CH660122A5 - Verfahren zur herstellung eines implantates als knochenersatz. - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines implantates als knochenersatz. Download PDF

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CH660122A5
CH660122A5 CH6922/81A CH692281A CH660122A5 CH 660122 A5 CH660122 A5 CH 660122A5 CH 6922/81 A CH6922/81 A CH 6922/81A CH 692281 A CH692281 A CH 692281A CH 660122 A5 CH660122 A5 CH 660122A5
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CH
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open
bone
model
pores
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CH6922/81A
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Hans Grundei
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Schuett & Grundei Med Tech
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Implantates als Knochenersatz in Form eines offenporigen bzw. offenzelligen Formkörpers aus körperverträglichem Metall, wobei das Metall unter Anwendung eines verlorenen Modells verarbeitet wird.
Um die Transplantation von Knochen bei Knochenoder Gelenkdefekten und bei Brüchen des menschlichen Knochengerüstes mit der äusserst lang dauernden Einorga-nisierung in sein knöcherndes Lager zu vermeiden, ist bereits vorgeschlagen worden, ein aus körperverträglichen Fäden oder Fasern aus Kunststoff oder Metall aufgebautes, formstabiles Netzwerk als Implantat zu verwenden (DE-OS 2 910 627). Es hat sich herausgestellt, dass sich ein solches Netzwerk durch Einsprossen von Knochengewebe verhältnismässig kurzzeitig in sein knöchernes Lager einorganisiert, aber solche Netzwerke sind äusserst schwierig herzustellen, vor allem dann, wenn die unbedingt erforderliche Formstabilität und eine hohe Tragfähigkeit sowie eine genaue Formgebung erreicht werden sollen.
Es ist weiter bekannt, Schäfte von Hüftgelenkendo-prothesen aus Metall hohl auszubilden und die Schwaftwan-dungen auf dem ganzen Umfang mit Löchern zum Einwachsen von Knochengewebe zu versehen. Die Herstellung solcher Schäfte erfordert einen erheblichen Zeit- und Arbeitsaufwand, abgesehen davon, dass die Löcher einen bestimmten Abstand voneinander aufweisen müssen, um eine Schwächung der Schaftstabilität zu vermeiden. Durch den Abstand der Wandungslöcher kann Knochengewebe auch nur oberflächlich an diesen Stellen einwachsen.
Es ist auch schon bekannt (DE-OS 1 441 254), einen porösen Keramikkörper als Implantat zu verwenden, dessen Oberfläche das Auf- und Einwachsen von Körpergewebe mit anschliessender Knochenbildung zulassen soll. Kapillare Poren solcher Keramikkörper lassen vielleicht ein Einwachsen von Körpergewebefaden zu, aber es kann sich hieraus kein Knochen bilden, da die Knochenzellen wesentlich grösser sind als kapillare Poren, und daher ist in solchen kapillaren Poren kein Raum zur Knochenbildung vorhanden. Etwaige in die Poren eingewachsene Gewebefäden sterben ab. Da nach dieser DE-OS Keramikkörper, z. B. als Hüftgelenkimplantat, nicht die genügende Festigkeit besitzen, ist dort vorgeschlagen worden, die Poren nach einem speziellen Verfahren mit einem Kunstharz zu füllen, womit das Implantat nicht mehr als durchgehend offenporig bezeichnet werden kann.
Aus der DE-OS 2 620 907 ist ein Implantat bekannt, das aus resorbierbaren Keramikpartikeln besteht, wobei die Räume zwischen den Partikeln mit einem Kunststoff ausgefüllt sind. Diese Keramikpartikel, deren Grösse etwa der Grösse von natürlichen Knochenzellen entspricht, sollen erst nach einer Implantierung resorbiert werden, und in die entstehenden Porenräume soll sodann Knochengewebe einwachsen. Wahrscheinlich wird dabei nur eine Oberschicht der Keramikpartikel resorbiert, denn wenn die gesamte Keramikpartikel resorbiert würden, so wird ein poröses Kunststoffimplantat mit Poren 0,5 bis 1 mm entstehen, welches nicht mehr die für ein Implantat erforderliche Festigkeit aufweist. Es steht dem Chirurgen bzw. Orthopäden dementsprechend auch kein Implantat zur Verfügung, in das Knochengewebe sofort nach dem Implantieren einwachsen kann, denn eine Resorbierung erfordert eine lange Zeit.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung eines Implantates zu schaffen, welches bei einfacher Herstellung äusserst formstabil ist, die erforderliche Tragfähigkeit und Festigkeit besitzt und nach dem Implantieren ein schnelles Einsprossen von Knochengewebe mit anschliessender Knochenbildung zulässt, um eine kurzzeitige Einorganisierung des Implantates in sein knöchernes Lager zu erreichen.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, dass ausgehend von dem eingangs erwähnten Verfahren als Positivmodell offenporiger bzw. offenzelliger Natur- oder Kunstschwamm mit einer durchschnittlichen Weite der Poren oder Zellen von 0,5 bis 1,5 mm verwendet wird, dass die Hohlräume dieses Positivmodells mit einer keramischen Einbettmasse gefüllt werden, dass das Modellmaterial durch Anwendung von Hitze entfernt wird, worauf die entstandenen, vorher vom Modellmaterial eingenommenen Räume im verbleibenden Kern durch Giessen oder Schleudern mit dem Metall gefüllt werden, und dass schliesslich das Kernmaterial entfernt wird.
Das erfindungsgemäss hergestellte Implantat mit offenen Poren oder Zellen, die in jedem Fall gleich gross wie oder grösser sind als die Poren eines natürlichen Knochens, lässt das Einwachsen von Knochengewebe mit anschliessender Knochenbildung sofort nach der Implantierung zu. Es reizt auch den natürlichen Knochen zur Gewebebildung an, da die Oberfläche des metallischen Implantates rauhe bzw. zak-kige Zellwandkanten aufweist, die nach dem Implantieren fest gegen den natürlichen Knochen anliegen, da jedes Implantat unter Druck eingesetzt und auch unter Druck gehalten werden muss.
Bei diesem Implantat wird auch durch das zur Anwendung kommende, körperverträgliche Metall oder die Metalllegierung eine äusserst hohe Formstabilität bzw. Druck- und Biegefestigkeit erreicht, so dass die Anwendung von Knochenzement entfallen kann, zumal die zackige Implantatoberfläche zu ein schnelles Einwachsen von Knochengewebe ermöglicht.
Es kommt ein in der Giessereitechnik völlig neuartiges Material für ein Modell in Form eines offenporigen bzw. offenzelligen Natur- oder Kunststoffschwammes zur Anwendung, welches nach Füllung der Schwammporen mit einer keramischen Einbettmasse als Kernmaterial durch Hitze entfernbar ist, wobei sich naturgemäss das Kernmaterial verfestigt, so dass dann die erreichte Negativform in in der Giessereitechnik bekannter Weise mit einem körperverträglichen,
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flüssigen Metall oder einer Metallegierung durch Giessen, Eintauchen oder Schleudern gefüllt werden kann. Schliesslich wird das Kernmaterial entfernt, z.B. durch Lösungsmittel, wobei etwaige in dem Giesskörper verbleibende Reste des Kernmaterials durch Spülung oder Ausblasen entfernt werden und der erreichte Implantatkörper durch Verarbeitung in seine endgültige Form gebracht wird.
In der Zeichnung sind schematisch einige Beispiele für er-findungsgemäss hergestellte Implantate in ihrer Anwendung dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 einen zu implantierenden Schaft für den Femurteil einer Kniegelenkendoprothese,
Fig. 2 ein keilförmiges Implantat zur Behebung eines Stauchungsbruches,
Fig. 3 ein Implantat als Ersatz für einen durch eine Geschwulst zerstörten Knochenteil,
Fig. 4 ein Implantat zum Einsetzen in einen Oberschenkelknochen nach einer Resektion, und
Fig. 5 ein Implantat als Hülle auf einem Schaft einer Oberschenkel-Gelenkendoprothese.
Nach Fig. 1 ist der in den Oberschenkel einzusetzende Schaft 1 des Femurteils einer Kniegelenkendoprothese als offenporiges bzw. offenzelliges Implantat mit schwammartiger Struktur der beschriebenen Art z. B. aus einer körperverträglichen Metallegierung dargestellt.
Die Fig. 2 zeigt ein Implantat 2 in Keilform, durch das z. B. ein Stauchungsbruch am Schienbeinkopf 3 behoben wird. Diese Keilform kann auch bei Stauchungsbrüchen am Fersenbein oder dergleichen verwendet werden.
Nach Fig. 3 besitzt das Implantat 4 die Form eines Knochenteils z.B. am unteren Ende eines Oberschenkelknochens 5, der z. B. durch eine Geschwulst 5a zerstört ist und hier durch das Implantat nach der Erfindung ersetzt ist.
Das Implantat 7 gemäss Fig. 4 hat etwa die Form eines Zylinders, der nach Resektion einer Falschgelenkbildung eines Oberschenkelknochens 8 zwischen die beiden Knochenteile eingesetzt ist. die während der Einorganisierungszeit miteinander verschient werden.
Schliesslich ist in Fig. 5 eine Endoprothese 9 eines Hüftgelenkes dargestellt, die in bekannter Weise aus einer körperverträglichen Metallegierung, aus Kunststoff oder Keramik besteht. Diese Endoprothese 9 ist von einem hüllenför-migen, offenporigen Implantat 10 nach der Erfindung um-fasst.
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3 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

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1. Verfahren zur Herstellung eines Implantates als Knochenersatz in Form eines offenporigen bzw. offenzelligen Formkörpers aus körperverträglichem Metall, wobei das Metall unter Anwendung eines verlorenen Modells verarbeitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass als Positivmodell offenporiger bzw. offenzelliger Natur- oder Kunstschwamm mit einer durchschnittlichen Weite der Poren oder Zellen von 0,5 bis 1,5 mm verwendet wird, dass die Hohlräume dieses Positivmodells mit einer keramischen Einbettmàsse gefüllt werden, dass das Modellmaterial durch Anwendung von Hitze entfernt wird, worauf die entstandenen, vorher von dem Modellmaterial eingenommenen Räume im verbleibenden Kern durch Giessen oder Schleudern mit dem Metall gefüllt werden, und dass schliesslich das Kernmaterial entfernt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Reste des Kernmaterials durch Spülung oder Ausblasen entfernt werden und der erreichte Implantatkörper durch Verarbeitung in seine endgültige Form gebracht wird.
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PATENTANSPRÜCHE
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Natur- oder Kunstschwamm mit einer durchschnittlichen Weite der Poren oder Zellen von 0,8 bis 1,0 mm verwendet wird.
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