用于将柔性元件,特别是天然或合成的韧带或肌腱固定到骨头上的设备的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种设备，用于将特别是以人造或天然的韧带或人造或天然的肌腱的 形式的柔性元件固定在骨头上，优选地，固定至人骨头上。
【背景技术】
[0002] 由于解剖的位置，这种例如像前十字韧带（ACL)的柔性元件在运动及其他日常活 动期间承受巨大的力。ACL断裂被认为是最频繁的和最严重的韧带损伤[1]。现已估计，在 美国，每年有大约250000(或总人口的3000分之一）的病人被诊断为ACL分裂，其中每年 大约75000人实施手术重建[2-5]。在瑞士，每年有大约5000个ACL重建。虽然对于ACL 重建有许多手术选择，包括自体移植、同种异体移植、异种移植或合成物移植已经被实际用 于修复膝关节稳定性，但是存在多种不可避免的缺点，诸如供体部位发病[6, 7]、疾病转移 [8]、免疫反应[9,10]、韧带松弛[11]、机械性失调，等等[12,13]。因此，需要并且应该开发 用于ACL修复的更优选的重建技术。组织工程技术的迅速发展提供了使功能组织再生的有 前途的方法，来治疗ACL损害[5,14-19]。
[0003] 所关心的是，生物质支架是组织工程中的关键因素。理想的ACL替换支架应该是 可生物降解的、可生物因素容的、带有适当的多孔性用于细胞向内生长以及充分的机械稳 定性[12,14]。蚕丝纤蛋白是一种可以在从生丝中去除高过敏原的丝胶成分之后使用[20， 21]的天然的生物高聚物，已经被用作临床缝合材料[22]上百年。丝纤蛋白提供显著的以 及可定制的机械性能（上至4. 8GPa)、显著的坚韧性及弹性（上至35% )以及环境稳定性 的极好组合[15, 23, 24]。作为结构模板，在支持细胞附接、诱导适当的形态以及细胞生长方 面，丝纤蛋白已经显示出与胶原相当，丝纤蛋白具有降解率，其涉及在活的有机体内1年后 抗拉强度的逐渐损失。因此，由于具有良好的生物适应性、生物力学性质以及较佳的退化率 用于替换负重承受组织，最近的几十年中，丝纤蛋白已经越来越多的被研宄作为潜在的韧 带或肌腱移植[18, 27-31]。许多研宄人员已经致力于对基于蚕丝的ACL支架。霍兰和阿 尔特曼及其他人对蚕丝矩阵的结构做出了研宄，并且确定出绳缆状的结构对于韧带的重建 可能是最理想的[32]。已经对蚕丝矩阵的阶层式组织进行了一系列额外的研宄，并且建议 使用一种6股线索的丝纤维矩阵用于韧带重建[5, 23, 33]。已经对基于蚕丝的支架进行了 许多活体外研宄用于韧带组织工程，来评价对于肌腱或韧带支架，在生物学和机械性能方 面的表面处理、生物因素或细胞类型的效果[12,14-16, 21，34-36]。还有相当多的研宄已 经在动物体内测试了基于蚕丝的韧带支架。兔子、山羊和猪是经常使用的动物模型，用于评 价基于蚕丝的韧带支架的活体内反应[14,17, 37, 38]。对于名字为SeriACL的基于蚕丝的 ACL支架，已经在欧洲实施了人类临床试验，来评定对于完全断裂的ACL重建的安全性和效 率[39]。因此，在早先的研宄中，已经完成了对于基于蚕丝的韧带支架的许多有前途的开 发，使得基于蚕丝的组织工程ACL更加贴近普遍的临床应用[40,41]。
[0004] 然而，大多数对于ACL支架的早先研宄仅仅集中在支架本身上，很大程度上忽略 了 ACL支架与骨隧道的关键的连接点，这对于成功的ACL修复是非常重要的。因为它类似 于腿后腱自体移植物重建，所以支架与骨头的结合通常很不好。可能发生骨隧道扩张，导致 支架拔出。为了避免骨隧道扩张并且实现将ACL支架有效地附接到骨隧道中，支架和骨头 之间的充分的表面接触以及适当的生物力学刺激对支架与骨头的附接是必不可少的。虽然 可以采用诸如挤压螺钉的一些固定方法来将ACL支架固定到骨头隧道中，但是这些方法采 用了明确的非生理屏障来治愈。
[0005] 生物材料工程师和整形外科医生已经试验了许多方法来实现更好的生物学附接。 主要关心的是提供导致例如肌腱和骨头之间的有效的愈合反应的细胞提示。由于关于骨 传导性和生物吸收的良好的特性，诸如透钙磷石磷酸钙接合剂（CPC)和可注射磷酸三钙 (TCP)的骨头接合剂可以增加周边肌腱骨头体积并且促进骨头向内生长到愈合接口中，并 且显著地提高肌腱或韧带重建后的肌腱骨头结合[42,43]。还采用过基于细胞的治疗。因为 最佳的组织再生可能需要足够数量的干细胞，所以间叶干细胞（MSC)已经被应用为潜在的 介质来加强肌腱愈合到骨头隧道中。已经报告过MSC涂层支架来开发一种在肌腱重建期间 肌腱和骨头之间的纤维软骨的插入地带，具有高质量的骨整合并且在生物力学测试上表现 得极好。生体活性物质因素代表促进肌腱愈合至骨头上的另一个潜在的强大的方法。骨形 态形成蛋白（BMP)的高度骨诱导特性现在被广泛地认可，并且在日常临床实践中完成。内 在BMP-2和BMP-7参与肌腱愈合到骨头上并且他们起的作用涉及下游信号转导介体。当将 肌腱支架移植的骨头隧道中时，BMP-2可以增强骨头向内生长并且促进愈合过程[46,47]。
[0006] 但是几乎所有上面列出的临床前研宄已经主要集中在可以应用在肌腱/支架到 骨头的接口的细胞生物学方面上（细胞源或骨诱导/传导介质），并且忽视了主要的机械 稳定性的含意。他们希望在骨隧道中的细胞可以将肌腱/支架表面识别为潜在的骨引导矩 阵，促进迅速的骨头向内生长，这通过肌腱到骨头的改善的附接来迅速地提供辅助的机械 稳定性。
[0007] -些研宄员已经集中到如何可以使用骨引导/感应构造来实现高级的生物学愈 合和辅助的稳定性的同时还提供足够的主要的机械稳定性。
【发明内容】
[0008] 因此，激发本发明的问题是提供一种用于将诸如合成的或天然的韧带或肌腱的柔 性元件固定到骨头上的设备，其在机械稳定性上有所改善，并且同时特别允许有效的生物 学愈合。
[0009] 这个问题是通过具有权利要求1的特征的设备解决的。
[0010] 与此一致，用于将柔性元件，特别是以人造的或天然的韧带或肌腱形式的柔性元 件固定到骨头上的设备，包括：插入物，被设计为保持所述柔性元件，其中特别地，柔性元件 接触插入物，以及锚定部件，其中，插入物被设计为被插入到所述锚定部件中，并且其中锚 定部件被设计为与插入到锚定部件中的所述插入物一起被插入到所述骨头的钻孔中，以便 将柔性元件固定到骨头上。
[0011] 优选地，该插入物由骨诱导和/或骨引导材料形成，或者包括骨诱导和/或骨引导 材料。
[0012] 就这一点而言，骨引导材料是被设计为用来充当用于骨组织的修复生长的支架或 引导的材料。来自骨头钻孔边缘的成骨细胞利用这种材料作为框架，在其上适当的扩展、迀 移、增生并且最后生成新的骨头。在这个意义上，骨引导材料可以被认为是"骨头相容的"材 料。
[0013] 进一步，骨诱导材料是被设计为用来激发骨祖细胞优先地分化进入到成骨细胞中 的材料，所述成骨细胞随后开始新的骨头形成。对于这种骨诱导细胞介体的示例是骨形态 形成蛋白（BMP)，以及支持生物材料的三磷酸钙。因此，作为骨引导和骨诱导的插入物不会 仅仅充当用于当前存在的成骨细胞的支架，还将触发新的成骨细胞的形成，并且因此允许 插入物更快结合到骨头中。
[0014] 描述的本发明由于该锚定部件，允许充分地提供稳健的初始机械稳定性，同时可 以建立对插入物柔性元件与钻孔或骨头隧道的壁之间的接触的促进，其促进在前面提及的 生物学愈合，例如骨头向内生长到插入物中。
[0015] 根据本发明的一实施例，锚定部件被设计为用来沿着插入方向与插入到锚定部件 中的所述插入物一起插入到骨头的所述钻孔（也表示为骨头隧道）中，其中插入物优选地 被设计为用来与所述插入物相反的方向插入到锚定部件中。
[0016] 根据本发明的一实施例，锚定部件包括头部和彼此面对的第一腿部以及第二腿 部，其中所述腿部优选地从所述头部沿着插入物方向突出。特别地，腿部与头部整体形成。 进一步，锚定部件被用来用腿部向前地插入到骨头的钻孔中，以便头部特别的与钻孔周围 的骨头的表层区齐平。
[0017] 在本发明的一实施例中，特别是对于使用合成的柔性元件（例如韧带或肌腱，特 别是ACL支架），头部包括环形的形状，其中特别是头部包括中心开口，被设计用于穿过所 述柔性元件。
[0018] 在一替选实施例中，特别是对于使用天然的柔性元件（例如韧带或肌腱，特别是 自体移植体），头部包括两个反向的切口，被设计用于接纳/绕过柔性元件，其中每个切口 被成形在头部的边界区域中，从一个腿部延伸到另一个腿部。
[0019] 根据本发明的另外方面，当按照预期的方式将插入物插入到锚定部件中时，插入 物优选地被布置在锚定部件的腿部之间。
[0020] 为了正常地将插入物插入到锚定部件中，根据本发明的另外的实施例，插入物优 选地包括第一导向凹口以及第二导向