JP6352183B2 - 骨代替材料で作られた本体および製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、骨代替材料で作られた基本構造体を備える、組織の空洞、例えば骨の空洞に埋め込まれる生体適合性本体（biocompatible body）に関する。本発明はさらに、組織の空洞、例えば骨の空洞に埋め込まれる生体適合性本体を製造する方法にも関する。

合成骨または自然骨の代替材料が、医学において、特に歯科医学において歯科インプラント埋込み時に、骨内の欠損部または空洞を埋めるために使用されている。骨代替材料は多孔性であり、新生骨形成を誘導する物質（骨誘導性物質）で強化（enrich）されることが多い。歯牙欠損または歯周炎の結果として顎骨委縮に悩まされる人においては、歯科インプラントにとって十分な骨を大抵利用することができず、したがって、歯科インプラントが設けられる前に複雑な骨増強対策が必要となる。その結果、治療にいくつかの外科的処置が求められることが多い。第１の外科的処置では、骨代替材料が、顎骨の空洞または骨委縮のせいで十分な骨が存在しない領域の空洞に導入される。乱されない再生を可能にするために、導入された骨代替材料は、複雑で困難な手術において膜（例えば、Ｇｅｉｓｔｌｉｃｈ ＡＧのＢｉｏ−Ｇｉｄｅ（登録商標）膜）で保護されなければならないことが多い。この膜は、特に、骨代替材料で充填された空洞内への軟組織の成長を妨げる。その後、新たに形成された骨組織が、数か月の再生期間中に導入済み骨代替材料内へ徐々に成長するかまたは導入済み骨代替材料に取って代わる（骨伝導能）。再生期間に続いて、インプラント体が、第２の外科的処置において新たに形成された骨内に挿入され、その後別のステップで、インプラント体上に、アバットメントもしくは直接的に歯冠、ブリッジまたは別のプロテーゼが置かれる。外科的処置は費用がかかり、常に感染のリスクがある。加えて、インプラントの挿入は埋込み部位に術後疼痛を引き起こす。さらに、患者の生活の質は再生期間中に大きく損なわれる。例えば、２つの外科的処置の間の再生期間は通常、歯科インプラント埋込みのために３〜６カ月になる。

本発明の目的は、骨の空洞に簡単に埋め込まれる上述したタイプの生体適合性本体を提供することであり、生体適合性本体は、治療費を削減するとともに、例えば歯科インプラント埋込み時に患者が感染するリスクを低減する。加えて、生体適合性本体は、全治療期間中の患者の生活の質を向上させることになる。

この目的は、請求項１の特徴によって達成される。したがって、本発明による上述したタイプの生体適合性本体は、生体適合性本体が連結要素を備え、連結要素が生体適合性本体の基本構造体に少なくとも部分的にはめ込まれることを特徴とする。

本発明による生体適合性本体は、簡易的な外科的処置において骨内の空洞に挿入することができ、生体適合性本体の基本構造体は、空洞または骨委縮のせいで十分な骨が存在しない領域を埋める。その後、新たに形成された骨組織が、数か月の再生期間の間に、導入された生体適合性本体の骨代替材料で作られた基本構造体内へ徐々に成長するかまたはその基本構造体に取って代わる。再生期間に続いて、例えば、アバットメントもしくは直接的に歯冠、ブリッジまたは別のプロテーゼが連結要素に設けられてもよい。膜を設ける複雑で困難な外科処置および／または新たに形成された骨内にインプラント体を挿入する追加の外科的処置はもはや必要ない。したがって、本発明による生体適合性本体は、２回の外科的処置を必要とするためにしばしば用いられ、したがって感染リスクの増大、治療費の上昇、インプラント埋込み部位の術後疼痛、および２回の手術の間の長い期間による生活の質の悪さを引き起こしていた治療を、たった１回の外科的処置により行うことを可能にする。その結果、費用および感染リスクが低減されうるとともに、手術間の長い待機期間が回避されうる。

本発明による生体適合性本体の第１の好ましい実施形態では、連結要素は頭部を備え、頭部は、基本構造体がカラーの形状で連結要素の頭部を取り囲むように生体適合性本体の基本構造体にはめ込まれる。例えば、連結片は、従来の歯科インプラント、ねじ、または特にはめ込み用に製造された連結片とすることができる。連結片は、連結片がそれを用いて既存の骨内に挿入されうる固定部を備えることもでき、生体適合性本体の基本構造体は、骨の空洞または骨委縮のせいで十分な骨が存在しない領域を埋める。

本発明による生体適合性本体の第２の好ましい実施形態では、連結要素は固定部を備え、連結要素は固定部と共に生体適合性本体の基本構造体に確実にはめ込まれる。例えば、連結片は、従来の歯科インプラントまたは特にはめ込み用に製造された連結片とすることができる。この実施形態では、生体適合性本体は骨の空洞内に挿入されうる。

連結片を骨代替材料で作られた基本構造体にはめ込むことにより、または、骨代替材料によって確実に取り囲まれることにより、固定部のさらに多様な形状が可能となる。固定部は、固定部が基本構造体に押し込まれるかまたはねじ込まれることを可能にする形状を有する必要がない。連結片は、基本構造体内に接着されたりセメントで結合されたりする必要もない。

骨代替材料は、例えば歯科インプラント埋込み時に骨の欠損部または骨のより大きな空洞を埋めるために使用される材料を意味すると理解される。骨代替材料は、軟組織が空洞内へ成長するのを妨げるとともに骨の増強を助けるためのものである。新たに形成された骨は、この目的で骨代替材料と共に成長することができ、あるいは、骨代替材料は、部分的にまたは全体的に再吸収され、新たに形成された骨で置き換えることができる。骨代替材料は、合成物または自然物とすることができる。

生体適合性本体の基本構造体は、骨の空洞内または骨委縮のせいで十分な骨が存在しない領域内に挿入される前に、本体の形状がその空洞または領域の形状に適合することができるように、寸法安定性がありしかも作業がしやすい骨代替材料から製造されることが好ましい。基本構造体は、その空洞または領域にぴったり収まるように直接形状を定めることもできる。

すべての実施形態において、連結要素は、接合要素または仕上げ要素用の受容開口部を有することが好ましい。受容開口部は、接合要素または仕上げ要素にとって本体の基本構造体の外側からアクセス可能となるようにすることができる。しかしながら、受容開口部は、生体適合性本体が骨の空洞内に挿入される前に本体の基本構造体内に配置され露出されるだけでもよい。加えて、受容開口部はカバーなどの閉鎖要素で閉鎖することができ、閉鎖要素は、接合要素または仕上げ要素を取り付ける前に除去することができる。

別の好ましい実施形態では、固定部は、固定部が耐ねじれ性態様で基本構造体にはめ込まれるように形状を定められる。このことは、例えば、固定部の非円形断面によって実現することができる。固定部のこのような耐ねじれ性形状は、例えば長方形断面を有する、または、リブ、ウイング、フィン、瘤状部、フック、突出部、板、格子などが形成される。

耐ねじれ性形状に加えて、または耐ねじれ性形状とは無関係に、本発明による生体適合性本体の固定部は、固定部がそれによって基本構造体内に係合されるアンダカットを有し、基本構造体に損傷を与えずに固定部を基本構造体から引き抜くことができないようにすることが好ましい。このことは、例えば、固定要素の異なる寸法の断面によって、または、基本構造体がその中で係止することができる連結要素内の凹所によって実現することができる。

すべての実施形態において、連結要素は一部品としてまたは複数部品として設計されうる。連結要素は、セラミック材料、金属、ポリマー、またはプラスチック材料で作られることが好ましい。さらに、基本構造体は、新生骨形成を改善するために骨伝導性とすることができる。このことは、例えば、骨誘導性組成物および／または医薬品で追加的に強化されうる空洞または細孔によって実現することができる。しかしながら、異なる機能を有する他の生理活性物質、例えば、軟組織が基本構造体内へ成長するのを妨げる物質などが埋め込まれることも可能である。

「骨誘導性」（骨誘導性）という用語は、物質が新生骨形成を誘導することができる場合に用いられる。材料が自然骨の成長を促進するように骨格として働くことができる場合、これは骨伝導能と呼ばれる。このような材料は、骨伝導性であるかまたは骨伝導性構造を有する。

基本構造体は、微孔性の相互連結構造を有することが好ましい。基本構造体は、例えば、ジャイロイドまたはジャイロイド状の構造とすることができる。

基本構造体は、さらに、例えば歯科用途の場合に軟組織の内植および付随する骨再形成の減少を妨げるために、埋込み状態で軟組織に面する側に閉鎖構造を有することができる。したがって、他の従来の歯科用途で推奨されるような膜は必要ない。

構造体を提供する組成物として、骨代替材料は、リン酸カルシウム、好ましくはカルシウムヒドロキシアパタイト（Ｃａ_１０（ＰＯ_４）_６（ＯＨ_２、ＨＡ）、ベータリン酸三カルシウム（Ｃａ_３（ＰＯ_４）_２、ベータＴＣＰ）またはニ相リン酸カルシウムと、バイオガラスと、バイオポリマー、好ましくはポリマー酸もしくはポリラクチド（ＰＬＡ）、ポリエルラクチド（ＰＬＬＡ）、キトサン、コラーゲン、アルギン酸塩、シリコン、合成ヒドロゲルまたはヒアルロナンと、それらの混合物と、でなる群から選択された材料を含むことが好ましい。

考えられる骨誘導性組成物としては、例えば、骨髄抽出物、多血小板血漿（ＰＲＰ）、血小板メディエータ濃縮物（platelet-mediator concentrate）（ＰＭＣ）、ｒｈＢＭＰ（組換えヒト骨形成蛋白質）などの合成因子などがある。

別の実施形態では、生体適合性本体は、骨代替材料で作られた基本構造体に加えて、生体適合性材料、好ましくは軟骨代替材料または代替皮膚組織などの代替軟組織で作られた第２の構造体を備える。生体適合性材料は、コラーゲンをベースとする材料とすることができる。第２の基本構造体は、骨代替材料で作られた基本構造体上にまたはその基本構造体内に設けることができ、同じ方法を用いるが異なる材料を用いて形成される。

本発明はさらに、骨の空洞に埋め込まれる本発明による生体適合性本体を製造する方法にも関する。この方法は、（i）連結要素を用意するステップと、（ii）骨代替材料で作られた基本構造体を、連結要素が骨代替材料で作られた基本構造体にはめ込まれるように取り付けるステップと、を含む。

骨の空洞に埋め込まれる本発明による生体適合性本体を製造するためには、国際公開第２００９／０４０３５２号パンフレットに記述されているような骨代替材料で作られたブロックを製造する方法が使用されることが好ましい。この方法では、骨代替材料で作られた基本構造体が、複数の層を重ね合わせて堆積させることによって形成される。複数の層はそれぞれ、互いに距離を置いて配置され、好ましくは互いに平行に延びる骨代替材料で作られた複数の列を備える。骨誘導性組成物が列相互間の中間領域に追加的に導入されうる。この方法は、骨代替材料を所望の形状を有する三次元ブロックに製造するために使用されうるか、あるいは複数の材料からなる複合材料が製造されうる。上記のブロックまたは複合材料は微孔性の相互連結構造を有する。この点に関して、参照によりその内容が本出願に組み込まれている出願の国際公開第２００９／０４０３５２号パンフレットについて説明する。この方法は、材料を個々の点または短い線の形で層ごとに設けることによって任意の外部構造および内部構造を有する本体を製造するために使用することもできる。例えば、この方法により、ジャイロイドまたはジャイロイド状の構造体を製造することができる。

好ましい製造方法では、骨代替材料で作られる基本構造体は、連結要素が基本構造体に少なくとも部分的にはめ込まれるまで、連結要素の周りに列ごとに形成される。固定部の耐ねじれ性要素およびアンダカットを完全に埋めること、または、これらの耐ねじれ性要素およびアンダカットが基本構造体によって取り囲まれることも可能である。設けられるべき層の列は、先の層の列に対して好ましくは約３０度〜９０度の角度で配置されて、骨誘導性組成物および／または医薬品もしくは生理活性製品で充填されうる微孔性の相互連結構造が作られるようにすることが好ましい。このような微孔性の相互連結構造を備える本体は、例えば縫合によって骨に取り付けることができる。しかしながら、これらの層は、互いに対して一定角度で連続する列として設ける必要はない。これらの層は恣意的に連続して設けることができ、それにより、他の構造体、例えば上述したジャイロイドまたはジャイロイド状の構造体も製造されうる。

本発明による方法の別の実施形態では、骨代替材料で作られる基本構造体は、注封されるかまたは固定部の周囲で発泡形成されることができる。

本発明による生体適合性本体は、連結要素と共に、歯科インプラントのための歯科医学において使用されうることが好ましい。指関節などの関節ジョイント用のコネクタとしての使用も同様に可能である。

本発明について、図面に関連して例示的な実施形態に基づいて以下でより詳細に説明する。

図１（ａ）は、はめ込み連結要素を有する本発明による本体の一実施形態を、図１（ｂ）の交差線Ｃ−Ｃに沿った頭部の側断面図で示している。 図１（ｂ）は、はめ込み連結要素を有する本発明による本体の一実施形態の上面図を示している。 図２は、はめ込み連結要素を有する本発明による本体の一実施形態の斜視図を示している。 図３は、はめ込み連結要素を有する本発明による本体の一実施形態の、図２の線Ａ−Ａに沿った断面図を示している。 図４は、はめ込み連結要素を有する本発明による本体の一実施形態の、図２の線Ｂ−Ｂに沿った断面図を示している。 図５（ａ）は、連結要素の一実施形態の側面図を示している。 図５（ｂ）は、連結要素の一実施形態の底面図を示している。 図６（ａ）は、連結要素の別の実施形態の側面図を示している。 図６（ｂ）は、連結要素の別の実施形態の底面図を示している。 図７（ａ）は、連結要素の別の実施形態の側面図を示している。 図７（ｂ）は、連結要素の別の実施形態の底面図を示している。 図８は、本発明による縫合された本体の概略図を示している。 図９は、はめ込み連結要素を有する本発明による本体の別の実施形態を示している。

図１は、はめ込み連結要素１０を有する本発明による本体１の一実施形態を示す。図１（ａ）において、本体は、図１（ｂ）の交差線Ｃ−Ｃに沿った連結要素１０の頭部１４の側断面で示されている。図１（ｂ）において、本体１は、連結要素１０の受容開口部１２の上面図で示されている。連結要素は、例えば、「ねじ」として設計された固定部を有する従来の歯科インプラントである。本体１は、生体適合性骨代替材料で作られた基本構造体２をさらに備え、連結要素１０の頭部１４は、基本構造体２がカラーの形状で頭部１４を取り囲むように基本構造体２にはめ込まれる。基本構造体２は円筒体として示されているが、本体が挿入されるべき空洞の形状に応じて異なる形状を有してもよい。さらに、基本構造体は、基本構造体が挿入前に空洞の形状に容易に適合できるように、寸法安定性がありしかも作業がしやすい材料から製造されうる。基本構造体の他の特性について以下で説明する。

図９は、はめ込み連結要素１０を有する本発明による本体１の別の実施形態を示す。図１（ａ）の実施形態に反して、連結要素１０は皿ねじなどのねじであり、ねじの頭部領域１４および／または首部領域１５は基本構造体２に部分的にはめ込まれる。

図２は、はめ込み連結要素１０を有する本発明による本体１の一実施形態の斜視図を示す。本体１は、生体適合性の骨代替材料で作られた基本構造体２を備える。図１の実施形態に反して、固定部１１（図２において明らかではない）を有する連結要素１０は基本構造体にはめ込まれる。連結要素の受容開口部１２だけが図２に見られ、受容開口部１２は本体１の基本構造体２の上にわずかに突出している。基本構造体２は円筒体として示されているが、本体が挿入されるべき空洞の形状に応じて異なる形状を有してもよい。さらに、基本構造体は、基本構造体が挿入前に空洞の形状に容易に適合できるように、寸法安定性がありしかも作業がしやすい材料から製造されうる。

図３は、はめ込み連結要素１０を有する本発明による本体１の一実施形態の、図２に示されている線Ａ−Ａに沿った断面図を示す。点線は受容開口部１２を表している。固定部１１において、連結要素１０は半径方向外方に向けられたウイング１３を備え、ウイング１３は外側に向かって広がっている。このようにして、連結要素１０は、本体１の基本構造体２に耐ねじれ性態様ではめ込まれる。

図４は、はめ込み連結要素１０を有する図３の本発明による本体１の一実施形態の、図２に示されている線Ｂ−Ｂに沿った断面図を示す。外方に向けられたウイング１３は、受容開口部を発端として下方に広がっている。下から、すなわち受容開口部の方向に向かって見られるように、連結要素１０の固定部１１は、基本構造体２に損傷を与えずに基本構造体２から連結要素１０を引き抜くことができないように、本体１の基本構造体２内で係合されるアンダカットを有する。

基本構造体２は、図１〜図４に交差格子ハッチングで表されている空洞または細孔を備える。基本構造体は、微孔性の相互連結構造を有することが好ましい。基本構造体は、例えば、ジャイロイドまたはジャイロイド状の構造を有することができる。これらの空洞は、骨誘導性組成物および／または医薬品もしくは生理活性製品で充填または強化されうる。

図５〜図７は連結要素１０の３つの異なる実施形態を示し、（ａ）は側面図を示し、（ｂ）は底面図を示している。点線は、いずれの場合にも接合要素または仕上げ要素用の受容開口部１２を示している。３つの連結要素は、いずれの場合にも固定部１１の設計が異なる。図５の実施形態は、外側に向かって放射状に広がる４つの側方ウイング１３を有する固定部１１を備える。対照的に、図６および図７の実施形態のウイングは、いずれの場合にも外側に向かって同じ幅を有する。３つのすべての実施形態において、ウイング１３は、本発明による本体１の基本構造体２に耐ねじれ性固定をもたらす。このようにして基本構造体２にはめ込まれた連結要素は、この連結要素に損傷を与えずに基本構造体２に対して回転させることはできない。

さらに、図５〜図７に示されている諸実施形態は、下から受容開口部１２に向かう方向に向かって見て分かるように、固定部１１内にアンダカットを有し、基本構造体２にはめ込まれる連結要素が基本構造体２内でアンダカットと係合するようにする。このことは、図５および図６の実施形態において、ウイング１３の幅が受容開口部を発端として下方に増大しているという点で実現される。図７の実施形態では、ウイング１３は、ウイング１３の幅が受容開口部１２を発端として下方に減少し、ウイング１３が基本構造体に完全にはめ込まれるように、全く逆の方法で形状を定められる。このようにしてはめ込まれた連結要素は、基本構造体２に損傷を与えずに基本構造体２から引き抜くことができない。

他の形の固定、特に耐ねじれ性固定も可能である。例えば、固定部は、角のある断面、特に長方形断面を有することができる。ウイングの代わりに、リブ、フィン、瘤状部、フック、突出部、一体的に形成された板、格子などの要素を形成することも可能である。加えて、これらの要素の数は異なることができる。

上述したアンダカットは、例えば、固定要素の異なる寸法の断面によって、または、基本構造体が係止することができる連結要素内の凹所によって実現することもできる。

図８は、はめ込み連結要素１０を有する本発明による本体１の概略図を示す。図１〜図４の他の実施形態と同様に、本体１の基本構造体２は目の粗い多孔性の相互連結構造を有する。この構造体は、本体１を骨２１に１つまたは複数のステッチ２２によって縫合するために使用することができる。

１…本体、２…基本構造体、１０…連結要素、１１…固定部、１２…受容開口部、１３…ウイング、１４…頭部、１５…首部、２１…骨、２２…ステッチ。

Claims (16)

1. 骨代替材料で作られた基本構造体（２）を備え、前記基本構造体（２）が複数の層を備え、前記複数の層は、それぞれ、骨代替材料で作られた複数の列を備え、前記複数の列は、互いに距離を置いて配置される、骨の空洞に埋め込まれる生体適合性本体（１）において、
   当該生体適合性本体（１）の前記基本構造体（２）に少なくとも部分的にはめ込まれる、固定部（１１）を備えた連結要素（１０）を備え、
   前記連結要素（１０）が、接合要素または仕上げ要素用の受容開口部（１２）を備え、前記受容開口部（１２）は、前記生体適合性本体（１）が埋め込まれた後、当該生体適合性本体（１）の前記基本構造体（２）の外側からアクセス可能であり、
   前記固定部（１１）は、前記基本構造体（２）によって完全に取り囲まれる耐ねじれ要素を用いて耐ねじれ性態様で前記基本構造体（２）にはめ込まれるように形状が定められ、
   前記固定部（１１）は、外方に向けられたウィング（１３）を備え、前記ウィング（１３）は前記受容開口部（１２）から下方に広がっていることを特徴とする、生体適合性本体（１）。
2. 前記連結要素が頭部を備え、前記頭部は、前記基本構造体がカラーの形状で前記連結要素の前記頭部を取り囲むように当該生体適合性本体の前記基本構造体にはめ込まれることを特徴とする、請求項１に記載の生体適合性本体（１）。
3. 前記連結要素（１０）が前記固定部と共に当該生体適合性本体（１）の前記基本構造体（２）にはめ込まれることを特徴とする、請求項１に記載の生体適合性本体（１）。
4. 前記連結要素の前記固定部は、前記連結要素が前記基本構造体内で係合されるアンダカットを有することを特徴とする、請求項３に記載の生体適合性本体（１）。
5. 前記連結要素が一部品として設計されることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の生体適合性本体（１）。
6. 前記連結要素が、セラミック材料、金属、ポリマー、またはプラスチック材料で作られることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の生体適合性本体（１）。
7. 骨代替材料で作られた前記基本構造体が骨伝導性であることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の生体適合性本体（１）。
8. 骨代替材料で作られた前記基本構造体が空洞を備え、前記空洞が、骨誘導性組成物および／または医薬品もしくは生理活性製品で強化されることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の生体適合性本体（１）。
9. 骨代替材料で作られた前記基本構造体が、微孔性の相互連結構造、ジャイロイドまたはジャイロイド状の構造を有することを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載の生体適合性本体（１）。
10. 前記基本構造体の形状が前記骨内の前記空洞の形状となっていることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載の生体適合性本体（１）。
11. 生体適合性材料、軟骨代替材料または代替皮膚組織などの代替軟組織で作られた第２の基本構造体を備えることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の生体適合性本体（１）。
12. 前記受容開口部（１２）は、アバットメントもしくは歯冠、ブリッジまたは別のプロテーゼ用である、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の生体適合性本体（１）。
13. 請求項１〜１２のいずれか一項に記載の生体適合性本体（１）を製造する方法であって、
    連結要素を用意するステップと、
    骨代替材料で作られた前記基本構造体に前記連結要素がはめ込まれるように、骨代替材料で作られた基本構造体を前記連結要素に取り付けるステップと、
    を含む方法。
14. 前記基本構造体を取り付ける前記ステップが、
    ａ）骨代替材料で作られた前記基本構造体の層を、互いに距離を置いて配置された列をなして、それによって中間領域が作られる工程と、
    ｂ）前記層間の前記中間領域を骨誘導性組成物で強化する工程と、
    ｃ）前記工程ａ）および前記工程ｂ）を繰り返して、前記連結要素を少なくとも部分的にはめ込む多層基本構造体が作られる工程と、
    を含むことを特徴とする、請求項１３に記載の生体適合性本体（１）を製造する方法。
15. 前記工程ｃ）において、設けるべき前記層の前記列を、先の層の前記列に対して約３０度〜９０度の角度で配置して、微孔性の相互連結構造が作られるようにすることを特徴とする、請求項１４に記載の方法。
16. 生体適合性材料、軟骨代替材料または代替皮膚組織などの代替軟組織で作られた第２の基本構造体が、骨代替材料で作られた前記基本構造体を取り付けるのと同時に、または骨代替材料で作られた前記基本構造体を取り付けた後で設けられることを特徴とする、請求項１３〜１５のいずれか一項に記載の方法。

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