CN103189018A - 具有多孔固定构件的热解碳植入物和制造它的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种骨科手术植入物，所述骨科手术植入物包括具有热解碳支承表面的铰接部分和多孔骨骼外生长或内生长结构，本发明还涉及制造该骨科手术植入物的方法。

Description

具有多孔固定构件的热解碳植入物和制造它的方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2010年9月29日提交的美国临时专利申请No.61/387，678的优先权，并以其全文并入本文作为参考。

技术领域

本公开总体涉及假体骨科手术植入物，特别涉及用于骨关节中的假体骨科手术植入物和制造该植入物的方法。更特别地，本公开涉及包括热解碳支承/铰接表面和多孔骨骼固定结构的假体骨科手术植入物。

背景技术

热解碳作为骨科手术应用中的支承材料在过去的几年中已经获得了许多关注。该材料表现出优秀的耐久特征、与骨骼类似的弹性模量和高的强度。热解碳植入物一般通过将一层热解碳沉积到石墨基底或芯部上而制成。通常，热解碳植入物包括实心的或非多孔的骨骼固定部分，所述骨骼固定部分被植入骨骼中，并依靠与周围的骨组织的过盈压配合而实现植入物到骨骼的固定。

骨骼外生长或内生长多孔结构、例如多孔钽和钛结构有时作为植入物的骨骼固定构件用于骨科手术植入物中。这种多孔结构被植入骨骼中，且被设计成能促进骨整合。骨整合是活的骨组织在人造材料内的整合。多孔结构和骨骼材料在骨骼长入孔中时产生融合。骨组织与多孔结构的这种融合能够增强骨科手术植入物和骨组织之间的固定。由于难以将多孔外生长和内生长结构结合到热解碳和石墨表面，热解碳植入物并未包括这种多孔固定表面。

发明内容

在一方面，本公开涉及一种骨科手术植入物，所述植入物包括具有热解碳支承表面的铰接部分。所述植入物还包括骨骼固定部分，所述骨骼固定部分从铰接部分延伸，并具有被构造用于骨骼外生长或骨骼内生长的多孔结构。

在另一方面，本发明涉及一种形成骨科手术植入物的方法。所述方法包括提供具有第一部分和多孔的第二部分的部件。将一层热解碳施加于所述第一部分的表面，且将金属施加于多孔的第二部分。

在又一方面，本发明涉及一种形成骨科手术植入物的方法，包括：将一层热解碳施加于基底的第一表面，并将包括金属的夹层放置在所述基底的第二表面和多孔金属结构之间。将多孔金属层、基底和夹层结合在一起。

在又一方面，本发明涉及一种形成骨科手术植入物的方法，包括：将一层热解碳施加于基底的第一表面，并将金属夹层施加于所述基底的第二表面。将多孔金属结构放置成与所述金属夹层接触，且将金属第二外层施加于基底、夹层和多孔金属结构，以使多孔金属结构与基底结合。

在又一方面，本发明涉及一种形成骨科手术植入物的方法，包括：将一层热解碳施加于基底的第一表面，并将由金属构成的夹层施加于所述基底的第二表面。然后，将金属片放置在所述夹层和多孔金属结构之间，并施加热量和压力，以使金属结构、金属片和夹层结合在一起。

附图说明

在本说明书中将参考附图，在附图中：

图1是本公开的植入物的一个实施例的透视图；

图2是图1的植入物的剖视图；

图3是本公开的植入物的另一实施例的剖视图；

图4是本公开的植入物的又一实施例的正视图；

图5是图4的植入物的剖视图；

图6是本公开的植入物的又一实施例的剖视图；

图7是本公开的植入物的又一实施例的剖视图；

图8是本公开的植入物的又一实施例的剖视图；

图9a是制造本公开的植入物的方法的一个实施例的示意性视图；

图9b是示出图7a中所示的方法的流程图；

图10a是制造本公开的植入物的方法的另一实施例的示意性视图；

图10b是示出图8a中所示的方法的流程图；

图11a是制造本公开的植入物的方法的又一实施例的示意性视图；

图11b是示出图9a中所示的方法的流程图；

图12是制造本公开的植入物的方法的一个实施例的流程图；以及

图13是制造本公开的植入物的方法的另一实施例的流程图。

具体实施方式

按照要求，本发明的具体实施方式公开于此；然而，应当理解的是，所公开的实施方式仅仅是能以多种形式实施的本发明的示例。因此，在此公开的具体细节不应解读为限制性的，而是仅作为权利要求的依据，并作为代表性依据，以教授本领域技术人员以实际上任何适当的方式不同地利用本发明。

总体而言，在此公开的假体植入物包括：铰接部分，所述铰接部分具有热解碳支承或铰接表面；和与所述铰接部分组合或以其他方式关联的多孔骨骼内生长或外生长固定结构或部分。热解碳是与骨骼和软骨生物相容的脆性材料。它具有良好的耐久和强度特性，且被认为是用于关节修复和置换应用的良好的支承或铰接材料。植入物的支承表面例如可铰接于自然的身体组织、例如骨骼，或者可铰接于邻近的假体构件的表面。这种植入物在骨关节修复和置换中特别有用，且可用于治疗或修复例如膝部、臀部、肩部、手指、肘、脚趾或脚踝中的缺陷。然而，应当理解，这种植入物的使用不限于关节修复或具体指定的关节。

参照图1和图2，植入物10a包括：第一部分或铰接部分12a，其与第二部分或骨骼固定部分14a关联。在示出的实施例中，骨骼固定部分14a成形为能被接收或植入到关节位置处的骨骼的区段中，且包括多孔骨骼内生长或外生长结构或区域。铰接部分12a还包括支承表面16a，所述支承表面16a由热解碳构成，且充当植入物10a的铰接或支承表面。在示出的实施例中，支承表面16a形成铰接部分12a的外层或覆盖物，更具体而言完全地覆盖基体或基底24a（见图2）。然而，应当理解，支承表面16a的尺寸可根据植入物的期望的铰接点选择成仅覆盖基底24a的一部分或多个部分。替代性地，整个铰接部分12a可由热解碳形成。

在图1和图2以及在此包含的其他附图中示出的实施例中，铰接部分12a是半球形或球形的。在该构型中，铰接部分12a例如可充当通常见于臀部或肩部中的球窝关节的铰接头或铰接球。然而，在此描述的该实施例和其他实施例的铰接部分12a可被设计用于其他关节功能，用于其他类型的关节中或甚至用于其他骨科手术应用场合中。因此，根据应用场合，铰接部分12a可呈现各种适合的尺寸以及规则和不规则的几何形状。例如，铰接部分可以是立方形的、圆柱形的、杯形的等。此外，根据期望的应用场合，支承表面16a可呈现各种构型、例如凹形。

第二或骨骼固定部分14a优选包括多孔结构或区域26a，以允许骨骼内生长或外生长。在一个实施例中，骨骼固定部分14a可全部地或部分地由多孔材料制成，或制成为包括孔、更具体地是表面孔20a。另外，骨骼固定部分14a包括尺寸被选择成并成形为能植入骨骼中的突出部或柄元件22a。在示出的实施例中，柄元件22a具有多边形横截面、特别是六边形横截面。在其他实施例中，柄元件22a可具有其他多边形形状或可以是圆柱形、球形、圆锥形或任何其他合适的构型。在另外的实施例中，可形成多个突出部或柄元件22a，以帮助限制植入物旋转或提供不同的骨骼固定结构。

当植入骨骼内时，骨骼固定部分14a的、特别是柄元件22a的多孔结构或区域26a易于骨细胞和组织的外和/或内生长，从而增强了植入物10a到骨骼的固定。骨骼固定部分14a的多孔区域26a和在此描述的其他实施例的骨骼固定部分的多孔区域可具有促进骨组织外和/或内生长到孔中的孔尺寸、孔互联性和/或其他结构特征，如本领域中已知的。优选地，骨骼固定部分14a整个地由高多孔性的材料或适于调整为多孔的材料形成，所述材料具有的孔隙率可低至大约55、65或75的体积百分比、或高至大约80、85或90的体积百分比。然而，应当理解，骨骼固定部分14a可不整个地由多孔材料构造，而是包括由定位于其上的多孔材料构成的一个区域或多个区域。

参照图2，在该实施例中，植入物10a具有芯部18a，所述芯部18a包括：铰接部分12a的主体或基底24a、和骨骼固定部分14a的多孔区段或区域26a。在一个实施例中，芯部18a、从而基底24a和多孔区域26a可由单一材料例如碳、特别是致密的各向同性的石墨构造。同样地，基底24a和多孔柄元件22a可以是单件、或整体或一体式构造。

为了增强植入物或其部分在荧光透视检查或x射线成像下的可见度，碳可掺有或以其他方式包括任何合适的射线不透物质，例如钨、氧化锆或硫酸钡。在图2中示出的实施例中，基底24a包括外表面28a，所述外表面28a具有至少部分地定位于其上的热解碳层30a。热解碳层30a帮助形成铰接部分12a的支承表面16a。应当理解，芯部18a还可由能在上面施加热解碳且适合用于骨科手术应用场合中的任何其他合适的材料构造。

热解碳层30a可通过本领域已知的任何合适的方法施加于基底18a。例如，热解碳层30a可通过化学气相沉积（CVD）或物理气相沉积（PVD）施加。在图2中示出的实施例和在此描述的其他实施例中，热解碳层30a具有均匀的厚度。然而，热解碳层30a的厚度也可以变化，以适应植入物的特别的应用场合。优选地，热解碳层30a具有至少大约50μm的厚度。在其他实施例中，热解碳层30a具有至少大约200μm、300μm、400μm或500μm的厚度。在其他实施例中，热解碳层处于大约500μm和1000μm之间。

再来说骨骼固定部分14a，在该实施例中，骨骼固定部分14a包括芯部18a的多孔区域26a。如以下更详细的解释，芯部18a的多孔区域26a可通过以下方式形成：将洞或孔20a、或阵列的洞或孔钻孔或机加工到和/或穿过多孔区域26a。然后，形成的多孔区域26a的洞或孔20a可被浸润和涂以涂层、例如金属涂层，以促进骨骼内生长或外生长，如以下更详细的解释。在一个实施例中，孔20a遍布整个骨骼固定部分14a。在其他实施例中，孔20a形成在多孔区域上，所述多孔区域从外表面延伸大约500um至4000um、优选大约1000um至2000um并进入骨骼固定部分14a。替代性地，如以下针对图7和图8所述，多孔区域26a可由具有期望的孔隙率的材料构造并附连或施加于芯部。

制造图1和图2中示出的植入物10a的方法的一个实施例的示意性视图和流程图分别在图9a和图9b中示出。应当理解的是，所述方法的步骤能以形成符合其期望的骨科手术用途的植入物的任何合适的顺序执行。在一个步骤中，一块碳32a、优选是致密的各向同性的石墨被机加工或以其他方式加工成期望的形状，以形成植入物10a的芯部18a。在示出的实施例中，块32a被机加工成具有基底24a和骨骼固定部分14a的芯部18a。基底24a至少部分地形成铰接部分12a。然后，洞或孔20a、或阵列的洞或孔在芯部18a的骨骼固定部分14a中形成，从而形成骨骼固定部分14a的多孔区域26a。在一个实施例中，骨骼固定部分14a被钻孔或以其他方式机加工，以在多孔区域26a中形成孔20a。

在另一步骤中，骨骼固定部分14a被遮罩、或者以其他方式防护或覆盖，留下的芯部18a的基底24a是暴露的，且热解碳层30a被施加于基底24a的外表面28a。热解碳层30a可通过任何合适的过程施加。在一个实施例中，热解碳层30a通过CVD施加。在又一步骤中，铰接部分12a/基底24a被遮罩、或者以其他方式防护或覆盖，留下的骨骼固定部分14a、特别是多孔区域26a是暴露的，且涂层被施加于多孔区域26a的至少一部分，使得涂层浸润孔20a并涂覆第二部分14a的多孔区域26a。在一个实施例中，涂层是金属、例如但不限于钽、钛、铌、它们的合金、或任何其他合适的金属或合金。另外，金属例如可通过CVD、PVD或任何其他合适的过程施加于多孔区域26a。涂层的其他示例包括骨骼外生长或内生长涂层、例如羟磷灰石或磷酸钙形成物。

形成的植入物10a包括：铰接或第一部分12a，其包括热解碳支承表面16a；和第二或骨骼固定部分14a，其具有适合于骨细胞和组织外和/或内生长的多孔结构或区域26a。

图3示出了本公开的植入物10b的另一实施例，其包括铰接或第一部分12b和具有多孔区域26b的第二或骨骼固定部分14b。与前一个实施例类似，铰接部分12b包括上面具有热解碳层30b的主体或基底24b，所述热解碳层30b形成支承表面16b。基底24b可由适合在其上施加热解碳的任何材料或材料的组合制成，且在一个实施例中，基底24b是碳、优选是致密的各向同性的石墨。附加地，为了增强植入物或其部分在荧光透视检查或x射线成像下的可见度，碳可掺有或以其他方式包括任何合适的射线不透物质，例如钨、氧化锆和硫酸钡。

在该实施例中，骨骼固定部分14b包括优选由金属构造的多孔结构。骨骼固定部分14b单独地形成，而不与基底24b成整体。骨骼固定部分14b可由本领域已知的任何合适的多孔骨骼外或内生长金属结构制成。例如，骨骼固定部分14b可由通常可由Zimmer，Inc.（位于印第安纳州的华沙）提供的Trabecular Metal制成。这种材料可以公开于美国专利No.5,282,861的方式通过CVD过程由网状玻璃体碳泡沫基底形成，所述基底被浸润并涂以金属、例如钽、钛、铌、它们的合金、或任何其他合适的金属或合金。多孔金属结构可具有促进骨组织外生长和/或内生长的孔尺寸、孔互联性和/或其他结构特征。

如以下更详细的描述，骨骼固定部分14b通过金属夹层34b和/或金属外层36b粘合或以其他方式附连于铰接部分12b的基底24b。金属夹层34b可以是沉积或以其他方式置于基底24b的表面上的金属层，或可以是定位在基底24b和骨骼固定部分14b之间的片或箔。优选地，金属夹层34b和金属外层36b由与骨骼固定部分14的金属或合金相同的金属或合金构造。应当指出，金属夹层34b和金属外层36b的厚度在附图中没有按比例画出，而是出于显示目的被加大。这种夹层34b的厚度可在大约100um至大约1mm之间、更优选在大约400um至大约600um之间。外层36b的厚度可在大约50um至大约400um之间、更优选在大约150um至大约250um之间。然而，应当理解，为了获得期望的植入物特性，所述厚度可被改变。

示出制造植入物10b的方法的一个实施例的示意性视图和流程图分别在图10a和图10b中示出。应当理解的是，所述方法的步骤可以能制造适合用于骨科手术应用场合中的植入物的任何合适的顺序执行。一块碳32b、优选是致密的各向同性的或纤维增强的石墨被机加工或以其他方式加工，以形成植入物10b的铰接部分12b的基底24b。为了形成支承表面16b，热解碳层30b通过本领域中已知的任何合适的方法被施加于基底24b的外表面28b。例如，热解碳层可通过CVD施加。

夹层34b、优选是金属的、特别是钽或钛夹层被施加于基底24b的外表面38b。金属夹层34b可通过本领域中已知的任何合适的方法、例如CVD或PVD施加。另外，金属夹层34b可由金属箔或片形成。凹切部、洞和/或其他表面偏错部可位于或形成于基底24b中、特别是外表面38b中，从而当金属夹层34b被施加于外表面38b时，金属进入并接合所述凹切部、洞等，以在夹层34b和基底24b之间形成机械互锁。

由多孔金属结构、优选是多孔钽结构构成的骨骼固定部分14b靠着金属夹层34b放置。金属外层36b、优选是钽金属外层被施加于骨骼固定部分14b、金属夹层34b和基底24b/铰接部分12b。同样地，基底24b可包括凹切部、洞或其他偏错部，从而当外层36b被施加时，金属可接合并进入表面中的这种凹切部、洞或其他偏错部，以提供机械互锁。优选地、但并非必要地，夹层34b、外层36b和骨骼固定部分14b全部由相同的金属构造。当外层36b已经被施加后，金属夹层34b、金属外层36b和骨骼固定部分14b经受高温，以将骨骼固定部分14b粘合到基底24b并形成植入物10b。

图4和图5示出了本公开的植入物10c的另一实施例。与其他实施例类似，植入物10c包括铰接或第一部分12c和骨骼固定或第二部分14c。参照图5，铰接部分12c包括主体或基底24c。基底24c包括表面28c，所述表面28c上定位有热解碳层30c。基底24c可由适合在其上施加热解碳的任何材料或材料的组合制成，且在一个实施例中，基底24c是碳、优选是致密的各向同性的或纤维增强的石墨。附加地，为了增强植入物或其部分在荧光透视检查或x射线成像下的可见度，碳可掺有或以其他方式包括任何合适的射线不透物质，例如钨、氧化锆或硫酸钡。

骨骼固定部分14c可由在此描述的或本领域已知的任何合适的多孔骨骼外或内生长金属结构制成。替代性地，骨骼固定部分可由可通过本领域中已知的任何方法形成多孔的材料构造。多孔骨骼固定部分14c通过夹层40c粘合到基底24c。夹层40c优选是容易与多孔柄14c的金属互溶的金属。如以下更详细地解释，夹层40c可通过任何合适的沉积过程、例如CVD或PVD施加于基底24c的表面38c。凹切部、洞和/或其他表面偏错部可位于基底24c中、特别是表面38c中，从而当金属夹层40c被施加于表面38c时，金属进入并接合所述凹切部、洞等，以在金属夹层40c和基底24c之间形成机械互锁。在另一实施例中，夹层40c可以是金属片或箔。

在另一实施例中，如图6所示，植入物10c可包括沉积的夹层40c和薄的夹层，所述薄的夹层例如是定位在骨骼固定部分14c和基底24c之间以协助粘合过程的金属箔或片42c。应当指出，金属夹层40c和金属箔42c的厚度在附图中没有按比例画出，而是出于显示目的被加大。夹层40c的厚度可在大约100um至大约1000um之间、更优选在大约400um至大约600um之间。箔或片42c的厚度可在大约100um至大约1000um之间、更优选在大约400um至大约600um之间。

示出制造图5和图6中示出的植入物10c的方法的一个实施例的示意性视图和流程图分别在图11a和图11b中示出。在此描述的方法的步骤可以能制造适合用于骨科手术应用场合中的植入物的任何顺序执行。一块碳32c、优选是致密的各向同性的石墨被机加工或以其他方式加工，以形成植入物的铰接部分12c的基底24c。热解碳层30c被施加于基底24c的外表面28c。优选由容易与多孔金属第二部分14c的金属互溶的金属构成的金属夹层40c被施加于基底24c的表面38c。在一个实施例中，金属夹层由钛构成。金属夹层40c可通过本领域中已知的任何合适的过程、例如CDV施加。凹切部、洞和/或其他表面偏错部可位于基底24c中、特别是表面38c中，从而当金属夹层40c被施加于基底24c时，金属进入并接合所述凹切部、洞等，以在金属夹层40c和基底24c之间形成机械互锁。在另一实施例中，夹层40c是金属箔或片。

由多孔金属结构、例如在此描述的或本领域中已知的任何多孔金属结构构成的骨骼固定部分14c靠着金属夹层40c放置，以形成组件。在一个实施例中，多孔骨骼固定部分14c和夹层40c中的一个由钽构成，而另一个由钛构成。可选地，夹层、例如金属箔或片（未示出）可放置在多孔金属骨骼固定部分14c和沉积的金属夹层34c之间，从而植入物包括沉积的金属夹层40c和金属箔或片。在一个实施例中，金属箔或片与夹层34c由相同的金属构造。

热量和压力被施加于所述组件并持续足够长的一段时间，以在夹层40c和多孔金属骨骼固定部分14c以及（如果用到的话）金属箔或片之间引起固态扩散。如本领域技术人员已知的，固态扩散是固相中的原子的移动和转移。固态扩散粘合通过以下方式形成连接：由于原子在两个或多个金属表面之间的转移而在原子级下形成粘合。热量和压力可通过本领域中已知的各种方法施加于所述组件。例如，可通过电力、辐射、光学、感应、燃烧、微波或本领域中已知的任何其他合适的方法加热所述组件。如本领域已知的，可通过在所述组件放入炉子之前将所述组件夹持在一起而机械式地施加压力，或可通过能够在所述组件达到目标温度时施加压力的热压系统而施加压力。另外，热压可包括本领域中也已知的热等静压。在一个实施例中，所述组件在真空中或在另一惰性气氛的低于大气压的压力下被夹持并加热到至少大约940℃且持续4小时。

优选地，被夹持的组件被加热到低于构件的熔化温度。形成粘合所需的时间可短至少于1小时并长至大约48小时，这取决于所涉及的金属、温度、气氛和施加的压力。植入物在扩散过程已经完成后形成。

本公开的植入物10d的又一实施例在图7中示出。植入物10d包括芯部18d，所述芯部18d限定出用于铰接部分12d的基底24d和用于骨骼固定部分14d的基底25d。与在此公开的其他实施例类似，铰接部分12d的基底24d上具有形成支承表面16d的热解碳层30d。芯部18d可由适合在其上施加热解碳的任何材料或材料的组合制成，且在一个实施例中，基底24d是碳、优选是致密的各向同性的石墨。附加地，为了增强植入物或其部分在荧光透视检查或x射线成像下的可见度，碳可掺有或以其他方式包括任何合适的射线不透物质，例如钨。

骨骼固定部分14d还包括多孔外层46d，所述多孔外层46d覆盖芯部18d的基底25d的至少一部分，以形成多孔区域26d。外层46d可由本领域中已知的任何合适的多孔骨骼外或内生长材料制成。例如，外层46d可由金属结构、例如但不限于钛或钽制成。然而，应当理解，根据植入物的期望的特征可使用其他材料。多孔区域26d可具有促进骨组织外和/或内生长的厚度、孔尺寸、孔互联性和/或其他结构特征。在一个实施例中，外层46d/多孔区域26d的厚度可在大约5μm至300μm之间。为了促进外层46d到基底24d的粘合，骨骼固定部分14d可包括中间层44d。在图7中示出的实施例中，中间层44d由通过CVD或PVD施加到芯部18d的基底25d上的金属、例如钛形成。中间层44d的厚度可高达大约1mm。

图12是示出制造图7中示出的植入物10d的方法的一个实施例的流程图。在此描述的方法的步骤可以能制造图7中示出的植入物的任何顺序执行。在一个步骤中，一块碳、优选是致密的各向同性的石墨被机加工或以其他方式加工，以形成具有基底24d和基底25d的芯部18d。在另一步骤中，热解碳层30d被施加于铰接部分12d的基底24d的外表面28d。优选由能够粘附到石墨基底24e的金属构成的中间层44d优选通过CVD或PVD施加到骨骼固定部分14d的基底25d的外表面。多孔外层46d优选通过等离子喷涂施加于中间层44d。然而，应当理解，可使用任何其他合适的方法将外层46d附连到中间层44d或在中间层被省略时直接附连到基底25d。为了获得大致光滑的铰接表面，热解碳层30d的支承表面16d可被抛光或作其他处理或修整。

转到图8，植入物10e是本公开的骨科手术装置的另一实施例，且与此处公开的其他植入物类似。植入物10e包括金属（例如但不限于钛或钨）的芯部18e，所述芯部18e部分地限定出铰接部分12e和骨骼固定部分14e。铰接部分12e上具有形成支承表面16e的热解碳层30e。中间层19e定位在热解碳层30e和芯部18e之间。中间层19e优选由例如碳、优选是致密的各向同性的石墨的材料构造，所述材料能够粘合或以其他方式粘附到金属芯部18e和热解碳层30e。芯部18e还形成骨骼固定部分14e的内部部分，且至少部分地由形成多孔区域26e的多孔外层46e包围。在示出的实施例中，外层46e由金属、例如但不限于多孔钛或钽金属结构制成。在一个实施例中，外层46e是通常可由Zimmer，Inc.（位于印第安纳州的华沙）提供的Trabecular Metal制成。然而，应当理解，根据植入物的期望的特征可为外层46e使用其他材料。外层46e/多孔区域26e优选具有促进骨组织外和/或内生长的厚度、孔尺寸、孔连续性和/或其他结构特征。

图13是示出制造图8中示出的植入物10e的方法的一个实施例的流程图。在此描述的方法的步骤可以能制造图8中示出的植入物的任何顺序执行。在一个步骤中，金属芯部使用金属、例如但不限于钛或钨而形成期望的形状。在另一步骤中，一块碳、优选是致密的各向同性的石墨被机加工或以其他方式加工，以形成中间层19e。芯部18e和中间层19e彼此邻近地定位。热量和压力被施加于所述组件并持续足够长的一段时间，以在芯部18e和中间层19e之间引起固态扩散。在另一步骤中，热解碳层30e被施加于中间层19e的外表面28e。为了获得大致光滑的铰接表面，热解碳层30e的支承表面16e可被抛光或作其他处理或修整。外层46e被施加于骨骼固定部分14e的芯部18e，以形成多孔区域26e。外层46e优选由能够与芯部18e的材料粘附的金属构成。在一个实施例中，由金属、例如钛构成的外层46e优选通过等离子喷涂施加于芯部18e。替代性地，外层46e可由多孔钽金属结构、例如通常可由Zimmer，Inc.（位于印第安纳州的华沙）提供的Trabecular Metal构成。在该实施例中，金属外层46e可邻近芯部18e定位。热量和压力被施加于所述组件并持续足够长的一段时间，以在金属外层46e和芯部18e之间引起固态扩散。应当理解，芯部18e和中间层19e彼此之间的粘合、以及外层46e到芯部18e的粘合可在单个的步骤或两个步骤过程中形成。

应当理解的是，上述方法、组成成分、装置和实施例是为在此公开的主题的原理的应用作说明。还应当理解的是，某些修改可由本领域技术人员在不背离在此公开的和/或要求的主题的精神和范围的情况下作出。因此，本发明的范围不限于以上描述，而是在权利要求中和/或在要求本公开的优先权的任何申请中作出的任何将来的权利要求中提出。

Claims (23)

1.一种骨科手术植入物，包括：

具有热解碳支承表面的铰接部分；以及

骨骼固定部分，所述骨骼固定部分从铰接部分延伸，并具有被构造用于骨骼外生长或骨骼内生长的多孔结构。

2.如权利要求1所述的植入物，其特征在于，所述铰接部分还包括基底，且所述骨骼固定部分结合到所述基底。

3.如权利要求2所述的植入物，其特征在于，所述植入物还包括至少部分位于所述骨骼固定部分和所述基底之间的金属夹层。

4.如权利要求3所述的植入物，其特征在于，所述金属夹层和所述骨骼固定部分由相同的金属材料构成。

5.如权利要求3所述的植入物，其特征在于，所述夹层由第一金属构成，所述骨骼固定部分由第二金属构成，且所述第一金属能与所述第二金属互溶。

6.如权利要求3所述的植入物，其特征在于，所述植入物还包括至少部分地覆盖所述骨骼固定部分和所述夹层的金属外层，其中，所述夹层和金属外层将所述骨骼固定部分结合到所述基底。

7.如权利要求1所述的植入物，其特征在于，所述骨骼固定部分由多孔钽构成。

8.如权利要求2所述的植入物，其特征在于，所述基底由各向同性的石墨构成。

9.一种形成骨科手术植入物的方法，包括：

提供具有铰接部分和骨骼固定部分的碳件，所述骨骼固定部分具有多孔区域；

将一层热解碳施加到铰接部分的外表面上；

将金属涂层施加于所述骨骼固定部分的所述多孔区域。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述金属涂层从由钽、钛、铌或它们的合金或化合物组成的组中选择。

11.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述热解碳通过化学气相沉积施加。

12.一种形成骨科手术植入物的方法，包括：

提供具有第一表面和第二表面的基底；

将一层热解碳施加于所述基底的所述第一表面；

将包括金属的夹层放置在所述基底的所述第二表面和多孔金属结构之间；以及

将所述多孔金属结构和所述基底结合在一起，以形成骨科手术植入物。

13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述结合包括：将热量和压力施加于基底、夹层和多孔金属结构并使持续时间长到足以在所述夹层和所述多孔金属结构之间实现固态扩散。

14.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述多孔金属结构和所述夹层中的一个由钽构成，而另一个由钛构成。

15.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述夹层通过化学气相沉积施加于所述基底的所述第二表面。

16.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述热解碳通过化学气相沉积施加。

17.一种形成骨科手术植入物的方法，包括：

将一层热解碳施加于基底的第一表面；

将金属夹层施加于所述基底的第二表面；

使多孔金属结构与所述金属夹层接触；以及

将第二金属外层施加于所述基底、所述夹层和所述多孔金属结构。

18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述金属夹层、所述金属外层和所述多孔金属结构都包括相同的金属。

19.如权利要求18所述的方法，其特征在于，所述金属从由钽、钛、铌或它们的合金或化合物组成的组中选择。

20.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述热解碳通过化学气相沉积施加于所述基底。

21.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述金属夹层通过化学气相沉积施加于所述基底。

22.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述金属外层通过化学气相沉积施加。

23.一种形成骨科手术植入物的方法，包括：

将一层热解碳施加于基底的第一表面；

将由金属构成的夹层施加于所述基底的第二表面；

提供多孔金属结构；

将金属箔放置在所述夹层和所述多孔金属结构之间；以及

使所述多孔金属结构、所述金属箔和所述夹层扩散结合。

Images