專利名稱：改進的生物可吸收的固定骨塞的植入物的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及外科手術的植入物，植入物由生物可吸收的(或可生物降解的)聚合物，共聚物，聚合物混合物或復合材料制成，用以將骨塞(移植物)固定在骨上的鉆孔內。
在外科手術中，利用取自患者膝蓋的骨-髕骨肌腱-骨(BPTB)移植物置換嚴重受損的前交叉韌帶(ACL)是人所共知的。在手術過程中，將一個骨移植物固定在膝關節(jié)的一個鉆孔內并進入遠端的股骨，另一個骨移植物固定在近端脛骨內的鉆孔中。這些骨插入物用骨固定螺絲固定在鉆孔內，在多數(shù)情況下使用的是所謂的干擾螺絲。一個螺絲擰入鉆孔和骨移植物之間的間隙中將骨移植物固定在鉆孔內。骨塞之間的髕骨肌腱部分起到一個新的ACL的作用。這種骨-肌腱-骨的外科技術例如，在Bach,B.R.(發(fā)表在The American Journal of KneeSurgery,Vol.2,No.2(1989),pp76-82，)題為ACL外科手術中用Kurosaka螺絲干擾固定的潛在危險的論文中有所論述，其所公開的全部內容在這里被引為參考文獻。
固定螺絲，諸如干擾螺絲，通常由金屬如不銹鋼或鈦制成，或由生物可吸收的聚合物如聚丙交酯制成。適合用于制作骨-肌腱-骨移植物固定螺絲的金屬和/或生物可吸收的聚合物材料和復合材料在以下的文獻中有所描述Barber,A.F.,Burton,E.F.,McGuire,D.A.,和Paulos發(fā)表在The Journal of Arthroscopic and Related Surgery,Vol.11,No.5(1995),pp537-548題為可吸收的干擾螺絲的初步成果的論文；Sequin,F.和Texhammer,R.,所著ASIF/AO儀器設備，Springer-Verlag,Berlin Heidelberg New York 1981；Bach,B.R.,發(fā)表在American Journal of Knee Surgery,Vol.2,No.1(1989)pp3-20，題為前交叉韌帶機能不全時關節(jié)鏡-輔助的髕骨肌腱置換術的論文，其所公開的全部內容在這里都被引入作為參考文獻。
ACL移植物的剛性固定曾被認為是決定ACL置換術長期獲得成功的最重要的因素之一。參見，例如，Daniel DM在Daniel DM,AkesonW,O Connor所編膝蓋韌帶的結構，功能，損傷，和修復，New York,Raven Press,1990一書第11-30頁所撰寫的膝蓋韌帶外科學原理；和Kurosoka M,Yoshiya S,Andrish JT的論文前交叉韌帶再造術中移植物固定時不同外科技術的生物力學比較，Am.J.SportsMed.15:225-229,1987，在這里將其公開的全部內容被引人作為參考文獻。另外，S.Rupp等人在豬膝蓋利用BPTB-移植物時，對生物可降解螺絲和壓-配合固定技術的固定強度和破壞形態(tài)進行了生物力學的研究，并和鈦干擾螺絲進行了對比。參見Rupp,S.,Krauss,P.W.和Fritsch,E.W.,的論文利用BPTB移植物進行前交叉韌帶再造時，可生物降解的干擾螺絲和壓入-配合技術的固定強度，The Journal ofArthroscopic and Related Surgery,Vol.13,No.1(1997),pp61-65,在這里將其公開的全部內容引為參考文獻。在Rupp等人的研究中，得出如下極限破壞的平均荷載-生物可降解螺絲 805.2N-鈦螺絲 768.6N-壓入-配合 462.5N。
在骨-肌腱-骨的作業(yè)中，利用螺絲作為骨移植物的固定植入物，由于下述一些因素而顯得復雜-如果螺紋沒能切入鉆孔，在可吸收的螺絲插入之前基本上致密的骨組織(外皮)已被切斷，這(外皮的切斷)將延誤外科手術，增大創(chuàng)傷和降低螺絲在鉆孔孔壁內的握固力，因為，在這種情況下，螺絲只能擰入機械性能薄弱的基本疏松的骨組織內；-在利用鉆孔螺紋技術使用生物可降解螺絲時，鉆孔的攻絲將延誤外科手術；-如果螺絲相對骨塞尺寸過大和/或假如鉆孔和骨塞之間的空間過小，在旋擰安裝時，螺絲的螺紋可能將骨塞切碎；-在旋擰安裝時，螺絲的螺紋可能損傷肌腱；-在旋擰安裝時，骨塞(和肌腱)可能隨螺絲旋轉，使骨移植物失去最佳位置和/或使骨移植物受損；-可能發(fā)生移植物和/或螺絲分叉；-生物可吸收的螺絲在插入時可能損壞；-如果隨后需要手術，金屬螺絲將會潛在地使以后的手術復雜化并可能需要除去金屬部件，參見Rupp等人的前述論著；和-金屬螺絲可能干擾以后進行的MRI(核磁共振)掃描，參見Rupp等人的前述論著。
如上所述的和其它的復雜情況，在，例如，Bach等人，Barber等人和Rupp等人所有上述論著中均有所論述。另外，在使用上述已有技術的植入物時，骨塞必須在擰裝螺絲之前放入鉆孔，和在插入螺絲的過程中，骨塞在鉆孔內必須保持在適當?shù)奈恢蒙稀＿@些操作則使得外科手術延長時間和復雜化。
于是，最好能具有一種骨-肌腱-骨的固定植入物，該植入物不必象已有技術中的螺絲那樣擰入鉆孔。特別有利的是能夠具有一種由生物可吸收的聚合物，共聚物，聚合物混合物或纖維-加強或填充-微粒的生物可吸收的聚合物復合材料制成的植入物，該植入物能夠被推入骨骼內制成的孔或鉆出的通道里，用以將一個骨移植物固定在鉆孔內。
美國專利申請序列號No.08/914,137，題為“固定骨塞的植入物”，描述了一種生物可吸收的植入物(栓或楔)。其目的在于固定一個BPTB-移植物，該植入物能夠被推入骨骼的鉆孔內，包括(1)至少一個細長的主體，(2)至少一個夾持部件，用以將植入物鎖定在鉆孔內，和(3)一個平臺面，用以在植入物和鉆孔壁之間放置骨塞。該植入物可配置有(4)一個附加的制動裝置以防止骨塞由鉆孔中滑出。無論如何，該植入物具有被本發(fā)明所克服的某些局限性，即-骨塞的肌腱沒有受到保護或為肌腱所留出的空間很有限，以致在插入時或在插入以后，肌腱可能貼著骨鉆孔的邊緣而受到摩擦并受損；-肌腱可利用的有限空間可造成一個相對薄而軟弱的肌腱移植物；-鉆孔的大小相對于植入物的尺寸必須準確，因為植入物是剛性的，其結果，一個過大的植入物可能損壞骨移植物，而一個過小的植入物可能導致不可靠的固定；和-由于楔-狀植入物在鉆孔內需要較大的空間，故骨塞的尺寸較小。
因此，最好能有一種骨-肌腱-骨的固定植入物，該植入物便于插入，使用時不會切割鉆孔的表皮和/或螺紋，并且不需象已有技術的螺絲那樣擰入鉆孔。骨-肌腱-骨的固定植入物最好還能具有一種幾何形狀使植入物便于滑入鉆孔，但在拉出鉆孔時又能呈現(xiàn)出較強的阻力。還需要提供一種將骨-肌腱-骨移植物固定在骨內的植入物，該植入物不干擾非侵入性的檢查，如射線照相，MRI(磁共振成象)或CT(計算機X-射線層析照相術)，并且是生物相容的，和在BPTB-固定操作中形成對骨塞的強力和剛性的固定。
利用本發(fā)明，在將一個固定植入物插入患者時，能夠消除已有技術中用于骨-肌腱-骨固定的螺絲，螺栓或楔件所存在的上述困難和功能上的局限性。
本發(fā)明令人意想不到地公開了使用本發(fā)明的外科手術固定植入物可在相當大的程度上消除已有技術中存在的問題。于是，描述了一種植入物，該植入物由可生物吸收的聚合物，共聚物，聚合物混合物或纖維-加強或充填-微粒的可生物吸收的聚合物復合材料制成，其可被推入骨上的孔或鉆出的槽內，將骨移植物固定在鉆孔中，該植入物包括(1)至少一個柔韌的(可展開的和可壓縮的)主體，其中植入物主體沿該植入物主體縱向包括至少一個在植入物主體表面上形成的凹口，該凹口敞開著朝向(2)一個魚尾-狀槽溝，部分BPTB-移植物的肌腱將放置其中，(3)兩個輔助翼，其在槽溝的兩側由植入物的側壁所形成，(4)至少一個夾持部件將植入物鎖定在鉆孔內，和(5)一個彎曲的和/或傾斜的入口面以防止骨塞由鉆孔中滑出。植入物可任選地配置一個(6)指狀套件，用以將骨塞緊固在植入物上。
參照附圖，通過下面的說明書對本發(fā)明進行說明。在附圖中

圖1由圖(A-E)表示根據本發(fā)明的一個實施例。
圖1A，為一個縱向圖，表示植入物的凹口邊緣。
圖1B，為一個橫向圖，表示植入物的非-傾斜邊緣。
圖1C，為一個橫向圖，表示植入物的傾斜邊緣。
圖1D，為一個側視圖，表示帶有一個骨塞的植入物。
圖1E表示帶有骨塞的植入物，其為一沿圖1A中a-a平面的縱向剖面圖。
圖2由圖(A-E)表示植入物的另一個實施例。
圖2A，為一個縱向圖，表示植入物的凹口邊緣。
圖2B，為一個橫向圖，表示植入物的非-傾斜邊緣。
圖2C，為一個橫向圖，表示植入物的傾斜邊緣。
圖2D，為一個側視圖，表示帶有一個骨塞的植入物。
圖2E表示帶有骨塞的植入物，其為一沿圖2A中a-a平面的縱向剖面圖。
圖3，為一個放大的透視圖，表示兩個帶有波峰-狀夾持部件的植入物。
圖4，為一個放大的透視圖，表示一個帶有一個孔的植入物，該孔是用于一個安裝器具之頭部的。
圖1A到1E表示根據本發(fā)明的一個固定植入物。特別是，本發(fā)明的固定植入物包括(a)一個圓柱形和/或錐形主體1，該主體是柔韌的和可以是細長的(主體的長度可以大于其最大直徑)；(b)至少一個夾持部件2，用以將植入物鎖定在骨骼4的鉆孔3內，使(這些)夾持部件在植入物插入的過程中至少可以部分地嵌入骨骼4內；(c)至少一個沿植入物主體縱向形成于植入物主體表面上的凹口5；(d)一個由凹口5擴展形成的槽溝6，在槽溝6中，BPTB-移植物的肌腱7的一部分位于植入物和鉆孔表面之間；(e)在槽溝6兩側形成輔助翼(10,11)的植入物側壁，在插入的過程中，兩個輔助翼壓向鉆孔壁；和(f)一個通常為彎曲的和/或傾斜的入口面8，在插入以后，該面8可防止骨塞9由鉆孔滑出，但在插入的過程中，通過將輔助翼或側翼(10,11)壓向鉆孔壁而使植入物膨脹時，該面還起到引導骨塞9部分地伸入槽溝6的作用。根據本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例，槽溝6的橫-截面形狀為魚尾狀，于是，在插入的過程以及插入以后肌腱被緊固在槽溝內而防止受損。
另外，按照圖2，植入物1可包括一個指狀-套件16，在其上骨移植物9(肌腱7由其引出)位于植入物1和鉆孔3的表面之間。植入物1的指狀-套件16可包括至少一個孔12。骨移植物可通過捆扎縫合線13固定在植入物上，縫合線穿過指狀-套件的孔12和在骨塞上做成的孔14?？p合線13還可環(huán)繞骨塞和/或環(huán)繞指狀-套件16捆扎。在植入物1的最大厚度連同骨移植物9的最大厚度一起大于鉆孔3的直徑時，即形成植入物1和骨移植物(塞)9在鉆孔3內的緊密的壓配合。
繼續(xù)參照圖1和2，可以看出，本發(fā)明的植入物包括用于肌腱的一個凹口5和一個槽溝6。凹口5和槽溝6可保護肌腱7并在插入以后為植入物主體1提供了擴展的能力。和剛性的植入物相比，本發(fā)明之植入物的可擴展性和可壓縮性(柔軟性)使植入物的插入簡單和容易。再有，在本發(fā)明的情況下，當柔韌的植入物在插入鉆孔以后其會擴展到鉆孔壁上，故阻止其從鉆孔移出。
圖1E和2E表示位于骨鉆孔3內的植入物和一個骨塞9之典型的縱向剖面圖。于是，最為有利的是，植入物1的外表面為圓柱形的形狀和夾持部件2是在植入物圓柱形表面上形成的。
圖1和2所示的夾持部件2為典型的由植入物表面引伸出的突起。這些突起為，例如，螺紋，倒鉤或橫向波脊。夾持部件的幾何形狀應能使植入物1便于滑入鉆孔3，但在其插入以后不能再滑回。根據圖1-3所示本發(fā)明的優(yōu)選實施例，夾持部件為由植入物表面伸出的橫向波脊2。圖3所示的波脊2，在植入物1和骨移植物被推入鉆孔時只會引起較小的阻力，但在插入以后波脊可有效地防止植入物1由鉆孔3往回滑動。由于骨移植物相對于植入物被鎖定在鉆孔內，骨移植物任何可能的由鉆孔往回的滑動也被有效地防止了。一般熟悉此項技術的人很清楚，本發(fā)明之植入物夾持部件的許多其它形狀(如倒鉤或螺紋)都可用以達到相同的目的。
圖3為本發(fā)明的兩個典型植入物的透視圖，每個植入物都具有作為夾持部件2的環(huán)繞植入物圓柱形主體的環(huán)形波脊，和一個入口面8以及一個指狀套件16。
本發(fā)明的植入物可以利用，例如，下述技術中的一種或其組合連同固定在指狀-套件16上的骨塞由關節(jié)內窺鏡推入骨骼的鉆孔內-本發(fā)明的植入物(連同固定著的骨塞)通過一個管-狀套管推到其位置上；-穿過植入物構造一個縱向孔用以接收一根導線，植入物(連同固定著的骨塞)沿所述導線被推入其在鉆孔中的位置上；和-在植入物近端部分上構造一個小孔(可任意地制有螺紋)或凹槽15(參見圖1B,2B和4)，使一個安裝器具的頂部(例如，插銷-類的)可以固定(推入)在孔15內，該器具是用于將所連接著的植入物(和固定著的骨塞)推入鉆孔中的位置上；和-穿過植入物指狀-套件構造一個用以縫合線13通過的橫向小孔12(參見圖2A)，利用縫合線將植入物(和固定著的骨塞)推入到位，并控制骨塞的定位。
另外，骨塞可在植入物之前插入鉆孔。這時(骨塞首先插入鉆孔，其后是植入物)，骨塞可以和前述插入植入物相同的方式由關節(jié)鏡推入鉆孔。
插入本發(fā)明的植入物，可以有效地將骨移植物連接和固定在骨鉆孔內，并抵抗使骨移植物松脫的作用力，和不會造成象螺絲或其它已有技術的植入物那樣費時和危險的固定，而現(xiàn)有技術之危險的固定可以損傷骨塞和/或固定在骨移植物上的肌腱移植物。本發(fā)明的固定植入物可由生物可吸收的(生物可降解的或可再吸收的)聚合物，共聚物，聚合物混合物或復合材料制成，例如，聚-α-羥酸和其它脂肪質的生物可降解的聚酯，多氫化物，多正酯類，聚磷酸酯以及其它業(yè)內所熟知的和在眾多出版物所公開的生物可吸收的聚合物，例如，Vainionpaa,S.,Rokkanen,P.和Tormala,P.等人的論文生物可降解聚合物在人體組織中的外科應用，Progr.Polym.Sci.,Vol.14,(1989),pp679-716，以及芬蘭專利申請FI-952884,FI-955547和出版物WO-90/04982，其全部公開的內容在這里都被引為參考文獻。
根據本發(fā)明的植入物可以利用一種聚合物或聚合物混合物由生物可降解的聚合物制成。植入物也可利用纖維使材料強化而得到加固，纖維是由可吸收的聚合物或聚合物混合物制成，或是生物可降解的玻璃纖維，如β-磷酸三鈣纖維，生物-玻璃纖維或CaM纖維(參見，例如，出版物EP146398，在這里將其全部公開的內容引為參考文獻)。陶瓷粉末可用作植入物的添加劑(填充劑)以促進新骨骼的形成。
本發(fā)明的植入物還可包括一個柔性的外包層和一個剛勁的內層或植入物的芯體，該外包層為一個表面的包層用以改善植入物的耐久性和/或起到一個水解屏障的作用。為制備這樣一個實施例，植入物可覆蓋一個外包層，該包層具有和植入物芯體不同的化學和力學性能(例如，水解和強度的保持)。在這種情況下，可以使用較植入物芯體對水解具有較大抗力的外包層，使植入物(在插入患者體內之后)能在比沒有外包層為短的時間內保持其強度和生物降解。
根據本發(fā)明的外科手術植入物可由生物可降解的聚合物制成，該聚合物可以包含或可不包含適當?shù)纳锟山到獾募訌娎w維和/或微粒填充物，利用塑料技術中的各種方法進行制作，例如，注模法，相關的擠壓和原纖化和模壓(參見，例如，美國專利No.4,968,317，其所公開的全部內容被引為參考文獻)或利用壓縮模制，其中植入物由原材料經加熱和/或加壓而成形。也可使用機械加工(例如，切削，鉆削，車削，磨削等等)制備本發(fā)明的植入物。
根據本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例，植入物含有孔或敞開的孔隙以便于組織(如骨)在植入物內的生長。這些孔或孔隙的直徑通常為由100μm到200μm?？谆蚩紫吨辽俨糠值爻涮钣谢颊叩暮＞d狀骨骼或代用的陶瓷骨粉末或微粒(類似生物活性玻璃)，以加速新的骨骼在其中填充。在植入物生物降解并從鉆孔內消失時，這種在植入物的孔或孔隙內新骨骼的生長使鉆孔易于最后的愈合以及骨塞在鉆孔內的固定。
也可利用前述的聚合物原材料由業(yè)內所熟知的溶解技術制作本發(fā)明的植入物。在使用這種技術時，至少部分聚合物不是在適當?shù)娜軇┲斜蝗芙饩褪潜贿@種溶劑所軟化；隨后該聚合物通過加壓和/或施加微熱壓制成一個植入物部件，其中經溶解或軟化的聚合物被粘合成宏觀的植入物部件，其后溶劑隨蒸發(fā)而被除掉。
很自然本發(fā)明的植入物也可含有各種添加劑，以便于材料的加工操作(例如，穩(wěn)定劑，抗氧化劑或增塑劑)或改變其特性(例如，增塑劑或陶瓷粉末材料或生物穩(wěn)定纖維，如碳纖維)或便于其處理(例如著色劑)。
按照一個優(yōu)選實施例，本發(fā)明的植入物含有某些生物活性劑或附加劑，如抗生素，化療制劑，激活創(chuàng)傷愈合的附加劑，增長因子，骨骼形態(tài)形成蛋白，抗凝血藥(如肝素)等等。這些生物活性植入物對臨床使用特別有利，因為它們除機械效果以外還具有生物化學，藥物學和其它效果，利于組織愈合和/或再生。
本發(fā)明及其性能將通過下述實施例作進一步說明。
按照圖2所示的植入物，做成長為22mm(包括12mm長的指狀-套件)并具有由10.3mm到10.8mm的不同的直徑。
在該實施例中，一端帶有經修整的BPTB-移植物的每個植入物被插入直徑為10mm的鉆孔內，移植物由套管鉆在豬股骨干骺端作出。該骨被固定在一個拉伸試驗機(Lloyd LR5K，可由英國，南安普頓，JJLloyd測試設備廠購得)的下顎板內。將BPTB-移植物的另一端固定在拉伸試驗機上顎板(可移動的)后，由植入物固定在鉆孔內的BPTB-移植物即承受一個鉛垂拉伸荷載(變形速率為50mm/min)，直到破壞。每種情況進行兩個試件的試驗。表1給出所測量的每個試驗植入物破壞時的作用力。
表1植入物的最大直徑(mm) 破壞作用力(N) 破壞作用力(N)試件1 試件210.3 60735810.4 20114210.5 37028710.6 1312 68610.7 777129810.8 1427 1228此項試驗表明，通過選擇本發(fā)明植入物的合適的直徑，本發(fā)明植入物的破壞作用力優(yōu)于文獻中所報告的關于已有技術中干擾螺絲的破壞作用力(768.6N；和544到1094N的范圍，報告見Daniel DM在Daniel DM,Akeson W,O Connor所編膝蓋韌帶的結構，功能，損傷，和康復，New York,Raven Press,1990一書第11-30頁所撰寫的膝蓋韌帶外科學原理)。
表2植入物(N)破壞作用力(N)破壞作用力試件1 試件2本發(fā)明的植入物1228 1427干擾螺絲 349975楔，美國專利申請No.08/914,137 770921結果表明本發(fā)明的生物可降解的植入物較已有技術的植入物為移植物提供了更為穩(wěn)定的固定。該試驗還表明，根據上述所公開的，本發(fā)明植入物的插入方便和快捷，并可在操作過程中較已有技術的固定植入物為BPTB移植物提供更好的保護。
權利要求
1．一種外科植入物，用以在一個骨鉆孔中固定一個骨塞，所說的植入物包括至少一個帶有側壁的細長主體，并由生物可吸收的聚合物，共聚物，聚合物混合物或復合材料制成；至少一個位于該細長主體上的夾持部件，用以將植入物鎖定在鉆孔內；至少一個位于主體上的槽溝；兩個由主體側壁形成的輔助翼；和一個位于細長主體上的彎曲的或傾斜的入口面，以防止骨塞由鉆孔滑出。
2．根據權利要求1中所說的外科植入物，其特征在于，還包括一個在細長主體上的指狀-套件，用以將骨塞牢固地安置在植入物上。
3．根據權利要求1中所說的外科植入物，其特征在于所說的槽溝具有一魚-尾狀的橫截面。
4．根據權利要求1中所說的外科植入物，其特征在于所說的至少一個夾持部件包括至少一個突起。
5．根據權利要求1中所說的外科植入物，其特征在于所說的至少一個夾持部件包括至少一個螺紋。
6．根據權利要求1中所說的外科植入物，其特征在于所說的至少一個夾持部件包括至少一個橫向波脊。
7．根據權利要求1中所說的外科植入物，其特征在于所說的至少一個夾持部件包括至少一個倒鉤。
8．根據權利要求1中所說的外科植入物，其特征在于所說的細長主體為圓柱形的。
9．根據權利要求1中所說的外科植入物，其特征在于所說的細長主體是多孔的。
10．根據權利要求1中所說的外科植入物，其特征在于所說的植入物可釋放出藥物或其它生物活性物質。
11．一種用以將權利要求1中所說的外科植入物和一個骨塞插入一個骨鉆孔內的方法，包括的步驟有a．將骨塞連接在細長主體上；b．將該骨塞和細長主體插入鉆孔內；和c．通過植入物上的夾持部件將植入物鎖定在鉆孔內。
12．一種用以將權利要求1中所說的外科植入物和一個骨塞插入一個骨鉆孔內的方法，所包括的步驟有a．將骨塞插入鉆孔內；b．將細長主體插入鉆孔內；c．通過植入物上的夾持部件將植入物鎖定在鉆孔內。
全文摘要
本發(fā)明涉及柔韌的外科手術植入物(1),植入物由可生物吸收的(或生物可降解的)聚合物,共聚物,聚合物混合物或復合材料制成,用以將骨塞(9)(移植物)固定在骨鉆孔(3)內。
文檔編號A61F2/00GK1299252SQ99805711
公開日2001年6月13日 申請日期1999年3月2日 優(yōu)先權日1998年3月2日
發(fā)明者P·基馬, P·庫薩, M·雅維寧, A·凱科寧, M·舍爾曼, J·奧爾林, P·托爾馬拉 申請人:拜奧恩克斯移植有限公司