CN113784678A - 人或动物骨骼的调整系统 - Google Patents
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Abstract
一种用于调整人或动物骨骼(2)的系统(1)，旨在使骨骼(2)能够以特别简单、尤其是耐受良好的方式可靠地实现骨增量或骨复位并进行治疗。为此，本发明提供了一种二维延伸的提升/压力元件(4)和与其相关联的控制元件(10)，所述提升/压力元件(4)插入待治疗骨骼(2)的骨膜(6)和底层骨骼(2)或上方的结缔组织之间，所述控制元件(10)用于在提升/压力元件(4)上施加磁压力或张力。
Description
技术领域
本发明涉及一种人或动物骨骼的调整系统。
特别是在整形外科或牙科手术领域，可能需要对现有骨骼进行定向调整。可能需要上调(在现有骨量中添加更多的骨量)和下调(减少现有骨量)。
背景技术
从骨增量的意义上来说，上调可能是必要的或可取的，特别是在创伤学、整形外科或种植学领域，例如在口腔种植学中，增加骨量能够提供足够的骨质，用于将有足够骨体积的植入体以足够高的初期稳定性牢固地固定。事实上，当现有骨量不足以植入植入体或颌骨结构不适合将牙植入体牢固地固定在颌骨中时，通常需要进行骨增量。其原因可能是，例如，由于感染、无牙或牙病导致的骨质流失或骨质吸收，并且在没有适当治疗的情况下继续恶化。那么其余的牙列也可能面临牙齿健康的风险，甚至牙齿脱落的严重后果。一般来说，在外科手术中，缺失的骨骼在必要或需要时会被修复，或者多余的骨骼在必要或需要时会被移除。例如，在发生事故、肿瘤、牙齿脱落、整容或整形手术后，可能需要进行骨增量。又如，骨复位可能用于整形外科(鼻子、颧骨矫正等)或正颌外科中。
如果需要进行骨增量，可以通过自体骨移植的方式，在其他部位取出骨块并在接受部位重新植入，使骨量增加。这种方法的缺点是需要对患者进行两次手术，从而增加了并发症的风险。或者，也可以通过添加所谓的骨替代材料来增加骨体积。在这种情况下，植入物通常由骨替代材料(人或动物供体骨或合成材料，尤其是异体移植材料)制成，并插入待增加的部位。然而，同种异体供体骨具有免疫和/或感染的风险。出于道德和法律原因，可用的捐赠材料数量也很有限。在生物材料(动物来源的材料、异种骨移植替代物)的另一种可能的种间移植中，可能存在由于结构或解剖差异引起的免疫学问题和限制。通常，植入的异种骨替代材料至少在骨再生过程中沉积很长时间，甚至仅沉积在结缔组织中。这种骨再生材料的生物效能是有限的。
与自体骨移植相比，合成骨替代物的植入，尤其是陶瓷植入物，产生的替代品必会毫无例外地被视为不完全替代品。目前还没有理想的骨替代物。
发明内容
因此，本发明的基本任务是指定一种用于人或动物骨骼的调整系统，利用所述系统，可以以特别简单、尤其是耐受良好的方式可靠地实现骨增量或骨复位。
本发明通过在待治疗骨骼的骨膜和底层骨骼或上方的结缔组织之间插入平面延伸的提升/压力元件来实现，并且具有与其相关联的控制元件，其中控制元件被设计用在提升/压力元件上施加磁压力或张力。
本发明基于骨体积耐受性良好和可靠性调整的考虑，应该利用骨形成和生长的自然机制。骨的自然形成或骨损伤的重塑或愈合是通过成骨细胞发生的。这些成骨细胞及其前体存在于骨膜(periosteum)、血管周围(周细胞)、内骨膜(骨内膜)和骨本身。在扩张的骨组织中，例如在由于骨折而形成裂缝的情况下，周细胞从扩张组织的血管壁迁移，并发育成骨祖细胞，随后分化成成骨细胞。骨的血管吻合(福尔克曼氏管)与骨膜纤维层的血管相连。骨膜形成层中的骨祖细胞或成骨细胞也参与新骨的合成。因此，骨膜的变形，特别是从骨表面逐渐分离，导致在现有骨表面形成新骨(骨沉积)。
以有针对性的方式利用这一知识，现在旨在以有针对性的和可调节的方式在骨骼上方和骨膜或骨膜下方创建自由空间，用于骨形成，周细胞可以迁移并随后导致新骨的形成。现有技术通过插入金属板或网格来创建自由空间。通过穿透软组织的金属片将软组织机械地从骨头上提起。由于需要穿孔，这种手术有感染的风险，并且所需的骨的形状不能充分再生。相比之下，现在根据本发明提供的平面提升或压力元件来产生所述自由空间，所述自由空间插入骨和骨膜之间用于提升运动，然后通过从外部施加力来相对于骨提升骨膜。以这种方式，所述自由空间以目标方式形成，并且可以进行骨形成。
在相反的情况下，即当需要有针对性地骨吸收下调时，可向压力元件施加相反方向的力，即向骨施加力，从而对骨膜施加压力。在这种情况下，压力元件插入骨膜和周围或覆盖的结缔组织之间。在这种压力下，骨物质消退，从而实现所需的局部骨体积减少。
为了使提升/压力元件以特别温和的方式并以与患者适合的方式实现这种二维施力，由相关联的外部控制元件向提升/压力元件以非接触的方式施加力，所述非接触的方式优选为以磁性方式。所述控制元件可以优选包括磁体和/或提升/压力元件，所述磁体和/或提升/压力元件可以优选设计为磁性，从而通过磁相互作用实现所需的侧力连接。所述侧力连接尤其通过所述控制元件产生的磁场来实现，所述磁场作用于冲程/压力元件的磁化和/或其磁矩，从而产生所需的磁力。
本发明的优选实施方案为从属权利要求的主题。
为了骨增量，所述提升/压力元件优选地暂时植入骨和骨膜之间或者骨膜和结缔组织之间。就其性质而言，例如柔韧性、厚度或渗透性等，所述提升/压力元件优选地设计成具有足够的渗透性从而能够使骨中的血管与骨膜的血管重新吻合。另一方面，所述提升/压力元件应具有足够的机械稳定性，能够将力传递至骨膜。它还应该尽可能薄，以便于被皮瓣覆盖，并使插入手术更容易。在充足的愈合时间后，所述提升/压力元件通过恒定或周期性作用的力，例如磁力，逐渐与骨分离。这导致新骨的沉积和形成。通过控制拉力的方向、强度和持续时间，可以预先确定或影响骨的形状。
为了骨吸收，所述压力元件暂时植入骨膜和覆盖的结缔组织之间。在充足的愈合时间后，所述压力元件通过控制力对骨膜和骨施加压力。这会导致骨吸收。通过控制压力方向、强度和持续时间，可以预先确定骨的形状。
特别优选地，所述提升/压力元件的设计应考虑以下标准和设计目标:
1.应尽可能薄。这可确保在暴露骨骼和应用提升/压力元件后，骨膜和覆盖的软组织可以在没有张力的情况下在提升/压力元件上闭合。这对伤口愈合很重要。另一方面，还限制了有足够的机械稳定性来传递力。
2.应具有弹性，即形状可以改变，以便在骨形成时能够从“小变大”，而在骨减小时能够从“大变小”。
3.应该优选地在表面区域穿孔或以其他方式具有渗透性，以使骨中的血管和骨膜的血管之间重新连接。优选的，穿孔与表面积的比率大于或等于10％，特别优选大于或等于30％。形成的穿孔的孔径优选为足够小，以防止骨膜的“滑动”，并实现整个软组织的均匀提升。
另一方面，所述相关联的控制元件优选地针对于指定的磁力传输进行适当设计，以用于在指定骨骼调整区域中产生磁场。为此，所述控制元件可以包括多个适当选择和定位的永磁体和/或适当可控的电磁体。所述控制元件优选地位于在患者体外；例如，修复颌骨时，所述控制元件可以通过面罩、带子、夹板等附接到患者面部外侧的颌部区域。
所述系统包括所述提升/压力元件和相关联的控制元件，优选地设计为磁耦合和力传递，以适于在骨膜和骨之间或骨膜和结缔组织之间产生所需的自由空间。为此，从控制元件磁力传递到所述提升/压力元件的力应使得每天产生的骨分离大约为0.5mm。为了实现此目的，所述提升/压力元件优选具有适宜的磁化强度或磁化能力。
所述提升或压力元件可以制备成可拉伸的形式，例如网格、针织、机织或钩编织物。相关联的第二磁性部件或控制元件优选安装在例如映射所需骨的形状的夹板中。从而使得有针对性的、引导天然骨再生达到所需的体积。
特别优选地，所述提升/压力元件是永磁体或铁磁体。
当从其表面观察时，所述提升/压力元件可以具有基本恒定的磁化强度或磁化能力。然而，为了在骨中的血管和骨膜的血管之间建立新的血管连接，从而促进新骨的形成，所述提升/压力元件特别优选在其表面穿孔或以其他方式可渗透。与此相结合，所述提升/压力元件还优选地具有以网格结构分布在其表面上的磁化强度或磁化能力。
为了提供预期的磁性或可磁化特性，所述提升/压力元件优选包括由适宜的材料制成的部件，所述材料优选为磁性或可磁化金属，特别优选为铁，以适宜的形式制成，例如金属丝、薄片、微型板体或颗粒。在特别好的生物相容性或相容性的意义上，所述部件优选以封装设计的方式被生物相容性材料适当地包裹并完全嵌入其中，所述生物相容性材料优选为塑料。这可以通过特别简单的方式实现，并且也可以通过所述提升/压力元件通过适于具体使用者的灵活的方式来实现，所述提升/压力元件在更优选的实施方案中由嵌入磁性或可磁化颗粒的塑料基体形成。材料特别优选为聚四氟乙烯、聚丙烯或其他用于外科的螺纹材料。
本发明实现的优点尤其在于，可以从外部施加合适的力，作用于插入骨膜和骨骼之间或骨膜和结缔组织之间的提升/压力元件，以特别温和的方式对待治疗的骨骼进行调整，所述调整接近自然机制。这意味着可以以患者耐受性良好的、特别温和的方式实现所需的骨骼调整。
附图说明
参考附图更详细地解释本发明的实施例。其中:
图1示出了一种用于调整人或动物骨骼的系统，
图2示出了图1所示系统的提升/压力元件的横截面，以及
图3示出了图2所示提升/压力元件的平面图。
在所有附图中，相同的部件使用相同的附图标记。
具体实施方式
图1所示的系统1设计为用于以与患者兼容的、特别温和的方式对人或动物骨骼进行定向调整。在图1的实施例中，示出用于治疗患者的颌骨2；然而，在本发明中，当然还包括治疗针对人或动物的其他骨骼2的其他实施例。
系统1根据本发明操作原理设计，以用于实现所需的骨骼调整，其中延伸到某个区域的提升/压力元件4位于骨骼2中或骨骼2上，然后受到合适的力。在指定的骨扩张的情况下，所述提升/压力元件4位于骨膜或骨膜6和实际骨骼2之间。在这种情况下，施加到提升/压力元件4上的外力将骨膜6提起远离实际骨骼2，在骨骼2和骨膜6之间产生自由空间。周细胞可以从扩张组织的血管壁迁移到所述自由空间，从而在所产生的自由空间中形成新骨。在另一种情况下，即当需要骨吸收时，所述提升/压力元件4位于骨膜6和周围的结缔组织之间，并且在骨骼2的方向上施加力，从而在骨骼2上施加压力。这导致骨2后退，从而产生所需的骨吸收。
为了向所述提升/压力元件4传递或启动指定的力，控制元件10传递给提升/压力元件4，所述控制元件10通过侧力适当地连接或能够连接到所述提升/压力元件4。在这种情况下，由于实施例涉及在牙科手术时对颌骨2的指定治疗，所以所述控制元件10设计为夹板，其适当地放置在牙龈上并固定在患者牙齿12的末端。可选地，控制元件10可以位于患者体外，并且通过例如线束系统、合适的面罩或任何其他附接系统附接到患者头部。
在该实施例中，在控制元件10和提升/压力元件4之间设置磁力传输。形成控制元件10的轨道在颌骨2处或颌骨2上的提升/压力元件4的指定位置区域中产生磁场。为此，所述控制元件10优选地可以包括多个可选择性驱动的电磁体；在实施例中，所述控制元件10配备有多个永磁体。当配备电磁体时，可通过所述控制元件10的电控制以特别简单的方式适当调整所述提升/压力元件4位于区域内的磁场，从而调整作用在所述提升/压力元件4上并由其传输至骨膜6的力，并根据需要重新调整，例如，根据确定的治疗成功率重新调整。
所述系统1包括所述提升/压力元件4和相关联的控制元件10，所述系统1在磁连接和力传递方面进行适当地设计，以在骨膜6和骨骼2之间或骨膜6和结缔组织之间形成所需的自由空间。为此，应该适当地选择从所述控制元件10磁性传递到所述提升/压力元件的力，使得每天产生的骨分离大约为0.5mm。在实施例中，所述提升/压力元件4为封装的或覆盖聚四氟乙烯，因此是铁磁性的。所述提升/压力元件4的磁化强度或磁化能力根据要传递的力适当选择。
为了进行指定的治疗，所述提升/压力元件4暂时植入骨骼2和骨膜6之间或骨膜6和结缔组织之间。关于其特性，例如弹性、厚度或渗透性等，所述提升/压力元件4以这样的方式设计：一方面，所需的植入特别简单，另一方面，具有足够的渗透性使得骨膜6与骨骼2中的血管重新吻合。
特别地，所述提升/压力元件4的厚度很小，即尽可能薄。这确保了在植入期间，在暴露骨骼2和应用提升/压力元件4后，骨膜6和覆盖的软组织可以在没有张力的情况下在提升/压力元件4上闭合。这对伤口愈合很重要。另一方面，所述提升/压力元件4的厚度也需足够大，以确保足够的机械稳定性来传递所施加的力。
为了能够在治疗期间适当地改变，即在骨增量的情况下从“小变大”，或者在骨吸收的情况下从“大变小”，并且适应治疗过程中不断变化的环境条件，提升/压力元件4设计成具有足够的弹性，即形状可变。为了能够在延伸区域上实现同样可靠的磁化能力，如图2中放大的截面图所示，所述提升/压力元件4由基体20形成，所述基体20由适当选择的、特别是生物兼容的并且足够弹性的塑料制成。所述基体20由此形成塑料基体，其中嵌入磁性或可磁化颗粒22。由于这种结构，颗粒22以封装设计的方式完全嵌入塑料基体20中，具有特别好的生物相容性或兼容性。为了提供所需的磁性，颗粒22由铁组成。
为了在治疗期间能够在骨骼2和骨膜6中的血管之间建立新的血管连接，即即使植入了所述提升/压力元件4，所述提升/压力元件4被穿孔，从而在表面上是可渗透的。如图3所示的提升/压力元件4的俯视图，在图中可以清楚地看到。为了形成穿孔，形成所述提升/压力元件4的基体20设置有孔30，从表面上看，孔30保持相对较大，基体20在它们之间形成一种网格网体。可选地，当然可以提供较小的孔以形成所需的穿孔。在实施例中，提供约50％的穿孔面积比。此外，所述孔30的孔径应足够小，以防止骨膜6“滑过”，并实现整个软组织的均匀提升。
一方面由于基体20的形状，另一方面由于基体20具有嵌入磁性颗粒22的基本结构，因此对于所示的实施例，所示的提升/压力元件4具有以网格结构分布在其表面上的磁化强度或磁化能力。
参考附图标记列表
1系统
2骨骼
4提升/压力元件
6骨膜
10控制元件
12齿
20基体
22颗粒
30孔
Claims (5)
1.一种用于调整人或动物骨骼(2)的系统(1)，包括二维延伸的提升/压力元件(4)，所述提升/压力元件(4)插入待治疗骨骼(2)的骨膜(6)和底层骨骼(2)或上方的结缔组织之间，并且包括与其相关联的控制元件(10)，其中控制元件(10)用于在提升/压力元件(4)上施加磁压力或张力。
2.根据权利要求1所述的系统(1)，所述提升/压力元件(4)是永磁体或铁磁体。
3.根据权利要求1或2所述的系统(1)，所述提升/压力元件(4)从其表面看具有基本恒定的磁化强度或磁化能力。
4.根据权利要求1或2所述的系统(1)，所述提升/压力元件(4)的磁化强度或磁化能力在其表面上具有网格结构分布。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的系统(1)，所述提升/压力元件(4)由嵌入磁性或可磁化颗粒(22)的塑料基体形成。
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