专利名称：改进的生物可吸收的固定骨塞的植入物的制作方法
技术领域：
本发明涉及外科手术的植入物，植入物由生物可吸收的(或可生物降解的)聚合物，共聚物，聚合物混合物或复合材料制成，用以将骨塞(移植物)固定在骨上的钻孔内。
在外科手术中，利用取自患者膝盖的骨-髌骨肌腱-骨(BPTB)移植物置换严重受损的前交叉韧带(ACL)是人所共知的。在手术过程中，将一个骨移植物固定在膝关节的一个钻孔内并进入远端的股骨，另一个骨移植物固定在近端胫骨内的钻孔中。这些骨插入物用骨固定螺丝固定在钻孔内，在多数情况下使用的是所谓的干扰螺丝。一个螺丝拧入钻孔和骨移植物之间的间隙中将骨移植物固定在钻孔内。骨塞之间的髌骨肌腱部分起到一个新的ACL的作用。这种骨-肌腱-骨的外科技术例如，在Bach,B.R.(发表在The American Journal of KneeSurgery,Vol.2,No.2(1989),pp76-82，)题为ACL外科手术中用Kurosaka螺丝干扰固定的潜在危险的论文中有所论述，其所公开的全部内容在这里被引为参考文献。
固定螺丝，诸如干扰螺丝，通常由金属如不锈钢或钛制成，或由生物可吸收的聚合物如聚丙交酯制成。适合用于制作骨-肌腱-骨移植物固定螺丝的金属和/或生物可吸收的聚合物材料和复合材料在以下的文献中有所描述Barber,A.F.,Burton,E.F.,McGuire,D.A.,和Paulos发表在The Journal of Arthroscopic and Related Surgery,Vol.11,No.5(1995),pp537-548题为可吸收的干扰螺丝的初步成果的论文；Sequin,F.和Texhammer,R.,所著ASIF/AO仪器设备，Springer-Verlag,Berlin Heidelberg New York 1981；Bach,B.R.,发表在American Journal of Knee Surgery,Vol.2,No.1(1989)pp3-20，题为前交叉韧带机能不全时关节镜-辅助的髌骨肌腱置换术的论文，其所公开的全部内容在这里都被引入作为参考文献。
ACL移植物的刚性固定曾被认为是决定ACL置换术长期获得成功的最重要的因素之一。参见，例如，Daniel DM在Daniel DM,AkesonW,O Connor所编膝盖韧带的结构，功能，损伤，和修复，New York,Raven Press,1990一书第11-30页所撰写的膝盖韧带外科学原理；和Kurosoka M,Yoshiya S,Andrish JT的论文前交叉韧带再造术中移植物固定时不同外科技术的生物力学比较，Am.J.SportsMed.15:225-229,1987，在这里将其公开的全部内容被引人作为参考文献。另外，S.Rupp等人在猪膝盖利用BPTB-移植物时，对生物可降解螺丝和压-配合固定技术的固定强度和破坏形态进行了生物力学的研究，并和钛干扰螺丝进行了对比。参见Rupp,S.,Krauss,P.W.和Fritsch,E.W.,的论文利用BPTB移植物进行前交叉韧带再造时，可生物降解的干扰螺丝和压入-配合技术的固定强度，The Journal ofArthroscopic and Related Surgery,Vol.13,No.1(1997),pp61-65,在这里将其公开的全部内容引为参考文献。在Rupp等人的研究中，得出如下极限破坏的平均荷载-生物可降解螺丝 805.2N-钛螺丝 768.6N-压入-配合 462.5N。
在骨-肌腱-骨的作业中，利用螺丝作为骨移植物的固定植入物，由于下述一些因素而显得复杂-如果螺纹没能切入钻孔，在可吸收的螺丝插入之前基本上致密的骨组织(外皮)已被切断，这(外皮的切断)将延误外科手术，增大创伤和降低螺丝在钻孔孔壁内的握固力，因为，在这种情况下，螺丝只能拧入机械性能薄弱的基本疏松的骨组织内；-在利用钻孔螺纹技术使用生物可降解螺丝时，钻孔的攻丝将延误外科手术；-如果螺丝相对骨塞尺寸过大和/或假如钻孔和骨塞之间的空间过小，在旋拧安装时，螺丝的螺纹可能将骨塞切碎；-在旋拧安装时，螺丝的螺纹可能损伤肌腱；-在旋拧安装时，骨塞(和肌腱)可能随螺丝旋转，使骨移植物失去最佳位置和/或使骨移植物受损；-可能发生移植物和/或螺丝分叉；-生物可吸收的螺丝在插入时可能损坏；-如果随后需要手术，金属螺丝将会潜在地使以后的手术复杂化并可能需要除去金属部件，参见Rupp等人的前述论著；和-金属螺丝可能干扰以后进行的MRI(核磁共振)扫描，参见Rupp等人的前述论著。
如上所述的和其它的复杂情况，在，例如，Bach等人，Barber等人和Rupp等人所有上述论著中均有所论述。另外，在使用上述已有技术的植入物时，骨塞必须在拧装螺丝之前放入钻孔，和在插入螺丝的过程中，骨塞在钻孔内必须保持在适当的位置上。这些操作则使得外科手术延长时间和复杂化。
于是，最好能具有一种骨-肌腱-骨的固定植入物，该植入物不必象已有技术中的螺丝那样拧入钻孔。特别有利的是能够具有一种由生物可吸收的聚合物，共聚物，聚合物混合物或纤维-加强或填充-微粒的生物可吸收的聚合物复合材料制成的植入物，该植入物能够被推入骨骼内制成的孔或钻出的通道里，用以将一个骨移植物固定在钻孔内。
美国专利申请序列号No.08/914,137，题为“固定骨塞的植入物”，描述了一种生物可吸收的植入物(栓或楔)。其目的在于固定一个BPTB-移植物，该植入物能够被推入骨骼的钻孔内，包括(1)至少一个细长的主体，(2)至少一个夹持部件，用以将植入物锁定在钻孔内，和(3)一个平台面，用以在植入物和钻孔壁之间放置骨塞。该植入物可配置有(4)一个附加的制动装置以防止骨塞由钻孔中滑出。无论如何，该植入物具有被本发明所克服的某些局限性，即-骨塞的肌腱没有受到保护或为肌腱所留出的空间很有限，以致在插入时或在插入以后，肌腱可能贴着骨钻孔的边缘而受到摩擦并受损；-肌腱可利用的有限空间可造成一个相对薄而软弱的肌腱移植物；-钻孔的大小相对于植入物的尺寸必须准确，因为植入物是刚性的，其结果，一个过大的植入物可能损坏骨移植物，而一个过小的植入物可能导致不可靠的固定；和-由于楔-状植入物在钻孔内需要较大的空间，故骨塞的尺寸较小。
因此，最好能有一种骨-肌腱-骨的固定植入物，该植入物便于插入，使用时不会切割钻孔的表皮和/或螺纹，并且不需象已有技术的螺丝那样拧入钻孔。骨-肌腱-骨的固定植入物最好还能具有一种几何形状使植入物便于滑入钻孔，但在拉出钻孔时又能呈现出较强的阻力。还需要提供一种将骨-肌腱-骨移植物固定在骨内的植入物，该植入物不干扰非侵入性的检查，如射线照相，MRI(磁共振成象)或CT(计算机X-射线层析照相术)，并且是生物相容的，和在BPTB-固定操作中形成对骨塞的强力和刚性的固定。
利用本发明，在将一个固定植入物插入患者时，能够消除已有技术中用于骨-肌腱-骨固定的螺丝，螺栓或楔件所存在的上述困难和功能上的局限性。
本发明令人意想不到地公开了使用本发明的外科手术固定植入物可在相当大的程度上消除已有技术中存在的问题。于是，描述了一种植入物，该植入物由可生物吸收的聚合物，共聚物，聚合物混合物或纤维-加强或充填-微粒的可生物吸收的聚合物复合材料制成，其可被推入骨上的孔或钻出的槽内，将骨移植物固定在钻孔中，该植入物包括(1)至少一个柔韧的(可展开的和可压缩的)主体，其中植入物主体沿该植入物主体纵向包括至少一个在植入物主体表面上形成的凹口，该凹口敞开着朝向(2)一个鱼尾-状槽沟，部分BPTB-移植物的肌腱将放置其中，(3)两个辅助翼，其在槽沟的两侧由植入物的侧壁所形成，(4)至少一个夹持部件将植入物锁定在钻孔内，和(5)一个弯曲的和/或倾斜的入口面以防止骨塞由钻孔中滑出。植入物可任选地配置一个(6)指状套件，用以将骨塞紧固在植入物上。
参照附图，通过下面的说明书对本发明进行说明。在附图中
图1由图(A-E)表示根据本发明的一个实施例。
图1A，为一个纵向图，表示植入物的凹口边缘。
图1B，为一个横向图，表示植入物的非-倾斜边缘。
图1C，为一个横向图，表示植入物的倾斜边缘。
图1D，为一个侧视图，表示带有一个骨塞的植入物。
图1E表示带有骨塞的植入物，其为一沿图1A中a-a平面的纵向剖面图。
图2由图(A-E)表示植入物的另一个实施例。
图2A，为一个纵向图，表示植入物的凹口边缘。
图2B，为一个横向图，表示植入物的非-倾斜边缘。
图2C，为一个横向图，表示植入物的倾斜边缘。
图2D，为一个侧视图，表示带有一个骨塞的植入物。
图2E表示带有骨塞的植入物，其为一沿图2A中a-a平面的纵向剖面图。
图3，为一个放大的透视图，表示两个带有波峰-状夹持部件的植入物。
图4，为一个放大的透视图，表示一个带有一个孔的植入物，该孔是用于一个安装器具之头部的。
图1A到1E表示根据本发明的一个固定植入物。特别是，本发明的固定植入物包括(a)一个圆柱形和/或锥形主体1，该主体是柔韧的和可以是细长的(主体的长度可以大于其最大直径)；(b)至少一个夹持部件2，用以将植入物锁定在骨骼4的钻孔3内，使(这些)夹持部件在植入物插入的过程中至少可以部分地嵌入骨骼4内；(c)至少一个沿植入物主体纵向形成于植入物主体表面上的凹口5；(d)一个由凹口5扩展形成的槽沟6，在槽沟6中，BPTB-移植物的肌腱7的一部分位于植入物和钻孔表面之间；(e)在槽沟6两侧形成辅助翼(10,11)的植入物侧壁，在插入的过程中，两个辅助翼压向钻孔壁；和(f)一个通常为弯曲的和/或倾斜的入口面8，在插入以后，该面8可防止骨塞9由钻孔滑出，但在插入的过程中，通过将辅助翼或侧翼(10,11)压向钻孔壁而使植入物膨胀时，该面还起到引导骨塞9部分地伸入槽沟6的作用。根据本发明的一个优选实施例，槽沟6的横-截面形状为鱼尾状，于是，在插入的过程以及插入以后肌腱被紧固在槽沟内而防止受损。
另外，按照图2，植入物1可包括一个指状-套件16，在其上骨移植物9(肌腱7由其引出)位于植入物1和钻孔3的表面之间。植入物1的指状-套件16可包括至少一个孔12。骨移植物可通过捆扎缝合线13固定在植入物上，缝合线穿过指状-套件的孔12和在骨塞上做成的孔14。缝合线13还可环绕骨塞和/或环绕指状-套件16捆扎。在植入物1的最大厚度连同骨移植物9的最大厚度一起大于钻孔3的直径时，即形成植入物1和骨移植物(塞)9在钻孔3内的紧密的压配合。
继续参照图1和2，可以看出，本发明的植入物包括用于肌腱的一个凹口5和一个槽沟6。凹口5和槽沟6可保护肌腱7并在插入以后为植入物主体1提供了扩展的能力。和刚性的植入物相比，本发明之植入物的可扩展性和可压缩性(柔软性)使植入物的插入简单和容易。再有，在本发明的情况下，当柔韧的植入物在插入钻孔以后其会扩展到钻孔壁上，故阻止其从钻孔移出。
图1E和2E表示位于骨钻孔3内的植入物和一个骨塞9之典型的纵向剖面图。于是，最为有利的是，植入物1的外表面为圆柱形的形状和夹持部件2是在植入物圆柱形表面上形成的。
图1和2所示的夹持部件2为典型的由植入物表面引伸出的突起。这些突起为，例如，螺纹，倒钩或横向波脊。夹持部件的几何形状应能使植入物1便于滑入钻孔3，但在其插入以后不能再滑回。根据图1-3所示本发明的优选实施例，夹持部件为由植入物表面伸出的横向波脊2。图3所示的波脊2，在植入物1和骨移植物被推入钻孔时只会引起较小的阻力，但在插入以后波脊可有效地防止植入物1由钻孔3往回滑动。由于骨移植物相对于植入物被锁定在钻孔内，骨移植物任何可能的由钻孔往回的滑动也被有效地防止了。一般熟悉此项技术的人很清楚，本发明之植入物夹持部件的许多其它形状(如倒钩或螺纹)都可用以达到相同的目的。
图3为本发明的两个典型植入物的透视图，每个植入物都具有作为夹持部件2的环绕植入物圆柱形主体的环形波脊，和一个入口面8以及一个指状套件16。
本发明的植入物可以利用，例如，下述技术中的一种或其组合连同固定在指状-套件16上的骨塞由关节内窥镜推入骨骼的钻孔内-本发明的植入物(连同固定着的骨塞)通过一个管-状套管推到其位置上；-穿过植入物构造一个纵向孔用以接收一根导线，植入物(连同固定着的骨塞)沿所述导线被推入其在钻孔中的位置上；和-在植入物近端部分上构造一个小孔(可任意地制有螺纹)或凹槽15(参见图1B,2B和4)，使一个安装器具的顶部(例如，插销-类的)可以固定(推入)在孔15内，该器具是用于将所连接着的植入物(和固定着的骨塞)推入钻孔中的位置上；和-穿过植入物指状-套件构造一个用以缝合线13通过的横向小孔12(参见图2A)，利用缝合线将植入物(和固定着的骨塞)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钻孔。这时(骨塞首先插入钻孔，其后是植入物)，骨塞可以和前述插入植入物相同的方式由关节镜推入钻孔。
插入本发明的植入物，可以有效地将骨移植物连接和固定在骨钻孔内，并抵抗使骨移植物松脱的作用力，和不会造成象螺丝或其它已有技术的植入物那样费时和危险的固定，而现有技术之危险的固定可以损伤骨塞和/或固定在骨移植物上的肌腱移植物。本发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，聚合物混合物或复合材料制成，例如，聚-α-羟酸和其它脂肪质的生物可降解的聚酯，多氢化物，多正酯类，聚磷酸酯以及其它业内所熟知的和在众多出版物所公开的生物可吸收的聚合物，例如，Vainionpaa,S.,Rokkanen,P.和Tormala,P.等人的论文生物可降解聚合物在人体组织中的外科应用，Progr.Polym.Sci.,Vol.14,(1989),pp679-716，以及芬兰专利申请FI-952884,FI-955547和出版物WO-90/04982，其全部公开的内容在这里都被引为参考文献。
根据本发明的植入物可以利用一种聚合物或聚合物混合物由生物可降解的聚合物制成。植入物也可利用纤维使材料强化而得到加固，纤维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纤维，如β-磷酸三钙纤维，生物-玻璃纤维或CaM纤维(参见，例如，出版物EP146398，在这里将其全部公开的内容引为参考文献)。陶瓷粉末可用作植入物的添加剂(填充剂)以促进新骨骼的形成。
本发明的植入物还可包括一个柔性的外包层和一个刚劲的内层或植入物的芯体，该外包层为一个表面的包层用以改善植入物的耐久性和/或起到一个水解屏障的作用。为制备这样一个实施例，植入物可覆盖一个外包层，该包层具有和植入物芯体不同的化学和力学性能(例如，水解和强度的保持)。在这种情况下，可以使用较植入物芯体对水解具有较大抗力的外包层，使植入物(在插入患者体内之后)能在比没有外包层为短的时间内保持其强度和生物降解。
根据本发明的外科手术植入物可由生物可降解的聚合物制成，该聚合物可以包含或可不包含适当的生物可降解的加强纤维和/或微粒填充物，利用塑料技术中的各种方法进行制作，例如，注模法，相关的挤压和原纤化和模压(参见，例如，美国专利No.4,968,317，其所公开的全部内容被引为参考文献)或利用压缩模制，其中植入物由原材料经加热和/或加压而成形。也可使用机械加工(例如，切削，钻削，车削，磨削等等)制备本发明的植入物。
根据本发明的一个优选实施例，植入物含有孔或敞开的孔隙以便于组织(如骨)在植入物内的生长。这些孔或孔隙的直径通常为由100μm到200μm。孔或孔隙至少部分地充填有患者的海绵状骨骼或代用的陶瓷骨粉末或微粒(类似生物活性玻璃)，以加速新的骨骼在其中填充。在植入物生物降解并从钻孔内消失时，这种在植入物的孔或孔隙内新骨骼的生长使钻孔易于最后的愈合以及骨塞在钻孔内的固定。
也可利用前述的聚合物原材料由业内所熟知的溶解技术制作本发明的植入物。在使用这种技术时，至少部分聚合物不是在适当的溶剂中被溶解就是被这种溶剂所软化；随后该聚合物通过加压和/或施加微热压制成一个植入物部件，其中经溶解或软化的聚合物被粘合成宏观的植入物部件，其后溶剂随蒸发而被除掉。
很自然本发明的植入物也可含有各种添加剂，以便于材料的加工操作(例如，稳定剂，抗氧化剂或增塑剂)或改变其特性(例如，增塑剂或陶瓷粉末材料或生物稳定纤维，如碳纤维)或便于其处理(例如着色剂)。
按照一个优选实施例，本发明的植入物含有某些生物活性剂或附加剂，如抗生素，化疗制剂，激活创伤愈合的附加剂，增长因子，骨骼形态形成蛋白，抗凝血药(如肝素)等等。这些生物活性植入物对临床使用特别有利，因为它们除机械效果以外还具有生物化学，药物学和其它效果，利于组织愈合和/或再生。
本发明及其性能将通过下述实施例作进一步说明。
按照图2所示的植入物，做成长为22mm(包括12mm长的指状-套件)并具有由10.3mm到10.8mm的不同的直径。
在该实施例中，一端带有经修整的BPTB-移植物的每个植入物被插入直径为10mm的钻孔内，移植物由套管钻在猪股骨干骺端作出。该骨被固定在一个拉伸试验机(Lloyd LR5K，可由英国，南安普顿，JJLloyd测试设备厂购得)的下颚板内。将BPTB-移植物的另一端固定在拉伸试验机上颚板(可移动的)后，由植入物固定在钻孔内的BPTB-移植物即承受一个铅垂拉伸荷载(变形速率为50mm/min)，直到破坏。每种情况进行两个试件的试验。表1给出所测量的每个试验植入物破坏时的作用力。
表1植入物的最大直径(mm) 破坏作用力(N) 破坏作用力(N)试件1 试件210.3 60735810.4 20114210.5 37028710.6 1312 68610.7 777129810.8 1427 1228此项试验表明，通过选择本发明植入物的合适的直径，本发明植入物的破坏作用力优于文献中所报告的关于已有技术中干扰螺丝的破坏作用力(768.6N；和544到1094N的范围，报告见Daniel DM在Daniel DM,Akeson W,O Connor所编膝盖韧带的结构，功能，损伤，和康复，New York,Raven Press,1990一书第11-30页所撰写的膝盖韧带外科学原理)。
表2植入物(N)破坏作用力(N)破坏作用力试件1 试件2本发明的植入物1228 1427干扰螺丝 349975楔，美国专利申请No.08/914,137 770921结果表明本发明的生物可降解的植入物较已有技术的植入物为移植物提供了更为稳定的固定。该试验还表明，根据上述所公开的，本发明植入物的插入方便和快捷，并可在操作过程中较已有技术的固定植入物为BPTB移植物提供更好的保护。
权利要求
1．一种外科植入物，用以在一个骨钻孔中固定一个骨塞，所说的植入物包括至少一个带有侧壁的细长主体，并由生物可吸收的聚合物，共聚物，聚合物混合物或复合材料制成；至少一个位于该细长主体上的夹持部件，用以将植入物锁定在钻孔内；至少一个位于主体上的槽沟；两个由主体侧壁形成的辅助翼；和一个位于细长主体上的弯曲的或倾斜的入口面，以防止骨塞由钻孔滑出。
2．根据权利要求1中所说的外科植入物，其特征在于，还包括一个在细长主体上的指状-套件，用以将骨塞牢固地安置在植入物上。
3．根据权利要求1中所说的外科植入物，其特征在于所说的槽沟具有一鱼-尾状的横截面。
4．根据权利要求1中所说的外科植入物，其特征在于所说的至少一个夹持部件包括至少一个突起。
5．根据权利要求1中所说的外科植入物，其特征在于所说的至少一个夹持部件包括至少一个螺纹。
6．根据权利要求1中所说的外科植入物，其特征在于所说的至少一个夹持部件包括至少一个横向波脊。
7．根据权利要求1中所说的外科植入物，其特征在于所说的至少一个夹持部件包括至少一个倒钩。
8．根据权利要求1中所说的外科植入物，其特征在于所说的细长主体为圆柱形的。
9．根据权利要求1中所说的外科植入物，其特征在于所说的细长主体是多孔的。
10．根据权利要求1中所说的外科植入物，其特征在于所说的植入物可释放出药物或其它生物活性物质。
11．一种用以将权利要求1中所说的外科植入物和一个骨塞插入一个骨钻孔内的方法，包括的步骤有a．将骨塞连接在细长主体上；b．将该骨塞和细长主体插入钻孔内；和c．通过植入物上的夹持部件将植入物锁定在钻孔内。
12．一种用以将权利要求1中所说的外科植入物和一个骨塞插入一个骨钻孔内的方法，所包括的步骤有a．将骨塞插入钻孔内；b．将细长主体插入钻孔内；c．通过植入物上的夹持部件将植入物锁定在钻孔内。
全文摘要
本发明涉及柔韧的外科手术植入物(1),植入物由可生物吸收的(或生物可降解的)聚合物,共聚物,聚合物混合物或复合材料制成,用以将骨塞(9)(移植物)固定在骨钻孔(3)内。
文档编号A61F2/00GK1299252SQ99805711
公开日2001年6月13日 申请日期1999年3月2日 优先权日1998年3月2日
发明者P·基马, P·库萨, M·雅维宁, A·凯科宁, M·舍尔曼, J·奥尔林, P·托尔马拉 申请人:拜奥恩克斯移植有限公司