DE102010044571A1 - base graft - Google Patents
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Abstract
Offenart wird ein Basisimplantat (1) zum Festlegen an einem Knochen und als Basis für ein an dem Basisimplantat (1) festzulegendes Funktionsimplantat, mit einer Haltestruktur (2) zum Verbinden mit dem Knochen, welche Haltestruktur (2) eine offenporige Struktur (5) aus einem Metall oder einer Metalllegierung ist, und mit einer Basisstruktur (3) zum Festlegen des Funktionsimplantates, welche sich dadurch auszeichnet, dass die Basisstruktur (3) eine geschlossene Oberfläche (4) ohne Poren aufweist. Dadurch wird verhindert, dass zum Festlegen des Funktionsimplantates verwendeter Knochenzement in die Poren eindringt und diese verschließt. Auch kann eine verbesserte Verbindung zwischen dem Basisimplantat (1) und dem Funktionsimplantat hergestellt werden, da sich Lufteinschlüsse im Knochenzement leichter verhindern lassen. Offenbart wird ferner ein Verfahren zum Herstellen eines Basisimplantates zum Festlegen an einem Knochen und als Basis für ein daran festzulegendes Funktionsimplantat, welches Basisimplantat eine Haltestruktur zum Verbinden mit dem Knochen und eine Basisstruktur zum Festlegen des Funktionsimplantates aufweist. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass zumindest die Haltestruktur aus einem Metall oder einer Metalllegierung mittels selektiven Lasersinterns offenporig ausgebildet und die Oberfläche im Bereich der Basisstruktur geschlossen und ohne Poren ausgebildet wird. Die Herstellung mittels selektiven Lasersinterns erlaubt zum einen eine sehr definierte und damit in der Konstruktion genau vorgebbare Ausbildung der Poren- bzw. Gittergröße und -anordnung in der offenporigen Struktur. Zum anderen erlaubt sie eine schnelle und vergleichsweise kostengünstige Herstellung von an einen Patienten individuell angepassten Implantaten.Disclosed is a basic implant (1) for attachment to a bone and as a base for a functional implant to be attached to the basic implant (1), with a holding structure (2) for connecting to the bone, which holding structure (2) has an open-pored structure (5) a metal or a metal alloy, and with a base structure (3) for fixing the functional implant, which is characterized in that the base structure (3) has a closed surface (4) without pores. This prevents the bone cement used to fix the functional implant from penetrating into the pores and closing them. An improved connection between the basic implant (1) and the functional implant can also be established, since air inclusions in the bone cement can be prevented more easily. A method is also disclosed for producing a basic implant for fixing to a bone and as a base for a functional implant to be fixed thereon, which basic implant has a holding structure for connecting to the bone and a basic structure for fixing the functional implant. The method is characterized in that at least the holding structure made of a metal or a metal alloy is formed with open pores by means of selective laser sintering and the surface in the area of the base structure is closed and formed without pores. Production by means of selective laser sintering allows, on the one hand, a very defined and thus precisely predeterminable formation of the pore or grid size and arrangement in the open-pored structure. On the other hand, it allows a fast and comparatively inexpensive production of implants individually adapted to a patient.
Description
Die Erfindung betrifft ein Basisimplantat zum Festlegen an einem Knochen und als Basis für ein an dem Basisimplantat festzulegendes Funktionsimplantat mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruchs 1. Sie betrifft ferner ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Basisimplantates.The invention relates to a base implant for fixing to a bone and as a basis for a functional implant to be fixed to the base implant having the features of the preamble of
Es ist in der Medizin seit langem bekannt und möglich, verschlissene Teile des menschlichen Skelettapparates, insbesondere Gelenke oder Gelenkteile, ganz oder teilweise durch Implantate zu ersetzen. Bereits seit langem bekannt sind z. B. Implantate als Ersatz für den natürlichen Femurkopf des Oberschenkelknochens, künstliche Gelenkschalen am Hüftknochen sowie künstliche Kniegelenke.It has long been known and possible in medicine to replace worn parts of the human skeletal apparatus, in particular joints or joint parts, completely or partially with implants. Already known for a long time z. As implants as a replacement for the natural femoral head of the femur, artificial joint shells on the hip bone and artificial knee joints.
Bei der entsprechenden Implantationsoperation werden im Bereich der schadhaften Gelenke die verschlissenen Teile des natürlichen Knochens entfernt, und es werden durch Bohren, Fräsen oder Sägen entsprechende Öffnungen oder vergleichbare Strukturen in den Restknochen eingebracht, in welche die das künstliche Gelenkelement enthaltenden Implantate eingesetzt bzw. an welche diese angesetzt werden. Mit anderen Worten wird hier eine Schädigung bzw. ein Defekt des Knochens herbeigeführt, eine solche Schädigung ist für die Implantationsoperation unumgänglich.In the corresponding implantation operation, the worn parts of the natural bone are removed in the region of the defective joints, and corresponding openings or comparable structures are introduced into the residual bone by drilling, milling or sawing, into which the implants containing the artificial joint element are inserted these are set. In other words, here a damage or a defect of the bone is brought about, such damage is unavoidable for the implantation operation.
Im Zuge einer solchen Operation wird üblicherweise unmittelbar ein den verschlissenen Teil des Knochens, typischerweise den Gelenkteil (Gelenkkopf, Gelenkpfanne, Gelenkscharnier) ersetzendes Implantat eingesetzt, welches hier, da es die eigentliche Knochenfunktion im Gelenk ersetzt, Funktionsimplantat genannt wird.In the course of such an operation, a replacement implant is normally used directly replacing the worn part of the bone, typically the joint part (joint head, joint socket, joint hinge), which here, because it replaces the actual bone function in the joint, is called a functional implant.
Derartige Funktionsimplantate haben aus unterschiedlichen Gründen begrenzte Haltbarkeiten. Zum einen unterliegen die funktionellen Elemente der Implantate, wie etwa künstliche Gelenkpfannen, künstliche Gelenkköpfe, künstliche Gelenkscharniere und dgl., ebenfalls einem Verschleiß, zum anderen kann es im Bereich der Verankerung der Implantate im natürlichen Knochenstumpf zu Veränderungen des Knochens und damit zu einem Verlust der sicheren Verankerung kommen. So ist es nicht selten erforderlich, dass in einer Revisionsoperation an einer bereits implantierten Stelle ein neues, das erste Implantat ersetzendes Implantat eingebracht werden muss. Aufgrund des Phänomens, dass Gelenkverschleiß heute bereits auch jüngere Menschen betrifft und dass andererseits die Menschen immer länger leben, gibt es auch bereits Fälle, in denen nicht nur eine, sondern eine zweite oder gar weitere Revisionen erforderlich sind.Such functional implants have limited durability for a variety of reasons. On the one hand, the functional elements of the implants, such as artificial joint sockets, artificial joint heads, artificial joint hinges and the like., Also wear, on the other hand it can be in the field of anchoring the implants in the natural bone stump to changes in the bone and thus to a loss of secure anchoring. Thus, it is not uncommon for a new implant replacing the first implant to be introduced in a revision operation at an already implanted site. Due to the phenomenon that joint wear and tear already affects younger people today and that, on the other hand, people are living longer and longer, there are already cases in which not only one but a second or even further revisions are required.
Da naturgemäß bei den Revisionsoperationen der Operateur den bei der ersten Operation hervorgerufenen Knochendefekt vorfindet, er für die Verankerung des Revisionsimplantates jedoch den Knochenstumpf nicht in unbearbeiteter Form verwenden kann, werden heutzutage bei Revisionsoperationen in der Regel weitere Material vernichtende Bearbeitungen an Restknochen vorgenommen, was die natürliche Stabilität des Revisionsimplantates beeinträchtigt und insbesondere bei wiederholter Revisionsoperation zu Problemen führen kann, bis hin zu einer Unmöglichkeit einer weiteren Revision, was für den Patienten letztlich den Verlust der Funktionalität des betroffenen Skelettabschnittes, z. B. eines betroffenen Kniegelenkes, bedeutet.Since, of course, in the revision surgery, the surgeon finds the bone defect caused in the first operation, but he can not use the bone stump in unprocessed form for the anchoring of the revision implant, nowadays revision surgery usually other material devastating operations are made on residual bone, which is the natural Stability of the revision implant impaired and can lead to problems especially in repeated revision surgery, up to an impossibility of further revision, which ultimately causes the patient to lose the functionality of the affected skeletal section, z. B. an affected knee joint, means.
Entsprechend ist man bemüht, bereits bei der Erstoperation so knochenschonend wie möglich zu operieren und entsprechend in der Verankerung hinsichtlich einer Bearbeitung des Restknochens anspruchslose Implantate zu verwenden. Ferner ist man bestrebt, in Revisionsoperationen die weitere Bearbeitung und Materialreduzierung des Knochenstumpfes so gering wie möglich zu halten.Accordingly, it is endeavored to operate as early as possible during initial surgery as bone-conserving as possible and accordingly to use undemanding implants in the anchoring with regard to processing of the residual bone. Furthermore, efforts are made to keep the further processing and material reduction of the bone stump as small as possible in revision operations.
In diesem Zusammenhang gibt es in jüngster Zeit Überlegungen, insbesondere für Revisionsoperationen nicht unmittelbar ein die funktionellen Elemente beinhaltendes Funktionsimplantat an dem Knochenstumpf festzulegen und bei letzterem hierfür entsprechende Bearbeitungen der durch die Vorgängeroperation geschaffenen Defektstelle vornehmen zu müssen, sondern vielmehr das Funktionsimplantat an einem in den Knochendefekt eingebrachten und dort verankerten Basisimplantat festzulegen. Diese Vorgehensweise bietet den Vorteil, dass das Basisimplantat grundsätzlich ohne weitere Bearbeitung in den bestehenden Knochendefekt eingesetzt werden kann, maximal eine äußerst geringe Bearbeitung des Knochenstumpfes erfordert. An solchen Basisimplantaten ist entsprechend eine Haltestruktur angeformt, die in den Knochendefekt eingeführt und dort verankert wird. Bereits bei heutigen Konzepten besteht diese Haltestruktur aus einem offenporigen, porösen Metallgitter bzw. einer solchen Struktur aus Metalllegierung, welche in ihrer äußeren Form grob an die Form des Knochendefektes angepasst ist und durch Einschlagen in den Knochendefekt fest mit dem Knochenstumpf verbunden werden kann. Dabei erzeugt die offenporige Struktur der Haltestruktur eine hohe Reib- bzw. Klemmkraft, so dass eine feste Verbindung des Basisimplantates mit dem Knochen ohne weitere Hilfsmittel wie etwa Knochenzement erreicht werden kann. Die Offenporigkeit der Struktur erlaubt ferner eine Osteointegration, d. h. ein Einwachsen des Knochenstumpfes in die Haltestruktur mit kalzinem Material.In this context, there have recently been considerations, especially for revision surgery, not immediately determining a function implant containing the functional elements on the bone stump and having to perform corresponding manipulations of the defect site created by the predecessor operation, but rather the functional implant at one into the bone defect set and anchored there base implant. This approach has the advantage that the basic implant can be used without further processing in the existing bone defect, requires a maximum of minimal processing of the bone stump. In accordance with such basic implants, a holding structure is formed, which is introduced into the bone defect and anchored there. Already in today's concepts, this support structure consists of an open-pore, porous metal mesh or such a structure of metal alloy, which is roughly adapted in its outer shape to the shape of the bone defect and can be firmly connected by striking into the bone defect with the bone stump. In this case, the open-pore structure of the holding structure generates a high frictional or clamping force, so that a firm connection of the base implant with the bone can be achieved without further aids, such as bone cement. The porosity of the structure also allows osteointegration, i. H. an ingrowth of the bone stump into the support structure with calcine material.
Auf einer in der Implantationsstellung dem Halteabschnitt abgewandten Seite weist ein solches Basisimplantat eine Basisstruktur auf, an welcher dann ein die eigentliche Gelenkfunktion übernehmendes Funktionsimplantat festgelegt wird.On a side facing away from the holding section in the implantation position, such has one Basic implant on a basic structure on which then a the actual joint function taking over functional implant is determined.
Ein bekanntes Material, aus dem derartige Basisimplantate gebildet werden können, ist von dem Unternehmen Zimmer, Inc. bekannt und wird unter der Marke „Trabecular Metal®” vertrieben. Bei diesem Material, zu dem sich Beschreibungen z. B. auf der Internetseite dieses Unternehmens abrufbar unter www.zimmer.com, finden lassen, handelt es sich um einen offenporigen Tantalschaum. Bei diesem Schaum handelt es sich um eine Struktur mit Poren in stochastischer Größenverteilung, auf deren exakte Lage, Größe und Geometrie bei der Herstellung kein Einfluss besteht. Darüber hinaus sind bekannte Basisimplantate aus diesem Material insgesamt aus diesem Tantalschaum gebildet und über ihre gesamte Oberfläche offenporig, insbesondere auch im Bereich der Basisstruktur. Die bekannten Basisimplantate aus diesem Material werden mit einem die Osteointegration befördernden Material, nämlich mit Hydroxilapatit in einem Plasmaverfahren sprühbeschichtet, wobei das Hydroxilapatit nur in die oberflächennahen Poren eindringt, ohne in der Tiefe des Metallschaumkörpers die dort liegenden Poren zu erreichen bzw. dort zu einer Oberflächenbeschichtung zu führen.One known material from which such base implants can be formed is known by Zimmer, Inc., and is sold under the trademark "Trabecular Metal® ". For this material, to the descriptions z. For example, on the website of this company, available at www.zimmer.com, it is an open-pore tantalum foam. This foam is a structure with pores in stochastic size distribution, the exact position, size and geometry of the production is not affected. In addition, known base implants made of this material are formed entirely from this tantalum foam and have an open pore over their entire surface, in particular also in the region of the basic structure. The known basic implants made of this material are spray-coated with a material that promotes osteointegration, namely with hydroxyapatite in a plasma process, wherein the hydroxyapatite only penetrates into the near-surface pores, without reaching the pores located there in the depth of the metal foam body or there to form a surface coating respectively.
Hieraus ergeben sich nun diverse Probleme. Wie bereits erwähnt, erlaubt das Herstellungsverfahren keine exakte Definition der Porenstruktur. Diese ist, auch wenn die Parameter bei der Schaumbildung angepasst und damit andere stochastische Verteilungen erreicht werden können, stets stochastischer Natur. Für ein exaktes Design unter Berücksichtigung aufzunehmender Kräfte, einer gewünschten Verformbarkeit im Bereich des Halteabschnittes und anderen Aspekten, ist diese Art der Herstellung nicht, allenfalls bedingt geeignet. Die Tatsache, dass bei dem genannten Herstellungsverfahren stets eine insgesamt offenporige Oberfläche, insbesondere also auch im Bereich der Basisstruktur, gegeben ist, führt zu einem weiteren Nachteil. Denn an der Basisstruktur wird das Funktionsimplantat mit einem Haftmittel, üblicherweise Knochenzement, festgelegt. Es wird dazu an der Basisstruktur Knochenzement aufgebracht und das Funktionsimplantat an diese Struktur angesetzt, so weicht beim Aufbringen von Druck der Knochenzement in die poröse Struktur des Basisimplantates aus. Dies hat zweierlei Nachteile. Zum einen verfüllt der Knochenzement in diesem Bereich die Poren, so dass dort eine Osteointegration, die den Halt des Basisimplantates am Knochenstumpf fördert, nicht mehr möglich ist. Zum anderen ist der Druck, der auf die Schicht des Knochenzements durch Eindrücken des Funktionsimplantates in das Basisimplantat aufgebracht werden kann, begrenzt. Dies führt dazu, dass z. B. Lufteinschlüsse im Bereich des Knochenzements verbleiben und so zu einer Verringerung der Bindungskraft zwischen Basisimplantat und Funktionsimplantat führen.This results in various problems now. As already mentioned, the manufacturing process does not allow an exact definition of the pore structure. This is always stochastic, even if the parameters are adapted to foam formation and thus other stochastic distributions can be achieved. For an exact design taking into account forces to be absorbed, a desired deformability in the region of the holding section and other aspects, this type of production is not, at best conditionally suitable. The fact that there is always an overall open-pore surface, in particular also in the region of the basic structure, in the mentioned production process always leads to a further disadvantage. Because at the base structure, the functional implant is fixed with an adhesive, usually bone cement. For this purpose, bone cement is applied to the base structure and the functional implant is attached to this structure, so when applying pressure, the bone cement deviates into the porous structure of the basic implant. This has two disadvantages. On the one hand, the bone cement in this area fills the pores, so that there is no longer an osteointegration, which promotes the hold of the base implant on the bone stump, is no longer possible. On the other hand, the pressure that can be applied to the layer of the bone cement by pressing the functional implant into the base implant is limited. This causes z. As air pockets remain in the bone cement and thus lead to a reduction in the binding force between the base implant and functional implant.
Den oben aufgezeigten, bei bekannten Basisimplantaten bestehenden Nachteilen und Problemen zu begegnen, und diese jedenfalls in bevorzugten Ausführungsvarianten zu adressieren, ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung. Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Basisimplantat mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen eines solchen Basisimplantates sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 8 angegeben. In einem weiteren Aspekt besteht eine Lösung dieser Aufgabe in einem Verfahren zum Herstellen eines Basisimplantates mit den Merkmalen des Anspruchs 9. Vorteilhafte Weiterbildungen zu dem Verfahren sind in den Ansprüchen 10 bis 14 angegeben.The object of the present invention is to address the above-mentioned disadvantages and problems existing in known basic implants, and in any case to address them in preferred embodiments. This object is achieved by a base implant with the features of
Eine Kernidee der Erfindung besteht darin, bei einem Basisimplantat, welches wenigstens im Bereich der Haltestruktur eine offenporige Struktur aus einem Metall oder einer Metalllegierung aufweist, die Basisstruktur mit einer geschlossenen Oberfläche ohne Poren auszubilden. Dieser wesentliche Schritt bzw. diese wesentliche Abänderung gegenüber den bekannten Implantaten bedingt, dass auf die Basisstruktur aufgebrachter Knochenzement zum Festlegen des Funktionsimplantates beim Aufbringen von Druck zum Verbinden der beiden Implantate nicht mehr in die Tiefe der Struktur des Basisimplantates eindringen und dort für die Osteointegration vorgesehene. Poren verschließen kann. Zudem kann ein erhöhtes Maß an Druck auf den Knochenzement aufgebracht werden, so dass mögliche Lufteinschlüsse zwischen dem Funktionsimplantat und der Basisstruktur über den seitlichen Rand der Basisstruktur herausgedrückt und aus der Verbindungsstelle herausgebracht werden können. Dies sorgt für einen noch besseren Halt des Funktionsimplantates in der Basisstruktur des Basisimplantates.A core idea of the invention is to form the basic structure with a closed surface without pores in the case of a base implant, which has an open-pored structure of a metal or a metal alloy at least in the region of the holding structure. This essential step or this essential modification compared to the known implants requires that bone cement applied to the base structure for fixing the functional implant when applying pressure for connecting the two implants no longer penetrate into the depth of the structure of the base implant and provided there for osteointegration. Can close pores. In addition, an increased amount of pressure can be applied to the bone cement so that possible air pockets between the functional implant and the base structure can be pushed out beyond the lateral edge of the base structure and brought out of the connection site. This ensures an even better hold of the functional implant in the basic structure of the basic implant.
Bei der Herstellung eines Basisimplantates mit der bekannten Methode als Metallschaum ist das Ausbilden einer geschlossenen Oberfläche ohne Poren im Bereich der Basisstruktur nicht ohne weiteres und einfach möglich, insbesondere nicht mit der erforderlichen Maßhaltigkeit. Entsprechend sind bei den bekannten Basisimplantaten bis dato keine Überlegungen im Hinblick auf die Ausbildung einer geschlossenen Oberfläche der Basisstruktur angestellt worden.In the production of a basic implant with the known method as a metal foam, the formation of a closed surface without pores in the region of the basic structure is not readily and simply possible, in particular not with the required dimensional accuracy. Accordingly, in the known basic implants so far no considerations have been made with regard to the formation of a closed surface of the basic structure.
Die Basisstruktur in dem Basisimplantat, an der das Funktionsimplantat festgelegt wird, muss weder eben sein, noch ist sie etwa auf eine solche beschränkt, die allein von einer Seite des Basisimplantates her offen zugänglich ist. Sie kann z. B. auch eine das Basisimplantat durchdringende, röhreförmige Öffnung sein, die dann im Innern vollständig eine geschlossene Oberfläche ohne Poren aufweist.The basic structure in the base implant to which the functional implant is fixed need not be even, nor is it limited to, one that is openly accessible only from one side of the base implant. You can z. B. also be a basic implant penetrating, tubular opening, which then has completely inside a closed surface without pores.
Mit Vorteil ist das Basisimplantat gemäß der Erfindung insgesamt aus einer offenporigen Struktur aus einem Metall oder einer Metalllegierung gebildet und weist nur im Bereich der Basisstruktur eine geschlossene Oberfläche ohne Poren auf. Eine solche Ausbildung erlaubt nicht nur eine dem Knocheninneren (der Spongiosa) nachempfundene Struktur über den weit überwiegenden Teil des Basisimplantates, es ermöglicht auch eine nahezu vollständige Osteointegration in die offenen Poren des Basisimplantates. Nur im. Bereich der Basisstruktur, wo Knochenzement zum Verbinden des Funktionsimplantates mit dem Basisimplantat aufgebracht wird und eine Haftschicht ausbildet, ist die erfindungsgemäß vorzusehende geschlossene Oberfläche ohne Poren ausgebildet. Advantageously, the base implant according to the invention as a whole is formed from an open-pored structure of a metal or a metal alloy and has a closed surface without pores only in the area of the basic structure. Such a design not only allows a structure modeled on the inside of the bone (the cancellous bone) over the vast majority of the base implant, it also allows almost complete osteointegration into the open pores of the base implant. Only in. Area of the base structure, where bone cement is applied to connect the functional implant with the base implant and forms an adhesive layer, the inventively provided closed surface is formed without pores.
In Fällen in denen einzelne Abschnitte des Basisimplantates, die weder mit dem Knochen noch mit dem Funktionsimplantat Kontakt haben, vor einem Einwachsen körpereigener Materialien, wie z. B. Knochensubstanz geschützt werden sollen, kann es von Vorteil sein, wenn solche Abschnitte ebenfalls mit geschlossener Oberfläche ohne Poren ausgebildet sind.In cases in which individual sections of the base implant, which have neither the bone nor with the functional implant contact before ingrown endogenous materials such. B. bone substance to be protected, it may be advantageous if such sections are also formed with a closed surface without pores.
Für ein sehr definiertes konstruktives Design der offenporigen Struktur wird vorgeschlagen, dass diese eine definierte geordnete Anordnung von Poren aufweist. Im Unterschied zu der stochastischen und willkürlichen Anordnung der Poren in einem herkömmlich Metallschaum, sind bei dem erfindungsgemäßen Basisimplantat also die Poren bevorzugt in ihrer Struktur gezielt und gewählt ausgebildet und geformt. Dies kann insbesondere dann erreicht werden, wenn die offenporige Struktur, wie es eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung vorsieht, durch selektives Lasersintern gebildet ist. Dabei lässt sich mit dem Verfahren des selektiven Lasersinterns nicht nur die offenporige Struktur, sondern auch die geschlossene Oberfläche im Bereich der Basisstruktur in einem Arbeitsgang ausbilden und herstellen.For a very defined constructive design of the open-pore structure, it is proposed that it has a defined ordered arrangement of pores. In contrast to the stochastic and arbitrary arrangement of the pores in a conventional metal foam, in the base implant according to the invention, therefore, the pores are preferably formed and selected in their structure in a targeted and selected manner. This can be achieved, in particular, if the open-pored structure, as provided by an advantageous development of the invention, is formed by selective laser sintering. With the method of selective laser sintering, not only the open-pore structure but also the closed surface in the area of the basic structure can be formed and produced in one operation.
Mit Vorteil ist zumindest die offenporige Struktur, bevorzugt aber das Basisimplantat insgesamt (inklusive der geschlossenen Oberfläche im Bereich der Basisstruktur) aus Titan oder einer Titanlegierung, insbesondere aus Reintitan, gebildet. Dieses Metall eignet sich hervorragend zum selektiven Lasersintern, es ist darüber hinaus biokompatibel.Advantageously, at least the open-pored structure, but preferably the base implant as a whole (including the closed surface in the region of the basic structure) is formed from titanium or a titanium alloy, in particular from pure titanium. This metal is ideal for selective laser sintering, it is also biocompatible.
Um mögliche Probleme, die beim Aufeinandertreffen der Oberfläche der Basisstruktur mit Knochenzement entstehen können, insbesondere wenn die Oberfläche der Basisstruktur aus Titan besteht, zu vermeiden kann diese Oberfläche mit einem keramischen Werkstoff, insbesondere mit Titannitrid, beschichtet sein. Diese Beschichtung verhindert beim Vorgang des Einsetzens des Funktionsimplantates bei einem Basisimplantat mit im Bereich der Basisstruktur geschlossener Oberfläche aus Titan auch den Abrieb von Titanpartikeln von der Oberfläche.In order to avoid possible problems that may arise when meeting the surface of the base structure with bone cement, in particular when the surface of the base structure is made of titanium, this surface may be coated with a ceramic material, in particular with titanium nitride. This coating also prevents the abrasion of titanium particles from the surface in the process of inserting the functional implant in a base implant having a closed surface of titanium in the basic structure.
Um das gewollte Einwachsen des Basisimplantates in den Knochenstumpf zu befördern und zu beschleunigen, kann mit Vorteil das Basisimplantat jedenfalls im Bereich der Haltestruktur in den Poren auch im Inneren das Basisimplantates mit einer osteointegrationsfördernden Beschichtung versehen sein, wobei das osteointegrationsfördernde Material insbesondere ein oder mehrere Kalzium und Phosphor enthaltende(s) Material/Materialien ist/sind, insbesondere Bruschit und/oder Hydroxilapatit.In order to promote and accelerate the deliberate ingrowth of the base implant into the bone stump, the base implant may advantageously be provided with an osteointegration-promoting coating in the interior of the support structure in the pores, in which case the osteointegration-promoting material may contain one or more calcium and Phosphorus containing material (s) is / are, especially bruschite and / or hydroxyapatite.
Das erfindungsgemäße Basisimplantat kann dabei sowohl als vorkonfektioniertes Standardteil mit einer oder mehreren an typische Knochendefekte angepasste Größen und Formen der Halteabschnitte gebildet sein. Mit besonderem Vorteil, der insbesondere durch das Herstellungsverfahren mittels selektiven Lasersinterns gegeben ist, kann das Basisimplantat aber auch individuell angefertigt werden, z. B. anhand von mittels z. B. CT-Aufnahmen erstellten Diagnosebildern bzw. daraus errechneten Modellvorgaben. Hier erlaubt das selektive Lasersintern ein schnelles und einfaches Umsetzen einer individuell vorgegebenen Geometrie, ohne dass es hierfür etwa der Anfertigung komplizierter und kostspieliger Gießformen oder sonstiger Formen zum Bilden eines entsprechend geschäumten Basisimplantates bedarf.The basic implant according to the invention can be formed both as a prefabricated standard part with one or more sizes and shapes of the holding sections adapted to typical bone defects. With particular advantage, which is given in particular by the manufacturing process by means of selective laser sintering, but the base implant can also be made individually, eg. B. by means of z. B. CT images created diagnostic images or calculated therefrom model specifications. Here, the selective laser sintering allows a quick and easy implementation of an individually predetermined geometry, without the need for the preparation of complicated and expensive molds or other forms for forming a correspondingly foamed base implant.
Die Lösung der eingangs genannten Aufgabe besteht hinsichtlich des Verfahrensaspektes darin, dass das Basisimplantat zumindest mit seiner offenporigen Haltestruktur aus einem Metall oder einer Metalllegierung mittels selektiven Lasersinterns ausgebildet wird und dass die Oberfläche im Bereich der Basisstruktur geschlossen und ohne Poren hergestellt wird. Wie bereits zuvor erwähnt, gibt die Herstellungsmethode des selektiven Lasersinterns nicht nur den Vorteil der kostengünstigen und schnellen Herstellungsmöglichkeit individueller Implantatformen, es erlaubt zudem die Herstellung vollständig in ihren Maßen- und Größenverhältnissen konstruktiv festgelegter Poren in der offenporigen Struktur.With regard to the method aspect, the solution to the problem mentioned at the outset is that the base implant is formed from a metal or a metal alloy by means of selective laser sintering, at least with its open-pored holding structure, and that the surface in the region of the base structure is made closed and without pores. As previously mentioned, the selective laser sintering fabrication method not only provides the advantage of cost effective and rapid fabrication of individual implant shapes, but also allows the fabrication of fully designed pores in the open cell structure in their dimensional and dimensional ratios.
Bevorzugt wird das Basisimplantat insgesamt durch selektives Lasersintern aus einem Metall oder einer Metalllegierung hergestellt, wobei als Metall bzw. Metalllegierung, wie oben bereits ausgeführt mit den dort genannten Vorteilen bevorzugt Titan oder eine Titanlegierung, insbesondere Reintitan, verwendet wird.Preferably, the base implant is produced as a whole by selective laser sintering from a metal or a metal alloy, titanium or a titanium alloy, in particular pure titanium, being preferably used as the metal or metal alloy, as stated above with the advantages mentioned there.
Im Zuge der Herstellung kann im Bereich der Basisstruktur die geschlossene Oberfläche mit einer keramischen Beschichtung, insbesondere einer Beschichtung aus Titannitrid, versehen werden, was zu den oben bereits genannten Effekten und Vorteilen führt.In the course of production, in the region of the basic structure, the closed surface can be provided with a ceramic coating, in particular a coating of titanium nitride, which leads to the effects and advantages already mentioned above.
Um den offenporigen Abschnitt die Oberflächen der Poren auch im Inneren, also auch der innen liegenden Poren, mit einem oder mehreren osteointegrationsfördernden Material(ien) zu beschichten, wird bevorzugt ein Tauchbeschichtungsverfahren, welches z. B. ein elektrolytisches Tauchverfahren sein kann, durchgeführt. Als Beschichtungsmaterialien werden bevorzugt ein Kalzium und Phosphor enthaltendes Material, insbesondere Bruschit und/oder Hydroxilapatit gewählt. Dabei kommt für diese in die Tiefe der offenporigen Struktur hineinreichende Beschichtung insbesondere ein von der Firma DOT Dünnschicht- und Oberflächentechnologie GmbH aus Rostock entwickeltes und unter der Markenbezeichnung „Bonit®” angebotenes Beschichtungsverfahren in Betracht. Bei diesem Verfahren wird in einem Tauchverfahren eine innere CaP-Phase aus feinkristallinem Hydroxilapatit aufgebracht und auf diese innere CaP-Phase eine leichter lösliche äußere CaP-Phase aus Bruschit. In order to coat the surfaces of the pores in the interior, that is to say also of the internal pores, with one or more osteointegration-promoting material (s), it is preferable to use a dip-coating method which, for B. may be an electrolytic dipping process carried out. As coating materials it is preferred to use a material containing calcium and phosphorus, in particular bruschite and / or hydroxyapatite. Here, a system developed by the company DOT Thin Film and Surface Technology GmbH of Rostock and offered under the brand name "credit rating ®" coating processes in particular comes for these extending into the depth of the open pore structure coating into consideration. In this method, an inner CaP phase of finely crystalline Hydroxilapatit is applied in a dipping process and on this inner CaP phase, a more soluble outer CaP phase of bruschite.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der beigefügten Figuren. Hier zeigen:Further advantages and features of the invention will become apparent from the following description of embodiments with reference to the accompanying figures. Show here:
In den Figuren sind Ausführungsbeispiele für erfindungsgemäße Basisimplantate und deren postoperative Anordnung an Femur bzw. Tibia und Zusammenwirken mit entsprechenden Funktionsimplantaten zum Bilden eines künstlichen Kniegelenkes dargestellt. Die Darstellungen sind schematisch und nicht zwingend maßstabsgerecht. Sie zeigen darüber hinaus nicht alle Details, sondern beschränken sich auf die Darstellung der erfindungswesentlichen Einzelheiten sowie weiterer Merkmale, die die Erläuterung und Beschreibung der Erfindung erleichtern.Exemplary embodiments of basic implants according to the invention and their postoperative arrangement on the femur or tibia and interaction with corresponding functional implants for forming an artificial knee joint are illustrated in the figures. The illustrations are schematic and not necessarily true to scale. In addition, they do not show all the details, but are limited to the representation of the invention essential details and other features that facilitate the explanation and description of the invention.
In
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Basisimplantat
Dabei ist die offenporige Struktur
Das in
Die offenporige Struktur
In
Gezeigt ist der tibiaseitige Abschnitt des Femurs F, in den das Basisimplantat
In das so verankerte Basisimplantat
In dem in
Auch das Basisimplantat
In gleicher Weise wie oben beschrieben ist auch das Basisimplantat
In den
Aus der Darstellung der Ausführungsbeispiele und der obigen Beschreibung wird für den Fachmann noch einmal deutlich, welche Vorteile das erfindungsgemäße Basisimplantat und seine Verwendung insbesondere für Revisionsoperationen mit sich bringen.From the illustration of the embodiments and the above description will be clear to the skilled person again, which advantages bring the inventive base implant and its use in particular for revision operations with it.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Basisimplantatbase graft
- 22
- Haltestrukturholding structure
- 33
- Basisstrukturbase structure
- 44
- geschlossene Oberfläche ohne Porenclosed surface without pores
- 55
- offenporige Strukturopen-pored structure
- 66
- Funktionsimplantatfunction implant
- 77
- Haltedornholding mandrel
- 88th
- Gelenkflächearticular surface
- 99
- Funktionsimplantatfunction implant
- 1010
- Basisimplantatbase graft
- 1111
- Funktionsabschnittfunction section
- 1212
- Haltedornholding mandrel
- FF
- Femurfemur
- TT
- Tibiatibia
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R016 | Response to examination communication | ||
R120 | Application withdrawn or ip right abandoned |