DE19520864C2

DE19520864C2 - Vorrichtung zum Züchten von Knochenersatzmaterial

Info

Publication number: DE19520864C2
Application number: DE1995120864
Authority: DE
Inventors: Axel Dr Kirsch
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-06-08
Filing date: 1995-06-08
Publication date: 1999-07-29
Anticipated expiration: 2015-06-09
Also published as: JPH10510454A; BR9608365A; EP0957831A1; AU5892096A; WO1996041595A1; DE19520864A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Züchten von Knochenersatzmaterial nach dem Oberbegriff des Patent anspruches 1.

Es ist bekannt, Knochenausnehmungen, die beispielsweise , durch operative Behandlungen entstehen, dadurch wieder mit Knochenmaterial zu füllen, daß in die betreffende Knochen ausnehmung beispielsweise synthetisches Knochenaufbau material, insbesondere auf Hydroxylapatitbasis, eingebracht wird, welches dann am Verwendungsort von dem betreffenden Knochen her knöchern durchwachsen wird. Dabei wird insbe sondere so vorgegangen, daß die entsprechende Knochenaus nehmung mittels einer Abdeckeinrichtung gegen das umgebende Weichgewebe abgedeckt wird, wobei die Abdeckeinrichtung ein mal den Zweck hat, die Knochenausnehmung gegen mechanische Belastungen zu schützen, um ein ungestörtes knöchernes Durchwachsen des Knochenaufbaumaterials zu gewährleisten, ferner aber auch den Zweck hat, die Knochenausnehmung im wesentlichen flüssigkeitsdicht gegen das umgebende Weichge webe abzudecken, um ein nicht-knöchernes Einwachsen des letzteren zu verhindern. Hierfür sind Abdeckeinrichtungen, wie Abdeckmembranen und dergleichen bekannt, wie sie bei spielsweise in den nicht vorveröffentlichten DE 44 14 675 C1 und DE 44 18 159 C1, sowie in der DE 43 02 708 C2, der DE 43 02 709 C1 und der EP 0 504 103 A1 beschrieben sind. Die Abdeck einrichtungen können dabei mittels Befestigungsnägeln, um nur ein Beispiel zu nennen, an dem Knochen befestigt werden, wie sie beispielsweise in der DE 43 00 039 C1 genannt sind.

Die vorstehend beschriebenen Vorgehensweisen haben sich durchaus bewährt. Allerdings besteht eine Schwierigkeit darin, daß es insbesondere bei schwerwiegenden Knochener krankungen mit entsprechend großen Knochendefekten schwierig ist, an Ort und Stelle in hinreichend kurzer Zeit ein be friedigendes knöchernes Durchwachsen der Knochenausnehmung mit neuem Knochenersatzmaterial zu gewährleisten. Es ist daher schon versucht worden, synthetisches Knochenersatz material, entsprechend geformt, zu verwenden, wobei jedoch die Einheileigenschaften zu wünschen übrig lassen. Eine andere Möglichkeit besteht darin, von einer vom eigentlichen Verwendungsort abgelegenen Stelle körpereigenen Knochen abzunehmen, z. B. aus dem Beckenknochen, wobei hierfür aber naturgemäß erhebliche knochenchirurgische Eingriffe not wendig sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der gattungsgemäßen Art zu schaffen, welche ein rascheres und besseres knöchernes Ausfüllen von Knochendefekten ge währleistet.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe in Weiterbildung der gattungsgemäßen Vorrichtung durch die Merkmale des Kenn zeichens des Patentanspruches 1 gelöst.

Besondere Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Mittels der Erfindung wird so vorgegangen, daß zum Züchten von Knochenersatzmaterial eine von Knochenhaut befreite Knochenhöhlung mittels der die Abdeckmembran, vorzugsweise aus biologisch abbaubarem Material bestehend, aufweisenden, an dem Knochen befestigbaren Abdeckeinrichtung gegenüber dem den Knochen umgebenden Weichgewebe abgedeckt wird, woraufhin die so geschaffene Züchtungskammer vom Knochen her knöchern durchwachsen wird. Dabei wird bei der Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung als Knochenhöhlung ein von dem endgültigen Verwendungsort als Knochenersatzmaterial verschiedener Bereich eines konkav gewölbten Knochens, insbesondere des Beckenknochens, gewählt. In dem ausgewählten Bereich wird die Knochenhaut vom Knochen gelöst. Anschließend wird der Knochen innerhalb des ausgewählten Bereiches an zumindest einer Stelle zur Erzeugung einer blutungsfähigen Verbindung zwischen dem Knochengewebe und der durch den ausgewählten Bereich definierten Knochenhöhlung geöffnet, insbesondere angebohrt. Daraufhin wird die Abdeckeinrichtung unter Abdecken der Knochenhöhlung an dem Knochen befestigt. Alsdann wird die Knochenhaut nebst benachbartem Weichgewebe an die Abdeckeinrichtung zur Anlage gebracht. Nach dem Einwachsen des Knochenmaterials in die Züchtungskammer wird die Abdeckeinrichtung freigelegt. Anschließend werden die Ab deckeinrichtung und das gezüchtete Knochenersatzmaterial von dir Knochenhöhlung entfernt. Schließlich wird das gezüchtete Knochenersatzmaterial in eine endgültig hiermit auszufüllende Knochenausnehmung eingesetzt.

Die Abdeckeinrichtung weist im übrigen vorzugsweise ein mit der Abdeckmembran abgedecktes Stützgitter, wie perforiertes Titanblech, Titangitter oder dergleichen, auf. Vorzugsweise wird die Abdeckeinrichtung mit ihrem Umfangsrand zumindest abschnittsweise in den Knochen eingelassen und hierdurch an dem Knochen befestigt. Die der Züchtungskammer zugewandte Knochenoberfläche kann ebenfalls mit einem Trenngitter, wie perforiertem Titanblech oder dergleichen, bedeckt werden. Es kann bei der Anwendung der Erfindung auch so vorgegangen werden, daß das Trenngitter mit dem Umfangsrand der Abdeckeinrichtung zur Bildung einer die Züchtungskammer beinhaltenden Züchtkapsel mechanisch fest verbunden und das Entfernen des gezüchteten Knochenersatzmaterials aus der Knochenhöhlung durch Herausnehmen der aus der Abdeckeinrichtung und dem Trenngitter gebildeten Züchtungskapsel bewerkstelligt wird.

Bei der Anwendung der Vorrichtung nach der Erfindung kann auch so vorgegangen werden, daß die Züchtungskammer ent sprechend den anatomischen Anforderungen am endgültigen Verwendungsort des zu züchtenden Knochenersatzmaterials geformt, vorzugsweise zumindest bezüglich der Knochenhöhlung konvex ausgebildet, wird.

Auch kann bei der Anwendung der Vorrichtung nach der Er findung so vorgegangen werden, daß der ggf. lediglich vor läufig ausgewählte Bereich des Knochens zunächst mit einer der Form der später zu verwendenden Abdeckeinrichtung ent sprechenden, im wesentlichen starren Schablone, wie Titan blechschablone oder dergleichen, abgedeckt wird, die min destens drei Zentrierbohrungen zum Aufnehmen von Zentrier stiften aufweist; daß alsdann, ggf. nach optimierender An passung der Position der Schablone an die Form des Knochens, durch die Zentrierbohrungen hindurch Zentrierstifte in den Knochen eingebracht werden, welche an der dem Knochen abge wandten Seite über die Schablone hinausragen; daß daraufhin die Schablone abgenommen wird; daß dann anstelle der Scha blone die an deren Form angepaßte Abdeckeinrichtung auf den Knochen aufgesetzt wird, wobei die Abdeckeinrichtung durch die in den Zentrierbohrungen der Schablone entsprechende Führungsöffnungen eingreifenden Zentrierstifte zentriert wird; und daß anschließend die Abdeckeinrichtung an dem Knochen befestigt wird.

Dabei kann man das Befestigen der Abdeckeinrichtung mittels auf die die Führungsöffnungen durchsetzenden Enden der Zen trierstifte aufsetzbarer Befestigungsringe oder -kappen be werkstelligen. Die Befestigungsringe oder -kappen können da bei auf die Zentrierstifte aufgeklebt, an diese angeschweißt oder mit diesen verschraubt werden. Auch die Zentrierstifte können aus biologisch abbaubarem Material, wie Polylactid oder dergleichen, bestehen.

Der Erfindung liegt die überraschende Erkenntnis zugrunde, daß es gelingt in hinreichender Menge körpereigenes Knochenersatz material zur Verfügung zu stellen, indem dieses in einer natürlichen Knochenhöhlung an einer Stelle ge züchtet wird, die der zu behandelnden Person kein Unbehagen bereitet. Vorzüglich eignet sich hierfür insbesondere die Innenhöhlung des Beckenknochens, da hier die zu bildende Züchtungskammer bereits einseitig durch eine konkave Fläche, nämlich die Innenfläche des Beckenknochens, begrenzt wird. Mittels der Abdeckeinrichtung läßt sich dann eine Züchtungs kammer bilden, die das ungestörte Wachsen von Knochenersatz material in einem Zeitraum von beispielsweise sechs bis acht Monaten gewährleistet. Durch sinnreiche Formgebung der Ab deckeinrichtung läßt sich dabei erzielen, daß das gezüchtete Knochenersatzmaterial bereits weitgehend der Form derjenigen Knochenausnehmung entspricht, beispielsweise in einem Kieferknochen, die später mittels des Knochenersatzmaterials gefüllt werden soll.

Nachstehend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der schematischen Zeichnung im einzelnen erläutert.

Dabei zeigt:

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel einer bei der Vor richtung nach der Erfindung verwendbaren Schablone in Anlage an einem Beckenknochen in der Draufsicht;

Fig. 2 die Schablone von Fig. 1 in vergrößerter Darstellung, ebenfalls in Fig. 1 entsprech ender Draufsicht;

Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie III-III von Fig. 2;

Fig. 4 einen Fig. 3 entsprechenden Schnitt durch eine Abdeckeinrichtung einer Vorrichtung nach der Erfindung;

Fig. 5 einen Fig. 4 entsprechenden Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel einer Abdeckeinrichtung nach der Erfindung in vergrößertem Maßstab;

Fig. 6 einen Fig. 4 entsprechenden Schnitt durch ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel einer Ab deckeinrichtung nach der Erfindung; und

Fig. 7 einen Fig. 6 entsprechenden Schnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Abdeckein richtung nach der Erfindung.

Wie Fig. 1 zeigt, ist dort auf die konkave, der Körper vorderseite zugewandte Innenfläche eines Beckenknochens 10 eine Schablone 12, aus gewölbtem Titanblech bestehend, auf gesetzt. Sie wird an dem Beckenknochen 10 vorübergehend durch drei Zentrierstifte 14, 16, 18 gehalten, die aus biologisch abbaubarem Material, nämlich bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel aus Polylactid, bestehen und in in den Beckenknochen 10 vorher eingebrachte Bohrungen, die weiter unten noch im einzelnen erläutert werden, eingelassen sind.

Fig. 2 zeigt die in Fig. 1 wiedergegebenen Verhältnisse in vergrößertem Maßstab. Dabei ist insbesondere zu erkennen, daß die Schablone 12 entsprechend der Krümmung eines Kie ferknochens geformt ist, wie dies weiter auch aus der Schnittdarstellung gemäß Fig. 3 hervorgeht.

Im einzelnen zeigt Fig. 3, daß in den Beckenknochen 10 eine Befestigungsbohrung 20 eingebracht worden ist, in die der Zentrierstift 16 eingelassen ist. Die Schablone 12 weist eine Zentrierbohrung 22 auf, durch die der Zentrierstift 16 hindurchragt, wobei sein in Fig. 3 obenliegendes freies Ende die Schablone 12 überragt.

Fig. 4 zeigt, wie anstelle der Schablone 12 von Fig. 3 auf den Beckenknochen 10 eine entsprechend der Schablone gewöl bte and geformte Abdeckeinrichtung 24 aufgesetzt ist, die eine Führungsöffnung 26 aufweist, welche von dem Zen trierstift 16 durchsetzt ist. Auf das dem Beckenknochen 10 abgewandte Ende des Zentrierstiftes 16 ist eine Befesti gungskappe 28 aufgeklebt, welche die Abdeckeinrichtung 24, zusammen mit den weiteren Zentrierstiften etc., die in Fig. 1 und 2 gezeigt sind, an dem Beckenknochen 10 festhält. Die Abdeckeinrichtung 24 weist ein Stützgitter 30 aus Titanblech und eine durchgehende Abdeckmembran 32 aus biologisch abbau barem Material, nämlich Polylactid, auf. Eine durch den Beckenknochen 10 und durch die Abdeckeinrichtung 24 gebildete Züchtungskammer 34 ist in Fig. 4 bereits mit eingewachsenem Knochenersatz material 36 gefüllt.

Fig. 5 zeigt die Abdeckeinrichtung 24 von Fig. 4 in vergrö ßerter Darstellung mit Stegen 38, 40 des Stützgitters 30. Die Abdeckmembran 32 ist mit dem Stützgitter 30 z. B. verklebt oder verschweißt oder in bekannter Weise in-situ auf dem Stützgitter erzeugt.

Die Anwendung der Vorrichtungselemente gemäß den Fig. 1 bis 5 nach der Erfindung geht wie folgt vor sich:

Zunächst wird in annähernder Anpassung an die Form einer Knochenausnehmung, die an anderer Körperstelle vorhanden ist und mit Knochenersatzmaterial gefüllt werden soll, beispielsweise zur Behandlung eines Knochendefektes im Kieferknochen, eine Schablone 12 aus Titanblech geformt oder aus einem größeren Vorrat von Musterschablonen ent sprechend ausgewählt. Anschließend wird die konkave Innen fläche des Beckenknochens 10 bereichsweise operativ frei gelegt, wobei die Knochenhaut abgehoben wird. Anschließend wird der Beckenknochen 10 in dem ausgewählten, durch die Schablone 12 abzudeckenden Bereich lädiert, beispielsweise durch Einbringen kleiner Bohrungen, so daß ein Einbluten aus dem Inneren des Beckenknochens 10 in den später durch die Abdeckeinrichtung 24 abzudeckenden Bereich, d. h. in die Züchtungskammer 34 (Fig. 4), möglich ist. Die Schab lone 12 wird auf der konkaven Innenfläche des Beckenkno chens 10 durch leichtes Hin- und Herschieben so angeord net, daß sich eine optimale Anlage des dem Beckenknochen 10 zugewandten Umfangsrandes der konvex gewölbten Schab lone 12 an der Innenfläche des Beckenknochens 10 ergibt. Alsdann werden durch die in der Schablone vorgesehenen Zentrierbohrungen 22 hindurch die Befestigungsbohrungen 20 in den Beckenknochen 10 eingebracht, woraufhin die Zen trierstifte 14, 16, 18 in die Befestigungsbohrungen 20, die im Beckenknochen 10 erzeugt worden sind, eingelassen werden. Anschließend wird die Schablone 12 abgenommen, so daß also nunmehr die drei Zentrierstifte 14, 16, 18 aus dem Beckenknochen 10 herausragen.

Daraufhin wird die entsprechend der Schablone 12 geformte Abdeckeinrichtung 24 anstelle der Schablone 12 auf den Beckenknochen 10 in dem ausgewählten Bereich aufgesetzt, wobei die Zentrierstifte 14, 16, 18 eine optimale Posi tionierung und Zentrierung der Abdeckeinrichtung 24 ge währleisten. Bemerkt sei hier, daß die Abdeckmembran 32 sich vorteilhafterweise statt an der in Fig. 4 gewählten Außenseite, d. h. also der dem Beckenknochen 10 abgewandten Seite, des Stützgitters 30 auch an der der Züchtungskammer 34 zugewandten Innenseite des Stützgitters 30 der Abdeck einrichtung 24 befinden kann. Nach dem Positionieren der Abdeckeinrichtung 24 wird auf die die Führungsöffnungen 26 der Abdeckeinrichtung 24 durchsetzenden Zentrierstifte 14, 16, 18 je eine Befestigungskappe 28 aufgesteckt und, bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel, mit dem betreffenden Zentrierstift verklebt. Durch die Zentrierstifte 14, 16, 18 und die entsprechenden Befestigungskappen 28 ist die Abdeckeinrichtung 24 nunmehr in der Weise fest anliegend an dem Beckenknochen 10 angebracht, daß die Züchtungs kammer 34 gegenüber dem in Fig. 4 oben zu denkenden umge benden Weichgewebe, insbesondere der vorher abgelösten Knochenhaut, die nunmehr mit dem restlichen Weichgewebe wieder in Anlage an die Abdeckeinrichtung 24 gebracht wird, gegen das Weichgewebe im wesentlichen flüssigkeits- undurchlässig abgedeckt ist, so daß ein nicht-knöcherndes Einwachsen von Weichgewebe in die Züchtungskammer 34 ver hindert wird. Im Verlauf von etwa sechs bis acht Monaten wächst nunmehr in der Züchtungskammer 34 das Knochen ersatzmaterial 36, welches infolge der sinnreichen Form gebung der Abdeckeinrichtung 24 in etwa der Form einer Knochenausnehmung, z. B. im Kieferknochen, entspricht, die mit dem Knochenersatzmaterial ausgefüllt werden soll.

Nach Ablauf des vorgenannten Zeitraumes entnimmt der Operateur die Abdeckeinrichtung 24 nebst gewachsenem Kno chenersatzmaterial 36, wobei die Zentrierstifte 14, 16, 18, da sie aus biologisch abbaubarem Material bestehen, bedarfsweise im Beckenknochen verbleiben können. Alsdann wird das Knochenersatzmaterial 36 in üblicher Weise zur Ausfüllung einer zu behandelnden Knochenausnehmung verwen det, wobei ggf. erneut eine Abdeckeinrichtung, vorzugs weise bestehend aus Stützgitter und Abdeckmembran, verwen det werden kann. Die Behandlung gestaltet sich dabei besonders günstig, weil das Knochenersatzmaterial bereits in etwa die Form des zu behandelnden Knochens hat, so daß praktisch nur noch Fugen bzw. verhältnismäßig kleine Be reiche erneut mit Knochenmaterial durchwachsen werden müssen, wobei hierfür ggf. auch granuliertes Knochen ersatzmaterial synthetischer Form, insbesondere auf Hy droxylapatitbasis, in bekannter Weise eingesetzt werden kann.

Bei dem in Fig. 6 gezeigten Ausführungsbeispiel weist die Abdeckeinrichtung 24, auch hier aus dem Stützgitter 30 und der Abdeckmembran 32 bestehend, in diesem Fall an der der Züchtungskammer 34 zugewandten Innenfläche des Stützgit ters 30 angebracht, einen in Richtung auf den Beckenkno chen 10 abgebogenen umlaufenden Rand 42 auf, der in eine entsprechende Nut des Beckenknochens 10, die durch den Operateur vorher eingefräst worden ist, eingelassen ist. Hierdurch ist die Züchtungskammer 34 besonders zuver lässig gegenüber dem umgebenden Weichgewebe abgeschlossen, wodurch ein einwandfreies Heranwachsen und Züchten des Knochenersatzmaterials 36 gefördert wird.

Bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 7 liegt an der der Züchtungskammer 34 zugewandten Innenfläche des Becken knochens 10 ein Trenngitter 42 an, welches wie das Stütz gitter 30 aus Titanblech hergestellt sein kann. Der Um fangsrand des Trenngitters 42 ist mit dem Umfangsrand des konkav geformten Stützgitters 30 der Abdeckeinrichtung 24 mechanisch fest verbunden. Auf diese Weise ist durch die Abdeckeinrichtung 24 und das Trenngitter 42 eine mecha nisch allseits "geschlossene" Züchtungskammer 34 gebildet, wobei aber aus dem Beckenknochen 10 durch die Gitteröff nungen des Trenngitters 42, welches gerade keine Abdeck membran aufweist, hindurch ein zum Wachsen des Knochen ersatzmaterials 36 notwendiges Einbluten gewährleistet ist. Sobald das Knochenersatzmaterial 36 gezüchtet worden ist, wird die gesamte Kapsel, die aus dem Trenngitter 42 und der Abdeckeinrichtung 24 besteht, von dem Becken knochen 10 abgelöst. Der besondere Vorteil hierbei ist, daß das Trenngitter 42 als Führung für ein chirurgisches Werkzeug, wie Meißel oder dergleichen, verwendet werden kann, so daß sich das gewachsene Knochenersatzmaterial 36 besonders schonend von dem Beckenknochen 10 ablösen läßt.

Es sei noch angemerkt, daß die Abdeckeinrichtung 24 natürlich auch auf andere Weise als mittels der auf die Zentrierstifte 14, 16, 18 aufgesetzten Befestigungskappen 20 an dem Beckenknochen 10 befestigt werden kann, insbe sondere dann, wenn überhaupt keine Schablone 12 verwendet wird. In diesem Fall kann die Befestigung der Abdeckein richtung 24 beispielsweise in der aus der DE 43 00 039 C1 bekannten Weise mittels entsprechender Befestigungsnägel oder dergleichen erfolgen.

Bezugszeichenliste

10

Beckenknochen

12

Schablone

14

Zentrierstift

16

Zentrierstift

18

Zentrierstift

20

Befestigungsbohrung

22

Zentrierbohrung

24

Abdeckeinrichtung

26

Führungsöffnung

28

Befestigungskappe

30

Stützgitter

32

Abdeckmembran

34

Züchtungskammer

36

Knochenersatzmaterial

38

Steg

40

Steg

42

Rand

44

Trenngitter

Claims

1. Vorrichtung zum Züchten von Knochenersatzmaterial, mit einer eine Abdeckmembran aufweisenden, am Umfangsrand einer von Knochenhaut befreiten Knochenhöhlung befestig baren Abdeckeinrichtung, mittels derer die Knochenhöhlung gegenüber dem den Knochen umgebenden Weichgewebe zur Schaffung einer vom Knochen her knöchern durchwachsbaren Züchtungskammer abdeckbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckeinrichtung (24) einen in Richtung auf den die Knochenhöhlung umgebenden Knochen (10) abgebogenen Rand (42) aufweist, der in den Knochen (10) einlaßbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein mit dem Umfangsrand der Abdeckeinrichtung (24) mechanisch fest verbindbares Trenngitter (44).

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine der Form der Abdeckeinrichtung (24) ent sprechende Schablone (12) zum Aufnehmen von Zentrier stiften (14, 16, 18), wobei die Abdeckeinrichtung (24) den Zentrierbohrungen (22) entsprechende Führungsöffnungen (26) aufweist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrierstifte (14, 16, 18) aus biologisch abbau barem Material bestehen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekenn zeichnet, daß die Abdeckeinrichtung (24) mittels auf die Zentrierstifte (14, 16, 18) aufbringbarer Befestigungs ringe oder -kappen (28) an dem Knochen (10) befestigbar ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsringe oder -kappen (28) mit den Zen trierstiften (14, 16, 18) verklebbar sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsringe oder -kappen (28) mit den Zentrierstiften (14, 16, 18) verschweißbar sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsringe oder -kappen (28) mit den Zen trierstiften (14, 16, 18) verschraubbar sind.