DE102005039382A1 - Hollow device of biodegradable material, useful in dentistry and orthopedics for filling holes and defects in bone and inducing growth of new bone in the jaw - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Hohlkörper aus biodegradierbarem Material, der insbesondere zum Knochenaufbau im Kieferknochen eines Patienten geeignet ist.The The present invention relates to a hollow body of biodegradable Material, in particular, for bone formation in the jawbone of a Patient is suitable.
In den vergangenen Jahren wurden zahlreiche Gestaltungen von Kieferimplantaten zum Befestigen von Zahnprothesen vorgeschlagen. Hierbei haben sich in der Praxis insbesondere Schraubimplantate bewährt, die in den Kieferknochen eingeschraubt werden. Die für den Aufbau von Kronen in den Kieferknochen einzusetzenden Dental-Implantate werden üblicherweise im Kiefer verankert und weisen ein Sekundärteil auf, das aus dem Kiefer heraussteht und der eigentlichen Befestigung des darauf aufzubauenden Zahnersatzes oder der Krone dient. Das Implantat dient daher als künstliche Zahnwurzel.In The past few years have seen numerous designs of jaw implants proposed for attaching dentures. Here are In practice, in particular screw implants proven in the jawbone be screwed. The for the construction of crowns in the jawbone dental implants to be used become common anchored in the jaw and have a secondary part on that from the jaw stands out and the actual attachment of it to be built Denture or the crown serves. The implant therefore serves as artificial Tooth root.
Problematisch ist diese häufig angewandte Technologie insbesondere dann, wenn durch die Extraktion eines Zahnes oder aus anderen Gründen Knochenlücken entstanden sind. Diese lassen in der Regel einen degenerierten Abschnitt des Kieferknochens zurück, der ein nur schlechtes Fundament zur Verankerung eines wie oben beschriebenen Implantatsystems darstellt.Problematic This is common applied technology especially if by extraction of a tooth or for other reasons, bone defects have arisen are. These usually leave a degenerate section of the Jawbone back, the one poor foundation for anchoring one as above represents the implant system described.
Nach der Extraktion eines Zahnes geht der das entstehende Loch umgebende Kieferknochen vertikal und horizontal zurück und es kommt zur Zurückbildung des sogenannten Alveolarkammes. Der Alveolarkamm wird auch als Kieferkamm bezeichnet und bildet nach dem Zahnverlust den obersten Teil des Alveolarfortsatzes. Die Folge ist, dass das Einbringen von Implantaten dort, wo sie aus zahnärztlicher Sicht am notwendigsten erscheinen, mangels Knochenangebot oft unmöglich sind.To The extraction of a tooth goes around the resulting hole Jawbone vertical and horizontal back and it comes back to education the so-called alveolar crest. The alveolar crest is also called ridge denotes and after tooth loss the uppermost part of the Alveolar process. The consequence is that the insertion of implants where they are from dental View appear most necessary, for lack of bone supply are often impossible.
Dementsprechend wurden Verfahren zur knochenlagerbildenden und knochenlagerverbessernden Chirurgie entwickelt. Die besten Aussichten ergaben sich hier aus der bekannten Verwendung von autologen Knochen, d. h. dem Patienten wurde an anderer Stelle Knochen entnommen und in die fragliche Knochenlücke eingesetzt. Diesem Verfahren haftet aber die Notwendigkeit und der Nachteil eines Zweiteingriffes zur Materialentnahme an, der den Patienten intraoperativ und postoperativ zusätzlich belastet und eine erhebliche Traumatisierung der Spenderregion darstellt.Accordingly have been methods of bone-building and bone-camp improving Surgery developed. The best prospects emerged here the known use of autologous bone, d. H. the patient Bones were taken elsewhere and inserted into the bony gap in question. However, this method is liable for the need and the disadvantage a second intervention to the material removal, the patient additionally burdened intraoperatively and postoperatively and a considerable Traumatization of the donor region represents.
Um dem Problem dieses den Patienten belastenden Zweiteingriffes zu begegnen, wurden in den letzten Jahrzehnten Therapieansätze mit alloplastischen Knochenersatzwerkstoffen entwickelt. Neben synthetischen Materialien kamen hierbei auch vom Tier abgeleitete Substanzen zum Einsatz. Beispiele sind Trikalziumphosphat und Hydroxylapatit. Therapien mit diesen Materialien sind zwar operationstechnisch einfach durchzuführen, weisen aber erhebliche Nachteile hinsichtlich der Struktur des erzeugten Gewebes auf. Es entsteht hauptsächlich ein bindegewebig durchwachsener Reparaturknochen. Von einer physiologischen Eigenknochenbildung kann hier keinesfalls die Rede sein.Around to the problem of this patient burdening second intervention have come up with therapeutic approaches in recent decades alloplastic bone replacement materials developed. In addition to synthetic Materials also came from animal-derived substances Commitment. Examples are tricalcium phosphate and hydroxyapatite. therapies Although these materials are technically easy to perform, have but considerable disadvantages in terms of the structure of the produced Tissue on. It arises mainly a connective tissue stunted repair bone. From a physiological There is no question of self-bone formation here.
Aus
der
Zusätzlich offenbart
die
Den
hier offenbarten Matrices ist aber der Nachteil zu eigen, dass sie
nicht die notwendige Stützfunktion
aufweisen, um den Effekt der „Alveolar Ridge
Conservation", d.
h. das Verhindern eines Reliefverlustes des Alveolarkammes zu erreichen.
Zudem betreffen die in der
Um diese Stützfunktion zu erfüllen, wurden im Stand der Technik metallhaltige Stützkonstruktionen verwendet, insbesondere gitterförmige Strukturen, z.B. Titangitter. Eingesetzt werden diese Metallgitter zwischen anatomischen Strukturen wie Knochen und Zahnfleisch, um Hohlräume ausbilden zu können. In diese Hohlräume soll zuerst Blut einfließen, das sich in der Folge über ein Blutkoagulum und Granulationsgewebe zu Knochen umbildet. Solche Gitter bestehen unter anderem aus Titan bzw. Titanlegierungen, Kunststoffen, Nickel und anderen nicht bioresorbierbaren Materialien. Der Nachteil dieser Vorrichtungen besteht offensichtlich darin, dass sie nicht biodegradierbar sind und somit nicht dazu geeignet sind, die Bildung von Eigenknochen, d. h. die Eigenknochenbildung am Ort des Knochendefektes ohne Rückstand von körperfremdem Implantatmaterial zu erreichen. Zudem müssen diese Materialien zu einem späteren Zeitpunkt wieder explantiert werden, wobei eine zusätzliche Traumatisierung von Schleimhaut und neu gebildetem Knochen erfolgt.Around this support function to fulfill, In the prior art metal-containing support structures have been used especially grid-shaped Structures, e.g. Titanium mesh. These metal meshes are used between anatomical structures like bones and gums, around cavities to be able to train. In these cavities should infuse blood first, in the episode over a blood coagulum and granulation tissue is transformed into bone. Such grids consist inter alia of titanium or titanium alloys, plastics, Nickel and other non bioabsorbable materials. The disadvantage Obviously, these devices are not biodegradable and thus are not suitable for the formation of self-bones, d. H. self-bone formation at the site of the bone defect without Residue from a foreign body To reach implant material. In addition, these materials must become one later Time to be explanted again, with an additional Traumatization of mucosa and newly formed bone occurs.
Demgegenüber ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur geschützten autologen Knochenregeneration bereitzustellen, welche die Eigenknochenbildung ohne Implantatrückstände ermöglicht. Der vorliegenden Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde eine Vorrichtung bereitzustellen, die dazu geeignet ist, eine Knochendegenerierung nach Entstehung von Knochenlücken zu vermeiden und insbesondere im Kieferbereich einem Reliefverlust nach Extraktion eines Zahnes vorzubeugen sowie den Alveolarkamm des Kieferknochens zu erhalten.In contrast, is It is an object of the present invention to provide a device for protected autologous bone regeneration, which is self-bone formation without implant residues allowed. The present invention is further based on the object to provide a device suitable for bone degeneration after the formation of bone defects to avoid and especially in the jaw area a loss of relief after extraction of a tooth and the alveolar crest of the jawbone.
Diese Aufgaben werden durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.These Problems are solved by the subject matter of the independent claims. preferred embodiments arise from the dependent ones Claims.
Die oben genannten Aufgaben werden erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass ein Hohlkörper aus biodegradierbarem Material bereitgestellt wird, der eine hohlzylindrische oder hohlkegelförmige Form aufweist, sowie in seiner Wandung eine Mehrzahl von Öffnungen enthält.The The above objects are achieved according to the invention in that a hollow body Biodegradable material is provided, which is a hollow cylindrical or hollow conical shape has, as well as in its wall a plurality of openings contains.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind optional eine oder mehreren Befestigungseinrichtungen vorzugsweise in Form von Befestigungslaschen vorgesehen, durch die der Hohlkörper am Kieferknochen befestigt wird. Alternativ kann die Befestigungseinrichtung auch durch ein Außengewinde gebildet sein, das sich beispielsweise außen am hohlkegelförmigen Hohlkörper befindet. In diesem Fall müssen entsprechend vorbereitete bzw. präparierte Knochenwandungen bereitgestellt werden, die zur Aufnahme des Außengewindes geeignet sind.According to one preferred embodiment optionally one or more fastening devices preferably provided in the form of fastening straps, through which the hollow body on the jawbone is attached. Alternatively, the fastening device can also formed by an external thread be, for example, the outside of the hollow cone-shaped hollow body. In this case, need provided accordingly prepared or prepared bone walls be used to take the external thread are suitable.
Der Vorteil des erfindungsgemäßen Hohlkörpers besteht darin, sowohl einen biodegradierbaren und letztlich rückstandsfrei resorbierbaren Hohlkörper bereitzustellen, der die notwendige Stützfunktion aufweist, um die Erhaltung oder Rekonstruktion des Knochenreliefs zu ermöglichen.Of the Advantage of the hollow body according to the invention exists in it, both a biodegradable and ultimately residue-free resorbable hollow body to provide that has the necessary support function to the Preservation or reconstruction of the bone relief.
Mit der vorliegenden Erfindung ist es möglich, den bei einem Patienten auftretenden Knochendefekt innerhalb weniger Monate vollkommen zu regenerieren und stabilen und gut strukturierten Eigenknochen an der Defektstelle zu bilden. Der gebildete Eigenknochen kann dann als hervorragende Grundlage für die Insertion von Dentalimplantatsystemen dienen, die entsprechend der gängigen Technik in den Kieferknochen eingeschraubt werden. Insofern erfüllt der gebildete Eigenknochen die Anforderung an ein implantatadäquates Knochenlager.With In the present invention, it is possible that in a patient occurring bone defect completely within a few months regenerate and stable and well-structured self-bone to form the defect site. The educated self-bone can then as an excellent basis for the insertion of dental implant systems serve the corresponding the common ones Technique can be screwed into the jawbone. In that sense, the formed self-bone the requirement for an implant-adequate bone stock.
Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin einen Hohlkörper, der zusätzlich ein oder mehrere Mittel zur Förderung des Knochenwachstums enthalten kann und betrifft darüber hinaus die Verwendung eines solchen Hohlkörpers in der Zahnheilkunde und in der Orthopädie; in der Zahnheilkunde insbesondere zum Ausfüllen von Knochenlücken und Knochendefiziten im Kieferbereich.The The present invention further relates to a hollow body which additionally one or more funding Bone growth may include and also affects the use of such a hollow body in dentistry and in orthopedics; in dentistry in particular to fill in bone gaps and Bone deficits in the jaw area.
Nachfolgend
wird unter Bezugnahme auf die
Es zeigen:It demonstrate:
Gemäß einer
ersten Ausführungsform
der Erfindung besteht der Hohlkörper
aus einem hohlzylindrischen Element
Bei
beiden Ausführungsformen
ist wesentlich, dass die Materialien, welche die Hohlkörper nach
Auch
bei der Ausführungsform
nach
Die hohlzylindrische oder hohlkegelförmige Form des Implantats folgt dem in der Zahnheilkunde oftmals entstehenden Bedürfnis, die nach Extraktion eines Zahnes entstehende Lücke, mit Eigenknochenmaterial auszufüllen.The hollow cylindrical or hollow conical shape of the implant follows that often arising in dentistry Need that after extraction of a tooth resulting gap, with own bone material fill.
Bei
der Ausführungsform
nach
Bei
der Ausführungsform
nach
Gemäß der Erfindung
ist es wesentlich, dass das in einen Kiefer
Es
ist essentiell, dass die Vorrichtung einen Hohlraum aufweist, wobei
sich die für
die Knochenbildung notwendigen Vorläuferzellen in und an diesem Hohlkörper
Zu
diesem Zweck weist der Hohlzylinder vorzugsweise die Öffnungen
Gleichzeitig
mit dem Prozess der Knochenbildung erfolgt eine Biodegradierung
bzw. ein biologischer Abbau des Materials, aus dem die Hohlkörperwandung
Die
Befestigungslasche
Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform weist
der Hohlkörper
an seinem einen Ende einen gekrümmten
bzw. sich verjüngenden
Endabschnitt bzw. Rand
Wie
bereits angesprochen weist der Hohlkörper
In einer noch weiteren Ausführungsform weist die Hohlkörperwandung Poren auf, die beispielsweise im Wesentlichen kreisförmig oder oval ausgebildet sein können.In a still further embodiment the hollow body wall Pores on, for example, substantially circular or may be oval.
Das wesentliche Erfordernis, das an die beschriebenen Öffnungen zu stellen ist besteht darin, dass sie es Blut und anderen Körperflüssigkeiten ermöglichen, einen ausreichenden Ein- und Ausstrom (also Austausch) mit dem Innenraum des Hohlkörpers zu bewerkstelligen. Zu diesem Zweck sollte die Wandung des Hohlkörpers einen Anteil von Öffnungen aufweisen, der mindestens 20 bis 80%, vorzugsweise 40 bis 60% und besonders bevorzugt 50% der Oberfläche des Gesamtkörpers beträgt.The essential requirement that the described openings is to make it blood and other body fluids enable, sufficient inflow and outflow (ie exchange) with the interior of the hollow body to accomplish. For this purpose, the wall of the hollow body should have a Proportion of openings having at least 20 to 80%, preferably 40 to 60% and especially preferably 50% of the surface of the whole body is.
Wenn der Anteil zu groß ist, ist die Stabilität des Hohlkörpers in Frage gestellt. Dies ist bei einem Prozentanteil von über 80% in der Regel zu erwarten (abhängig vom verwendeten Material). Ein Anteil von unter 20% stellt in der Regel nicht mehr einen ausreichenden Austausch von Blut und Körperflüssigkeiten sicher, um die Eigenknochenbildung im Inneren des Hohlkörpers in ausreichendem Maße zu gewährleisten.If the proportion is too large, is the stability of the hollow body questioned. This is at a percentage of over 80% usually expected (dependent of the material used). A share of less than 20% represents in the No longer ensure a sufficient exchange of blood and body fluids, to ensure the self-bone formation in the interior of the hollow body sufficiently.
Die
Wandung des Hohlkörpers
In
einer weiteren Ausführungsform
wird der Hohlkörper
Nach
der Extraktion eines Zahnes besteht im Übrigen die Gefahr, dass die
Schleimhaut und das Knochenrelief sehr schnell zusammenkippt. Daher
ist es auch Aufgabe des erfindungsgemäßen Hohlkörpers, die Alveole vor Höhenverlust
in vertikaler und horizontaler Richtung zu schützen, d. h. der Hohlkörper dient
als Platzhalter zur Vermeidung des Zusammenfallens der Alveole
Der
Hohlkörper
Weiterhin müssen die Materialien so ausgewählt sein, dass sie zunächst in einer Zeitspanne von 1 bis 2, vorzugsweise 1 bis 3 Monaten nach Implantation ihre Form und Struktur beibehalten und danach in einem Zeitraum von ca. 2 bis 12, vorzugsweise 3 bis 9 Monaten nach dem Zeitpunkt ihrer Implantation in den Kieferknochen langsam resorbiert werden. Mit anderen Worten soll das Material dem Hohlkörper für die ersten Monate eine ausreichende Stabilität zur Vermeidung einer Knochendegeneration verleihen und sich danach, d. h. nach dem Zeitpunkt des Einsetzens der Knochenregeneration, biologisch abbauen.Farther have to the materials are selected be that first in a period of 1 to 2, preferably 1 to 3 months after Implantation maintain its shape and structure and then in one Period of about 2 to 12, preferably 3 to 9 months after the Time of their implantation in the jawbone slowly reabsorbed become. In other words, the material is the hollow body for the first Months of sufficient stability to prevent bone degeneration lend and afterwards, d. H. after the time of insertion the bone regeneration, biodegrade.
In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
enthält
der erfindungsgemäße Hohlkörper
Es werden erfindungsgemäß insbesondere Proteine der TGF-β-Superfamilie von Proteinen eingesetzt. Diese Familie von Proteinen teilt eine beträchtliche Aminosäuresequenzhomologie innerhalb ihrer morphogenetisch aktiven C-terminalen Domänen, und schließt ein konserviertes 6- oder 7-Cystein-Grundgerüst ein. Die Mitglieder dieser Familie sind dazu in der Lage, eine gewebsspezifische Morphogenese unter anderem in Knochen zu induzieren.It in particular proteins according to the invention the TGF-β superfamily of Used proteins. This family of proteins shares a considerable amount Amino acid sequence homology within their morphogenetically active C-terminal domains, and includes a conserved 6- or 7-cysteine backbone. The members of this Families are capable of producing a tissue-specific morphogenesis among other things in bone to induce.
Zu diesen Proteinen gehören insbesondere OP-1, OP-2, OP-3, CBMP-2, CBMP-5, CBMP-7, BMP-5, BMP-6 (sowie alle anderen Proteine der BMP-Reihe) sowie das murine Homolog (VGR-1), DPP und 60A (Drosophila), sowie VG1 (Xenopus). Siehe hierzu auch US Patent Nr. 5,854,071. Die Proteine können in üblicher Weise, wie im Stand der Technik beschrieben, in das Material zur Ausbildung des Hohlkörpers eingebaut oder an den Hohlkörper selbst adsorbiert werden.To belong to these proteins especially OP-1, OP-2, OP-3, CBMP-2, CBMP-5, CBMP-7, BMP-5, BMP-6 (as well as all other proteins of the BMP series) as well as the murine homologue (VGR-1), DPP and 60A (Drosophila), as well as VG1 (Xenopus). See also also US Pat. No. 5,854,071. The proteins can be in the usual way, as in the state described in the art, incorporated in the material for forming the hollow body or to the hollow body itself adsorbed.
Wie bereits eingangs angesprochen findet der erfindungsgemäße Hohlkörper insbesondere in der Zahnheilkunde und in der Orthopädie Anwendung. In der Zahnheilkunde wird er überwiegend zum Ausfüllen von Knochenlücken im Kieferbereich verwendet. Es ist jedoch auch denkbar, die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Überbrückung von Knochenlücken im Bereich der Orthopädie, beispielsweise nach Knochenbrüchen etc. zu verwenden.As already mentioned in the introduction, the hollow body according to the invention is found in particular in dentistry and orthopedics application. In dentistry he becomes predominant to fill of bone holes used in the jaw area. However, it is also conceivable that the device according to the invention for bridging bone gaps in the field of orthopedics, for example after fractures etc. to use.
Nachfolgend
wird auf die
Gemäß vorliegender
Erfindung wird damit der als Stützmembran
fungierende Hohlkörper
vorgesehen zur Erhaltung des Alveolarkamms sofort nach Extraktion
eines Zahnes (alveolar ridge conservation), zudem kann der Hohlkörper auch
nach bereits erfolgter Resorption verwendet werden, um neuen Knochen
zu regenerieren, wie dies in Verbindung mit
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