DE10137010C1 - Medicinal implant system comprises an implant consisting of a composite material containing glass fibers, at least one of which is connected to a sender transmitting radiation into the implant - Google Patents

Medicinal implant system comprises an implant consisting of a composite material containing glass fibers, at least one of which is connected to a sender transmitting radiation into the implant

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Abstract

The medicinal implant system comprises an implant (1) consisting of a composite material containing glass fibers of which at least one (7) is connected to a sender (11) transmitting radiation via this fiber into the implant.

Description

Die Erfindung betrifft ein medizinisches Implantatsy­ stem mit einem Implantat aus einem Verbundwerkstoff, in welchen Glasfasern eingebettet sind.The invention relates to a medical implant system stem with an implant made of a composite material, in which glass fibers are embedded.

Medizinische Implantate, beispielsweise Knochenplatten, Endoprothesen, orthopädische Haltesysteme etc. werden üblicherweise aus metallischen Werkstoffen hergestellt, es sind aber auch derartige Implantate bekannt, die aus Kunststoffmaterial bestehen, insbesondere gilt dies für Implantate aus vom Körper resorbierbaren Werkstoffen. Um deren Festigkeit zu erhöhen, ist es bekannt, Glasfa­ sern in diese Implantate einzubetten (DE 35 42 535 A1, US 4604097).Medical implants, for example bone plates, Endoprostheses, orthopedic retention systems, etc. usually made of metallic materials, However, there are also known implants of this type Plastic material exist, especially this applies to Implants made of materials that can be absorbed by the body. To increase their strength, it is known to Glasfa to be embedded in these implants (DE 35 42 535 A1, US 4604097).

Derartige Implantate sind nach dem Einsetzen in den Körper von außen nicht kontrollierbar, ihre Eigenschaf­ ten können von außen nicht beeinflußt werden.Such implants are after insertion in the Body cannot be controlled from the outside, its properties can not be influenced from outside.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein gattungsgemäßes medi­ zinisches Implantatsystem so auszubilden, daß auch nach der Implantation in den Körper eine Beeinflussung der Implantateigenschaften möglich ist.It is an object of the invention, a generic medi to design the dental implant system so that even after the implantation in the body affects the Implant properties is possible.

Diese Aufgabe wird bei einem medizinischen Implantatsy­ stem der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß da­ durch gelöst, daß mindestens eine Glasfaser mit einem Strahlungssender verbunden ist, der über diese Strah­ lung in das Innere des Implantates transportiert. This task is done with a medical implant system stem of the type described above according to the invention solved by that at least one glass fiber with a Radiation transmitter is connected via this beam transported to the inside of the implant.  

Durch eine solche Ausgestaltung wird also mindestens eine in das Implantat eingebettete Glasfaser als Trans­ portleitung für elektromagnetische Strahlung einge­ setzt, die in das Innere des Implantates geführt wird. Sie kann dort beispielsweise lokal die Temperatur des Implantates erhöhen oder andere Änderungen vornehmen. Insbesondere können Wellenlänge und Intensität der Strahlung so gewählt werden, daß die Strahlung in dem Verbundwerkstoff des Implantates mechanische und/oder stoffliche Veränderungen hervorruft. Diese Veränderun­ gen können beispielsweise dadurch zustande kommen, daß durch die Strahlung der Polymerisationsvorgang be­ schleunigt und dadurch die Festigkeit des Implantat­ werkstoffes erhöht wird, umgekehrt kann die Strahlung das Material des Implantates zersetzen und dadurch die Festigkeitseigenschaften herabsetzen. Auf diese Weise erhält der Operateur die Möglichkeit, durch Einführen einer geeigneten Strahlung die Festigkeitseigenschaften des Implantates von außen her zu verändern, zum Bei­ spiel kann die Festigkeit des Implantates an den Hei­ lungsfortgang angepaßt werden.With such a configuration, at least a glass fiber embedded in the implant as trans port line for electromagnetic radiation turned on sets, which is led into the interior of the implant. You can, for example, locally the temperature of the Increase the implant or make other changes. In particular, the wavelength and intensity of the Radiation can be chosen so that the radiation in the Composite material of the implant mechanical and / or causes material changes. This change gene can come about, for example, that by the radiation of the polymerization process accelerates and thereby the strength of the implant material is increased, the reverse can be the radiation decompose the material of the implant and thereby the Reduce strength properties. In this way the surgeon has the option of inserting a suitable radiation the strength properties to change the implant from the outside the strength of the implant on the hot progress can be adjusted.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn dem Strahlungssender eine Steuerung zugeordnet ist, die diesen in Abhängig­ keit von physikalischen Zustandsdaten des Implantates aktiviert. Es wird also überwacht, wie sich das Implan­ tat in seiner Körperumgebung verhält, und in Abhängig­ keit von diesem Verhalten werden Änderungen der Implan­ tateigenschaften durch Einstrahlung erzeugt. Beispiels­ weise kann die Festigkeit des Implantates in dem Maß herabgesetzt werden, in dem die Festigkeit einer Kno­ chenverbindung zunimmt, die von dem Implantat stabili­ siert wird, beispielsweise in Form einer Knochenplatte.It is particularly advantageous if the radiation transmitter a controller is assigned that depends on this of physical condition data of the implant activated. So it is monitored how the implan is doing did behave in his body environment, and in dependence This behavior changes the implan Tat properties generated by irradiation. example wise the strength of the implant in the measure be reduced in which the firmness of a kno  Chen compound increases, that of the implant stabili Is siert, for example in the form of a bone plate.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß die Glasfasern als mechanische Verstärkung in den Verbundwerkstoff eingebettet sind.In a preferred embodiment, that the glass fibers as mechanical reinforcement in the Composite are embedded.

Die Glasfasern können beispielsweise in Form eines Ge­ webes, eines Gewirkes oder eines Vlieses angeordnet sein.The glass fibers can, for example, in the form of a Ge woven, a knitted fabric or a fleece arranged his.

Glasfasern können im Implantat entsprechend den Festig­ keitsanforderungen bereichsweise angeordnet oder aber im Verbundwerkstoff über die gesamte Ausdehnung des Im­ plantates verteilt sein.Glass fibers can be fixed in the implant accordingly arranged in certain areas or else in the composite over the entire extent of the Im plantates be distributed.

Bei einer ersten bevorzugten Ausführungsform ist vorge­ sehen, daß die der Strahlungseinführung dienende Glas­ faser direkt mit dem Strahlungssender verbunden ist. In diesem Falle wird die Glasfaser aus dem Körper heraus­ geführt und außerhalb des Körpers mit dem Strahlungs­ sender verbunden.In a first preferred embodiment is pre see that the glass used for radiation introduction fiber is connected directly to the radiation transmitter. In In this case, the glass fiber gets out of the body guided and outside of the body with the radiation transmitter connected.

Bei einer zweiten bevorzugten Ausführungsform ist dage­ gen vorgesehen, daß die Glasfaser mit einem Übertrager verbunden ist, der ohne körperliche Verbindung Strah­ lungsenergie vom Strahlungssender auf die Glasfaser überträgt. In a second preferred embodiment, this is gene provided that the glass fiber with a transformer Strah without physical connection energy from the radiation transmitter to the glass fiber transfers.  

Der Übertrager kann dabei in den Körper implantierbar sein oder aber auch an der Außenseite des Körpers ge­ tragen werden.The transmitter can be implanted in the body be or on the outside of the body will wear.

Günstig ist es, wenn der Übertrager ein Transponder ist.It is favorable if the transmitter is a transponder is.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Übertra­ ger ein Lichtempfänger, dem die Strahlung des Strah­ lungssenders direkt zugeführt wird.In a preferred embodiment, the transfer is ger a light receiver, to which the radiation of the beam lation transmitter is fed directly.

Insbesondere kann vorgesehen sein, daß der Strahlungs­ sender eine elektromagnetische Strahlung im Bereich zwischen 650 und 1000 nm aussendet, diese Strahlung kann Körpergewebe bis zu einer bestimmten Tiefe durch­ dringen, so daß ein im Körper selbst implantierter Übertrager von dieser Strahlung getroffen werden kann.In particular, it can be provided that the radiation emit an electromagnetic radiation in the area emits this radiation between 650 and 1000 nm can pass through tissue to a certain depth penetrate so that an implanted in the body itself Transmitter can be hit by this radiation.

Unter "Glasfaser" werden nicht nur faserförmige Bautei­ le verstanden, die aus herkömmlichem Glas bestehen, beispielsweise aus Quarzglas, sondern auch solche fa­ serförmigen Bauteile, die für bestimmte Strahlungen transparent sind und diese in ihrer Längsrichtung lei­ ten. Es kann sich dabei auch um Kunststoffmaterialien handeln, beispielsweise sogenannte Plastic Optical Fibers (POF)."Fiberglass" does not only include fibrous components le understood, which consist of conventional glass, for example made of quartz glass, but also such fa seriform components for certain radiations are transparent and lei in their longitudinal direction It can also be plastic materials act, for example so-called plastic optical Fibers (POF).

Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungs­ formen der Erfindung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung. Es zeigen: The following description of preferred embodiment forms of the invention is used in connection with the Drawing of the detailed explanation. Show it:  

Fig. 1 Eine schematische Ansicht einer zwei Knochen­ fragmente verbindenden Knochenplatte mit ein­ gebetteten Glasfasern und einem Strahlungs­ sender zur Versorgung der Glasfasern mit elektromagnetischer Strahlung; Fig. 1 is a schematic view of a bone plate connecting two bone fragments with an embedded glass fibers and a radiation transmitter for supplying the glass fibers with electromagnetic radiation;

Fig. 2 eine schematische Ansicht einer Knochenplatte mit einer netzförmigen Anordnung von Glasfa­ sern und Fig. 2 is a schematic view of a bone plate with a reticulated arrangement of glass fibers and

Fig. 3 eine Anordnung ähnlich Fig. 1 mit einer Meßeinrichtung zur Bestimmung des physikali­ schen Zustandes des Implantates. Fig. 3 shows an arrangement similar to FIG. 1 with a measuring device for determining the physical state of the implant.

Die Erfindung wird nachfolgend an einem Implantat in Form einer Knochenplatte erläutert, es versteht sich aber, daß die Erfindung bei in den Körper einsetzbaren Implantaten der unterschiedlichsten Art verwendet wer­ den kann, beispielsweise bei Endoprothesen, Markraumnä­ geln, orthopädischen Haltesystemen etc.The invention is described below in an implant Bone plate shape explained, of course but that the invention can be used in the body Different types of implants are used that can, for example in endoprostheses, medullary gels, orthopedic holding systems etc.

In der Zeichnung ist ein Implantat 1 in Form einer üb­ lichen Knochenplatte dargestellt mit Öffnungen 2 zur Aufnahme von in der Zeichnung nicht dargestellten Kno­ chenschrauben, mit denen die Knochenplatte an Knochen­ fragmenten 3, 4 befestigt wird, die dadurch so relativ zueinander fixiert werden, daß an einer Bruchstelle 5 eine knöcherne Verbindung entstehen kann. Das Implantat 1 besteht aus einem Kunststoffmaterial 6, beispielswei­ se einem resorbierbaren Kunststoffmaterial, insbesonde­ re aus Polylactid (PLLA, PL DLLA), Polyglycolit (PGA) oder Trimethylencarbonat (TMC), in welches mindestens eine Glasfaser 7 eingebettet ist. Diese Glasfaser 7 verstärkt das Kunststoffmaterial 6. Es ist dabei mög­ lich, nur eine derartige Glasfaser 7 oder aber mehrere einzubetten, vorzugsweise werden eine große Anzahl von Glasfasern eingebettet, die bereichsweise oder über das gesamte Implantat verteilt angeordnet werden können, beispielsweise in Form von Geweben, Gewirken oder Vlie­ sen, wie dies in Fig. 2 angedeutet ist.In the drawing, an implant 1 is shown in the form of a union bone plate with openings 2 for receiving bone screws (not shown in the drawing), with which the bone plate is attached to bone fragments 3 , 4 , which are thereby fixed relative to one another in such a way that a bony connection can arise at a break point 5 . The implant 1 consists of a plastic material 6 , for example a resorbable plastic material, in particular of polylactide (PLLA, PL DLLA), polyglycolite (PGA) or trimethylene carbonate (TMC), in which at least one glass fiber 7 is embedded. This glass fiber 7 reinforces the plastic material 6 . It is possible to embed only one such glass fiber 7 or more, preferably a large number of glass fibers are embedded, which can be arranged in areas or distributed over the entire implant, for example in the form of woven, knitted or fleece, such as this is indicated in Fig. 2.

Mindestens eine dieser Glasfasern 7 ist mit einem Über­ tragungselement 8 verbunden, welches entweder in den Körper implantiert ist oder an der Außenseite des Kör­ pers getragen wird. Dieses Übertragungselement 8 steht mit einem weiteren externen Übertragungselement 9 in Verbindung, dieses ist seinerseits über eine Leitung 10 mit einem Strahlungssender 11 verbunden. Dieser Strah­ lungssender 11 sendet bei Aktivierung eine elektro­ magnetische Strahlung aus, die über die beiden Übertra­ gungselemente 8 und 9 in die Glasfaser 7 eingekoppelt und von dieser in das Innere des Implantates 1 geleitet wird. Die Übertragung im Bereich der Übertragungsele­ mente 8, 9 kann dabei in verschiedener Weise erfolgen, entweder durch eine direkte Verbindung über eine Glas­ faser, eventuell auch die Glasfaser 7 selbst, die dann unmittelbar in das Übertragungselement 9 einmündet, teilweise durch eine elektromagnetische Strahlung, die vom Übertragungselement 9 ausgesandt und vom Übertra­ gungselement 8 wieder aufgefangen wird. Das Übertra­ gungselement 8 kann beispielsweise als Linse oder Para­ bolspiegel ausgebildet sein, so daß auftreffende Strah­ lung gesammelt und in die Glasfaser 7 konzentriert wird.At least one of these glass fibers 7 is connected to a transmission element 8 which is either implanted in the body or worn on the outside of the body. This transmission element 8 is connected to a further external transmission element 9 , which in turn is connected to a radiation transmitter 11 via a line 10 . This radiation transmitter 11 emits an electromagnetic radiation upon activation, which is coupled via the two transmission elements 8 and 9 into the glass fiber 7 and is guided by the latter into the interior of the implant 1 . The transmission in the area of the transmission elements 8 , 9 can be carried out in various ways, either by a direct connection via a glass fiber, possibly also the glass fiber 7 itself, which then opens directly into the transmission element 9 , in part by electromagnetic radiation emitted by the transmission element 9 and the transmission element 8 is caught again. The transmission element 8 can be designed, for example, as a lens or a parabolic mirror, so that incident radiation is collected and concentrated in the glass fiber 7 .

Die Wellenlänge und die Intensität der vom Strahlungs­ sender 11 in die Glasfaser 7 eingekoppelten Strahlung sind so gewählt, daß diese elektromagnetische Strahlung den Zustand des die Glasfaser 7 im Implantat 1 umgeben­ den Materials verändert, beispielsweise wird dieses Ma­ terial durch die einfallende Strahlung aufgeheizt, in seiner Festigkeit erhöht oder in seiner Festigkeit re­ duziert, dies hängt wesentlich von der Natur der ein­ fallenden Strahlung und von der Natur des verwendeten Kunststoffmaterials 6 ab.The wavelength and the intensity of the radiation emitted by the radiation transmitter 11 into the glass fiber 7 are chosen such that this electromagnetic radiation changes the state of the material surrounding the glass fiber 7 in the implant 1 , for example this material is heated by the incident radiation, in its strength increased or reduced in its strength, this depends essentially on the nature of the incident radiation and on the nature of the plastic material 6 used .

Diese Anordnung ermöglicht es dem behandelnden Arzt, bei Bedarf die Eigenschaften des Implantates 1 zu ver­ ändern, indem über den Strahlungssender 11 elektro­ magnetische Strahlung in das Implantat 1 eingeführt wird.This arrangement enables the attending physician to change the properties of the implant 1 , if necessary, by introducing electromagnetic radiation into the implant 1 via the radiation transmitter 11 .

Diese Einwirkung kann unabhängig davon erfolgen, welche Eigenschaften das Implantat 1 jeweils aufweist, es ist aber vorteilhaft, diese Einwirkung in Abhängigkeit von den jeweiligen Eigenschaften des Implantates 1 zu ver­ ändern. Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 3 ist zu diesem Zweck zusätzlich zu den Glasfasern 7 eine Meß­ sonde 12 in das Implantat 1 eingeführt, die in beliebi­ ger Weise mit dem Strahlungssender 11 verbunden ist. Diese Meßsonde 12 bestimmt physikalische Zustandsgrößen des Implantates 1 oder der Umgebung des Implantates 1 und sendet sie zum Strahlungssender 11, der in Abhän­ gigkeit von diesen empfangenen Signalen dann eine elek­ tromagnetische Strahlung aussendet, die über die Glas­ fasern 7 die Eigenschaften des Implantates 1 verändert. Die Meßsonde 12 kann an sich beliebiger Natur sein, günstig ist es, wenn es sich dabei auch um eine Glasfa­ ser handelt, die in ähnlicher Weise wie die Glasfaser 7 an den Strahlungssender an die dort angeordnete Meßein­ richtung angekoppelt ist und die durch Veränderung ei­ ner von der Meßeinrichtung in die Glasfaser gesandten Strahlung Änderungen der physikalischen Eigenschaften des Implantates 1 feststellt.This action can take place regardless of which properties the implant 1 has in each case, but it is advantageous to change this action depending on the respective properties of the implant 1 . In the embodiment of FIG. 3, for this purpose, in addition to the glass fibers 7, a measuring probe 12 is inserted into the implant 1 , which is connected to the radiation transmitter 11 in any manner. This probe 12 determines physical state variables of the implant 1 or the area surrounding the implant 1 and sends it to the radiation transmitter 11 , which then emits electromagnetic radiation depending on these received signals, which changes the properties of the implant 1 via the glass fibers 7 . The measuring probe 12 can in itself be of any nature, it is advantageous if it is also a Glasfa water, which is coupled in a similar manner as the glass fiber 7 to the radiation transmitter to the measuring device arranged there and by changing egg ner radiation emitted by the measuring device into the glass fiber detects changes in the physical properties of the implant 1 .

Bei einer solchen Ausgestaltung bilden also die Meßson­ de, der Strahlungssender und das Implantat selbst einen Regelkreis aus, der es ermöglicht, bestimmte Eigen­ schaften des Implantates entsprechend den Vorgaben zu verändern, beispielsweise kann die Festigkeit des Im­ plantates an die Festigkeit der Knochenverbindung im Bereich der Bruchstelle 5 angepaßt werden. Diese Anpas­ sung kann über den gesamten Heilungsprozeß so ablaufen, daß die Gesamtfestigkeit von Implantat und Knochen kon­ stant bleibt, daß also mit anderen Worten die Implan­ tatfestigkeit in dem Maße abnimmt, in dem die Festig­ keit der Knochenverbindung zunimmt. Diese Beeinflussung der Eigenschaften des Implantates 1 kann bei Verwendung einer größeren Anzahl von Glasfasern 7 auch an selektiv auswählbaren Stellen des Implantates 1 vorgenommen wer­ den, so daß dem behandelnden Arzt ein Mittel zur Verfü­ gung steht, die Eigenschaften des Implantates 1 insge­ samt oder auch bereichsweise entsprechend den Anforde­ rungen anzupassen.In such an embodiment, the Meßson de, the radiation transmitter and the implant itself form a control loop, which makes it possible to change certain properties of the implant according to the specifications, for example the strength of the implant can depend on the strength of the bone connection in the area of Break point 5 can be adjusted. This adaptation can take place over the entire healing process in such a way that the overall strength of the implant and bone remains constant, that is to say in other words the implant strength decreases to the extent that the strength of the bone connection increases. This influencing the properties of the implant 1 can be made when using a larger number of glass fibers 7 also at selectively selectable locations of the implant 1 , so that the treating physician has a means available, the properties of the implant 1 as a whole or in some areas to adapt according to the requirements.

Claims (10)

1. Medizinisches Implantatsystem mit einem Implantat aus einem Verbundwerkstoff, in welchen Glasfasern eingebettet sind, dadurch gekennzeichnet, daß min­ destens eine Glasfaser (7) mit einem Strahlungs­ sender (11) verbunden ist, der über diese Strah­ lung in das Innere des Implantats (1) transpor­ tiert.1. Medical implant system with an implant made of a composite material, in which glass fibers are embedded, characterized in that at least one glass fiber ( 7 ) is connected to a radiation transmitter ( 11 ), the radiation via this radiation in the interior of the implant ( 1 ) transported. 2. Implantatsystem nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Wellenlänge und Intensität der Strahlung so gewählt sind, daß die Strahlung in dem Verbundwerkstoff des Implantates (1) mechani­ sche und/oder stoffliche Veränderungen hervorruft.2. Implant system according to claim 1, characterized in that the wavelength and intensity of the radiation are chosen so that the radiation in the composite material of the implant ( 1 ) causes mechanical and / or material changes. 3. Implantatsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Strahlungssender (11) eine Steuerung zugeordnet ist, die diesen in Abhängigkeit von physikalischen Zustandsdaten des Implantates (1) aktiviert.3. Implant system according to claim 1 or 2, characterized in that the radiation transmitter ( 11 ) is associated with a controller which activates it as a function of physical condition data of the implant ( 1 ). 4. Implantatsystem nach einem der voranstehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasfa­ sern (7) als mechanische Verstärkung in den Ver­ bundwerkstoff eingebettet sind. 4. Implant system according to one of the preceding claims, characterized in that the glass fibers ( 7 ) are embedded as mechanical reinforcement in the composite material. 5. Implantatsystem nach einem der voranstehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasfa­ sern (7) in Form eines Gewebes, eines Gewirkes oder eines Vlieses angeordnet sind.5. Implant system according to one of the preceding claims, characterized in that the glass fibers ( 7 ) are arranged in the form of a woven fabric, a knitted fabric or a fleece. 6. Implantatsystem nach einem der voranstehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasfa­ sern (7) im Verbundwerkstoff über die gesamte Aus­ dehnung des Implantates (1) verteilt sind.6. Implant system according to one of the preceding claims, characterized in that the glass fibers ( 7 ) in the composite material are distributed over the entire length of the implant ( 1 ). 7. Implantatsystem nach einem der voranstehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasfaser (7) direkt mit dem Strahlungssender (11) verbunden ist.7. Implant system according to one of the preceding claims, characterized in that the glass fiber ( 7 ) is connected directly to the radiation transmitter ( 11 ). 8. Implantatsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasfaser (7) mit einem Übertrager (8) verbunden ist, der ohne kör­ perliche Verbindung elektromagnetische Strahlung vom Strahlungssender empfängt und auf die Glasfa­ ser (7) überträgt.8. Implant system according to one of claims 1 to 6, characterized in that the glass fiber ( 7 ) is connected to a transmitter ( 8 ) which receives electromagnetic radiation from the radiation transmitter without physical connection and transmits it to the glass fiber ( 7 ). 9. Implantatsystem nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Übertrager (8) in den Körper im­ plantierbar ist. 9. Implant system according to claim 8, characterized in that the transmitter ( 8 ) can be planted in the body. 10. Implantatsystem nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Übertrager (8) ein Empfän­ ger für eine elektromagnetische Strahlung ist, de­ ren Wellenlänge zwischen 650 und 1000 nm liegt.10. Implant system according to claim 8 or 9, characterized in that the transmitter ( 8 ) is a receiver ger for electromagnetic radiation, de ren wavelength is between 650 and 1000 nm.
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