ITVI20010128A1 - Innesto biomedico per strutture scheletriche - Google Patents

Description

Descrizione del brevetto per invenzione industriale avente titolo:“INNESTO BIOMEDICO PER STRUTTURE SCHELETRICHE".

DESCRIZIONE

L’invenzione concerne un innesto biomedico particolarmente adatto ad essere impiegato negli interventi chirurgici di ricostruzione della struttura scheletrica,

Sono note tecniche di intervento chirurgico di ricostruzione di parti della struttura scheletrica che si rendono necessarie in seguito per esempio alla rottura traumatica di ossa, in seguito a forme patologiche come tumori, osteoporosi, od ernia al disco, oppure ancora negli interventi di osteotomia tibiale.

Tale tipologia di interventi consiste sostanzialmente nell'inserzione nelle zone di interesse di innesti che, dopo l’intervento, svolgono la funzione di sostegno propria delle ossa oppure in altri casi svolgono la funzione di distanziatore, come per esempio accade per i dischi intervertebrali.

Una prima tecnica nota di intervento consiste nella sostituzione della parte ossea lesionata con una parte autoioga, attraverso l'asportazione ed il reinnesto di determinate parti di ossa dallo stesso paziente o, in altri casi, da un donatore.

Tale metodologia garantisce un totale riassorbimento dell'osso innestato da parte dell'organismo che lo riceve, con limitati problemi di rigetto in quanto l’innesto è riconosciuto come parte stessa dell ’organismo.

Un primo problema di tale tecnica consiste nel fatto che non sempre la parte dell'osso asportato possiede le caratteristiche di tenuta meccanica delle parti che va a sostituire, essendo la struttura ossea diversa secondo il tipo d’osso.

Un secondo problema di tale tecnica è costituito dalla necessità di effettuare un intervento chirurgico preventivo danneggiando l'arto da cui viene prelevato e causando gli inevitabili fastidi postoperatori per il donatore.

Per ovviare a tali inconvenienti sono state introdotte metodologie di intervento che non prevedono l'utilizzo di parti autologhe.

Una prima di tali metodologie appartenenti alla tecnica nota consiste nell 'utilizzo di una protesi con funzione principale di distanziatore, per mantenere costante la distanza tra i corpi in cui è interposta.

In particolare, come si osserva in fig. 1 , essa è diffusamente impiegata negli interventi di sostituzione dei dischi intervertebrali lesionati, per esempio a causa di ernie al disco.

Tali protesi artificiali sono costituite sostanzialmente da due gusci in materiale resistente, come per esempio una lega cromo-cobalto, all’interno dei quali sono inseriti dei dischi in materiale plastico che consentono, con la loro elasticità, alla protesi di adattarsi tra vertebra e vertebra.

In altre applicazioni, coppie di tali protesi sono disposte anteriormente e posteriormente o lateralmente alla zona intervertebrale, mantenendo in tal modo l’integrità della zona centrale interessata dal midollo spinale,

Una limitazione di tale tecnica è costituita dal fatto che le protesi, essendo realizzate in materiale inerte, costituiscono un corpo estraneo non assorbibile dall’organismo rimanendo così permanentemente presente in esso.

Un altro inconveniente di tale tecnica è costituito dal fatto che il materiale inerte con cui è costituita la protesi, non consente la formazione di un legame biologico tra la struttura scheletrica e la protesi stessa, ma soltanto un legame di tipo meccanico.

Un’altra tecnica nota consiste nell’utilizzo di protesi a gabbietta, comunemente chiamate “cage” dal termine inglese da cui derivano.

La “cage" è sostanzialmente costituita da un involucro cilindrico con struttura a gabbia di materiale ad alto valore di resistenza alla compressione, come per esempio il titanio. La "cage” che è internamente vuota viene riempita, una volta innestata, con materiale particolare, per esempio polvere d’osso, che favorisce la formazione del ponte osseo tra le zone in cui è innestato.

In una prima applicazione di tale tecnica, rappresentata schematicamente in fig. 2, la “cage” è ancorata alle ossa di due successive vertebre cervicali e successivamente riempita con polvere d’osso che favorisce la formazione del ponte osseo fra le vertebre stesse.

In una differente applicazione, come si osserva in fig. 3, e per una differente patologia, una coppia di “cages” è posta in direzione orizzontale in zona intervertebrale ed esternamente alla zona midollare di due vertebre lombari. La principale limitazione di tale tecnica è costituita dal fatto che, come nel caso precedentemente descritto, il materiale con cui viene realizzata la “cage” è di tipo inerte e quindi non assorbibile dall’organismo. La “cage” rimane quindi permanentemente all’interno dell’organismo dopo l’intervento tramite un legame unicamente di tipo meccanico e non biologico .

Per superare le problematiche succitate, si potrebbero utilizzare innesti costituiti di tessuto osseo biocompatibile non inerte che consentono una volta applicati l’ottenimento di un legame biologico permanente mediante la formazione di ponte osseo e, nel tempo, la totale sostituzione da parte dell’innesto di osso endogeno.

E’ noto infatti che nel trattamento per la preparazione dei tessuti ossei ad uso medico, normalmente di origine animale, si ha una prima fase di ripulitura da ogni residuo organico, tramite solventi, ed una seconda fase di eliminazione di qualsiasi traccia del solvente, attraverso un processo di ceramizzazione che rende tra l’altro inerte il tessuto stesso. A tale scopo lo stesso inventore ha elaborato un metodo di preparazione di tessuti ossei in cui il trattamento per l’asportazione dei residui organici animali permette al tessuto comunque di mantenere la struttura vitale iniziale senza essere reso inerte.

Alla fine del trattamento si ottiene in tal modo un frammento di osso privo di antigeni e totalmente riassorbibile da un qualsiasi organismo nel quale viene innestato, in particolare dal corpo umano.

Frammenti di ossa di dimensioni sufficientemente grandi per realizzare gli innesti si possono ottenere solo da tessuti ossei spugnosi che, come è noto, possiedono buone caratteristiche di assorbibilità ma nel contempo una bassa resistenza meccanica alla compressione.

Frammenti di osso con buone caratteristiche di resistenza meccanica, per esempio costituite di tessuto osseo compatto, sono presenti d’altro canto nelle ossa in limitate zone e non permettono di ottenere innesti di dimensioni sufficientemente grandi.

L'alta resistenza del tessuto osseo compatto derivante dalla sua struttura diminuisce d’altro canto la capacità di assorbimento del tessuto stesso rispetto il tessuto osseo di tipo spugnoso.

La presente invenzione intende eliminare gli inconvenienti sopra citati e superare le limitazioni appena elencate relative ai tessuti ossei trattati.

E’ scopo principale dell'invenzione realizzare un innesto biomedico che sia altamente assorbibile dall'organismo in cui è impiantato.

E' un altro scopo dell’invenzione realizzare un innesto biomedico che presenti una elevata resistenza meccanica atta a supportare i grossi carichi cui la struttura scheletrica è sottoposta.

E’ un ulteriore scopo dell’invenzione realizzare un innesto che sia costituito utilizzando tessuto osseo spugnoso.

E’ un altro scopo dell’invenzione realizzare un innesto che consenta di essere assorbito in tempi rapidi rispetto le soluzioni di tipo noto.

Gli scopi detti ed altri che saranno eventualmente citati durante la descrizione, sono raggiunti attraverso un innesto biomedico per strutture scheletriche particolarmente adatto ad essere inserito tra elementi ossei sottoposti ad alto carico che, in accordo con il contenuto della rivendicazione principale, si caratterizza per il fatto di comprendere almeno una parte principale che viene inserita tra detti elementi ossei ed almeno una parte secondaria di inserto che viene inserita in detta parte principale, dette parti presentando caratteristiche di resistenza meccanica diverse tra loro, almeno una delle quali essendo costituita da tessuto osseo privo di antigeni e riassorbibile.

Secondo una preferita forma di realizzazione la parte principale è di forma sostanzialmente a disco costituita da tessuto osseo privo di antigeni del tipo spugnoso.

Tra le superfici superiore ed inferiore che delimitano tale disco, sono disposte trasversalmente le parti secondarie di inserto costituite di tessuto osseo privo di antigeni e riassorbibile del tipo compatto avente caratteristiche di resistenza meccanica elevate.

In una differente forma realizzativa la parte principale è costituita da tessuto osseo privo di antigeni e riassorbibile di tipo compatto di forma sostanzialmente cilindrica e le parti secondarie di inserto disposte perpendicolarmente alla parte principale e di tipo spugnoso.

Ulteriori caratteristiche e particolarità dell’invenzione verranno meglio evidenziate durante la descrizione di due preferite forme di realizzazione dell’invenzione date a titolo indicativo, ma non limitativo, nelle allegate tavole di disegno ove:

- le figure da 1 a 3 rappresentano differenti varianti esecutive dell’arte nota;

- la fig. 4 rappresenta in vista assonometrica esplosa l’innesto dell’invenzione;

- la fig. 5 rappresenta una vista laterale di fig. 4;

- la fig. 6 rappresenta una variante esecutiva di fig. 4;

- la fig. 7 rappresenta una vista laterale di fig. 6;

- la fig. 8 rappresenta una applicazione del dispositivo di fig. 4;

- la fig. 9 rappresenta una applicazione del dispositivo di fig. 6;

- la fig. 10 rappresenta una ulteriore applicazione del dispositivo di fig. 4.

L’innesto dell’invenzione è rappresentato nelle figg. 4 e 5 ove complessivamente indicato con 1.

Esso comprende una parte principale 2 nella quale veng-no inserite le parti secondarie di inserto 3, rappresentate in fig.

4 separate per semplicità espositiva rispetto alla parte principale 2, ma che nell’esecuzione finale sono inserite all'interno della parte principale 2.

In particolare, come si osserva in fig. 4, la parte principale 2 possiede una forma sostanzialmente di disco delimitata superiormente dalla superficie piana 4 ed inferiormente dalla superficie piana 5, tali superfici appartenenti a rispettivi piani convergenti tra loro che conferiscono all’innesto 1 l'aspetto di cuneo.

Trasversalmente alle superfici 4, 5 si sviluppano le parti secondarie di inserto 3, in numero di due in tale realizzazione, di forma sostanzialmente cilindrica ed individuanti un’asse principale X, come si osserva in fig. 5. In tale forma realizzativa la parte principale 2 è costituita preferibilmente da tessuto osseo privo di antigeni e riassorbibile di tipo spugnoso mentre le parti secondarie di inserto 3 sono del tipo compatto.

La fig. 6 rappresenta una variante esecutiva dell’innesto di fig. 1 ed è complessivamente indicato con 10.

In tale realizzazione la parte principale 11 è di forma sostanzialmente cilindrica e si sviluppa lungo l’asse Y. Essa è preferibilmente costituita di tessuto osseo privo di antigeni e riassorbibile del tipo compatto.

Lungo il corpo individuato dalla parte principale 11 sono inserite due parti secondarie di inserto 12 di forma sostanzialmente cilindrica, i cui assi Z sono disposti lungo una direzione perpendicolare all’asse Y secondo cui si sviluppa la parte principale 11 , e sono costituiti di tessuto osseo privo di antigeni e riassorbibile di tipo spugnoso.

In fig. 8 è rappresentata un’applicazione dell’innesto 1 dell’invenzione negli interventi di ricostruzione dei corpi corticali intervertebrali della spina dorsale.

In tale applicazione una coppia di innesti 1 dell'invenzione viene disposta tra le due vertebre V1 , V2 della spina dorsale, un primo di tali innesti 1 posizionato anteriormente e l’altro posteriormente rispetto la zona centrale M interessata dal midollo spinale.

Si osserva in particolare che l'asse X individuato dalle parti secondarie di inserto 3 coincide con la direzione di carico lungo cui la spina dorsale viene sollecitata dal peso del corpo.

La funzione di tenuta meccanica alle sollecitazioni è realizzata dalle parti secondarie di inserto 3 che essendo costituite in tessuto osseo del tipo compatto possiedono un’alta resistenza meccanica.

La parte principale 2 costituita, come detto, preferibilmente da tessuto osseo di tipo spugnoso, favorisce l’assorbimento nella fase postoperatoria dell’innesto 1 dell’invenzione da parte dell ’organismo per giungere alla fusione intersomatica tra le due vertebre V1 , V 2.

In fig. 9 è rappresentata l’applicazione dell’innesto 10 dell’invenzione di fig. 6, nel caso particolare di applicazione intervertebrale per vertebre cervicali.

In tale rappresentazione una coppia di innesti 10 viene posto nella zona intervertebrale definita tra le due vertebre V3, V4 e disposti lateralmente rispetto alla zona centrale M interessata dal midollo spinale.

In particolare la parte principale 11 essendo costituita da tessuto osseo di tipo compatto realizza essa stessa la funzione di tenuta meccanica tra le vertebre V3, V4.

Le due parti secondarie di inserto 12 di tessuto osseo di tipo spugnoso disposte con il loro asse Z intersecante le vertebre V3, V4, favoriscono la realizzazione del ponte osseo tra le stesse e quindi la fusione intersomatica.

L’applicazione di tale tipo di innesti 10 sarà vantaggiosa come nel caso appena descritto, laddove le dimensioni che esso deve avere sono contenute e permettono la realizzazione della parte principale 11 mediante tessuto osseo compatto che, come detto, è presente nelle ossa in zone di dimensione limitata.

La fig. 10 rappresenta l'applicazione dell’innesto 1 dell’invenzione nel caso di interventi di osteotomia tibiale in cui l’innesto 1 dell’invenzione funge sostanzialmente da cuneo di spessoramento tra le zone in cui viene inserito.

Le parti secondarie di inserto 3 realizzano la funzione di resistenza al carico lungo la direzione X coincidente con la direzione di carico a cui è sottoposto l'osso tibiale, mentre la parte principale 2 consente la formazione del ponte osseo. L’innesto dell’invenzione potrà anche essere vantaggiosamente utilizzato in generale in applicazioni, non rappresentate nelle figure, per la reintegrazione di ossa danneggiate non soggette ad alto carico.

Con riferimento alle applicazioni descritte, dopo l’intervento ed in tempi piuttosto rapidi, tra l'innesto e la struttura ossea in cui è inserito si realizza un legame biologico permanente, sia per la parte principale che per le parti secondarie di inserto, con la formazione del ponte osseo che ne assicura stabilizzazione precoce.

E’ evidente per quanto detto che l'innesto biomedico dell'invenzione nelle sue forme realizzative raggiunge gli scopi previsti.

In fase esecutiva all'innesto dell’invenzione potranno essere apportate ulteriori varianti non descritte e non rappresentate nelle allegate tavole di disegno.

Tali varianti potranno essere costituite per esempio da una differente forma della parte principale e della parte secondaria di inserto, da un diverso numero e disposizione delle parti secondarie di inserto, oppure ancora da un diverso materiale con cui sono costituite, come per esempio il titanio, la ceramica o altro biomateriale ad alto coefficiente di resistenza.

E' da intendersi comunque che tali ed ulteriori varianti se rientranti all’interno del concetto inventivo espresso dalle rivendicazioni che seguono, sono tutte da ritenersi protette dal presente brevetto.

Claims (12)

1. RIVENDICAZIONI 1 ) Innesto biomedico (1 ; 10) per strutture scheletriche particolarmente adatto ad essere inserito tra elementi ossei ( V 1 ; V2, V3; V4) sottoposti ad alto carico caratterizzato dal fatto di comprendere almeno una parte principale (2; 11 ) che viene inserita tra detti elementi ossei (V 1 ; V2, V3; V4) ed almeno una parte secondaria di inserto (3; 12) che viene inserita in detta parte principale (2; 11 ), dette parti (2; 3, 1 1 ; 12) presentando caratteristiche di resistenza meccanica diverse tra loro, almeno una delle quali essendo costituita da tessuto osseo privo di antigeni e riassorbibile.
2. 2) Innesto (1 ) secondo la rivendicazione 1 ) caratterizzato dal fatto che detta almeno una parte principale (2) è costituita da detto tessuto osseo privo di antigeni e riassorbibile del tipo spugnoso atto a favorire la fusione intersomatica di detti elementi ossei (V 1 ; V2).
3. 3) Innesto (1 ) secondo la rivendicazione 2) caratterizzato dal fatto che detta almeno una parte secondaria di inserto (3) è costituita da detto tessuto osseo privo di antigeni del tipo compatto disposto lungo la direzione (X) individuata da detto carico ed atto a realizzare la tenuta meccanica tra detti elementi ossei (V 1 ; V2).
4. 4) Innesto (1 ) secondo la rivendicazione 2) caratterizzato dal fatto che detta almeno una parte secondaria di inserto (3) è costituita da materiale inerte ad alta resistenza meccanica disposto lungo la direzione (X) individuata da detto carico ed atto a realizzare la tenuta meccanica tra detti elementi ossei ( V 1 ; V2).
5. 5) Innesto (1 ) secondo la rivendicazione 4) caratterizzato dai fatto che detto materiale inerte è costituito da titanio.
6. 6) Innesto (1 ) secondo la rivendicazione 4) caratterizzato dal fatto che detto materiale inerte è costituito da bioceramica.
7. 7) Innesto (1 ) secondo la rivendicazione 4) caratterizzato dal fatto che detto materiale inerte è costituito da biomateriale.
8. 8) Innesto (1 ) secondo la rivendicazione 1 ) caratterizzato dal fatto che detta almeno una parte principale (2) è di forma sostanzialmente a disco delimitata da due superfici (4; 5) affacciate, trasversalmente alle quali si sviluppa detta almeno una parte secondaria di inserto (3) avente forma sostanzialmente cilindrica.
9. 9) Innesto (1 ) secondo la rivendicazione 8) caratterizzato dal fatto che dette superfici affacciate (4; 5) appartengono a rispettivi piani convergenti tra loro ed atti a conferire a detto innesto (1 ) un aspetto sostanzialmente a cuneo.
10. 10) Innesto (10) secondo la rivendicazione 1 ) caratterizzato dal fatto che detta almeno una parte principale (11 ) è costituita da detto tessuto osseo privo di antigeni e riassorbibile del tipo compatto ed atto a realizzare la tenuta meccanica tra detti elementi ossei (V3; V4).
11. 11 ) Innesto (10) secondo la rivendicazione 10) caratterizzato dal fatto che detta almeno una parte secondaria di inserto (12) è costituita da detto tessuto osseo privo di antigeni del tipo spugnoso atto a favorire la fusione intersomatica di detti elementi ossei (V3; V4).
12. 12) Innesto (10) secondo la rivendicazione 1 1 ) caratterizzato dal fatto che detta almeno una parte principale (11 ) è di forma sostanzialmente cilindrica, detta almeno una parte secondaria di inserto (12) di forma sostanzialmente cilindrica, l’asse (Y) di detta almeno una parte principale (11 ) e l’asse (Z) di detta almeno una parte secondaria di inserto (12) essendo sostanzialmente perpendicolari tra loro.