DE2303558C3

DE2303558C3 - Use of a corrosion-resistant implant alloy for implants in the blood vessel system

Info

Publication number: DE2303558C3
Application number: DE19732303558
Authority: DE
Inventors: Sidney West Caldwell N.J. Weisman (V.St.A.)
Original assignee: Howmedica Inc
Current assignee: MTG Divestitures LLC
Priority date: 1973-01-25
Filing date: 1973-01-25
Publication date: 1978-11-23
Also published as: DE2303558A1; DE2303558B2

Description

3030th

Die Erfindung bezieht sich auf die Verwendung mit einer korrosionsbeständigen Implantatlegierung für Implantate in das Blutgefäßsystem des menschlichen und tierischen Körpers.The invention relates to use with a corrosion-resistant implant alloy for Implants in the blood vessel system of the human and animal body.

Untersuchungen haben ergeben, daß es einige wichtige Faktoren mit einem ziemlich starken Einfluß darauf gibt, ob implantierte Prothesen über eine ausreichend lange Zeitdauer im Blutgefäßsystem zufriedenstellend arbeiten oder nicht. Da diese Prothesen in Kontakt mit zahlreichen flüssigen Chemikalien kommen, welche im Körper vorhanden sind, so zum Beispiel Blutbestandteile, ist es notwendig, daß die Prothese aus einem Material gefertigt ist, das gegenüber diesen zahlreichen Chemikalien unter den gegebenen Bedingungen, z. B. Temperatur, pH-Wert usw, die innerhalb eines tierischen oder menschlichen Körpers vorliegen, im wesentlichen inert ist Darüber hinaus wird man mit dem Problem der Blutgerinnung konfrontiert, wenn ein Implantat bzw. eine Prothese als ein rohrförmiger Ersatz für eine Arterie oder ein mit Blut durchflossenes Ventil diesen soll. In diesen Fällen spielen die thrombotischen Eigenschaften des Materials, aus dem die Prothese besteht, eine erheblich Rolle. Wenn das Material nicht antithrombotisch ist, dann haben die roten Blutplättchen die Tendenz, sich an der Oberfläche der implantierten Prothese zu sammeln und ein Blutgerinsel zu bilden. Eine solche Gerinselbildung kann zu schweren Komplikationen oder gar zum Tod des Lebewesens führen.Research has shown that there are some important factors with a fairly strong influence whether implanted prostheses are satisfactory for a sufficiently long period of time in the blood vessel system work or not. Since these prostheses come into contact with numerous liquid chemicals, which are present in the body, such as blood components, it is necessary that the prosthesis is made from is made of a material that is resistant to these numerous chemicals under the given conditions, z. B. temperature, pH, etc. that exist within an animal or human body, is essentially inert Implant or prosthesis as a tubular replacement for an artery or one through which blood flows Valve this should. In these cases the thrombotic properties of the material play a role the prosthesis plays a significant role. If the material isn't antithrombotic, then they have red platelets have a tendency to collect on the surface of the implanted prosthesis and become one To form blood clots. Such clot formation can lead to serious complications or even death Lead a living being.

In den letzten Jahren wurden zahlreiche Materialien, einschließlich verschiedener Metalle, Metall-Legierungen und Kunststoffe auf ihre Verwendbarkeit für Prothesen im Blutgefäßsystem geprüft. Einige dieser Materialien, insbesondere bestimmte Metalle, sind sogar *λ hervorragend geeignet für die Verwendung bei anderen Prothesen oder Fixierungsaufgaben, sie besitzen jedoch nicht die Doppeleigenschaft der hohen Korrosionsbeständigkeit and antithrombotischen Wirkung, welche erforderlich ist, wenn die Prothese in das Blutgefäßsystem, insbesondere das Herzgefäßsystem implantiert werden solL Aus diesen Gründen wurden verschiedene Legierungen auf Kobalt-Basis und rostfreie Chromnikkeistähle abgelehnt Kunststoffe werden in weitem Umfang verwendet sie besitzen jedoch eine relativ geringe Festigkeit und Härte und sind aus diesem Grunde relativ kurzlebig, auch wenn ihre Eigenschaften im übrigen akzeptabel sind. Die bisher für kardiovasculäre Implantate verwendeten Metalle besitzen im allgemeinen eine überragende Korrosionsbeständigkeit verbunden mit einer hohen Gerinnungsbildung oder eine geringe Gerinnungsbildung mit schlechten Korrosionseigenschaften. In recent years, numerous materials, including various metals, metal alloys and plastics, have been tested for their suitability for prostheses in the blood vessel system. Some of these materials, especially certain metals, are even * λ excellently suited for use in other prostheses or fixation tasks, but they do not have the dual property of high corrosion resistance and antithrombotic effect, which is required when the prosthesis enters the blood vessel system, especially the cardiovascular system For these reasons, various cobalt-based alloys and chrome-nickel stainless steels have been rejected. Plastics are widely used, but they are relatively low in strength and hardness and therefore relatively short-lived, even if their properties are otherwise acceptable. The metals used hitherto for cardiovascular implants generally have an outstanding corrosion resistance combined with high coagulation or low coagulation with poor corrosion properties.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, die mit der Verwendung der oben genannten Materialien verbundenen Nachteile zu beseitigen und eine Legierung für die Implantate für Lebewesen zu verwenden, die nicht thrombotisch und im wesentlichen nicht reaktiv gegenüber Chemikalien im Körper nach der Einpflanzung ist und die den Implantaten eine Lebensspanne von mehr als 20 Jahren ermöglichtIt is therefore the object of the invention, which is associated with the use of the above-mentioned materials Eliminate disadvantages and use an alloy for the implants for living beings who do not thrombotic and essentially non-reactive to chemicals in the body after implantation and which enables the implants to have a lifespan of more than 20 years

Diese Aufgabe wird gelöst durch die Verwendung einer korrosionsbeständigen Implantatlegierung aus 22 bis 25% Chrom, 7 bis 8% Wolfram, 4,9 bis 6,0% Nickel, 2,4 bis 3,0% Molybdän, 0,90 bis 1,25% Mangan, 0,50 bis 1,20% Silizium, 0,40 bis 0,80% Eisen, 0,17 bis 0,24% Kohlenstoff, Rest Kobalt, als antithrombotischer Werkstoff für Implantate im Blutgefäßsystem. Die erfindungsgemäß zu verwendende Kobalt-Chrom-Wolfram-Nikkel-Molybdän-Legierung ist aufgrund ihrer physikalischen Eigenschaften nicht thrombotisch und im wesentlichen inert gegenüber der Gefäßumgebung des Körpers, in den daraus gefertigte Implantate chirurgisch eingepflanzt sind.This object is achieved through the use of a corrosion-resistant implant alloy from FIG. 22 up to 25% chromium, 7 to 8% tungsten, 4.9 to 6.0% nickel, 2.4 to 3.0% molybdenum, 0.90 to 1.25% manganese, 0.50 to 1.20% silicon, 0.40 to 0.80% iron, 0.17 to 0.24% carbon, the remainder cobalt, as an antithrombotic material for implants in the blood vessel system. The cobalt-chromium-tungsten-nickel-molybdenum alloy to be used according to the invention is due to its physical properties non-thrombotic and essentially inert to the vascular environment of the Body into which implants made from it are surgically implanted.

Eine unter Verwendung einer solchen Legierung gefertigte Prothese beseitigt die Nachteile und Unannehmlichkeiten der bisherigen Prothesen bei der chirurgischen Implantation in ein Lebewesen.A prosthesis made using such an alloy eliminates the drawbacks and inconveniences of previous prostheses for surgical implantation in a living being.

Aus der britischen Patentschrift 4 54 881 ist eine Prothese, insbesondere eine Zahnprothese, zur chirurgischen Einpflanzung in Lebewesen bekannt, die aus einer korrosionsbeständigen Kobalt-Chrom-Legierung aus 40 bis 90% Kobalt, 6 bis 40% Chrom, einer Gesamtmenge von mehr als 6%, jedoch nicht mehr als 30% Wolfram und/oder Molybdän, 0 bis 20% Nickel und 0,01 bis 2% Kohlenstoff besteht und auch noch ein oder mehrere zusätzliche Bestandteile wie Silizium, Kupfer, Mangan, Aluminium, Titan, Vanadin, Zirkonium, Tantal, Beryllium, Bor und Eisen in Mengen bis zu 6% enthalten kann. Das Problem der Thrombosebildung ist in dieser Patentschrift jedoch nicht angesprochen und hat bei Dentalprothesen auch keine Bedeutung,British Patent No. 4,54,881 discloses a prosthesis, in particular a dental prosthesis, for surgical use Implantation in living beings known, which is made from a corrosion-resistant cobalt-chromium alloy from 40 up to 90% cobalt, 6 to 40% chromium, a total of more than 6% but not more than 30% tungsten and / or molybdenum, 0 to 20% nickel and 0.01 to 2% carbon and also one or more additional components such as silicon, copper, manganese, aluminum, titanium, vanadium, zirconium, tantalum, Can contain beryllium, boron and iron in amounts up to 6%. The problem of thrombosis is in this one However, the patent specification is not addressed and is also of no importance for dental prostheses,

Die antithrombotischen und korrosionsbeständigen Eigenschaften der erfindungsgemäß zu verwendenden Legierungen wurden gesichert durch Implantationen von (i) Röhren, in die im unteren Brustabschnitt befindliche vena cava von Hunden und (H) Ventilen in den Trikuspidalring von Kälbern. Die Legierungen wurden in der Hauptsache in zwei Zuständen verwendet; im Gußzustand und im lösungsbehandelten Zustand. Die Lösungsbehandlung umfaßt die Erhitzung der Legierung auf eine Temperatur, bei der Carbidbestandteile in der Metallmatrix in Lösung gehen, gefolgt von einer schnellen Abkühlung.The antithrombotic and corrosion-resistant properties of the alloys to be used according to the invention were secured by implanting (i) tubes in the vena cava of dogs located in the lower breast section and (H) valves in the tricuspid ring of calves. The alloys were mainly used in two states; in the as-cast state and in the solution-treated state. The solution treatment involves heating the alloy to a temperature at which carbide components in the metal matrix go into solution, followed by rapid cooling.

Einige der aus der Legierung bestehenden Rohre wurden in die im unteren Brustabschnitt befindlicheSome of the tubes made from the alloy were inserted into the ones located in the lower chest section

vena cava von Hunden sowohl im Gußzustand als auch im wärmebehandelten Zustand eingepflanzt Beispielhaft für die hervorragenden Ergebnisse, die durch die erfindungsgemäß zu verwendende Legierung erhalten wurden, ist folgendes: Ein Hund lebt mit einem eingepflanzten Rohr im wesentlichen 2 Jahre und befindet sich bei bester Gesundheit Sechs Monate nach der Einpflanzung des Rohrs warf der Hund neun Junge. Ein anderer Hund lebt mit einem eingepflanzten Rohr seit 14 Monaten und befindet sich ebenfalls bei bester Gesundheitvena cava planted by dogs both in the cast state and in the heat-treated state. Exemplary for the excellent results obtained by the alloy to be used according to the invention is as follows: A dog lives with a pipe planted essentially 2 years and is in excellent health Six months after the tube was implanted, the dog had nine pups. Another dog has lived with a planted pipe for 14 months and is also at the best Bless you

Aus der oben beschriebenen Kqbalt-Chrom-Legierung geformte Kugelventile wurden chirurgisch in den Trikuspidalring von mehreren Kälbern eingepflanzt Vier Kälber sind seit 10 bis 12 Monaten am Leben. Die Kälber befinden sich bei ausgezeichneter Gesundheit und zeigen eine normale Wachstumsgeschwindigkeit Keines der Kälber bekam Ascites oder eine Pneumonic In drei Fällen mit eingepflanzten Ventilen trat der Tod ein, und die Ventile wurden herausgenommen und geprüft wobei an den Ventilen keine Thromben festgestellt wurden. In allen drei Fällen war der Tod durch andere Dinge verursacht als durch die Implantate.Ball valves formed from the Kqbalt-Chromium alloy described above were surgically implanted in the tricuspid ring of several calves. Four calves have been alive for 10 to 12 months. The calves are in excellent health and are showing normal growth rates. None of the calves developed ascites or pneumonic. In three cases with the valves implanted, death occurred and the valves were removed and examined and no thrombi were found on the valves. In all three cases the death was caused by something other than the implants.

Die Ventile der gestorbenen Kälber wurden auch auf Korrosion durch Chemikalien des Körpers geprüft Es war im wesentlichen keine Korrosion zu 'finden.The valves of the deceased calves were also checked for corrosion from body chemicals. It there was essentially no corrosion to be found.

Im allgemeinen bildet sich ein Thrombus an der Oberfläche von implantierten metallischen Prothesen, wenn das Potential des Metalls positiver als ca. plus 200 mV ist (Standardwasserstoff-Bezugselektrode). Wenn das Metall ein Potential aufrechterhält, das negativ gegenüber ungefähr plus 200 mV ist dann bekommt es die Tendenz, thrombosebeständig zu sein. Da Oxid auf der Metalloberfläche dazu neigt, das Potential positiver werden zu lassen, sind oxidfreie Prothesen bevorzugt d. h. es wird im wesentlichen das gesamte Oxid von der Oberfläche der Prothese vor der Einpflanzung in den Körper entfernt Vor der Einpflanzung in den Körper wird die Prothese mit Vorteil einer Säurebehandlung unter Verwendung einer reduzierenden Säure unterworfen, um im wesentlichen das gesamte Oxid von ihrer Oberfläche zu entfernen, /ede der gut bekannten reduzierenden Säuren kann verwendet werden. So ist beispielsweise Salzsäure hervorragend geeignet für diesen Zweck.Generally, a thrombus forms on the surface of implanted metallic prostheses, if the potential of the metal is more positive than approx. plus 200 mV (standard hydrogen reference electrode). If the metal maintains a potential that is negative to about plus 200 mV then it gets a tendency to be thrombosis resistant. Since oxide on the metal surface tends to make the potential more positive, they are oxide-free Prostheses preferred d. H. it will essentially be that all oxide removed from the surface of the prosthesis prior to implantation in the body Implantation in the body is the prosthesis with the benefit of using an acid treatment subjected to reducing acid to remove essentially all of the oxide from its surface, Any of the well known reducing acids can be used. One example is hydrochloric acid excellent for this purpose.

Claims

Patent claims:

1. Use of a corrosion-resistant implant alloy made of 22 to 25% chromium, 7 to 8% tungsten, 4.9 to 6.0% nickel, 2.4 to 3.0% molybdenum, 0.90 to 1.25% manganese, 0.50 to 1.20% silicon, 0.40 Up to 0.80% iron, 0.17 to 0.24% carbon, the remainder cobalt, as an antithrombotic material for implants in the blood vessel system.

2. Use of the alloy mentioned in claim 1 as an antithrombotic material for tubular implants in the blood vessel system.

3. Use of the alloy mentioned in claim 1 as an antithrombotic material for Heart valves.

4. Use of the alloy mentioned in claim 1 in the as-cast state for the purpose according to Claims 1 to 3.

5. Use of the alloy mentioned in claim 1 in the solution-annealed state for the purpose according to claim 1 to 3.

6. Use of the alloy mentioned in claim 1 for the purpose of claim 1 to 3 with the proviso that the surface of the material is preferably treated prior to implantation has been rendered oxide-free with a reducing acid such as hydrochloric acid.