DE102012005293A1 - Implant for serving as replacement part or for supporting bony structures within body for e.g. hip joints of patient, has layer arranged on surface with opened pores and comprising smoothing material for smoothing surface with opened pores - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Implantat, insbesondere als Ersatz oder zur Stützung knöcherner Strukturen innerhalb eines Körpers, mit zumindest zwei Schichten. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Implantats.The invention relates to an implant, in particular as a replacement or for supporting bony structures within a body, with at least two layers. Furthermore, the invention relates to a method for producing such an implant.
Bei Implantaten handelt es sich in der Regel um ein künstlich hergestelltes Material, das in den Körper eingebracht wird und permanent oder zumindest für eine gewisse Zeitspanne innerhalb des Körpers verbleiben soll. Dabei haben Implantate für knöcherne Strukturen in der Regel die Aufgabe, den Knochen zu ergänzen und finden beispielsweise in Hüftgelenken, Schultergelenken oder Kniegelenken Verwendung.Implants are usually an artificially manufactured material that is introduced into the body and should remain permanently or at least for a certain period of time within the body. Implants for bony structures usually have the task of completing the bone and are used, for example, in hip joints, shoulder joints or knee joints.
Bei bekannten Implantaten ist die Steifigkeit des Implantatmaterials jedoch erheblich höher als die des Knochens. Der aus dem höheren Elastizitätsmodul resultierende Effekt birgt dabei mehrere Probleme in sich. Aufgrund der höheren Steifigkeit des Implantatmaterials kann sich dieses nicht analog zum Knochen verbiegen. Somit kommt es bei hoher Belastung am Übergang zwischen Implantat und Knochen zu einer Hebelwirkung, wobei der Übergang der steifen Struktur zum Knochen direkt unterhalb der Fügestelle eine Sollbruchstelle erzeugt. Ein weiterer Effekt dieser mangelnden Biegefähigkeit entsteht durch die Ressourceneffizienz des menschlichen Körpers. Mangelnde Elastizität bzw. Biegung ist gleichbedeutend mit Material-, also Knochenzellenüberschuss. Dieses vermeintlich überschüssige Material wird vom Körper als ungenutzt bzw. nicht notwendig angesehen und abgebaut. In der Folge lockert sich das Implantat im Knochen und eine weitere, sogenannte Revisionsoperation wird notwendig.In known implants, however, the rigidity of the implant material is significantly higher than that of the bone. The effect resulting from the higher modulus of elasticity involves several problems. Due to the higher rigidity of the implant material, this can not bend analogously to the bone. Thus, at high loads at the transition between the implant and bone to a lever effect, wherein the transition of the rigid structure to the bone directly below the joint generates a predetermined breaking point. Another effect of this lack of flexibility is due to the resource efficiency of the human body. Lack of elasticity or bending is synonymous with material, so bone cell excess. This supposedly excessive material is considered by the body as unused or unnecessary and degraded. As a result, the implant loosens in the bone and another, so-called revision surgery is necessary.
Des Weiteren kann bei herkömmlichen Implantaten anwachsendes Gewebe nur einseitig, also von außerhalb des Implantats liegendem Gewebe mit Nährstoffen versorgt werden. Aufgrund der einseitigen Versorgung verzögert sich der Heilungsprozess bzw. das Anwachsen des Knochens an dem Implantat. Dadurch verlängert sich die Ruhezeit der operierten Person, die somit erst zu einem späteren Zeitpunkt die mit dem Implantat operierte Gliedmaße bewegen kann.Furthermore, in the case of conventional implants, growing tissue can only be supplied with nutrients on one side, ie tissue lying outside of the implant. Due to the unilateral supply, the healing process or the growth of the bone on the implant is delayed. This prolongs the rest period of the operated person, who can thus only move the limb operated on with the implant at a later time.
Diverse Implantate, speziell Gelenkimplantate, die möglichst dauerhaft im Körper verbleiben sollen, werden mit einer rauen Oberfläche versehen, um das Anwachsen des Knochens zu erleichtern. Bei der Implantation setzt jedoch die raue Fläche einen höheren Montagewiderstand entgegen. Außerdem werden durch die vielfach undefinierten Vorsprünge der rauen Oberfläche Knochensplitter abgeschoben. Dies kann zu einem unnötigen Abrieb und zu Entzündungen führen.Diverse implants, especially joint implants, which should remain as permanently as possible in the body, are provided with a rough surface to facilitate the growth of the bone. During implantation, however, the rough surface counteracts a higher assembly resistance. In addition, bone fragments are deported by the often undefined protrusions of the rough surface. This can lead to unnecessary abrasion and inflammation.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Implantat anzugeben, das ein dem umliegenden Knochenmaterial identisches Elastizitätsmodul aufweist, eine schnelle Knochenintegration gewährleistet und anwachsendes Gewebe allseitig mit Nährstoffen versorgt sowie einen geringen Montagewiderstand verursacht.The invention is therefore based on the object of specifying an implant which has an elasticity modulus that is identical to the surrounding bone material, ensures rapid bone integration and supplies growing tissue with nutrients on all sides and causes low assembly resistance.
Ferner ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines Implantats anzugeben, das bei einfachem Aufbau des Implantats den Montagewiderstand vermindert, eine allseitige Nährstoffversorgung mit schneller Knochenintegration realisiert und ein Elastizitätsmodul analog der Knochenstruktur ermöglicht.It is another object of the present invention to provide a method for producing an implant, which reduces the assembly resistance with a simple construction of the implant, realizes an all-round nutrient supply with rapid bone integration and allows a modulus of elasticity analogous to the bone structure.
Hinsichtlich des Implantats wird die vorgenannte Aufgabe erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 hinsichtlich des Verfahrens erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 7 gelöst.With regard to the implant, the aforementioned object is achieved according to the invention by the features of claim 1 with respect to the method according to the invention by the features of
Weitere vorteilhafte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Further advantageous embodiments of the present invention are the subject of the dependent claims.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ist es vorgesehen, dass ein Implantat, insbesondere als Ersatz oder zur Stützung knöcherner Strukturen innerhalb eines Körpers zumindest zwei Schichten aufweist, wobei eine erste Schicht eine metallgeschäumte Struktur mit geschlossenen und/oder offenen Poren aufweist, wobei die offenen Poren an zumindest einer Oberfläche der metallgeschäumten Struktur angeordnet sind, und wobei eine zweite äußere Schicht, die auf der zumindest einen Oberfläche mit offenen Poren angeordnet ist, ein Glättungsmaterial zur Glättung der Oberfläche mit offenen Poren aufweist.According to a first aspect of the invention, it is provided that an implant, in particular as replacement or for supporting bony structures within a body, has at least two layers, wherein a first layer has a metal-foamed structure with closed and / or open pores, wherein the open pores are disposed on at least one surface of the metal foamed structure, and wherein a second outer layer disposed on the at least one open pore surface has a smoothing material for smoothing the open pore surface.
Mittels einer derart optimierten Gestaltung, mit geschlossenen und/oder offenen Poren einer metallgeschäumten Struktur ist es möglich, eine flexible Bewegung bzw. ein Elastizitätsmodul analog der Knochenstruktur innerhalb eines Implantats zu realisieren. In der Folge wird am Übergang zwischen Implantat und Knochen eine Hebelwirkung bzw. die daraus resultierend Bruchstelle am Übergang metallgeschäumte Struktur – Knochen vermieden.By means of such an optimized design, with closed and / or open pores of a metal-foamed structure, it is possible to realize a flexible movement or a modulus of elasticity analogous to the bone structure within an implant. As a result, at the transition between implant and bone, a lever effect or the resulting break at the transition metal-foamed structure-bone is avoided.
Durch die offenen Poren an einer Oberfläche der metallgeschäumten Struktur ist es ferner möglich, eine optimierte Topologie zu schaffen, die zusätzlich zum Kraftschluss beim Einbringen des Implantats einen Form- und Stoffschluss durch Einwachsen des umliegenden Knochengewebes um das Implantat bzw. in die offenen Poren ermöglicht. Insbesondere die offenen Poren bzw. die raue Oberfläche dient der besseren Integration des Knochengewebes, wodurch ein Anwachsen des Knochens am bzw. in das Implantat erleichtert und ermöglicht wird.Due to the open pores on a surface of the metal-foamed structure, it is also possible to provide an optimized topology, which in addition to the adhesion during insertion of the implant allows a form and material connection by ingrowth of the surrounding bone tissue around the implant or into the open pores. In particular, the open pores or the rough surface serves for better integration of the bone tissue, whereby an increase of the bone on or in the implant is facilitated and made possible.
Die Anordnung einer zweiten Schicht bzw. des Glättungsmateriales auf den offenen Poren der zumindest einen Oberfläche birgt den Vorteil in sich, dass der Montagewiderstand beim Einbringen des Implantats in das umliegende Knochengewebe reduziert werden kann. Auf diese Weise ist das schonendere Einbringen in den Knochen möglich, wobei zugleich die Bildung von Knochensplittern, die durch Reibung einer rauen Oberfläche am Knochen entstehen, vermieden werden kann. Die Bildung von Knochensplittern ist deswegen von Nachteil, da umliegendes Gewebe bzw. auch Organe Verletzungen und/oder Reizungen durch Reibung an einem Splitter erfahren können. The arrangement of a second layer or of the smoothing material on the open pores of the at least one surface has the advantage that the mounting resistance during insertion of the implant into the surrounding bone tissue can be reduced. In this way, the gentler introduction into the bone is possible, at the same time the formation of bone fragments, which arise by friction of a rough surface on the bone, can be avoided. The formation of bone splinters is therefore disadvantageous since surrounding tissue or even organs can experience injuries and / or irritations due to friction on a splinter.
Vorzugsweise füllt das Glättungsmaterial zumindest die Tiefe der offenen Poren der metallgeschäumten Struktur. Anders ausgedrückt ist es bevorzugt, wenn das Glättungsmaterial die offenen Poren der metallgeschäumten Struktur vollständig ausfüllt, d. h. bis zur Oberfläche des Implantats. Somit kann eine glatte Oberfläche erzeugt werden, bei der das Material der Poren bzw. der metallgeschäumten Struktur und des Glättungsmaterials gemeinsam eine einheitliche, plane Oberfläche bilden. D. h., dass eine derartige Oberfläche sowohl Material der metallgeschäumten Struktur als auch Glättungsmaterial aufweisen kann.Preferably, the smoothing material fills at least the depth of the open pores of the metal-foamed structure. In other words, it is preferable if the smoothing material completely fills the open pores of the metal-foamed structure, i. H. to the surface of the implant. Thus, a smooth surface can be produced in which the material of the pores or the metal-foamed structure and the smoothing material together form a uniform, planar surface. That is, such a surface may include both material of the metal-foamed structure and smoothing material.
Besonders bevorzugt weist die zumindest eine Oberfläche oberhalb der offenen Poren lediglich das Glättungsmaterial auf. Mit anderen Worten ist es günstig, wenn das Glättungsmaterial die offenen Poren der metallgeschäumten Struktur füllt und mit einer einheitlichen Oberfläche bedeckt. Dabei ist es insbesondere von Vorteil, wenn die zumindest eine Oberfläche oberhalb der offenen Poren glatt, vorzugsweise plan bzw. flächengleich, ausgebildet ist.Particularly preferably, the at least one surface above the open pores has only the smoothing material. In other words, it is favorable if the smoothing material fills the open pores of the metal-foamed structure and covers it with a uniform surface. In this case, it is particularly advantageous if the at least one surface above the open pores is smooth, preferably planar or coextensive.
Dies ist auf einfache Weise dadurch erreichbar, dass die zweite Schicht auf der zumindest einen Oberfläche mit offenen Poren in einer variierenden Stärke bzw. Dicke aufgebracht ist, die sowohl die größten als auch die kleinsten Poren so verschließt, dass an der der metallgeschäumten Struktur abgewandten Seite eine Oberfläche entsteht, die von der Oberfläche der metallgeschäumten Struktur beabstandet ist. Auf diese Weise kann eine glatte Oberfläche, die nur aus Glättungsmaterial besteht ohne dazwischenliegende metallgeschäumte Struktur, erzeugt werden.This can be achieved in a simple manner in that the second layer is applied to the at least one surface with open pores of varying thickness which closes both the largest and the smallest pores such that the side facing away from the metal-foamed structure a surface is formed which is spaced from the surface of the metal-foamed structure. In this way, a smooth surface, which consists only of smoothing material without intervening metal-foamed structure, can be generated.
Bevorzugterweise ist zwischen der ersten und zweiten Schicht eine Wachstumsförderschicht auf der Oberfläche der metallgeschäumten Struktur mit offenen Poren angebracht. Auf diese Weise ist es möglich, dass An- und Einwachsen des umgebenden Knochens durch Beschichtung der Implantatoberfläche zu erreichen. Beispielsweise eignet sich für eine solche Beschichtung Hydroxylapatit. In der Folge ist eine bessere und schnellere Integration des Knochengewebes durch Ein- bzw. Anlagerung von Knochenzellen in/an die Oberfläche erreichbar, denn auf diese Weise kann eine Nährstoffversorgung auch von Seiten der metallgeschäumten Struktur für den wachsenden Knochen zur Verfügung gestellt werden.Preferably, between the first and second layers, a growth promoting layer is disposed on the surface of the metal-foamed open pore structure. In this way, it is possible to achieve the growth and ingrowth of the surrounding bone by coating the implant surface. For example, hydroxyapatite is suitable for such a coating. As a result, a better and faster integration of the bone tissue by attachment or attachment of bone cells in / on the surface can be achieved, because in this way a nutrient supply can also be provided by the metal-foamed structure for the growing bone.
Somit ist es im Laufe der Zeit möglich, zusätzlich zum Kraft- und Formschluss des Implantats mit der Knochenstruktur einen Stoffschluss und einen verbesserten Formschluss zu realisieren und damit verbunden, eine nochmals erhöhte Verbindung zu gewährleisten. Folglich erleichtert eine derartige Wachstumsförderschicht das Ein- und Anwachsen des Knochens in die metallgeschäumte Struktur insbesondere in die offenen Poren.Thus, it is possible over time, in addition to the force and form fit of the implant with the bone structure to realize a material bond and an improved form-fitting and thus to ensure a further increased connection. Thus, such a growth promoting layer facilitates the ingrowth and growth of the bone into the metal-foamed structure, particularly into the open pores.
Vorzugsweise weist die metallgeschäumte Struktur Titan und/oder eine Titanlegierung auf. Dieses hat sich als Biomaterial für Implantate empfohlen, da es keine immunologische Abstoßreaktionen bzw. Implantatallergien verursacht. In diesem Zusammenhang ist es ferner von Vorteil, wenn die mit offenen Poren versehene Oberfläche der ersten Schicht als Grenzschicht zur Umgebung eine Titan-Oxidschicht aufweist. Vorteilhaft an dieser Ausgestaltung ist es, dass das feste Anwachsen von Knochen an das Implantat ermöglicht wird, wodurch zusätzlich zu den vorgenannten Vorteilen die Verbindung zwischen Knochen und Implantat weiter gefestigt werden kann. Auch handelt es sich bei Titan um einen leichten Werkstoff, der nach Einbringen in den Knochen nicht unangenehm durch zusätzliches Gewicht auffällt. Des Weiteren kann eine titangeschäumte Struktur ein dem Knochen ähnliches Elastizitätsmodul aufweisen.The metal-foamed structure preferably has titanium and / or a titanium alloy. This has been recommended as biomaterial for implants because it does not cause any immunological rejection or implant allergies. In this context, it is also advantageous if the surface of the first layer provided with open pores has a titanium oxide layer as boundary layer to the environment. An advantage of this embodiment is that the solid growth of bone is made possible on the implant, which in addition to the aforementioned advantages, the connection between bone and implant can be further strengthened. Also, titanium is a lightweight material that is not unpleasantly noticeable after being introduced into the bone by additional weight. Further, a titanium foamed structure may have a modulus of elasticity similar to bone.
Bevorzugterweise ist das Glättungsmaterial zur Glättung der Oberfläche mit offenen Poren resorbierbar. Dies hat den Vorteil, dass sich dieses nach erfüllter Aufgabe im Körper auflöst, anstatt in einer weiteren Operation entfernt werden zu müssen. Vorteilhafterweise kommen als Materialien Magnesium sowie Eisen und diverse Kunststoffe zur Anwendung. Insbesondere im vorliegenden Fall kann sich das Glättungsmaterial durch Resorption nach der Operation auflösen und vom Körper abgebaut werden. Ferner kann das Glättungsmaterial Splitter vermeiden, die beim Einsetzen des Implantats entstehen, wobei die raue Oberfläche der offenen Poren nach der Resorptionszeit für das Einwachsen und damit für den Heilungsprozess zur Verfügung steht.Preferably, the smoothing material is resorbable for smoothing the surface with open pores. This has the advantage that it dissolves in the body after a completed task, instead of having to be removed in another operation. Advantageously come as materials magnesium and iron and various plastics used. In particular, in the present case, the smoothing material can dissolve by absorption after surgery and degraded by the body. Furthermore, the smoothing material can avoid splinters that arise when inserting the implant, wherein the rough surface of the open pores after the absorption time is available for ingrowth and thus for the healing process.
Vorteilhafterweise ist das Material der metallgeschäumten Struktur und/oder der Wachstumsförderschicht und/oder das Glättungsmaterial osteokonduktiv, d. h. sie können als Leitgerüst das Wachstum des Knochens erleichtern, wodurch eine schnellere und bessere Integration in das Implantat erreicht wird.Advantageously, the material of the metal-foamed structure and / or the growth-promoting layer and / or the smoothing material is osteoconductive, i. H. they can facilitate the growth of the bone as a scaffold, whereby a faster and better integration into the implant is achieved.
Vorzugsweise sind die Materialien von metallgeschäumter Struktur und/oder der Wachstumsförderschicht und/oder das Glättungsmaterial osteoinduktiv, d. h. sie weisen eine Substanz auf, die in der Lage ist die Knochenneubildung anzuregen. Auch diese Eigenschaft erhöht die Integrationsgeschwindigkeit des Knochens im Implantat bei gleichzeitig verbessertem Knochenanwuchs. Preferably, the materials of the metal-foamed structure and / or the growth promoting layer and / or the smoothing material are osteoinductive, ie they have a substance capable of stimulating the formation of new bone. This property also increases the rate of integration of the bone in the implant with improved bone growth.
Unter einem zweiten Aspekt der Erfindung ist es vorgesehen, ein Verfahren zur Herstellung eines Implantats, das insbesondere als Ersatz oder zur Stützung knöcherner Strukturen innerhalb eines Körpers dient, mit zumindest zwei Schichten anzugeben, wobei das Verfahren die nachfolgenden Schritte aufweist.In a second aspect of the invention, it is provided to specify a method for producing an implant, which serves in particular as a replacement or for supporting bony structures within a body, with at least two layers, the method having the following steps.
In einem ersten Schritt wird vorzugsweise eine erste Schicht mit einer metallgeschäumten Struktur, die geschlossene und offene Poren aufweist, erstellt, wobei die offenen Poren an zumindest einer Oberfläche der metallgeschäumten Struktur angeordnet sind.In a first step, a first layer having a metal-foamed structure having closed and open pores is preferably created, wherein the open pores are arranged on at least one surface of the metal-foamed structure.
Vorzugsweise weist die metallgeschäumte Struktur Titan und/oder eine Titanlegierung auf. Die Herstellung einer derartigen Struktur kann auf diverse Arten geschehen, beispielsweise mittels Metallpulver und einem Platzhalter, die in vorgegebenen Anteilen gemischt und zu einem Grünling verpresst werden. Durch chemisches oder thermisches Auslösen wird der Platzhalter entfernt und die Struktur in einem Wärmebehandlungsprozess unter inerter Atmosphäre gesintert. Des Weiteren ist es auch möglich, das Schlickerreaktionsschaumsinter-Verfahren zu verwenden oder die Strukturen durch die Beschichtung von Kunststoffschäumen beispielsweise durch Sputtern mit anschließend galvanischer Abscheidung herzustellen.The metal-foamed structure preferably has titanium and / or a titanium alloy. The production of such a structure can be done in various ways, for example by means of metal powder and a placeholder, which are mixed in predetermined proportions and pressed into a green compact. By chemical or thermal triggering of the placeholder is removed and the structure is sintered in a heat treatment process under an inert atmosphere. Furthermore, it is also possible to use the slurry reaction foam sintering process or to produce the structures by coating plastic foams, for example by sputtering followed by electrodeposition.
Aufgrund der Ausbildung einer Oberfläche mit geschlossenen und offenen Poren ist es möglich, den Elastizitätsmodul der metallgeschäumten Struktur an die Knochenstruktur anzupassen. In der Folge wird eine Hebelwirkung am Übergang Implantat – Knochen vermieden. Die offenen Poren bzw. deren Topologie ermöglichen es ferner, dem Knochen in das Implantat einzuwachsen, um somit einen verbesserten Form- und Stoffschluss zu erreichen.Due to the formation of a surface with closed and open pores, it is possible to adapt the elastic modulus of the metal-foamed structure to the bone structure. As a result, leverage at the implant - bone transition is avoided. The open pores or their topology also make it possible to grow into the bone in the implant, thus achieving an improved form and material connection.
In einem weiteren Schritt wird nach dem Erstellen der ersten Schicht eine zweite Schicht auf der zumindest einen Oberfläche mit offenen Poren angeordnet, wobei die zweite Schicht ein Glättungsmaterial zur Glättung der Oberfläche mit offenen Poren aufweist.In a further step, after creating the first layer, a second layer is disposed on the at least one open pore surface, the second layer having a smoothing material for smoothing the open pore surface.
Die zweite Schicht bzw. das Glättungsmaterials ist vorteilhaft, da der Montagewiderstand beim Einbringen des Implantats in den Knochen reduziert werden kann. Somit ist ein schonenderes Einbringen in den Knochen möglich, welches gleichzeitig die Bildung von Knochensplittern vermeidet.The second layer or the smoothing material is advantageous because the mounting resistance during insertion of the implant into the bone can be reduced. Thus, a gentler introduction into the bone is possible, which simultaneously avoids the formation of bone splinters.
Günstigerweise ist das Glättungsmaterial vom Körper resorbierbar. Dies ermöglicht es dem Körper diese zweite Schicht, die für das Einbringen des Implantats von Nutzen ist, aufzulösen und somit die Oberfläche mit den offenen Poren freizulegen. Dadurch gelingt es dem Körper an die raue Struktur mit offenen Poren anzuwachsen, wodurch zusätzlich ein verbesserter Form- aber auch ein Stoffschluss zwischen Knochen und Implantat erreicht werden kann.Conveniently, the smoothing material is absorbable by the body. This allows the body to dissolve this second layer, which is useful for implant placement, thus exposing the open pore surface. This allows the body to grow to the rough structure with open pores, which in addition an improved form-as well as an adhesion between bone and implant can be achieved.
Des Weiteren ist es bevorzugt, wenn das Erstellen der ersten Schicht das Öffnen der metallgeschäumten Struktur bzw. von geschlossenen Poren umfasst. Dies kann vorzugsweise durch eine mechanische Bearbeitung, insbesondere Fräsen, erfolgen. Aufgrund der Tatsache, dass Implantate teils komplexe äußere Strukturen aufweisen, ist es günstiger, eine metallgeschäumte Struktur zu erstellen und diese durch mechanische Nachbearbeitung der korrekten Form zuzuführen. Dabei ist es von Vorteil, ein günstiges und schnelles Verfahren zur Formgestaltung zu verwenden, wobei sich insbesondere ein Fräsverfahren anbietet, das der Herstellung einer exakten Form dient.Furthermore, it is preferred if the production of the first layer comprises the opening of the metal-foamed structure or of closed pores. This can preferably be done by mechanical processing, in particular milling. Due to the fact that implants have partly complex outer structures, it is better to create a metal-foamed structure and to supply them by mechanical post-processing of the correct shape. It is advantageous to use a convenient and fast method of shaping, in particular, offers a milling process, which serves to produce an exact shape.
Ferner ist es von Vorteil, wenn dem Anordnen der zweiten Schicht nachfolgender Schritt vorausgeht, bei dem es günstig ist, eine Wachstumsförderschicht auf die Oberfläche der metallgeschäumten Struktur mit den offenen Poren anzubringen. Somit ist es auf einfache Weise möglich, das An- und Einwachsen des Knochens in die metallgeschäumte Struktur zu erleichtern. Folglich kann neben dem Einbringen des Implantats und der damit verbundenen kraftschlüssigen Verbindung eine stoff- und verbesserte formschlüssige Verbindung durch Einwachsen des Knochens erreicht werden, denn die Wachstumsförderschicht gewährleistet eine Nährstoffversorgung des Knochens von Seiten des Implantats, wodurch ein besseres und schnelleres Anwachsen des Knochengewebes erzielbar ist.Furthermore, it is advantageous if the subsequent placement of the second layer precedes the step in which it is favorable to attach a growth-promoting layer to the surface of the metal-foamed structure having the open pores. Thus, it is easily possible to facilitate the growth and ingrowth of the bone into the metal-foamed structure. Consequently, in addition to the introduction of the implant and the associated non-positive connection, a material and improved positive connection can be achieved by ingrowth of the bone, because the growth promoting layer ensures nutrient supply of the bone from the side of the implant, whereby a better and faster growth of the bone tissue can be achieved ,
Um eine Wachstumsförderschicht auf einfache Weise auf die Oberfläche der metallgeschäumten Struktur bzw. auf die Oberfläche der offenen Poren anzubringen, ist es günstig, die metallgeschäumte Struktur in ein Bad der Wachstumsförderschicht einzutauchen und anschließend zu trocknen. Somit kann eine einfache und gleichmäßige Dicke der Wachstumsförderschicht erreicht werden, die der unregelmäßigen, unebenen mit offenen Poren versehenen Oberfläche der metallgeschäumten Struktur folgt.In order to easily apply a growth promoting layer to the surface of the metal-foamed structure or to the surface of the open pores, it is favorable to immerse the metal-foamed structure in a bath of the growth-promoting layer and then to dry it. Thus, a simple and uniform thickness of the growth promoting layer can be achieved, following the irregular, uneven, open-pore surface of the metal-foamed structure.
Auch ist es möglich, das resorbierbare Glättungsmaterial mittels der gleichen Methode, also durch Eintauchen, auf die metallgeschäumte Struktur bzw. in die offenen Poren einzubringen. In diesem Zusammenhang ist es vorteilhaft, wenn die Öffnung der offenen Poren nach oben zeigt, um eine ebene, glatte bzw. flächengleiche Oberfläche zu erzeugen. Ferner ist es möglich, das Glättungsmaterial aufzuspritzen. It is also possible to introduce the resorbable smoothing material by means of the same method, ie by immersion, onto the metal-foamed structure or into the open pores. In this context, it is advantageous if the opening of the open pores facing upward to produce a flat, smooth surface or surface. Furthermore, it is possible to spray on the smoothing material.
Mit anderen Worten ausgedrückt, zielt die Erfindung darauf ab, eine Sollbruchstelle am Übergang von Implantat und Knochen bei hoher Belastung zu eliminieren und Osteoporose zu reduzieren, eine verbesserte Integration durch erleichtertes Körperzelleneinlagern und Versorgen zu erreichen und somit die damit verbundene kraft-, form- und stoffschlüssige Einbindung des Implantats in den Körper zu ermöglichen. Auf diese Art ist eine schonendere und leichtere Implantation der Strukturen durch operationsoptimierte Strukturoberflächen, die ihre Funktionalität durch Resorption der Oberflächenglättung erst während des Heilungsprozesses zur Verfügung stellen, möglich. Die Kombination dieser Funktionen stellt im Wesentlichen den Vorteil bei der Verwendung eines dargestellten Implantats dar und soll dazu beitragen, die Verweildauer der Implantate auf Lebenszeit auszudehnen.In other words, the invention aims to eliminate a predetermined breaking point at the implant-bone interface under high stress and to reduce osteoporosis, to achieve improved integration through facilitated body cell loading and restoring, and thus to the associated force, shape and strength enable cohesive integration of the implant into the body. In this way, a gentler and easier implantation of the structures by operation-optimized structural surfaces, which provide their functionality by absorption of the surface smoothing only during the healing process possible. The combination of these functions essentially provides the advantage of using an illustrated implant and is intended to help extend the lifetime of the implants.
Allgemein gesagt, kann das Implantat sowie das vorgestellte Verfahren zur Osteosynthese dienen, also für die operative Versorgung von Knochenbrüchen und anderen Knochenverletzungen. Jedoch muss bei der Verwendung unterschieden werden, ob das Implantat dauerhaft im Körper verbleiben soll. Osteosyntheseplatten beispielsweise oder anderweitige schienende Unterstützungssysteme zur Knochenheilung werden üblicherweise nach dem Heilungsprozess wieder operativ entfernt. Das verbesserte Anwachsen von Knochen- und Weichteilgewebe an das Implantat wäre bei derartigen Strukturen hinderlich und würde gegebenenfalls schaden.Generally speaking, the implant as well as the proposed method can serve for osteosynthesis, ie for the surgical treatment of bone fractures and other bone injuries. However, a distinction must be made during use as to whether the implant should remain permanently in the body. Osteosynthesis plates, for example, or other seeming bone healing support systems, are usually surgically removed after the healing process. The improved growth of bone and soft tissue on the implant would be a hindrance to such structures and would eventually be detrimental.
Eine besonders vorteilhafte Anwendung des vorgestellten Implantats bzw. das Verfahren zur Herstellung eines solchen Implantates liegt im Bereich der Gelenkprothese, insbesondere Schulter-, Hüft- und Knieprothesen. Zumeist durch erhöhten Knochen- und Gelenkverschleiß (Arthrose) hervorgerufen, wird ein Gelenkersatz notwendig, der möglichst auf Lebenszeit im Patienten verbleiben soll.A particularly advantageous application of the proposed implant or the method for producing such an implant is in the area of the joint prosthesis, in particular shoulder, hip and knee prostheses. Mostly caused by increased bone and joint wear (arthrosis), a joint replacement is necessary, which should remain as long as possible in the patient.
Diese Anwendungen sind auf ein gutes Einwachsen der Implantate angewiesen und eignen sich beispielsweise als Applikationsgebiet für das vorgestellte Implantat.These applications depend on a good ingrowth of the implants and are suitable, for example, as an application area for the presented implant.
Die vorbeschriebenen Merkmale, die alle der Ausbildung und Herstellung eines Implantats dienen, sind frei miteinander kombinierbar.The features described above, all of which serve to form and produce an implant, can be freely combined with one another.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. In diesen zeigen schematisch:The invention will be explained in more detail below with reference to embodiments in conjunction with the accompanying drawings. In these show schematically:
Wie
Auf der Wachstumsförderschicht
Selbstverständlich ist es auch möglich, beispielsweise bei einem Implantat, das in den Oberschenkelknochen als Ersatz für den Oberschenkelknochenkopf eingebracht wird, allseitig eine metallgeschäumte Struktur
Auch ist es möglich, bei einer allseitig mit offenen Poren
Das Glättungsmaterial
Nach Reinigen und Trocknen der metallgeschäumten Struktur
Hier ist schematisch gezeigt, wie auf einer äußeren Oberfläche
Das Bad
Nach dem Trocknen wird das Zwischenprodukt aus
Hierbei zeigt
Mit Hilfe dieses Spritzvorganges, bei dem die Düse
Durch das Aufspritzen von resorbierbarem Glättungsmaterial
Alternativ kann das Glättungsmaterial auch ähnlich dem Verfahrensschritt aus
Die Erfindung betrifft ein Implantat sowie ein Verfahren zur Herstellung des Implantats, wobei ein geschäumtes Titanmaterial mit offenen Poren an einer Seite mit einer Wachstumsförderschicht und einem Glättungsmaterial versehen ist. Die Wachstumsförderschicht ist lediglich an die unregelmäßige Oberfläche des Titanmaterials angelegt und folgt der unregelmäßigen Struktur. Hingegen werden durch das Glättungsmaterial die Unebenheiten auf der Oberfläche des Implantats ausgeglichen, so dass eine glatte Oberfläche des Implantats entsteht. Mit Hilfe dieser Oberfläche ist ein erleichtertes Eindringen innerhalb von Knochen möglich.The invention relates to an implant and to a method for producing the implant, wherein a foamed titanium material with open pores on one side is provided with a growth-promoting layer and a smoothing material. The growth promoting layer is applied only to the irregular surface of the titanium material and follows the irregular structure. By contrast, the unevenness on the surface of the implant is compensated by the smoothing material, so that a smooth surface of the implant is formed. With the help of this surface a facilitated penetration within bones is possible.
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