Werkstoff für Implantate, Instrumente oder dσl. zur Anwendung bei der Kernspintomoαraphie Material for implants, instruments or dσl. for use in magnetic resonance imaging
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Werkstoff für Implantate, Instrumente oder dgl. zur Anwendung bei der Kernspintomographie gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The present invention relates to a material for implants, instruments or the like. For use in magnetic resonance imaging according to the preamble of claim 1.
Die Kernspintomographie, abgekürzt als NMR- oder häufig auch nur MR-Tomographie, besitzt gegenüber der Röntgen-Computer- Tomographie, abgekürzt CT, den Vorteil, Körperweichgewebe neben Körperhartgeweben darzustellen. Da jede Gewebeform ein charakteristisches Signal abgibt, können mit der Kernspintomographie Erkrankungen des Gewebes, z.B. Tumore, erkannt und der Heilungsverlauf nach Operationen verfolgt werden. Zusätzlich ist der Patient während der Untersuchung keiner ionisierenden Strahlung ausgesetzt, wie beispielsweise bei der Röntgen-Computer-Tomographie.Magnetic resonance imaging, abbreviated as NMR or often just MR tomography, has the advantage over X-ray computed tomography, abbreviated as CT, of displaying soft body tissue alongside hard body tissue. Since each tissue form emits a characteristic signal, magnetic resonance imaging can cause diseases of the tissue, e.g. Tumors are recognized and the healing process can be followed after operations. In addition, the patient is not exposed to ionizing radiation during the examination, as is the case, for example, with X-ray computer tomography.
Die Kernspintomographie eignet sich auch besonders zur postoperativen Untersuchung eines Implantats. Nach der Operation müssen die Funktion und die Bioverträglichkeit des Implantats gewährleistet und bei Anwendungen nach der Entfernung tumorösen Gewebes Rezidive erkennbar sein. Die nichtinvasive Beobachtung der Implantatumgebung durch die Kernspintomographie wird infolge von Störungen oder Signalverlusten, die aus Differenzen der magnetischen Eigenschaften von derzeit gebräuchlichen Werkstoffen, wie Kobaltbasis-Legierungen, Titanlegierungen, Aluminiumoxid und Geweben entstehen, erschwert. Signalverluste oder Störungen
sind im Körpergewebe nahe dem Implantat am größten und nehmen dann nach einem hyperbolischen Gesetz mit dem Abstand ab. In ähnlicher Weise können auch medizinische Bauteile außerhalb des Körpers das zur Bildgebung erforderliche homogene Magnetfeld des Kernspintomographen durch Abweichung der magnetischen Eigenschaften der benutzten Werkstoffe zur umgebenden Luft beeinflussen. Für eine zuverlässige Ortsbestimmung, z.B. mittels Stereotaxie-Instrumentarien, sollte das verwendete Instrumentarium die NMR-Bildgebung nicht verschlechtern. Dieses Ziel läßt sich mit den gegenwärtig verwendeten Werkstoffen nicht erreichen.Magnetic resonance imaging is also particularly suitable for the postoperative examination of an implant. After the operation, the function and the biocompatibility of the implant must be guaranteed and recurrences must be recognizable in applications after the removal of tumorous tissue. The non-invasive observation of the implant environment by magnetic resonance imaging is made more difficult due to disturbances or signal losses that arise from differences in the magnetic properties of currently common materials such as cobalt-based alloys, titanium alloys, aluminum oxide and tissues. Signal loss or interference are largest in the body tissue near the implant and then decrease with distance according to a hyperbolic law. In a similar way, medical components outside the body can influence the homogeneous magnetic field of the magnetic resonance tomograph required for imaging by deviating the magnetic properties of the materials used from the surrounding air. For reliable location determination, for example by means of stereotaxy instruments, the instruments used should not deteriorate the NMR imaging. This goal cannot be achieved with the materials currently used.
Um Signalverluste oder Bildartefakte bei der Kernspintomographie zu minimieren, hat man bereits die magnetischen Eigenschaften der Bauteile an das jeweils vorliegende Umgebungsmedium angepaßt. Die in Frage kommenden Umgebungsmedien sind bei Bauteilen außerhalb des Körpers bzw. Gewebes Luft und in guter Annäherung Wasser als Simulation für das Gewebe bei Implantaten. Die Näherung ist zulässig, weil das Körperweichgewebe größtenteils aus Wasser besteht. Um diese Forderungen zu erfüllen, wurden verschiedene medizinische Instrumente, beispielsweise ein Stereotaxie-Ring, also für eine Anwendung in Luft, aus Holz hergestellt. Dieses verursacht relativ geringe Bildstörungen. Jedoch ist Holz feuchtigkeits¬ empfindlich, so daß es aus diesem Grund nicht sehr gut geeignet erscheint. Eine andere bekannte Lösung besteht darin, daß man einen Stereotaxie-Ring aus einem geschichteten Ring aus zwei Metallen herstellte, nämlich aus einem massiven Ringkern aus Kupfer, also einem Metall mit negativer magnetischer Suszeptibilitat, den man mit einem massiven Mantel aus Aluminium, also einem Metall mit positiver magnetischer Suszeptibilitat, umgeben hat. Mit einer solchen Metallkombination ist zwar bei der entsprechenden Bemessung der Volumina von Kupfer und Aluminium eine Angleichung an die magnetische Suszeptibilitat der Luft möglich, so daß auch geringe Bildstörungen erreicht werden können. Diese Art der Metallkombination aus massivem Kern und massivem Mantel ist jedoch nur für solche Instrumente und Instrumentarien
anwendbar, die eine relativ einfache geometrische Gestalt besitzen, also beispielsweise ein Ring. Vermutlich aus diesem Grund sind bisher andere angepaßte Instrumente oder dgl. nicht bekannt geworden.In order to minimize signal losses or image artifacts in magnetic resonance imaging, the magnetic properties of the components have already been adapted to the respective surrounding medium. In the case of components outside the body or tissue, the ambient media in question are air and, to a good approximation, water as a simulation for the tissue in implants. The approximation is permissible because the body's soft tissue consists largely of water. In order to meet these requirements, various medical instruments, for example a stereotaxy ring, that is to say for use in air, were produced from wood. This causes relatively little image interference. However, wood is sensitive to moisture, so that it does not appear to be very suitable for this reason. Another known solution consists in producing a stereotaxic ring from a layered ring made of two metals, namely from a solid toroidal core made of copper, i.e. a metal with negative magnetic susceptibility, which one with a solid jacket made of aluminum, i.e. a metal with positive magnetic susceptibility. With such a metal combination it is possible to match the magnetic susceptibility of the air with the appropriate dimensioning of the volumes of copper and aluminum, so that even slight image disturbances can be achieved. However, this type of metal combination of solid core and solid jacket is only for such instruments and instruments applicable, which have a relatively simple geometric shape, for example a ring. For this reason, presumably, other adapted instruments or the like have not become known.
Für im Körper anzuwendende Instrumente, Instrumentarien oder Implantate muß der Werkstoff außerdem noch nach seiner Bioverträglichkeit ausgewählt werden.For instruments, instruments or implants to be used in the body, the material must also be selected based on its biocompatibility.
So werden beispielsweise austenitische Stähle bzw. Legierungen auf Kobaltbasis für Osteosyntheseplatten zur Fixierung von Knochenbrüchen verwendet. Beide Werkstoffe besitzen paramagnetische Eigenschaften. Sie besitzen ungepaarte Elektronen, deren Spins sich im äußeren Magnetfeld ausrichten und es infolgedessen verstärken. Aufgrund ihrer großen Suszeptibilitätsdifferenz gegenüber Wasser von acht Zehnerpotenzen bewirken diese Werkstoffe Magnetfeld¬ inhomogenitäten, die in der NMR-Bildgebung zu so starken Störungen führen, daß eine Diagnose in der Umgebung von Implantaten nicht möglich ist. Zudem kann bei austenitischen Stählen eine martensitische Umwandlung auftreten, wenn die Osteosyntheseplatten zur Anpassung an den Knochen plastisch verformt werden. Martensitische Stähle sind aber ferromagnetisch. Sie besitzen infolge von gegenseitigen Wechselwirkungen und gepaarter Elektronenspins Bereiche mit dauerhafter Magnetisierung (Weiß'sche Bezirke), die durch die sogenannten Bloch-Wände voneinander getrennt sind. Über den gesamten Körper gemittelt, hebt sich die Wirkung dieser Bezirke auf. Im Einflußbereich eines Magnetfeldes kommt es jedoch durch Verschiebung der Bloch-Wände zu einer Verstärkung der Weiß'sehen Bezirke, die in Feldrichtung orientiert sind. Makroskopisch führt dies zu einer Ausrichtung des Bauteils in Richtung der Magnetfeldlinien.For example, austenitic steels or alloys based on cobalt are used for osteosynthesis plates to fix broken bones. Both materials have paramagnetic properties. They have unpaired electrons, the spins of which align in the external magnetic field and consequently amplify it. Because of their large susceptibility difference to water of eight powers of ten, these materials cause magnetic field inhomogeneities which lead to such strong disturbances in NMR imaging that diagnosis in the vicinity of implants is not possible. In addition, a martensitic transformation can occur with austenitic steels if the osteosynthesis plates are plastically deformed to adapt to the bones. Martensitic steels are ferromagnetic. As a result of mutual interactions and paired electron spins, they have areas with permanent magnetization (Weiss areas), which are separated by the so-called Bloch walls. Averaged over the entire body, the effect of these areas is canceled out. In the area of influence of a magnetic field, however, displacement of the Bloch walls leads to an intensification of the white areas, which are oriented in the field direction. Macroscopically, this leads to an alignment of the component in the direction of the magnetic field lines.
Aus diesen Gründen werden meistens Titan bzw. Titanlegierungen anstelle der obengenannten Werkstoffe eingesetzt, wenn ein metallischer Implantatwerkstoff erforderlich ist,
beispielsweise bei Hüftgelenkimplantaten. Titan ist ebenfalls paramagnetisch und liegt wenigstens von der Größenordnung her im Bereich der magnetischen Suszeptibilitat von Wasser. Trotzdem sind diese Abweichungen noch so groß, daß in der Umgebung des Implantats deutliche Bildstörungen in der Bildgebung auftreten.For these reasons, titanium or titanium alloys are mostly used instead of the above-mentioned materials if a metallic implant material is required, for example with hip joint implants. Titanium is also paramagnetic and is at least of the order of magnitude in the magnetic susceptibility range of water. Nevertheless, these deviations are so large that clear image disturbances in the imaging occur in the vicinity of the implant.
Wesentlich günstiger bezüglich ihrer magnetischen Eigenschaften verhalten sich die keramischen Werkstoffe, deren magnetische Suszeptibilitäten nur relativ wenig von jenen der Umgebungsmedien Luft bzw. Wasser differieren. Dennoch treten auch hier Störungen auf, die eine Diagnose im Übergangsbereich Implantat-Gewebe erschweren. Geeignet erscheinen Titandioxid, Aluminiumoxid oder Zirkonoxid. Während es sich bei Titandioxid um einen paramagnetischen Werkstoff handelt, sind Aluminiumoxid und Zirkondioxid diamagnetisch. Sie besitzen keine ungepaarten Elektronen. Im äußeren Magnetfeld werden in den Atomen durch die Lorentz-Kraft Kreisströme induziert. Diese rufen wiederum ein magnetisches Moment hervor, welches dem äußeren Feld entgegengerichtet ist. Die Überlagerung der einzelnen Elemente führt zu einer Schwächung des äußeren Magnetfelds. Aluminiumoxid, Al203 und teilstabilisiertes Zirkondioxid, Zr02 finden vor allem als Implantatwerkstoff Anwendung.The ceramic materials, whose magnetic susceptibilities differ only slightly from those of the surrounding media air or water, behave much more favorably with regard to their magnetic properties. Nevertheless, disorders also occur here, which make diagnosis in the transition region from implant to tissue difficult. Titanium dioxide, aluminum oxide or zirconium oxide appear suitable. While titanium dioxide is a paramagnetic material, aluminum oxide and zirconium dioxide are diamagnetic. They have no unpaired electrons. Circular currents are induced in the atoms by the Lorentz force in the external magnetic field. These in turn create a magnetic moment that is directed against the external field. The overlay of the individual elements leads to a weakening of the external magnetic field. Aluminum oxide, Al 2 0 3 and partially stabilized zirconium dioxide, Zr0 2 are used primarily as an implant material.
Mit der vorliegenden Erfindung soll nun die Aufgabe gelöst werden, einen Werkstoff zur Anwendung bei der Kernspintomographie derart zu modifiziern, daß er für eine beliebige geometrische Gestaltung geeignet ist und eine genaue oder annähernd genaue Angleichung der magnetischen Suszeptibilitat an diejenige des umgebenden Mediums Luft bzw. Wasser möglich ist.With the present invention, the task is to be solved to modify a material for use in magnetic resonance imaging in such a way that it is suitable for any geometrical design and an exact or approximately exact adjustment of the magnetic susceptibility to that of the surrounding medium air or water is possible.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1.This object is achieved by the features of claim 1.
Durch die gemäß der Erfindung mikroskopische Zusammensetzung des Werkstoffs - im Gegensatz zu der bekannten makroskopischen Anordnung der unterschiedlichen Komponenten, z.B. Kupferkern
und Aluminiummantel - handelt es sich hier um einen homogenen Werkstoff, dessen magnetische Suszeptibilitat genau an diejenige von Luft bzw. Wasser angepaßt ist und der insbesondere zur Herstellung von Instrumenten oder dgl. mit komplizierten geometrischen Formen einsetzbar ist, da er gleich in die spezielle Form gebracht oder durch mechanische Bearbeitung auf einfache Weise in diese Form gebracht werden kann.Due to the microscopic composition of the material according to the invention - in contrast to the known macroscopic arrangement of the different components, for example copper core and aluminum jacket - this is a homogeneous material, the magnetic susceptibility of which is precisely matched to that of air or water and which can be used in particular for the production of instruments or the like with complicated geometric shapes, since it is immediately brought into the special shape or can be easily brought into this form by mechanical processing.
Der Werkstoff kann aus metallischen Werkstoffkombinationen, insbesondere in Form von Legierungen, aus metallischen oder mineralischen Pulvermischungen oder aus Verbundwerkstoffen aus metallischen und mineralischen Komponenten bestehen. Hierzu können die notwendigen Volumenanteile - im Gegensatz zu der bisherigen makroskopischen Korrektur der magnetischen Suszeptibilitat - in allen Fällen einfach berechnet werden. Dies gilt vor allem für komplizierte geometrische Gestaltungen der Instrumente oder dgl., bei denen die Dimensionierung der Schicht nur durch Finite-Elemente-Berechnung lediglich angenähert berechnet werden kann. Außerdem müssen nicht wie bisher bei der makroskopischen Korrektur für jede abweichende Bauteilgeometrie neue Berechnungen durchgeführt werden.The material can consist of metallic material combinations, in particular in the form of alloys, of metallic or mineral powder mixtures or of composite materials of metallic and mineral components. In contrast to the previous macroscopic correction of the magnetic susceptibility, the necessary volume fractions can be calculated easily in all cases. This applies above all to complicated geometric designs of the instruments or the like, in which the dimensioning of the layer can only be approximated by finite element calculation. In addition, as previously with macroscopic correction, new calculations do not have to be carried out for each different component geometry.
Weitere vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung sind in den Unteranspüchen angegeben und werden nachfolgend anhand der in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiele näher beschrieben. Es zeigen:Further advantageous details of the invention are specified in the subclaims and are described in more detail below with reference to the exemplary embodiments illustrated in the drawing. Show it:
Fig. 1 ein makroskopisch korrigiertes Bauteil in Form einer Kugel, Fig. 2 ein entsprechendes Bauteil in Form eines1 a macroscopically corrected component in the form of a sphere, FIG. 2 a corresponding component in the form of a
Zylinders oder Drahtabschnittes, Fig. 3 ein entsprechendes Bauteil in Form eines Ringes, Fig. 4 einen Mikroschnitt durch einen Werkstoff aus bereits mikroskopisch korrigierten Bestandteilen, Fig. 5 einen entsprechenden Mikroschnitt aus einer homogenen Mischung von Bestandteilen,
Fig. 6 ein erfindungsgemäß ausgebildetes chirurgisches3 a corresponding component in the form of a ring, FIG. 4 a micro section through a material made of components that have already been microscopically corrected, FIG. 5 a corresponding micro section from a homogeneous mixture of components, Fig. 6 is a surgical designed according to the invention
Schneidinstrument und Fig. 7 eine schematische Darstellung eines Implantats mit drei Markern bzw. Markierungen.7 and a schematic representation of an implant with three markers or markings.
In Fig. 1 ist der Schnitt einer Kugel 1 dargestellt, deren Kern 2 aus einem Material mit diamagnetischen Eigenschaften, beispielsweise aus Kupfer, und deren Mantel 3 aus einem Material mit paramagnetischen Eigenschaften, z.B. aus Aluminium, besteht. Es ergibt sich also ein Körper mit einer magnetischen Suszeptibilitat, der den Volumenanteilen der Materialien entsprechend eingestellt werden kann. Diese kann für die einfache geometrische Form der Kugel noch ohne Schwierigkeiten berechnet werden. Sie kann also relativ genau für das Umgebungsmedium Luft oder Wasser eingestellt werden. Diese Kugel kann dann in der Kernspintomographie angewendet werden, ohne daß Bildstörungen durch Verzerrungen des anliegenden Magnetfeldes auftreten.In Fig. 1 the section of a ball 1 is shown, the core 2 of which is made of a material with diamagnetic properties, for example copper, and the shell 3 of which is made of a material with paramagnetic properties, e.g. made of aluminum. The result is a body with a magnetic susceptibility, which can be adjusted according to the volume fractions of the materials. This can still be calculated without difficulty for the simple geometric shape of the sphere. It can therefore be set relatively precisely for the ambient medium air or water. This sphere can then be used in magnetic resonance imaging without image disturbances due to distortions of the applied magnetic field.
Ähnlich verhält sich der in Fig. 2 dargestellte Zylinder oder Drahtabschnitt 4. Dessen Kern 5 besteht wieder aus Kupfer oder einem anderen Metall mit negativer magnetischer Suszeptibilitat und einem Mantel 6 aus Aluminium oder einem anderen Metall mit positiver magnetischer Suszeptiblität. Auch hier kann das notwendige Volumenverhältnis der beiden Bestandteile zueinander noch einfach berechnet werden, so daß der Zylinder oder Drahtabschnitt die magnetische Suszeptibilitat von Luft bzw. Wasser aufweist.The cylinder or wire section 4 shown in FIG. 2 behaves similarly. Its core 5 again consists of copper or another metal with negative magnetic susceptibility and a jacket 6 made of aluminum or another metal with positive magnetic susceptibility. Here, too, the necessary volume ratio of the two components to one another can easily be calculated, so that the cylinder or wire section has the magnetic susceptibility of air or water.
Die Fig. 3 zeigt einen Ring 7 mit einem Kern 8 aus beispielsweise Kupfer und einem Mantel 9 aus beispielsweise Aluminium oder umgekehrt.3 shows a ring 7 with a core 8 made of, for example, copper and a jacket 9 made of, for example, aluminum or vice versa.
Bei den in den Fig. 1, 2 und 3 gezeigten einfachen geometrischen Formen von Bauteilen mit makroskopischer Korrektur der magnetischen Suszeptibilitat sind die notwendigen Volumina, wie dargelegt, noch einfach zu berechnen. Dies gilt aber nicht mehr für geometrisch komplizierte Gebilde.
Erfindungsgemäß wird als Werkstoff ein vollkommen homogen ausgebildeter Werkstoff mit an allen Stellen gleicher magnetischer Suszeptibilitat, die derjenigen von Luft oder Wasser entspricht, angegeben und für medizinische Instrumente, Instrumententeile, Implantate oder Implantatteile oder für Markierungen derselben oder für besondere, im Körper einzusetzende Marken oder für Justierungen verwendet.In the case of the simple geometric shapes of components with macroscopic correction of the magnetic susceptibility shown in FIGS. 1, 2 and 3, the necessary volumes, as explained, are still easy to calculate. However, this no longer applies to geometrically complicated structures. According to the invention, a completely homogeneous material with the same magnetic susceptibility, which corresponds to that of air or water, is specified as the material and for medical instruments, instrument parts, implants or implant parts or for markings thereof or for special marks to be used in the body or for Adjustments used.
In Fig. 4 ist ein solcher Werkstoff 10 als Mikroschnitt dargestellt. Er besteht aus gepreßten und gegebenenfalls noch gesinterten, bereits mikroskopisch korrigierten Pulverteilchen 11 mit der magnetischen Suszeptibilitat von Luft oder Wasser. Einen solchen Werkstoff erhält man beispielsweise dadurch, daß jedes Pulverteilchen 11 aus einem Kern 12 aus dia- oder paramagnetischem Material und einem als Beschichtung ausgebildeten Mantel 13 aus para- bzw. diamagnetischem Material besteht. Die Größe der Pulverteilchen beträgt bevorzugt maximal etwa 20 μm. Durch Zusammenpressen und gegebenenfalls nachfolgendes Sintern des Preßkörpers wird ein einheitlicher homogener Werkstoff mit der gewünschten magnetischen Suszeptibilitat erhalten. Die Beschichtung von Pulverteilchen kann nach an sich bekannten Verfahren erfolgen, beispielsweise nach dem Verfahren der Präzipitation oder Co-Präzipitation oder insbesondere nach dem Sol-Gel-Verfahren, da hierbei kleinste Einheiten von korrigiertem Material anfallen, die auch ohne Schwierigkeiten verarbeitet werden können.4 shows such a material 10 as a micro section. It consists of pressed and possibly still sintered, already microscopically corrected powder particles 11 with the magnetic susceptibility of air or water. Such a material is obtained, for example, by the fact that each powder particle 11 consists of a core 12 made of diamagnetic or paramagnetic material and a casing 13 made of a coating made of para- or diamagnetic material. The size of the powder particles is preferably at most about 20 μm. A uniform, homogeneous material with the desired magnetic susceptibility is obtained by compressing and optionally sintering the compact. Powder particles can be coated by methods known per se, for example by the method of precipitation or co-precipitation or in particular by the sol-gel method, since this results in the smallest units of corrected material which can also be processed without difficulty.
Die gewünschte magnetische Suszeptibilitat von Wasser kann in allen Fällen auch dadurch erhalten werden, daß zwei paramagnetische Bestandteile gewählt werden, wobei die magnetische Suszeptibilitat des einen Bestandteils kleiner und die des anderen Bestandteils größer ist als diejenige von Wasser. Durch entsprechende Wahl der Volumina der beiden Bestandteile erhält man genau die magnetische Suszeptibilitat von Wasser.
Bei dem in Fig. 5 dargestellten Mikroschnitt durch einen erfindungsgemäßen Werkstoff besteht dieser aus Pulverteilchen 14 und 15 aus dia- bzw. paramagnetischem Material oder aus paramagnetischem Material unterschiedlicher magnetischer Suszeptibilitat in einem solchen Mengenverhältnis, daß die gewünschte magnetische Suszeptibilitat von Luft bzw. Wasser erhalten wird. Die entsprechenden Mengen der Pulverteilchen werden gemischt, gepreßt und dann eventuell noch gesintert. Es entsteht also wieder ein Werkstoff mit homogener Verteilung der gewünschten Eigenschaften.The desired magnetic susceptibility of water can in all cases also be obtained by choosing two paramagnetic components, the magnetic susceptibility of one component being smaller and that of the other component being greater than that of water. The magnetic susceptibility of water is obtained by selecting the volumes of the two components accordingly. In the micro section shown in FIG. 5 through a material according to the invention, this consists of powder particles 14 and 15 made of diamagnetic or paramagnetic material or of paramagnetic material of different magnetic susceptibility in such a ratio that the desired magnetic susceptibility of air or water is obtained . The corresponding amounts of the powder particles are mixed, pressed and then possibly sintered. This creates a material with a homogeneous distribution of the desired properties.
Die Pulverteilchen oder Bestandteile können aus mineralischem Material, beispielsweise mineralischen Einzelkomponenten oder Komplexen bestehen. Vorzugsweise finden als diamagnetische Komponenten Al203, Zr02 und/oder MgO und als paramagnetische Komponenten Ti02 oder Y203 Anwendung.The powder particles or constituents can consist of mineral material, for example individual mineral components or complexes. Al 2 O 3 , ZrO 2 and / or MgO are preferably used as diamagnetic components and TiO 2 or Y 2 O 3 as paramagnetic components.
Für die einzelnen Komponenten können solche in elementarer Form, z.B. ein oder mehrere Elemente des periodischen Systems, und/oder Metall oder Metalle als Gemisch oder in Form wenigstens einer Legierung und/oder wenigstens eines Werkstoffes in Form von Molekülen und/oder in Form von chemischen Verbindungen Anwendung finden, wobei insbesondere für Implantate mit Vorteil auch Verbundwerkstoffe aus Metall und Keramik einsetzbar sind.For the individual components, those in elementary form, e.g. one or more elements of the periodic system and / or metal or metals as a mixture or in the form of at least one alloy and / or at least one material in the form of molecules and / or in the form of chemical compounds are used, in particular also advantageously for implants Composite materials made of metal and ceramic can be used.
Der erfindungsgemäße Werkstoff kann auch so ausgebildet sein, daß die Ausgangsbestandteile die Form von Partikeln aufweisen und diese mit unterschiedlichen Suszeptibilitäten versehen in eine innige Mischung gebracht werden.The material according to the invention can also be designed in such a way that the starting components have the form of particles and these are mixed with different susceptibilities and brought into an intimate mixture.
Auch kann es vorteilhaft sein, daß die Ausgangsbestandteile aus einer Lösung als Stoffe mit unterschiedlichen Suszeptibilitäten entstehen, insbesondere nach dem Verfahren durch Co- Präzipitation.
Schließlich kann der Werkstoff auch so hergestellt sein, daß die Ausgangsbestandteile aus einer Lösung entstehen, insbe¬ sondere nach dem Verfahren durch Präzipitation.It can also be advantageous that the starting components arise from a solution as substances with different susceptibilities, in particular according to the process by co-precipitation. Finally, the material can also be produced in such a way that the starting constituents arise from a solution, in particular by the precipitation method.
Bei Implantaten besteht dieses vollkommen aus dem korrigierten Werkstoff. Werden jedoch nur Implantatteile, z.B. Zähne oder Zahnträger implantiert, so besteht der implantierte Teil aus einem Werkstoff mit der magnetischen Suszeptibilitat von Wasser und der aus dem Gewebe herausragende Teil aus einem Werkstoff mit der magnetischen Suszeptibilitat von Luft.In the case of implants, this consists entirely of the corrected material. However, if only implant parts, e.g. Implanted teeth or tooth carrier, the implanted part consists of a material with the magnetic susceptibility of water and the part protruding from the tissue of a material with the magnetic susceptibility of air.
Ebenso wird bei Instrumenten oder Instrumentarien verfahren. Hierbei bestehen die immer in Luft verbleibenden Teile aus an die magnetische Suszeptibilitat der umgebenden Luft angepaßtem Material und der sich im Körperinnern befindliche Teil, z.B. bei einer Sonde, einem Fühler oder einem chirurgischen Instrumententeil oder dgl. aus homogenem Werkstoff mit an die magnetische Suszeptibilitat von Wasser angepaßter magnetischer Suszeptibilitat.The same applies to instruments or instruments. The parts that always remain in air consist of material adapted to the magnetic susceptibility of the surrounding air and the part that is inside the body, e.g. in the case of a probe, a probe or a surgical instrument part or the like made of homogeneous material with a magnetic susceptibility adapted to the magnetic susceptibility of water.
Ein Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäß ausgebildetes chirurgisches Schneidinstrument ist in Figur 6 dargestellt.An exemplary embodiment of a surgical cutting instrument designed according to the invention is shown in FIG.
Der Griff 16 kann pulvermetallurgisch kompensiert sein oder aus einer kompensierten metallischen Legierung oder aus einem kompensierten Kunststoff bestehen.The handle 16 can be compensated by powder metallurgy or consist of a compensated metallic alloy or a compensated plastic.
Die Klinge 17 besteht aus einer kompensierten metallischen Legierung.The blade 17 consists of a compensated metallic alloy.
Die Schneide 18 besteht zum Erkennen eines Kernspinbildes aus einem in bezug auf das umgebende Gewebe ausreichend dekompensierten Material, ohne daß dies zu Bildstörungen führt.The cutting edge 18 consists of a material which is sufficiently decompensated with respect to the surrounding tissue to recognize a nuclear spin image, without this leading to image disturbances.
Die Dekompensation des Schneidenbereiches erfolgt bevorzugt durch eine Beschichtung mit einem Werkstoff, der bezogen auf das Umfeld einen ausreichend abweichenden Suszeptibilitätswert
aufweist, insbesondere durch eine Hartstoffbeschichtung nach dem PVD-(Physical Vapor Deposition) oder CVD-(Chemical Vapor Deposition)-Verfahren.The cutting area is preferably decompensated by coating with a material that has a sufficiently different susceptibility value in relation to the environment has, in particular by a hard material coating according to the PVD (Physical Vapor Deposition) or CVD (Chemical Vapor Deposition) process.
Die Beschichtung kann aber auch durch Diffusion oder Implantation von Ionen entsprechender Stoffe erfolgen.The coating can also be done by diffusion or implantation of ions of appropriate substances.
Vor allem die im Körper befindlichen medizinischen Bauteile sind vorteilhaft mit solchen Markierungen versehen, deren magnetische Suszeptiblität sich deutlich von derjenigen von Luft bzw. Wasser abhebt. Sie bestehen also aus dia-, para- oder ferromagnetischem Material. Hierdurch können die markierten Instrumente, Instrumententeile, Implantate oder Implantatteile bei der Anwendung genau positioniert und die Position ständig überwacht werden. Diese Markierungen können punktförmig oder linienförmig, als Plattierungen oder als Einschlüsse, die vorzugsweise nicht mit den übrigen Werkstoffkomponenten reagieren, im korrigierten Werkstoff vorgesehen sein. Beispielsweise sind sie an Schneidgraden chirurgischer Instrumente und/oder an Stechspitzen oder dergleichen vorgesehen, so daß im Körper die zu behandelnde Position genau erkannt werden kann.In particular, the medical components located in the body are advantageously provided with markings whose magnetic susceptibility clearly stands out from that of air or water. So they are made of slide, para or ferromagnetic material. As a result, the marked instruments, instrument parts, implants or implant parts can be precisely positioned during use and the position can be constantly monitored. These markings can be provided in the corrected material in the form of dots or lines, as claddings or as inclusions, which preferably do not react with the other material components. For example, they are provided on the cutting degrees of surgical instruments and / or on piercing tips or the like, so that the position to be treated can be precisely recognized in the body.
Eine schematische Darstellung eines Implantats mit drei Markierungen ist aus Figur 7 ersichtlich.A schematic representation of an implant with three markings can be seen in FIG. 7.
Diese Darstellung zeigt die Ausbildung eines beliebig geformten, kompensierten Implantats 19, dessen Lage durch die drei Markierungen Ml, M2 und M3 räumlich eindeutig definiert ist. Auch ist dieses kompensierte Implantat 19 bezüglich der Suszeptibilitat des eingesetzten Werkstoffes ausreichend vom Umfeld abgegrenzt. Derartige Implantate können nicht nur in die jeweils erforderliche genaue Lage gebracht werden, sondern diese Lage kann auch postoperativ überprüft werden.
Als Werkstoffe mit korrigierter magnetischer Suszeptibilitat können auch solche auf Kunststoffbasis, gegebenenfalls bevorzugt in Kombination mit einem metallischen und/ oder keramischen Werkstoff, Verwendung finden.
This illustration shows the formation of an arbitrarily shaped, compensated implant 19, the location of which is spatially uniquely defined by the three markings M1, M2 and M3. This compensated implant 19 is also sufficiently delimited from the environment with regard to the susceptibility of the material used. Such implants can not only be brought into the exact position required in each case, but this position can also be checked postoperatively. Materials with a corrected magnetic susceptibility can also be used based on plastics, optionally preferably in combination with a metallic and / or ceramic material.