CN107072795A - 用于融合椎体的部件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于融合椎体的部件，其制备方法及其用途。

Description

用于融合椎体的部件
本发明涉及用于融合椎体的部件，其制备方法及其用途。
用于融合椎体的内置假体部件是充分公知的。它们在几何形状上与人椎体的解剖学匹配，它们位于两个椎体之间并且部分或完全地替换椎间盘。
通常，在保留在人体中的第一阶段中，它们仅仅由于其机械特性而将椎体保持分开并因此保持在解剖学上正确的位置。由此，在第二阶段中，它们促进两个将其包围的椎体的融合和随后的长合。
用于融合椎体的相应已知的部件基于金属材料，像例如钽或钛。
这些金属材料的缺点是，例如：
●高感染风险
●金属磨损和由此产生的对人的机体的负面影响
●医学诊断中的成像中的伪像
●老化效应和长期行为
也已知基于塑料，像例如高度交联的PE-材料（聚乙烯）或PEEK（聚醚醚酮）的部件。
塑料的缺点是，例如：
●不足的机械特性，像例如，例如在嵌入时锯齿或部件的其它特征的折断。这可能对人的机体有负面影响
●在常见的成像方法（MRI，X射线）中缺乏的可显示性。由此导致使用金属标记
●老化效应和长期行为
也已知例如基于氧化物-或非氧化物陶瓷的陶瓷部件，例如由氮化硅或氧化铝基材料制成的陶瓷部件。
用于融合椎体的陶瓷部件的另一个决定性的缺点通常是高的刚性，其显著高于人椎体的刚性。这可以导致，由于由陶瓷材料的高弹性模量（几个100GPa的数量级）造成的部件的相应低的机械蠕变性(Nachgiebigkeit)，在脊柱中缺少为骨形成和骨重建所需的机械刺激，并且椎体的融合仅是不足或不能长期​​获得。这种现象在术语“应力屏蔽”中也是已知的。它可以导致骨材料的分解并且阻止新的骨材料的合成。
另一方面，可以通过各种方法，例如通过模板技术/成型技术(Abformtechniken)、直接发泡方法或冷冻发泡方法制备的多孔陶瓷结构也已是公知的。用上述方法可以制备用于融合椎体的陶瓷部件，并且骨细胞具有用于合成新的骨材料的最佳结构，其任选地还可以通过附加的功能化层骨诱导形成。
对此，应当可以产生具有> 10MPa的数量级的足够强度的互连的多孔陶瓷，并且由于结构上的构建，具有弹性特性的机械蠕变性结构，其在生理上通常的生物力学载荷下，允许有利于骨构建和骨重建的长度变化，而不会同时破坏陶瓷结构。
还已知的是，对于骨重建-也就是说对于骨保存-0.1％数量级的长度变化是所需的，并且要求在约0.15％至0.4％范围内的形变时的骨再生。骨的更高的形变导致微骨折并且最终导致骨折。
还已经表明，可以如此形成多孔陶瓷结构，使得可以产生有助于骨生长的这些机械条件。
然而，主要的缺点是，在基于陶瓷材料的这些多孔结构的情况下，在植入过程中的操作时（例如通过使用仪器或在人体内愈合期间），由于生物力学载荷在多孔陶瓷植入物的各个边条(Stege)上可能出现点载荷并且所述植入物则至少局部失效。
在最坏的情况下，陶瓷部件可能出现断裂。因此，存在两难困境。
陶瓷部件或者坚固形成，以承受作为植入物的机械要求，则这可能压制骨形成，并且其仅在一定条件下适合作为陶瓷融合植入物，或者其被形成为对骨无害地多孔的，那么可能发生，不适合机械要求。
本发明的目的是，在用于融合椎体的陶瓷部件中确保足够高的应变(Dehnung)以促进骨再生和骨更新，和同时高的机械和足够的稳定性。
本发明涉及一种用于融合在人脊柱（笼）区域中的椎体的陶瓷部件，其一方面仅由于其机械特性而支持骨再生和骨重建，和另一方面具有足够高的机械稳定性和针对在植入和保留在人体内期间出现的力和作用的高保护。
此外，陶瓷植入物将确保两个椎体的快速和持久的融合，并因此为患者提供最佳结果。
根据本发明的目的通过本发明的以下特征实现：用于融合椎体的部件，其中该部件由多孔的多面体（第二区域）构成，该多面体在至少一个面上具有带有致密化(verdichteten)区域（第一区域）的边缘。优选地，氧化铝、氧化锆或基于前述材料的混合陶瓷用作第一区域的陶瓷的材料。
在本发明的范围内，混合陶瓷另外还包括氧化锆增强的材料（ZTA，氧化锆增韧的氧化铝）。氧化锆包括所有类型的正方晶稳定的氧化锆，像例如钇-、铈-或钆-稳定的氧化锆。
特别地，具有> 100GPa并且因此为钢的数量级的弹性模量的基于氧化锆的材料适合于本发明。由于这些材料具有高的强度，因此确保该部件整体上具有足够的和本发明的高的强度。以标准方式测量的这些材料的4点弯曲强度在500和2000MPa之间，优选700至1500MPa的范围内。
根据本发明，第二内部区域由多孔陶瓷构成，其中，所述陶瓷原则上可以包含与第一区域相同的材料，但通过额外添加生物活性物质而被生物活化。
为此，根据本发明，例如，可以考虑基于磷酸钙的已知生物活性物质（像例如羟基磷灰石或磷酸三钙（TCP））或还有类似玻璃的物质像例如生物玻璃的层或混合物。在羟基磷灰石变体的情况下，根据本发明，已证实，尤其是基于纳米颗粒的涂层是特别有利的。
最知名的并且针对这些目的最适合的生物玻璃具有名称45S5，主要成分为SiO2（二氧化硅）、CaO（氧化钙）、Na2O（过氧化钠）和P2O5（五氧化二磷）。然而，存在大量生物玻璃组合物，其例如还具有抗菌特质，这又显著降低了感染风险。
根据本发明，共价键合到陶瓷表面并且由于其高亲水性而对骨细胞非常有吸引力的磷化层代表了另一种生物活化方法。
根据本发明，这种生物活化确保骨再生的过程被有效地激化并且导致两个椎体的永久性融合。
该第二内部区域的内部结构对部件的骨传导性以及因此对合成新的骨材料的能力具有决定性影响。所谓的小梁结构已经被证实是特别合适的。这些结构非常类似于海绵状骨的形态，并且为参与骨合成的细胞的生长提供最佳条件。
在此，根据本发明，以下参数是决定性的：
●最大值在100和1000μm之间，优选在400和600μm之间的孔分布
●在75和85体积％之间的孔隙率
●互连性，即各个孔彼此连接并且能够实现部件的最佳血管化
这些小梁结构可以通过已知的成型技术来制备，其中将浸渍在适当处理的陶瓷浆料(Schlicker)中并随后烧尽的聚氨酯载体结构用作模板。
同样可想到直接发泡方法，其中泡沫形成物质是陶瓷浆料的一部分，并且可以有针对性地自发产生多孔互连结构。
在成型好的经烧结的状态下的第二内部区域的机械特性很大程度上取决于材料组成和结构，但是因此也可以有针对性地设定并适应生物环境。然而，根据本发明，部件的第二区域比部件的第一外部区域较不坚固且较不刚性，以使得能够发生刺激骨所需的形变。特别是氧化锆基材料，像例如铈稳定的氧化锆，或还有多相氧化锆基材料，像例如含六铝酸锶的钇稳定的氧化锆，适用于本发明，由于它们相对低的弹性模量。在此，多孔内部区域（第二区域）的弹性模量在<100GPa，优选<50GPa，还更优选<25GPa，最优选1和10GPa之间的范围内。在此，多孔结构的有效宏观弹性模量被理解为内部区域的弹性模量。
相应的抗压强度在几个10MPa的范围内。在此，致密化区域（第一区域）的材料的抗压强度是多孔区域（第二区域）的抗压强度的至少10倍高。
这两个区域的组合或者由组合生成的部件的设计对于本发明部件是决定性的。
在根据本发明的第一变型中，第一区域由两个部分形成，其中，第一区域的一部分分别环绕地包围根据图1和2的第二区域的端面的机械敏感的边缘区域。
第一区域的两个环绕的部分牢固地与多孔的第二区域连接，例如烧结在一起。然而，第一区域的两个部分没有彼此连接。
因此，根据本发明，部件的机械蠕变性由多孔的第二区域预设，其中机械敏感的边缘区域由整体式坚固的并且环绕的第二陶瓷保护。
此外，在根据本发明的该变型中，第二多孔区域整体上向内偏置并且因此以胎面(Protektors)的方式被第一区域的两个部分保护。
根据本发明，第一区域的两个部分还可以具有结构，例如切口(Ausnehmungen)，具有/不具有螺纹或凹槽的钻孔，这使得仪器的啮合以安全操作成为可能，特别是在植入期间。
因此根据本发明，与仪器的接口主要在稳定的第一区域上延伸。
以相同的方式，根据本发明的部件的第一区域是与邻接的椎骨的两个端面板的主要接口，其通过合适的结构，像例如锯齿、棱角或金字塔形的凸起，提供最佳的初级稳定性。
根据本发明，两个区域的连接可以通过在生坯状态下接合并通过随后的共烧结来进行，从而产生材料决定的连接。
原则上，根据本发明，根据现有技术的任何种类的生坯中的成型是合适的，以确保两个区域的连接。特别地，多孔的第二区域可以直接在布置在特定模具中的两个整体式子区域中发泡。
这种植入物自然也可以由适于植入目的的其它材料制成，例如金属和由钛制成的金属线，而不是由陶瓷制成。然而，上面列出的各种优点，例如在成像中较少的伪像，一般无毒性等则取消。这同样也适用于下一个变型。
在根据图3和4的根据本发明的第二变型中，在生坯状态下的第二区域的多孔陶瓷的敏感边缘区域用陶瓷浆料渗滤。通过渗滤，这些区域被致密化。在随后的烧结中形成材料决定的连接，通过其保护融合部件的机械敏感区域。
根据本发明，特别是根据现有技术的快速原型方法适合于该变型的制备方法，因为由此使得能够逐步构建植入物，并且根据本发明的两个区域可以彼此独立地形成。
特别地，根据本发明，也可以利用该方法有针对性地设定或建立孔隙率的梯度或其它多孔结构，以便使陶瓷部件的弹性特性有针对性地与骨生长的机械要求相匹配。
特别地，本发明包括用于融合椎体的部件，其中所述部件由多孔多面体构成，所述多面体在至少一个面上具有带有致密化区域的边缘。
在一个优选实施方式中，由多孔多面体构成的部件在至少一个面上在两个对置边缘上各具有致密化区域。
在另一优选实施方式中，由多孔多面体构成的部件在至少一个面上具有带有环绕的致密化区域的边缘。
在另一优选实施方式中，由多孔多面体构成的部件在两个相互对置的面上具有带有致密化区域的边缘。
在另一优选实施方式中，由多孔多面体构成的部件在两个相互对置的面上各具有带有环绕的致密化区域的边缘。
在另一优选实施方式中，由多孔多面体构成的部件由多孔陶瓷制成。
在另一优选实施方式中，由多孔多面体构成的部件由多孔陶瓷制成并且允许大的弹性伸长率。
在由多孔多面体构成的部件的另一优选实施方式中，致密化区域由致密烧结的陶瓷制成。
在由多孔多面体构成的部件的另一优选实施方式中，致密化区域由具有高机械稳定性的致密烧结的陶瓷制成。
在由多孔多面体构成的部件的另一优选实施方式中，用于陶瓷的材料选自氧化铝、氧化锆或基于上述的混合陶瓷。
在由多孔多面体构成的部件的另一优选实施方式中，用于陶瓷的材料选自氧化锆增强的材料（ZTA，氧化锆增韧的氧化铝）。
在由多孔多面体构成的部件的另一优选实施方式中，用于陶瓷的材料是正方晶稳定的氧化锆。
在由多孔多面体构成的部件的另一优选实施方式中，用于陶瓷的材料是钇稳定的、铈稳定的或钆稳定的氧化锆。
在由多孔多面体构成的部件的另一优选实施方式中，用于多孔陶瓷的材料选自氧化铝、氧化锆或基于上述的混合陶瓷，其中所述材料另外含有生物活性物质，陶瓷通过其生物活化。
在多孔多面体的另一个优选实施方式中，通过基于磷酸钙的生物活性物质，通过类似玻璃的物质或通过磷化层进行生物活化。
在由多孔多面体构成的部件的另一优选实施方式中，所述生物活性物质基于磷酸钙、羟基磷灰石或磷酸三钙（TCP）。
在由多孔多面体构成的部件的另一优选实施方式中，所述类似玻璃的物质是名称为45S5的生物玻璃，其含有作为主要成分的SiO2（二氧化硅）、CaO（氧化钙）、Na2O（过氧化钠）和P2O5（五氧化二磷）。
在由多孔多面体构成的部件的另一优选实施方式中，多孔内部区域（第二区域）的有效宏观弹性模量<100GPa。
在由多孔多面体构成的部件的另一优选实施方式中，致密化区域具有在约500至2000MPa，优选地在700至1500MPa范围内的4点弯曲强度。
在由多孔多面体构成的部件的另一优选实施方式中，用于多孔陶瓷的材料由抗压强度> 10MPa的氧化锆基材料构成。
在由多孔多表面体构成的部件的另一优选实施方式中，致密化区域的材料具有多孔区域至少10倍高的抗压强度。
在由多孔多表面体构成的部件的另一优选实施方式中，多孔陶瓷具有以下参数：
在100和1000μm之间的孔径，
在75和85体积％之间的孔隙率，
孔的互连性。
在另一优选实施方式中，部件的几何形状与人椎骨的解剖学相匹配。
用于制备由多孔多面体构成的根据本发明的部件的方法包括使用模板技术/成型技术、直接发泡方法或冷冻发泡方法。
在该方法的一个优选实施方式中，多孔陶瓷的边缘区域（边缘）在第二步骤中通过用陶瓷浆料渗滤致密化。

Claims (25)

1.一种用于融合椎体的部件，其特征在于，所述部件由多孔多面体构成，所述多面体在至少一个面上具有带有致密化区域的边缘。
2.根据权利要求1所述的部件，其特征在于，所述部件由多孔多面体构成，所述多面体在至少一个面上在两个对置边缘上各具有致密化区域。
3.根据前述权利要求中任一项所述的部件，其特征在于，所述部件由多孔多面体构成，所述多面体在至少一个面上具有带有环绕的致密化区域的边缘。
4.根据前述权利要求中任一项所述的部件，其特征在于，所述部件由多孔多面体构成，所述多面体在两个相互对置的面上具有带有致密化区域的边缘。
5.根据前述权利要求中任一项所述的部件，其特征在于，所述部件由多孔多面体构成，所述多面体在两个相互对置的面上各具有带有环绕的致密化区域的边缘。
6.根据前述权利要求中任一项所述的部件，其特征在于，所述多孔多面体由多孔陶瓷构成。
7.根据前述权利要求中任一项所述的部件，其特征在于，所述多孔多面体由多孔陶瓷构成并且允许大的弹性伸长率。
8.根据前述权利要求中任一项所述的部件，其特征在于，所述致密化区域由致密烧结的陶瓷构成。
9.根据前述权利要求中任一项所述的部件，其特征在于，所述致密化区域由具有高机械稳定性的致密烧结的陶瓷构成。
10.根据前述权利要求中任一项所述的部件，其特征在于，所述陶瓷的材料选自氧化铝、氧化锆或基于上述的混合陶瓷。
11.根据前述权利要求中任一项所述的部件，其特征在于，所述陶瓷的材料选自氧化锆增强的材料（ZTA，氧化锆增韧的氧化铝）。
12.根据权利要求1至12中任一项所述的部件，其特征在于，所述陶瓷的材料是正方晶稳定的氧化锆。
13.根据权利要求14所述的部件，其特征在于，所述陶瓷的材料是钇稳定的、铈稳定的或钆稳定的氧化锆。
14.根据前述权利要求中任一项所述的部件，其特征在于，用于多孔陶瓷的材料选自氧化铝、氧化锆或基于上述的混合陶瓷，其中所述材料另外含有生物活性物质，陶瓷通过其生物活化。
15.根据前述权利要求中任一项所述的部件，其特征在于，所述生物活化通过基于磷酸钙的生物活性物质，通过类似玻璃的物质或通过磷化层进行。
16.根据权利要求17所述的部件，其特征在于，所述生物活性物质基于磷酸钙、羟基磷灰石或磷酸三钙（TCP）。
17.根据权利要求17所述的部件，其特征在于，所述类似玻璃的物质是名称为45S5的生物玻璃，其含有作为主要成分的SiO2（二氧化硅）、CaO（氧化钙）、Na2O（过氧化钠）和P2O5（五氧化二磷）。
18.根据前述权利要求中任一项所述的部件，其特征在于，所述多孔内部区域（第二区域）的有效宏观弹性模量<100GPa。
19.根据前述权利要求中任一项所述的部件，其特征在于，所述致密化区域具有在约500至2000MPa，优选地在700至1500MPa范围内的4点弯曲强度。
20.根据前述权利要求中任一项所述的部件，其特征在于，用于所述多孔陶瓷的材料由抗压强度> 10MPa的氧化锆基材料构成。
21.根据前述权利要求中任一项所述的部件，其特征在于，所述致密化区域的材料具有多孔区域至少10倍高的抗压强度。
22.根据前述权利要求中任一项所述的部件，其特征在于，所述多孔陶瓷具有以下参数：
在100和1000μm之间的孔径，
在75和85体积％之间的孔隙率和
孔的互连性。
23.根据前述权利要求中任一项所述的部件，其特征在于，所述部件的几何形状与人椎骨的解剖学相匹配。
24.一种用于制备根据权利要求1至24中任一项所述的部件的方法，其特征在于，使用模板技术/成型技术，直接发泡方法或冷冻发泡方法进行制备。
25.根据权利要求25所述的部件的制备方法，其特征在于，所述多孔陶瓷的边缘区域（边缘）在第二步骤中通过用陶瓷浆料渗滤致密化。
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9265620B2 (en) 2011-03-18 2016-02-23 Raed M. Ali, M.D., Inc. Devices and methods for transpedicular stabilization of the spine
JP6836899B2 (ja) 2013-03-14 2021-03-03 ラエド エム．アリ，エム．ディー．，インク． 側方椎体間固定装置、システム、及び方法
US10687962B2 (en) 2013-03-14 2020-06-23 Raed M. Ali, M.D., Inc. Interbody fusion devices, systems and methods
CN111227994A (zh) * 2018-11-28 2020-06-05 财团法人金属工业研究发展中心 多孔质生医植入物及其制造方法
WO2020116568A1 (ja) * 2018-12-06 2020-06-11 キヤノン株式会社 セラミックス物品の製造方法、及びセラミックス物品
JP2020093973A (ja) * 2018-12-06 2020-06-18 キヤノン株式会社 セラミックス物品の製造方法、及びセラミックス物品

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0621018A1 (en) * 1992-04-17 1994-10-26 Kyocera Corporation A prosthesis and a method of making the same
EP2058014A1 (en) * 2006-08-31 2009-05-13 Japan Science and Technology Agency Composite artificial bone
WO2010052283A1 (de) * 2008-11-07 2010-05-14 Advanced Medical Technologies Ag Implantat zur fusion von wirbelsäulensegmenten
FR2955025A1 (fr) * 2010-01-11 2011-07-15 Kasios Piece en titane poreux et son procede de fabrication.
CN102397588A (zh) * 2011-11-15 2012-04-04 东南大学 多孔镁合金三维增强可吸收医用复合材料及其制备方法
US20120116511A1 (en) * 2005-10-25 2012-05-10 Mark Borden Porous and Nonporous Materials for Tissue Grafting and Repair
US20120330420A1 (en) * 2001-05-01 2012-12-27 Amedica Corporation Spinal fusion implants
CN103068343A (zh) * 2010-07-23 2013-04-24 普里韦勒普-施皮内股份公司 手术植入物
CN103200902A (zh) * 2010-11-10 2013-07-10 三菱综合材料株式会社 多孔植入体材料
GB2500514A (en) * 2010-11-10 2013-09-25 Hoya Corp Vertebral spacer
DE102013224011A1 (de) * 2012-11-26 2014-05-28 Ceramtec Gmbh Endoprothetisches Bauteil

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58172260A (ja) * 1982-03-31 1983-10-11 東洋ゴム工業株式会社 強化セラミツク多孔体の製法
JPH0597551A (ja) * 1991-10-03 1993-04-20 Ngk Spark Plug Co Ltd リン酸カルシウムセラミツクス及びその製造方法
JP2004089326A (ja) * 2002-08-30 2004-03-25 Akira Nai 人工椎弓用部材および人工椎体用部材
US20060173542A1 (en) * 2004-12-28 2006-08-03 Takiron Co., Ltd. Biomaterial for artificial cartilage
JP2008541851A (ja) * 2005-05-27 2008-11-27 アメディカ コーポレイション セラミックの脛骨部品を有する人工膝関節
WO2008122595A2 (en) * 2007-04-05 2008-10-16 Cinvention Ag Biodegradable therapeutic implant for bone or cartilage repair
CA2878791A1 (en) * 2012-07-11 2014-01-16 Ceramtec Gmbh Ceramic component for fusing vertebral bodies

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0621018A1 (en) * 1992-04-17 1994-10-26 Kyocera Corporation A prosthesis and a method of making the same
US20120330420A1 (en) * 2001-05-01 2012-12-27 Amedica Corporation Spinal fusion implants
US20120116511A1 (en) * 2005-10-25 2012-05-10 Mark Borden Porous and Nonporous Materials for Tissue Grafting and Repair
EP2058014A1 (en) * 2006-08-31 2009-05-13 Japan Science and Technology Agency Composite artificial bone
WO2010052283A1 (de) * 2008-11-07 2010-05-14 Advanced Medical Technologies Ag Implantat zur fusion von wirbelsäulensegmenten
FR2955025A1 (fr) * 2010-01-11 2011-07-15 Kasios Piece en titane poreux et son procede de fabrication.
CN103068343A (zh) * 2010-07-23 2013-04-24 普里韦勒普-施皮内股份公司 手术植入物
CN103200902A (zh) * 2010-11-10 2013-07-10 三菱综合材料株式会社 多孔植入体材料
GB2500514A (en) * 2010-11-10 2013-09-25 Hoya Corp Vertebral spacer
CN102397588A (zh) * 2011-11-15 2012-04-04 东南大学 多孔镁合金三维增强可吸收医用复合材料及其制备方法
DE102013224011A1 (de) * 2012-11-26 2014-05-28 Ceramtec Gmbh Endoprothetisches Bauteil

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