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Title:
IMPLANT DESIGNED TO FILL UP CARTILAGE AND BONE DEFECTS IN JOINTS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2001/005336
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention concerns an implant (1) designed to make up for cartilage and bone defects (10) in joints. Said implant has a body frame (2) comprising at least an anchoring plug (3) to be driven into the bone and a front plate (4) coupled to said plug. The front plate (4) is incorporated in a sliding head (5) made of a biocompatible and abrasion-resistant material. The surface of the sliding head (5) opposite the anchoring plug (3) is designed as a sliding surface (6). In another embodiment, the implant has a base element comprising at least an anchoring plug to be driven into the bone and also a sliding head produced in a biocompatible and abrasion-resistant material.

Inventors:
GRUNDEI HANS (DE)
THOMAS WOLFRAM (IT)
Application Number:
PCT/EP2000/005556
Publication Date:
January 25, 2001
Filing Date:
June 16, 2000
Export Citation:
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Assignee:
ESKA IMPLANTS GMBH & CO (DE)
GRUNDEI HANS (DE)
WOLFRAM THOMAS (IT)
International Classes:
A61F2/30; A61L27/02; A61F2/00; A61F2/38; (IPC1-7): A61F2/30
Domestic Patent References:
WO1996024302A11996-08-15
WO1991008000A11991-06-13
Foreign References:
DE2933174A11980-04-10
US2622592A1952-12-23
EP0505634A11992-09-30
FR2242068A11975-03-28
FR2642301A11990-08-03
EP0502082B11995-11-08
Attorney, Agent or Firm:
Fuchs, Jürgen H. (Abraham-Lincoln-Strasse 7 Wiesbaden, DE)
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Claims:
Patentansprüche :
1. Implantat (1) zum Ausfüllen von Knorpelund Knochendefekten (10) in Gelenken, aufweisend einen Armierungskörper (2) mit wenigstens einem in den Knochen einzutreibenden Verankerungsstift (3) und einer damit verbundenen Kopfplatte (4), welche eingebettet ist in einem Gleitkopf (5) aus einem biokompatiblen, abriebsfesten Material, dessen dem Verankerungsstift (3) abgewandte Oberfläche als Gleitfläche (6) ausgebildet ist.
2. Implantat nach Anspruch 1, bei dem die Kopfplatte (4) mit Durchbrechungen (7) versehen ist.
3. Implantat nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das biokompatible Material des Gleitkopfes (5) Polyurethan ist.
4. Implantat nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das biokompatible Material des Gleitkopfes (5) eine Biokeramik ist.
5. Implantat nach Anspruch 4, bei dem die Biokeramik eine Glaskeramik ist.
6. Implantat nach Anspruch 4, bei dem die Biokeramik eine Aluminiumoxidkeramik ist.
7. Implantat nach Anspruch 4, bei die Biokeramik eine Zirkonoxidkeramik ist.
8. Implantat (1') zum Ausfüllen von Knorpelund Knochendefekten (10) in Gelenken, aufweisend einen Grundkörper (2') mit wenigstens einem in den Knochen einzutreibenden Verankerungsstift (3') und einem damit verbundenen Gleitkopf (5') aus einem biokompatiblen, abriebsfesten Material, dessen dem Verankerungsstift (3') abgewandte Oberfläche als Gleitfläche (6') ausgebildet ist.
9. Implantat nach Anspruch 8, bei dem der Grundkörper (2') und der Gleitkopf (5') aus demselben Material bestehen.
10. Implantat nach Anspruch 9, bei dem der Grundkörper (2') und Gleitkopf (5') einstückig ausgebildet sind.
11. Implantat nach einem der Ansprüche 8 bis 10, bei dem das biokompatible Material Polyurethan ist.
12. Implantat nach einem der Ansprüche 8 bis 10, bei dem das biokompatible Material eine Biokeramik ist.
13. Implantat nach Anspruch 12, bei dem die Biokeramik eine Glaskeramik ist.
14. Implantat nach Anspruch 12, bei dem die Biokeramik eine Aluminiumoxidkeramik ist.
15. Implantat nach Anspruch 12, bei dem die Biokeramik eine Zirkonoxidkeramik ist.
16. Implantat nach Anspruch 10, bei dem der Grundkörper (2') und der Gleitkopf (5') aus körperverträglichem Metall besteht.
17. Implantat nach einem der Ansprüche 1 bis 15, bei dem die Aufbauhöhe (H) des Gleitkopfes (5) im Bereich zwischen 2 und 6 mm liegt.
18. Implantat nach einem der Ansprüche 1 oder 16, bei dem der Gleitkopf (5) kreisförmig mit einem Durchmesser (D) im Bereich von 616 mm ausgebildet ist.
Description:
Implantat zum Ausfüllen von Knorpel-und Knochendefekten in Gelenken Beschreibung : Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit einem Implantat zur Ausfüllung von Knorpel-und Knochendefekten in Gelenken, wie beispielsweise im Kniegelenk.

Auftretenden Knorpel-und Knochenschäden in Gelenken kann grundsätzlich mit der Implantation eines Totalersatzimplantates begegnet werden. Aufgrund der Massivität eines derartigen Eingriffes aber ist man bemüht, soviel natürliches Material im Gelenk zu belassen, wie irgendwie möglich. Dies trifft freilich nicht bei allen Indikationen zu. So ist es beispielsweise bei einem Tumorbefall oftmals nicht möglich, der Implantation einer Totalendoprothese auszuweichen. Es gibt aber häufig Defekte, die einer schonenderen Behandlung durchaus zugänglich sind. So ist es beispielsweise möglich, mittels der arthroskopischen Chirurgie Knorpel-und Knochendefekte ambulant dadurch zu behandeln, daB Knorpel des Patienten aus einem weniger belasteten Gelenkbereich transplantiert wird in den Knorpeldefektbereich. Derartige Knorpeldefekte sind die Folge beispielsweise einer Arthrose, die mit einem übermäßigen und vorzeitigen Knorpelabrieb einhergeht, wodurch der Belag, der die Knochenenden überzieht, immer dünner wird und es schlieBlich zu Knochendefekten kommt. Eine andere Operationstechnik, die sich mit diesem Thema befaBt, ist beispielsweise die Knorpelzelltransplantation, bei der nach gentechnischer Zellzüchtung von körpereigenen Knorpelzellen versucht wird, durch Injektion dieser gezüchteten Zellen im Bereich der Knorpel-und Knochendefekte den Knorpel wieder aufzubauen. Ziel aller dieser Bemühungen ist es, die natürliche Funktion des Gelenkes mittels körpereigenen Materials bzw. daraus gewonnenen Materials wieder herzustellen.

Es wird jedoch als nachteilig angesehen, daß bei der beschriebenen Methode der Knorpeltransplantation Knorpelmaterial aus einem gesunden Gelenkbereich entfernt wird, um in den Bereich der Knorpel-und Knochendefekte eingesetzt werden, und dort zu verheilen. Bei der Entfernung des Knorpelmaterial aus dem gesunden Bereich wird also bewußt eine Schwächung des an sich gesunden Knorpelmaterials in Kauf genommen, um den Knorpeldefekt zu beheben.

Vor diesem Hintergrund ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, hier Abhilfe zu schaffen, also ein Implantat zum Ausfüllen von Knorpel-und Knochendefekten anzugeben, bei dem keinerlei zusätzliche Schwächung des gesunden Knorpelmaterials des Patienten vorgenommen wird. Das Implantat soll der arthroskopischen Chirugie zugänglich sein.

Gelöst wird diese Aufgabe durch das Implantat mit den Merkmalen des Anspruchs 1 oder alternativ des Anspruchs 8. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben.

DemgemäB weist das erfindungsgemäBe Implantat nach der ersten Alternative einen Armierungskörper mit wenigstens einem in den Knochen einzutreibenden Verankerungsstift und einer damit verbundenen Kopfplatte auf. Diese ist eingebettet in einem Gleitkopf aus einem biokompatiblen abriebsfesten Material, dessen dem Verankerungszapfen abgewandte Oberfläche als Gleitfläche ausgebildet ist.

Das erfindungsgemäße Implantat tritt also an die Stelle von Knorpelmaterial, das bei der bisherigen arthroskopischen Chirurgie zunächst von einem gesunden Bereich entnommen worden ist und zum Auffüllen des Knorpel-und Knochendefektes diente. Das Implantat weist eine nagelartige Struktur auf. So wird das Implantat mit seinem Verankerungsstift, der besonders bevorzugt ein konisch zulaufendes Ende aufweist, durch mehrere Schläge mittels eines Schlaginstrumentes auf den Kopf bzw. Gleitkopf in den Knochen am Boden des Knorpel-und Knochendefektes eingeschlagen. Auf dem wenigstens einen Verankerungsstift sitzt die Kopfplatte des gegebenenfalls metallischen Armierungskörpers. Diese ist eingelassen oder eingegossen in ein biokompatibles, abriebsfestes Material, welches den Gleitpartner für die natürlichen Gleitflächen des anderen Gelenkteiles bildet. Nach dem Einschlagen des Implantates in den Defekt granuliert in einen etwaigen Zwischenraum zwischen dem Gleitkopf und dem natürlichen Knorpel knorpeliges Bindegewebe ein. Dies trifft auch zu bei Verwendung mehrerer erfindungsgemäBer Implantate zur Füllung eines gröBeren Knorpel-und Knochendefektes. Die Zwischenräume zwischen mehreren Implantaten granulieren nach einer gewissen Zeit mit knorpeligem Bindegewebe zu. Die Oberfläche bzw. Gleitfläche des mit einem oder mehreren Implantaten aufgefüllten Knorpel-und Knochendefektes nimmt sodann die Funktion von natürlichem Knorpel wahr Bei Auffüllung eines Defektes mit mehreren Implantaten müssen die Abstände der Verankerungszapfen möglichst so festgelegt werden, daB sich die Gleitköpfe im peripheren Bereich zwar berühren, aber nicht überlappen, da sie ansonsten eine abgestufte Oberfläche bilden würden, die keine Funktion einer Gleitfläche wahrnehmen könnte. Dies wird dadurch erzielt, daB bei dem Eingriff Plazierer verwendet werden, die dieselben Dimensionen aufweisen wie die dann zum Einsatz kommenden Implantate. Der Operateur setzt zunächst einen Plazierer mit seinem den Verankerungsstift des Implantates repräsentierenden Stift auf den Boden des zu füllenden Knorpel-und Knochendefektes an und markiert durch leichten Schlag auf die Kopfplatte die Stelle, an welcher später der Verankerungsstift in den Knochen eingetrieben wird. Danach wird ein zweiter Plazierer so angesetzt, daB dessen Kopfplatte diejenige des ersten Plazierers gerade berührt und die Stelle, an welcher der Verankerungsstift des zweiten Implantates getrieben werden soll, wird ebenfalls durch leichten Schlag auf die Kopfplatte markiert. Diese Schritte nimmt der Operateur so lange vor, bis er durch genügende Anzahl und Verwendung eventuell unterschiedlicher Größen des Implantates den Knorpel- und Knochendefekt praktisch vollständig modellhaft mit den Plazierern ausgefüllt hat. Danach entfernt er die Plazierer und treibt dann die entsprechenden Implantate mit ihren Verankerungsstiften an die jeweilig markierten Stellen in den Knochen ein.

Ein besonders starker Halt des Gleitkopfes auf dem Armierungskörper kann erreicht werden, wenn die Kopfplatte mit Durchbrechungen versehen ist, durch welche hindurch Material des Gleitkopfes greift. Eine besonders innige Verbindung zwischen Kopfplatte und Gleitkopf wird erzielt, wenn der Gleitkopf mit der Kopfplatte vergossen wird.

Das biokompatible Material des Gleitkopfes kann beispielsweise Polyurethan sein. Besonders bevorzugt ist die Auswahl des biokompatiblen Materials des Gleitkopfes als Biokeramik. Dies kann vorteilhafterweise eine Glaskeramik, eine Aluminiumoxidkeramik oder ein Zirkonoxidkeramik sein. Es kann mit Vorteil auch ein Kompositwerkstoff verwendet werden, wie er beispielsweise in der EP-B-0502082 im Zusammenhang mit einer Kompositpfanne beschrieben ist.

Alternativ wird vorgeschlagen, daß das erfindungsgemäße Implantat einen Grundkörper mit wenigstens einem in den Knochen einzutreibenden Verankerungsstift und einen damit verbundenen Gleitkopf aufweist. Wenigstens der Gleitkopf besteht aus einem biokompatiblen, abriebsfesten Material, dessen dem Verankerungsstift abgewandte Oberfläche als Gleitfläche ausgebildet ist.

Vorliegend ist demnach gegenüber dem ersten Vorschlag kein Armierungskörper mehr vorhanden. Dies vereinfacht die Herstellung des Implantates und senkt daher die Kosten. So können gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des zweiten Lösungsvorschlages der Grundkörper und der Gleitkopf aus demselben Material bestehen. Besonders bevorzugt wird bei dieser Ausführungsform, daB Grundkörper und Gleitkopf einstückig ausgebildet sind.

Als Material für das biokompatible Material kommt wieder Polyurethan, Biokeramik (Glaskeramik, Aluminiumoxidkeramik, Zirkonoxidkeramik) in Betracht sowie der schon weiter oben erwähnte Kompositwerkstoff.

Auch ein vollständig metallisches Implantat aus beispielsweise aus Titan ist denkbar.

Besonders bevorzugt wird es bei beiden Alternativlösungen, wenn die Aufbauhöhe des Gleitkopfes im Bereich zwischen 2 und 6 mm liegt. Bei mehreren verwendeten Implantaten können durchaus je nach Form des Knorpel-und Knochendefektes Implantate mit unterschiedlichen Aufbauhöhen verwendet werden. Ziel ist es, eine möglichst glatte, sich der Gleitfläche des sich dem Knorpel-und Knochendefekt anschlieBenden Knorpel anschmiegende Oberfläche zu erzeugen. Darüber hinaus kann die Aufbauhöhe des Gleitkopfes zu einer Stabilität der Gelenkbänder führen.

Es ist bevorzugt vorgesehen, daB der Gleitkopf kreisförmig mit einem Durchmesserbereich von 6 bis 16 mm ausgebildet ist. Zur Auffüllung eines Knorpel-und Knochendefektes können Implantate mit unterschiedlichen Durchmessern verwendet werden, um so den vorhandenen Defekt möglichst optimal und vollflächig ausfüllen zu können.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand zweier Ausführungsbeispiele näher erläutert. Hierbei zeigt : Figur 1 die schematische Ansicht des erfindungsgemäßen Implantates gemäß dem ersten Vorschlag, Figur 2 die Ansicht auf die Kopfplatte des Armierungskörpers des Implantates gemäß Figur 1 von unten, Figur 3 die schematische Ansicht des Implantates gemma3 dem zweiten Lösungsvorschlag Figur 4 schematisch die Auflullung eines Knorpel-und Knochendefektes in einer Kondyle des Kniegelenks, und Figur 5 eine schematische Seitenansicht der Kondyle eines Kniegelenks mit aufgefülltem Knorpel-und Knochendefekt.

Nachfolgend sind die gleichen Teile mit denselben Bezugzeichen bezeichnet.

In Figur 1 ist das Implantat 1 schematisch dargestellt. Es weist einen Armierungskörper 2 auf, welcher vorliegend mit nur einem Verankerungsstift 3 ausgestattet ist. An dem Verankerungszapfen 3 ist die Kopfplatte 4 angesetzt.

Der Armierungskörper 2 besteht bevorzugt aus Metall, beispielsweise Titan.

Die Kopfplatte 4 ist eingebettet in einen Gleitkopf 5, dessen Material die besagten Eigenschaften hinsichtlich der Biokompatibilität und Abriebsfestigkeit aufweist. Die dem Verankerungsstift 3 abgewandte Oberfläche des Gleitkopfes 5 ist als Gleitfläche 6 ausgebildet, wie vorliegend die Verrundung in Figur 1 andeutet. Die Gleitfläche 6 arbeitet mit dem natürlichen Knorpel des anderen Gelenkteiles zusammen.

Der Gleitkopf 5 weist eine Aufbauhöhe H und einen Durchmesser D auf. Mit unterschiedlichem Durchmesser D und unterschiedlicher Aufbauhöhe H lassen sich verschiedene Implantate darstellen, die geeignet sind, eine nach außen hin im wesentlichen kontinuierliche Gleitfläche im Anschluß an den noch vorhandenen natürlichen Knorpel auszubilden, wie dies weiter unten anhand von Figur 5 erläutert wird.

Figur 2 zeigt die Ansicht des Armierungskörpers 2 des Implantates gemäB Figur 1 von unten. Der Verankerungszapfen 3 ist an der Kopfplatte 4 angesetzt und ist umgeben von Durchbrechungen 7. Die Durchbrechungen 7 sorgen fur einen innigen Verbund zwischen dem Armierungskörper 2 und dem Material des Gleitkopfes 5. Hierzu kann der Gleitkopf 5 entsprechend ausgebildete Nasen (nicht dargestellt) aufweisen, die in den Durchbrechungen 7 verrasten können, also einen FormenschluB herstellen. Bevorzugt aber ist ein VergieBen der Masse des Gleitkopfes 5 durch die Durchbrechungen 7 hindurch.

Figur 3 zeigt schematisch die Seitenansicht des Implantates 1'. Im Gegensatz zu dem Vorschlag gemma3 Figur 1 ist hier der Gleitkopf 5'einstückig ausgebildet mit dem Verankerungsstift 3'des Grundkörpers 2'. Auch hier ist die dem Verankerungsstift 3'abgewandte Oberfläche des Gleitkopfes 5'als Gleitfläche 6'ausgebildet. Das Implantat 1'kann einheitlich aus Keramik oder aber Metall bestehen. Hinsichtlich der Aufbauhöhe H und des Durchmessers D des Gleitkopfes 5'gilt das entsprechende wie weiter oben zu der ersten Ausführungsform dargelegt.

Figur 4 zeigt nun schematisch, wie ein Knorpel-und Knochendefekt 10 in einer Kondyle 9 am Femur 8 aufgefüllt werden kann. Eine ganze Anzahl von Implantaten 1 unterschiedlicher GröBe, d. h. mit unterschiedlichen Durchmessern der Gleitköpfe und gegebenenfalls unterschiedlichen Aufbauhöhen H der Gleitköpfe ermöglichen die Erstellung eines individuellen Gesamtimplantates zur gröBtmöglichen Füllung des Knorpel-und Knochendefektes 10. Verbleibende Zwischenräume 12 zwischen den einzelnen Implantaten 1 werden im Laufe der Zeit von knorpeligem Bindegewebe ausgranuliert.

Figur 5 ist schematisch angedeutet, wie ein Knorpel-und Knochendefekt 10 in der natürlichen Knorpelschicht 11 auf den Kondylen eines Kniegelenks ausgefüllt wird. Mehrere Einzelimplantate 1 sind so angeordnet und in den Knochen eingeschlagen, daß sich eine möglichst glatte, an die natürliche Knorpelschicht 11 anschließende Gleitfläche ergibt.

Mit dem Implantat ist es möglich, die relativ einfach zu behebenden Knorpel- und Knochendefekte gezielt zu behandeln, ohne daB schwerwiegende Eingriffe notwendig werden. Vielmehr läßt sich das Implantat im Wege der arthroskopischen Chirugie implantieren. Dem Patienten bleibt es so erspart, sich bereits bei Auftreten einfacher Knorpeldefekte einer Totalresektion des Gelenkes zu unterziehen. Über mehrere Jahre hinaus kann ein mit dem erfindungsgemäBen Implantat hergestelltes Gesamtimplantat dafür sorgen, daB der Patient über mehrere Jahre beschwerdefrei sein Gelenk bewegen kann.

Desweiteren wird angemerkt, daB die unterschiedlichen Aufbauhöhen der Implantate, wie sie beispielsweise gemäB Figur 4 angeordnet sind, auch dazu dienen, um nach Defektauffüllung zu einer Stabilität der Seitenbänder zu führen. Im Bereich eines Defektes nämlich erschlafft das betreffende Seitenband. Nach Auffüllung des Knorpel-und Knochendefektes mit dem Implantat erhält es seine natürliche Spannung wieder, was der Gesamtstabilität des Gelenkes dienlich ist.