FI95537C - Kirurginen implantti - Google Patents

Description

95537

Kirurginen implantti

Keksinnön kohteena on kirurginen implantti, joka on muodostettu nuolimaiseksi sisältäen varsiosan, jonka 5 ensimmäinen pää on muodostettu kantaosaksi ja jonka toinen pää on muodostettu kärkiosaksi käsittäen pidätyselimet, jotka on tarkoitettu implantin käyttötarkoituksen mukaisessa asennetussa asennossa pidättämään implanttia paikoillaan erityisesti asennussuuntaan 10 nähden vastakkaiseen suuntaan, jolloin kantaosa ulkonee varsiosan ulkopinnasta ja jolloin implantti on valmistettu kudosolosuhteissa oleellisesti absorboituvasta polymeeristä tai polymeeriseoksesta, joka sisältää samoin polymeeriä tai polymeeriseosta olevia 15 lujiterakenteita tai vastaavia.

Keksinnön kohteena oleva kirurginen implantti on erityisesti, mutta ei yksinomaan tarkoitettu käytettäväksi kuitumaisia rakenteita sisältävän pehmyt-20 ja/tai sitkeäkudoksen, kuten erityisesti nivelkierukan (meniscus) vaurioiden korjauskirurgiassa.

Alan yleiseen tekniikan tasoon viitaten on osoitettu, että nivelkierukan vaurioiden, kuten repeämien ja 25 murtumien, korjaaminen ompelemalla absorboituvia : ompeleita käyttäen saa aikaan parempia tuloksia kuin vaurioituneen nivelkierukan kudoksen poistaminen (ks. esim. N.A. Palmeri, T.F. Winters, A.E. Joiner ja T. Evans, "The development and testing of the arthro-30 scopic meniscal staple", Arthroscopy. Voi. 5, No. 2, 1989, s. 156 (Viite 1)). Nivelen tähystystekniikalla (artroskopialla) suoritettu ompeleminen vaatii kuitenkin monimutkaista tekniikkaa, jolloin potilaalle aiheutuvat riskit ovat huomattavia esim. verisuonien 35 ja hermojen vaurioitumiseen liittyvien vaarojen vuoksi.

Tästä syystä kirurgit ovat jo pitkään toivoneet käyttöönsä nivelkierukan vaurion korjaamiseen absorboituvaa implanttia, kuten niittiä tai kiinnitintä, 2 95537 jolla tulisi olla absorboituvan ompeleen tekniset edut mutta jonka tulisi olla nopeampi käyttää ja vailla ompelutekniikkaan liittyvää komplikaatioriskiä.

5 Useat tutkimusryhmät ovat yrittäneet kehittää absorboituvia nivelkierukan vaurioiden korjaamiseen soveltuvia implantteja, kuten kirurgisia pinteitä ja vastaavia. Tällaiselle implantille asetetut vaatimukset ovat kuitenkin suuret. Sen on oltava riittävän luja 10 pitämään yllä vauriokudosten hyvää kosketusta, jotta paraneminen tapahtuisi nopeasti. Implantin on säilytettävä lujuutensa pitkän aikaa hyvän paranemistuloksen aikaansaamiseksi. Sen on oltava biologisesti soveltuva ja absorboituva siten, että se ei aiheuta komplikaa-15 tioita, jotka ehkäisisivät vauriokohdan paranemisen. . Lisäksi implantin tulisi olla helposti ja nopeasti sijoitettavissa paikalleen ja sen tulisi aiheuttaa mahdollisimman vähän varsinaisen operaation yhteydessä syntyviä vaurioita. Näiden korkeiden vaatimusten vuoksi 20 ei vielä ole kehitetty tyydyttävää absorboituvaa nivelkierukan vaurion korjaamiseen soveltuvaa implanttia. Viitteen 1 mukaisesti Palmeri ym. kehittivät nivelkierukan vaurion korjausmenetelmän, jossa käytetään nivelkierukan tähystystekniikan avulla sijoitet-25 tavia absorboituvia kiinnikkeen muotoisia implantteja. Tämä tekniikka on kuitenkin monimutkaista, koska kiinnike viedään neulan ohjaamana kanyylin avulla paikoilleen. Lisäksi on havaittu kiinnikkeen murtumisia, sen liikkumista paikoiltaan ja itse niveleen 30 kohdistuvia vaurioita kuten pintaraapeumia.

Tällä alalla tunnettujen implanttien suhteen viitataan julkaisuun US-4,873,976, josta tunnetaan nuolimainen implantti erityisesti nivelkierukan repeämän korjaus-35 kirurgiaan. Julkaisun mukaisella nuolimaisella implan tiliä on kuitenkin epäkohtana se, että erityisesti sen kantaosa on muotoiltu levymäiseksi siten, että levyn päätason suunta on kohtisuorassa varsiosan li 3 95537 pituussuuntaa vastaan. Tästä seikasta johtuen erityisesti implantin asennus on hankalaa, koska implantin asennuksessa käytettävän asennusinstrumentin yhteydessä oleva asennuskanava on muotoiltava kantaosan muotoi-5 seksi poikkileikkaukseltaan, jolloin implantti on hankalasti asennuskanavassa ohjautuva, koska ohjausvaikutus syntyy olennaisesti ainoastaan kantaosan kohdalle. Lisäksi kantaosan rakenteesta johtuen se erityisesti nivelkierukan yhteyteen sovitettuna 10 aiheuttaa mekaanista kudosärsytystä ja -kulumista, koska kantaosa useimmiten jää ulkonemaan hyvinkin paljon nivelkierukan ulkopinnasta.

Tässä keksinnössä on yllättäen havaittu, että toteut-15 tamalla keksinnön mukainen kirurginen implantti patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosan mukaisesti pääasiassa siten, että kantaosa on muodostettu oleellisesti varsiosan pituussuuntaisesta ainakin yhdestä levyosasta tai vastaavasta, joka yhdestä reunastaan 20 kiinnittyy varsiosaan, ja että pidätyselimet on sopivimmin muodostettu ainakin osittain leikkaamalla varsiosan materiaalia suomumaiseksi rakenteeksi olennaisesti varsiosan pituussuunnassa ja/tai vinottain pituussuuntaan nähden, jolloin saadaan aikaan olen-25 naisesti sekä kirurgisen operaation yhteydessä asennus- tilanteessa toimiva että mahdollisimman vähän kudos-ärsytystä pehmyt- ja/tai sitkeäkudoksessa asennuksen jälkeen aiheuttava implantti. Erityisesti mutta ei yksinomaan nivelkierukan repeämien tai muiden vaurioi-30 den kirurgisessa hoidossa kantaosan sijoittaminen oleellisesti varsiosan pituussuuntaiseksi saa aikaan sen edun, että vaikka osa kantaosasta jääkin nivel-kierukan pintaan implantin ollessa asennettuna, levy-muoto sijoittuu oleellisesti nivelkierukan ulkopin-35 nan suuntaiseksi, jolloin erityisesti kudosärsytystä aiheuttavat ulokkeet jäävät erittäin vähäisiksi. Edelleen se seikka, että kantaosa on oleellisesti varsiosan pituussuuntainen ja sopivimmin myös vahvuus- 95537 4 mitaltaan korkeintaan yhtä suuri kuin varsiosan läpimitta vahvuusmitan suunnassa, saa aikaan sen edun, että asennusinstrumentin asennuskanava voidaan muotoilla sellaiseksi, että implantti saa kirurgisen 5 operaation asennustilanteessa ohjauksensa koko varsi-osan pituudelta. Tällöin kirurgi voi mahdollisimman suurella varmuudella suorittaa implantin asennuksen siten, että se sijoittuu sille tarkoitettuun kohtaan oikeassa suunnassa.

10

Keksinnön eräitä edullisia sovelluksia on esitetty oheisissa epäitsenäisissä patenttivaatimuksissa. Niiden avulla aikaansaatavien etujen suhteen viitataan oheiseen selitykseen.

15

Keksintöä havainnollistetaan lähemmin seuraavassa selityksessä, jossa viitataan oheisiin piirustuksiin. Piirustuksissa 20 kuva 1 esittää perspektiivisenä kuvantona erästä keksinnön mukaisen kirurgisen implantin sovellusmuotoa ja kuvat 2-5 esittävät kaaviollisesti nivelkierukkaa, 25 johon keksinnön mukainen kirurginen implantti tai useampia niitä on asennettu.

Keksinnön mukaiset implantit on valmistettu polymeerisistä, itselujitetuista ja absorboituvista komposii-30 teista (self-reinforced absorbable composites, jäljempänä SRAC), joita on kuvattu useissa julkaisuissa, kuten US-patentissa 4,743,257 ja suomalaisessa patenttihakemuksessa 870111. Polymeerisestä SRAC:stä valmistetut luunmurtuman korjausimplantit ovat ennestään 35 tunnettuja. Nivelkierukan korjauskirurgiassa SRAC— materiaaleja ei kuitenkaan ole aiemmin tunnettu. Tässä yhteydessä on yllättäen havaittu, että huolimatta nivelkierukan aivan eri laadusta (kuitumainen, pehmeä,

II

5 95537 sitkeä ja elastinen) luukudokseen verrattuna (kova ja hauras) SRAC:stä valmistetuilla nivelkierukan vaurioiden korjaukseen tarkoitetuilla implanteilla saadaan aikaan nivelkierukoiden vaurioiden hyvä kiinnitys.

5 Lisäksi SRACistä valmistetut nivelkierukoiden korjaukseen tarkoitetut implantit ovat nopeita ja turvallisia käyttää tähän keksintöön liittyvällä, rinnakkaisessa hakemuksessa esitetyllä asennusinstrumentilla, joka on erityisen edullinen kirurgisessa käytössä.

10

Polymeerinen SRAC on tämän keksinnön mukaisten implanttien ihanteellinen valmistusraaka-aine. Tähän on useita syitä: 15 - SRAC:stä valmistetut implantit ovat lujia, sitkeitä ja jäykkiä rakenteita, joten ne voidaan laukaista erityisellä asennusinstrumentilla tunkeutumaan nivelkierukan kudokseen murtuma- tai vauriokohdan läpi ja myös tämän kohdan toisella puolella olevaan 20 nivelkierukan kudokseen tarvitsematta käyttää sellaisia lisäohjaimia, kuten neuloja, kanyyliputkia tms. kuten aiemmissa menetelmissä, lujat SRAC-implantit pitävät murtuneet nivelkierukan 25 osat kosketuksissa toisiinsa paranemisen alkuvaiheen aikana, mikä saa aikaan vaurio- tai murtumakohdan nopean kudostasolla tapahtuvan yhteenliittymisen, ja, 1 2 3 4 5 6 - SRAC-implantin absorboituminen takaa sen, että 2 absorboitumisen jälkeen ei aiheudu implanttiin 3 liittyvien pitkäaikaiskomplikaatioita, kuten 4 tulehdusreaktioita tai infektioita, joita saattaa 5 syntyä biologisesti kudosolosuhteissa hajoamattomien 6 polymeeristen implanttien yhteydessä jopa vuosia operaation jälkeen.

95537 6

Keksinnön mukaisen implantin valmistukseen soveltuvia raaka-aineita ovat erityisesti osittain kiteiset, absorboituvat polymeerit, sekapolymeerit tai polymeeri-seokset. Eräinä sopivina implantin materiaaleiksi 5 soveltuvina polymeereinä voidaan mainita seuraavista julkaisuista tunnetut polymeerit: US-patentti 4 700 704, US-patentti 4 653 497, US-patentti 4 649 921, US-patentti 4 559 945, US-patentti 4 532 928, US-patentti 4 605 730, 10 US-patentti 4 441 496, US-patentti 4 435 590.

Keksinnön mukainen implantti voidaan valmistaa edellä esitetyistä polymeereistä lisäämällä yhtä polymeeriä tai sopivaa polymeeriseosta.

15

Kuvassa 1 on esitetty tyypillinen keksinnön mukainen kirurginen implantti. Se on muodostettu nuolimaiseksi ja se sisältää varsiosan 1, jonka ensimmäinen pää on muodostettu kantaosaksi 2 ja jonka toinen pää on 20 muodostettu kärkiosaksi 3. Kärkiosa käsittää varsi-osan 1 alueelle ulottuvat pidätyselimet 5. Kantaosan 2 tarkoituksena on pysäyttää implantti asennuksen loppuvaiheessa ja estää implantin liikkeet asennussuun-taan sen ollessa asennetussa asennossa. Pidätyselimet 5 25 on tarkoitettu implantin käyttötarkoituksen mukaises- sa asennetussa asennossa pidättämään implanttia paikoillaan erityisesti asennussuuntaan nähden vastakkaiseen suuntaan. Kantaosa 2 ulkonee varsiosan 1 ulkopinnasta siis ensinnäkin juuri edellä esitettyä 30 pidätystarkoitusta varten ja toiseksi, jotta implantin asennuksessa käytettävälle asennusinstrumentille saadaan tarvittava iskupinta-ala.

Keksinnön mukaisesti kantaosa 2 on muodostettu oleel-35 lisesti varsiosan 1 pituussuuntaisesta ainakin yhdestä levyosasta tai vastaavasta 4. Kukin kantaosaan 2 liittyvä levyosa 4 on yhdestä reunastaan 4a kiinnitetty varsiosaan 1 sen ulkopintaan. Edelleen levyosan toinen,

II

7 95537 reunaan 4a liittyvä ja sitä vastaan kohtisuoran reuna 4b on muodostettu yhdensuuntaiseksi varsiosan 1 kannan la kanssa. Tämä reuna 4b sijaitsee olennaisesti samassa tasossa kuin varsiosan 1 kanta la, jolloin 5 muodostuu em. laaja-alainen iskupinta-ala asennus- instrumentin otsapintaa varten. Levyosan 4 tai vastaavan vahvuusmitta mitta x on korkeintaan yhtä suuri kuin varsiosan maksimiläpimitta V vahvuusmitan x suunnassa.

10

Kuvan 1 mukaisessa sovelluksessa implantti käsittää kaksi levyosaa 4, jotka ulkonevat varsiosasta 1 kantaosan 2 alueella kahteen suuntaan. Kuvan 1 mukaisessa sovelluksessa osat ulkonevat säteettäisesti 15 varsiosan pituussuunnassa katsottuna vastakkaisiin suuntiin, jolloin levyosat 4 muodostavat yhtenäisen tasomaisen kappaleen, jonka keskellä on varsiosan 1 ulkopinnan muodostama kohouma K kappaleen päätason molemmilla puolilla.

20

Kuten kuvasta 1 on havaittavissa, kukin levyosa 4 on olennaisesti nelikulmion, sopivimmin suorakaiteen tai puolisuunnikkaan muotoinen, jolloin levyosan 4 asennus-suunnassa ensimmäinen kolmas reuna 4c on oleellisesti 25 poikittaissuuntaisesti tai kohtisuorassa varsiosan 1 pituussuuntaan nähden ja saa aikaan näin tehokkaan pysäytysvaikutuksen asennuksen lopussa ja pidättää implantin paikallaan. 1 2 3 4 5 6

Varsiosa 1 voi olla poikkileikkausmuodoltaan monikulmio 2 tai kaarevapintainen poikkileikkausmuoto, mutta eräänä 3 edullisena sovelluksena varsiosan poikkileikkauksen 4 osalta on oleellisesti tasavahva ympyrämuoto, kuten 5 kuvassa 1 on esitetty. Tällöin levyosan vahvuusmitta x 6 on pienempi kuin ympyrämuodon halkaisija V. Levyosa voi olla mitan x osalta tasavahva tai se voi olla levyosan 4 uloimpaan, neljänteen reunaan 4d päin suippeneva tai laajeneva ensimmäisestä reunasta 4a alkaen.

β 95537 '

Erityisesti teräväpäisen 3a kärkiosan 3 yhteydessä olevat pidätyselimet 5 on muodostettu siten, että ne eivät kokonaisuudessaan ulkone varsiosan 1 ulkopinnas-5 ta. Tämä on omiaan helpottamaan implantin asennusta sen liikkuessa ensinnäkin asennusinstrumentin asennus kanavassa ja edelleen sen tunkeutuessa kudokseen. Pidätyselimet 5 on muodostettu eräänlaiseksi suomu-maiseksi rakenteeksi, esim. kuvan 1 mukaisesti kahteen 10 (tai useampaan) peräkkäiseen riviin tai sekamuodostel-maan koko varsiosan kehämitalle tietyin välimatkoin kehämitan reunassa. Kärkiosan 3 yhteydessä olevat pidätyselimet 5 on muodostettu varsiosan 1 polymeeri-materiaaliin tehdyillä leikkauksilla 6 tai vastaavilla, 15 joiden avulla osa varsiosan 1 materiaalista on erotettu tyviosastaan 5a varsiosaan 1 liittyviksi piikeiksi tai vastaaviksi, joiden varsi 5b ja kärki 5c suuntautuvat implantin kantaosaan 2 päin. Leikkaukset 6 tai vastaavat on siten muodostettu, että ne käsittävät 20 ensimmäisen, olennaisesti kaarevan osuuden 6a, jonka kohdalle ko. pidätyselimen 5 kärki 5c muodostuu ja toisen, olennaisesti varsiosan pituussuuntaisen osan 6b, jonka kohdalle muodostuu pidätyselimen 5 varsi 5b. Implantin asennetussa asennossa pidätyselimet 5 25 pyrkivät suuntautumaan ulospäin varsiosasta mikäli implanttiin kohdistuu sitä asennussuuntaan nähden vastakkaiseen suuntaan siirtämään pyrkiviä voimia. Näin pidätyselinten suomumainen vierekkäin ainakin kahdessa rivissä varsiosan pituussuunnassa koko sen 30 kehällä oleva rakenne estää kantaosan liikkeen asennus-suuntaan nähden vastakkaiseen suuntaan. On selvää, että leikkaukset 6 voidaan muodostaa leikkaavalla elimellä myös vinosti varsiosan 1 sisään suuntautuviksi, jolloin varsiosan 1 pidätyselimen 5 muodostava 35 materiaali taipuu erityisesti kärjen 5c osalta ulkone-maan varsiosan 1 ulkopinnasta.

Il 9 95537 .

Pidätyselimet 5 on siis ainakin osittain muodostettu varsiosan materiaaliin kohdistetulla työstöllä kuten leikkaamalla varsiosan 1 materiaalia olennaisesti varsiosan 1 pituussuunnassa. Luonnollisesti osa 5 pidätyselimistä 5 voi muodostua myös esim. patentista US-4 873 976 tunnetuista rakenteista.

Kuvissa 2-5 on esitetty kaaviomaisesti, kuinka kolme kuvassa 1 esitetyn tyyppistä implanttia D on sijoitettu 10 nivelkierukan vaurion L kiinnittämiseen. Implanttien kantaosat 2 (kiinteät viivat) ovat nivelkierukan ulkopinnalla (yläpinnalla). Implanttien varsi- ja kärkiosat 1 ja 3 (esitetty katkoviivoin) ovat nivel-kierukan kudoksen sisällä. Kuvassa 3 on esitetty 15 sivultapäin nähtynä pystysuuntaisena poikkileikkaus-kuvantona kuvan 2 suunnassa x-x, kuinka nivelkierukan korjausimplantti tunkeutuu vauriokohtaan L siten, että sen varsiosa 1 ja kärkiosa 3 ovat nivelkierukan kudoksen sisällä ja kantaosa 2 on ainakin osittain 20 nivelkierukan pinnalla. On myös mahdollista laukaista implantti kokonaan nivelkierukan kudokseen, kuten on esitetty kuvassa 4. Tässä tapauksessa implantin ärsytysvaikutus nivelontelon sisällä on mahdollisimman pieni. Nivelkapselia NK lähellä olevissa 25 murtumissa kärkiosa 1 voi tunkeutua nivelkudoksen läpi nivelkapseliin NK, kuten on esitetty kuvassa 5.

Tämän keksinnön mukaisia itselujitettuja absorboituvia implantteja voidaan valmistaa absorboituvista polymee-30 reistä, sekapolymeereista tai polymeeriseoksista useilla eri menetelmillä. On mahdollista käyttää esim. US-patenttijulkaisussa 4 743 257 esitettyä menetelmää, jonka mukaisesti sintrataan puristus-muotissa absorboituvia kuituja (ja mahdollisesti myös 35 sidospolymeerijauhetta) itselujittuvan rakenteen aikaansaamiseksi. Keksinnön mukaisia implantteja voidaan valaa valmiiksi yhdessä muottipuristusproses-sissa tai niitä voidaan koneistaa ainakin osittain 10 95537 mekaanisesti (ja käyttäen mahdollisesti lisälämpöä) sintrauksen jälkeen.

Itselujitettu rakenne voidaan muodostaa myös absor-5 hoituvan polymeerisulatteen suulake- tai ruiskupuristuksen avulla sopivan suulakkeen läpi tai sopivaan muottiin suurella nopeudella ja korkeassa paineessa. Kun jäähdytys tapahtuu sopivissa olosuhteissa, sulatteen virtaussuunta pysyy kiinteässä materiaalissa 10 itseluj ittavana rakenteena. Eräässä edullisessa sovellutusmuodossa muotti voi olla implantin muotoinen, mutta puolivalmiiden ruisku— tai suulakepuristustuot— teiden koneistus mekaanisesti (ja mahdollisesti lisälämpöä käyttäen) keksinnön mukaisiksi implanteiksi 15 on myös mahdollista.

Keksinnön mukaisia itselujittuneita implantteja voidaan myös valmistaa mekaanisesti koneistamalla (ja/tai mahdollisesti myös lämpöä käyttämällä) itselujitetuista 20 ruisku- tai suulakepuristetuista ja vedetyistä puoli-valmiista tuotteista, kuten julkaisussa WO 88/05312 kuvatuista tangoista ja levyistä.

Tämän keksinnön eräissä edullisissa sovellutusmuodoissa 2 5 itselujitetun rakenteen itselujitetut osat ovat pääosin suuntautuneet implantin varsiosan pitkittäisakselin suuntaisesti. Itselujitetut elementit voivat myös kääntyä spiraalimaisesti implantin pitkittäisakselin ympäri. Voidaan käyttää myös muita komposiittiteknii-30 kassa tunnettuja itselujitettujen elementtien suuntia (ks. esim. Engineered Materials Handbook, Voi. 1, Composites, ASM International, Metals Park, Ohio 44073, USA, 1988). Tämän keksinnön mukaisille implanteille on itselujittumisen suhteen yleisesti ominaista se, 35 että itselujittuneiden elementtien oleellinen osa on suuntautunut siten, että ne voivat kantaa tehokkaasti niitä eri kuormituksia (kuten veto-, taivutus- ja leikkauskuormituksia), jotka kohdistuvat paranevaan li X1 95537 nivelkierukan kudokseen ulkoapäin (esimerkiksi potilaan polven liikkeiden vuoksi).

Erään edullisen sovellutusmuodon mukaan implantti voi 5 sisältää yhtä tai useampaa biologisesti aktiivista aineosaa, kuten antibioottia, kemoterapeuttista ainetta, vamman paranemista edistävää ainetta, kasvuhormonia yms. Tällaiset biologisesti aktiiviset implantit ovat erityisen edullisia kirurgisessa 10 käytössä, koska ne edesauttavat biokemiallisilla lääke- ym. vaikutuksilla vamman paranemista mekaanisen tukivaikutuksen lisäksi.

Näiden implanttien itselujittuneilla materiaaleilla on 15 tyypillisesti 100-500 MPa:n vetolujuus, 100-400 MPa:n taivutuslujuus ja 80-200 MPa:n leikkauslujuus. Lisäksi ne ovat yleensä jäykkiä ja sitkeitä. Nämä mekaaniset ominaisuudet ovat huomattavasti parempia kuin lujit-tamattomilla absorboituvilla polymeereillä, joilla 20 on tyypillisesti 40-100 MPa:n lujuusarvot ja jotka ovat lisäksi joko hyvin taipuisia tai hauraita (ks. esim. S. Vainionpää, P. Rokkanen ja P. Törmälä, "Surgical Applications of Biodegradable Polymers in Human Tissues", Proar. Polvm. Sci. 14 (1989), 25 s. 679-716).

Keksinnön mukaiset implantit ja instrumentit steriloidaan jollakin tunnetulla sterilointimenetelmällä yleisesti implantin valmistukseen käytetyn materiaalin 30 tyypistä riippuen. Sopivia sterilointimenetelmiä ovat esimerkiksi lämpösterilointi, säteilysterilointi kuten koboltti-60-säteilytys tai elektronisuihku, etyleenioksidisterilointi ja vastaavat. 1

Kun keksintöä ja sen tiettyjä erityissovellutuksia on nyt kuvattu, on alan asiantuntijalle ilmeistä, että tästä keksinnöstä voidaan tehdä useita muunnelmia ja sovellutuksia poikkeamatta sen hengestä ja aihepiiris- 12 95537 tä. Ssuraavassa esitetyt esimerkit kuvaavat keksinnön mukaisten implanttien valmistusta sekä keksinnön mukaisten implanttien käyttökokeita. Esimerkeissä käytetään termiä "implantti" vaikka osassa esimerkkejä 5 kokeet on suoritettu puolivalmisteilla.

ESIMERKKI 1.

Nivelkierukan implanttien suulake- tai muottipuristusta 10 (sintrausta) ja ruiskupuristusta varten rakennettiin muotit, joiden geometrinen muoto olennaisesti vastaa kuvassa 1 esitetyn implantin muotoa. Valmistettujen implanttien mitat olivat seuraavat: kärkiosaan 3 liittyvien pidätyselimien 5 pituus kahdessa rivissä 15 peräkkäin n. 2,0 mm, lieriömäisen varsiosan 1 paksuus.

1,4 mm, levyosan 4 x = 1,1 mm, reuna 4a = 3 mm ja reuna 4b, 4c = 1,5 mm. Implanttien kokonaispituus oli 15 mm. Pidätyselimien 5 muodostamiseen tarvittavat leikkaukset tehtiin eri vaiheessa puristusvaiheen 20 jälkeen.

Implantteja valmistettiin suulakepuristusmenetelmällä seuraavalla tavalla. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Glykolidi / laktidi (90/10) -sekapolymeeriseokseen, 2 jolla oli sisäinen viskositeetti |n| = 1,5 0,1-pro- 3 senttisessa heksafluoroisopropanoliliuoksessa 4 (T = 25°C), sekoitettiin 8 mm:n pituisia kuituja 5 samaa materiaalia. Sulate-kuituseosta ruiskutettiin 6 nopeasti implantin muottiin, joka jäähdytettiin nopeas 7 ti. Implanttien kuitupitoisuus oli 30 painoprosenttia.

8 Näiden itselujitettujen absorboituvien implanttien 9 taivutuslujuus oli 140 MPa. Vastaavien glykolidi/lak- 10 tidi-sekapolymeerisulatteesta valmistettujen lujit- 11 tumattomien implanttien taivutuslujuus oli 80 MPa.

13 ESIMERKKI 2.

95537

Esimerkin 1 mukaista muottia käytettiin implanttien valmistamiseen muottipuristusmenetelmällä. Glykolidi/ 5 laktidi-sekapolymeeriompeleita (VicrylR) (koko 2 USP) kuumennettiin tyhjennetyssä muotissa l85°C:een noin 4 minuutin ajan, mikä sai aikaan ompeleiden kuitu-yksiköiden osittaisen sulamisen. Materiaalia muotti-puristettiin implantiksi 2000 barin paineessa ja 10 jäähdytettiin nopeasti. Näiden itseluj itettujen implanttien leikkauslujuus oli 120 MPa. Vastaavien glykolidi/laktidi-sekapolymeerisulatteesta valmistettujen lujittumattomien implanttien leikkauslujuus oli 70 MPa.

15 ESIMERKKI 3.

Esimerkin 1 mukaista muottia käytettiin implanttien valmistamiseen muottipuristusmenetelmällä. Polyglyko-20 lidiompeleita (DexonR) (koko 2 USP) kuumennettiin tyhjennetyssä muotissa 224°C:een noin 5 minuutin ajan 2000 barin paineessa. Pehminnyt kuitumateriaali liittyi osittain yhteen ja täytti kuvan 1 implantin muotoisen muottiontelon. Muotti jäähdytettiin nopeasti 25 ja implantti irrotettiin. Näiden itselujitettujen implanttin vetolujuus oli 160 MPa. Vastaavien poly-glykolidisulatteesta valmistettujen lujittumattomien implanttien vetolujuus oli 80 MPa.

30 ESIMERKKI 4.

Polyglykolidiompeleita (DexonR) (koko 2 USP) sulatettiin 230°C lämpötilassa. Polymeerisulate ruiskutettiin nopeasti muottiin, joka oli osittain täytetty jatku-35 villa DexonR-ompeleilla. Muotti jäähdytettiin nopeasti.

Itseluj itettujen implanttien kuitupitoisuus oli . 40 painoprosenttia ja niiden leikkauslujuus oli 14 95537 120 MPa. Vastaavien polyglykolidisulatteesta valmistettujen lujittumattomien implanttien leikkauslujuus oli 50 MPa.

5 ESIMERKKI 5.

Keksinnön mukaisten implanttien valmistukseen voidaan käyttää absorboituvien polymeerien isomeerejä. Esimerkiksi polylaktidien, kuten poly-L-laktidin (PLLA), poly-D-laktidin (PDLA), poly-DL-laktidin (PDLLA) sekä 10 eri määriä L— ja D—yksiköitä sisältäviä L—laktidin ja D-laktidin sekapolymeerin isomeerejä voidaan käyttää sellaisenaan kuitumuodossa tai niiden kuitujen seoksia voidaan käyttää implanttien sintraamiseksi. PLLA on osittain kiteinen polymeeri, jonka sulamispiste on 15 noin 180°C. D-yksiköitä sisältävillä isomeereillä on alhaisemmat sulamispisteet. Tällöin polyaktidi-isomee— reistä voidaan valmistaa lukuisia itselujitettuja implantteja käyttämällä PLLA:n tai vähäisen D-yksik-köpitoisuuden omaavien sekapolymeerien kuituja lujite— 20 kuituina ja suuremman D-yksikköpitoisuuden omaavaa sekapolymeeria perusaineena. Itselujitettuja materiaaleja voidaan valmistaa näistä materiaaleista esim. yhdistämällä isomeeriperusainetta ja kuituja, lankaa tai vastaavia lujiterakenteita toisiinsa lämmön ja 25 paineen avulla.

Poly-L-laktidikuitujen (PLLA; kuidun halkaisi ja 120 μιη, kuituraaka—aineen molekyylipaino 700 000) ja hienoksi jauhetun DL-isomeerin (molekyylipaino 100 000) kimppuja 30 sekoitettiin mekaanisesti keskenään ja muottipuristet— tiin esimerkin 1 muotissa 165°C:n lämpötilassa ja 2000 barin paineessa 5 minuutin ajan ja jäähdytettiin nopeasti. Itselujitettujen implanttien kuitupitoisuus oli 50 % ja taivutuslujuus 200 MPa. Vastaavien poly-35 meerisulatteista valmistettujen itselujittumattomien sauvojen taivutuslujuudet olivat PLLA: 600 MPa ja poly-DL-laktidi: 50 MPa.

Il ESIMERKKI 6.

15 95537

Poly-L-laktidikuituja (molekyylipaino 700 000, kuidun halkaisija 100 μπι) kuumennettiin esimerkin 1 mukaisessa 5 paineistetussa muotissa 174°C:een noin 6 minuutin ajan 2000 barin paineessa. Pehminnyt kuitumateriaali tarttui osittain toisiinsa täyttäen muotin ja muotti jäähdytettiin nopeasti huoneenlämpöön. Näiden itse-lujitettujen absorboituvien implanttien vetolujuus oli 10 120 MPa. Vastaavien poly-L-laktidisulatteesta valmis tettujen itselujittumattomien implanttien vetolujuus oli 50 MPa.

ESIMERKKI 7.

15

Poly-B-hydroksivoihappokuituja (halkaisija 100 μπι) kuumennettiin esimerkin 1 mukaisessa paineistetussa muotissa 175°C:een 5 minuutin ajan 2000 barin paineessa. Pehminnyt kuitumateriaali tarttui osittain toisiin-20 sa, ja muotti jäähdytettiin nopeasti huoneenlämpöön.

Näiden itselujitettujen absorboituvien komposiitti-implanttien taivutuslujuus oli 100 MPa. Vastaavien itseluj ittumattomien poly-B-hydroksivoihapposulatteesta valmistettujen implanttien taivutuslujuus oli 40 MPa. 25 ESIMERKKI 8.

Polydioksanoniompeleita (PDS, Ethicon; koko 0) kuumennettiin esimerkin 1 mukaisessa paineistetussa muotissa 30 103°C:een 6 minuutin ajan 2000 barin paineessa.

Pehminnyt kuitumateriaali tarttui osittain toisiinsa, ja muotti jäähdytettiin nopeasti huoneenlämpöön. Näiden itselujitettujen absorboituvien komposiitti-implanttien leikkauslujuus oli 140 MPa. Vastaavien 35 itselujittumattomien polydioksanonisulatteesta valmis tettujen implanttien leikkauslujuus oli 50 MPa.

16 ESIMERKKI 9.

95537

Glykolidi/laktidi (PGA/PLA) -sekapolymeeriompeleita (VicrylR, koko 1) , jotka sisälsivät 30 painoprosenttia 5 polyglykolidiompeleita (DexonR, koko 2) , kuumennettiin esimerkin 1 mukaisessa muotissa tyhjiössä l80°C:ssa 6 minuutin ajan, mikä sai aikaan Vicryl-ompeleiden glykolidi/laktidikuituyksiköiden osittaisen sulamisen. Materiaali muottipuristettiin implanteiksi 2000 barin 10 paineessa ja jäähdytettiin nopeasti.

Tällöin saatiin aikaan sauvamainen hybridikomposiit-ti-implantti, joka käsitti itselujittunutta glykolidi/-laktidimateriaalia, johon oli kiinnitetty polyglykoli-15 diompeleita. Hybridikomposiittimateriaalin taivutus-lujuus oli 250 MPa. Vastaavan glykolidi/laktidiseka-polymeerisulatteesta valmistetun, 30-painoprosenttisil-la polyglykolidiompeleilla vahvistetun komposiitin taivutuslujuus oli 200 MPa.

20 ESIMERKKI 10.

Polyglykolidin ja trimetyleenikarbonaatin sekapolymee-rista (Maxon, Davis+Geck) valmistettuja yksisäikeisiä 25 ompeleita (koko 0) kuumennettiin esimerkin 1 mukaisessa paineistetussa muotissa 225°C:een 4 minuutin ajan käyttämällä 2000 barin painetta viimeisen 1 minuutin ajan. Ompeleet tarttuivat osittain toisiinsa, ja muotti jäähdytettiin nopeasti huoneenlämpöön. Tuloksena 30 saatiin aikaan itselujitettuja absorboituvia implantteja, joiden leikkauslujuus oli 130 MPa. Vastaavien itselujittumattomien, kokonaan sulatetuista Maxon-ompeleista valmistettujen implanttien leikkauslujuus oli 60 MPa.

35 il ESIMERKKI 11.

17 95537

Poly-L-laktidia (PLLA, molekyylipaino 700 000) suulake-puristettiin pitkiksi lieriömäisiksi sauvoiksi, joiden 5 halkaisija (¢) oli 4 mm. Sauvoja venytettiin venytys-suhteelle 10 nostaen samalla sauvojen lämpötilaa 90...130°C:een. Venytettyjen sauvojen itselujitettu (fibrilloitunut) rakenne havaittiin mikroskooppikuvas-sa.

10

Itselujitetut sauvat leikattiin noin 20 mm:n pituisiksi ja muotoiltiin keksinnön mukaisiksi implanteiksi kiinnittämällä kuumennetussa muotissa (T = 175°C) ensimmäiseen päähän kantaosa ja leikkaamalla kärkiosan 15 yhteyteen sarja pidätyselimiä kuvan 1 mukaisesti.

Edellä esitetyn menetelmän mukaisesti valmistettujen implanttien taivutuslujuus oli 250 MPa ja leikkaus-lujuus 170 MPa.

20 ESIMERKKI 12.

Polyglykolidia (molekyylipaino n. 50 000) suulake-puristettiin pitkiksi sauvoiksi, joiden halkaisija 25 oli 4,4 mm. Sauvaa venytettiin 160°C:ssa itselujite-• tuiksi sauvaksi, jonka halkaisija oli 1,3 mm. Pitkä sauva leikattiin noin 21 mm: n pituiksi osiksi, ja niihin muotoiltiin esimerkin 11 mukaisissa muoteissa 230°C:n lämpötilassa kantaosat ja muokattiin kärkiosan 30 yhteyteen pidätyselimiä. Näiden keksinnön mukaisten , implanttien taivutuslujuus oli 360 MPa ja leikkaus- lujuus 250 MPa.

ESIMERKKI 13.

35

Polyglykolidin ja trimetyleenikarbonaatin sekapolymee-ristä valmistettuja yksisäikeisiä ompeleita (koko 2, Maxon, Davis+Geck) leikattiin 5-10 mm:n pituisiksi 18 95537 osiksi, sulatettiin ja suulakepuristettiin itsevalmis-tetulla mäntäpuristimella pitkäksi sauvaksi, jonka halkaisija oli 4,4 mm. Sauvaa venytettiin 140... 195°C:ssä itselujitetuksi sauvaksi, jonka halkaisija 5 oli 1,1 mm. Pitkä itselujitettu sauva leikattiin noin 21 mm:n pituiksi osiksi, joihin leikattiin ja muotoiltiin kärki— ja kantaosat esimerkin 11 mukaisella menetelmällä 220°C:n lämpötilassa. Näiden keksinnön mukaisten implanttien leikkauslujuus oli 140 MPa.

10

Edellä esitettyjen esimerkkien taivutus lujuusmittaukset tehtiin 3-pistetaivutuksella kannattamalla kärkiosaa ja kantaosaa erityisesti tähän tarkoitukseen valmis tetuilla kannattimilla ja taivuttamalla implanttia 15 keskeltä painimella nopeudella 5 mm/min. Leikkauslujuus mitattiin implantin keskeltä meistityökalulla suoritetulla leikkauskokeella.

Lujuusmittaukset tehtiin huoneenlämmössä (22...23°C) 20 mekaanisella testauslaitteella (J.J. Lloyd Instruments, England).

ESIMERKKI 14.

25 Poly-L-laktidia (molekyylipaino n. 100 000) ja poly- D-laktidia (molekyylipaino n. 100 000) sekoitettiin sulatetussa muodossa (sekoitussuhde 1:1) suulakepuristimessa. Tämä seos puristettiin sauvoiksi, joiden halkaisija oli 4,4 mm ja kiinteytettiin stereokomplek-30 siseksi materiaaliksi, jonka sulamispiste oli 220°C. Sauva lämpökäsiteltiin l80°C:ssa ja venytettiin : itselujitetuksi sauvaksi, jonka halkaisija oli 1,1 mm.

Itselujitettu sauva leikattiin 21 mm:n pituisiksi osiksi. Nämä muotoiltiin esimerkin 13 mukaisiksi 35 nuolimaisiksi implanteiksi 220°C:n lämpötilassa käyttäen esimerkin 13 mukaisia muotteja. Näin saatujen implanttien taivutuslujuus oli 280 MPa. Itseluj ittumat-

II

19 95537 tornien ruiskupuristettujen implanttien taivutuslujuus oli 120 MPa.

ESIMERKKI 15.

5

Esimerkin 14 mukaista poly-L-laktidin ja poly-D-lak-tidin seosta suulakepuristettiin 0,8 mm:n paksuisiksi yksisäikeisiksi kuiduiksi, jotka venytettiin 110°C:ssa halkaisijaltaan 100 μιη:η paksuisiksi kuiduiksi. 10 Stereokompleksiset kuidut sintrattiin keksinnön mukaisiksi implanteiksi sintraamalla muottipuristus-muotissa kuumentamalla niitä 5 minuutin ajan 23°C:sta 222°C:een 2000 barin paineessa. Näiden itselujitettujen stereokompleksisten polylaktidi-implanttien leikkaus-15 lujuus oli 220 MPa. Vastaavien, saman poly-L-laktidin ja poly-D-laktidin sulatteesta ruiskupuristamalla valmistettujen implanttien leikkauslujuus oli 95 MPa.

ESIMERKKI 16.

20

Useita itselujitettuja implantteja, joiden mittasuhteet vastasivat esimerkin 1 mukaista implanttia, valmistettiin esimerkeissä 1-15 esitetyillä tavoilla ja laukaistiin tämän keksinnön kanssa rinnakkaisessa keksinnössä 25 "Kirurginen asennusinstrumentti" esitetyllä tavalla (kopio keksintöä koskevasta patenttihakemuksesta on oheisena) teurastetun lampaan nivelkierukan kuolleeseen kudokseen. Kudokseen tehtiin halkaisijaltaan 1,2 mm: n kokoisella teräspiikillä esireikä (n. 15 mm pitkä) 30 noin 45° kulmassa nivelkierukan pintaan nähden.

Implantin kärjen pää työnnettiin varovasti esireikään nivelkierukan kudosta vasten, ja implantti laukaistiin nivelkierukassa olevaan esireikään. Kunkin implantti-materiaalin kokeilussa laukaistiin viisi rinnakkaista 35 implanttia. Kaikki esimerkkien 1-4, 6, 9, 11-12 ja 14 mukaan valmistetut itselujitetut implantit tunkeutuivat hyvin nivelkierukkaan murtumatta tai taipumatta. Yhteensä 7 esimerkkien 5, 7, 8, 10 ja 13 mukaisesti 20 9 5 5 3 7 valmistetuista implanteista taipui tai meni vinoon eikä tunkeutunut kunnolla nivelkierukkaan. Ne eivät kuitenkaan murtuneet.

5 Esimerkkien 1-10 mukaisesti valmistetuilla ruisku- puristetuilla lujittamattomilla implanteilla tehtiin vertailevia laukaisukokeita. Implanteista yhteensä 21 taipui ja/tai murtui (raaka-aineesta riippuen) laukaisun aikana.

10 Nämä kuolleilla nivelkierukoilla tehdyt tutkimukset osoittivat, että keksinnön mukaiset itselujitetut implantit eivät rikkoutuneet niitä nivelkierukan kudokseen laukaistaessa. Tällöin rinnakkaisessa 15 patenttihakemuksessa esitetty laukaisumenetelmä soveltuu niihin päinvastoin kuin useisiin lujittamat-tomiin implantteihin, jotka rikkoutuivat ja joita ei sen vuoksi voi käyttää helpolla ja nopealla laukaisu-menetelmällä.

20 ESIMERKKI 17.

Esimerkin 1 mittasuhteet omaavia keksinnön mukaisia implantteja käytettiin kokeiltaessa lampailla kirurgi— 25 sesti aiheutettujen nivelkierukan vaurioiden kiinni tystä. Kokeilussa käytettiin seuraavia itselujitettuja (self-reinforced, SR) implantteja: esimerkin 3 mukaisia SR-PGA-implantte ja, esimerkin 4 mukaisia SR-PGA-implantteja, esimerkin 6 mukaisia SR-PLLA-implantteja, 30 esimerkin 9 mukaisia SR-PGA/PLA-implantteja, esimer kin 11 mukaisia SR-PLLA-implantteja, esimerkin 12 mukaisia SR-PGA-implantteja ja esimerkin 15 mukaisia polylaktidi-stereokompleksi-implantteja. Kutakin implanttia kokeiltiin kahdella eläimellä. Implantit 35 asetettiin paikoilleen nivelkierukan tähystyksen yhteydessä suorassa näköyhteydessä kirurgisesti aiheutettuihin nivelkierukan vaurioihin laukaisemalla implantit rinnakkaisen keksinnön mukaisella asennus- il 21 95537 instrumentilla nivelkierukan kudokseen tehtyyn esi-reikään. Operaatioiden aikana ei tapahtunut implanttien murtumista, taipumista tai haitallista kulkeutumista paikoiltaan. Lisäksi käytettiin kahta kontrollieläintä, 5 joille ei suoritettu vaurion korjauskirurgiaa. Eläimet lopetettiin 12 viikon kuluttua ja nivelkierukat tutkittiin. Kontrollieläimissä havaittiin hallitsematonta paranemista ja nivelkierukan kudoksen siirtymiä. Useimmat (n. 80 %) keksinnön mukaisilla implanteilla 10 hoidetuista nivelkierukoista olivat parantuneet hyvin ja kuituja oli muodostunut murtumakohdan yli.

Claims (10)

22 95537

1. Kirurginen implantti, joka on muodostettu nuoli-maiseksi, sisältäen varsiosan (1), jonka ensimmäinen 5 pää on muodostettu kantaosaksi (2) ja jonka toinen pää on muodostettu kärkiosaksi (3) käsittäen pidätys-elimet (5), jotka on tarkoitettu implantin käyttötarkoituksen mukaisessa asennetussa asennossa pidättämään implanttia paikoillaan erityisesti asennussuuntaan 10 nähden vastakkaiseen suuntaan, jolloin kantaosa (2) ulkonee varsiosan (1) ulkopinnasta ja jolloin implantti on valmistettu kudosolosuhteissa oleellisesti absorboituvasta polymeeristä tai polymeeriseoksesta, joka sisältää samoin polymeeriä tai polymeeriseosta olevia 15 lujiterakenteita tai vastaavia, tunnettu siitä, että kantaosa on muodostettu oleellisesti varsiosan pituussuuntaisesta ainakin yhdestä levyosasta tai vastaavasta (4) , joka yhdestä reunastaan (4a) kiinnittyy varsi-osaan (1) ja että pidätyselimet (5) on sopivimmin 20 muodostettu ainakin osittain leikkaamalla varsiosan (1) materiaalia suomuina iseksi rakenteeksi olennaisesti varsiosan (1) pituussuunnassa ja/tai vinottain pituussuuntaan nähden.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen implantti, tunnettu siitä, että levyosan (4) tai vastaavan vahvuusmit-ta (x) on korkeintaan yhtä suuri kuin varsiosan (1) maksimiläpimitta (V) vahvuusmitan (x) suunnassa.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kirurginen im plantti, tunnettu siitä, että implantti käsittää ainakin kaksi levyosaa (4) , jotka ulkonevat varsiosasta (1) kahteen tai useampaan suuntaan. 1 Il

4. Jonkin patenttivaatimuksista 1-3 mukainen im plantti, tunnettu siitä, että levyosa (4) on kaksiosainen ja että osat ulkonevat vastakkaisiin suuntiin varsiosasta (1). 23 95537

5. Jonkin patenttivaatimuksista 1-4 mukainen implantti, tunnettu siitä, että levyosa (4) on monikulmion, olennaisesti nelikulmion, sopivimmin 5 suorakaiteen muotoinen, että levyosan (4) se reuna (4b) , joka liittyy varsiosan (1) päätyyn (la) on samassa tasossa kuin mainittu pääty (la) ja että levyosan (4) etureuna (4c) on poikittaissuuntainen varsiosan (1) pituussuuntaan nähden. 10

6. Jonkin patenttivaatimuksista 1-5 mukainen implantti, tunnettu siitä, että varsiosa on oleellisesti poikkileikkausmuodoltaan sinänsä tunnetusti monikulmiomuoto, kaarevapintainen muoto tai sopivimmin 15 tasavahva ympyrämuoto ja että levyosan (4) vahvuus-mitta (x) on pienempi kuin mainitun ympyrämuodon halkaisija (V).

7. Jonkin patenttivaatimuksista 1-6 mukainen im- 20 plantti, tunnettu siitä, että levyosa (4) on tasavahva.

8. Patenttivaatimuksen 1 mukainen implantti, tunnettu siitä, että pidätyselimet (5) on muodostettu suomumai- 25 seksi rakenteeksi varsiosaan (1) koko varsiosan (1) kehämitalle kärkiosan (3) yhteyteen.

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen implantti, tunnettu siitä, että kärkiosan (3) yhteydessä olevat pidätys- 30 elimet (5) on muodostettu varsiosan (1) materiaaliin tehdyillä leikkauksilla (6) tai vastaavilla, joiden avulla osa varsiosan materiaalista on erotettu tyviosastaan (5a) varsiosaan (1) liittyviksi piikeiksi tai vastaaviksi, joiden varsi (5b) ja kärki (5c) 35 suuntautuvat implantin kantaosaan (2) päin, jolloin mainitut piikit tai vastaavat muodostavat mainitun suomumaisen rakenteen rivi- ja/tai satunnaisjärjestyk-sessä. 24 95537

10. Patenttivaatimuksen 8 mukainen implantti, tunnettu siitä, että leikkaukset (6) tai vastaavat on ainakin joissakin pidätyselimissä (5) siten muodostettu, että ne käsittävät ensimmäisen olennaisesti kaarevan osuuden 5 (6a), jonka kohdalle ko. pidätyselimen kärki (5c) muodostuu ja toisen olennaisesti varsiosan pituussuuntaisen osan (6b) , jonka kohdalle muodostuu pidätys-elimen (5) varsi (5b) tai että leikkaukset (6) ovat ainakin joissakin pidätyselimissä suoria vinosti 10 varsiosan (1) sisäosaan suuntautuvia leikkauksia. Il 25 9 5 5 3 7