DE69734550T2

DE69734550T2 - Apparat zur Transplantation von Knochen-Knorpelautotransplantaten

Info

Publication number: DE69734550T2
Application number: DE69734550T
Authority: DE
Inventors: Vladimir Bobic; Craig D. Morgan; Reinhold Schmieding; Stephen S. Burkhart
Original assignee: Arthrex Inc
Current assignee: Arthrex Inc
Priority date: 1996-08-16
Filing date: 1997-08-08
Publication date: 2006-07-27
Anticipated expiration: 2017-08-09
Also published as: JPH10165413A; AU717552B2; JP3932496B2; EP0824893A3; AU3417997A; DE69734550D1; EP0824893B1; EP0824893A2; US5919196A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die chirurgische Behandlung von Knorpeldefekten und insbesondere auf einen Apparat zur autogenen Transplantation von Gelenkknorpel/-knochen-Stanzzylindern bei Knien mit chronischem Defekt des vorderen Kreuzbands (Ligamentum cruciatum anterius, LCA) oder isolierten Gelenkdefekten.
2. BESCHREIBUNG DER VERWANDTEN TECHNIK
Ein chronischer LCA-Defekt kann zu einer ganzen Reihe von Knochenschäden führen, von oberflächlichen Schäden und Fissuren bis hin zu tiefgehenden ("full thickness") Großdefekten. Diese Läsionen können auch als isolierte Pathologie bei Knien mit normalem Kreuzbandzustand auftreten.
Knochendefekte der Femurkondylen sind weithin anerkannte Indikationen und machen ungefähr 5 % aller Fälle von Kniearthroskopien aus. Die Behandlung gestaltet sich jedoch schwierig und wird kontrovers betrachtet. Bei den früher bekannten Verfahren wurde die Meniskuspathologie behandelt und das LCA rekonstruiert, während die Knochenläsion üblicherweise unbehandelt blieb. Dieser Ansatz führt zur Vergrößerung der Läsion und letztendlich zu einem progressiven arthritischen Zustand.
Vladimir Bobić entwickelte ein Protokoll für die arthroskopische osteochondrale Autotransplantat-Transplantation zur Reparatur von Knochendefekten und testete das Protokoll bei Knien mit chronischem LCA-Defekt, wie dem Bericht Arthroscopic Osteochondral Autograft Transplantation in ACL Reconstruction: A preliminary clinical study; Knee Surgery, Sports Traumatology Arthroscopy (1996) zu entnehmen ist.
Bei dem Transplantationsverfahren, mit dessen Hilfe eine weitere Degeneration des Gelenks und mögliche Entwicklung von Osteoarthritis verhindert werden soll, werden Spenderstellen für Knochen-Knorpel-Stanzzylinder, die von unversehrtem Knorpel bedeckt sind, vor der plastischen Operation (notchplasty) an der Fossa intercondylaris femoris ausgewählt. Die Auswahl der Spenderstellen erfolgt entlang der anterolateralen und superioren Seite des Bereichs der plastischen Operation oder auf der superolateralen und anterolateralen Seite der lateralen Femurkondyle im nicht-gewichttragenden Bereich über dem Sulcus terminalis. An den Spenderstellen wird eine Mehrzahl von Knochen-Knorpel-Stanzzylindern mit einem Durchmesser von 5 mm bis 9 mm und einer Länge von 10 bis 15 mm mit Hilfe von rohrförmigen Schneideinstrumenten gewonnen.
Die Empfänger- und Reparaturstellen befinden sich im typischen Fall im gewichttragenden Bereich der medialen und lateralen Femurkondylen. Zur Behandlung werden tiefgehende Knochendefekte ausgewählt, die im typischen Fall einen Durchmesser von mehr als 10 mm und bis zu 20 mm aufweisen. Die Empfängerlager an den Reparaturstellen werden vorbereitet und die Spenderzylinder transferiert und durch Press-Fit in die Empfängerlager eingebracht.
Das vorstehend beschriebene Transplantationsverfahren ist mit verschiedenen Schwierigkeiten verbunden. Beispielsweise gestaltet sich die Entnahme der Knochen-Knorpel-Stanzzylinder aus den rohrförmigen Schneideinstrumenten schwierig. Darüber hinaus sind bei der Bildung der Spender-Stanzzylinder und Empfängerlager Verbesserungen nötig, insbesondere um eine Tiefenkontrolle bei der Gewinnung und Einführung des Transplantats zu erleichtern. Ganz allgemein müssen die zur Durchführung des Transferverfahrens verfügbaren Instrumente und Techniken verbessert werden.
Die vorliegende Erfindung bietet den in Anspruch 1 definierten Apparat. Bevorzugte Eigenschaften der Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 7 dargelegt.
US-A-5,603,716 und US-A-5,423,823 offenbaren Geräte zur Bildung von Lagern in Knochen. Keine dieser Schriften ermöglicht die Entnahme eines osteochondralen Knochens mit minimalen Schäden, so dass dieser in seiner Gesamtheit transplantiert werden kann.
US-A-91/06246 offenbart ein Biopsiegerät zur Entnahme von Hart- oder Weichgewebeproben. Mit diesem Gerät können keine Knochen-Knorpel-Stanzzylinder entnommen werden, die in ihrer Gesamtheit transplantiert werden können.
US-A-3,848,601 offenbart ein Knochenpfropfen-Schneidegerät zum Erhalt eines Knochenpropfens zur Anwendung bei der Fusion von Wirbelkörpern. Das Knochenpfropfen-Schneidegerät der US-A-3,848,601 besteht aus einem Schneiderohr mit einer glatten, scharfen Schneidekante an einem distalen Ende zum axialen Einschnitt in den Knochen ohne Drehung des Schneiderohrs, wobei das Schneiderohr ein Lumen zur Aufnahme eines Stanzzylinders bei axialer Vorwärtsbewegung des Schneiderohrs in den Knochen hinein aufweist.
DE 19503504 A offenbart ein Knochenstanzzylinder-Gewinnungsrohr mit einem verdickten Schneideende. Nach seiner Gewinnung wird der Stanzzylinder mit einem Schubbauteil an seiner neuen Stelle eingeführt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Bevorzugte erfindungsgemäße Ausführungsformen überwinden die Mängel des Stands der Technik, indem sie chirurgische Instrumente zur Durchführung von Knochen-Knorpel-Transplantationsverfahren mit einer Reihe von dünnwandigen (0,5 mm) Schneiderohren vorsehen. Es werden, bevorzugt autogene, Knochen-Knorpel-Stanzzylinder gewonnen, die aus mit hyalinem Knorpel überzogenem subchondralem Knochen bestehen. Die Knochen-Knorpel-Stanzzylinder mit einer bevorzugten Länge von 10 bis 15 mm werden in Lager transplantiert, die in dem Defekt erzeugt wurden, um den transplantierten Stanzzylinder oder mehrere Stanzzylinder durch Press-Fitting aufzunehmen. Die Technik kann entweder als offenes Verfahren oder arthroskopisch durchgeführt werden. Festlegungen des anzuwendenden Protokolls werden sich beispielsweise nach der Stelle, der Geometrie und dem Ausmaß des Knochendefekts und den Gewinnungsstellen richten.
Zu den Instrumentsätzen von bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsformen gehört u. a. eine Reihe von Stanzzylinder-Gewinnungsgeräten. Das erfindungsgemäße Gewinnungsgerät beinhaltet bevorzugt ein Hohlrohr mit einer distalen Schneidekante und einem proximal befestigten kanülierten Handgriff. Im Innern dieser Stanzzylinder-Gewinnungsgeräte ist jeweils ein mit Kragen versehener Stift verschiebbar angeordnet, um die Entnahme des gewonnenen Knochen-Knorpel-Stanzzylinders zu erleichtern. Der mit Kragen versehene Stift wirkt dabei als Stößel, um den gewonnenen Stanzzylinder aus dem Lumen des Rohrs des Stanzzylinder-Gewinnungsgeräts auszustoßen und besitzt vorzugsweise eine konkave Fläche zur Intensivierung des biomechanischen Kontakts mit der gekrümmten Oberfläche des gewonnenen Stanzzylinders.
Vorzugsweise sind zwei Arten von Gewinnungsgeräten vorgesehen: ein Spender-Gewinnungsgerät zum Erhalt von Spender-Knochen-Knorpel-Stanzzylindern und ein Empfängerstellen-Gewinnungsgerät zur Bildung der Empfängerlager an Reparaturstellen. In vorteilhafter Weise entspricht der Innendurchmesser des Spender-Gewinnungsgeräts dem Außendurchmesser des Empfängerstellen-Gewinnungsgeräts. Die Außendurchmesser unterscheiden sich um 1 mm, um die Wanddicke von 0,5 mm auszugleichen. Durch die dünnwandige Konstruktion werden Knochen- und Gewebeschäden auf ein Mindestmaß begrenzt.
Die Gewinnungsgeräte sind in einer Reihe von Größen vorgesehen. Als Hilfe, damit der Gewinnungsvorgang bis zu einer angemessenen Tiefe erfolgt, sind an den Instrumenten Markierungen angebracht. Die Markierungen befinden sich vorzugsweise an der Außenfläche der Gewinnungsrohre, um einen direkten visuellen Abgleich mit der Oberfläche des Gewebes im Gewinnungsvorgang zu ermöglichen. In den Rohrseitenwänden sind durchgehende Schlitzfenster vorgesehen, um eine Betrachtung des gewonnenen Knochen-Knorpel-Stanzzylinders im Lumen des Gewinnungsrohrs, beispielsweise zur visuellen Bestätigung der Länge und Oberflächengeometrie des Stanzzylinders und zur visuellen Bestätigung der Einführungstiefe, zu ermöglichen.
Die beiden Arten von Knochen-Gewinnungsgeräten lassen sich an der Ausbildung der scharten, distalen Schneidekante unterscheiden. Bei den Spender-Transplantatgewinnungsgeräten ist die distale Schneidekante bevorzugt mit einer nach innen gerichteten Abschrägung versehen, so dass die Schneidekante von einer geneigten Oberfläche gebildet wird, die nach distal und innen, in Richtung der zentralen Achse, abfällt, wenn man den Verlauf von der Außenfläche zur Innenfläche der Rohrwand des Gewinnungsgeräts betrachtet. Folglich wird die spitzwinklige Schneidekante am Übergang zwischen der äußeren, abgeschrägten Oberfläche und der Innenfläche der Rohrwand des Gewinnungsgeräts gebildet.
Bei den Empfängerstellen-Gewinnungsgeräten wird die distale Schneidekante vorzugsweise mit einer entgegengesetzten Abschrägung als bei dem Spendertransplantat-Gewinnungsgerät gebildet. Das heißt, die Schneidekante wird von einer abgeschrägten Oberfläche gebildet, die nach distal und außen, von der zentralen Achse weg, geneigt ist, wenn man den Verlauf von der Innenfläche zur Außenfläche der Rohrwand des Gewinnungsgeräts betrachtet. Folglich wird die spitzwinklige Schneidekante zwischen der inneren, abgeschrägten Oberfläche und der Außenfläche des Rohrwand des Gewinnungsgeräts gebildet.
Im Zusammenspiel der beiden Gewinnungsgeräte wird eine präzise Größenpassung zwischen dem Spendertransplantat und der Empfängerstelle erreicht. Durch die korrekte Größenwahl werden Probleme im Zusammenhang mit einer schlechten Passung des Transplantats in der Empfängerstelle, einschließlich Kompression oder Reparaturinsuffizienz, vermieden.
Gemäß einem bevorzugten Verfahren wird das Spender-Gewinnungsgerät in einen Treiber/Extraktor für das rohrförmige Gewinnungsgerät eingeführt und über der ausgewählten Gewinnungsstelle aus hyalinem Knorpel in Stellung gebracht. Das Spender-Gewinnungsgerät wird bündig auf die Gelenkknorpeloberfläche aufgesetzt und, beispielsweise mit einem Schlaghammer, auf das Gerät geschlagen, bis es eine ausgewählte Tiefe von ungefähr 10 bis 15 mm erreicht hat. Nach vollständiger Einführung bis zu der ausgewählten Tiefe wird der Treiber/Extraktor gedreht und vorsichtig hin und her bewegt, um die Spongiosabasis zu frakturieren und den Knochen-Knorpel-Stanzzylinder entnehmen zu können.
Eine Empfängerstelle wird mit einem Empfängerstellen-Gewinnungsgerät unter Anwendung eines ähnlichen Verfahrens vorbereitet. Als Alternative können Empfängerlager mit verschiedenen anderen Techniken gebildet werden, z. B. durch Bohren. Vorzugsweise wird der Spender-Stanzzylinder direkt aus dem Spender-Gewinnungsgerät in die Empfängerstelle eingedrückt.
Vor dem Einführungsvorgang werden die Größen des Spender-Stanzzylinders und der Empfängerstelle mit Hilfe eines Transplantat-Kalibriergeräts und eines Ausrichtstabs abgeglichen. Die Tiefe der Empfängerstelle wird mit dem Ausrichtstab ermittelt. Falls das Knochen-Knorpel-Stanzzylinder-Transplantat zu lang ist, kann eine entsprechende Anpassung sowohl der Stanzzylinderlänge als auch der Länge der Empfängerstelle vorgenommen werden.
Unter Einsatz des Treiber/Extraktors wird der Spender-Knochen-Knorpel-Stanzzylinder mit dem mit Kragen versehenen Stift nach vorne befördert, so dass das distale Ende des Stanzzylinders sich bündig zum Ende der Schneidekante des Gewinnungsrohrs befindet. Als manuelle Hilfe zur Kontrolle der Einführungstiefe hat der mit Kragen versehene Stift eine geeignete Größe, damit das proximate Ende sich bündig zum proximalen Ende des Handgriffs des Gewinnungsgeräts befindet, wenn das distale Ende des mit Kragen versehenen Stifts 1 mm hinter der Schneidekante des Schneideendes des Knochen-Gewinnungsgeräts zurück bleibt. Folglich kann eine nahezu plane, anatomische Einführung des Knorpel-Knochen-Stanzzylinders ohne eine direkte visuelle Darstellung erreicht und eine zu weit gehende Einführung vermieden werden.
Nach der Einführung wird das Knochen-Knorpel-Stanzzylinder-Einlegeteil mit einem Kalibriergerät/Stampfer in einen planen, anatomischen Zustand gebracht. Das Transplantat wird mit dem Kalibriergerät/Stampfer so eingedrückt, dass die Oberfläche des Transplantats sich in bündiger Ausrichtung relativ zu dem die Empfänger-Reparaturstelle umgebenden, normalen Gelenkknorpel befindet.
Obwohl die Instrumente und Techniken hierin im Zusammenhang mit einer speziellen Autotransplantatanwendung im Knie mit LCA-Defekt beschrieben werden, können sie auch bei Knien mit normalem LCA-Zustand, zur Behandlung von anderen Gelenken (als das Knie) und für xenogene Verfahren verwendet werden. Darüber hinaus können die Indikationen für die erfindungsgemäßen Instrumente dahingehend erweitert werden, dass sie auch andere Behandlungen beinhalten, beispielsweise Osteochondritis dissecans, Allotransplantation, Knochentransplantation, Transplantatfixation und fokussierte Knochenstanzzylinderbiopsie.
Weitere Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind aus der nachfolgenden Beschreibung unter Zuhilfenahme der Begleitzeichnungen ersichtlich.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 veranschaulicht ein Spendertransplantat-Gewinnungsgerät gemäß der vorliegenden Erfindung in einer Teilseitenansicht.
2 veranschaulicht das Spendertransplantat-Gewinnungsgerät der 1 in einer Schnittseitenansicht.
3 veranschaulicht ein Empfängerstellen-Gewinnungsgerät gemäß der vorliegenden Erfindung in einer Teilseitenansicht.
4 veranschaulicht das Empfängerstellen-Gewinnungsgerät der 3 in einer Schnittseitenansicht.
5 veranschaulicht einen mit Kragen versehenen Stift gemäß der vorliegenden Erfindung in einer Seitenansicht.
6 veranschaulicht einen Treiber/Extraktor-Handgriff in einer Schnittseitenansicht.
7 veranschaulicht ein Transplantat-Kalibriergerät/Stampfer in einer Seitenansicht.
8 veranschaulicht die Größenbestimmung des Knochendefekts und die operative Planung.
9 veranschaulicht das Schlagen auf das Spender-Gewinnungsrohr.
10 veranschaulicht die richtige Ausrichtung des Spender-Gewinnungsrohrs.
11 veranschaulicht die Gewinnung des Spender-Stanzzylinders.
12 veranschaulicht die Größenanpassung des Knochen-Stanzzylinders.
13 veranschaulicht das Schlagen auf das Empfängerlager-Gewinnungsgerät.
14 veranschaulicht die Empfängerlager-Tiefenkontrolle.
15 veranschaulicht die Extraktion des Empfängerlager-Stanzzylinders.
16 veranschaulicht die Größenanpassung und Vorbereitung des Empfängerlagers.
17 veranschaulicht die Vorbereitung für den Zusammenbau des Treibers/Extraktors der vorliegenden Erfindung.
18 veranschaulicht die Vorbereitung des Treibers/Extraktors und Spender-Stanzzylinder-Gewinnungsgeräts für die Einführung in die Empfängerstelle.
19 veranschaulicht die Einführung des Spender-Stanzzylinders.
20 veranschaulicht die Einführung des Spender-Stanzzylinders.
21 veranschaulicht die letztendliche Einpassung des Spender-Stanzzylinders.
22 veranschaulicht den Schritt der Einpassung des Spender-Stanzzylinders aus 21 in einer detaillierten Nahansicht.
23 veranschaulicht eine abgeschlossene Transplantation.
24 veranschaulicht eine Mehrzahl von Transfers.
25 veranschaulicht eine Mehrzahl von Transfers.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Bezugnehmend auf 1 und 2 wird ein Spendertransplantat-Gewinnungsgerät 2 dargestellt. Das Spendertransplantat-Gewinnungsgerät beinhaltet ein Hohlrohr 4, das an einem kanülierten Handgriff 6 angebracht ist.
Das Transplantat-Gewinnungsrohr ist an seinem distalen Ende mit einer scharfen Schneidekante 8 versehen. Die scharfe Kante wird durch eine abgeschrägte Oberfläche 10 gebildet, die von der Außenfläche zur Innenfläche des Rohrs 4 betrachtet nach innen distal abfällt.
Es ist bevorzugt, das Transplantat-Gewinnungsgerät in einer Reihe von Größen vorzusehen. Folglich haben die Hohlrohre 4 Innendurchmesser von beispielsweise 5, 6, 7, 8 und 9 Millimetern. Die Wände der Gewinnungsrohre besitzen im typischen Fall eine Stärke von 0,5 Millimetern. Durch die dünnen Wände werden Knochen- und Gewebeschäden auf ein Mindestmaß beschränkt.
Wie 1 zu entnehmen ist, sind am Rohr des Spenderstellen-Gewinnungsgeräts Fenster 11 und Tiefenmarkierungen 12 vorgesehen, um dem Operateur bei der Einführung des Gewinnungsgeräts in den Knochen an der Spenderstelle behilflich zu sein. Eine an der Spitze der einzelnen Gewinnungsgeräte vorgesehene Längsmarkierungslinie (nicht dargestellt) erleichtert die Stanzzylinder-Ausrichtung im Empfängerlager.
Die Fenster 11 ermöglichen die arthroskopische Bestätigung der Spenderknochenpfropfen-Extraktion vor dem vollständigen Abzug des Gewinnungsgeräts, wie nachstehend diskutiert wird. Darüber hinaus ermöglichen die Fenster 11 einen Vergleich der Stanzzylinder-Gesamtlänge zwischen den Spender- und Empfänger-Stanzzylindern. Die Fenster 11 ermöglichen außerdem eine visuelle Kontrolle über die Stanzzylinder-Einführungstiefe durch einen Abgleich des Kragens mit den Lasermarkierungen am Rohr. Und weiterhin sorgen die Fenster 11 für einen höheren Oberflächenreibungswiderstand zwischen dem Rohr und dem Knochen-Knorpel-Stanzzylinder zur Sicherung der Stanzzylinderextraktion, insbesondere bei Längen über 10 mm.
Bezugnehmend auf 3 und 4 ist ein erfindungsgemäßes Empfängerstellen-Gewinnungsgerät 14 dargestellt. Das Empfängerstellen-Gewinnungsgerät beinhaltet ein Hohlrohr 16, das an einem kanülierten Handgriff 18 angebracht ist. Das Gewinnungsgerät ist am distalen Ende des Rohrs 16 mit einer scharfen Schneidekante 20 versehen. Die scharfe Kante wird von einer abgeschrägten Oberfläche 22 gebildet, die von der Innenfläche zur Außenfläche des Rohrs 16 betrachtet nach außen distal abfällt. Siehe 4.
Auch das Empfängerstellen-Gewinnungsgerät ist in einer Reihe von Größen vorgesehen. Folglich haben die Hohlrohre 16 Außendurchmesser von beispielsweise 5, 6, 7, 8 und 9 Millimetern entsprechend dem Innendurchmesser des zugehörigen, vorstehend beschriebenen Spendertransplantat-Gewinnungsgeräts. Wie bei dem Spender-Gewinnungsgerät sind die Wände der Empfänger-Gewinnungsrohre dünn ausgeführt und es sind am Rohr Fenster 23 und Tiefenmarkierungen 24 in ähnlicher Art und Weise und aus ähnlichem Grund wie in den obigen Ausführungen im Zusammenhang mit Spender-Gewinnungsgerät 2 vorgesehen.
Bezugnehmend auf 5 ist ein erfindungsgemäßer, mit Kragen versehener Stift 26 dargestellt. Der Stift 26 besteht aus einem am distalen Ende eines Handgriffs 30 angebrachten Kragen 28. Die Oberfläche 32 am distalen Ende des Kragens 28 ist glatt und konkav gestaltet, um die Biomechanik zu verbessern und Schäden an der Knorpeloberfläche des Transplantat-Stanzzylinders zu verhindern, ähnlich wie bei dem nachstehend beschriebenen Kalibriergerät/Stampfer. Die bevorzugten Kugelradien der Konkavität der Oberflächen am distalen Ende von Instrumenten mit verschiedenen Größen sind der nachfolgenden Tabelle I zu entnehmen:
Tabelle I
Stift 26 mit einem Kragen 28 geeigneter Größe, die näherungsweise dem Innendurchmesser des Gewinnungsgeräts entspricht, wird im Handgriff 6 des Spendertransplantat-Gewinnungsgeräts oder im Handgriff 18 des Empfängerstellen-Gewinnungsgeräts aufgenommen bevor das jeweilige Gewinnungsgerät in die ausgewählte Gewinnungs- oder Spenderstelle eingeführt wird. Folglich wird das proximate Ende von Stift 28 durch Hohlrohr 4 bzw. 16 eingeführt, so dass der Kragen sich vor der Gewinnung von Stanzzylindern an der Spendertransplantat- oder Empfängerstelle im Innern des Rohrs befindet.
Das proximale Ende des Stifts ragt über das proximale Ende des Gewinnungsgeräts mindestens um die Länge des Rohrs hinaus, so dass der gewonnene Stanzzylinder auf einfache Weise aus dem Lumen des Gewinnungsrohrs entnommen werden kann, indem der Handgriff des mit Kragen versehenen Stifts nach distal bewegt wird, um den gewonnenen Stanzzylinder auszustoßen. In dieser Hinsicht entsprechen die erfindungsgemäßen Gewinnungsgeräte der Stanzahle des US-Patents Nr. 5,423,823 und dem in US-Patent Nr. 5,603,716, deren Inhaberin ebenfalls die Anmelderin ist, offenbarten Knochen-Gewinnungsgerät.
Bezugnehmend auf 6 ist ein Treiber/Extraktor 34 für das rohrförmige Gewinnungsgerät dargestellt. Der Treiber/Extraktor 34 für ein kanüliertes, rohrförmiges Gewinnungsgerät setzt sich vorzugsweise aus drei Abschnitten zusammen, einschließlich einem Spannfutterende 36, einem Handgriff 37 und einem Schlagende 38. Das Schlagfutter 35 am distalen Ende des Treibers/Extraktors 34 ist am proximalen Ende der Gewinnungsgeräte 2, 14 befestigt und kanüliert, um das proximale Ende des Stifts 26 aufzunehmen. Ein abnehmbarer Handgriff 37 dient zur Manipulation des Treiber/Extraktor-Bauteils.
Bei dem Verfahren wird mit einem Schlaghammer auf das Schlagende 38 geschlagen, wie nachstehend in Einzelheiten beschrieben ist, um das Gewinnungsgerät/Treiber-Bauteil in die ausgewählte Gewinnungsstelle zu treiben. Werden das Ende 38 und der Handgriff 37 abgenommen, wird das proximale Ende des Stifts 28 des mit Kragen versehenen Stifts 26 freigelegt, so dass die gewonnenen Stanzzylinder aus den Gewinnungsrohren entnommen werden können, was ebenfalls nachstehend in Einzelheiten beschrieben ist. Als Alternative kann auch der Treiber/Extraktor als ganzes vor dem Transfer aus dem Gewinnungsgerät entnommen werden.
Bezugnehmend auf 7 ist ein Transplantat-Kalibriergerät/Stampfer 40 dargestellt. Das Kalibriergerät/Stampfer 40 besitzt einen Rammkopf 42, der an einem Schaft 44 angebracht ist. Am proximalen Ende sind drei Abflachungen 46 gebildet, so dass Kalibriergerät/Stampfer 40 in den Treiber/Extraktor 34 eingespannt werden kann. Die den Stanzzylinder kontaktierende Oberfläche am distalen Ende des Kalibriergeräts/Stampfers ist glatt ausgebildet und besitzt eine sphärische Konkavität ähnlich der des vorstehend bereits besprochenen, mit Kragen versehenen Stifts. Die sphärische Konkavität des Kalibriergeräts/Stampfers unterscheidet sich von der des mit Kragen versehenen Stifts, indem die Außenkante der Konkavität bis zum Außendurchmesser des Kalibriergeräts/Stampfers reicht und mit diesem zusammenfällt. Im Gegensatz dazu ist der Außendurchmesser des mit Kragen versehenen Stifts abgerundet und die Außenkante von dessen sphärischer Konkavität geringfügig gegenüber der abgerundeten Kante nach innen versetzt. Tabelle II sind die bevorzugten Kugeldurchmesser der konkaven Oberfläche für verschiedene Größen des Kalibriergeräts/Stampfers zu entnehmen:
Tabelle II
Das bevorzugte Verfahren wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die 8 bis 18 beschrieben.
Bezugnehmend auf 8 ist eine anteriore Ansicht eines rechten Knies 50 in schematischer Darstellung gezeigt. Ein Knochendefekt 52 in Femurkondyle 54 wird arthroskopisch untersucht und das Ausmaß der Läsion mit dem Kalibriergerät/Stampfer 40 beurteilt. Stampfer 40 ist mit einem Delrin-Kopf geeigneter Größe von 5, 6, 7, 8, oder 9 mm Durchmesser ausgestattet, was dem Durchmesser der Schneiderohr-Gewinnungsgeräte entspricht.
Ein Stampfer 40 mit der richtigen Größe kann auch zur Evaluierung von potenziellen Gewinnungs-Spenderstellen verwendet werden, wie beispielsweise Stelle 55 in einem Bereich 56 entlang der Außenkanten des nicht-artikulierenden Rands der lateralen Femurkondyle über dem Sulcus terminalis oder direkt neben dem superolateralen Rand 57 der intraartikulären Einbuchtung.
Die Operationsplanung im Hinblick auf den Transfer von einem oder mehreren Knochen-Knorpel-Stanzzylindern, angemessenem Durchmesser der Knochen-Knorpel-Stanzzylinder und der Entscheidung über die Anwendung eines arthroskopischen oder eines offenen Verfahrens muss bereits im Vorfeld des operativen Transplantationseingriffs festgelegt werden. Die Auswahl und die Größe von einzelnen oder multiplen Stanzzylindertransplantaten sollte sich nach der Zugänglichkeit der Gewinnungsstelle und den konvexen/konkaven Verhältnissen der Oberflächengestalten der zur Verfügung stehenden Spender- und Empfängerstellen richten.
Die Auswahl des geeigneten Satzes von rohrförmigen Einweg-Gewinnungsgeräten bestehend aus jeweils einem Spender-Gewinnungsgerät 2 und jeweils einem Empfänger-Gewinnungsgerät 14 mit entsprechenden, mit Kragen versehenen Stiften 26 richtet sich nach den Abmessungen des Defekts und der Gewinnungsstelle. Das rohrförmige Spender-Gewinnungsgerät wird so gewählt, dass dessen Außendurchmesser 1 mm größer als der des rohrförmigen Empfänger-Gewinnungsgeräts ist. Auf diese Weise entspricht der Innendurchmesser des Spenderrohrs dem Außendurchmesser des Empfängerrohrs, um eine Press-Fit-Fixation des Spender-Stanzzylinders in die Empfängerstelle zu gewährleisten. Rohrförmige Gewinnungsgerätesätze bestehen aus den Größen 5 und 6 mm, 6 und 7 mm, 7 und 8 mm, 8 und 9 mm oder 9 und 10 mm.
Bezugnehmend auf 9 wird das rohrförmige Spender-Gewinnungsgerät 2 mit dem angemessenen Durchmesser und der Beschriftung "DONOR" (Spender) vollständig in den Treiber/Extraktor 34 für das rohrförmige Gewinnungsgerät (siehe 6) eingeführt und über der Gewinnungsstelle 55 aus hyalinem Knorpel in Stellung gebracht. Dabei muss sorgfältig darauf geachtet werden, den Einführungsvorgang und/oder den Beugungswinkel des Knies so anzupassen, dass das rohrförmige Gewinnungsgerät vor dem Schlagen bündig zum Gelenkknorpel aufsitzt. Siehe 10. Das rohrförmige Gewinnungsgerät wird mit einem Schlaghammer 58 bis zu einer Tiefe von ungefähr 15 mm in den subchondralen Knochen getrieben. Dabei muss sorgfältig darauf geachtet werden, das Gewinnungsgerät bei der Einführung nicht zu drehen, um eine Beschädigung des zu gewinnenden Stanzzylinders zu vermeiden.
Bei einem arthroskopischen Verfahren kann eine mit Schlitz versehene Kanüle (nicht dargestellt) dazu verwendet werden, die Einführung eines rohrförmigen Gewinnungsgeräts mit einem größeren Durchmesser in das Gelenk zu erleichtern. Nach erfolgter Einführung wird die mit Schlitz versehene Kanüle am Schaft des rohrförmigen Gewinnungsgeräts entlang zurückgezogen und seitlich durch den Schlitz entnommen, um die intraartikuläre Darstellung, die Mobilität des rohrförmigen Gewinnungsgeräts und die Flüssigkeitsdistension zu verbessern.
Bezugnehmend auf 11 wird der Treiber/Extraktor 34 gedreht, vorzugsweise um ungefähr 90° im Uhrzeigersinn, ungefähr 90° gegen den Uhrzeigersinn und dann vorsichtig hin und her bewegt, superior und inferior, um die Spongiosabasis zu frakturieren und den Knochen-Knorpel-Stanzzylinder entnehmen zu können. Das rohrförmige Spender-Gewinnungsgerät 2 wird anschließend von der Spenderstelle zurückgezogen, wobei der gewonnene Stanzzylinder im Innern des Rohrs eingeschlossen ist.
Der gewonnene Stanzzylinder kann durch die Fenster 11 inspiziert werden um sicherzustellen, dass der Stanzzylinder tatsächlich im Gewinnungsgerät eingeschlossen ist. Falls es durch Drehen und Extraktion des Gewinnungsrohrs nicht gelingt, einen Stanzzylinder für die Entnahme einzuschließen, kann es notwendig sein, das Gewinnungsrohr erneut einzuführen und bis zu 20 mm weiter einzuschlagen und anschließend zu drehen und herauszuziehen.
Sobald der Spender-Stanzzylinder entnommen ist, können dessen Länge und die Dicke des hyalinen Knorpels durch die Fenster 11 im Gewinnungsgerät inspiziert werden, wie in 12 dargestellt ist. Genaue Messungen können mit einem kalibrierten Ausrichtstab 59 erzielt werden, was nachstehend weiter diskutiert wird. Nach der Extraktion werden das rohrförmige Spender-Gewinnungsgerät 2 und der eingeschlossene Stanzzylinder aus dem Treiber/Extraktor entnommen und in einen sicheren, sterilen Bereich zur Aufbewahrung überführt.
Bezugnehmend auf 13 werden das als "RECIPIENT" (Empfänger) bezeichnete rohrförmige Gewinnungsgerät 14 geeigneter Größe und der mit Kragen versehene Stift 26 aus dem Satz rohrförmige Gewinnungsgeräte vollständig in den Treiber/Extraktor 34 für das rohrförmige Gewinnungsgerät eingeführt. Falls zum Ersatz der Oberfläche des Defekts 52 der Transfer eines einzelnen Stanzzylinders vorgesehen ist, wird das rohrförmige Empfänger-Gewinnungsgerät 14 über dem Defekt in Stellung gebracht und mit dem Schlaghammer 58 in den subchondralen Knochen getrieben. Auch hierbei wird eine Drehung des Empfänger-Gewinnungsgeräts bei der Einführung des Gewinnungsgeräts vermieden, wie vorstehend im Zusammenhang mit der Einführung des Spender-Gewinnungsgeräts angemerkt wurde. Zur Ermittlung der bevorzugten Tiefe von ungefähr 13 mm dienen die Millimeter-Tiefenmarkierungen 24 des rohrförmigen Gewinnungsgerät an der Außenfläche des Rohrs 16, wie 14 zu entnehmen ist.
Dabei ist sorgfältig darauf zu achten, den richtigen Einführungswinkel und die richtige Kniebeugung zu wählen, damit das rohrförmige Gewinnungsgerät bündig auf der Knochenoberfläche aufsitzt, bevor darauf geschlagen wird. Falls die Transplantation von mehreren Stanzzylindern gewünscht ist, wird das rohrförmige Gewinnungsgerät über dem betreffenden Quadranten im Defekt in Stellung gebracht.
Außerdem ist es bei der Bildung des Lagers sehr wichtig darauf zu achten, das Gewinnungsgerät in einem Winkel von 90° zur Gelenkoberfläche sowohl in der Sagittal- als auch in der Koronarebene zu behalten, damit ein planer Transfer erfolgt. Siehe 14.
Falls der Gewinnungsvorgang unter einem Winkel erfolgen muss, weil das rohrförmige Gewinnungsgerät wegen eines anatomischen Hindernisses nicht in einem Winkel von 90° bündig mit dem hyalinen Knorpel in Stellung gebracht werden kann, sollte eine an der Spitze jedes rohrförmigen Gewinnungsgeräts vorhandene Längsmarkierungslinie (nicht dargestellt) so gedreht werden, dass sie mit der führenden Schneidekante beim Einschnitt in den Knorpel bei der Spenderstanzzylinder-Gewinnung ausgerichtet ist. Der Empfänger-Gewinnungsvorgang sollte bei einem Winkel erfolgen, der möglichst genau dem Winkel beim Gewinnungsvorgang des Spenderstanzzylinders entspricht. Auf diese Weise kann eine möglichst enge Annäherung der angewinkelten Spenderoberfläche aus hyalinem Knorpel an den umgebenden Knorpel des angewinkelten Empfängerlagers erfolgen, indem die Längsmarkierungslinie und die führende Schneidekante des Spenderrohrs bei der Einführung des Spenderstanzzylinders mit dem Rand des Empfängerlagers ausgerichtet werden.
Bezugnehmend auf 15 wird, nachdem ermittelt wurde, dass das rohrförmige Gewinnungsgerät eine ausreichende Tiefe erreicht hat, der Treiber/Extraktor 34 des rohrförmigen Gewinnungsgeräts gedreht und vorsichtig hin und her bewegt, wie vorstehend beim Spender-Gewinnungsgerät, um den Spongiosaknochen am distalen Ende des Rohrs zu frakturieren. Zur Extraktion des rohrförmigen Gewinnungsgeräts und des Stanzzylinders kann eine gleichzeitige Gegendrehung und Extraktion des Rohrtreibers erfolgen, wodurch das Empfängerlager 60 gebildet wird.
Nach der Extraktion des Gewinnungsgeräts und des darin eingeschlossenen Knochen-Knorpel-Stanzzylinders können die Länge des Spender- und des Empfänger-Stanzzylinders direkt miteinander verglichen werden, indem man das Spender- und das Empfänger-Gewinnungsgerät nebeneinander legt. Die gewonnenen Stanzzylinder sind durch die Fenster 11 im Spender-Gewinnungsgerät und die Fenster 23 im Empfänger-Gewinnungsgerät zu erkennen. Etwa erforderliche Anpassungen der Länge der gewonnenen Autotransplantat-Spender-Stanzzylinder können dementsprechend vorgenommen werden. Vorzugsweise wird das distale Ende des Spender-Stanzzylinders vor Einführung in die Empfängerstelle geglättet.
Bezugnehmend auf 16 kann der kalibrierte Ausrichtstab 59 mit dem richtigen Durchmesser zur Messung der Tiefe des Empfängerlagers 60 verwendet werden. Bei Anwendung eines arthroskopischen Ansatzes kann mit dem Ausrichtstab darüber hinaus der Winkel des Empfängerlagers im richtigen Verhältnis zur Stellung einer Einführungsschleuse ausgerichtet werden. In vorteilhafter Weise kann der Ausrichtstab weiterhin dazu verwendet werden, die Länge des Empfängerlagers genauestens an die Länge des Spender-Stanzzylinders anzupassen. Zu diesem Zweck wird mit einem Schlaghammer 58 auf den Ausrichtstab 59 geschlagen, bis die gewünschte Tiefe erreicht ist.
Zur Einführung des Autotransplantat-Stanzzylinders wird das rohrförmige Empfänger-Gewinnungsgerät 14 durch das rohrförmige Spender- Gewinnungsgerät 2 mit einem um 1 mm größeren Durchmesser und den mit Kragen versehenen Stift mit dem eingeschlossenen Autotransplantat-Stanzzylinder ersetzt. Das rohrförmige Spender-Gewinnungsgerät wird dabei vollständig in den Treiber/Extraktor 34 für das rohrförmige Gewinnungsgerät eingeführt.
Bezugnehmend auf 17 und 18 wird nach der Wiedereinführung des rohrförmigen Spender-Gewinnungsgeräts 2 in den Treiber/Extraktor 34 die Schlagkappe 38 des Treibers/Extraktors 34 abgeschraubt und das Mittelteil 37 mit T-förmigem Handgriff abgenommen. Dadurch wird das proximate Ende des mit Kragen versehenen Stifts 26 freigelegt, der zum Vortrieb des Stanzzylinders in das Empfängerlager 60 dient.
Ein Stifteichgerät 62 aus Edelstahl wird am offenen Endes des Handgriffs angebracht und dient als Schutz bei dem weiteren Schlagvorgang, um die Ausrichtung des mit Kragen versehenen Stifts zu bewahren und um eine mechanische Kontrolle über die Einführung des Knochenstanzzylinders zu bieten. Das Stifteichgerät besitzt vorzugsweise einen O-Ring, der mittels Press-Fit in den Handgriff passt, und ein kleines Loch in der Mitte, das mit einem Gewinde versehen ist, so dass das Eichgerät mit einem Gewindeabzieher aus dem Handgriff gezogen werden kann.
Wie in 19 dargestellt, wird das distale Ende des Spender-Gewinnungsgeräts 2 in die Empfängerstelle 60 eingeführt. Die abgeschrägte Oberfläche 10 hilft bei der Führung des Gewinnungsgeräts an der Empfängerstelle und trägt zur Bildung einer sicheren Passung und zur Ausrichtung des Spender-Gewinnungsgeräts bei. Mit einem Schlaghammer wird vorsichtig auf das proximale Ende des Handgriffs 28 des mit Kragen versehenen Stifts 26 geschlagen, um den Stanzzylinder in das Empfängerlager 60 zu treiben und gleichzeitig eine stabile Positionierung des Gewinnungsrohrs und den Kniebeugungswinkel zu bewahren.
Der Stanzzylinder wird vorgetrieben bis nur noch 1 mm des Stanzzylinders übersteht, wie in 19 und 20 dargestellt ist. Folglich wird der mit Kragen versehene Stift 26 vorangetrieben, bis das Ende des Stifts bündig mit dem Stifteichgerät 62 ist. Die vorbestimmte Länge des mit Kragen versehenen Stifts wird so vorgesehen, dass der Knochen-Stanzzylinder so weit bewegt wird, dass 1 mm des Transplantats außerhalb des Empfängerlagers frei liegen, wenn der Stift so weit vorgetrieben wird, dass er bündig mit dem Ende der proximalen Fläche des Stifteichgeräts ist. Eine Kontrolle über die Einführung des Stanzzylinders kann auch durch das Beobachten des Vortriebs des Stanzzylinders und des mit Kragen versehenen Stifts durch die Fenster 11 an der Seite des Gewinnungsgeräts erhalten werden.
In vorteilhafter Weise wird durch eine unvollständige Einführung des Stanzzylinders vermieden, den Stanzzylinder zu weit einzutreiben, was zu einer versenkten Knorpeloberfläche führen würde und weitere invasive Schritte zum Zurückziehen des Stanzzylinders, bis dieser bündig mit der umgebenden Knorpeloberfläche ist, notwendig machen würde. Eine zu weit gehende Einführung wird darüber hinaus auch durch eine richtige Vorbereitung des Empfängerlagers unter Anwendung des Ausrichtstabs verhindert, wie vorstehend ausgeführt ist.
Bezugnehmend auf 21 wird das Kalibriergerät/Stampfer 40 zur bündigen Einpassung des Stanzzylinders mit dem ihn umgebenden hyalinen Knorpel in den Treiber/Extraktor 34 eingespannt. Gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens hat das Kalibriergerät/Stampfer einen um mindestens 1 mm größeren Durchmesser als der Stanzzylinder. Wie in 22 dargestellt, bietet der Stampfer mit dem größeren Durchmesser eine vollständige Kontrolle über die richtige Stanzzylinder-Einführungstiefe bündig zum umgebenden Gelenkknorpel und schließt jede Möglichkeit eines zu weit gehenden Eintreibens aus.
Als Alternative ist das Kalibriergerät/Stampfer 40 dasselbe, das zur Ermittlung der benötigten Stanzzylindergröße verwendet wird, und besitzt die selbe Größe wie der Knochen-Knorpel-Stanzzylinder. Der Stampfer wird an einer Stelle außerhalb der Mitte relativ zum Stanzzylinder verwendet, so dass die überhängende Kante des Kalibriergeräts/Stampfers auf den umgebenden Knorpelbereich auftrifft und eine zu weit gehende Einführung des Stanzzylinders verhindert. Die Stirnfläche des Stanzzylinders wird dabei bündig mit der umgebenden Knorpeloberfläche eingepasst, was durch vorsichtiges Schlagen mit dem Schlaghammer 58 erreicht werden kann. Der abgeschlossene Transfer ist in 23 dargestellt.
Falls mehrere Stanzzylinder mit verschiedenen Durchmessern zu gewinnen und in spezielle Quadranten des Defekts zu transferieren sind, sollte jeder einzelne Stanzzylinder-Transfer erst abgeschlossen werden, bevor mit der Bildung des nächsten Empfängerlagers fortgefahren wird. Siehe 24 und 25. Auf diese Weise wird die potenzielle Bildung von Tunnelwandfrakturen an der Empfängerstelle verhindert und nachfolgende Stanzzylinder können auf Wunsch direkt neben zuvor eingeführte Stanzzylinder platziert werden.
Üblicherweise werden die Spenderstellen 64 nach dem Gewinnungsvorgang unbedeckt gelassen und füllen sich innerhalb von 8 bis 12 Wochen mit Spongiosaknochen und Faserknorpel. Als Alternative kann aus dem Defekt gewonnener Spongiosaknochen in die Spenderstellen eingeführt werden und sollte mit einem Kalibriergerät/Stampfer oder Ausrichtstab fest in die Spenderlager gestampft werden, um den Spongiosaknochen zur besseren Fixierung zu komprimieren.
Obwohl die vorliegende Erfindung im Hinblick auf bestimmte Ausführungsformen derselben beschrieben wurde, werden dem Fachmann viele andere Variationen und Modifikationen und sonstige Anwendungen offensichtlich sein. Daher wird die vorliegende Erfindung nicht durch die speziellen Offenbarungen in diesem Schriftstück eingeschränkt, sondern lediglich durch die beigefügten Ansprüche.

Claims

Apparat für Gewinnung, Transport und Einführung von Knochen-Knorpel-Stanzzylindern in ein Gelenk, wobei der Apparat Folgendes umfasst: ein Schneiderohr (2, 14) mit einer scharfen Schneidekante (8, 20) ohne Zähne an einem distalen Ende zum axialen Schneiden in Knochen hinein ohne Drehung des Schneiderohrs (2, 14), wobei das Schneiderohr eine Wand besitzt und ein Lumen zur Aufnahme eines ganzen Knochen-Knorpel-Stanzzylinders bei einer axialen Vorwärtsbewegung des Schneiderohrs in den Knochen im Gelenk vorgibt, wobei der in dem Lumen aufgenommene Knochen-Knorpel-Stanzzylinder an der Innenfläche der Schneiderohrwand anliegt; und ein mit einer Kanüle ausgestatteter Handgriff (6, 18) am proximalen Ende des Schneiderohrs, wobei die Kanüle einen kleineren Querschnitt als das Lumen aufweist, ein Stift (26) mit einem distalen Ende und einem proximalen Ende, der im Innern des Schneiderohrs verschiebbar angeordnet ist und einen Kragen (28) mit einem größeren Querschnitt als die Kanüle und einer glatten distalen Oberfläche besitzt, der auf dem distalen Ende des Stifts angeordnet ist und dazu dient, den Knochen-Knorpel-Stanzzylinder aus dem Lumen herauszustoßen, und einem das proximale Ende des Stifts bildenden Handgriff (30), wobei der Handgriff auf verschiebbare Weise im Innern des mit einer Kanüle ausgestatteten Handgriffs des Schneiderohrs angeordnet ist.
Apparat gemäß Anspruch 1, wobei ein Schauloch (11) zur Betrachtung des Lumens und des darin aufgenommenen Knochen-Knorpel-Stanzzylinders durch die Wand des Schneiderohrs reicht.
Apparat gemäß Anspruch 1 oder 2, weiterhin bestehend aus einem Antriebsteil (34), das auf abnehmbare Weise an dem mit einer Kanüle ausgestatteten Handgriff angebracht ist.
Apparat gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, weiterhin bestehend aus: einem Sockelschneiderohr (14), das eine scharfe Schneidekante (20) ohne Zähne an einem distalen Ende und eine Wand besitzt und ein Lumen zur Aufnahme eines ganzen Knochen-Knorpel-Stanzzylinders vorgibt, ein durch die Wand reichendes Schauloch zur Betrachtung des in dem Lumen aufgenommenen Knochen-Knorpel-Stanzzylinders, einen mit einer Kanüle ausgestatteten Handgriff (18) an einem proximalen Ende und einen Außendurchmesser, der dem Innendurchmesser des Stanzzylinderschneiderohrs entspricht, besitzt; und einem Stift (26), der im Innern des Sockelschneiderohrs verschiebbar angeordnet ist und ein distales Ende und ein proximales Ende, einen am distalen Ende des Stifts angeordneten Kragen (28) mit einer glatten distalen Oberfläche, und einen am proximalen Ende des Stifts angeordneten Handgriff (30), wobei der Handgriff im Innern des mit einer Kanüle ausgestatteten Handgriffs des Sockelschneiderohrs verschiebbar angeordnet ist.
Apparat gemäß Anspruch 4, wobei der von der Innenfläche der Wand des Stanzzylinderschneiderohrs (2) vorgegebene Innendurchmesser des Lumens (11) und der von der Innenfläche der Wand des Sockelschneiderohrs (14) vorgegebene Innendurchmesser des Lumens (23) für jedes betrachtete Rohr gleich sind.
Apparat nach Anspruch 4 oder Anspruch 5, weiterhin bestehend aus einem Antriebsteil (34), das auf eine abnehmbare Weise an dem mit einer Kanüle ausgestatteten Handgriff des Stanzzylinderschneide- und/oder Sockelschneiderohrs angebracht ist.
Apparat gemäß einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei ein Schauloch (23) zur Betrachtung des Lumens und des darin aufgenommenen Knochen-Knorpel-Stanzzylinders durch die Wand des Sockelschneiderohrs (14) reicht.