DE102013104388A1 - Application-specific coating and structuring of implantable prostheses using laser techniques - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine implantierbare Prothese (1), mit wenigstens einer Pfanne (3), einem Kugelteil (2) und einem Schaft (4), wobei die Pfanne (3) über eine im Wesentlichen sphärische ausgebildete Aufnahme für das Kugelteil (2) verfügt, wobei wenigstens ein Teil der Aufnahme der Pfanne (3) und/oder des Kugelkopfes (2) über eine mit Hilfe des PLD-Verfahrens abgeschiedene Schicht verfügt.The invention relates to an implantable prosthesis (1) with at least one socket (3), a ball part (2) and a shaft (4), the socket (3) having an essentially spherical receptacle for the ball part (2) , wherein at least part of the receptacle of the pan (3) and / or the ball head (2) has a layer deposited using the PLD process.
Description
Die Erfindung betrifft implantierbare Prothesen, wie Hüft- oder Knieprothesen, sowie ein Verfahren zur Herstellung derartiger Prothesen durch Strukturierung der Oberfläche dieser Prothesen.The invention relates to implantable prostheses, such as hip or knee prostheses, and to a method for producing such prostheses by structuring the surface of these prostheses.
Aus dem Stand der Technik sind zahlreiche Prothesen bekannt, welche über eine strukturierte Oberfläche besitzen. Zum Beispiel existieren Hüftpfannen, welche über eine Schale aus Reintitan oder eine Titanlegierung, wie zum Beispiel TiAl6v4 verfügen, die als Schraub- oder Pressfit-Pfannen im Hüftknochen positioniert werden. Die Oberfläche derartiger Hüftpfannen wird gemäß dem Stand der Technik häufig im Bereich von 4 bis 6 Mikrometern aufgeraut.Numerous prostheses which have a structured surface are known from the prior art. For example, there are acetabular cups which have a shell of pure titanium or a titanium alloy, such as TiAl6v4, which are positioned as screw or pressfit cups in the hipbone. The surface of such acetabular cups is often roughened in the range of 4 to 6 micrometers according to the prior art.
Um ein besseres Einwachsen derartiger Prothesen im Knochen eines Patienten zu ermöglichen, wird gemäß einem weiteren aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren vorgeschlagen, die Prothesen mit einer Kalziumphosphatbeschichtung von ca. 20 Mikrometern bei einer Oberflächenrauigkeit von 40 bis 80 Mikrometern für TiAlGv4 zu versehen.In order to enable a better ingrowth of such prostheses in the bone of a patient, according to another known from the prior art, it is proposed to provide the prostheses with a calcium phosphate coating of about 20 microns with a surface roughness of 40 to 80 microns for TiAlGv4.
Auch wird im Stand der Technik vorgeschlagen in diese Hüftpfanne eine Schale aus hochvernetztem Polyethylen oder ein Keramik-Inlay einzubringen. Die innere Oberfläche ist dabei eine Kugeloberfläche mit geringster Oberflächenrauigkeit. In eine solche Schale wird meist ein Standard-Kugelkopf aus Aluminiumoxidkeramik eingebracht, der mittels eines Konus auf den Schaft aufgesetzt wird. Die Keramikköpfe gibt es auch als Variante mit Titanhülse.It is also proposed in the art to introduce in this acetabulum a shell of highly cross-linked polyethylene or a ceramic inlay. The inner surface is a spherical surface with minimal surface roughness. In such a shell usually a standard ball head made of alumina ceramic is introduced, which is placed on the shaft by means of a cone. The ceramic heads are also available as a variant with titanium sleeve.
Eine Schale aus hochvernetzten Polyethylen, wird gemäß dem Stand der Technik unter Einwirkung von Gammastrahlung erzeugt. Die Gammastrahlung durchdringt dabei die gesamte Struktur und verhärtet dabei die gesamte Struktur. Dadurch verliert die Schale jedoch auch an Elastizität, was unerwünscht ist.A shell of highly cross-linked polyethylene is produced according to the prior art under the influence of gamma radiation. The gamma radiation penetrates the entire structure and hardens the entire structure. As a result, however, the shell also loses elasticity, which is undesirable.
Es wird ebenfalls im Stand der Technik vorgeschlagen, auf den Schaft einer Prothese, welcher häufig aus Titan besteht, zum besseren Anwachsen des Knochens (Osteointegration) eine Hydroxyl-Apatit-Beschichtung aufzubringen, die eine Rauigkeit von 20 bis 50 Mikrometern aufweist. Es ist dabei vorgeschlagen, dass sich die Beschichtung auf etwa ¾ des Schaftes vom oberen Ende (nahe dem Kugelkopf) des Schaftes aus gesehen erstreckt.It is also proposed in the prior art to apply to the shaft of a prosthesis, which is often made of titanium, for better growth of the bone (osteointegration) a hydroxyl apatite coating having a roughness of 20 to 50 micrometers. It is proposed that the coating extends to about ¾ of the shaft from the upper end (near the ball head) seen from the shaft.
Die Rauigkeit auf dem dann nicht mit Hydroxyl-Apatit beschichteten unteren Ende beträgt 4 bis 6 Mikrometer, wobei der Schaft mit einem Standardkonus versehen ist. Ein derartiger Schaft ist für eine zementfreie Einbringung vorgesehen.The roughness on the then non-hydroxyl apatite coated lower end is 4 to 6 microns, with the stem provided with a standard cone. Such a shaft is intended for a cementless insertion.
Aus dem Stand der Technik sind auch die Paarung eines Kobalt-Chrom-Molybdän-Kopfes mit einer Polyethylen-Schale sowie die Verwendung eines Schaftes aus diesem Material vorgesehen.From the prior art, the mating of a cobalt-chromium-molybdenum head with a polyethylene shell and the use of a shaft made of this material are provided.
Als schwerwiegende Mängel für alle diese aus dem Stand der Technik bekannten Prothesen werden der Bruch einzelner Komponenten, die Entstehung von Entzündungen durch den Abrieb der Polyethylen-Schale und die Erhöhung der Chrom- und Kobalt-Ionen in der Körperflüssigkeit angesehen. Durch erhöhte Metall-Ionen kann ebenfalls Allergie gegen die betreffenden Bestandteileausgelöst werden.Serious deficiencies for all these prostheses known from the prior art are the fracture of individual components, the formation of inflammations due to the abrasion of the polyethylene shell and the increase in chromium and cobalt ions in the body fluid. Increased metal ions can also trigger allergy to the components in question.
Die Verwendung eines Schaftes aus Kobalt-Chrom-Molybdän-Material (Co-Cr-Mo) führt in der Regel nicht zu wesentlich erhöhten Metallionenkonzentration.The use of a cobalt-chromium-molybdenum (Co-Cr-Mo) shaft generally does not result in significantly increased metal ion concentration.
Der Abrieb der Polyethylen-Schale entsteht sowohl bei einem Keramikkugelkopf als auch bei einem Metallkugelkopf.The abrasion of the polyethylene shell arises both in a ceramic ball head and in a metal ball head.
Durch die Bewegung des Metallkugelkopfes im Zusammenwirken mit der Gelenkschmiere werden einzelne Atome aus dem Metallverbund gelöst, die als Ionen in die Körperflüssigkeit (Gelenkschmiere, Blut, Lymphe) gelangen können.By the movement of the metal ball head in cooperation with the synovial fluid, individual atoms are released from the metal compound, which can enter the body fluid (synovial fluid, blood, lymph) as ions.
Ebenfalls sind Keramik-Keramik-Reibpaarungen und hochvernetztes Polyethylen-ZrO-Keramik-Reibpaarungen (Schale, Kugelkopf) aus dem Stand der Technik bekannt geworden, die keinen Verschleiß oder nur noch sehr geringen Abrieb erzeugen, weil die ZrO-Keramik sehr glatt und hart ist und eine geringe Reibung aufweist.Also ceramic-ceramic friction pairings and highly cross-linked polyethylene ZrO ceramic friction pairings (shell, ball head) have become known from the prior art, which produce no wear or very little abrasion, because the ZrO ceramic is very smooth and hard and has a low friction.
Die Aufgabe der Erfindung besteht demnach darin, die aus dem Stand der Technik erwachsenden Probleme zu reduzieren, abzustellen oder eine Alternative für bestehende Vorschläge anzubieten.The object of the invention is thus to reduce the problems arising from the prior art, to turn it off or to offer an alternative to existing proposals.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einer Prothese gemäß Anspruch 1 sowie einem Verfahren zur Herstellung derartiger Prothesen gemäß Anspruch 11 gelöst.According to the invention this object is achieved with a prosthesis according to
Dementsprechend verfügt die erfindungsgemäße Prothese über wenigstens eine Pfanne, ein Kugelteil und einen Schaft, wobei die Pfanne über eine im Wesentlichen sphärische ausgebildete Aufnahme für das Kugelteil verfügt und wobei wenigstens ein Teil der Oberfläche des Kugelteils und/oder der inneren Oberfläche der Aufnahme über eine oder mehrere mit Hilfe des PLD-Verfahrens abgeschiedene Schichten, so genannten Funktionsschichten verfügt. Vorzugsweise sind auch andere Oberflächen der Prothese ganz oder teilweise mit einer derartigen Schicht oder mit derartigen Schichten versehen.Accordingly, the prosthesis according to the invention has at least one pan, a ball part and a shaft, wherein the pan has a substantially spherical trained receptacle for the ball part and wherein at least a part of the surface of the ball part and / or the inner surface of the receptacle via a or several deposited by the PLD process layers, so-called functional layers has. Preferably, other surfaces of the prosthesis are wholly or partially provided with such a layer or with such layers.
Gemäß einer Ausführungsform besteht wenigste eine der Schichten aus Aluminiumoxid, Zirconium(II)-oxid, Titan, Silber, Hydroxyl-Apatit oder TiAl6v4 oder enthält einen dieser Stoffe bzw. Legierungen. Vorzugsweise ist sowohl das Kugelteil, als auch die Aufnahme der Pfanne aus Titan gebildet und weist Beschichtungen auf. According to one embodiment, at least one of the layers consists of aluminum oxide, zirconium (II) oxide, titanium, silver, hydroxyl apatite or TiAl6v4 or contains one of these substances or alloys. Preferably, both the ball part, as well as the receptacle of the pan is formed of titanium and has coatings.
Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, dass auf besonders günstige Weise selbst aus dem Stand der Technik bekannte implantierbare Prothesen durch Abscheidung und ggf. Strukturierung zu dem erfindungsgemäßen Gegenstand umgeformt werden können.One advantage of the invention is that in a particularly favorable manner, even implantable prostheses known from the prior art can be transformed into the article according to the invention by deposition and optionally structuring.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform verfügt das Kugelteil und/oder die Aufnahme der Pfanne über tetraedisch gebundene amorphe Kohlenstoffschichten (ta-C). Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist diese tetraedisch gebundene amorphe Kohlenstoffschicht silberdotiert. Vorzugsweise ist das ta-C in mehreren Schichten auf einem aus Titan gebildeten Kugelteil und/oder einer aus Titan gebildeten Aufnahme der Pfanne angeordnet. Durch die Beschichtung ist es möglich, die Wandung der Pfanne besonders dünn herzustellen. Vorzugsweise ist der Radius des Kugelteils nur um maximal 8,5 mm kleiner, als der Außenradius der Pfanne, besonders bevorzugt sogar nur um maximal 7,5 mm kleiner und noch weiter bevorzugt nur um maximal 5 mm kleiner.According to a particularly preferred embodiment, the ball part and / or the receptacle of the pan has tetrahedral bound amorphous carbon layers (ta-C). According to a further embodiment, this tetrahedral bonded amorphous carbon layer is silver doped. The ta-C is preferably arranged in several layers on a ball part formed from titanium and / or a receptacle of the pan formed from titanium. The coating makes it possible to produce the wall of the pan particularly thin. Preferably, the radius of the ball part is only smaller by a maximum of 8.5 mm than the outer radius of the pan, more preferably even only by a maximum of 7.5 mm smaller and even more preferably only by a maximum of 5 mm smaller.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Pfanne zweiteilig mit einer inneren und einer äußeren Schale aufgebaut, wobei die innere Schale aus einem thermoplastischen Material gebildet ist, welches dann besonders bevorzugt mit Funktionsschichten beschichtet ist. Vorzugsweise wird zur Verbesserung der Eigenschaftes des thermoplastischen Kunststoffes für die Prothese der Kunststoff mit Hilfe von Elektronenstrahlen vernetzt. Dabei wird die Vernetzung so gesteuert, dass nur die obere Schicht entsprechend hart wird und die bestehende Elastizität des Kunststoffes im Wesentlichen erhalten bleibt.According to one embodiment, the pan is constructed in two parts with an inner and an outer shell, wherein the inner shell is formed from a thermoplastic material, which is then particularly preferably coated with functional layers. Preferably, to improve the property of the thermoplastic for the prosthesis, the plastic is crosslinked by means of electron beams. In this case, the crosslinking is controlled so that only the upper layer is correspondingly hard and the existing elasticity of the plastic is substantially retained.
Der Abrieb ist im Wesentlichen eine Folge der auftretenden Kräfte und der Reibung. Natürlicherweise werden die Belastungsspitzen durch die Knorpelschicht in der Gelenkpfanne und dem Kugelkopf (jeweils 3 bis 4 mm) sowie durch Gelenkschmiere gedämpft. Aus diesem Grund besitzt eine vorteilhafte Ausführungsform der Prothese einen zweischaligen Aufbau der Pfanne mit einer inneren Schale, welche vorzugsweise während des Implantier-Prozesses in einer äußeren Schale der Pfanne beispielsweise durch eine Schnappverbindung verankert wird.The abrasion is essentially a consequence of the forces and the friction occurring. Of course, the load peaks are attenuated by the cartilaginous layer in the socket and the ball head (each 3 to 4 mm) and by synovial fluid. For this reason, an advantageous embodiment of the prosthesis has a bivalve structure of the cup with an inner shell, which is preferably anchored during the implantation process in an outer shell of the pan, for example by a snap connection.
Gemäß dieser vorteilhaften Ausführung ist besonders bevorzugt eine Dämpfungsvorrichtung in dem Gelenk vorgesehen, welche die Aufnahme von Belastungsspitzen, die ansonsten von einer Knorpelschicht aufgefangen würden auffängt. Eine solche Dämpfungsvorrichtung kann entweder durch die innere Schale gebildet sein, welche zumindest teilweise flexibel ausgebildet ist, es kann auch gemäß verschiedener Ausführungsformen eine Gel-Dämpfung vorgesehen sein oder es können stauchbare Mittel in der äußeren Schale vorgesehen sein. Durch die zweischalige Ausgestaltung werden gleichzeitig ein unkomplizierter Einbau und eine genaue Ausrichtung der Aufnahme der Pfanne ermöglicht.According to this advantageous embodiment, a damping device is particularly preferably provided in the joint, which absorbs the recording of load peaks that would otherwise be absorbed by a cartilage layer. Such a damping device can be formed either by the inner shell, which is at least partially flexible, it can also be provided according to various embodiments, a gel damping or it can be provided compressible means in the outer shell. Due to the two-shell design at the same time an uncomplicated installation and accurate alignment of the recording of the pan allows.
Gemäß unterschiedlichen Ausführungsformen ist die Oberfläche der implantierbaren Prothese zumindest in Teilbereichen grob-und/oder nanostrukturiert. Vorzugsweise verfügt die Prothese über eine Längsriffelung über 50–100% der gesamten Länge des Schaftes, wobei ein Streifenabstand von 0,5 bis 1,5 mm, eine Streifenbreite von 0,5 bis 15 mm und eine Erhebung zwischen 0,3 und 0,5 Mikrometern vorgesehen sind.According to various embodiments, the surface of the implantable prosthesis is coarse and / or nanostructured, at least in some areas. Preferably, the prosthesis has a longitudinal corrugation over 50-100% of the total length of the shaft, wherein a strip spacing of 0.5 to 1.5 mm, a strip width of 0.5 to 15 mm and a survey between 0.3 and 0, 5 microns are provided.
Vorzugsweise ist die Originaloberfläche – besonders bevorzugt zusätzlich zu den Längsriffeln – so strukturiert, dass eine Grobstruktur zwischen 10 bis 500 Mikrometern in der Oberfläche vorliegt. Eine derartig ausgebildete Struktur lässt sich vor allem mit einem Femtosekundenlaser im Wege der Laserablation herstellen.Preferably, the original surface is - particularly preferably in addition to the longitudinal corrugations - structured so that a coarse structure between 10 to 500 microns in the surface is present. Such a structure can be produced, above all, with a femtosecond laser by way of laser ablation.
Vorzugsweise sind zudem Teile der Prothese, insbesondere die Außenseite der Pfanne und der Schaft durch Umlagerung (Ripple-Bildung) um den Faktor 2 bis 4 oberflächenvergrößert. Auch die Ripple-Bildung lässt sich verfahrenstechnisch gut mit einem Femtosekundenlaser umsetzen.In addition, parts of the prosthesis, in particular the outer side of the socket and the shaft, are enlarged by a factor of 2 to 4 by rearrangement (ripple formation). Also the ripple formation can be procedurally well implemented with a femtosecond laser.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind zumindest Teile der Prothese mit mehreren Schichten versehen, welche bevorzugt mit Hilfe des PLD-Verfahrens aufgetragen wurden und dementsprechende Eigenschaften aufweisen. Als eine der Schichten ist vorzugsweise Silber gemäß einer Ausführungsform vorgesehen, welche von einer oder mehreren Schichten verdeckt oder teilverdeckt ist und antibiotische Eigenschaften ausübt. Zum Aufbringen einer Schicht wird dabei das Laserpulsverfahren PLD verwendet, wodurch eine Schicht mit einer Dicke von etwa 10 Nanometern erzeugt wird und mittels eines zweiten Lasers entspannt wird.According to a particularly preferred embodiment, at least parts of the prosthesis are provided with a plurality of layers, which were preferably applied by means of the PLD method and have corresponding properties. As one of the layers, silver is preferably provided according to an embodiment which is concealed by one or more layers or partially concealed and exerts antibiotic properties. To apply a layer, the laser pulse method PLD is used, whereby a layer with a thickness of about 10 nanometers is produced and is relaxed by means of a second laser.
Anschließend wird die nächste Schicht erzeugt. Durch die Kombination mehrerer Schichten mit einer Ripple-Struktur wird eine Ausführungsform bereit gestellt, bei welcher „vergrabene” Schichten teilweise wirksam oder langzeitwirksam gemacht werden.Subsequently, the next layer is generated. By combining multiple layers with a ripple structure, an embodiment is provided in which "buried" layers are made partially effective or long term.
Bei der Herstellung dieser Schicht-Strukturen können gleichzeitig zwei bis drei Stoffe abgeschieden werden oder in wechselnder Reihenfolge diese übereinander gelagert werden. Dadurch wird es möglich, Silber als eine Schicht bzw. in einer Schicht als Antibiotikum einzubringen. Die Schicht kann auch durch eine oder mehrere aufgebrachte andere Schichten vergraben werden. So können gemäß einer Ausführungsform durchaus 10 bis 15-fach die Schichten übereinander gelagert werden und sind aufgrund der eingebrachten Bewegungsenergie fest haftend auf dem Grundmaterial angehaftet. Vorzugsweise ist die Mehrheit dieser Schichten aus ta-C gebildet und dazwischen können gemäß unterschiedlichen Ausführungsformen eine oder mehrere Schichten aus beispielsweise Silber oder einem anderen Metall oder Legierung angeordnet sein. Wenn das Grundmaterial der Prothese bzw. des Prothesenteils dies zulässt ist die erste Schicht durch das Grundmaterial gebildet, indem mittels Laserimpulsen im Bereich von 7 bis 15 Mm, bevorzugt 10 Mm das Grundmaterial aufgeschmolzen und geglättet ist. Darauf sind dann die verschleißarmen Schichten aufgebracht.In the production of these layer structures, two to three substances can be deposited simultaneously be stored or stored in alternating order one above the other. This makes it possible to introduce silver as a layer or in a layer as an antibiotic. The layer may also be buried by one or more other layers applied. Thus, according to one embodiment, the layers can be stored one on top of the other by a distance of 10 to 15 times and are firmly adhered to the base material due to the kinetic energy introduced. Preferably, the majority of these layers are formed of ta-C and in between, according to different embodiments, one or more layers of, for example, silver or another metal or alloy may be arranged. If the base material of the prosthesis or of the prosthesis part permits this, the first layer is formed by the base material, by means of laser pulses in the range of 7 to 15 μm, preferably 10 μm, the base material being melted and smoothed. Then the low-wear layers are applied.
Bei einer bestimmten Ausführungsform, bei der wenigstens 3 Schichten für zumindest eine Teiloberfläche der Prothese vorgesehen sind, ist die zweite Schicht aus der geglätteten Oberfläche der ersten Schicht gebildet indem diese zusätzlich in einem Bereich von 3 bis 5 Mm mittels Laserimpulsen mikrogehärtet ist. Auf der gehärteten Schicht ist eine fest haftende verschleißarme dritte Schicht aufgebracht, die eine Schichtdicke von 1 bis 2 Mm, bevorzugt 1,5 Mm aufweist.In a particular embodiment wherein at least 3 layers are provided for at least a partial surface of the prosthesis, the second layer is formed from the smoothed surface of the first layer by additionally microcuring it in a range of 3 to 5 μm by means of laser pulses. On the hardened layer, a firmly adhering, low-wear third layer is applied, which has a layer thickness of 1 to 2 μm, preferably 1.5 μm.
Vorzugsweise wird auf dem Kugelteil eine oder mehrere ta-C-Schichten (diamantähnliche Kohlenstoffstruktur) mit einer Schichtdicke von 1 bis 1,5 Mikrometern aufgebracht.Preferably, one or more ta-C layers (diamond-like carbon structure) having a layer thickness of 1 to 1.5 micrometers are applied to the ball part.
Diese Schicht erreicht Vickershärte von ca. 4000 bis 5000 HV und ist damit doppelt so hart, wie eine Zirkonoxydschicht. Sie ist fest haftend und reibungsarm und sehr glatt und führt zu einer wesentlichen Verlängerung der Haltbarkeit des Systems.This layer reaches Vickers hardness of about 4000 to 5000 HV and is thus twice as hard as a Zirkonoxydschicht. It is firmly adherent and low friction and very smooth and leads to a substantial extension of the durability of the system.
Bei einem Kugelteil aus Metall ergibt sich eine Sperrschichtwirkung, sodass aus dem Kugelteil über Abrieb oder Gelenkschmiere keine Metall Ionen mehr freigesetzt werden. Um eine Ionenfreisetzung bei einem Schaft aus Cr-Co-Mo zu unterbinden wird dieser mit einer Schicht mit Reintitan oder TiAl6v4 beschichtet und mit den entsprechenden Strukturen für den zementfreien Einbau versehen.In the case of a ball part made of metal, a barrier action results, so that no metal ions are released from the ball part via abrasion or joint lubrication. In order to prevent an ion release in a shaft made of Cr-Co-Mo it is coated with a layer of pure titanium or TiAl6v4 and provided with the corresponding structures for the cement-free installation.
Um entzündungsgefährdete Patienten langfristig vor Entzündungen zu schützen, wird vorgeschlagen, alle nicht an der Prothesenfunktion beteiligten Flächen mit einer silberdotierten ta-C-Schicht zu versehen. Das sind die Innenseite der Hüftpfanne, die Oberseite der Gelenkschale und der Übergang vom Konus zum Schaft. Gleichzeitig kann für diese Patienten eine Silberdotierung der ta-C-Kugelteilbeschichtung vorgesehen werden. Hierdurch wird die Verwendung von Metallprothesen für Allergiepatienten ermöglicht.In order to protect inflammation-prone patients against inflammation in the long term, it is proposed to provide all surfaces not involved in the prosthetic function with a silver-doped ta-C layer. These are the inside of the acetabulum, the top of the acetabulum, and the transition from the cone to the stem. At the same time, a silver doping of the ta-C spherical part coating can be provided for these patients. This allows the use of metal prostheses for allergy patients.
Vorzugsweise ist die äußerste, strukturierte Schicht der Prothese zumindest in einem Teilbereich aus Diamant, Titan, oder ähnlichen biokompatiblen Hartstoffen aufgebaut. Diese Schicht kann auch erzeugt sein, indem in einem Grenzbereich der darunter liegenden vorzugsweise mikrogehärteten Schicht Titan eingebracht ist.Preferably, the outermost, structured layer of the prosthesis is constructed at least in a partial region of diamond, titanium, or similar biocompatible hard materials. This layer can also be produced by introducing titanium into a boundary region of the underlying, preferably micro-hardened, layer.
Diese Oberflächen-Schicht des Kugelteils und/oder der inneren Oberfläche der Aufnahme der Pfanne ist vorzugsweise mittels Laserimpulsen strukturiert, vorzugsweise mit einer Periode von zwischen 400 und 800 Nanometern und besonders bevorzugt zwischen 500 und 700 Nanometern und noch weiter bevorzugt von in etwa 600 Nanometern und einer Tiefe von vorzugsweise 200 bis 500 nm. Es hat sich überraschender Weise gezeigt, dass diese Strukturierung die Reibung erheblich mindert. Hierfür wird bevorzugt ein Dioden Laser mit einer Wellenlänge zwischen 400 und 800 Nanometern verwendet.This surface layer of the ball portion and / or the inner surface of the receptacle of the pan is preferably structured by means of laser pulses, preferably with a period of between 400 and 800 nanometers and more preferably between 500 and 700 nanometers and even more preferably in about 600 nanometers and a depth of preferably 200 to 500 nm. It has surprisingly been found that this structuring significantly reduces the friction. For this purpose, a diode laser with a wavelength between 400 and 800 nanometers is preferably used.
Auf Oberfläche der Prothese, welche zum Einwachsen in das Körpergewebe vorgesehen ist, wird besonders bevorzugt eine Strukturierung im Bereich von 53 bis 75 Nanometern verwendet. Diese wird bevorzugt mit Hilfe eines UV Lasers durch Wellenlängen zwischen 154 und 248 Nanometern hergestellt und weist die hierfür charakteristische Struktur auf. Es hat sich herausgestellt, dass mit den besagten Wellenlängen eine gute Zufallsverteilung der Erhöhungen und Vertiefungen ergibt.On the surface of the prosthesis, which is intended for incorporation into the body tissue, structuring in the range of 53 to 75 nanometers is particularly preferably used. This is preferably produced by means of a UV laser by wavelengths between 154 and 248 nanometers and has the characteristic structure for this. It has been found that with the said wavelengths a good random distribution of the elevations and depressions results.
Dies bewirkt, dass sich die Endothelzellen besonders gut auf der Oberfläche ansiedelnThis causes the endothelial cells to settle particularly well on the surface
Als Struktur sind gemäß unterschiedlichen Ausführungsformen eine Ripple-Struktur, eine Riffle Struktur, eine Doppelripple Struktur oder eine unterbrochene Doppelripple Struktur vorgesehen. Vorzugsweise ist die Doppelripple Struktur v-förmig ausgebildet. Aber auch eine unterbrochene Doppelripple Struktur oder eine einfache Ripple Struktur kann gemäß weiterer Ausführungsformen v-förmig ausgestaltet sein.As a structure, according to various embodiments, a ripple structure, a riffle structure, a double ripple structure or an interrupted double ripple structure are provided. Preferably, the double ripple structure is V-shaped. But even a broken double ripple structure or a simple ripple structure can be designed in accordance with V-shaped embodiments according to further embodiments.
Zwischen dem Kugelteil und der inneren Oberfläche der Aufnahme der Pfanne und/oder zwischen der inneren und der äußeren Schale ist gemäß einer Ausführungsform eine geeignete Dämpfungsschicht aufgebracht. Gleiches gilt gemäß einer weiteren Ausführungsform für die die innere und die äußere Schale. Die Dämpfungsschicht kann dabei stoßdämpfend wirken. Vorzugsweise ist die Dämpfungsschicht mit einer Schichtdicke von bevorzugt 0,2 bis 0,5 mm aufgetragen.Between the ball part and the inner surface of the receptacle of the pan and / or between the inner and the outer shell, according to one embodiment, a suitable damping layer is applied. The same applies according to a further embodiment for the inner and the outer shell. The damping layer can act shock-absorbing. Preferably, the damping layer is applied with a layer thickness of preferably 0.2 to 0.5 mm.
Bei den Ausführungsformen, bei denen eine dritte Schicht eine Ripple-, Doppelripple- oder unterbrochene Doppelriffle-Struktur aufweist, bildet sich im Verlauf der weiteren Benutzung eine selbststabilisierende, schmierende Schicht heraus. Selbst bei einer im Wesentlichen punktförmigen Beschädigung der strukturierten Oberfläche bildet sich im Verlauf der weiteren Bewegung wieder eine selbstschmierende Schicht durch die vorgesehenen Materialien und Strukturen.In the embodiments in which a third layer has a ripple, double ripple or discontinuous double rippled structure, a self-stabilizing lubricating layer forms during further use. Even with substantially punctiform damage to the structured surface, a self-lubricating layer forms again through the materials and structures provided in the course of the further movement.
Ein weiterer, selbständig erfinderischer Aspekt der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ausrichtung und Verbringung der Pfanne einer implantierbaren Prothese, mit einem zum Griff, einer Fläche zum Aufsitzen auf der Stirnfläche der Wandung der Pfanne, wenigstens einer Schlagfläche und Mitteln zum Zentrieren der Schlagfläche in Bezug auf die Wandung der Pfanne.Another, self-inventive aspect of the invention relates to a device for aligning and transferring the socket of an implantable prosthesis, with a handle, a surface for seating on the end face of the wall of the pan, at least one impact surface and means for centering the impact surface with respect to the wall of the pan.
Weitere Einzelheiten der Erfindung gehen aus den Zeichnungen anhand der Beschreibung hervor.Further details of the invention will become apparent from the drawings with reference to the description.
Dabei sollen die in den beschriebenen Ausführungsbeispielen offenbarten Merkmalskombinationen nicht limitierend auf die Erfindung wirken, vielmehr sind auch die Merkmale der unterschiedlichen Ausführungen miteinander kombinierbar.In this case, the feature combinations disclosed in the described embodiments should not limit the invention, but also the features of the different embodiments are combined.
In den Zeichnungen zeigen:In the drawings show:
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Implantierbare ProtheseImplantable prosthesis
- 22
- Kugelteilspherical part
- 33
- Pfanne mit AufnahmePan with receptacle
- 44
- Schaftshaft
- 55
- Innere Schale aus PETInner shell made of PET
- 66
- Schicht aus ta-CLayer of ta-C
- 77
- Schicht aus AGLayer from AG
- 88th
- Schicht aus ta-CLayer of ta-C
- 99
- Bereich einer Ripple-StrukturArea of a ripple structure
- 1010
- Vorrichtung zum Verbringen einer Pfanne einer ProtheseDevice for transferring a socket of a prosthesis
- 1111
- GriffHandle
- 1212
- Aufsitzflächeseating surface
- 1313
- Zentriermittelcentering
- 1414
- Zentrierte SchlagflächeCentered clubface
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