DE10334122A1

DE10334122A1 - Implantat und Verfahren zu dessen Modellierung

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Publication number: DE10334122A1
Application number: DE10334122A
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Iseki; Keita Abe; Yoshiyuki Ogawara
Original assignee: Pentax Corp
Current assignee: ISEKI, HIROSHI, TOKIO/TOKYO, JP; Hoya Corp
Priority date: 2001-08-30
Filing date: 2003-07-25
Publication date: 2004-02-12
Also published as: US7113841B2; JP2004057355A; FR2843537B1; GB2379185B; US20030042641A1; FR2829017A1; DE10240157A1; JP2003153925A; GB2379185A; JP4060063B2; US20040138591A1; US7050877B2; JP4083492B2; FR2843537A1; JP2003070816A; GB0220208D0

Abstract

In einem Verfahren zur Modellierung eines in einem Knochendefekt anzubringenden Implantats werden auf Grundlage von durch Magnetresonanz-Tomografie gewonnenen Messdaten eine Vielzahl tomografischer Bilddaten des Knochens ermittelt und auf deren Grundlage dreidimensionale Bilddaten erzeugt. Dann wird die Form eines fehlenden Knochenteils abgeschätzt, um so dreidimensionale Implantat-Daten zu ermitteln. Zum Abschätzen der Form des fehlenden Knochenteils wird zunächst eine vorläufige Implantatform abgeschätzt, deren Rand Formübereinstimmung mit dem Umriss des Randes von in dem Knochendefekt vorhandenen Seitenwänden an der distalen Knochenfläche aufweist und eine vorbestimmte Dicke hat. Dann werden Daten, die auf den Knochen überlagerte Teile der vorläufigen Implantatform bezogen sind, aus den auf die vorläufige Implantatform bezogenen Daten gelöscht, so dass die dreidimesionalen Implantat-Daten eine Form des äußeren Randes wiedergeben, die mit der Form der Seitenwände des Knochendefekts übereinstimmt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Modellierung eines Implantats sowie ein Implantat, das auf Grundlage eines durch diese Modellierung erzeugten Modells hergestellt worden ist.

Ist durch einen Unfall, z.B. einen Verkehrsunfall, ein Teil eines Knochens, z.B. eines Schädelknochens, eines Gesichtsknochens oder eines Kieferknochens verloren gegangen, so wird in den Knochendefekt ein aus künstlichem Material bestehendes Implantat eingesetzt und dort fixiert, d.h. eine Wiederherstellung des Knochendefekts vorgenommen. Eine solche Wiederherstellung des Knochendefekts wird auch dann vorgenommen, wenn ein Knochenteil wegen eines Knochentumors oder dergleichen in einer chirurgischen Operation entfernt worden ist.

Bei dieser Wiederherstellung des Knochendefekts spielen Material und Form des Implantats eine wichtige Rolle.

Als Implantatmaterial werden weitläufig Keramiken oder dergleichen wegen ihrer ausgezeichneten biologischen Verträglichkeit eingesetzt.

Die Implantatform wird üblicherweise wie folgt bestimmt.

Zunächst werden unter Anwendung des Verfahrens der Computertomografie, kurz CT, verschiedene Querschnittsbilder des den Defekt aufweisenden Knochens aufgenommen. Anschließend werden für jedes CT-Bild des Knochens jeweils eine Holzplatte angefertigt, dessen Form dem zugeordneten CT-Bild entspricht. Die so angefertigten Platten werden dann aufeinandergestapelt und miteinander verklebt. Dadurch erhält man ein Knochenmodell, dessen Form der des Knochens entspricht. Anschließend wird Ton oder dergleichen in den in dem Knochenmodell vorhandenen Defektbereich eingebracht, um so eine Tonnachbildung herzustellen, deren Form der des Knochendefekts entspricht. Die so hergestellte Nachbildung ist an ihrer Außenfläche mit Stufen versehen, die jeweils der Dicke der zugehörigen Platte entsprechen.

Aus dieser Nachbildung wird dann mit einem Harzmaterial eine Hohl- oder Negativform gegossen, die anschließend dazu verwendet wird, eine Positivform aus einem Harzmaterial zu fertigen. Die Außenfläche dieser Positivform wird dann durch Schaben mittels eines Schneidwerkzeugs von seinen Stufen befreit. Die so erhaltene Positivform wird zur Festlegung der Implantatform eingesetzt, d.h. zur Festlegung der Form des fehlenden Knochenteils, der in dem Knochendefekt eigentlich vorhanden sein sollte.

Wird die Form des Implantats nach dem oben beschriebenen Verfahren modelliert, so treten jedoch folgende Probleme auf.

Bei dem oben beschriebenen Verfahren wird das Modell unter Verwendung mehrerer Platten geformt. Jede dieser Platten ist vergleichsweise dick. Dadurch wird es schwierig, ein Modell des den Defekt aufweisenden Knochens präzise zu formen.

Außerdem wird in dem oben beschriebenen Verfahren die Außenfläche der Positivform mittels eines Schneidwerkzeugs oder dergleichen zu einer glatten Fläche geschabt, ohne die Form der Seitenwände des Knochendefekts zu berücksichti gen. Deshalb besteht die Gefahr, dass das nach diesem Verfahren modellierte Implantat nur geringe Formübereinstimmung mit dem Knochendefekt aufweist.

Um die Formübereinstimmung des Modells zu verbessern, können in dem herkömmlichen Verfahren die verwendeten Platten dünner gemacht werden. Jedoch sind auch dieser Vorgehensweise Grenzen gesetzt, und es bleibt schwierig, für eine zufriedenstellende Formübereinstimmung zu sorgen. Außerdem führt die Verwendung von dünnen Platten dazu, dass die Herstellung der Nachbildung relativ viel Zeit in Anspruch nimmt. Diese Maßnahme ist deshalb praktisch nicht anwendbar, wenn ein Patient mit einem Knochendefekt nicht über längere Zeit unbehandelt bleiben darf.

Wird die Form des Implantats in oben beschriebener Weise bestimmt, so müssen mehrere CT-Abtastbilder in verschiedenen Querschnitten eines den Defekt aufweisenden Knochens aufgenommen werden. Da CT-Abtastbilder unter Einsatz von Röntgenstrahlen aufgenommen werden, wird der Patient zwangsläufig vergleichsweise hohen Dosen an Röntgenstrahlen ausgesetzt. Um ein noch genauer geformtes Modell zu formen, müssen noch mehr CT-Abtastbilder aufgenommen werden, was dazu führt, dass der Patient noch höheren Dosen an Röntgenstrahlung ausgesetzt wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Modellierung eines Implantats anzugeben, das ausgezeichnete Formübereinstimmung mit einem zu behandelnden Knochendefekt hat. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, ein nach diesem Verfahren hergestelltes Implantat anzugeben.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Durch das Verfahren nach Anspruch 1 ist es möglich, ein Implantat herzustellen, das ausgezeichnete Formübereinstimmung mit einem Knochendefekt hat.

Durch die in den Ansprüchen 2 bis 7 angegebenen Weiterbildungen ist es jeweils möglich, die Formübereinstimmung mit dem Knochendefekt weiter zu verbessern.

Das Implantat nach Anspruch 10 hat ausgezeichnete Formübereinstimmung mit dem Knochendefekt.

Indem das Implantat gemäß Anspruch 11 gefertigt wird, kann auch bei einer komplizierten Implantatform ausgezeichnete Abmessungsgenauigkeit erreicht werden.

Durch die Weiterbildung nach Anspruch 12 wird die biologische Verträglichkeit des Implantats mit dem behandelten Körper weiter verbessert.

Die Erfindung wird im Folgenden an Hand der Figuren näher erläutert. Darin zeigen:
1 eine Darstellung dreidimensionaler Daten eines Knochens, die auf Grundlage einer Vielzahl tomografischer Bilddaten erzeugt werden,
2 eine Darstellung, die einen Zustand zeigt, in dem Umrissdaten der distalen Fläche eines fehlenden Knochenteils, der in dem Knochendefekt eigentlich vorhanden sein sollte, den Knochendefekt-Daten überlagert sind,
3 eine Darstellung, die einen Zustand zeigt, in dem Daten des eine vorbestimmte Dicke aufweisenden fehlenden Knochenteils den Knochendefekt-Daten überlagert sind,
4 eine Darstellung, die Daten des fehlenden Knochenteils zeigt, der so bearbeitet ist, dass er mit den geneigten Flächen der Seitenwände des Knochendefekts übereinstimmt,
5 den Aufbau einer Einrichtung, die in dem Verfahren zum Herstellen eines Implantats gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel eingesetzt wird,
6 einen ersten Schritt des Herstellungsverfahrens,
7 einen zweiten Schritt des Herstellungsverfahrens,
8 einen dritten Schritt des Herstellungsverfahrens,
9 einen Zustand, in dem der erste bis dritte Verfahrensschritt nach den 6 bis 8 wiederholt ausgeführt worden sind, und
10 die Form eines Implantats, das durch wiederholte Ausführung der in den 6 bis 8 gezeigten Schritte erhalten worden ist.
Im Folgenden werden unter Bezugnahme auf die Figuren ein Verfahren zur Modellierung eines Implantats sowie ein nach dem Verfahren hergestelltes Implantat an Hand eines Ausführungsbeispiels beschrieben.
1 ist eine Darstellung dreidimensionaler Daten eines Knochens, die auf Grundlage einer Vielzahl tomografischer Bilddaten erzeugt werden. 2 ist eine Darstellung, die einen Zustand zeigt, in dem Umrissdaten der distalen Fläche eines fehlenden Knochenteils, der in dem Knochendefekt eigentlich vorhanden sein sollte, den Knochendefekt-Daten überlagert sind. 3 ist eine Darstellung, die einen Zustand zeigt, in dem Daten des eine vorbestimmte Dicke aufweisenden fehlenden Knochenteils den Knochendefekt-Daten überlagert sind. 4 ist eine Darstellung, die Daten des fehlenden Knochenteils zeigt, die so bearbeitet worden sind, dass sie mit den geneigten Flächen der Seitenwände des Knochendefekts übereinstimmen. In den 2 bis 4 gibt die obere Seite die Seite der distalen Knochenfläche, d.h. der Außenfläche des Knochens, und die untere Seite die Seite der proximalen Knochenfläche, d.h. der Innenfläche des Knochens, in der Darstellung der dreidimensionalen Daten an.
Die Erfindung ist hinsichtlich des Knochens, auf den ein Implantat angewendet wird, nicht auf einen bestimmten Knochen beschränkt. Vorzugsweise wird jedoch das Implantat auf einen Knochen angewendet, der bezüglich einer Ebene symmetrisch ist. Ist nämlich der Knochen bezüglich einer Ebene symmetrisch, so kann die Form der distalen Implantatfläche in einfacher Weise abgeschätzt werden.
Beispiele für einen solchen Knochen sind ein Stirnknochen, ein Gesichtsknochen oder ein Kieferknochen. Im Folgenden wird ein Beispiel beschrieben, bei dem das Implantat nach der Erfindung auf einen Schädelknochen angewendet wird.
Erzeugung dreidimensionaler Knochen-Bilddaten
Wie in 1 gezeigt, werden zunächst dreidimensionale Daten 10 eines Knochens erzeugt, der einen Knochendefekt aufweist. Diese Daten werden im Folgenden als Knochen-Bilddaten bezeichnet. Die dreidimensionalen Knochen-Bilddaten 10 werden auf Grundlage mehrerer tomografischer Bilddaten erzeugt.
Als tomografische Bilddaten werden Daten genutzt, die nach dem Verfahren der Magnetresonanz-Tomografie, kurz MRI, gemessen worden sind.
Bei der Messung der MRI-Daten wird das Phänomen der Magnetresonanz genutzt. Während bei einer CT-Abtastung eine Belastung mit Röntgenstrahlen nicht vermieden werden kann, tritt eine solche Belastung in der Magnetresonanz-Tomografie nicht auf. Da deshalb in der Magnetresonanz-Tomografie das Risiko einer Belastung mit Röntgenstrahlen nicht in Betracht gezogen werden muss, können viele und detailreiche tomografische Bilddaten aus einem Knochen gewonnen werden, in den ein Implantat eingesetzt werden soll. Das hergestellte Implantat wird deshalb ausgezeichnete Formübereinstimmung mit dem Knochendefekt aufweisen.
Es kommt vor, dass sich mit der Zeit die Form eines Knochendefekts z.B. infolge von Osteogenese, d.h. Knochenbildung, ändert. Um ein Implantat mit ausge zeichneter Formübereinstimmung zu erhalten, muss deshalb der Zeitraum möglichst kurz gehalten werden, der zwischen dem Zeitpunkt der Messung der tomografischen Bilddaten des Knochens und dem Zeitpunkt der Wiederherstellung des Knochendefekts liegt. Da in der Magnetresonanz-Tomografie keine Röntgenstrahlen eingesetzt werden, muss das Risiko einer Belastung mit Röntgenstrahlen nicht in Betracht gezogen werden, auch wenn die Messung wiederholt wird. Werden die MRI-Messungen einige Male wiederholt, so können deshalb die neuesten tomografischen Daten zur Modellierung des Implantats genutzt werden, ohne dass Nachteile durch eine Belastung mit Röntgenstrahlen auftreten. Auf diese Weise erhält man ein Implantat mit ausgezeichneter Formübereinstimmung.
Wird zur Messung tomografischer Daten eines Knochens die Computertomografie angewendet, so kommt es vor, dass der Patient in Abhängigkeit des Körperbereichs, in dem der Knochendefekt liegt, eine erzwungene Körperhaltung bei der Messung einnehmen muss. Dies stellt für den Patienten eine Belastung dar. In der Magnetresonanz-Tomografie können dagegen tomografische Bilddaten in beliebigen Querschnitten ermittelt werden, ohne die Körperhaltung des Patienten ändern zu müssen. Dadurch wird die Belastung des Patienten verringert.
Das Verfahren, nach dem eine Vielzahl tomografischer Bilddaten ermittelt wird, ist nicht auf ein bestimmtes Verfahren beschränkt. Vorzugsweise wird jedoch folgendes Verfahren angewendet. Durch Invertieren eines Schwellwertes von MRI-Messdaten erhält man Schwellwert-invertierte Daten, aus denen anschließend ein dem Knochen zugeordneter Bereich extrahiert wird. Der Grund für dieses Vorgehen wird im Folgenden erklärt.
Knochengewebe besteht hauptsächlich aus Phosphat wie Calciumphosphat, so dass der Gehalt an Wasserstoffatomen im Vergleich zu anderen Gewebearten, z.B. Muskelgewebe, Bindegewebe, Epithelgewebe und dergleichen, gering ist. Üblicherweise wird die MRI-Messung in der Weise durchgeführt, dass Wasserstoffatome (¹N) erfasst werden. In einem Bild, das den direkt durch die MRI-Abtastung gewonnenen Messdaten entspricht, ist deshalb der Knochen selbst im Wesentlichen unsichtbar. Aus diesem Grunde werden in herkömmlichen Verfahren zur Modellierung des Implantats MRI-Messdaten nicht genutzt, sondern CT-Messdaten, da aufgrund von CT-Messdaten der Knochen selbst eindeutig visualisiert werden kann. In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung werden dagegen MRI-Daten genutzt, in denen der Schwellwert der MRI-Messdaten invertiert ist, wodurch man die oben angegebenen Schwellwert-invertierten Daten erhält. Auf Grundlage dieser Schwellwert-invertierten Daten kann der zu dem Knochen gehörige Bereich deutlich abgebildet werden. Dadurch wird es möglich, in einfacher Weise nur Daten zu extrahieren, die auf den zu dem Knochen gehörigen Bereich bezogen sind (tomografische Bilddaten des Knochens).
In diesem Zusammenhang ist darauf hinzuweisen, dass die MRI-Messdaten nicht auf solche Daten beschränkt sind, die auf der Magnetresonanz von Wasserstoffatomen (¹H) beruhen. So können die MRI-Messdaten auch unter Ausnutzung der Magnetresonanz anderer Nuklide als Wasserstoffatome (¹H) erhalten werden, z.B. ³¹P. Im lebenden Körper ist P (Phosphor) gleichmäßig verteilt und insbesondere im Knochengewebe enthalten. Wird eine zur Erfassung von ³¹P fähige MRI-Sonde eingesetzt, so können deshalb deutliche Bilddaten des Knochens selbst in Form von MRI-Bilddaten ermittelt werden. So ist es möglich, tomografische Bilddaten des Knochens zu ermitteln, ohne eine Invertierung eines Schwellwertes von MRI-Messdaten vorzunehmen.
Indem die Vielzahl von tomografischen Daten gleichsam übereinandergestapelt wird, können dreidimensionale Bilddaten 10 erzeugt werden.
Der Scheiben- oder Schnittabstand der tomografischen Daten, d.h. der Abstand zwischen den benachbarten tomografischen Bildern oder Abtastebenen, ist nicht auf einen bestimmten Wert beschränkt. Er liegt jedoch vorzugsweise bei 0,1 bis 5 mm, noch besser bei 0,3 bis 3 mm.
Ist der Scheibenabstand kleiner als der untere Grenzwert, so wird die von der Größe des Implantats abhängige Anzahl an benötigten tomografischen Bildern möglichenweise zu groß. Dadurch nimmt die zum Erzeugen der dreidimensionalen Bilddaten 10 erforderliche Zeit zu. Außerdem ist eine weitere Verbesserung der Bildqualität der dreidimensionalen Bilddaten 10 nicht zu erwarten, so dass auch die Abmessungsgenauigkeit des herzustellenden Implantats nicht besser wird.
Übersteigt dagegen der Scheibenabstand den oberen Grenzwert, so besteht die Gefahr, dass die Qualität der dreidimensionalen Bilddaten nicht zufriedenstellend ist.
Vorzugsweise erhält man die dreidimensionalen Bilddaten 10, indem gleichsam auf der Außenfläche eine Glättung durchgeführt wird, nachdem eine Vielzahl tomografischer Bilddaten gleichsam übereinandergestapelt worden ist. Eine solche Glättung führt dazu, dass das hergestellte Implantat eine ausgezeichnete Formübereinstimmung mit dem Knochendefekt aufweist. Auf Grundlage der so erhaltenen dreidimensionalen Bilddaten wird die Form eines fehlenden Knochenteils abgeschätzt, der in dem Knochendefekt 101 früher vorhanden war oder aber dort hätte vorhanden sein sollen. Die Form eines solchen fehlenden Knochenteils erhält man als dreidimensionale Bilddaten, d.h. als auf den fehlenden Knochenteil bezogene Daten 13, im folgenden auch als Fehlknochen-Daten bezeichnet. Auf Grundlage der Fehlknochen-Daten erzeugt man dreidimensionale, auf das Implantat bezogene Daten, im Folgenden als Implantat-Daten bezeichnet.
Die Fehlknochen-Daten 13 erhält man beispielsweise nach folgendem Verfahren.
Abschätzung der Form der distalen Fläche eines fehlenden Knochenteils.
Um die Fehlknochen-Daten 13 zu erhalten, werden zunächst auf Grundlage der in oben beschriebener Weise erhaltenen dreidimensionalen Bilddaten Daten 131 erzeugt, die auf den Umriss der distalen Fläche des fehlenden Knochenteils, der in dem Knochendefekt 101 vorhanden sein sollte, bezogen sind.
Als Daten 131 können Umrissdaten der distalen Fläche des fehlenden Knochenteils, der in dem Knochendefekt 101 vorhanden sein sollte, so wie sie sind verwendet werden. (Diese Daten kann man aus den dreidimensionalen Bilddaten 10 erhalten.) Erhält man jedoch die dreidimensionalen Bilddaten 10 aus einem Knochen, der bezüglich einer Ebene symmetrisch ist, so erhält man die Daten 131 des Umrisses der distalen Fläche vorzugsweise wie folgt.
Zunächst geht man von zwei geteilten Körpern aus, die man erhält, wenn man die dreidimensionalen Daten 10 gleichsam entlang einer Symmetrieebene 102 teilt, nämlich einen den Knochendefekt 101 aufweisenden Körper 11 und einen Körper 12 ohne Knochendefekt.
Anschließend wird zumindest ein Teil der auf die Form der distalen Fläche des Körpers 12 bezogenen Daten invertierend auf die Seite des Körpers 11 übertragen. In diesem Fall müssen die zu übertragenden, auf die Form der distalen Fläche des Körpers 12 bezogenen Daten zumindest Daten eines unversehrten Teils 103 enthalten, der einen Teil des Körpers 12 bildet, der symmetrisch zu dem Knochendefekt 101 ist.
Werden die auf die Form der distalen Fläche bezogenen Daten des Körpers 12 auf diese Weise übertragen, so stellt der Bereich, in dem die Daten beider Körper 11 und 12 einander überlagert sind, einen unversehrten Teil 105 des Körpers 11 dar. Indem man die Daten des Teils extrahiert, die nicht den auf die Form der distalen Fläche bezogenen Daten des Körpers 11 überlagert sind, kann die Form der distalen Fläche eines an dem Knochendefekt 101 anzubringenden Implantats in Gestalt von Daten 132 bestimmt werden, im folgenden als Distalflächenform-Daten bezeichnet (vgl. 2). Der Umriss des Randes der so erhaltenen Distalflächenform-Daten 132 wird als Umriss-Daten 131 der Fehlknochen-Daten 13 genutzt.
Selbst wenn die Form des Umrisses des Randes der in dem Knochendefekt vorhandenen Seitenwände 104 nicht bekannt ist, können auf diese Weise ausreichend genaue Umriss-Daten 131 ermittelt werden. Durch Anwenden eines solchen Verfahrens ist es möglich, zusätzlich zu den Umriss-Daten 131 die Distalflächenform-Daten 132 des fehlenden Knochenteils zu ermitteln. Indem man die Distalflächenform-Daten 132 auf diese Weise ermittelt, kann eine komplizierte Knochenform, z.B. feine, an dem Knochen ausgebildete Unregelmäßigkeiten, abgeschätzt werden. Es kann so ein Implantat gefertigt werden, das eine ausgezeichnete Formübereinstimmung mit dem Knochendefekt hat.
Da in dem oben beschriebenen Verfahren die Form der distalen Fläche des in dem Knochendefekt 101 fehlenden Knochenteils mit Daten eines anderen Teils des Knochens, nämlich den auf die distale Fläche bezogenen Daten des symmetrischen, unversehrten Teils 103, abgeschätzt wird, kann ein Implantat gefertigt werden, das eine ausgezeichnete Formübereinstimmung mit dem Knochendefekt hat, selbst wenn dieses Implantat vergleichsweise groß ist.
Vorzugsweise bilden die so abgeschätzten Distalflächenform-Daten 132 eine kontinuierliche Fläche mit der distalen Fläche, die durch die dreidimensionalen Bilddaten 10 gegeben ist. Dadurch weist das gefertigte Implantat eine ausgezeichnete Formübereinstimmung mit dem Knochendefekt auf.
In dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel werden die Umriss-Daten 131 und die Distalflächenform-Daten 132 gleichzeitig ermittelt. Diese Daten können jedoch auch separat ermittelt werden. Beispielsweise können diese Distalflächenform-Daten 132 bestimmt werden, nachdem die Umriss-Daten 131 ermittelt sind.
Abschätzung der Dicke des Implantats
Die Form des eine vorbestimmte Dicke aufweisenden Implantats wird mittels der wie oben beschrieben abgeschätzten Distalflächenform-Daten 132 abgeschätzt. Dadurch werden Daten einer vorläufigen Implantatform ermittelt, aus der man die Fehlknochen-Daten 13 erhält.
Üblicherweise wird die Dicke des Implantats mittels der Dicke des in dem unversehrten Teil 105 angeordneten Knochens abgeschätzt.
Wird die Dicke des Implantats auf diese Weise abgeschätzt, so hat der Umriss des äußeren Randes des Implantats für gewöhnlich in Richtung der Implantatdicke im wesentlichen gleichbleibende Form. Dies bedeutet, dass die äußere Randfläche der vorläufigen Implantatform, d.h. die äußere Randfläche, die in Kontakt mit den Seitenwänden 104 kommen soll, eine glatte oder ebene Form im Wesentlichen ohne Unregelmäßigkeiten hat.
Die auf die vorläufige Form des Implantats bezogenen Daten können dreidimensionale Daten beliebiger Art sein, dargestellt durch Punkte, Linien oder Ebenen.
Abschätzung der Form der äußeren Randfläche
Die Seitenwände des Knochendefekts weisen üblicherweise feine Unregelmäßigkeiten auf. Die Seitenwände 104 haben nämlich in Richtung der Knochendicke keine gleichbleibende Form. So hat der Knochendefekt in vielen Fällen distalseitig eine größere Flächenausdehnung als proximalseitig. Dies liegt daran, dass ein Knochendefekt üblicherweise derart hinsichtlich seiner Form bearbeitet wird, dass das Implantat nicht in das Innere des Schädelknochens fällt, bevor es auf dem Knochendefekt aufgebracht ist.
Die in oben beschriebener Weise erhaltenen, auf die vorläufige Form des Implantats bezogenen Daten enthalten deshalb zwangsläufig Bereiche, die dem unversehrten Teil 105 der dreidimensionalen Bilddaten 10 überlagert sind, wenn die auf die vorläufige Form bezogenen Daten dem Knochendefekt 101 in den dreidimensionalen Bilddaten überlagert werden. Diese Überlagerungsbereiche sind in 3 als schraffierte Dreiecke dargestellt. Bleiben solche Überlagerungsbereiche unverändert, so ist das gefertigte Implantat nicht gleichförmig mit den Seitenwänden des Knochendefekts, wenn es an letzterem angebracht ist.
Die Erfindung sieht deshalb vor, die auf die vorläufige Form des Implantats bezogenen Daten so zu korrigieren, dass sie mit den Seitenwänden 104 gleichförmig sind, wenn sie dem Knochendefekt 101 in den dreidimensionalen Bilddaten 10 überlagert werden, wodurch man die Fehlknochen-Daten 13 erhält. Eines der Merkmale der Erfindung liegt nämlich darin, dass das Implantat so modelliert wird, dass es im endbearbeiteten Zustand eine gute Formübereinstimmung mit den Seitenwänden des Knochendefekts aufweist.
Eine solche Korrektur kann beispielsweise in der Weise erfolgen, dass die Daten der Überlagerungsbereiche 133, in denen die auf die vorläufige Form des Implantats bezogenen Daten dem unversehrten Teil 105 überlagert sind, in einem Zustand, in dem sich die Distalflächenform-Daten 132 in Formübereinstimmung mit dem distalseitigen Umriss des Knochendefekts befindet, aus den auf die vorläufige Form des Implantats bezogenen Daten gelöscht werden. Die auf diese Weise korrigierten vorläufigen Flächendaten des Implantats werden als Fehlknochen-Daten 13 verwendet, auf deren Grundlage man dreidimensionale Implantatdaten erhält.
Ein auf Grundlage dieser dreidimensionalen Implantatdaten gefertigtes Implantat weist ausgezeichnete Formübereinstimmung mit den Seitenwänden des Knochendefekts auf. Das gefertigte Implantat ist deshalb äußerst stabil, wenn es an dem Knochen angebracht ist.
Da das Implantat erfindungsgemäß so modelliert wird, dass es gleichförmig mit den Seitenwänden des Knochendefekts ist, kann auf eine Feinbearbeitung (Trimmen) des Implantats, wie er bisher während der chirurgischen Operation vorgenommen werden musste, verzichtet werden. So kann die Operationszeit verkürzt und die Belastung des Patienten verringert werden.
Die in dieser Weise erhaltenen Fehlknochen-Daten 13 können, so wie sie sind, als Formdaten, d.h. dreidimensionale Implantatdaten für die Implantatherstellung genutzt werden. Nach Bedarf können sie jedoch auch noch korrigiert werden. Beispiele für solche Korrekturen der Fehlknochen-Daten 13 sind Änderungen der Krümmung oder der Dicke für zumindest einen Teil der Fehlknochen-Daten 13. Durch solche Korrekturen hat das endgefertigte Implantat ausgezeichnete Formübereinstimmung mit dem Knochen. Das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren modellierte Implantat kann, aber muss nicht, eine spiegelbildliche Beziehung zu dem symmetrischen, nicht versehrten Teil 103 haben.
Die in dieser Weise erhaltenen Fehlknochen-Daten 13 sind annehmbar, wenn zumindest ein Teil ihres Randes gleichförmig mit den Seitenwänden 104 des Knochendefekts in den dreidimensionalen Bilddaten 10 ist. Vorzugsweise sind jedoch die Fehlknochen-Daten 13 über ihren gesamten äußeren Rand gleichförmig mit den Seitenwänden des Knochendefekts in den dreidimensionalen Bilddaten 10. In letzterem Fall ist das endbearbeitete Implantat noch stabiler an dem Knochendefekt gehalten.
Herstellung des Implantats
Im Folgenden wird das erfindungsgemäße Implantat beschrieben. Dieses Implantat wird auf Grundlage der oben beschriebenen Modellierung hergestellt. In diesem Zusammenhang ist darauf hinzuweisen, dass bei der Herstellung des Implantats die in dem oben beschriebenen Verfahren schließlich erhaltenen Fehlknochen-Daten 13, an einen die Korrekturen schon vorgenommen sind, verschiedenen Operationen wie z.B. einer Rotation oder dergleichen unterzogen werden können.
Im Folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen des Implantats unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben.
5 zeigt den Aufbau eine Einrichtung, die in dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren eingesetzt wird. 6 zeigt einen ersten Schritt, 7 einen zweiten Schritt und 8 einen dritten Schritt des Herstellungsverfahrens. 9 zeigt den Zustand nach wiederholter Durchführung der in den 6 bis 8 gezeigten Schritte. 10 zeigt die Form eines Implantats, an dem die in den 6 bis 8 gezeigten Schritte wiederholt ausgeführt wurden.
Ein Implantat 9 nach der Erfindung kann beispielsweise mittels der in 5 gezeigten Einrichtung 1 hergestellt werden.
Wie in 5 gezeigt, umfasst die Einrichtung 1 einen Zuführteil 2 in Form eines Behälters, eine Formbühne 3, eine Walze 4 und einen Zuführkopf 5.
In dem Zuführteil 2 ist ein Materialpulver 6 gespeichert, mit dem das Implantat 9 gefertigt wird.
Ein Bodenteil 21 des Zuführteils 2 besteht aus einem Kolben, der in vertikaler Richtung bewegbar ist.
Die Formbühne 3 bildet eine Bühne oder einen Tisch, auf dem das Materialpulver 6, das von dem Zuführteil 2 zugeführt wird, mit einer Reaktionsflüssigkeit 7 zur Reaktion gebracht wird, um das Implantat 9 zu fertigen.
Auch die Formbühne 3 ist so ausgebildet, dass sie in vertikaler Richtung bewegbar ist.
Die Walze 4 rotiert um eine Achse 41 und bewegt sich so im Wesentlichen in horizontaler Richtung über den Zuführteil 2 und die Formbühne 3. Die Walze 4 hat die Funktion, auf der Formbühne 3 aus dem von dem Zuführteil 2 zugeführten Materialpulver eine Schicht 61 auszubilden.
Der Zuführkopf 5 hat die Funktion, die Reaktionsflüssigkeit 7 zumindest auf einem Teil der aus dem Materialpulver 6 gebildeten Schicht 61 zu verteilen.
Der Zuführteil 2, die Formbühne 3 und die Walze 4 haben jeweils eine vorbestimmte Länge in Tiefenrichtung, d.h. senkrecht zur Zeichenebene nach 5. Der Zuführkopf 5 bewegt sich gemeinsam mit der Walze 4 in horizontaler Richtung. Er kann sich auch entlang der Tiefenrichtung bewegen, während er sich in horizontaler Richtung bewegt.
Im Folgenden werden die Verfahrensschritte des mit der Einrichtung 1 arbeitenden Herstellungsverfahrens beschrieben.
(1) Ausbilden einer aus dem Materialpulver bestehenden Schicht (erster Schritt)
Zunächst wird mit dem in dem Zuführteil 2 vorgesehenen Materialpulver 6 die Schicht 61 auf der Formbühne 3 ausgebildet.
Wie in 6 gezeigt, bewegt sich in diesem Ausführungsbeispiel die Walze 4 in horizontaler Richtung über den Zuführteil 2 und die Formbühne 3, während sie um die Achse 41 rotiert. Dabei wird das Materialpulver 6 in der Nähe der oberen Fläche des Zuführteils 2 auf die Formbühne 3 befördert, um so die Schicht 61 auszubilden.
Hinsichtlich der mittleren Dicke der so ausgebildeten Schicht 61 bestehen kein_e besonderen Beschränkungen. Sie liegt jedoch vorzugsweise in einem Bereich von 0,1 mm bis 0,5 mm, noch besser in einem Bereich von 0,1 mm bis 0,3 mm.
Ist die mittlere Dicke der Schicht 61 kleiner als der untere Grenzwert, so neigt die Schicht 61 dazu, in verschiedenen Bereichen verschieden dick zu sein. Außerdem erfordert die Herstellung des Implantats, abhängig von dessen Größe, viel Zeit, wodurch die Produktivität herabgesetzt wird.
Übersteigt dagegen die mittlere Dicke der Schicht 61 den oberen Grenzwert, so reagiert die Reaktionsflüssigkeit 7 nicht in ausreichendem Maße, so dass die mechanische Festigkeit des hergestellten Implantats 9 möglicherweise nicht zufriedenstellend ist. Außerdem besteht die Gefahr, dass die Abmessungsgenauigkeit des Implantats 9 herabgesetzt ist.
Der verbleibende Teil des vor einem Zuführteil 2 beförderten Materialpulvers wird in einem Sammelteil 8, beispielsweise einem Behälter, gesammelt.
(2) Verteilen der Reaktionsflüssigkeit (zweiter Schritt)
sAnschließend wird zumindest ein Teil der in oben beschriebener Weise ausgebildeten Schicht 61 in Kontakt mit der Reaktionsflüssigkeit 7 gebracht. Die Reaktionsflüssigkeit 7 wird an verschiedenen Punkten auf die Schicht 61 verteilt, indem der Zuführkopf 5 nicht nur in horizontaler Richtung, sondern auch in Tiefenrichtung bewegt wird.
Dadurch entwickelt sich die chemische Reaktion zwischen der Reaktionsschicht 7 und dem die Schicht 61 bildenden Materialpulver 6. Durch diese chemische Reaktion wird das Materialpulver 6 zu einem Teil 62 gehärtet.
Dadurch ist es möglich, das Materialpulver 6 ohne Zugabe eines Bindemittels zu härten. Das so erhaltene Implantat 9 hat weniger Unreinheiten, d.h es ist hochrein. Insbesondere weist das so erhaltene Implantat eine ausgezeichnete biologische Verträglichkeit auf. Das Zusammenwirken des Materialpulvers 6 und der Reaktionsflüssigkeit 7 wird im Folgenden im Detail beschrieben.
In diesem Ausführungsbeispiel wird die Reaktionsflüssigkeit 7 von dem Zuführkopf 5 in Form von Tröpfchen verteilt. Durch die Flüssigkeitszufuhr in Form von Tröpfchen kann das Materialpulver 6 genau und effizient an einer Zielposition mit der Reaktionsflüssigkeit 7 in Kontakt gebracht werden. Die Abmessungsgenauigkeit des so erhaltenen Implantats wird so ausgezeichnet. Außerdem wird die Produktivität verbessert.
Wie in 7 gezeigt, bewegt sich in diesem Verfahrensschritt der Zuführkopf 5 oberhalb des Zuführteils 2 und der Formbühne 3 sequenziell in horizontaler Richtung, um die Reaktionsflüssigkeit 7 in Form von Tröpfchen verteilen, so dass der gehärtete Teil 62 einem Zielmuster entspricht. Das Verteilungsmuster der Reaktionsflüssigkeit 7 ist durch das durch das oben beschriebene Modellierungsverfahren erhaltene dreidimensionale Muster des Implantats bestimmt. Ist zu erwarten, dass der gehärtete Teil 62 später schrumpft, so wird das Verteilungsmuster unter Berücksichtigung der möglichen Schrumpfung bestimmt.
(3) Dritter Schritt
Indem der Boden 21 des Zuführteils nach oben bewegt wird, wird anschließend die Höhe der oberen Fläche des in dem Zuführteil 2 gehaltenen Materialpulvers 6 eingestellt. Indem sich die Formbühne 3 nach unten bewegt, wird die Höhe der oberen Fläche der Schicht 61 eingestellt.
In diesem Fall ist die Bewegungsstrecke des Bodens 21 vorzugsweise etwa gleich der Höhe des Pulver, das im ersten Verfahrensschritt von dem Zuführteil 2 zugeführt worden ist. Die Bewegungsstrecke der Formbühne 3 ist vorzugsweise etwa gleich der mittleren Dicke der in dem ersten Verfahrensschritt ausgebildeten Schicht 61. So können die aufeinandergestapelten Schichten 62 in ihrer Dicke konstant gehalten werden.
Indem der erste, der zweite und der dritte Verfahrensschritt wiederholt werden, werden eine Anzahl von Schichten 61 übereinandergestapelt, wie in 9 gezeigt ist. Dadurch erhält man aus den gehärteten Abschnitten 62 ein Implantat, dessen Form dem durch das oben beschriebene Modellierungsverfahren erzeugten dreidimensionalen Muster entspricht.
In diesem Ausführungsbeispiel wird also das Implantat 9 hergestellt, indem die gehärteten Teile 62 übereinandergeschichtet werden. So kann auch ein Implantat mit einer komplizierten Zielform hergestellt werden. Außerdem erhält man das Implantat mit ausgezeichneter Abmessungsgenauigkeit. Schließlich erfordert die Herstellung des Implantats nur vergleichsweise kurze Zeit, so dass das Implantat beispielsweise für eine Notfalloperation verwendet werden kann.
Wie in 10 gezeigt, wird anschließend die Formbühne 3 nach oben bewegt, um das nicht gehärtete Materialpulver 6 zu entfernen. Dadurch erhält man das dreidimensionale Implantat 9 mit der gewünschten Zielform. Das nicht gehärtete Materialpulver 6 kann beispielsweise durch Luft weggeblasen und damit entfernt werden.
Nach Bedarf können in einer Vorbehandlung, Zwischenbehandlung oder Nachbehandlung weitere Behandlungsschritte durchgeführt werden, z.B. Sintern oder das Imprägnieren mit Arzneimitteln, z.B. einem Knochenbildungsfaktor wie BMP, TGF oder einem Knocheninduzierungsfaktor wie PG.
Vorzugsweise hat das so erhaltene Implantat 9 eine geeignete Porosität. Ist dies der Fall, so gelangen die Knochenbildungszellen (Osteoblast) einfach in die Poren des Implantats, wenn letzteres in den Körper implantiert wird. Dadurch schreitet die Knochenbildung gleichmäßig voran.
Auch kann die Zeit verkürzt werden, bis das Implantat seine stabilisierende Wirkung zeigt. Die Porosität des Implantats liegt vorzugsweise im Bereich von 10 bis 90 Vol.-%, noch besser im Bereich von 30 bis 80 Vol.-%.
Vorteilhaft bilden die in dem Implantat 9 enthaltenen Poren eine kontinuierliche, d.h. vernetzte Anordnung. Ihre mittlere Porengröße ist vorzugsweise größer als 100 μm. Ist die mittlere Porengröße kleiner als 100 μm, so gelangen die Knochenbildungszellen kaum in die in dem Implantat 9 ausgebildeten Poren, so dass die Knochenbildung möglicherweise nicht wie gewünscht voranschreitet.
Übersteigt die Porosität des Implantats 9 den oberen Grenzwert, so hat das Implantat 9 möglicherweise keine ausreichende mechanische Festigkeit.
Wie oben beschrieben, wird in diesem Ausführungsbeispiel das Materialpulver 6 durch seine Reaktion mit der Reaktionsflüssigkeit 7 gehärtet. Dies bedeutet, dass das Materialpulver 6 ohne Zugabe eines Bindemittels gehärtet werden kann. Das so erhaltene Implantat 9 enthält demnach weniger Verunreinigungen, d.h. es weist hohe Reinheit auf. Infolgedessen weist das Implantat ausgezeichnete biologische Verträglichkeit auf.
Auch das Materialpulver 6 und die Reaktionsflüssigkeit 7 weisen ausgezeichnete biologische Verträglichkeit auf. Auch wenn nicht in Reaktion getretenes Materialpulver 6 und/oder nicht in Reaktion getretene Reaktionsflüssigkeit 7 in dem Im plantat 9 verbleiben, kann so eine nachteilige Wirkung dieser Substanzen im Körper vermieden werden.
Im Folgenden werden das Materialpulver 6 und die Reaktionsflüssigkeit 7 genauer beschrieben.
Materialpulver
In diesem Ausführungsbeispiel wird als Materialpulver beispielsweise Pulver verwendet, das α-Tricalciumphosphat (α-TCP), Tetracalciumphosphat (TeCP) und Calciumhydrogenphosphat enthält.
Das α-Tricalciumphosphat (α-TCP) und Tetracalciumphosphat (TeCP) sind nach bekannten Verfahren hergestellt. Alternativ kann als Pulver eine Mischung aus α-Tricalciumphosphat (α-TCP) und Tetracalciumphosphat (TeCP) verwendet werden, die man durch Sintern von Hydroxylapatit erhält.
Dabei wird das Hydroxylapatit beispielsweise unter verringertem Druck bei einer Temperatur von 1150°C bis 1450°C etwa eine Stunde lang gesintert.
Als Calciumhydrogenphosphat, das ebenfalls nach einem der bekannten Verfahren hergestellt ist, wird entweder Anhydrat (CaHPO₄) oder Hydrat, z.B. Dihydrat wie CaHPO₄·2N₂O oder dergleichen verwendet.
Nach Bedarf kann das Materialpulver zusätzlich zu den vorstehend genannten drei Bestandteilen Hydroxylapatit, Fluorapatit, β-Tricalciumphosphat, Calciumpyrophosphat und dergleichen enthalten.
Das Materialpulver 6 wird zur chemischen Reaktion gebracht, wenn es mit der Reaktionsflüssigkeit in Kontakt kommt, um gehärtet zu werden. Dies wird später im Detail beschrieben.
Das Ca/P-Verhältnis des Materialpulvers 6 liegt vorzugsweise in einem Bereich von 1,40 bis 1,80, noch besser in einem Bereich von 1,40 bis 1,67. Ist das Ca/P-Verhältnis kleiner als 1,40 oder größer als 1,80, so ist möglicherweise die Reaktionsgeschwindigkeit beim Aushärten oder die mechanische Festigkeit des so erhaltenen Implantats 9 herabgesetzt.
Falls erforderlich, enthält das Materialpulver 6 weitere Zusätze, z.B. einen Knochenbildungsfaktor BMP und TGF, einen Knocheninduzierungsfaktor wie PG und/oder ein antibakterielles Mittel. Beispiele für ein solches antibakterielles Mittel sind Iodoform und Chlorhexidin.
Die mittlere Teilchengröße des Materialpulvers liegt vorzugsweise in einem Bereich von 10 bis 100 μm, noch besser in einem Bereich von 20 bis 40 μm.
Ist die mittlere Teilchengröße des Materialpulvers 6 kleiner als der untere Grenzwert, so wird die Handhabung des Materialpulvers 6 schwierig. Außerdem ist in diesem Fall die Porisität des so erhaltenen Implantats 9 zu gering, was dazu führt, dass die Knochenbildung nicht wie gewünscht voranschreitet.
Übersteigt dagegen die mittlere Teilchengröße des Materialpulvers 6 den oberen Grenzwert, so wird möglicherweise in Abhängigkeit der Größe des zu fertigenden Implantats 9 die gewünschte Abmessungsgenauigkeit nicht erreicht.
Reaktionsflüssigkeit Als Reaktionsflüssigkeit 7 können verschiedenartige Flüssigkeiten verwendet werden, sofern sie mit dem Materialpulver 6 derart reagieren, dass letzteres gehärtet wird. Vorzugsweise wird jedoch Wasser oder eine Flüssigkeit verwendet, die Wasser als Hauptbestandteil enthält.
Wird die Reaktionsflüssigkeit 7 derart gewählt, so haben die gehärteten Teile 62, die durch die Reaktion des Materialpulvers 6 mit der Reaktionsflüssigkeit 7 gebildet werden, ausgezeichnete mechanische Festigkeit. Wird Wasser oder eine Flüssigkeit mit Wasser als Hauptbestandteil als Reaktionsflüssigkeit 7 verwendet, so entsteht ein Apatit wie Hydroxylapatit oder Octacalciumphosphat. Ein solches Apatit weist ausgezeichnete biologische Verträglichkeit auf. Das so hergestellte Implantat 9 ist demnach ein besonders sicheres Produkt.
Die Reaktionsflüssigkeit 7 kann weiterhin andere Bestandteile aus Wasser enthalten. Solche zusätzlichen Bestandteile sind beispielsweise organische Säuren wie Essigsäure, Milchsäure, Zitronensäure, Malin- oder Apfelsäure, Malonsäure, Succinsäure, Glutarsäure, Weinsäure, Polyacrylsäure und Gluconsäure; anorganische Säuren wie Phosphorsäure; Mittel zum Einstellen des pH-Wertes; Verdickungsmittel; Röntgenkontrastmittel; antibakterielle Mittel; Knochenbildungsfaktoren BMP und TGF; Knocheninduzierungsfaktoren wie PG; und dergleichen.
Die Reaktionsflüssigkeit 7 kann unlösliche Bestandteile enthalten, sofern sie noch ausreichendes Fließvermögen aufweist.
Das Verfahren zum Herstellen des Implantats sowie das durch dieses Verfahren hergestellte Implantat sind nicht auf das oben beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt.
So ist das beschriebene Ausführungsbeispiel auf ein Implantat gerichtet, das auf einen Schädelknochen angewendet wird. Die Erfindung ist hierauf jedoch nicht beschränkt. So kann das Implantat auch auf andere Knochen als den Schädelknochen angewendet werden.
In dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die Reaktionsflüssigkeit 7 von der Art, dass sie zur Härtung des Materialpulvers mit letzterem chemisch reagiert. Die Reaktionsflüssigkeit nach der Erfindung ist jedoch nicht auf eine solche Art beschränkt. So können auch andere Arten von Reaktionsflüssigkeiten eingesetzt werden, sofern diese in der Lage sind, das Materialpulver zu härten. So kann beispielsweise eine Flüssigkeit verwendet werden, die Methylcellulose oder Polyvinylalkohol enthält. Diese Substanzen sind in der Lage, das Materialpulver ohne chemische Reaktion zu härten. Diese Flüssigkeiten stellen also Flüssigkeiten nach Art eines Bindemittels dar.
Die Erfindung ermöglicht es, ein Implantat herzustellen, das ausgezeichnete Formübereinstimmung mit einem Knochendefekt hat.
Da erfindungsgemäß zur Erzeugung eines dreidimensionalen Bildes des Knochens tomografische Bilddaten des Knochen genutzt werden, die aus Messdaten der Magnetresonanz-Tomografie gewonnen werden, kann ein Implantat hergestellt werden, das ausgezeichnete Formübereinstimmung mit einem Knochendefekt hat, ohne dass der Patient beispielsweise durch die Belastung mit Röntgenstrahlung nachteilig beeinflusst wird.
Auch ermöglicht es die Erfindung, ein vergleichsweise groß bemessenes Implantat herzustellen, das ausgezeichnete Formübereinstimmung mit einem Knochendefekt aufweist.
Die Erfindung erlaubt es ferner, auf die in dem herkömmlichen Verfahren angewendete Fein- oder Trimmbehandlung zu verzichten oder diese zumindest zu vereinfachen. Die Operationszeit kann so verkürzt und die Belastung des Patienten verringert werden.
Die Erfindung ermöglicht es ferner, ein Implantat mit ausgezeichneter Formübereinstimmung mit einem Knochendefekt anzugeben, das auf andere Knochen als den Schädelknochen anwendbar ist, z.B. einen Gesichtsknochen oder einen Kieferknochen, für die es nach dem herkömmlichen Verfahren bislang schwierig war, die Form des fehlenden Knochenteils abzuschätzen, der in dem Knochendefekt vorhanden sein sollte.

Claims

Verfahren zur Modellierung eines in einem Knochendefekt anzubringenden Implantats, umfassend folgende Schritte: Ermitteln von tomografischen Bilddaten auf Grundlage von durch Magnetresonanz-Tomografie gewonnenen Messdaten, Erzeugen dreidimensionaler Bilddaten eines Knochens auf Grundlage der tomografischen Bilddaten und Abschätzen der Form eines dem Knochendefekt zugeordneten fehlenden Knochenteils zur Ermittlung von dreidimensionalen Implantat-Daten, die derart modelliert werden, dass zumindest ein Teil des äußeren Randes des Implantats Formübereinstimmung mit in dem Knochendefekt vorhandenen Seitenwänden aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die tomografischen Bilddaten ermittelt werden, indem durch Invertieren eines Schwellwertes der Messdaten Schwellwert-invertierte Daten erzeugt werden, aus denen anschließend ein auf einen Knochenbereich bezogener Teil extrahiert wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Abschätzen der Form des fehlenden Knochenteils folgende Schritte umfasst: Abschätzen einer vorläufigen Implantatform, die einen Umriss, der Formübereinstimmung mit dem Umriss des Randes der Seitenwände des Knochendefekts an der distalen Knochenfläche aufweist, und eine vorbestimmte Dicke hat, und Löschen von Daten, die auf dem Knochen überlagerte Teile der vorläufigen Implantatform bezogen sind, aus den auf die vorläufige Implantatform bezogenen Daten, so dass die dreidimensionalen Implantat-Daten eine Form des äußeren Randes wiedergeben, die mit der Form der Seitenwände des Knochendefekts übereinstimmt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Abschätzen der Form des fehlenden Knochenteils folgende Schritte umfasst: Erzeugen von auf den Umriss einer distalen Implantatfläche bezogenen Daten derart, dass dieser Umriss Formübereinstimmung mit dem Umriss des Randes der Seitenwände an der distalen Knochenfläche aufweist, Abschätzen einer vorläufigen Implantatform unter Verwendung der auf den Umriss der distalen Implantatfläche bezogenen Daten derart, dass die vorläufige Implantatform eine vorbestimmte Dicke und eine im Wesentlichen vorbestimmte Form in Dickenrichtung des Implantats hat, und Löschen von Daten, die auf dem Knochen überlagerte Teile der vorläufigen Implantatform bezogen sind, aus den auf die vorläufige Implantatform bezogenen Daten, so dass die dreidimensionalen Implantat-Daten eine Form des äußeren Randes wiedergeben, die mit der Form der Seitenwände des Knochendefekts übereinstimmt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Abschätzen der Form des fehlenden Knochenteils folgende Schritte umfasst: Erzeugen von auf den Umriss einer distalen Implantatfläche bezogenen Daten derart, dass dieser Umriss Formübereinstimmung mit dem Umriss des Randes der Seitenwände an der distalen Knochenfläche aufweist, Abschätzen einer vorläufigen Implantatform unter Verwendung der auf den Umriss der distalen Implantatfläche bezogenen Daten derart, dass die vorläufige Implantatform eine vorbestimmte Dicke und eine im Wesentlichen vorbestimmte Form in Dickenrichtung des Implantats hat, und Korrigieren der auf die vorläufige Implantatform bezogenen Daten derart, dass die dreidimensionalen Implantat-Daten eine Form des äußeren Randes wiedergeben, die mit der Form der Seitenwände des Knochendefekts übereinstimmt, durch Vergleichen der abgeschätzten, auf die vorläufige Implantatform bezogenen Daten mit den auf die Seitenwände bezogenen Daten der dreidimensionalen Bilddaten.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Implantat derart auf den Knochendefekt angewendet wird, dass die distale Implantatfläche mit der distalen Knochenfläche eine kontinuierliche Fläche bildet.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es auf einen Knochen angewendet wird, der symmetrisch bezüglich einer Ebene ist, und dass die Abschätzung der Form des fehlenden Knochenteils unter Verwendung von in den dreidimensionalen Bilddaten vorhandenen Daten vorgenommen wird, die auf einen Teil bezogen sind, der bezüglich der Ebene symmetrisch mit dem Knochendefekt ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Knochen ein Schädelknochen ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die tomografischen Bilder zum Erzeugen der dreidimensionalen Bilddaten mit einem vorbestimmten Abstand zwischen jeweils zwei benachbarten Bildern aufgenommen werden, der in einem Bereich von 0,1 bis 5 mm liegt.
Implantat, hergestellt auf Grundlage eines Modells, das nach dem Modellierungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 erzeugt worden ist.
Implantat nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass es nach einem Verfahren hergestellt ist, bei dem in einem ersten Schritt eine Schicht aus Materialpulver gebildet wird und in einem zweiten Schritt zumindest ein Teil der Schicht in Kontakt mit einer Flüssigkeit gebracht wird, um das Materialpulver zu härten, wobei diese Schritt wiederholt durchlaufen werden, um eine aus mehreren Schichten bestehende Schichtstruktur auszubilden, die das in seiner Form den nach dem Modellierungsverfahren erzeugten dreidimensionalen Implantat-Daten entsprechende Implantat darstellt.
Implantat nach Anspruch 10 oder 11, gekennzeichnet durch eine Porosität von 10 bis 90 Vol.-%.