DE2755762B2 - Verfahren zur Herstellung einer xrurgischen Prothese oder eines chirurgischen Implantats - Google Patents

Verfahren zur Herstellung einer xrurgischen Prothese oder eines chirurgischen Implantats

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer chirurgischen Prothese oder eines chirurgischen Implantats, bei welchem auf einem Substrat aus Titan ein Belag von mindestens 100 μπι Dicke aus feinem Titanpulver hergestellt wird und die Titanteilchen gesintert werden. Ein Verfahren zur Herstellung von chirurgischen Prothesen und Implantaten dieser Art ist aus der US-PS 38 55 638 bekannt. Dieses Verfahren liefert chirurgische Prothesen und Implantate welche aus einem Titansubstrat bestehen, das einen porösen Belag aus Titan aufweist, in den das Knochengewebe hineinwachsen kann, um auf diese Weise die Prothese oder das Implantat mit dem Körper zu verbinden. Der poröse Belag weist Zwischenräume und Poren auf, die einen Durchmesser von mindestens 50 μν besitzen.
Titan hat aber den Nachteil, dali es in feiner Teilchenform pyrophor ist. Hierdurch wird die Durchführung des bekannten Verfahrens kompliziert.
Der Erfindung lag nunmehr die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs bezeichneten Art so weiterzubilden, da3 es den erwähnten Nachteil nicht aufweist und leichter durchgeführt werden kann.
Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß für die Herstellung des Belags Teilchen aus Titanhydrid beim Sintern unter Vakuum in das Metall überführt werden.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird ein Belag mit einer Porosität im Bereich von etwa 10—40% und mit einer Dicke von 100 bis 1000 μιη erhalten.
Dickere Beläge können auch dadurch hergestellt werden, daß das Verfahren wiederholt wird.
Die Teilchengröße des Titanhydrids wird so gewählt, daß die Poren eine Größe erhalten, die dem Knochengewebe erlauben, in den porösen Belag hineinzuwachsen, um die Prothese oder das Implantat fest mit dem Körper zu verbinden. Gewöhnlich werden Titanhydridteilchen mit einem Durchmesser von 50 bis 200 μιη verwendet.
Weiches Gewebe kann im allgemeinen in kleinere Poren hineinwachsen als Knochengewebe. In Fällen, in denen sowohl das Einwachsen von Knochengewebe als auch von weichem Gewebe erwünscht ist, ist es möglich, auch bei der Herstellung in den entsprechenden Bereichen der Prothese oder des Implantats Titanhydridteilchen in unterschiedlicher Teilchengröße zu verwenden.
Eine mikroskopische Untersuchung einer erfindungsgemäß hergestellten porösen Oberfläche zeigt, daß bei ihr die Teilchen mit ziemlich unregelmäßiger Form miteinander versintert sind, was im Gegensatz zu einer Oberfläche steht, wie sie gemäß dem Verfahren der US-PS 38 55 638 erhalten wird. Die erfindungsgemäß erhaltene Oberfläche verhält sich aber beim Einwachsen von Gewebe praktisch genauso wie bei Verwendung einer gemäß der US-PS 38 55 638 hergestellten Oberfläche, so daß auch die erfindungsgemäß hergestellten Prothesen und Implantate sich gut mit den entsprechenden Körperteilchen verbinden. Im allgemeinen wird bei der Durchführung des
ίο erfindungsgemäßen Verfahrens zunächst die äußere Oberfläche des Titansubstrats aufgerauht, um die Haftung des porösen Belags auf der Oberfläche zu verbessern. Das Aufrauhen kann beispielsweise durch Sandstrahlen geschehen.
Hierauf wird ein Belag aus Titanhydridteilchen in gewünschter Dicke auf die aufgerauhte Oberfläche aufgebracht
Dieser Belag kann dadurch fixiert werden, daß man die Oberfläche des Substrats zunächst mit einem Bindemittel besprüht und dann den so vorbereiteten Gegenstand in ein Wirbelbett aus Titanhydridteilchen der gewünschten Teilchengröße einhängt, wodurch Teilchen an dem Bindemittel festkleben. Der Gegenstand wird dann aus dem Wirbelbett entnommen und das Bindemittel getrocknet.
Gemäß einer anderen Ausführungsform können die Titanhydridteilchen mit einem Bindemittel gemischt werden, um eine viskose Aufschlämmung herzustellen, die dann auf die aufgerauhte Oberfläche aufgespritzt
i<> wird. Auch bei diesem Verfahren wird dann das Bindemittel eingetrocknet.
Bei einer weiteren Ausführungsform wird eine Aufschlämmung der Titanhydridteilchen in einem Bindemittel hergestellt und der Gegenstand in diese
S5 Aufschlämmung eingetaucht Nachdem das überschüssige Material von dem Gegenstand abgelaufen ist, wird der Belag getrocknet.
Nach der Herstellung des getrockneten Belags auf dem Substrat wird das Ganze im Vakuum einer
w erhöhten Temperatur ausgesetzt, um eine Wärmezersetzung des Titanhydrids und damit die Bildung eines porösen Belags zu erzielen. Vakuum wird deshalb angewendet, um den bei der Zersetzung sich bildenden Wasserstoff zu entfernen.
Die Erwärmung erfolgt gewöhnlich in zwei Stufen, wo in der ersten Stufe die Wärmezersetzung und in der zweiten Stufe die Sinterung abläuft. Die Wasserstoffentwicklung beginnt gewöhnlich bei etwa 5000C. Anschließend wird gewöhnlich auf 1200 bis 13000C erhitzt, um
■so die Sinterung durchzuführen. Diese Sintertemperatur wird solange aufrechterhalten, bis eine ausreichende Verbindung der Titanteilchen unter sich und mit dem Substrat erhalten worden ist.
Nach der Herstellung des porösen Belags kann dieser
5r> gesäubert und gegebenenfalls auch bearbeitet werden, um die Oberflächeneigenschaften zu verbessern.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird ein Produkt erhalten, bei dem der Belag fest am Substrat haftet. Die Haftung ist im allgemeinen größer als
M) 1,4 N/mm2, so daß das Produkt auch als Knochenimplantat geeignet ist.
Die Erfindung wird durch das folgende Beispiel näher erläutert.
h5 Beispiel
Dübel aus Titanmetall mit einer Länge von 60 mm und einem Durchmesser von 6 mm wurden oberflächlich aufgerauht und die Oberfläche mit einem Bindemit-
tel besprüht Die Dübel wurden dann in ein Wirbelbett von Yitanhydridteilchen mit einer Größe von 50 bis 200 μπι gesetzt Es wurde ein Belag mit einer Dicke von etwa 100 μηι erhalten.
Die mit dem Belag versehenen Dübel wurden in eine geschlossene Kammer eingebracht, in der ein Vakuum von 1,33 · 10-3 bis 133 · 10-4 Pa aufrechterhalten wurde, um den sich bildenden Wasserstoff abzuführen. Die Dübel wurden dann innerhalb von 3 Stunden auf etwa 12500C erhitzt und weitere 3 Stunden bei dieser Temperatur gehalten.
Auf diese Weise wurde eine unregelmäßige Belagoberfläche erhalten, welche jedoch eine gleichmäßige Porenvertsilung aufwies. Die Porosität betrug etwa 30%. Die Eigenschaften dieser Probestücke entsprachen, in etwa den Eigenschaften von ähnlichen Probestücken, die nach dem Verfahren der US-PS 38 55 638 hergestellt worden waren. Es war lediglich die
Oberfläche der erfindungsgemäß hergestellten Probestücke unregelmäßiger.
Die Rinde des Schienbeins verschiedener Hunde wurde durchbohrt und die erfindungsgemäß hergestellten Dübel wurden in diese Löcher eingesetzt Einige der Hunde wurden nach einem Monat und andere nach 3 Monaten getötet. Zwecks Prüfung der Verbindung wurden die Dübel aus den Löchern herausgezogen, wobei die Zugkraft gemessen wurde. In einigen Fällen brach eher der Knochen als daß der Dübel herausgezogen werden konnte.
In anderen Fällen war eine Zugkraft von etwa 1,4 N/mm2 erforderlich, um die Dübel herauszuziehen, was anzeigt, daß das Knochengewebe in die Oberfläche der Dübel eingewachsen war. In diesen Fällen riß das eingewachsene Knochengewebe beim Herausziehen des Dübels ab.

Claims (2)

Palentansprüche:
1. Verfahren zur Herstellung einer chirurgischen Prothese oder eines chirurgischen Implantats, bei welchem auf einem Substrat aus Titan ein Belag von mindestens 100 μπι Dicke aus feinem Titanpulver hergestellt wird und die Titanteilchen gesintert werden, dadurch gekennzeichnet, daß für die Herstellung des Belags Teilchen aus Titanhydnd beim Sintern unter Vakuum in das Metall überführt werden.
2. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 auf Titanhydridteilchen mit einem Durchmesser von 30 bis 200 μπι.
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