式中,本發(fā)明提供了植入矯形外科植入物的方法。在該特定方法中, 三維加強(qiáng)體被定位在骨頭中,使可植入假體的細(xì)長莖干構(gòu)件被接納在所述加強(qiáng)體中的細(xì)長 通路中。所述加強(qiáng)體包含多個(gè)堆疊的層,所述多個(gè)堆疊的層包括從第二帶有多個(gè)開式孔的 金屬層間隔開的第一帶有多個(gè)開式孔的金屬層。所述細(xì)長莖干構(gòu)件穿過第一帶有多個(gè)開式 孔的金屬層和第二帶有多個(gè)開式孔的金屬層,所述細(xì)長莖干構(gòu)件在一些方面中可以包括帶 有多個(gè)開式孔的金屬外表面。在一些形式中,一個(gè)或多個(gè)可再吸收的骨生長促進(jìn)層位于第 一帶有多個(gè)開式孔的金屬層和第二帶有多個(gè)開式孔的金屬層之間。此外,所述加強(qiáng)體可以 在所述可植入假體的細(xì)長莖干構(gòu)件被接納在所述細(xì)長通路中之前、之后、或與之同時(shí)地被 定位在骨頭中。
[0010] 在另一實(shí)施方式中,本發(fā)明提供了植入矯形外科植入物的方法。在一個(gè)步驟中,多 層的可延展板被定位在骨頭空隙中,使可延展板的第一面接觸骨頭空隙的各壁并且可延展 板的第二面保持暴露以便接觸隨后可鄰近骨頭空隙植入的可植入假體。所述多層的可延展 板包含從第二帶有多個(gè)開式孔的金屬層間隔開的第一帶有多個(gè)開式孔的金屬層。在另一步 驟中,可植入假體被鄰近骨頭空隙設(shè)置以便接觸可延展板的暴露的第二面。一個(gè)或多個(gè)可 再吸收的骨生長促進(jìn)層可以位于第一帶有多個(gè)開式孔的金屬層和第二帶有多個(gè)開式孔的 金屬層之間和/或位于第一帶有多個(gè)開式孔的金屬層和第二帶有多個(gè)開式孔的金屬層中 的每一個(gè)的任一側(cè)。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式,提供了一種矯形外科植入物。所述矯形外科植入物 包括單塊的帶有多個(gè)開式孔的金屬本體,其具有位于其中的多個(gè)通道和用于接觸骨頭的暴 露的多孔外表面。所述矯形外科植入物還包括可再吸收的骨生長促進(jìn)構(gòu)件,其包括骨引導(dǎo) 載體和至少一種骨頭生長因子。此外,所述可再吸收的骨生長促進(jìn)構(gòu)件被置于所述矯形外 科植入物的單塊的帶有多個(gè)開式孔的金屬本體的各通道內(nèi)。在一些實(shí)施方式中,所述可再 吸收的骨生長促進(jìn)構(gòu)件實(shí)質(zhì)上充填所述單塊的帶有多個(gè)開式孔的金屬本體的各通道。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012] 通過參照結(jié)合附圖做出的對本發(fā)明各實(shí)施方式的下列說明,本發(fā)明的上述的及其 它的特征和優(yōu)點(diǎn),以及達(dá)到這些特征和優(yōu)點(diǎn)的方式,將更為明顯并且本發(fā)明本身將被更好 地理解,圖中:
[0013] 圖1為根據(jù)本申請的帶有多個(gè)開式孔的金屬構(gòu)件的結(jié)構(gòu)的放大截面視圖;
[0014] 圖2為與一種或多種骨頭生長因子相結(jié)合的圖1的帶有多個(gè)開式孔的金屬構(gòu)件的 放大截面視圖;
[0015] 圖3為示出了根據(jù)本發(fā)明的矯形外科植入物的實(shí)施方式的透視圖,其包括堆疊在 可再吸收的骨生長促進(jìn)構(gòu)件的單獨(dú)的層之間的帶有多個(gè)開式孔的金屬構(gòu)件的單獨(dú)的層;
[0016] 圖4為示出了與一種或多種骨頭生長因子相結(jié)合的圖3的矯形外科植入物的截面 視圖;
[0017] 圖5a為示出了被植入股骨中的空隙內(nèi)的根據(jù)本發(fā)明的矯形外科植入物的截面視 圖;
[0018] 圖5b為圖5a的被植入骨頭空隙內(nèi)的矯形外科植入物的放大視圖;
[0019] 圖6a為示出了被植入髖臼中的空隙內(nèi)的根據(jù)本發(fā)明的矯形外科植入物的截面視 圖;
[0020] 圖6b為圖6a的被植入空隙內(nèi)的矯形外科植入物的放大視圖;
[0021] 圖7為根據(jù)本發(fā)明的矯形外科植入物的另一實(shí)施方式的截面視圖,其包括用于被 植入脛骨的髓內(nèi)通道內(nèi)的脛骨基板的加強(qiáng)部或支撐結(jié)構(gòu);
[0022] 圖8為根據(jù)本發(fā)明的矯形外科植入物的又另一實(shí)施方式的截面視圖,其包括用于 被植入股骨的股骨通道內(nèi)的股骨假體的加強(qiáng)部或支撐結(jié)構(gòu);
[0023] 圖9a為用于與股骨遠(yuǎn)端假體一起使用的根據(jù)本發(fā)明的矯形外科植入物的另一實(shí) 施方式的透視圖;以及
[0024] 圖9b為圖9a的矯形外科植入物的另一實(shí)施方式的放大透視圖。
[0025] 相應(yīng)的附圖標(biāo)記貫穿若干視圖指代相應(yīng)的零件。在此列出的各例證示出了本發(fā)明 的各示例性實(shí)施方式,并且這些例證不應(yīng)被解釋為以任何方式限制本發(fā)明的范圍。
【具體實(shí)施方式】
[0026] 引言
[0027] 本發(fā)明總體上涉及用于充填骨頭中的空隙的矯形外科植入物和在此公開的矯形 外科植入物的使用方法。在此公開的矯形外科植入物包括帶有多個(gè)開式孔的金屬構(gòu)件和可 再吸收的骨生長促進(jìn)構(gòu)件。此外,在此公開的矯形外科植入物為骨頭提供了結(jié)構(gòu)支撐,以及 提供了用于促進(jìn)骨頭在骨頭空隙內(nèi)再生長的骨引導(dǎo)和/或骨誘導(dǎo)基體。有利地,在此公開 的矯形外科植入物可以被用來充填精密確定尺寸的骨頭空隙。
[0028] 帶有多個(gè)開式孔的金屬構(gòu)件
[0029] 1.帶有多個(gè)開式孔的金屬構(gòu)件的結(jié)構(gòu)
[0030] 在此公開的矯形外科植入物部分地由帶有多個(gè)開式孔的金屬構(gòu)件100(圖1)組 成。根據(jù)在此公開的矯形外科植入物的一些實(shí)施方式,帶有多個(gè)開式孔的金屬構(gòu)件100可 以包括該植入物的全部或?qū)嵸|(zhì)部分。如在此所述,帶有多個(gè)開式孔的金屬構(gòu)件100在骨頭 空隙內(nèi)提供對各矯形外科植入物和對該骨頭的結(jié)構(gòu)支撐。此外,帶有多個(gè)開式孔的金屬構(gòu) 件100包括一個(gè)或多個(gè)暴露的多孔金屬表面110,如在此所述地,這些表面特別適合于接觸 骨頭和促進(jìn)骨頭在其中的內(nèi)生長。
[0031] 參照圖1,帶有多個(gè)開式孔的金屬構(gòu)件100的說明性實(shí)施方式被描繪。如所示出 的,帶有多個(gè)開式孔的金屬構(gòu)件1〇〇通常包括在之間限定出開放空隙(即,孔隙)或通道 104的大量韌帶102。各韌帶102之間的開放空隙形成具有很少或沒有盡頭的連續(xù)通道104 的基體,使得骨頭穿過帶有多個(gè)開式孔的金屬構(gòu)件100的生長基本上是不受限制的。帶有 多個(gè)開式孔的金屬構(gòu)件1〇〇可以在其中包括高達(dá)75% -85%或更多的空隙空間。這樣,帶 有多個(gè)開式孔的金屬構(gòu)件1〇〇可以包括在組成方面基本上均勻和一致的重量輕的、堅(jiān)固的 多孔結(jié)構(gòu),并提供骨頭可以生長到其中的基體。
[0032] 根據(jù)本申請的一些配置,在此公開的矯形外科植入物的帶有多個(gè)開式孔的金屬構(gòu) 件100可以包括至少一個(gè)暴露的多孔金屬表面110。如圖1中所示,韌帶102的終止端,其 在此被稱作支柱150,限定出暴露的多孔金屬表面110。包括暴露的多孔金屬表面110的支 柱150,在與骨頭和其它組織接觸時(shí)產(chǎn)生高的摩擦系數(shù)。此外,支柱150給予暴露的多孔金 屬表面110以增強(qiáng)的附著能力,從而幫助矯形外科植入物初始固定(植入時(shí))至骨頭或其 它組織。
[0033] 帶有多個(gè)開式孔的金屬構(gòu)件100可以由作為骨頭替代物而有用的高度多孔的生 物材料和/或細(xì)胞和組織接受的材料制成。例如,根據(jù)本申請的各實(shí)施方式,帶有多個(gè)開 式孔的金屬構(gòu)件100可以具有低至55%、65%、或75%或高達(dá)80%、85%、或90%的孔隙 率。帶有多個(gè)開式孔的金屬構(gòu)件100的實(shí)例利用通常可從Warsaw, Indiana的Zi_er, Inc. 公司得到的 TrabecularMetal?Technology 而生產(chǎn)。Trabecular Metal? 為 Zimmer, Inc. 公司的商標(biāo)。這種材料可以由以詳細(xì)公開于題為"OPEN CELL TANTALUM STRUCTURES FOR CANCELLOUS BONE MPLANTS AND CELL AND TISSUE RECEPTORS"的美國專利 No. 5, 282, 861 中和在 Levine, B. R.等的文章 "Experimental and Clinical Performance of Porous Tantalum in Orthopedic Surgery",Biomaterials 27(2006)4671-4681 中的方式、通過化 學(xué)氣相沉積("CVD")工藝滲透和涂覆有諸如鉭的生物相容性金屬的網(wǎng)狀玻璃碳泡沫基質(zhì) 形成,這些文獻(xiàn)的公開內(nèi)容通過引用被明確地合并于此。除了鉭外,其它的金屬,諸如鈮或 者鉭和鈮與彼此或與其它金屬的合金也可以被使用。此外,其它的生物相容性金屬,諸如 鈦、鈦合金、鈷鉻、鈷鉻鑰、鉭、或鉭合金,也可以被使用。
[0034] 此外,帶有多個(gè)開式孔的金屬構(gòu)件100的實(shí)施方式可以包括Ti-6A1_4VELI合金, 諸如可從 Warsaw, Indiana 的 Zimmer, Inc.公司得到的Tivanium* Alloy。Tivaniun.l;;為 Zi_er, Inc.公司的注冊商標(biāo)。帶有多個(gè)開式孔的金屬構(gòu)件100還可以包括纖維金屬墊或 燒結(jié)金屬層,例如,CSTi?, Cancellous-Structured Titanium?涂層或?qū)?。CSTi?多孔層由 Warsaw, Indiana 的 Zimmer, Inc.公司制造。CSTi? 為 Zimmer, Inc.公司的商標(biāo)。
[0035] 在其它的實(shí)施方式中,帶有多個(gè)開式孔的金屬構(gòu)件100可以包括利用低溫電弧氣 相沉積工藝涂覆有Ti-6A1-4V合金的開放單元聚氨酯泡沫基質(zhì)。Ti-6A1-4V小珠然后可以 被燒結(jié)至涂覆Ti-6A1-4V的聚氨酯泡沫基質(zhì)的表面。此外,帶有多個(gè)開式孔的金屬構(gòu)件100 的另一個(gè)實(shí)施方式可以包括與Ti-6A1-4V粉末和陶瓷材料結(jié)合的金屬基質(zhì),其在熱和壓力 下被燒結(jié)。各陶瓷粒子隨后可以被去除,從而在基質(zhì)中留下空隙、或孔隙。帶有多個(gè)開式孔 的金屬構(gòu)件100還可以包括Ti-6A1-4V粉末,其已被懸浮在液體中并被滲透和涂覆在聚氨 酯基質(zhì)的表面上。該Ti-6A1-4V涂層然后可以被燒結(jié)以便形成模仿聚氨酯泡沫基質(zhì)的多孔 金屬結(jié)構(gòu)。此外,帶有多個(gè)開式孔的金屬構(gòu)件100的另一個(gè)實(shí)施方式可以包括多孔金屬基 質(zhì),其具有包括改變的幾何形狀的粒子,所述粒子被燒結(jié)至該金屬基質(zhì)的多個(gè)外層。
[0036] 此外,帶有多個(gè)開式孔的金屬構(gòu)件100可以根據(jù)電子束熔煉(EBM)和/或激光工 程化凈成形(LENS)而制成。例如,利用EBM,各金屬的層(包括在此公開的生物材料、合金、 和基質(zhì)中的一者或多者)可以在真空中使用電子束被(逐層)涂覆在開放單元基質(zhì)上。類 似地,利用LENS,金屬粉末(例如鈦粉末)可以使用聚焦的大功率激光束通過(由金屬粉 末)生成熔池而被沉積和涂覆在開放單元基質(zhì)上。
[0037] 帶有多個(gè)開式孔的金屬構(gòu)件100還可以被制造成使得其包括各種密度以便針對 特定應(yīng)用選擇性地定制結(jié)構(gòu)。特別地,如在上面引入的美國專利No. 5, 282, 861中所論述 的,帶有多個(gè)開式孔的金屬構(gòu)件1〇〇可以被制造成幾乎任何期望的密度、孔隙率、和孔隙尺 寸(例如,孔隙直徑),并且因而可以與周圍的自然組織相匹配以便提供用于組織內(nèi)生長和 礦化的改進(jìn)的基體。
[0038] 2.與帶有多個(gè)開式孔的金屬構(gòu)件聯(lián)合使用的骨頭生長促進(jìn)藥劑
[0039] 除了包括選擇性定制的各密度、孔隙率、和孔隙尺寸外,在此公開的矯形外科植入 物的帶有多個(gè)開式孔的金屬構(gòu)件1〇〇還可以與各種骨生長因子或藥劑相結(jié)合。參照圖2 和4, 一種或多種骨生長因子或藥劑可以例如利用注射器120被注射至通道104 (圖1)中, 或被施加到帶有多個(gè)開式孔的金屬構(gòu)件100的一個(gè)或多個(gè)暴露的多孔金屬表面110。如所 示出的,在一些配置中,帶有多個(gè)開式孔的金屬構(gòu)件100可以與一個(gè)或多個(gè)生長因子或藥 劑相結(jié)合使得所述生長因子或藥劑部分地充填帶有多個(gè)開式孔的金屬構(gòu)件100。在其它的 配置中,各生長因子和藥劑可以實(shí)質(zhì)上遍及帶有多個(gè)開式孔的金屬構(gòu)件100的尺寸范圍地 充填各通道104。根據(jù)本申請的其中帶有多個(gè)開式孔的金屬構(gòu)件100的尺寸范圍被實(shí)質(zhì)上 充填的各實(shí)施方式,帶有多個(gè)開式孔的金屬構(gòu)件1〇〇的各通道104內(nèi)的容積的低至35%、 40%、或45%或者高達(dá)85%、90%、或95%、或更高可以被充填以生長因子或藥劑。
[0040] 可以與在此公開的矯形外科植入物相結(jié)合的骨生長因子或藥劑包括影響諸如骨 細(xì)胞、破骨細(xì)胞、成骨細(xì)胞、成牙本質(zhì)細(xì)胞(odentoblast)、成牙骨質(zhì)細(xì)胞、及它們的前身 (例如,干細(xì)胞)的所有骨頭細(xì)胞類型的吸引、增殖、分化、和組織的生長因子。此外,在此公 開的骨生長因子或藥劑包括影響諸如纖維細(xì)胞、軟骨細(xì)胞、肌腱細(xì)胞、韌帶細(xì)胞、及它們的 前身(例如,干細(xì)胞)的軟組織細(xì)胞類型的吸引、增殖、分化、和組織的生長因子。此外,在 此公開的骨生長因子還包括生成血管的因子,例如血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)。
[0041] 根據(jù)本申請,示例的骨生長因子或藥劑包括但不限于:例如,骨形態(tài)發(fā)生蛋白 (BMP)諸如 81^-1、81^-2、81^-3、81^-4、81^-5、81^-6、81^-7,轉(zhuǎn)變生長因子〇^?)-3,血小 板源性生長因子,及表皮生長因子??梢耘c在此公開的矯形外科植入物相結(jié)合的其它示例 的骨生長因子或藥劑包括骨蛋白,諸如骨鈣素、骨粘連蛋白、骨唾液蛋白、賴氨酰氧化酶、組 織蛋白酶L、二聚糖、纖連蛋白(fibronextin)成纖維細(xì)胞生長因子(FGF)、血小板源性生長 因子、碳酸鈣、和血小板反應(yīng)蛋白(TSP)。此外,可以與在此公開的矯形外科植入物相結(jié)合的 示例的生長因子或藥劑還可以包括成纖維細(xì)胞生長因子(FGF)諸如FGF-I、FGF-II、FGF-9, 胰島素生長因子(IGF)-I,IGF-II,血小板源性生長因子,上皮生長因子(EGF),和TGF-α。 除了上述的骨生長因子外,在此公開的矯形外科植入物還可以與其它的普通細(xì)胞生長因子 并且與多能細(xì)胞以及軟骨細(xì)胞相結(jié)合,以便進(jìn)一步支持骨組織在骨頭空隙內(nèi)和遍及所述矯 形外科植入物的再生。在一些實(shí)施方式中,除了在此描述的其它的示例的藥劑和生長因子 外或作為它們的替代,鍶可以作為活性藥劑與所公開的矯形外科植入物相結(jié)合以便促進(jìn)骨 頭生長。
[0042] 可以與在此公開的矯形外科植入物的帶有多個(gè)開式孔的金屬構(gòu)件100相結(jié)合的 各骨生長因子和藥劑的示例的組合或混合物,可以包括題為"COMPOSITION AND PROCESS FOR BONE GROWTH AND REPAIR"、美國專利公布號2011/0165199中所描述的混合物,其全部 公開內(nèi)容因此通過引用被引入。在其它的配置中,帶有多個(gè)開式孔的金屬構(gòu)件100可以與 題為 "BONE GROWTH PARTICLES AND OSTEOINDUCTIVE COMPOSITION THEREOF" 的美國專利 No. 7, 718, 616中描述的骨生長因子和藥劑的混合物相結(jié)合,該專利的全部公開內(nèi)容因此通 過引用被引入??梢耘c帶有多個(gè)開式孔的金屬構(gòu)件100相結(jié)合的骨生長因子和藥劑的再其 它的混合物包括題為"OSTEOINDUCTIVE PROTEIN MIXTURES AND TORIFICATION PROCESSES" 的美國專利No. 5, 290, 763中所描述的那些混合物,該專利的全部公開內(nèi)容因此通過引用 被引入。
[0043] 在將骨生長因子或藥劑、及它們的混合物與帶有多個(gè)開式孔的金屬構(gòu)件100相 結(jié)合之前,各生長因子和藥劑可以首先與合適的載體相結(jié)合,或者被溶解在合適的載 體內(nèi),所述合適的載體諸如I丐載體、磷酸鹽載體、陶瓷載體、或聚丙交酯(polylactide co-glycolide) (PLGA)載體。一種該載體的實(shí)例,如下面更詳細(xì)描述的,包括可再吸收的骨 生長促進(jìn)構(gòu)件200。例如,一種或多種骨生長因子或藥劑可以與可再吸收的骨生長促進(jìn)構(gòu)件 200相結(jié)合(例如,與其混合或溶解在其中),然后被插入帶有多個(gè)開式孔的金屬構(gòu)件100 的各通道104中,或者被涂覆在帶有多個(gè)開式孔的金屬構(gòu)件100的一個(gè)或多個(gè)暴露的多孔 金屬表面110上。
[0044] 盡管在此公開的矯形外科植入物的帶有多個(gè)開式孔的金屬構(gòu)件100可以到處包 括大致均勻的孔隙率、密度、和/或空隙(孔隙)尺寸,但一些配置可以包括帶有多個(gè)開式 孔的金屬構(gòu)件100,其具有如在2011年11月18日提交的題為"POROUS METAL DEVICE FOR REGENERATING SOFT TISSUE-T0-B0NE INTERFACE" 的美國臨時(shí)申請序列號 61/561,475(代 理人案號ZM0899)中所描述的被改變的孔隙尺寸、孔隙率、和/或密度的至少之一。例如, 參照圖3,該圖描繪了說明性矯形外科植入物,其包括被堆疊(或被層疊)在可再吸收的骨 生長促進(jìn)構(gòu)件200'、200〃的交替的層之間的帶有多個(gè)開式孔的金屬構(gòu)件100'、100〃的交替 的層,帶有多個(gè)開式孔的金屬構(gòu)件100'的第一層的孔隙尺寸和/或孔隙率可以不同于帶有 多個(gè)開式孔的金屬構(gòu)件100"的第二層的孔隙尺寸和/或孔隙率。此外,在一些配置中在帶 有多個(gè)開式孔的金屬構(gòu)件1〇〇的同一層內(nèi)的孔隙尺寸和/或孔隙率可以不同。如在此所 述的選擇性定制帶有多個(gè)開式孔的金屬構(gòu)件100的結(jié)構(gòu)特性的能力,使本發(fā)明的矯形外科 植入物能夠遍及周圍組織而更好地分配應(yīng)力載荷并促進(jìn)在帶有多個(gè)開式孔的金屬構(gòu)件100 的各通道1〇4(圖1)內(nèi)的特定組織類型內(nèi)生長。
[0045] 參照圖3,帶有多個(gè)開式孔的金屬構(gòu)件100可以包括一個(gè)或多個(gè)多孔的金屬片,所 述片相對薄(例如,具有低至兩個(gè)孔隙直徑到高達(dá)十二個(gè)或更多孔隙直徑的厚度)并且至 少部分地柔韌。這種配置允許帶有多個(gè)開式孔的金屬構(gòu)件100根據(jù)特定應(yīng)用而被定形和定 尺寸。例如,外科醫(yī)生可以定形、切割、彎曲或修整帶有多個(gè)開式孔的金屬構(gòu)件100至任何 期望的定制尺寸和/或形狀,以便滿足患者的特定需求。同樣,帶有多個(gè)開式孔的金屬構(gòu)件 100有利地使外科醫(yī)生能夠利用在此公開的矯形外科植入物來充填具有不同形狀和尺寸并 且出現(xiàn)在各種位置的獨(dú)特的骨頭空隙。
[0046] 可再吸收的骨生長促進(jìn)構(gòu)件
[0047] 參照圖3,在此公開的矯形外科植入物部分地包括可再吸收的骨生長促進(jìn)構(gòu)件 200。根據(jù)在此公開的矯形外科植入物的各實(shí)施方式,可再吸收的骨生長促進(jìn)構(gòu)件200可以 包括固性體(solid mass),諸如粉末(松散的或壓縮的),或者軟質(zhì)體(soft mass),諸如油 灰狀物(putty)或糊狀物。此外,可再吸收的骨生長促進(jìn)構(gòu)件200包括骨引導(dǎo)載體,其能夠 提供一種或多種骨生長因子以用于幫助骨頭再生過程。
[0048] 如在此所述,可再吸收的骨生長促進(jìn)構(gòu)件200提供用于細(xì)胞增殖和胞外基體沉 積的臨時(shí)基體以便隨后進(jìn)行骨頭內(nèi)生長直至新的骨組織再生。如在上面引入的美國專利 No. 7, 718, 616中所解釋的,在骨頭再生期間可再吸收的骨生長促進(jìn)構(gòu)件200被再吸收或被 合并至該新近形成的骨頭中。可再吸收的骨生長促進(jìn)構(gòu)件200還為新的骨組織的血管形成 提供模板,并且可以通過釋放生長分化因子而主動(dòng)地參與該再生過程。此外,可再吸收的骨 生長促進(jìn)構(gòu)件200的結(jié)構(gòu)特性影響細(xì)胞的生存、發(fā)信號、生長、繁殖、和重組。
[0049] 可再吸收的骨生長促進(jìn)構(gòu)件200的實(shí)施方式可以包括CopiOs? BoneVoid Filler,其可從例如 Warsaw, Indiana 的 Zimmer, Inc.公司得到。C〇piOS+4+為 Zimmer, Inc. 公司的注冊商標(biāo)??稍傥盏墓巧L促進(jìn)構(gòu)件200可以包括如在上面引入的美國專利 No. 7, 718, 616中詳細(xì)描述的纖維狀膠原。包括可再吸收的骨生長促進(jìn)構(gòu)件200的纖維狀膠 原可以從諸如人類或動(dòng)物真皮、腱、軟骨或骨頭等自然來源獲得,并且可以通過如在美國專 利No. 7, 718, 616中詳細(xì)描述的膠原纖維交聯(lián)的蛋白質(zhì)降解而被重新獲得。此外,在纖維狀 膠原的制造期間,膠原分子的可能的抗原部分可以被去除,結(jié)果產(chǎn)生高度生物相容的且由 宿主組織耐受良好的產(chǎn)品。在這些配置中,可再吸收的骨生長促進(jìn)構(gòu)件200通過為骨頭形 成細(xì)胞(例如,成骨細(xì)胞、破骨細(xì)胞、骨細(xì)胞、等)提供有利的胞外基體而提供了對骨頭再生 有利的物理和化學(xué)環(huán)境。
[0050] 此外,可再吸收的骨生長促進(jìn)構(gòu)件200的配置可以包括使其呈酸性的化合物。這 種配置的實(shí)例在上面引入的美國專利公布號2011/0165199中被描述,其中描述了包括具 有內(nèi)含于其中的鈣源和/或磷酸鹽源的多孔膠原的可再吸收的骨生長促進(jìn)構(gòu)件200的配 置??稍傥盏墓巧L促進(jìn)構(gòu)件200的這些配置提供了用于骨頭生長的結(jié)構(gòu)和用于增強(qiáng)骨 頭生長蛋白質(zhì)活性的酸性環(huán)境,從而誘導(dǎo)并進(jìn)一步增強(qiáng)了骨頭的生成。
[0051] 根據(jù)本申請,可再吸收的骨生長促進(jìn)構(gòu)件200可以包括各種其它的成分。例如,可 再吸收的骨生長促進(jìn)構(gòu)件200可以包括具有內(nèi)含在其中的血液和/或骨頭碎片的多孔膠原 混合物(例如,I型膠原)??稍傥盏墓巧L促進(jìn)構(gòu)件200的其它實(shí)施方式可以包括帶有 外部負(fù)電荷的合成羥基磷灰石混合物。還有,在本發(fā)明的范圍內(nèi),可再吸收的骨生長促進(jìn)構(gòu) 件200的其它實(shí)施方式,可以包括具有內(nèi)含于其中的人類纖維蛋白的可再吸收的無機(jī)磷酸 鈣成分。可再吸收的骨生長促進(jìn)構(gòu)件200的再另外的配置可以包括合成的生物相容性硫酸 鹽成分。
[0052] 參照圖3,可再吸收的骨生長促進(jìn)構(gòu)件200的實(shí)施方式作為固性體(壓縮的粉末) 被示出。示于圖3中的可再吸收的骨生長促進(jìn)構(gòu)件200的配置包括兩個(gè)盤或片,它們被堆疊 在帶有多個(gè)開式孔的金屬構(gòu)件1〇〇的兩個(gè)層或片之間??稍傥盏墓巧L促進(jìn)構(gòu)件200包 括開孔的、完全互連的三維幾何結(jié)構(gòu),這允許骨頭內(nèi)生長。除了允許骨頭內(nèi)生長外,可再吸 收的骨生長促進(jìn)構(gòu)件200的這些配置還便于血管形成并允許在骨頭再生過程期間營養(yǎng)物、 氣體、和代謝廢物的擴(kuò)散。
[0053] 盡管在圖3中被描繪成包括固性體(以兩個(gè)盤的形式的壓縮粉末),但可再吸收 的骨生長促進(jìn)構(gòu)件200也可以包括軟質(zhì)體,諸如海綿或油灰狀稠度(具有在液體和固體之 間的物理稠度)??稍傥盏墓巧L促進(jìn)構(gòu)件200還可以采取松散的(非壓縮的)粉末的 形式,如在此描述的,其可以被水合至軟質(zhì)體中,或可以被水合成具有更為液體狀的稠度。 當(dāng)以軟質(zhì)體的形式時(shí),可再吸收的骨生長促進(jìn)構(gòu)件200可以被模制成期望的形狀和尺寸, 并且在一些情況中可以被部分地或?qū)嵸|(zhì)上置于帶有多個(gè)開式孔的金屬構(gòu)件100的各通道 104 (圖 1)內(nèi)。
[0054] 如在上面引入的美國專利No. 7, 718, 616中描述的,可再吸收的骨生長促進(jìn)構(gòu)件 200的配置可以具有類似于松質(zhì)骨的總孔隙體積。松質(zhì)骨是以海綿狀的形式布置的高度多 孔的結(jié)構(gòu)(具有從低至大約50%體積到高達(dá)大約97%體積的孔隙體積),其孔隙直徑從低 至1 μ m到高達(dá)大約1000 μ m變動(dòng)。這樣,根據(jù)在此公開的矯形外科植入物的配置,可再吸 收的骨生長促進(jìn)構(gòu)件200可以包括低至50、55、或60 %到高達(dá)80、90、或97 %或者在它們之 間的任意值的總孔隙體積。此外,可再吸收的骨生長促進(jìn)構(gòu)件200可以包括小至大約0. 5、 1、或2到高達(dá)800、900、或1000 μ m,或者在它們之間的任意值的孔隙直徑。
[0055] 此外,可再吸收的骨生長促進(jìn)構(gòu)件200還包括用于一種或多種骨生長因子或藥劑 的骨引導(dǎo)載體,如在上面引入的美國專利No. 7, 718, 616中詳細(xì)描述的。例如,參照圖4,注 射器120可以被用來注射一種或多種骨生長因子或藥劑在帶有多個(gè)開式孔的金屬構(gòu)件100 的各通道104內(nèi)。在一些配置中,這些生長因子和藥劑將到達(dá)可再吸收的骨生長促進(jìn)構(gòu)件 200,在那里它們被可再吸收的骨生長促進(jìn)構(gòu)件200靠毛細(xì)作用帶走或吸收。在此描述的矯 形外科植入物的一些配置的可再吸收的骨生長促進(jìn)構(gòu)件200可以靠毛細(xì)作用帶走(或吸 收)其重量的七倍那么多。此外,通過靠毛細(xì)作用帶走生長因子或藥劑,可再吸收的骨生長 促進(jìn)構(gòu)件200的形式可能被改變(例如,從固性體變成軟質(zhì)體)。此外,盡管骨生長因子或 藥劑在圖4中顯示為被注射至矯形外科植入物中,但應(yīng)被理解的是,矯形外科植入物也可 以被浸漬或浸泡到骨生長因子或藥劑的混合物中。
[0056] 如在上面引入的美國專利No. 7, 718, 616中所公開的,可再吸收的骨生長促進(jìn)構(gòu) 件200的成分和物理特性可能影響這些生長因子和與可再吸收的骨生長促進(jìn)構(gòu)件200相結(jié) 合的其它藥劑的洗脫率。例如,如在美國專利No. 7, 718, 616中所解釋的,包括可再吸收的 骨生長促進(jìn)構(gòu)件200的各材料(例如,膠原)的交聯(lián)、孔隙尺寸、和可再吸收的骨生長促進(jìn) 構(gòu)件200的孔隙率可能都影響與其相結(jié)合的生長因子或藥劑的釋放。
[0057] 此外,根據(jù)一些配置,聚合物基的和/或受體基的系統(tǒng)可以與可再吸收的骨生長 促進(jìn)構(gòu)件200 -起被用于控制這些生長因子和其它的藥劑的洗脫率和局部化。例如,與可 再吸收的骨生長促進(jìn)構(gòu)件200相結(jié)合的生長因子或藥劑可以在與可再吸收的骨生長促進(jìn) 構(gòu)件200相結(jié)合之前被封裝在聚合物基的涂層內(nèi)、或被與聚合物基的基體相結(jié)合。類似地, 配體(例如,諸如蛋白質(zhì)、抗體、或它們的一部分)也可以被附著至生長因子或藥劑。這樣, 除了可再吸收的骨生長促進(jìn)構(gòu)件200的物理特性外,這些生長因子或藥劑從聚合物基的涂 層(或基體)的釋放、和/或(被附著至這些生長因子或藥劑的)配體的瞄準(zhǔn),也可以影響 這些生長因子和藥劑從可再吸收的骨生長促進(jìn)構(gòu)件200的洗脫率和局部化。
[0058] 除了已在此描述的示例性生長因子和藥劑外,可再吸收的骨生長促進(jìn)構(gòu)件 200還可以與各種骨生長因子或藥劑的混合物相結(jié)合,例如,諸如在美國專利公布號 2011/0165199中所描述的。此外,在一些配置中,可再吸收的骨生長促進(jìn)構(gòu)件200可以與 在美國專利No. 7, 718, 616中描述的各種骨生長因子或藥劑的混合物相結(jié)合??梢耘c可 再吸收的骨生長促進(jìn)構(gòu)件200相結(jié)合的骨生長因子或藥劑的其它混合物包括在美國專利 No. 5, 290, 763中描述的那些混合物。
[0059] 此外,在描述于此的矯形外科植入物的一些配置中,可再吸收的骨生長促進(jìn)構(gòu) 件200可以與諸如骨髓抽出物的生物流體相結(jié)合。如在美國專利No. 7, 718, 616中解釋 的,骨髓抽出物含有骨誘導(dǎo)劑諸如間充質(zhì)干細(xì)胞,其為能夠沿著若干血統(tǒng)路徑(lineage pathway)分化以幫助骨頭生成的多能細(xì)胞??梢耘c可再吸收的骨生長促進(jìn)構(gòu)件200相結(jié) 合的其它的示例性生物流體包括血液、血漿、血清、和骨髓。除了生物流體外,可再吸收的骨 生長促進(jìn)構(gòu)件200還可以與緩沖劑相結(jié)合,這種緩沖劑例如能夠緩沖人類血清的生理pH值 (pH 7. 1 到 pH 7. 4)。
[0060] 此外,在一些配置中,可再吸收的骨生長促進(jìn)構(gòu)件200還可以與包括脫礦質(zhì)骨和 自體骨的骨誘導(dǎo)骨構(gòu)件相結(jié)合。如在美國專利No. 7, 718, 616中解釋的,脫礦質(zhì)可以被執(zhí) 行,例如,通過將弄成粉末的骨頭(來自任何人或哺乳動(dòng)物來源)暴露于具有小于大約4的 pH值的酸性溶液中(S卩,HC1、乙酸、乙二胺四乙酸)。此外,未被脫礦質(zhì)的骨頭也可以被包 括在可再吸收的骨生長促進(jìn)構(gòu)件200中。
[0061] 更此外地,除了已經(jīng)在此公開的液體成分外,可再吸收的骨生長促進(jìn)構(gòu)件 200還可以與天然的和/或合成的聚合物相結(jié)合,諸如在上面引入的美國專利公布號 2011/0165199中描述的??梢耘c可再吸收的骨生長促進(jìn)構(gòu)件200相結(jié)合的示例性的天然的 和合成的聚合物包括脂肪族聚酯、聚乙二醇、聚酐、葡聚糖聚合物、和/或聚合正磷酸鹽。
[0062] 如在下面更詳細(xì)論述的,在此公開的矯形外科植入物可以具有各種配置。此外,包 括在此描述的矯形外科植入物的帶有多個(gè)開式孔的金屬構(gòu)件100和可再吸收的骨生長促 進(jìn)構(gòu)件200,可以具有各種尺寸。例如,在包括復(fù)數(shù)個(gè)層的矯形外科植入物的配置中,帶有多 個(gè)開式孔的金屬構(gòu)件100的每個(gè)層可以包括低至大約1、2、或3mm到高達(dá)大約6、7、或8mm 的厚度。同樣地,可再吸收的骨生長促進(jìn)構(gòu)件200的每個(gè)層也可以包括例如低至大約1、2、 或3mm到高達(dá)大約6、7、或8mm的厚度。此外,在此描述的各矯形外科植入物可以被定尺寸 使得,在被植入時(shí),各矯形外科植入物可以充填臨界尺寸的骨頭空隙(例如,大于7mm的空 隙),并且新的骨頭將遍及包括矯形外科植入物的所有的層生長。
[0063] 矯形外科植入物的示例性骨頭空隙植入物實(shí)施方式
[0064] 參照圖5a和6a,示出了被用來充填骨頭B中的空隙V的矯形外科植入物500、500' 的說明性實(shí)施方式。如所描繪的,矯形外科植入物500可以在假體P植入骨頭B內(nèi)之前充 填骨頭B中的空隙V。此外,示于圖5a和6a中的矯形外科植入物500、500'的配置包括帶 有多個(gè)開式孔的金屬構(gòu)件1〇〇和可再吸收的骨生長促進(jìn)構(gòu)件200,它們都包括多個(gè)交替的 層,諸如在圖3中所示的。
[0065] 參照圖5a和5b,矯形外科植入物500被示出為充填鄰近股骨頭近端B中的通道C 的空隙V。如所示出的,矯形外科植入物500包括第一層帶有多個(gè)開式孔的金屬構(gòu)件100', 其具有被堆疊或被層疊在其上的第一層可再吸收的骨生長促進(jìn)構(gòu)件200'。矯形外科植入 物500還包括被層疊在第一層可再吸收的骨生長促進(jìn)構(gòu)件200'上的第二層帶有多個(gè)開式 孔的金屬構(gòu)件100",和被層疊在第二層帶有多個(gè)開式孔的金屬構(gòu)件100"上的第二層可再 吸收的骨生長促進(jìn)構(gòu)件200"。
[0066] 參照圖5b,矯形外科植入物500被構(gòu)造成完全充填鄰近假體P的、在骨頭B內(nèi)的 空隙V。另一矯形外科植入物500可以被定向在空隙V中使得帶有多個(gè)開式孔的金屬構(gòu)件 100'的暴露的多孔表面110接觸限定空隙V輪廓的骨頭B。如上面詳細(xì)描述的,包括帶有 多個(gè)開式孔的金屬構(gòu)件100'的暴露的多孔表面110的支柱150提供了幫助提供矯形外科 植入物500至骨頭B的初始固定的摩擦系數(shù)。此外,暴露的多孔表面110允許骨頭在多個(gè) 孔隙104中的內(nèi)生長。
[0067] 盡管矯形外科植入物500被描繪成具有接觸限定空隙V輪廓的骨頭B的帶有多個(gè) 開式孔的金屬構(gòu)件100',和接觸假體P的可再吸收的骨生長促進(jìn)構(gòu)件200",但包括矯形外 科植入物500的這些層的各種配置是可能的。此外,在一些配置中,矯形外科植入物500可 以包括一個(gè)或多個(gè)額外的層,諸如骨水泥層,其接觸假體P并在矯形外科植入物500和假體 P之間提供初始固定。矯形外科植入物500的另外的實(shí)施方式是可能的,其中假體P也可以 包括帶有多個(gè)開式孔的金屬,從而允許矯形外科植入物500通過再生的骨固定至假體P。
[0068] 參照圖6a和6b,描繪了被用來充填髖臼骨B中的空隙V的矯形外科植入物500' 的配置。如所示出的,矯形外科植入物500'可以被用來在髖曰杯假體P附著至骨頭B之前 充填骨頭B中的空隙V。
[0069] 描繪于圖6a和6b中的矯形外科植入物500'的配置包括帶有多個(gè)開式孔的金屬 構(gòu)件100和可再吸收的骨生長促進(jìn)構(gòu)件200的各三個(gè)層,它們以多個(gè)交替的層被布置(類 似于描繪于圖5a和5b中的矯形外科植入物500的配置)。如圖6a和6b中所不,矯形外科 植入物500'已被定形為完全充填鄰近假體P的、在骨頭B內(nèi)的空隙V。例如,如可在圖6a 和6b中看出的,矯形外科植入物500'的鄰近假體P的各層可以被鉸除或修整以便在其中 產(chǎn)生孔口使得矯形外科植入物500'完全充填空隙V。
[0070] 類似于示于圖5b中的矯形外科植入物500的配置,圖6b描繪了矯形外科植入物 500',其被定向在空隙V中使得帶有多個(gè)開式孔的金屬構(gòu)件100的暴露的多孔表面110接 觸限定空隙V輪廓的骨頭B。盡管被描繪成具有接觸骨頭B的帶有多個(gè)開式孔的金屬構(gòu)件 100的層,但矯形外科植入物500'的配置可以具有接觸骨頭B的可再吸收的骨生長促進(jìn)構(gòu) 件。此外,矯形外科植入物500'的實(shí)施方式還可以包括諸如骨水泥的額外的層,其接觸假 體P并且將矯形外科植入物500'從假體P間隔開(至少部分地)。此外,如同矯形外科植 入物500-樣,在一些配置中假體P包括帶有多個(gè)開式孔的金屬,從而允許矯形外科植入物 500'通過再生的骨固定至假體P。
[0071] 再次參照圖5a和6a,矯形外科植入物500、500'的所示的配置可以與各種骨生長 因子或藥劑相結(jié)合,如在此所論述的。例如,矯形外科植入物500的配置可以包括沿著一層 或多層帶有多個(gè)開式孔的金屬構(gòu)件1〇〇的一個(gè)或多個(gè)暴露的多孔表面110涂覆的一種或多 種骨生長因子的混合物。此外,矯形外科植入物500、500'的配置可以包括置于一層或多層 帶有多個(gè)開式孔的金屬構(gòu)件1〇〇的各通道104內(nèi)的一種或多種骨生長因子。此外,如在此 所公開的,在一些配置中可再吸收的骨生長促進(jìn)構(gòu)件200的一個(gè)或多個(gè)層還可以與一種或 多種骨生長因子或藥劑相結(jié)合。
[0072] 盡管可再吸收的骨生長促進(jìn)構(gòu)件200作為固性體(壓縮的粉末)被示出,但矯形 外科植入物500、500'的配置可以包括軟質(zhì)體形式的可再吸收的骨生長促進(jìn)構(gòu)件200,例 如,諸如海綿、糊狀物、或油灰狀物。而且,除了分隔(或間隔)帶有多個(gè)開式孔的金屬構(gòu) 件100的單獨(dú)的層(例如,示于圖5b中的層100'和100")外,可再吸收的骨生長促進(jìn)構(gòu)件 200的各層中的一個(gè)或多個(gè)還可以被部分地置于帶有多個(gè)開式孔的金屬構(gòu)件100的一個(gè)或 多個(gè)暴露的多孔表面110的至少一部分內(nèi)(諸如在圖4中所示)。
[0073] 使用中,示于圖5b和6b中的矯形外科植入物500、500'的配置,可以根據(jù)特定應(yīng) 用被定形和定尺寸。例如,外科醫(yī)生可以將帶有多個(gè)開式孔的金屬構(gòu)件100和/或可再吸收 的骨生長促進(jìn)構(gòu)件200的各層中的一個(gè)或多個(gè)進(jìn)行定形、切割、彎曲或修整至任何期望的 定制尺寸與形狀以便滿足特定需要。對帶有多個(gè)開式孔的金屬構(gòu)件100和可再吸收的骨生 長促進(jìn)構(gòu)件200的定形和定尺寸可以發(fā)生在例如以圖5b和6b中描繪的層疊的或堆疊的配 置來布置矯形外科植入物500、500'之前,或者之后。照這樣,矯形外科植入物500、500'可 以被用來充填具有不同形狀和尺寸并且出現(xiàn)在各種患者的特殊位置處的獨(dú)特的骨頭空隙。
[0074] 此外,在被植入時(shí),示于圖5a和6a中的矯形外科植入物500、500'的配置促進(jìn)新 的骨頭再生,同時(shí)在空隙V內(nèi)提供初始結(jié)構(gòu)支撐和固定。如上面詳細(xì)描述的,可再吸收的骨 生長促進(jìn)構(gòu)件200提供用于細(xì)胞增殖和胞外基體沉積的臨時(shí)基體,并且還促進(jìn)血管形成以 便支持連續(xù)的骨頭再生和維持。當(dāng)新骨頭被再生時(shí),可再吸收的骨生長促進(jìn)構(gòu)件200被再 吸收到該新骨頭中。此外,同樣在上面詳細(xì)描述的,可再吸收的骨生長促進(jìn)構(gòu)件200還可以 用作載體以提供各種成骨生長因子和藥劑,從而幫助對新骨頭生長的誘導(dǎo)。
[0075] 在新骨頭的再生期間,帶有多個(gè)開式孔的金屬構(gòu)件100提供了基體,該基體支持 骨頭在其中的內(nèi)生長和礦化以及提供對矯形外科植入物500、500'和骨頭B的結(jié)構(gòu)支撐?;?于骨頭在帶有多個(gè)開式孔的金屬構(gòu)件100內(nèi)的內(nèi)生長,矯形外科植入物500、500'在骨頭內(nèi) 的剛性和可靠的第二固定被提供。
[0076] 盡管在此公開的矯形外科植入物500、500'的配置已在充填股骨和髖臼中的鄰近 假體的空隙V的使用中被描述和描繪,但矯形外科植入物500、500'的配置可以被用于充填 其它骨頭中的空隙和不鄰近假體的空隙。此外,盡管在此描繪的矯形外科植入物500、500' 的配置僅包括兩個(gè)或三個(gè)層,但矯形外科植入物500的配置可以包括帶有多個(gè)開式孔的金 屬構(gòu)件100和可再吸收的骨生長促進(jìn)構(gòu)件200的任一或兩者的額外的層。
[0077] 矯形外科植入物的示例性加強(qiáng)部(augment)的實(shí)施方式
[0078] 參照圖7、8、和9a,描繪了與各種假體植入物一起使用用于提供支撐結(jié)構(gòu),或加強(qiáng) 部的矯形外科植入物600、600'、600"的示例性實(shí)施方式。如圖7、8、和9a中所示,矯形外科 植入物600、600'、600〃的配置包括帶有多個(gè)開式孔的金屬構(gòu)件100和可再吸收的骨生長促 進(jìn)構(gòu)件200中的每一個(gè)的多個(gè)層,它們以交替的層被布置。
[0079] 包括示于圖7、8、和9a中的矯形外科植入物600、600'、600〃的配置的帶有多個(gè)開 式孔的金屬構(gòu)件100和可再吸收的骨生長促進(jìn)構(gòu)件200的多個(gè)層被布置成使得矯形外科 植入物600、600'、600〃在骨頭B和假體P之間充填空隙V,并且使得矯形外科植入物600、 600'、600〃接觸骨頭B和假體P二者。有利地,矯形外科植入物600、600'、600〃為各假體植 入物提供穩(wěn)定的支撐(或加強(qiáng)部)結(jié)構(gòu),并促進(jìn)骨頭在假體植入物周圍及在一些配置中在 假體植入物內(nèi)再生。
[0080] 參照圖7,矯形外科植入物600被描繪成充填髓內(nèi)通道C內(nèi)的空隙V,并支撐具有 莖干S的脛骨基板假體P。如圖7中所示,矯形外科植入物600限定出內(nèi)孔602,其允許假 體P的莖干S被插入其中。而且,如所示出的,矯形外科植入物600可以在空隙V中被定向 使得帶有多個(gè)開式孔的金屬1〇〇的各層中的一些或全部層的暴露的多孔表面110的部分接 觸骨頭B,從而在空隙V內(nèi)為矯形外科植入物600提供初始固定。
[0081] 此外,如在此所論述的,矯形外科植入物600的配置可以與諸如在此所論述的各 種骨生長因子或藥劑相結(jié)合。例如,一種或多種骨生長因子和/或藥劑可以被注射或被插 入至包括矯形外科植入物600的一層或多層帶有多個(gè)開式孔的金屬構(gòu)件100的通道104 中。此外,一種或多種生長因子和/或藥劑可以被涂覆在一層或多層帶有多個(gè)開式孔的金 屬100的一個(gè)或多個(gè)暴露的多孔表面110上。
[0082] 而且,如上面詳細(xì)論述的,一層或多層可再吸收的骨生長促進(jìn)構(gòu)件200可以與一 種或多種生長因子和/或藥劑相結(jié)合。盡管可再吸收的骨生長促進(jìn)構(gòu)件200被描繪成固性 體(壓縮的粉末),但矯形外科植入物600可以包括一層或多層包含軟質(zhì)體的可再吸收的骨 生長促進(jìn)構(gòu)件200。此外,可再吸收的骨生長促進(jìn)構(gòu)件200還可以被部分地置于帶有多個(gè)開 式孔的金屬構(gòu)件100的至少一部分內(nèi),諸如在圖3和4中所示。
[0083] 在一些配置中,脛骨基板假體P的莖干S還可以包括帶有多個(gè)開式孔的金屬100。 根據(jù)這種配置,再生的骨可以提供矯形外科植入物600到莖干S的第二固定,從而為假體P 提供更加自然和剛性的支撐、并且?guī)椭乐灌徑C形外科植入物600和假體P的骨頭的退 化。
[0084] 有利地,在植入期間,矯形外科植入物600可以根據(jù)特定需求而被定形和定尺寸。 例如,外科醫(yī)生可以切割、修整、鉸除、和彎曲可再吸收的骨生長促進(jìn)構(gòu)件200和帶有多個(gè) 開式孔的金屬構(gòu)件100的任一或兩者的一個(gè)或多個(gè)層。對矯形外科植入物600定形和定尺 寸可以發(fā)生在組裝矯形外科植入物600之前或之后。外科醫(yī)生還可以將矯形外科植入物 600插入通道C中,并且在那之后制出內(nèi)孔602。照這樣,矯形外科植入物600可以被用來 代替具有標(biāo)準(zhǔn)尺寸的加強(qiáng)部,從而提供用于支撐假體植入物的可定制選項(xiàng),這也促進(jìn)了圍 繞假體P的自然骨的再生。
[0085] 參照圖8,描繪了矯形外科植入物600'的另一配置,其充填股骨通道C內(nèi)的空隙V 并支撐具有莖干S的股骨假體P。如圖8中所示,矯形外科植入物600'還限定出內(nèi)孔602', 其允許假體P的莖干S被插入其中。而且,類似于圖7,矯形外科植入物600'在空隙V內(nèi)被 定向使得帶有多個(gè)開式孔的金屬1〇〇的各層中的一些或全部層的暴露的多孔表面110的部 分接觸骨頭B,從而在空隙V內(nèi)提供矯形外科植入物600的初始固定。
[0086] 如同矯形外科植入物600 (圖7) -樣,矯形外科植入物600'可以與一種或多種骨 生長因子(要么在帶有多個(gè)開式孔的金屬構(gòu)件1〇〇的各層內(nèi)要么在可再吸收的骨生長促進(jìn) 構(gòu)件200內(nèi))相結(jié)合。而且,矯形外科植入物600'的一層或多層可再吸收的骨生長促進(jìn)構(gòu) 件200可以包括與描繪于圖8中的固性體(壓縮的粉末)相反的軟質(zhì)體成分。此外,如同 在此描述的矯形外科植入物的其它實(shí)施方式一樣,在植入期間,矯形外科植入物600'可以 根據(jù)特定需求而被定形和定尺寸。
[0087] 參照圖9a,矯形外科植入物600〃的又另一配置被描繪。矯形外科植入物600〃包 括帶有多個(gè)開式孔的金屬構(gòu)件1〇〇的三個(gè)層和可再吸收的骨生長促進(jìn)構(gòu)件200的兩個(gè)層, 它們以多個(gè)交替的層被布置。與示于圖7和8中的矯形外科植入物600、600'的配置不同, 圖9a示出了包括制造商構(gòu)造的配置的矯形外科植入物600〃的示例性實(shí)施方式,其可以與 市場上可買到的假體一起使用,這些假體諸如示于圖9a中的股骨莖干650和股骨遠(yuǎn)端關(guān)節(jié) 構(gòu)件660。
[0088] 如在圖9a中所示,矯形外科植入物600〃被構(gòu)造成將股骨莖干650固定至股骨遠(yuǎn) 端關(guān)節(jié)構(gòu)件660,該股骨莖干650在使用者被植入股骨F的股骨遠(yuǎn)端通道C內(nèi)。根據(jù)示于 圖9a中的矯形外科植入物600〃的配置,股骨莖干650的遠(yuǎn)段652適配在由矯形外科植入 物600〃限定的莖干接納區(qū)域610內(nèi)。遠(yuǎn)段652可以通過壓配、粘合劑、或螺紋等等被固定 在莖干接納區(qū)域610內(nèi)。此外,在一些配置中,股骨莖干650可以由帶有多個(gè)開式孔的金屬 構(gòu)件100構(gòu)成,從而允許股骨莖干650和矯形外科植入物600〃通過骨頭內(nèi)生長而形成剛性 附著。
[0089] 矯形外科植入物600〃的遠(yuǎn)端區(qū)域620被定形和定尺寸以便牢固地附裝至股骨遠(yuǎn) 端關(guān)節(jié)構(gòu)件660的加強(qiáng)部接納部分662。例如,矯形外科植入物600〃的遠(yuǎn)端區(qū)域620可以 適配在、并且通過壓配、螺紋、或粘合劑被固定在加強(qiáng)部接納部分662內(nèi)。此外,盡管矯形外 科植入物600"的遠(yuǎn)端區(qū)域620被示出為包括帶有多個(gè)開式孔的金屬構(gòu)件100,但在一些配 置中遠(yuǎn)端區(qū)域620的僅某些部分(諸如組織接觸區(qū)域)將包括帶有多個(gè)開式孔的金屬構(gòu)件 100。在這些配置中,遠(yuǎn)端區(qū)域620的非帶有多個(gè)開式孔的金屬部分可以包括通常被用在矯 形外科植入物中的材料,諸如陶瓷、鈦、和塑料合金。更此外地,矯形外科植入物600"的一 些配置可以包括遠(yuǎn)端區(qū)域620完全由通常被用在矯形外科植入物中的一種或多種材料構(gòu) 成。
[0090] 此外,如同在此公開的矯形外科植入物的其它配置一樣,矯形外科植入物600"可 以與一種或多種生長因子相結(jié)合。此外,盡管矯形外科植入物600"被描述和描繪成被預(yù)先 定形和定尺寸(例如由制造商),但在一些配置中矯形外科植入物600"在手術(shù)期間仍可以 由外科醫(yī)生修改。例如,外科醫(yī)生在手術(shù)期間或許能夠定制修整矯形外科植入物600〃的復(fù) 數(shù)個(gè)部分來針對特殊患者需求提供期望的適配和形狀。
[0091] 再次參照圖7、8、和9a,在被植入時(shí),矯形外科植入物600、600'、600〃的說明性配 置促進(jìn)了穿過矯形外科植入物600、600'、600〃的新骨頭再生、并且為假體提供了初始結(jié)構(gòu) 支撐和固定。如上面詳細(xì)描述的,(矯形外科植入物600、600'、600〃的)可再吸收的骨生 長促進(jìn)構(gòu)件200的各層提供用于細(xì)胞增殖和胞外基體沉積的臨時(shí)基體,并且還促進(jìn)血管形 成以用于支持連續(xù)的骨頭再生和維持。當(dāng)新骨頭被再生時(shí),可再吸收的骨生長促進(jìn)構(gòu)件200 被再吸收至該新骨頭中。
[0092] 如上面詳細(xì)描述的,帶有多個(gè)開式孔的金屬構(gòu)件100幫助矯形外科植入物600、 600'、600"與假體P和骨頭B的初始固定,并且為假體P提供結(jié)構(gòu)支撐。帶有多個(gè)開式孔的 金屬構(gòu)件100還提供基體,該基體支持著在其中的骨頭內(nèi)生長和礦化,該基體以在其中的 骨頭內(nèi)生長為基礎(chǔ)而形成矯形外科植入物600、600'、600〃到骨頭B和假體P的剛性的和可 靠的第二固定。
[0093] 此外,如在此所述,矯形外科植入物600, 600'、600〃可以與一種或多種骨生長因 子或藥劑相結(jié)合。例如,包括可再吸收的骨生長促進(jìn)構(gòu)件200的骨引導(dǎo)載體,和/或帶有多 個(gè)開式孔的金屬100,可以與一種或多種骨生長因子或藥劑相結(jié)合。這些配置在植入時(shí)促進(jìn) 了骨生成的開始,從而進(jìn)一步幫助貫穿矯形外科植入物600、600'、600〃的骨頭再生和自然 骨頭貫穿矯形外科植入物600、600'、600〃的固定。
[0094] 參照圖%,呈現(xiàn)了矯形外科植入物700的說明性實(shí)施方式。如同描繪于圖9a中 的矯形外科植入物600"-樣,矯形外科植入物700包括制造商構(gòu)造的配置,其可以與市 場上可買到的假體一起使用,這些假體諸如示于圖9a中的股骨莖干S和股骨遠(yuǎn)端基臺 (abutment)A。然而,與呈現(xiàn)于圖9a中的矯形外科植入物600〃不同,矯形外科植入物700 完全由帶有多個(gè)開式孔的金屬構(gòu)件100構(gòu)成,同時(shí)可再吸收的骨生長促進(jìn)構(gòu)件200 (包括軟 質(zhì)體)被置于各通道104內(nèi)。有利地,矯形外科植入物700為假體P提供了強(qiáng)于由示于圖 9a中的矯形外科植入物600"的配置提供的初始支撐。
[0095] 在一些配置中,可再吸收的骨生長促進(jìn)構(gòu)件200可以在手術(shù)之前、或在手術(shù)期間 由外科醫(yī)生插入矯形外科植入物700的各通道104中。這些配置有利地容許外科醫(yī)生制備 可再吸收的骨生長促進(jìn)構(gòu)件200至期望的成分和濃度。在矯形外科植入物700的其它的配 置中,可再吸收的骨生長促進(jìn)構(gòu)件200可以構(gòu)成粉末、或油灰狀成分,其在制造期間被插入 各通道104中。這些配置于是可以與期望的液體相結(jié)合,諸如骨髓抽出物、血液血漿、或者 如在此公開的其它混合物。此外,盡管在圖9b中被示出為被置于矯形外科植入物700的各 通道104的僅一部分內(nèi),但可再吸收的骨生長促進(jìn)構(gòu)件200可以被設(shè)置為貫穿矯形外科植 入物700的全部、或?qū)嵸|(zhì)上全部通道104。
[0096] 此外,如在此所述,矯形外科植入物700可以與一種或多種生長因子或藥劑相結(jié) 合。例如,如在此所述,可再吸收的骨生長促進(jìn)構(gòu)件200 (被置于帶有多個(gè)開式孔的金屬構(gòu) 件100的各通道104內(nèi)的)可以具有內(nèi)含在其中的一種或多種生長因子。這些配置在植入 時(shí)促進(jìn)了貫穿包括矯形外科植入物700的帶有多個(gè)開式孔的金屬構(gòu)件100的骨生成的開 始。
[0097] 在被植入時(shí),矯形外科植入物700貫穿各通道104促進(jìn)新的骨頭再生并且為骨頭、 關(guān)節(jié)或其它假體構(gòu)件提供結(jié)構(gòu)支撐和固定。如上面詳細(xì)描述的,可再吸收的骨生長促進(jìn)構(gòu) 件200 (貫穿包括矯形外科植入物700的帶有多個(gè)開式孔的金屬構(gòu)件100的各通道104被 設(shè)置的)提供用于細(xì)胞增殖和胞外基體沉積的臨時(shí)基體。此外,可再吸收的骨生長促進(jìn)構(gòu) 件200促進(jìn)血管形成(貫穿矯形外科植入物700)以用于支持連續(xù)的骨頭再生和維持。當(dāng) 新骨頭被再生時(shí),可再吸收的骨生長促進(jìn)構(gòu)件200被再吸收至該新骨頭中,該新骨頭在矯 形外科植入物700的各通道104內(nèi)向內(nèi)生長,從而形成周圍骨頭到矯形外科植入物700的 剛性的、堅(jiān)固的附著。
[0098] 盡管本發(fā)明已被描述為具有各示例性設(shè)計(jì),但本發(fā)明可以在本發(fā)明的主旨和范圍 內(nèi)被進(jìn)一步修改。因此本申請意在覆蓋本發(fā)明的應(yīng)用其一般原理的任何變體、用途、或改制 物。此外,本申請意在覆蓋認(rèn)為落入本發(fā)明所屬領(lǐng)域中的已知或慣用實(shí)踐內(nèi)并且其落入所 附的權(quán)利要求的范圍內(nèi)的那些偏離了本發(fā)明的技術(shù)方案。
【權(quán)利要求】
1. 用于治療骨頭空隙的矯形外科植入物,其包括: 帶有多個(gè)開式孔的金屬構(gòu)件;和 可再吸收的骨生長促進(jìn)構(gòu)件,所述帶有多個(gè)開式孔的金屬構(gòu)件包括第一多孔金屬層, 其由所述可再吸收的骨生長促進(jìn)構(gòu)件的第一層從第二多孔金屬層間隔開,所述可再吸收的 骨生長促進(jìn)構(gòu)件的所述第一層接觸所述第一多孔金屬層和所述第二多孔金屬層。
2. 如權(quán)利要求1所述的矯形外科植入物,其中所述第一多孔金屬層和所述第二多孔金 屬層中的每一個(gè)包括大于所述可再吸收的骨生長促進(jìn)構(gòu)件和哺乳動(dòng)物骨組織的摩擦系數(shù)。
3. 如權(quán)利要求1-2中任一項(xiàng)所述的矯形外科植入物,其中所述第一多孔金屬層和所述 第二多孔金屬層中的每一個(gè)包括位于其中的多個(gè)通道,同時(shí)來自所述可再吸收的骨生長促 進(jìn)構(gòu)件的所述第一層的材料滲入所述第一多孔金屬層和所述第二多孔金屬層中的每一個(gè) 中的所述多個(gè)通道。
4. 如權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的矯形外科植入物,還包括具有細(xì)長莖干構(gòu)件的可植 入假體,所述細(xì)長莖干構(gòu)件穿過所述第一多孔金屬層和所述第二多孔金屬層使得所述第一 多孔金屬層和所述第二多孔金屬層大致橫向于所述細(xì)長莖干構(gòu)件的縱向軸線。
5. 如權(quán)利要求4所述的矯形外科植入物,其中所述細(xì)長莖干構(gòu)件為膝假體、髖假體或 肩假體的莖干構(gòu)件。
6. 如權(quán)利要求5所述的矯形外科植入物,其中所述細(xì)長莖干構(gòu)件為膝假體的脛骨側(cè)上 的莖干構(gòu)件。
7. 如權(quán)利要求4-6中任一項(xiàng)所述的矯形外科植入物,其中所述細(xì)長莖干構(gòu)件包括帶有 多個(gè)開式孔的金屬外表面。
8. 如權(quán)利要求4-7中任一項(xiàng)所述的矯形外科植入物,其中所述第一多孔金屬層和所述 第二多孔金屬層中的每一個(gè)為大致環(huán)形的,以便提供所述細(xì)長莖干構(gòu)件延伸穿過的通路。
9. 如權(quán)利要求8所述的矯形外科植入物,其中所述大致環(huán)形的第一多孔金屬層和所述 大致環(huán)形的第二多孔金屬層具有提供圍繞所述細(xì)長莖干構(gòu)件的大致錐形的加強(qiáng)體的不同 圓周。
10. 矯形外科植入物,其包括: 可植入假體,其包括細(xì)長莖干構(gòu)件;和 三維加強(qiáng)體,其提供細(xì)長通路,所述細(xì)長莖干構(gòu)件可被接納至所述細(xì)長通路中以用于 加強(qiáng)所述可植入假體,所述三維加強(qiáng)體包含多個(gè)堆疊的層,所述多個(gè)堆疊的層包括第一帶 有多個(gè)開式孔的金屬層、第二帶有多個(gè)開式孔的金屬層、和可再吸收的骨生長促進(jìn)層,所述 可再吸收的骨生長促進(jìn)層位于所述第一帶有多個(gè)開式孔的金屬層和所述第二帶有多個(gè)開 式孔的金屬層之間。
11. 如權(quán)利要求10所述的矯形外科植入物,其中所述可再吸收的骨生長促進(jìn)層的頂面 接觸所述第一帶有多個(gè)開式孔的金屬層的底面、并且所述可再吸收的骨生長促進(jìn)層的底面 接觸所述第二帶有多個(gè)開式孔的金屬層的頂面。
12. 如權(quán)利要求10-11中任一項(xiàng)所述的矯形外科植入物,其中所述加強(qiáng)體為大致錐形 的。
13. 如權(quán)利要求10-11中任一項(xiàng)所述的矯形外科植入物,其中所述加強(qiáng)體為大致圓柱 形的。
14. 如權(quán)利要求10-12中任一項(xiàng)所述的矯形外科植入物,其中所述細(xì)長通路在所述三 維加強(qiáng)體中是端部封閉的。
15. 植入矯形外科植入物的方法,其包括: 在骨頭中定位三維加強(qiáng)體,使可植入假體的細(xì)長莖干構(gòu)件被接納在所述三維加強(qiáng)體中 的細(xì)長通路中,其中所述三維加強(qiáng)體包含多個(gè)堆疊的層,所述多個(gè)堆疊的層包括從第二帶 有多個(gè)開式孔的金屬層間隔開的第一帶有多個(gè)開式孔的金屬層,并且其中所述細(xì)長莖干構(gòu) 件包括帶有多個(gè)開式孔的金屬外表面并且穿過所述第一帶有多個(gè)開式孔的金屬層和所述 第二帶有多個(gè)開式孔的金屬層。
16. 如權(quán)利要求15所述的方法,其中可再吸收的骨生長促進(jìn)層位于所述第一帶有多個(gè) 開式孔的金屬層和所述第二帶有多個(gè)開式孔的金屬層之間。
17. 如權(quán)利要求15-16中任一項(xiàng)所述的方法,其中所述三維加強(qiáng)體在所述可植入假體 的細(xì)長莖干構(gòu)件被接納在所述細(xì)長通路中之前被定位在骨頭中。
18. 植入矯形外科植入物的方法,其包括: 在骨頭空隙中定位多層的可延展板,使所述可延展板的第一面接觸骨頭空隙的壁并且 所述可延展板的第二面保持暴露以便接觸隨后可鄰近骨頭空隙植入的可植入假體,其中所 述多層的可延展板包含從第二帶有多個(gè)開式孔的金屬層間隔開的第一帶有多個(gè)開式孔的 金屬層;以及 將可植入假體設(shè)置成鄰近所述骨頭空隙以便接觸所述可延展板的暴露的第二面。
19. 如權(quán)利要求18所述的方法,其中第一可再吸收的骨生長促進(jìn)層位于所述第一帶有 多個(gè)開式孔的金屬層和所述第二帶有多個(gè)開式孔的金屬層之間。
20. 如權(quán)利要求18-19中任一項(xiàng)所述的方法,其中所述可植入假體包括帶有多個(gè)開式 孔的金屬外表面。
21. 如權(quán)利要求18-20中任一項(xiàng)所述的方法,其中第二可再吸收的骨生長促進(jìn)層提供 所述多層的可延展板的第一面。
22. 矯形外科植入物,其包括: 單塊的帶有多個(gè)開式孔的金屬本體,其在其內(nèi)限定出多個(gè)通道并且具有用于接觸骨頭 的暴露的多孔外表面;和 可再吸收的骨生長促進(jìn)構(gòu)件,其包括骨誘導(dǎo)載體和至少一種骨頭生長因子,所述可再 吸收的骨生長促進(jìn)構(gòu)件被置于所述單塊的帶有多個(gè)開式孔的金屬本體的所述多個(gè)通道內(nèi)。
23. 如權(quán)利要求22所述的矯形外科植入物,其中所述可再吸收的骨生長促進(jìn)構(gòu)件實(shí)質(zhì) 上充填所述單塊的帶有多個(gè)開式孔的金屬本體的所述多個(gè)通道。
【文檔編號】A61L27/54GK104159621SQ201380013104
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2013年1月8日 優(yōu)先權(quán)日:2012年1月9日
【發(fā)明者】M·E·莫納漢, T·A·霍曼 申請人:捷邁有限公司