DE2905647A1

DE2905647A1 - Als knochenimplantat ausgebildetes verankerungselement

Info

Publication number: DE2905647A1
Application number: DE19792905647
Authority: DE
Inventors: Guido Dr Med Riess
Original assignee: RIESS GUIDO DR
Current assignee: RIESS GUIDO DR
Priority date: 1979-02-14
Filing date: 1979-02-14
Publication date: 1980-08-21

Description

Als Knochenimplantat ausqebildetes Ver-
ankeruncselement Die Erfindung bezieht sich auf ein als Knochenimplantat ausaebildetes Verankerungselement, bestehend aus einem Kern aus Metall oder entsprechend hartem Kunststoff mit einem Verbindungselement zur lösbaren Befestigung einer Prothese, eines Verankerungsgliedes oder dgl und mit einem Überzug aus einem biostabilen polymeren Kunststoff und darin fein verteilt eingelaaertem, resorbierbarem, gesintertem Calciumphosshat.
Für das dauerhafte Verwachsen eines Implantates mit Knochen gewebe müssen mehrere werkstofftechnische Forderungen aleichzeitia erfüllt sein. Die verwendeten Werkstoffe müssen mit dem Knochen biokompatibel sein und die Formgebung der Implantate und die mechanischen Eigenschaften der Werkstoffe messen eine physiologisch richtige Belastuncr und Krafteinleitung gewährleisten, da der Knochen andernfalls durch Abbau und schließlich durch Lockerung des Implantates reagiert. Das ?lantat muß in allen Bereichen eine direkte, dauer' te, knöcherne Verbindung zum Knochen aufweisen und darf nicht durch eine Bindevewebsmembran vom Knochen ahzekapselt werden.
Dazu sind in neuerer Zeil inaktive Werkstoffe bekannt geworden, die eine bindegewebefreie Verwachsung des Knochens mit der Werkstoffoborfläche des Verankerungsteiles bewirken Bei solchen Werkstoffen handelt es sich z.B.
um Calciumphosphate bestimmter Zusammensetzung, bei denen eine direkte bindesetrehsfreie Verwachsung des Knochens mit dem Werkstoff eintritt (Köster, Experimenteller Knochenersatz durch resorbierbare Calciumphosphatkeramik", Langenbecks Archiv für Chiroqie 341, 77-86 (1975)). Diese Calciumphosphate sind im biologischen Milieu abbaubar, d.h. sie werden von den an der Knochenumbildung beteiligten Zellen absorbiert und erfüllen somit die gestellte biochemische Grund forderung, kommen aber als alleiniger Werkstoff bei einer auf Dauer imnlantierten Prothese mangels dauernder Verankerung zwischen Werkstoff des Verankerungsteils und des Knochens nicht in Betracht.
Um eine dauerhafte Verankeruna von hochbelasteten Implantaten zu schaffen, bei der es zu einer wirklich dauerhaften Verbindung zwischen der Prothese und dem Gewebe kommt, ist es bekannt geworden (DE-OS 26 20 907), die Prothesenverankerung als Prothesenschaftbeschichtung auszubilden und die keramischen Calciumphosphate in partikulärer Form bestimmter Partikelgröße in den Kunststoff derart einzulagern, daß bei Resorption des keramischen Anteils ein durchqänqiq poröses Gefüge aus Kunststoff entsteht, auf dessen inneren Porenoberflächen bioaktivierende Reste der Keramik zurückbleiben.
Aus der DE-OS 27 33 394 ist ein Kunstzahn mit implantierbarer Zahnwurzel bekannt geworden, die im wesentlichen aus einer mit menschlichem Zellaewebe verträglichen, biostabilen Polymermatrix besteht, in die resorbierbare bioreaktive Calciumshosphate in fein disperser Form eincrelaaert sind, die von einer dünnen porösen Schicht nicht resorhierbarer Calciumphosphate umgeben sind und in die ein Kern als Verhindungsstück zur Anbringung einer dentalen Suprastruktur eingefügt ist.
Mit derartigen Implantaten werden außerordentlich gute Ergebnisse erzielt, sie sind jedoch insbesondere hinsichtlich der Herstellung der Polymermatrix mit eingelagerten Calciumphosphatpartikeln bestimmter Ausbildung relativ aufwendig in der Herstellung.
er Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfach herzustellendes Knochenimplantat zu schaffen, welches ein hutes und stabiles bindegewebsfreies Einwachsen in das Knochengewebe ermöglicht und vielseitig als Verankerungselement für Prothesen und andere chirurgische Befestiaunqselemente dienen kann.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Implantat der eingangs genannten Art vorgeschlagen, welches dadurch qekennzeichnet ist, daß der Kern zumindest in seinem zu implantierenden Bereich als Körper mit Retentionseigenschaf t eine sich erweiterende Form aufweist und der Überzuq aus Kunststoff mit eingelagertem Calciumphosnhat von einem Mantel aus vollständig resorbierbarem, gesintertem Calciumphosphat umgehen ist.
Ein solches Verankerunaselement ist einfach aufgebaut und leicht herzustellen. Nach der Imnlantation wird der äußere Mantel aus aesintertem Calciumphosphat je nach Schichtdicke des Mantels praktisch vollständig resorbiert und durch sich neu bildendes Knochengewebe ersetzt. Das neu gebildete Knochengewebe trifft nach Resorption des äußeren Mantels auf den Überzug aus biostahilem polvmerem Kunststoff mit eingelagertem Calciumphosnhat, welcher dem neu gebildeten Knochengewebe eine aewebefreundliche und bindegewebsfreie Verankerungsmöcrlichkeit schafft. Nach der genannten Resorption des äußeren Mantels kommt die Retentionsform des Kernes voll zur Wirkung, so daß an dem Kern die dauerhafte Verankerung einer Prothese oder eines anderen Verankerunnsqliedes wie Schienen, Hüftgelenknfannen, künstliche Gelenke, dentales Implantat und dgl.
ermöglicht ist.
Aus Gründen der Implantierbarkeit und des erforderlichen strengen Knochenkontaktes im Implantatraum des Knochens sollte die äußere Form des Implantates eine leicht konische Form haben. Um dies zu erreichen, hat in zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung der Mantel des Verankerunaselementes eine ungleichmäßige Schichtdicke, derart, daß das zu implantierende Verankerunnselement insciesamte eine achsialsymmetrisch, sich leicht konisch verjüngende äußere Form hat.
Da aufqrund klinisch-exnerimenteller Erfahrung im Durchschnitt eine Resorption von Tricalciumnhosnhat bis zu einer Schichtdicke von 0,7 mm stattfindet, beträgt erfindungsgemäß die Stärke des Mantels in seinen dicksten Bereichen etwa 0,7 mm. Ist der Mantel an einigen Stellen wesen der Retentionsform des Kernes dünner, so spielt dies für das bindegewebsfreie feste Einwachsen des Verankerunaselementes keine Rolle, da die verbleibende, dearaduierte Verbund zone (Überzug) aus Tricalciumphosshat-Verbundwerkstoff mit dem Knochengewebe einen bindeqewebslosen Knochenkontakt herstellt.
In weiterer zweckmäßicrer Ausgestaltung des Verankerunqselementes hat der Kern eine achsialsymmetrische sich schwach birnenförmiq erweiternde Form. Nach der Resorption des äußeren Mantels, der dem Verankeruncselement eine schwach konische Form aibt, verbleibt der sich schwach birnenförmig nach innen erweiternde Kern als eingewachsenes Verankerunaselement übrig. Es Ilet somit ein Implantat vor, welches in dieser retentionswirksamen Form erst nach dem Finwachsen vorlieat. Eine solche im eingewachsenen Zustand hinterschnittene Form könnte zunächst nicht imolantiert werden. Die angegebene zweckmäßig birnenmäßige Form eraibt besonders gute snannungs-optische Ergebnisse.
Grundsätzlich wird der erfindunqsaemäße Zweck aber auch durch andere Formen des Kernes erreicht, solange sich der Kern von dem Verbindunaselement für die Prothese oder dgl.
aus nach innen leicht erweitert.
In der beigefügten Zeichnuna ist eii e beispielsweise A führungsform des Verankerungselementes daraestellt, wobei Fig. 1 schematisch das Verankerungselement im Schnitt unmitte1 tr nach der Imnlantation und Fia. 2 nach ci nwachsen darstellen.
flass in einem Knochengewebe 5 in einem vorher durch Fräsen oder dgl. hergestellten Imolantatraum zu imnlantierende Verankerunsselement besteht aus einem Metallkern 4, der schwach birnenförmig ist und als Verbindungselement für eine nicht daraestellte Prothese oder dgl. eine Bohruna 1 mit Innengewinde 6 aufweist.
Der Kern 4 ist von einem Ueberzug aus biostabilem polymerem Kunststoff mit eingelagertem Calciumphosphat umgeben, wobei der Überzug beispielsweise aus ca. 30% bis 50% Polvmethylmethacrylat (PMt4A) und ca. 70% - 502 gesintertem, Dulvriq zerriebenem und und fein dispers verteiltem Tricalciumphosphat besteht. Der Überzug ist von einem Mantel 3 aus voll resorbierbarer Tricalciumphosphatkeramik umgeben. Wie aus Fig. 1 ersichtlich, hat der Mantel eine äußere, sich leicht konisch verjüngende Form. Sowohl die konische Verjüngung als auch die Birnenform des Kernes 4 sind aeqenüber den tatsächlichen Verhältnissen stark übertrieben dargestellt.
Fig. 2 zeigt das Verankerungselement im bindeaewebsfrei eingewachsenen Zustand. Das Knochengewebe 5 ist unter Resorption des nicht mehr vorhandenen Mantels 3 an den Überzug 2 herangewachsen und dort verankert.

Claims

A n s p r ü c h e (½ Als Knochenimnlantat ausnebildetes Verankerungselement, bestehend aus einem Kern aus Metall oder entsprechend hartem Kunststoff mit einem Verbindunqselement zur lösbaren Befestigung einer Prothese, eines Verankerungsqliedes oder dal und mit einem Überzug aus einem biostabilen oolvmeren Kunststoff und darin fein verteilt eingelagartem resorbierbarem gesintertem Calciumphosphat, dadurch qekennzeichnet, daß der Kern zumindest in seinem zu implantierenden Bereich als Körner mit Retentionseigenschaft eine sich erweiternde Form aufweist und der Überzug aus Kunststoff mit einqelaqertem Calciumphosphat von einem Mantel aus vollständiq resorbierbarem, gesintertem Calciumphosphat umgeben ist.
2. Verankerunaselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel eine ungleichmäßige Schichtdicke hat, derart, daß das zu implantierende Verankerungselement insgesamt eine achsialsymmetrische, sich leicht konisch verjüngende äußere Form hat.
3. Verankerungselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern eine achsialsymmetrische sich schwach birnenförmig erweiternde Form hat.
4. Verankerungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch aekennzeichnet, daß der Kern als Verbindungselement eine Bohrung mit Innenaewinde aufweist.
5. Verankerungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Überzug aus ca. 30% - 50% Polymethvlmethacrvlat (PMMA) und ca. 70% - 50% vesintertem, pulvrig zerriebenem und fein disners verteiltem Tricalciumphosphat besteht.
6. Verankerunqselement nach Anspruch 5, dadurch crekennzeichnet, daß der ttberzua im mikrostrukturellen Bereich an seiner dem Mantel zugewandten äußeren Seite mit Tricalciumshosnhat zunehmend anqereichert ist.
7. Verankerungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stärke des Mantels in seinen dicksten Bereichen etwa bis zu 0,7 mm beträgt.