DE202011050057U1 - Surface profiled grid body - Google Patents

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Abstract

Knochenimplantat mit einer metallischen, porösen Feinstruktur (12) gebildet durch ein dreidimensionales Gerüst aus miteinander verbundenen Stegen (14), die untereinander verbundene Hohlräume (18) erzeugen, derart, dass die an die Oberfläche des Knochenimplantats (1) angrenzenden Hohlräume (18) zumindest teil- und/oder abschnittsweise offenzellig sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Feinstruktur (12) an der Oberfläche des Knochenimplantats (1) eine Anzahl von Oberflächenelementen (20) zur zumindest bereichsweisen Optimierung der Friktionseigenschaft ausbilden, welche in ihrer Gesamtheit eine Grobstruktur des Knochenimplantats (1) definieren.Bone implant with a metallic, porous fine structure (12) formed by a three-dimensional framework of interconnected webs (14) which create interconnected cavities (18) such that the cavities (18) adjoining the surface of the bone implant (1) at least are partially and / or partially open-cell, characterized in that the fine structure (12) on the surface of the bone implant (1) form a number of surface elements (20) for at least regionally optimizing the friction properties, which in their entirety form a coarse structure of the bone implant ( 1) define.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein oberflächenprofilierter Gitterkörper insbesondere in Form eines Knochenimplantats, beispielsweise ein Acetabulum-Augmentat, gebildet durch ein dreidimensionales metallisches Gerüst aus miteinander verbundenen Stegen.The present invention relates to a surface-profiled grating body, in particular in the form of a bone implant, for example an acetabulum augmentate, formed by a three-dimensional metallic framework of interconnected webs.

Knochenimplantate der erfindungsgemäßen Gattung dienen insbesondere zur Auffüllung von Knochendefekten oder zur Überbrückung und/oder Verbindung von Knochenelementen, wie beispielsweise von zwei Wirbelknochen einer Wirbelsäule. Sie haben in der Regel eine metallische, an der Implantatsoberfläche offenporige (offenzellige) Struktur vorzugsweise aufgebaut aus miteinander verbundenen Stegen, sowie weiter vorzugsweise eine Füllung aus Knochenersatzmaterial zur Beschleunigung des Knochendurchbauprozesses nach deren Implantierung. Je nach Einsatzzweck können sie beispielsweise als eine so genannte Augmentatskomponente mit ihrer Gitter- oder Gerüststruktur eine Last tragende Funktion übernehmen, um einen großflächigeren Kontakt beispielsweise zwischen einer Hüftgelenkspfanne und dem Beckenknochen oder zwischen zwei Wirbelknochen, etc. eines Patienten zu schaffen. Auch der vorliegende erfindungsgemäße Gitterkörper entspricht genau einem solchen Knochenimplantat und weist ebenfalls die vorstehend genannten technischen Merkmale auf.Bone implants of the genus of the invention are used in particular for filling bone defects or for bridging and / or connecting bone elements, such as, for example, two vertebral bones of a spinal column. As a rule, they have a metallic, open-celled (open-cell) structure on the implant surface, preferably constructed of interconnected webs, and more preferably a filling of bone substitute material for accelerating the bone-building process after implantation thereof. Depending on the intended use, they can, for example, take on a load-bearing function as a so-called augmentation component with their lattice or framework structure in order to create a larger-area contact, for example between an acetabular cup and the pelvic bone or between two vertebral bones, etc. of a patient. Also, the present invention grid body corresponds exactly to such a bone implant and also has the above-mentioned technical features.

Beispielsweise aus der WO 2008/040409 A1 als primäre Informationsquelle ist ein gattungsgemäßes Knochenimplantat beispielhaft in Form einer Augmentatskomponente bekannt, welches eine hohe Lastfähigkeit aufweist sowie ein optimales Einwachsen von Knochenmaterial ermöglicht. Das bekannte Knochenimplantat besteht aus einem dreidimensionalen Gerüst aus miteinander verbundenen Stegen, die untereinander verbundene kleine Hohlräume oder Zellen mit einer Größe im Bereich von 0,5 mm bis 6 mm und große Hohlräume in einem Bereich von 6 mm bis 20 mm ausbilden. Sowohl die kleinen wie auch die großen Höhlräume sind angrenzend an die Implantatsoberfläche offenzellig gestaltet, wodurch sich kleine und große Vertiefungen ergeben, die zur Aufnahme von Knochen- oder Knochenersatzmaterial für einen beschleunigten Durchbau des Implantats vorgesehen sind.For example, from the WO 2008/040409 A1 As a primary source of information, a generic bone implant by way of example is known in the form of an augmentation component, which has a high load capacity and allows optimal ingrowth of bone material. The known bone implant consists of a three-dimensional framework of interconnected webs which form interconnected small cavities or cells with a size in the range of 0.5 mm to 6 mm and large cavities in a range of 6 mm to 20 mm. Both the small and the large cavities are open-celled adjacent the implant surface, resulting in small and large cavities designed to receive bone or bone replacement material for accelerated implant grafting.

Aufgrund der offenzelligen Ausführung des Implantats an dessen Oberfläche entsteht eine von der Gitterstruktur abhängige Oberflächenrauhigkeit (nachfolgend als Feinstruktur bezeichnet), so dass das Implantat auch unmittelbar nach dessen Implantierung einen bestimmten Reibschluss (bzw. Mikro-Formschluss) mit dem angrenzenden Knochen eingeht, indem sich die frei vorragenden Stege in das Knochenmaterial verkrallen.Due to the open-cell design of the implant on the surface thereof, a surface roughness dependent on the lattice structure (referred to below as a fine structure) arises, so that the implant also enters into a specific frictional connection (or micro-positive connection) with the adjacent bone immediately after implantation the free protruding ridges dig into the bone material.

Als eine sekundäre Informationsquelle sei die EP 2 140 835 A1 genannt, aus der konkret ein Acetabulum-Augmentat bekannt ist. Dieses bildet einen teilsphärischen Vollkörper, dessen Außenseite eine Knochen-Kontaktfläche bildet und dessen Innenseite an die Form eines Primärimplantats, vorliegend einer Hüftgelenkpfanne angepasst ist. Das bekannte Augmentat hat eine Anzahl von Hohlräumen, die zumindest zur Außenseite hin offenzellig sind, um ein Einwachsen des Implantats in das angrenzende Knochenmaterial zu ermöglichen. Ferner ist eine längs geschlitzte Durchgangsöffnung im Augmentat ausgeformt, welche die Außen- und Innenseite des Augmentats miteinander verbindet und die zur Einführung einer Fixierschraube dient.As a secondary source of information is the EP 2 140 835 A1 from the concrete, an acetabulum augmentate is known. This forms a part-spherical solid whose outer side forms a bone-contacting surface and the inside of which is adapted to the shape of a primary implant, in this case an acetabular cup. The known augmentation has a number of cavities which are open-celled at least towards the outside to allow ingrowth of the implant into the adjacent bone material. Further, a longitudinally slotted passage opening is formed in the augment, which connects the outside and inside of the augment with each other and which serves to introduce a fixing screw.

Die Hüftgelenkpfanne kann somit in die im Wesentlichen konkave Innenseite des Augmentats eingesetzt und zusammen mit dem Augmentat am Beckenknochen des Patienten montiert werden. Hierfür wird zwischen Implantat, d. h. Augmentat und Pfanne und Beckenknochen ein Knochenzement eingegeben und anschließend das Implantat mittels Schraubenbolzen verschraubt. Hierbei wird zumindest ein Schraubenbolzen durch die Hüftgelenkpfanne und gleichzeitig durch die längs geschlitzte Durchgangsöffnung im Augmentat geführt, sodass die Relativlage beider Implantatsteile fixiert bleibt.The acetabulum can thus be inserted into the substantially concave inside of the augment and mounted together with the augmentation on the pelvic bone of the patient. For this purpose, between implant, d. H. Augmentat and pan and pelvic bone entered a bone cement and then screwed the implant by means of bolts. In this case, at least one bolt is guided through the acetabulum and at the same time through the longitudinally slotted passage opening in the augment, so that the relative position of both implant parts remains fixed.

Wie eingangs bereits ausgeführt wurde, besteht bei den bekannten Knochenimplantaten im Allgemeinen und bei Augmentaten im Besonderen das grundsätzliche Problem der andauernden Haftung am Knochen. Zum Einen muss unmittelbar nach der Implantierung zumindest temporär eine ausreichende Haftung gewährleistet sein, um das Implantat gleich belasten zu können, ohne dass dieses seine Implantierungsposition verändert, zum Anderen sollte das Implantat möglichst rasch und intensiv durchbaut werden, um schnell seine maximale Belastungsfähigkeit zu erreichen. Die konventionellen Bearbeitungsverfahren (beispielsweise Beschichten und/oder Abtragen) eignen sich nicht zur Erhöhung der Friktion auf einer offenzelligen (offenporigen) dreidimensionalen Struktur. Im Gegenteil kommt es beim Abtragen oder Beschichten sogar zu Verunreinigungen und damit zu Verstopfungen der Poren.As already mentioned, the basic problem of persistent adhesion to the bone exists in the known bone implants in general and in the case of augmentates in particular. On the one hand, immediately after the implantation at least temporary sufficient adhesion must be ensured in order to be able to load the implant equally without this changing its implantation position, on the other hand the implant should be built as quickly and intensively as possible in order to quickly reach its maximum load capacity. Conventional processing methods (eg, coating and / or ablation) are not suitable for increasing friction on an open-cell (open-pored) three-dimensional structure. On the contrary, the removal or coating even leads to impurities and congestion of the pores.

Angesichts dieser Problematik besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, die kurz- und langfristige Belastbarkeit eines Knochenimplantats bzw. eines hierfür geeigneten Gitterkörpers zu erhöhen. Ein besonderes Ziel hierbei ist es, insbesondere unmittelbar nach der Implantierung des Knochenimplantats (Gitterkörpers) eine zumindest für die vorgesehene Durchschnittsbelastung ausreichende Verbindung mit dem therapierten Knochen zu gewährleisten. Ein weiteres Ziel ist es, die Bereitstellung des Knochenimplantats (Gitterkörpers) nicht zu verteuern.In view of this problem, the object of the present invention is to increase the short- and long-term load capacity of a bone implant or a grid body suitable for this purpose. A particular aim here is to ensure, in particular immediately after the implantation of the bone implant (grid body), at least for the intended average load, a sufficient connection with the treated bone. Another goal is not to make the provision of the bone implant (grid body) more expensive.

Diese Aufgabe wird mittels eines Knochenimplantats bzw. Gitterkörpers mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. This object is achieved by means of a bone implant or grid body with the features of claim 1. Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

Grundsätzlich hat das erfindungsgemäße Knochenimplantat (Gitterkörper) eine metallische sowie poröse Feinstruktur (Gitter), die vorzugsweise durch ein dreidimensionales Gerüst aus miteinander verbundenen Stegen gebildet wird, welche untereinander verbundene Hohlräume gleicher oder unterschiedlicher Größe erzeugen. Jene Hohlräume, die an die Oberfläche des Implantats (Gitterkörpers) angrenzen bzw. von der Implantatsoberfläche geschnitten werden, sind zumindest teil- und/oder bereichsweise offenzellig. Insoweit entspricht der Aufbau des erfindungsgemäßen Knochenimplantats jenem des eingangs genannten Stands der Technik.Basically, the bone implant according to the invention (grid body) has a metallic and porous fine structure (grid), which is preferably formed by a three-dimensional framework of interconnected webs, which produce interconnected cavities of the same or different size. Those cavities which adjoin the surface of the implant (grid body) or are cut by the implant surface are at least partially and / or partially open-celled. In that regard, the structure of the bone implant according to the invention corresponds to that of the aforementioned prior art.

Zusätzlich ist es nunmehr vorgesehen, dieser definierten Feinstruktur oberflächenseitig eine Grobstruktur überzuordnen, die dafür geeignet ist, die Friktions- und/oder Formschlusseigenschaft der Implantatsoberfläche zu verändern bzw. zu verbessern, d. h. die Kraft- und/oder Formschlussfähigkeit der Implantatsoberfläche in Anpassung an den beabsichtigten Einsatzort/Zweck zu optimieren und damit die Primärstabilität im Knochenlager zu erhöhen. In anderen Worten ausgedrückt, besteht die Erfindung prinzipiell in der gezielten Einstellung von Oberflächeneigenschaften eines Produkts (Knochenimplantats) aus einer offenzelligen dreidimensionalen (Gitterfein-)Struktur durch Variation der Parameter der (Gitterfein-)Struktur selbst und gleichzeitiges Belegen dieser mit einer Makrostruktur, welche ebenfalls variabel einstellbar ist, vorzugsweise durch ausgewähltes Ein- bzw. Anschneiden der (Gitterfein-)Struktur zur Erzielung einer regelmäßigen oder unregelmäßigen (jedoch nicht zufälligen) Oberflächenstrukturierung.In addition, it is now provided to superimpose on the surface side of this defined fine structure a coarse structure which is suitable for changing or improving the frictional and / or positive locking property of the implant surface, ie. H. To optimize the force and / or form-locking ability of the implant surface in adaptation to the intended site / purpose and thus to increase the primary stability in the bone stock. In other words, the invention in principle consists in the targeted adjustment of surface properties of a product (bone implant) from an open-cell three-dimensional (lattice) structure by varying the parameters of the (lattice) structure itself and at the same time covering them with a macrostructure, which also is variably adjustable, preferably by selected cutting or cutting the (lattice fine) structure to achieve a regular or irregular (but not random) surface structuring.

Im Konkreten bildet die Feinstruktur (bzw. Gitterstruktur) erfindungsgemäß an der Oberfläche des Implantats eine Anzahl von Oberflächenelementen aus, welche in ihrer Gesamtheit diese Grobstruktur des Knochenimplantats definieren. Die Friktions- und/oder Formschlusseigenschaft bestimmt sich demnach aus der Kombination von Fein- und Grobstruktur an der Oberfläche des Implantats.Specifically, according to the invention, the fine structure (or lattice structure) forms on the surface of the implant a number of surface elements which in their entirety define this coarse structure of the bone implant. The friction and / or form-fitting property is therefore determined by the combination of fine and coarse structure on the surface of the implant.

Der Vorteil dieser Ausgestaltung besteht darin, dass die Grobstruktur durch die Bestandteile (Stege/Gitter) der Feinstruktur gebildet wird, d. h. die Feinstruktur setzt sich in der Grobstruktur bzw. in den Oberflächenelementen fort. Dies vereinfacht und erleichtert die Herstellung des Implantats und trägt somit zur Reduktion der Herstellungskosten bei. Des Weiteren bildet sich die Feinstruktur vorzugsweise auch an der Oberfläche der die Grobstruktur definierenden Oberflächenelemente ab, was eine weitere Erhöhung der Friktions- und/oder Formschlussfähigkeit der Implantatsoberfläche bewirkt. In bestimmten Fällen wird darüber hinaus durch das Einstellen einer definierten Strukturstabilität eine verbesserte mechanische Situation geschaffen. Somit kann das so genannte „stress shielding” reduziert werden, da ein Übergang zwischen den Elastizitätsmodulen von Knochen und Implantat geschaffen werden kann. Dies wird nachstehend noch genauer beschrieben.The advantage of this embodiment is that the coarse structure is formed by the components (webs / lattice) of the fine structure, i. H. the fine structure continues in the coarse structure or in the surface elements. This simplifies and facilitates the manufacture of the implant and thus contributes to the reduction of the manufacturing costs. Furthermore, the fine structure preferably also forms on the surface of the surface elements defining the coarse structure, which causes a further increase in the friction and / or form-locking capability of the implant surface. Moreover, in certain cases, setting a defined structural stability creates an improved mechanical situation. Thus, the so-called "stress shielding" can be reduced because a transition between the elastic modulus of bone and implant can be created. This will be described in more detail below.

Ein anderer oder zusätzlicher Aspekt der Erfindung sieht vor, dass die Oberflächenelemente Vor- und/oder Rücksprünge bezüglich einer Grundoberfläche des Implantats (Gitterkörpers) sind. In diesem Fall tritt zum Einen der bereits aus dem Stand der Technik bekannte Effekt ein, nämlich dass sich die an der Grundoberfläche des Implantats wie auch an den Oberflächen der Oberflächenelemente vorstehenden freien Stege der Feinstruktur in das angrenzende Knochenmaterial einkrallen und damit eine Art Mikrokraft-/-formschluss bewirken. Zum Anderen drücken sich die unmittelbar als Vorsprünge ausgebildeten Oberflächenelemente und/oder die durch die rücksprungartigen Oberflächenelemente sich mittelbar ausbildenden ggf. leistenförmigen Vorsprünge der Grobstruktur in das Knochenmaterial ein, um hierdurch eine Art Makrokraft-/-formschluss zu erreichen.Another or additional aspect of the invention provides that the surface elements are projections and / or recesses with respect to a base surface of the implant (grid body). In this case, on the one hand, the effect already known from the prior art occurs, namely that the free webs of the fine structure projecting on the base surface of the implant as well as on the surfaces of the surface elements engage in the adjacent bone material and thus form a type of micro force / Form-effect. On the other hand, the surface elements formed directly as projections and / or the optionally strip-shaped protrusions of the coarse structure which indirectly form due to the recess-like surface elements press into the bone material, thereby achieving a kind of macro force / shape fit.

Eine vorteilhafte Weiterbildung dieses Aspekts betrifft die besondere Ausgestaltung der Vor-/Rücksprünge der Grobstruktur, nämlich dahingehend, dass die Vor-/Rücksprünge hinsichtlich ihrer Form, Größe, Anzahl und/oder Ausrichtung bezüglich der Grundoberfläche einstell- oder auswählbar bzw. voreingestellt sind, um somit eine vorbestimmte Friktions- und/oder Formschlusseigenschaft zu erhalten. Es hat sich gezeigt, dass Knochenimplantate entweder homogene Friktions-/Formschlusseigenschaften aufweisen sollen, um eine gleichmäßige Haftung am Knochen in alle Richtungen zu erreichen oder aber auch inhomogene Friktions-/Formschlusseigenschaften besitzen müssen, um beispielsweise in einer Implantationsrichtung leichter verschiebbar zu sein, in einer vorbestimmten Belastungsrichtung (unterschiedlich zur Implantationsrichtung) jedoch eine große Haftkraft zu entfalten. So ist es möglich, die Basisoberfläche vollständig oder nur abschnittsweise mit der Grobstruktur zu überziehen, wobei diese wiederum in Abhängigkeit vom Implantierungsvorgang und von der Belastungsart unterschiedlich gestaltet sein kann.An advantageous development of this aspect relates to the particular configuration of the projections / recesses of the coarse structure, namely to the effect that the projections / recesses are adjustable or selectable or preset with regard to their shape, size, number and / or orientation with respect to the base surface thus to obtain a predetermined friction and / or positive locking property. It has been found that bone implants should either have homogeneous friction / form-locking properties in order to achieve uniform adhesion to the bone in all directions or else to have inhomogeneous friction / form-fitting properties, in order to be more easily displaceable in an implantation direction, for example predetermined load direction (different to the implantation direction), however, develop a high adhesive force. Thus, it is possible to coat the base surface completely or only in sections with the coarse structure, wherein this in turn may be designed differently depending on the implantation process and the type of load.

Vorteilhaft ist es ferner, wenn die Oberflächenelemente regelmäßig oder unregelmäßig jedoch nicht zufällig zumindest auf einem Oberflächenabschnitt des Implantats (Gitterköpers) angeordnet sind. D. h. die Oberflächenelemente sind nicht in zufälliger Wirrlage sondern mosaikartig nach einem bestimmten Verteilungsplan angeordnet, der ein bestimmtes Friktions-/Formschlussverhalten annähert.It is also advantageous if the surface elements are arranged regularly or irregularly but not accidentally at least on a surface section of the implant (lattice body). Ie. the surface elements are not arranged in random random orientation but in a mosaic pattern according to a specific distribution plan, which approximates a certain friction / form-fitting behavior.

Ein anderer oder zusätzlicher Aspekt der Erfindung sieht vor, dass die Vor-/Rücksprünge hinsichtlich ihrer Form, Größe, Anzahl und/oder Ausrichtung bezüglich der Grundoberfläche derart einstell- oder auswählbar bzw. voreingestellt sind, um ein vorbestimmtes E-Modulgefälle ausgehend von der Grundoberfläche bis zu jener gedachten Ebene zu erhalten, welche von den äußersten Enden der Vorsprünge definiert ist. D. h. in diesem Fall ist nicht die Erhöhung der Friktions-/Formschlussfähigkeit bzw. des Reibwerts das Ziel der Oberflächenelemente, sondern es ist in vorteilhafter Weise beabsichtigt, dass das E-Modul des Implantats im Bereich der gedachten Ebene, welche die Erstkontaktebene mit einem angrenzenden Knochenmaterial bilden soll, dem E-Modul dieses Knochenmaterials zumindest angenähert wird. Dabei kann die Friktions-/Formschlussfähigkeit auch gleichzeitig erhöht werden. Entscheidend ist jedoch, dass die Friktions-/Formschlusseigenschaften des Implantats verbessert/optimiert werden, indem sich das Verformungsverhalten des Implantats zumindest in knochennahen Bereichen dem zu therapierenden Knochen annähert und damit ein Ablösen vom Knochen unter Stress vermieden wird. Another or additional aspect of the invention provides that the projections / recesses are in terms of their shape, size, number and / or orientation with respect to the base surface such or selectable or preset to a predetermined modulus of elasticity gradient from the base surface to get to that imaginary plane which is defined by the extreme ends of the projections. Ie. In this case, it is not the increase of the frictional / form-locking capability or the coefficient of friction that is the goal of the surface elements, but it is advantageously intended that the modulus of elasticity of the implant in the region of the imaginary plane which forms the first contact plane with an adjacent bone material should, at least approximates the modulus of elasticity of this bone material. The friction / form-locking capability can also be increased at the same time. The decisive factor, however, is that the friction / positive locking properties of the implant are improved / optimized by approaching the deformation behavior of the implant, at least in bone near areas to be treated bone and thus a detachment from the bone is avoided under stress.

In diesem Fall kann es sogar so sein, dass die Oberflächenelemente nicht für ein Penetrieren des Knochenmaterials vorgesehen sind, sondern sich lediglich an der Knochenoberfläche abstützen und dabei einen Spalt zwischen der Basisoberfläche des Implantats und dem Knochen definieren. Dieser kann dann vorzugsweise mit einem Knochenzement oder Knochen bzw. Knochenersatzmaterial aufgefüllt werden.In this case, it may even be the case that the surface elements are not intended to penetrate the bone material, but support only the bone surface, thereby defining a gap between the base surface of the implant and the bone. This can then preferably be filled with a bone cement or bone or bone substitute material.

Die Annäherung des E-Moduls im Bereich der gedachten Implantatsebene gemäß vorstehender Definition kann auch so vorgenommen werden, als dass ein bestimmtes Penetrationsmaß zugelassen wird, wobei sich jedoch die Oberflächenelemente zumindest an ihren freien Endabschnitten deformieren. In diesem Fall tritt der zusätzliche Effekt eines sich Hinterschneidens/Verhakens auf, wodurch ein Ablösen des Implantats vom Knochen noch sicherer verhindert werden kann.The approach of the modulus of elasticity in the region of the imaginary implant level as defined above can also be made such that a certain degree of penetration is permitted, but the surface elements deform at least at their free end portions. In this case, the additional effect of undercutting / hooking occurs, whereby detachment of the implant from the bone can be prevented even more reliably.

Ein weiterer oder zusätzlicher Aspekt der Erfindung richtet sich auf die konkrete Formgebung der Oberflächenelemente, nämlich dass die Vor-/Rücksprünge kegel-/kegelstumpfförmig, pyramiden-/pyramidenstumpfförmig, sowie leisten- oder punkt-/nadelförmig sein können. Es aber auch andere Geometrien wie Zylinder- oder Würfelformen für die Vor-/Rücksprünge vorgesehen sein. Schließlich besteht auch die Möglichkeit der Kombination verschiedener Elementformen an einem einzigen Implantat. Entscheidend ist, dass auch in den Oberflächenelementen, welche ganzheitlich die Grobstruktur bilden, eine ähnliche oder die gleiche Feinstruktur erhalten bleibt.A further or additional aspect of the invention is directed to the specific shaping of the surface elements, namely that the projections / recesses may be frusto-conical / truncated, pyramidal / truncated pyramidal, as well as beveled or point / needle-shaped. But there may be other geometries such as cylinder or cube shapes for the forward / backward jumps. Finally, there is also the possibility of combining different element shapes on a single implant. It is crucial that a similar or the same fine structure is retained even in the surface elements which form the coarse structure holistically.

Gemäß einem anderen oder zusätzlichen Aspekt der Erfindung ist das Gerüstmaterial, welches die Oberflächenelemente ausbildet, zum übrigen Gerüstmaterial des Implantats unterschiedlich oder hat zumindest eine diesbezüglich unterschiedliche Materialeigenschaft. In diesem Fall kann anstellte oder zusätzlich zur besonderen Formgebung die Materialwahl für die Oberflächenelemente dazu genutzt werden, bestimmte Friktionseigenschaften zu erhalten. Eine Möglichkeit ist es, ein besonderes steifes Material in den Oberflächenelementen (gegenüber dem übrigen Gitterkörper) zu verwenden, das ein Penetrieren des Knochens bewirkt und/oder ein Material in den Oberflächenelementen zu verwenden, dessen Flexibilität (unterschiedlich zum übrigen, vergleichsweise starren Gitterkörper) dem zu therapierenden Knochen angenähert ist, um ein Ablösen des Implantats infolge inkompatibler Flexibilitätseigenschaften zu verhindern.According to another or additional aspect of the invention, the framework material which forms the surface elements is different from the rest of the framework material of the implant or at least has a different material property in this respect. In this case, the material choice for the surface elements may be used or, in addition to the particular shape, used to obtain certain frictional properties. One possibility is to use a special rigid material in the surface elements (in relation to the rest of the lattice body) which causes the bone to penetrate and / or to use a material in the surface elements whose flexibility (unlike the other comparatively rigid lattice body) approximated to be treated bones to prevent detachment of the implant due to incompatible flexibility properties.

Vorteilhaft ist es, wenn das erfindungsgemäße Knochenimplantat (Gitterkörper) nach einem rapid prototyping Verfahren aus einem Sintermaterial hergestellt ist.It is advantageous if the bone implant according to the invention (grid body) is produced from a sintered material by a rapid prototyping method.

Ein anderer Aspekt der Erfindung richtet sich auf die Bereitstellung eines Hüftgelenkimplantats bestehend aus einer Hüftgelenkpfanne und einem hierzu separaten Knochenimplantat gemäß einem der vorstehenden Aspekte als Acetabulum-Augmentat. Dieses Augment ist auf die Hüftgelenkpfanne in der Weise abgestimmt, als dass die Grobstruktur des Augmentats ausschließlich auf der dem Hüftgelenk abgewandten konvexen Seitenoberfläche ausgebildet ist. Damit wird ein planes Anliegen der Hüftgelenkpfanne am Augmentat bei gleichzeitig optimierter Friktions-/Formschlusseigenschaft auf einem dem Knochen zugewandten Oberflächenabschnitt des Augmentats oder einem Teil hiervon erreicht.Another aspect of the invention is directed to the provision of a hip joint implant comprising an acetabular cup and a separate bone implant according to any of the preceding aspects as an acetabular augmentate. This augment is tuned to the acetabulum in such a way that the coarse structure of the augment is formed exclusively on the side facing away from the hip joint convex side surface. In order for a plan concerns the acetabulum at the augmentation while optimizing Friktions- / Formschlusseigenschaft on a bone facing surface portion of the augment or a part thereof is achieved.

Vorteilhaft ist es hierbei, wenn die konkave Seitenoberfläche des Augmentats durch die Feinstruktur offenporig ist (in Übereinstimmung mit der konvexen, Knochenzugewandten Seitenoberfläche), sodass zwischen der Hüftgelenkpfanne und dem Augmentat ein vorbestimmter Reibschluss erhalten wird.It is advantageous in this case if the concave side surface of the augmentate is open-pored through the fine structure (in accordance with the convex, bone-facing side surface), so that a predetermined frictional engagement is obtained between the acetabular cup and the augment.

Eine vorteilhafte Weiterbildung des Hüftgelenkimplantats sieht vor, dass das Augmentat eine weiter vorzugsweise längs geschlitzte Durchgangsöffnung aufweist zur Durchführung einer gemeinsamen Montageschraube, wobei die Innenwand der Durchgangsöffnung geschlossen ist. Durch die Wand aus Vollmaterial wird eine innere Stabilität des Augmentats erreicht, die ein Zusammendrücken der Gitterstruktur bei Festziehen der gemeinsamen Montageschraube verhindert.An advantageous development of the hip joint implant provides that the augmentation has a further preferably longitudinally slotted passage opening for carrying out a common mounting screw, wherein the inner wall of the passage opening is closed. Through the wall of solid material, an internal stability of the augment is achieved, which prevents compression of the grid structure when tightening the common mounting screw.

Schließlich kann es vorgesehen sein, dass eine an die der Hüftgelenkpfanne zugewandten konkaven Innenseite angrenzende Basisfläche geschlossen bzw. vollmantelig ist, wobei sich in der Basisfläche eine Anzahl von Durchgangs-Montagebohrungen öffnen, deren Innenwände ebenfalls geschlossen (vollmantelig) sind. Auch diese Ausgestaltung trägt zur Aussteifung des Augmentats bei. Finally, provision can be made for a base area adjoining the concave inner side facing the acetabular cup to be closed or fully sheathed, wherein a number of through-mounting holes open in the base area, whose inner walls are likewise closed (fully sheathed). This embodiment also contributes to the stiffening of the augment.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die begleitenden Figuren näher erläutert.The invention will be explained below with reference to a preferred embodiment with reference to the accompanying figures.

1 zeigt in einer Perspektivenansicht die konvexe Außenseite eines Knochenimplantats in der Form eines Augmentats, vorzugsweise eines Acetabulum-Augmentats gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung, 1 shows in a perspective view the convex outside of a bone implant in the form of an augment, preferably an acetabular augment, according to a preferred embodiment of the invention,

2 zeigt in vergrößerter Darstellung die Oberflächen-Feinstruktur des Augmentats gemäß 1, 2 shows an enlarged view of the surface fine structure of the augment according to 1 .

3 zeigt ein Muster bzw. ein Gitterelement gemäß der Erfidindung, aus welchem sich die Feinstruktur des erfindungsgemäßen Augmentats aufbaut, 3 shows a pattern or a grid element according to the invention, from which builds the fine structure of the augmentation according to the invention,

4 zeigt eine erste Seitenansicht des Augmentats gemäß der 1 zur Darstellung von Montagebohrungen, 4 shows a first side view of the augmentation according to the 1 for the representation of mounting holes,

5 zeigt in einer Perspektivenansicht die konkave Innenseite des Knochenimplantats gemäß der 1 und 5 shows in a perspective view of the concave inside of the bone implant according to the 1 and

6 bis 26 zeigen beispielhaft unterschiedliche Formen für die Fein-/Grobstruktur gemäß der Erfindung. 6 to 26 show by way of example different shapes for the fine / coarse structure according to the invention.

Das in der 1 dargestellte Knochenimplantat (Gitterkörper) 1, vorliegend in der beispielhaften Form eines mit einer (nicht weiter dargestellten) allgemein bekannten Hüftgelenkpfanne wirkverbindbaren Augmentats gemäß der Erfindung hat im Wesentlichen ein teilsphärisches Volumen mit einer konkaven Innenseite 2 und einer konvexen Außenseite 3, deren jeweilige Mittelpunkte (nicht dargestellt) voneinander beabstandet sind. Auf diese Weise entsteht eine ebene (plane) Fläche 4 an einer die konkave und konvexe Seite 2, 3 miteinander verbindenden Stirnseite, wohingegen auf der hierzu gegenüberliegenden Stirnseite eine im Wesentlichen scharfe Übergangskante 6 zwischen der konkaven und konvexen Seite 2, 3 ausgebildet wird. In einem Mittenabschnitt der konkaven und konvexen Seiten 2, 3 ist ein längs geschlitzter Durchbruch oder Durchgangsöffnung (Aussparung) 8 ausgebildet, der die konkave Seite 2 mit der konvexen Seite 3 im Wesentlichen lotrecht verbindet. Schließlich ist in der ebenen Fläche 4 eine Anzahl (vorzugsweise 2 bis 3) von Montage-Durchgangsbohrungen 10 eingebracht, die sich im Wesentlichen parallel oder in einem Winkel zur geschlitzten Durchgangsöffnung 8 erstrecken und sich in einem Randabschnitt der konvexen Seite 3 öffnen.That in the 1 illustrated bone implant (grid body) 1 The present invention, in the exemplary form of an augmentate, operatively operable with a well-known acetabular cup (not shown) according to the invention, has substantially a part-spherical volume with a concave inner surface 2 and a convex outside 3 whose respective centers (not shown) are spaced from each other. This creates a flat surface 4 on one the concave and convex side 2 . 3 interconnecting end face, whereas on the opposite end face a substantially sharp transition edge 6 between the concave and convex side 2 . 3 is trained. In a middle section of the concave and convex sides 2 . 3 is a longitudinally slotted breakthrough or through hole (recess) 8th formed the concave side 2 with the convex side 3 essentially connects vertically. Finally, in the flat area 4 a number (preferably 2 to 3) of mounting through holes 10 introduced, which is substantially parallel or at an angle to the slotted passage opening 8th extend and in an edge portion of the convex side 3 to open.

Das Augmentat 1 mit der vorstehend beschriebenen äußeren Form wird durch ein dreidimensionales Gerüst bzw. eine Gitterstruktur 12 gebildet, bestehend aus miteinander verbundenen Stegen 14 unter Ausbildung eines sich stetig wiederholenden Gittermusters 16, wie es insbesondere in der 3 dargestellt ist.The augmentation 1 with the outer shape described above is defined by a three-dimensional framework or a lattice structure 12 formed, consisting of interconnected webs 14 forming a repetitive grid pattern 16 as it is in particular in the 3 is shown.

Demzufolge hat das Gittermuster 16 eine Art Diamantgitterstruktur, das einen Hohlraum 18 einschließt, der nach allen Richtungen offen ist. Werden diese Muster 16 dreidimensional aneinandergefügt, ergibt sich die vorstehend genannte Gitterstruktur 12 (nachfolgend als Feinstruktur bezeichnet) bestehend aus einer Vielzahl von Stegen 14 und Hohlräumen 18, die zwischen den Stegen 14 hindurch miteinander verbunden sind.As a result, the grid pattern has 16 a kind of diamond lattice structure that has a cavity 18 which is open in all directions. Become these patterns 16 Joined three-dimensionally, the above-mentioned lattice structure results 12 (hereinafter referred to as fine structure) consisting of a plurality of webs 14 and cavities 18 between the jetties 14 through each other.

Wie aus den 4 und 5 besonders gut zu erkennen ist, ist das Augmentat 1 als teilweise offenporiger bzw. offenzelliger Gegenstand (Volumen) ausgebildet. In anderen Worten ausgedrückt, reicht im vorliegenden Ausführungsbeispiel die Feinstruktur 12 bis an die konkave und konvexe Außenseite 2, 3, derart, dass die daran angrenzenden Hohlräume 18 vorliegend sämtlich offenzellig sind und die daran angrenzenden Stege 14 nach außen vorragen, wie dies in der 2 in Vergrößerung dargestellt wird. Dabei sei darauf hingewiesen, dass in Abhängigkeit von der geforderten Festigkeit und/oder Steifigkeit des Implantats 1 die genanten Seiten 2, 3 auch zumindest teilweise geschlossen, d. h. mit einem Vollmaterialmantel überzogen sein können.Like from the 4 and 5 is particularly good to see is the augmentation 1 designed as a partially open-pored or open-celled object (volume). In other words, in the present embodiment, the fine structure is sufficient 12 to the concave and convex outside 2 . 3 such that the cavities adjacent thereto 18 in the present case, all are open-celled and the adjacent webs 14 protrude outward, as in the 2 is shown in magnification. It should be noted that, depending on the required strength and / or rigidity of the implant 1 the mentioned pages 2 . 3 also at least partially closed, that can be covered with a solid material jacket.

Durch die offenzellige Ausführung gemäß der 2 ergibt sich eine raue, sowie poröse Oberfläche zumindest an der konkaven Seite 3 und vorzugsweise auch an der konvexen Seite 2 des Implantats 1, sodass das Implantat 1 unmittelbar nach dessen Montage in/an einem zu therapierenden Knochen mit der Knochenoberfläche in Reibkontakt kommt, wobei der hierbei erzeugte Kraftschluss durch die an der Oberfläche freiliegenden/vorragenden Stege 14 einem Verrutschen des Implantats 1 entgegenwirken soll. Gleichzeitig schafft die Offenzelligkeit der an die Oberfläche angrenzenden Hohlräume 18 die Möglichkeit eines allmählichen Durchbaus des Implantats 1 mit Knochen, wobei dieser Vorgang durch vorheriges (zumindest teilweises) Befüllen der Hohlräume 18 beispielsweise mit Knochenersatzmaterial beschleunigbar ist.Due to the open-cell design according to the 2 results in a rough, as well as porous surface at least on the concave side 3 and preferably also on the convex side 2 of the implant 1 so that the implant 1 Immediately after its mounting in / on a bone to be treated comes into frictional contact with the bone surface, wherein the resulting frictional connection by the exposed on the surface / projecting webs 14 a slipping of the implant 1 to counteract. At the same time, the open-celledness of the cavities adjoining the surface creates 18 the possibility of a gradual implantation of the implant 1 with bone, this process by prior (at least partial) filling of the cavities 18 for example, with bone substitute material is accelerated.

Aus den 1, 4 und 5 ist ferner zu entnehmen, dass nicht alle Seiten bzw. Außenflächen des erfindungsgemäßen Implantats offenzellig ausgeführt sein müssen, sondern in Abhängigkeit der zu erwartenden Belastungssituation mit einem Vollmaterialmantel (d. h. geschlossen) überzogen sein können. So sind vorliegend zumindest die ebene Fläche 4 wie auch die Innenseiten der genannten Durchgangsbohrungen 8, 10 in vorstehendem Sinn vollständig geschlossen, um auf diese Weise den Spannkräften standhalten zu können, die durch darin eingeführte Montageschrauben (nicht gezeigt) auf das Implantat 1 ausgeübt werden. Die 5 zeigt dabei die konkave Innenseite 2 des Implantats 1 offenzellig, um mit der daran sich anlegenden Hüftgelenkpfanne (nicht dargestellt) einen verbesserten Reibkontakt eingehen zu können. Es ist aber durchaus denkbar, diese Seite 2 geschlossen auszuführen, um höhere Anpresskräfte aufnehmen zu können.From the 1 . 4 and 5 It can also be seen that not all pages or Outer surfaces of the implant according to the invention must be designed open-cell, but depending on the expected load situation with a solid material shell (ie closed) may be coated. Thus, in the present case, at least the flat surface 4 as well as the insides of said through holes 8th . 10 completely closed in the above sense, in order to be able to withstand the clamping forces caused by mounting screws (not shown) inserted into the implant 1 be exercised. The 5 shows the concave inside 2 of the implant 1 open-celled, in order to be able to enter into an improved frictional contact with the hip acetabular cup (not shown) attached thereto. It is quite possible, this page 2 executed closed to accommodate higher contact forces can.

In der 1 ist das erfindungsgemäße Implantat 1 in Perspektivenansicht sowie in Richtung auf dessen konvexe Seite 3 gezeigt, die als Knochenkontaktseite vorgesehen ist.In the 1 is the implant according to the invention 1 in perspective view as well as in the direction of its convex side 3 shown, which is intended as a bone contact side.

Diese Seite 3 weist eine weitere (Oberflächen-)Struktur auf, welche der vorstehend beschriebenen Feinstruktur 12 übergeordnet ist. Im Konkreten sind an der konvexen Seite 3 eine Anzahl von Oberflächenelementen 20 angeordnet, die in ihrer Gesamtheit eine (zweite) Grobstruktur des Implantats 1 definieren. Die Oberflächenelemente 20 sind vorliegend als pyramidenstumpfförmige Vorsprünge ausgebildet, die sich Schachbrettartig (definiert vorliegend die Grobstruktur) über die konvexe Seite 3 gleichmäßig verteilen und von einer Grundfläche der konvexen Seite 3 radial vorragen. Jedes Oberflächenelement 20 ist aus dem dreidimensionalen Gerüst 16 aufgebaut, welches auch die Feinstruktur des Implantatvolumens bildet und weist eine offenzellige Elementoberfläche auf. In anderen Worten ausgedrückt, reicht die Feinstruktur 12 des Implantats 1 nicht nur bis an die Grundfläche der konvexen Seite 3 sondern auch (in diesem besonderen Fall unverändert) bis an die Oberflächen der Oberflächenelemente 20.This page 3 has another (surface) structure, which is the fine structure described above 12 is superior. In the concrete are on the convex side 3 a number of surface elements 20 arranged in their entirety a (second) coarse structure of the implant 1 define. The surface elements 20 are presently designed as truncated pyramidal projections, which are checkerboard-like (defines the coarse structure in this case) on the convex side 3 Distribute evenly and from a base of the convex side 3 protrude radially. Every surface element 20 is from the three-dimensional framework 16 which also forms the fine structure of the implant volume and has an open-cell element surface. In other words, the fine structure is sufficient 12 of the implant 1 not only to the base of the convex side 3 but also (in this particular case unchanged) to the surfaces of the surface elements 20 ,

Die in der 1 gezeigten pyramidenstumpfförmigen Vorsprünge 20 haben vorliegend die Aufgabe, sich in das anliegende Knochenmaterial einzudrücken, um hierdurch eine Art (Mikro-)Formschluss zu bewirken – in jedem Fall jedoch den Reibschluss zwischen Knochen und Implantat 1 zu erhöhen. Die Stärke dieser erzielbaren Form- bzw. Reibschlussverbindung mit dem anliegenden Knochen bestimmt sich folglich aus der Feinstruktur 12, die sich an Grund- und Elementoberfläche abbildet und (plus) der Grobstruktur, die durch die Oberflächenelemente 20 erzeugt wird.The in the 1 shown truncated pyramidal projections 20 In the present case, the task is to press into the adjoining bone material in order thereby to effect a type of (micro) positive connection, but in any case the frictional connection between the bone and the implant 1 to increase. The strength of this achievable form or frictional connection with the adjacent bone is consequently determined by the fine structure 12 , which is reflected at ground and element surface and (plus) the coarse structure created by the surface elements 20 is produced.

Aus der vorstehenden Beschreibung ergibt sich, dass die Oberflächenelemente 20 eine bestimmte Steifigkeit sowie eine bestimmte Form aufweisen müssen, um den zu therapierenden Knochen penetrieren zu können. Hierfür eignet sich insbesondere die gezeigte Pyramidenstumpfform, wobei jedoch auch eine Vielzahl anderer Formen, wie Nadel-, Kegel-, Zylinder- oder Würfelformen denkbar sind. Auch ist es nicht notwendig, die Oberflächenelemente 20 wie gezeigt punktförmig im Schachbrettmuster zu setzten, sondern sie können auch als parallel oder über Kreuz verlaufende geschlossene Stege mit beliebiger Querschnittsform ausgebildet werden. Unterschiedliche Formen für die Oberflächenelemente werden nachfolgend anhand der 6 bis 26 beispielhaft beschrieben. Des Weiteren können sie unregelmäßig oder nur abschnittsweise an der konvexen Seite 3 jedoch in beabsichtigter Weise (nicht zufällig) verteilt sein, um bestimmte Friktionseigenschaften des Implantats 1 zu erhalten. So ist es möglich, dass die Oberflächenelemente 20 eine Bewegung des Implantats 1 längs des Knochens in eine bestimmte Richtung leicht zulassen sollen (etwa für ein vereinfachtes Einsetzen des Implantats während der Implantation) jedoch eine Bewegung in eine andere Richtung blockieren. Auch könnte die Form der Oberflächenelemente 20 eine Widerhakenfunktion bewirken (beispielsweise gebogene/angestellte Form nach dem Prinzip eines Sägezahns), die ein Abgleiten in die eine Richtung erlaubt, in die entgegen gesetzte Richtung jedoch verhindert. Schließlich besteht auch die Möglichkeit, die Materialeigenschaft der Feinstruktur 12 innerhalb des/der Oberflächenelemente 20 gegenüber der Materialeigenschaft der Feinstruktur 12 innerhalb des übrigen Implantatvolumens zu verändern, um eine bestimmte Steifigkeit der Elemente 20 zu erhalten.From the above description it follows that the surface elements 20 have a certain stiffness and a certain shape must be able to penetrate the bone to be treated. For this purpose, in particular the truncated pyramid shape shown is suitable, but also a variety of other shapes, such as needle, conical, cylindrical or cube shapes are conceivable. Also it is not necessary the surfels 20 As shown point to set in a checkerboard pattern, but they can also be formed as parallel or cross running closed webs with any cross-sectional shape. Different forms for the surface elements are described below with reference to 6 to 26 described by way of example. Furthermore, they may be irregular or only in sections on the convex side 3 however, intentionally (not randomly) distributed to certain friction characteristics of the implant 1 to obtain. So it is possible that the surface elements 20 a movement of the implant 1 but should allow easy movement along the bone in a particular direction (such as for ease of insertion of the implant during implantation) but block movement in a different direction. Also could be the shape of the surfels 20 cause a barb function (for example, a bent / salaried shape on the principle of a sawtooth), which allows sliding in one direction, but in the opposite direction prevents. Finally, there is also the possibility of the material property of the fine structure 12 within the surface element (s) 20 towards the material property of the fine structure 12 within the remaining implant volume to change to a certain rigidity of the elements 20 to obtain.

Die vorstehend genannten Mittel zur Justierung/Optimierung der Friktionseigenschaft des Implantats 1 über die Form, Anzahl, Verteilung und Materialeigenschaft der (vorstehenden) Oberflächenelemente 20 kann aber auch auf eine andere Weise der Friktionseigenschafts-Einstellung eingesetzt werden.The abovementioned means for adjusting / optimizing the friction property of the implant 1 about the shape, number, distribution and material properties of the (above) surface elements 20 but can also be used in another way the friction property setting.

Bisher wurde im Wesentlichen jene Variante betrachtet, wonach sich die Oberflächenelemente 20 in Form von Vorsprüngen in den Knochen zumindest partiell einkrallen sollen, wobei sie sich dabei ggf. beabsichtigt auch deformieren können, um als ein Widerhaken zu wirken. Hierdurch erhöht sich zwangsläufig die Friktion zwischen Knochen und Implantat. 1 So far, essentially that variant was considered, according to which the surface elements 20 in the form of protrusions in the bone at least partially clawed, they may intentionally also deformed to act as a barb. This inevitably increases the friction between bone and implant. 1

Es besteht aber auch die Möglichkeit, die Friktionseigenschaft des Implantats 1 dadurch zu optimieren, indem das Implantat 1 zumindest an dessen dem Knochen zugewandten Oberflächenbereich den Knocheneigenschaften angenähert wird. In anderen Worten ausgedrückt, erfährt ein Knochen bei Belastung eine bestimmte Deformation. Wird nunmehr ein Implantat am Knochen fixiert, dessen Deformationseigenschaft bei Belastung zum Knochen unterschiedlich ist, kann sich das Implantat allmählich vom Knochen lösen.But there is also the possibility of the friction property of the implant 1 thereby optimizing the implant 1 at least at its surface facing the bone, the bone properties is approximated. In other words, a bone undergoes a certain deformation under load. If now an implant fixed to the bone, its deformation property under load to the bone is different, the implant can gradually detach from the bone.

Um demzufolge die Friktionseigenschaften des Implantats 1 bezüglich des zu therapierenden Knochens zu optimieren, kann beispielsweise das E-Modul des Implantats 1 zumindest im relevanten Oberflächenbereich dem E-Modul des Knochens angenähert werden. Die erfindungsgemäßen Oberflächenelemente 20 bieten ein geeignetes Mittel hierfür.As a result, the friction properties of the implant 1 with regard to the bone to be treated, for example, the modulus of elasticity of the implant 1 be approximated at least in the relevant surface area of the modulus of elasticity of the bone. The surface elements according to the invention 20 provide a suitable means for this.

So kann die Form jedes Oberflächenelements (Vorsprungs) 20, deren Zahl und/oder Anordnung (Verteilung) so bestimmt werden, dass diese in ihrer Gesamtheit an einer gedachten Knochen-Kontaktebene, welche durch die freien Enden der Elemente 20 definiert wird, eine Gesamtsteifigkeit/-flexibilität entwickeln, die dem Knochen angenähert ist. Dabei ist es vorteilhaft, wenn diese Steifigkeit im Bereich der Knochen-Kontaktebene in Richtung zum Implantat hin kontinuierlich/schrittweise zunimmt, bis im Bereich der Grundfläche des Implantats die geforderte maximale Steifigkeit erreicht ist. Dies kann beispielsweise durch die Pyramiden- oder Kegelform und/oder durch eine besondere Materialauswahl/Verteilung innerhalb der Elemente 20 erzielt werden. Nicht zuletzt ist es auch möglich, unter Beibehaltung der Feinstruktur 12 (bzw. deren Gittermuster) die Stegstärke in den Oberflächenelementen 20 zu verändern.So the shape of each surface element (protrusion) 20 whose number and / or arrangement (distribution) are determined to be in their entirety at an imaginary bone-contacting plane passing through the free ends of the elements 20 defines an overall stiffness / flexibility that approximates the bone. It is advantageous if this stiffness increases continuously / stepwise in the area of the bone contact plane in the direction of the implant until the required maximum rigidity is reached in the area of the base area of the implant. This can be, for example, by the pyramidal or conical shape and / or by a particular material selection / distribution within the elements 20 be achieved. Last but not least, it is also possible while maintaining the fine structure 12 (or their grid pattern), the web thickness in the surface elements 20 to change.

Vorstehend wurde ausgeführt, dass die Oberfläche jedes Oberflächenelements 20 offenzellig ausgeführt ist, d. h. die Feinstruktur 12 bis an die Außenseite jedes Oberflächenelements 20 reicht. Es ist aber auch möglich, dass nur ausgewählte Oberflächenelemente 20 offenzellige Oberflächen haben, wohingegen andere Elemente 20 geschlossen sind. Auch ist es möglich, insbesondere im Fall von stumpfartigen Vorsprüngen 20 die Flanken der Oberflächenelemente 20 geschlossen auszuführen, um deren Steifigkeit zu erhöhen, die Oberseite jedoch offenzellig zu halten.Above it was stated that the surface of each surface element 20 open-celled, ie the fine structure 12 to the outside of each surface element 20 enough. But it is also possible that only selected surface elements 20 open-cell surfaces, whereas other elements 20 are closed. It is also possible, in particular in the case of blunt projections 20 the flanks of the surface elements 20 closed to increase their rigidity, but to keep the top open-celled.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die in der 2 dargestellten Hohlräume 18 in der Feinstruktur 12 ungefüllt. Sie können jedoch mit einem Knochenersatzmaterial zumindest teilweise befüllt sein. Jede Zellweite beträgt hierbei zwischen 2 mm und 3 mm, vorzugsweise 2,4 mm und die Strebendicke ist auf 0,5 mm bis 1 mm, vorzugsweise 0,8 mm festgelegt. Je nach Einsatzzweck und Belastungsart können diese Werte jedoch auch von den genannten Bereichen abweichen.In the present embodiment, in the 2 represented cavities 18 in the fine structure 12 unfilled. However, they may be at least partially filled with a bone substitute material. Each cell width is in this case between 2 mm and 3 mm, preferably 2.4 mm and the strut thickness is set to 0.5 mm to 1 mm, preferably 0.8 mm. Depending on the purpose and the type of load, however, these values may also deviate from the stated ranges.

Als Material für das Implantat 1 ist eine Titanlegierung vorgesehen, vorzugsweise Ti6Al4V das nach dem Lasersinterverfahren („selective laser melting”) anhand eines CAD-Models zu dem Implantat 1 geformt wird. Es können aber auch andere Materialien und Herstellungsverfahren bekannter Art zum Einsatz kommen.As material for the implant 1 is a titanium alloy provided, preferably Ti6Al4V the laser sintering method ("selective laser melting") using a CAD model to the implant 1 is formed. However, other materials and production methods of known type may also be used.

Im Anschluss werden einige Formen für die vorstehend beschrieben Oberflächenelemente 20 angegeben. Prinzipiell ist darauf hinzuweisen, dass die Oberflächenelemente 20 bisher als Vorsprünge dargestellt sind, welche von einer Grundoberfläche des Implantats vorragen. Es ist aber genauso möglich, die Oberflächenelemente als Rücksprünge auszubilden, die ausgehend von der Grundoberfläche Kavitäten darstellen.Following are some forms for the above described surface elements 20 specified. In principle, it should be noted that the surface elements 20 have heretofore been represented as projections projecting from a base surface of the implant. But it is also possible to form the surface elements as recesses, which represent cavities starting from the base surface.

Die nachfolgend erläuterten Figuren zeigen jeweils auf dem linken Bild die Prinzipdarstellung eines Oberflächenelements sowie der hierdurch erzeugten Grobstruktur, die hiervon rechts befindlichen Bilder zeigen unterschiedliche Perspektivenansichten und Vergrößerungen eines betreffenden Implantatabschnitts mit Feinstruktur und überlagernder Grobstruktur.The figures explained below each show on the left image the basic representation of a surface element and the coarse structure produced thereby, the images of which are on the right show different perspective views and enlargements of a respective implant section with fine structure and overlapping coarse structure.

Gemäß der 6 bis 13 sind die Oberflächenelemente als leistenartige Vorsprünge dargestellt mit Querschnitten in Trapez- (6), Schwalbenschwanz- (7), Rechteck- (8), abgeflachter Rinnen- (9), Dreiecks- (10), Y- (11), T- (12) und zugespitzter Rinnenform (12). Wie in den rechtsseitigen Bildern zu erkennen, reichen bei allen Beispielen die Feinstrukturen bis in die Oberflächenelemente hinein und bilden dort offenzellige Oberflächen aus.According to the 6 to 13 are the surface elements shown as strip-like projections with cross-sections in trapezoidal ( 6 ), Swallowtail ( 7 ), Rectangular ( 8th ), flattened gutters ( 9 ), Triangular ( 10 ) 11 ), T- ( 12 ) and tapered channel shape ( 12 ). As can be seen in the images on the right, the fine structures in all examples extend into the surface elements and form open-cell surfaces there.

Gemäß der 14 bis 17 und 23 bis 25 sind die Oberflächenelemente als sockelartige Vorsprünge dargestellt mit kantiger Pyramidenstumpf- (14), umgedrehter Pyramidenstumpf (15), Würfel- (16), gerundeter Pyramidenstumpfform (17), Säulen- (24) und Kegelstumpfform (25). Gemäß der 18 bis 22 sind die Oberflächenelemente hingegen als taschenartige Kavitäten bzw. Rücksprünge dargestellt, insbesondere in kantiger Wannen- (18), umgedrehter Pyramiden- (19), Würfel- (20), gerundeter Wannen- (21) und Zylinderform (22). Schließlich gibt die 26 noch eine zur 3 alternative Feinstruktur an, die zwar ebenfalls aus miteinander verbundenen Stegen besteht, die jedoch keine Diamantgitterstruktur darstellen sondern ein einfaches, im Wesentlichen würfelförmiges Kreuzgitter. Auch diese einfache Feinstruktur ist mit sämtlichen, vorstehend genannten Grobstrukturen erfindungsgemäß überlagerbar, wobei in der 26 beispielhaft lediglich pyramidenstumpfförmige Leisten als Oberflächenelemente dargestellt sind.According to the 14 to 17 and 23 to 25 the surface elements are shown as socket-like projections with angular truncated pyramid ( 14 ), inverted truncated pyramid ( 15 ), Cube ( 16 ), rounded truncated pyramid ( 17 ), Columns- ( 24 ) and truncated cone shape ( 25 ). According to the 18 to 22 On the other hand, the surface elements are represented as pocket-like cavities or recesses, especially in angular tubs. 18 ), inverted pyramidal ( 19 ), Cube ( 20 ), Rounded Pan ( 21 ) and cylindrical shape ( 22 ). Finally, the 26 one more to 3 alternative fine structure, although also consists of interconnected webs, but do not represent a diamond lattice structure but a simple, essentially cube-shaped cross lattice. This simple fine structure can also be superimposed with all of the aforementioned coarse structures according to the invention, wherein in the 26 by way of example only truncated pyramidal strips are shown as surface elements.

Offenbart wird ein Knochenimplantat 1, vorzugsweise Augmentat mit einer metallischen, porösen Feinstruktur 12 die durch ein dreidimensionales Gerüst aus miteinander verbundenen Stegen 14 gebildet ist, welche untereinander verbundene Hohlräume 18 erzeugen. Die an die Oberfläche des Implantats 1 angrenzenden Hohlräume 18 sind zumindest teil- und/oder abschnittsweise offenzellig, sodass sich die Feinstruktur 12 an der Implantatsoberfläche abzeichnet. Die Feinstruktur 12 an der Oberfläche des Implantats 1 bildet zusätzlich eine Anzahl von Oberflächenelementen 20 zur zumindest abschnittsweisen Optimierung der Friktionseigenschaft aus, welche in ihrer Gesamtheit eine Grobstruktur des Knochenimplantats 1 definieren.Disclosed is a bone implant 1 , preferably Augmentat with a metallic, porous fine structure 12 the through a three-dimensional framework of interconnected webs 14 is formed, which interconnected cavities 18 produce. The to the surface of the implant 1 adjacent cavities 18 are at least partially and / or partially open-celled, so that the fine structure 12 on the implant surface. The fine structure 12 on the surface of the implant 1 additionally forms a number of surface elements 20 for at least partially optimizing the frictional property, which as a whole has a coarse structure of the bone implant 1 define.

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Claims (15)

Knochenimplantat mit einer metallischen, porösen Feinstruktur (12) gebildet durch ein dreidimensionales Gerüst aus miteinander verbundenen Stegen (14), die untereinander verbundene Hohlräume (18) erzeugen, derart, dass die an die Oberfläche des Knochenimplantats (1) angrenzenden Hohlräume (18) zumindest teil- und/oder abschnittsweise offenzellig sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Feinstruktur (12) an der Oberfläche des Knochenimplantats (1) eine Anzahl von Oberflächenelementen (20) zur zumindest bereichsweisen Optimierung der Friktionseigenschaft ausbilden, welche in ihrer Gesamtheit eine Grobstruktur des Knochenimplantats (1) definieren.Bone implant with a metallic, porous fine structure ( 12 ) formed by a three-dimensional framework of interconnected webs ( 14 ), the interconnected cavities ( 18 ) in such a way that they are brought to the surface of the bone implant ( 1 ) adjacent cavities ( 18 ) are at least partially and / or partially open-celled, characterized in that the fine structure ( 12 ) on the surface of the bone implant ( 1 ) a number of surface elements ( 20 ) for at least partially optimizing the frictional property, which in its entirety forms a coarse structure of the bone implant ( 1 ) define. Knochenimplantat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Augmentat und vorzugsweise ein Acetabulum-Augmentat ist.Bone implant according to claim 1, characterized in that it is an augmentate and preferably an acetabulum augmentate. Knochenimplantat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenelemente (20) Vor- und/oder Rücksprünge bezüglich einer Grundoberfläche des Knochenimplantats (1) sind.Bone implant according to claim 1 or 2, characterized in that the surface elements ( 20 ) Projections and / or recesses with respect to a base surface of the bone implant ( 1 ) are. Knochenimplantat nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vor- und/oder Rücksprünge (20) hinsichtlich ihrer Form, Größe, Anzahl und/oder Ausrichtung bezüglich der Grundoberfläche einstellbar oder auswählbar sind, um einen vorbestimmten Friktionswert zu erhalten.Bone implant according to claim 3, characterized in that the projections and / or recesses ( 20 ) are adjustable or selectable in terms of their shape, size, number and / or orientation relative to the base surface to obtain a predetermined friction value. Knochenimplantat nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zu erhaltende Friktionswert nach allen Oberflächenrichtungen gleich oder unterschiedlich ist.Bone implant according to claim 4, characterized in that the friction value to be obtained is the same or different in all surface directions. Knochenimplantat nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vor- und/oder Rücksprünge (20) regelmäßig oder unregelmäßig jedoch nicht zufällig zumindest auf einem Oberflächenabschnitt des Knochenimplantats angeordnet sind.Bone implant according to one of claims 3 to 5, characterized in that the projections and / or recesses ( 20 ) are arranged regularly or irregularly but not accidentally at least on a surface portion of the bone implant. Knochenimplantat nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsprünge (20) hinsichtlich ihrer Form, Größe, Anzahl und/oder Ausrichtung bezüglich der Grundoberfläche einstellbar oder auswählbar sind, um ein vorbestimmtes E-Modulgefälle ausgehend von der Grundoberfläche bis zu jener gedachten Ebene zu erhalten, welche von den äußersten Enden der Vorsprünge (20) definiert ist.Bone implant according to one of claims 3 to 6, characterized in that the projections ( 20 ) are adjustable or selectable with respect to the base surface in terms of their shape, size, number and / or orientation in order to obtain a predetermined modulus of elasticity gradient from the base surface to the imaginary plane extending from the outermost ends of the projections ( 20 ) is defined. Knochenimplantat nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das E-Modul des Knochenimplantats (1) im Bereich der gedachten Ebene, welche die Erstkontaktebene mit einem angrenzenden Knochenmaterial bilden soll, dem E-Modul dieses Knochenmaterials zumindest angenähert ist.Bone implant according to claim 7, characterized in that the modulus of elasticity of the bone implant ( 1 ) in the region of the imaginary plane, which is to form the first contact plane with an adjacent bone material, the modulus of elasticity of this bone material is at least approximated. Knochenimplantat nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Vor- und/oder Rücksprünge (20) sockel-/taschen-, leisten-/rinnen- oder nadel-/porenförmig sind.Bone implant according to one of claims 3 to 7, characterized in that the projections and / or recesses ( 20 ) sockel / bag, gutter / gutter or needle / pore-shaped. Knochenimplantat nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gerüstmaterial, welches die Oberflächenelemente (20) ausbildet, zum übrigen Gerüstmaterial des Knochenimplantats (1) unterschiedlich ist oder zumindest eine unterschiedliche Materialeigenschaft hat.Bone implant according to one of the preceding claims, characterized in that the framework material comprising the surface elements ( 20 ), to the rest of the skeletal material of the bone implant ( 1 ) is different or at least has a different material property. Knochenimplantat nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenelemente (20) insbesondere in Form von Vor- und/oder Rücksprüngen auf die Feinstruktur (12) aufgeschnitten sind.Bone implant according to one of the preceding claims, characterized in that the surface elements ( 20 ) in particular in the form of projections and / or recesses on the fine structure ( 12 ) are cut open. Knochenimplantat nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Friktionseigenschaft bestimmt aus der Kombination von Fein- und Grobstruktur an der Oberfläche des Knochenimplantats.Bone implant according to one of the preceding claims, characterized in that the frictional property is determined by the combination of fine and coarse structure on the surface of the bone implant. Hüftgelenkimplantat bestehend aus einer Hüftgelenkpfanne und einem Knochenimplantat (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12 als Acetabulum-Augmentat, dadurch gekennzeichnet, dass die Grobstruktur des Augmentats (1) ausschließlich auf der der Hüftgelenkpfanne abgewandten konvexen Seitenoberfläche (3) ausgebildet ist.Hip joint implant consisting of an acetabular cup and a bone implant ( 1 ) according to any one of claims 1 to 12 as an acetabular augment, characterized in that the coarse structure of the augmentate ( 1 ) exclusively on the side facing away from the acetabulum convex side surface ( 3 ) is trained. Hüftgelenkimplantat nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Augmentat (1) eine längsgeschlitzte Durchgangsöffnung (8) aufweist zur Durchführung einer gemeinsamen Montageschraube, wobei die Innenwand der Durchgangsöffnung (8) vollständig geschlossen ist.Hip implant according to claim 13, characterized in that the augmentation ( 1 ) a longitudinally slotted passage opening ( 8th ) for carrying out a common mounting screw, wherein the inner wall of the passage opening ( 8th ) is completely closed. Hüftgelenkimplantat nach einem der Ansprüche 13 und 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine Basisfläche (4) vollständig geschlossen ist, die an die der Hüftgelenkpfanne zugewandten konkaven Innenseite (2) angrenzt, wobei sich in der Basisfläche (4) eine Anzahl von Durchgangs-Montagebohrungen (10) öffnen, deren Innenwände ebenfalls vollständig geschlossen sind.Hip joint implant according to one of claims 13 and 14, characterized in that a base surface ( 4 ) is completely closed, which at the the acetabulum facing concave inside ( 2 ), whereby in the base area ( 4 ) a number of through-mounting holes ( 10 ), whose inner walls are also completely closed.
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