專利名稱：骨移植物及其制造方法
背景技術：
通過將相鄰骨結構維持在預定間隔關系中同時使骨在它們之間生長，以使用于融合相鄰骨結構的移植物促進融合。在一些情況下，這些移植物是由身體組織形成的。在從身體組織形成移植物的過程中，使組織來源例如骨形成滿足具體移植物所需的形狀和強度要求的塊。對于骨，該要求常常被具體描述為最小壁厚度、最小承載能力和/或幾何大小和形狀。源組織的一部分，包括在形成移植物中去除的部分將達不到形成完整移植物的要求。因此，常常難以從具體來源獲得高產量。
發明概要本發明提供了用于融合相鄰骨結構的移植物。
在本發明的一個方面，用于融合相鄰骨結構的移植物包括多個骨塊和一個柔性裝置，該柔性裝置包含一個或多個使多個骨塊相互連接的柔性的、細長的、生物相容的連接件。
在本發明的另一方面，移植物還包括一種基體，且相連骨塊形成與基體結合的一串相互連接的骨塊，以形成移植物。
附圖簡要說明將參考附圖討論本發明的各種實施例。這些附圖僅描述本發明的示例性實施例，并不認為是對其范圍的限制。
圖1是用于制造本發明移植物的相互連接的骨塊的示例性實施例的立體圖。
圖2是圖1所示相互連接的骨塊的立體圖，骨塊間具有另一種間隔。
圖3是圖1所示相互連接的骨塊的立體圖，骨塊間具有另一種間隔。
圖4是通過組合圖1-3所示的相互連接的骨塊形成的多層移植物的立體圖。
圖5是通過組合圖1-3所示的相互連接的骨塊形成的多層移植物的立體圖，骨塊是更細長的。
圖6是通過將圖1所示相互連接的骨塊與基體組合形成的移植物的立體圖。
圖7是通過將圖1所示相互連接的骨塊與基體組合形成的移植物的立體圖。
圖8是側面示意圖，顯示圖1-7所示移植物與固定在骨上的附加固定裝置的組合。
具體實施例方式
骨移植物的實施例包括多個通過柔性裝置相互連接的骨塊，形成用于融合相鄰骨結構的承載移植物。相鄰骨結構可包括椎骨、長骨和顱骨等。用于移植的骨可來自任何合適的骨來源，包括移植受者作為自體移植，相同骨塊的另一種來源作為同種異體移植，或不同骨塊來源作為異種移植。骨骼肌組織合適的例子包括肱骨、脛骨、股骨、腓骨、髕骨、尺骨、橈骨、肋骨、椎體等。可通過機加工、刨削、磨削、軋碎、切割、銑削、碎裂、斬斷、壓碎和/或其它合適的方式形成骨塊，以移除骨或將源骨減小為更小的骨塊。骨塊可以是顆粒狀、隨機塊狀、纖維狀、條狀、棍狀、直角棱柱狀、立方體形、球形、圓柱形和/或任何其它合適的形狀。每個骨塊可包含皮質骨層。每個皮層骨塊的預定皮層厚度和幾何形狀比與供體骨形成的完整的或組裝的移植物有關的預定最小壁厚或幾何形狀小。將多個骨塊組合成移植物允許供體骨比用于形成承載移植物的預定的最小承載強度或幾何形狀小。骨塊可具有任何合適的縱向長度、任何合適的寬度以及任何合適的高度。此外，多個骨塊各自還可包含鄰近皮質骨層的松質骨層。
一個或多個柔性裝置可使多個骨塊或骨條相互連接，形成承載移植物。柔性裝置可以包含一個或多個使骨塊相互連接的柔性的、細長的、生物相容的連接件。制造連接件的材料的例子可包括心包、去礦質骨、筋膜、軟骨、腱、韌帶、皮膚、膠原、柔性蛋白、網狀組織、腸粘膜下層、金屬、可再吸收聚合物、不可再吸收聚合物和/或其它合適的材料。
柔性裝置可隔開諸骨塊，使相鄰骨塊以預定間隔分離。相鄰骨塊之間可具有最小間隔或沒有間隔，得到較剛性的相互連接移植物。或者，諸骨塊的間隔可提供較柔性的相互連接移植物。相鄰骨塊的間隔可允許在相鄰的相互連接骨塊處折疊移植物。在一個移植物中可組合剛性和柔性間隔，以使第一對相鄰骨塊和第二對相鄰骨塊間的預定間隔可不同，使得移植物的第一部分較剛性且移植物的第二部分較柔性。可在第二部分處折疊這種移植物，提供在其自身之上折回的較厚移植物，并帶有在折疊之間的較剛性部分。可通過固定裝置，例如系在柔性裝置中的結、固定于柔性裝置的止動件、骨塊和柔性裝置的結合件和/或其它合適的固定裝置，限制骨塊相對于柔性裝置的移動。可通過用粘合劑鎖縫和/或其它合適的方式，將止動件固定于柔性裝置。柔性裝置可結合在骨塊的外面，和/或每個骨塊可包含一個或多個孔使柔性裝置通過這些孔結合骨塊。
相互連接的骨塊可形成一個或多個承載移植物層。例如，多個相互連接的骨塊可形成一層。并且，多個相互連接的骨塊串或鏈可相鄰放置和/或相互連接形成一層。此外，多個相互連接的骨塊可形成一層，例如通過滾卷或折疊單層形成多層或通過堆疊多個相鄰單層，多個相互連接的骨層可形成移植物。具有一層或多層的移植物可具有基本上垂直于一層或多層的層軸線和承載軸線，載荷沿承載軸線從相鄰骨結構施加于移植物。移植物層軸線的方向可基本上垂直于、基本上平行于或以某種其它合適的角度傾斜于承載軸線，從而對移植物定向。
而且，通過附加互連結構將多層系在一起，可使多層固定在一起。互連結構的例子包括編結、釘銷、縫合、壓制、包含粘合劑、膠原交聯或使多層相互連接的任何其它方式。
對于編結，可以按預定的圖案使相互連接的骨塊串編結在一起，形成編結的骨層。
如果將多層釘銷，骨塊中可形成孔，可將由骨、陶瓷、金屬、聚合物和/或其它合適的材料形成的剛性銷針壓制入孔以連接多層。
如果將多層縫合在一起，可形成通過一個或多個骨塊的兩個孔，每個骨塊中的一個孔可用于形成相互連接的骨塊串，一個或多個骨塊中的第二個孔可用于連接多層。
如果用粘合劑連接多層，它可以是膠性粘合劑、水泥質粘合劑和/或其它合適的粘合劑。膠性粘合劑的例子包括纖維蛋白膠、氰基丙烯酸酯、環氧樹脂、聚甲基丙烯酸甲酯、基于明膠的粘合劑和其它合適的粘合劑以及它們的混合物。水泥質粘合劑的例子包括可凝固陶瓷、碳酸鈣、磷酸鈣、石膏和其它合適材料以及它們的混合物。
如果用骨膠原交聯將多塊互相連接，則可使一些骨塊部分地去礦質以暴露骨膠原纖維，然后通過施加熱、壓力、化學物質和/或其它交聯方法可使骨膠原纖維交聯。
相互連接的骨塊和/或由其形成的骨層可與基體組合，形成移植物。例如，通過使骨塊串圍繞基體和/或在基體中定位的纏繞、編結、卷繞、填塞或其它方法，具有合適形狀的基體可與一串相互連接的骨塊組合。還可通過類似于層相互連接中所述的釘銷、縫合、壓制、包含粘合劑、骨膠原交聯和/或任何其它合適的連接方式，使骨塊連接于基體。基體可為直角棱柱狀、球形、盒形、環形、圓柱形、管形、″D″-形、″C″-形和/或任何其它合適的形狀。基體可由骨、可再吸收聚合物、不可再吸收聚合物、金屬、陶瓷、碳和/或任何其它合適的材料構成。
移植物還可包括一個或多個通過移植物的開口，以促進相鄰骨結構的融合。可通過鉆孔、切削、沖孔或其它合適的方式形成一個或多個開口。移植物還可包括在一層或多層內、層之間、和/或(如果存在)在一個或多個開口中的骨生長促進物質。骨生長促進物質的例子包括生長因子，成骨蛋白，骨成形蛋白，包括人重組骨成形蛋白，LIM礦化蛋白，骨糊，骨碎片，去礦質骨，羥基磷灰石，激素，血小板衍生生長因子，骨髓抽提物，干細胞，血小板衍生生長因子、和/或其它合適的骨生長促進物質。一個或多個開口可具有縱軸線，方向可被確定成使其縱軸線平行于移植物的承載軸線，以進一步促進相鄰骨結構間的融合。
參考圖1-3，一種示例性移植物10包括通過柔性裝置14相互連接的多個骨塊12，形成相互連接骨塊串或鏈。柔性裝置可是如圖1所示的單一連接件或是如圖3所示的多個連接件。在示例性實施例中，骨塊包括孔16，柔性裝置14穿過諸孔。骨塊相互間以預定距離20隔開。在圖1中，預定距離較寬，得到較柔性的移植物。在圖2中，預定距離20最小，得到較剛性的移植物。在圖3中，諸預定距離20不相同，使得一部分移植物較柔性而一部分較剛性。圖3的構造促使在較寬的預定距離20處折疊移植物，例如在其自身之上向后折疊它，形成多層移植物。可采用固定裝置18如帽或結，以限制骨塊12相對于另一個骨塊和/或柔性裝置14的移動。或者，骨塊12可結合于柔性裝置14。
骨塊可具有多個孔，以使進一步相互連接。在圖1中，顯示了立方體骨塊，通過立方體六個面的孔的方向基本上相互垂直。多串骨塊10，類似于圖1中所示，組合形成圖4的層疊的移植物。骨塊串10相互鄰近放置，形成所需大小的移植物。通過骨塊中附加的孔連接附加的連接件，以使骨塊串10系在一起形成層24和最終移植物26。
在圖5中，多個細長的骨塊12相互連接，形成層24，堆疊層24并系在一起形成多層移植物28。
或者，如圖6所示，可編結、盤繞或纏繞一個或多個相互連接的骨塊串，形成移植物34。一個或多個串可與基體30組合，得到移植物34的預定形狀和/或剛性。示例性基體為中空″D″形。相互連接的骨塊圍繞移植物螺旋盤繞，形成具有所需幾何形狀和承載能力的移植物。移植物還包括孔36，以促進相鄰骨結構的融合。移植物中包含骨生長促進物質38，例如在孔36內，以進一步促進融合。圖7顯示了帶有一串相互連接的骨塊盤繞并位于孔36內的中空圓柱形基體30的另一種構造32。
圖8示意性地顯示了如上所述的移植物60與固定裝置62聯合使用，形成骨固定系統64。在這種系統64中，融合移植物60位于需要融合在一起的相鄰骨結構66、68之間。固定裝置62可包括一個或多個錨定裝置72，如螺釘、銷、金屬絲和/或其它用于將其與相鄰骨結構66、68連接的裝置，以限制它們之間的相對運動。固定裝置62可基本上防止所有相對運動，或它可允許預定的運動量，例如使移植物60在治愈和融合過程中保持與相鄰骨結構66、68相接觸。固定裝置62的合適例子包括板、內部或外部桿系統、索系統、環扎系統、螺釘和其它合適裝置及其組合。
從供體骨的縱軸線徑向測量，含有皮質骨的骨塊可具有比預定的最小壁厚度和幾何形狀小的預定的層厚度和幾何形狀。例如，在一個實施例中，預定的層厚度和幾何形狀可以在厚度小于2毫米的范圍內，在另一實施例中厚度小于1.8毫米，在又一實施例中厚度小于1.5毫米，在又一實施例中厚度小于1.0毫米，在另一實施例中厚度小于0.5毫米。而且，例如，預定的最小壁厚度和幾何形狀可涉及與形成完整的或組裝的承載移植物有關的最小可接受厚度或幾何形狀。預定的最小皮質幾何形狀可依應用而不同。例如，用于頸椎的最小幾何形狀可顯著小于用于腰椎的最小皮層幾何形狀。例如，在一個實施例中，例如從腓骨形成的完整或組裝的皮質楔形頸椎移植物的預定最小壁厚度或幾何形狀可以是3.0毫米，在另一實施例中是2.5毫米，在又一實施例中是2.0毫米，在又一實施例中是1.8毫米。另一方面，在一個實施例中，完整或組裝的腰椎移植物的最小皮質幾何形狀可以是4.5毫米，在另一實施例中是4.0毫米，在另一實施例中是3.5毫米。
從多個骨塊形成的移植物的耐壓強度，或承載能力的范圍為50牛至20,000牛。例如，實施例可具有大于70牛、或大于800牛、或大于1000牛、或大于1200牛、或大于3000牛、或大于5000牛、或大于7000牛、或大于10,000牛、或大于12,000牛、或大于15,000牛、或大于17,000牛的耐壓強度。此耐壓強度提供的承載能力大于一般松質骨并高達一般皮質骨的承載能力。
雖然詳細描述和示出了移植物的實施例和制造骨移植物的方法，但是應理解，這些只是說明和示例的方式，而不是限制方式。因此，對移植物和方法的改變和修改對于本領域普通技術人員來說是顯而易見的，所附權利要求書意于覆蓋所有這些修改和等價形式。
權利要求
1.一種用于融合相鄰骨結構的移植物，包括多個骨塊及含有一個或多個使骨塊相互連接的柔性的、細長的、生物相容連接件的柔性裝置。
2.如權利要求1所述的移植物，其特征在于，所述骨塊包含基本上直角棱柱狀的骨。
3.如權利要求2所述的移植物，其特征在于，所述骨塊包含基本上立方體形的骨。
4.如權利要求1所述的移植物，其特征在于，所述柔性裝置在相鄰骨之間延伸，通過折疊延伸在相鄰骨之間的柔性裝置，一些骨塊折回在其它骨塊上。
5.如權利要求1所述的移植物，其特征在于，所述各骨塊包含至少一個具有預定承載能力的皮質骨部分。
6.如權利要求5所述的移植物，其特征在于，所述各骨塊還包含松質骨部分。
7.如權利要求1所述的移植物，其特征在于，所述各骨塊包含一個或多個孔，柔性裝置通過這些孔結合骨塊。
8.如權利要求1所述的移植物，還包括固定裝置，以限制一個或多個骨塊相對于柔性裝置的運動。
9.如權利要求8所述的移植物，其特征在于，所述固定裝置包括在骨塊附近的一個或多個系在柔性裝置中的結。
10.如權利要求8所述的移植物，其特征在于，所述固定裝置包括在骨塊附近的一個或多個固定于柔性裝置的止動件。
11.如權利要求10所述的移植物，其特征在于，所述止動件卡在柔性裝置上。
12.如權利要求1所述的移植物，其特征在于，所述骨塊在相鄰的互連骨塊之間隔開預定的間隔。
13.如權利要求12所述的移植物，其特征在于，骨塊間存在最小間隔或沒有間隔，形成較剛性的互連移植物。
14.如權利要求12所述的移植物，其特征在于，骨塊間的間隔產生較柔性的互連移植物。
15.如權利要求12所述的移植物，其特征在于，所述骨塊間的間隔允許在自身之上向后折疊互連塊。
16.如權利要求12所述的移植物，其特征在于，所述預定間隔與連續的互連骨塊對之間的間隔基本相同。
17.如權利要求12所述的移植入，其特征在于，所述預定間隔在第一對相鄰骨塊和第二對相鄰骨塊之間不同，使得移植物的第一部分較剛性而移植物的第二部分較柔性。
18.如權利要求17所述的移植物，其特征在于，所述移植物在第二對相鄰骨塊處折疊。
19.如權利要求1所述的移植物，其特征在于，所述各骨塊具有小于預定最小承載能力的預定承載能力，且互連骨塊形成具有大于預定最小承載能力的預定承載能力的移植物。
20.如權利要求1所述的移植物，其特征在于，所述各骨塊具有在與單一移植物相關的預定標準之外的預定幾何形狀，且組合塊形成達到預定幾何形狀的組裝的移植物。
21.如權利要求1所述的移植物，其特征在于，所述柔性裝置包括一個或多個含有至少一種選自以下材料的柔性的、細長的、生物相容的連接件心包、去礦質骨、筋膜、軟骨、腱、韌帶、皮膚、膠原、柔性蛋白、網狀組織、腸粘膜下層、金屬、可再吸收聚合物和不可再吸收聚合物。
22.如權利要求1所述的移植物，其特征在于，所述互連骨塊形成一個或多個承載移植物層。
23.如權利要求22所述的移植物，其特征在于，所述一層或多層由多個位置相鄰的互連骨塊串形成，位置相鄰的諸串之間相互連接。
24.如權利要求23所述的移植物，還包括使位置相鄰的諸串相互連接的附加的柔性裝置。
25.如權利要求23所述的移植物，其特征在于，每個骨塊包括方向基本上相互垂直的至少第一和第二通孔，互連骨串中的骨塊由穿過第一通孔的柔性連接件相連，位置相鄰的互連骨塊串由穿過第二通孔的柔性連接件相連。
26.如權利要求22所述的移植物，其特征在于，所述一層或多層包括形成盤繞螺旋結構的一串互連骨塊。
27.如權利要求22所述的移植物，其特征在于，所述一層或多層包括一次或多次在自身之上向后折疊的一串互連骨塊。
28.如權利要求22所述的移植物，還包括沿基本上垂直于諸層和承載軸線的層軸線相互重疊的多層，載荷沿著承載軸線從相鄰的骨結構施加于移植物，層軸線基本上垂直于承載軸線。
29.如權利要求22所述的移植物，還包括沿基本上垂直于諸層和承載軸線的層軸線相互重疊的多層，載荷沿著承載軸線從相鄰的骨結構施加于移植物，層軸線基本上平行于承載軸線。
30.如權利要求1所述的移植物，還包括基體，且其中所述互連骨塊形成互連骨塊串，所述互連骨塊串與基體結合形成移植物。
31.如權利要求30所述的移植物，其特征在于，所述互連骨塊串圍繞基體盤繞。
32.如權利要求30所述的移植物，其特征在于，所述互連骨塊串圍繞基體編結。
33.如權利要求30所述的移植物，其特征在于，所述基體還包括內部，且互連骨塊串位于所述內部之內。
34.如權利要求33所述的移植物，其特征在于，所述互連骨塊串卷繞在所述內部之內。
35.如權利要求33所述的移植物，其特征在于，所述互連骨塊串填塞在所述內部之內。
36.如權利要求30所述的移植物，其特征在于，所述互連骨塊串以螺旋圖形圍繞基體盤繞。
37.如權利要求30所述的移植物，其特征在于，所述互連骨塊串通過至少一種選自包括以下的連接裝置在與基體相連釘銷、縫合、壓制、包含粘合劑及膠原交聯。
38.如權利要求30所述的移植物，其特征在于，所述基體包括至少一種選自以下的形狀盒形、環形、圓柱形、管形、球形、“D”-形和“C”-形。
39.如權利要求30所述的移植物，其特征在于，所述基體包含至少一種選自以下的材料骨、可再吸收聚合物、不可再吸收聚合物、金屬、陶瓷和碳。
40.如權利要求30所述的移植物，其特征在于，所述基體還包括至少一個通孔以促進相鄰諸骨結構的融合。
41.如權利要求40所述的移植物，還包括承載軸線，載荷沿承載軸線從相鄰的骨結構施加于移植物，所述至少一個通孔具有平行于承載軸線的縱軸。
42.如權利要求40所述的移植物，還包括在所述至少一個孔內的至少一種骨生長促進物質。
43.如權利要求42所述的移植物，其特征在于，所述骨生長促進物質包括至少一種選自以下的物質骨衍生生長因子、成骨蛋白、人重組骨成形蛋白、LIM礦化蛋白、骨糊、骨碎片、去礦質骨、羥基磷灰石、激素和血小板衍生生長因子。
44.如權利要求1所述的移植物，其特征在于，單一柔性裝置基本上互連所有骨塊，所述骨塊在相鄰的互連塊之間隔開預定的間隔，所述預定間隔在第一對相鄰骨塊和第二對相鄰骨塊之間不同，給予移植物預定的柔性。
45.如權利要求1所述的移植物，還包括開口以促進相鄰骨結構的融合。
46.如權利要求45所述的移植物，還包括在至少一個開口內的至少一種骨生長促進物質。
47.如權利要求46所述的移植物，其特征在于，所述骨生長促進物質包括至少一種選自以下的物質骨衍生生長因子、成骨蛋白、人重組骨成形蛋白、LIM礦化蛋白、骨糊、骨碎片、去礦質骨、羥基磷灰石、激素和血小板衍生生長因子。
48.如權利要求1所述的移植物，還包括連接于所述相鄰骨結構的固定裝置以限制它們之間的相對運動。
49.一種治療身體以促進相鄰骨結構融合的方法，所述方法包括以下步驟提供多個骨塊；使多個骨塊與柔性的、細長的、生物相容的連接件相互連接，形成移植物；和將移植物置于相鄰骨結構之間。
50.如權利要求49所述的方法，其特征在于，所述互連骨塊在相鄰的互連塊之間隔開預定的間隔，所述預定間隔在第一對相鄰骨塊和第二對相鄰骨塊之間不同，使得移植物的第一部分較剛性而移植物的第二部分較柔性。
51.如權利要求49所述的方法，還包括使互連骨塊形成多個相互堆疊的承載層的步驟。
52.如權利要求49所述的方法，還包括基體，且其中所述互連骨塊形成互連骨塊串，所述互連骨塊串與基體結合形成移植物。
全文摘要
本發明提供用于融合相鄰骨結構的移植物(10)。移植物包括多個骨塊(12)和含有一個或多個使骨塊相互連接的柔性的、細長的、生物相容連接件的柔性裝置(14)。
文檔編號A61F2/28GK101056597SQ200480019499
公開日2007年10月17日 申請日期2004年6月4日 優先權日2003年6月5日
發明者J·J·賓德賽勒, T·A·西蒙敦, C·R·里夫斯, W·F·麥克凱, E·F·雷三世 申請人:華沙整形外科股份有限公司