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Verwendung von Siliziumnitriden, orthopädische Endo-
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prothesen und Prothesen- Hilfsmittel sowie Verfahren zur Herstellung
derselben Die Erfindung betrifft die Verwendung von Siliziumnitrid für orthopädische
Endoprothesen oder othesen-Hilfsmitt1; Orthopädische Endoprothesen oder prothetische
Hilfsmittei sowie Verfahren zur Herstellung einer orthopädischen Silizium-Nitrid-Endoprothese
oder prothetischen Hilfsmittels.
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Die Erfindung betrifft also in Verwendung von Siliziumnitriden und
Sialonen für chirurgische Endoprothesen, wobei mit dem Ausdruck "Siliziumnitride"
sowohl die d- als auch die ß- Form desselben und die verschiedenartigen
Sialone
verstanden werden sollen.
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Eines der Hauptprobleme beim Prothesenbau besteht in der Materialwahl.
Falls prothetische Hilfsmittel im Körper eingesetzt werden, muß besondere Überlegung
darauf verwandt werden, wie sich die physiologische Umgebung auf das prothetische
Material auswirkt, ebenso der Effekt des prothetischen Materials und seiner Korrosion
oder Abbauprodukte auf die Flüssigkeit und das Gewebe der Umgebung betrachtet werden.
Im letzteren Fall kann Schmerz, Disfunktion oder der Verlust eines Organes oder
Gliedes oder sogar der Tod des Patienten die Folge sein.
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Weiterhin muß das Material zur Herstellung von Prothesen in eine Vielzahl
der notwendigen Konfigurationen formbar sein, und diese Prothesen stark genug sein,
den Kräften, die auf sie während ihrer zu erwartenden Lebensdauer ausgeübt werden,
zu widerstehen und sich so genau wie möglich den normalen Funktionen der natürlichen
Teile, die sie ersetzen sollen, anzupassen.
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Die moderne Metallurgie hat neue Legierungen entwickelt, aus denen
eine Vielzahl von orthopädischen Hilfsmitteln hergestellt werden, beginnend mit
Platten und Schrauben für gebrochene Knochen bis zu künstlichen Hüftgelenken.
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Es gibt viele Fälle, bei denen das Implantat im Körper für den Rest
des Lebens des Patienten gelassen werden soll (z.B. künstliche Hüftgelenke, Ersetzen
von fehlenden Teilen von Strukturknochen oder Ersetzen von Gesichtsknochen aufgrund
von Krankheit oder Quetschungen). Es ist jedoch gefunden worden, daß Metallprothesen
häufig korrodieren aufgrund der extrem feindlichen Umgebung des Körpers.
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Diese Umgebung ist eine ungefähr 1-molare Natriumchlorid-Lösung, die
organische Säuren, Proteine, Enzyme, biologische Makromoleküle, Elektrolyte sowie
gelösten Sauerstoff, Stickstoff und Kohlendioxid aufweist. Der pH-Wert der Flüssigkeit
ist etwa 7,35, kann jedoch bei Verletzung des Gewebes auf 5,3 fallen und kehrt dann
zu den Normalwerten in ungefähr 10 Tagen zurück. Zusätzlich zu dieser komplizierten
chemischen Zusammensetzung ändern sich die Aktivitäten der verschiedenen gelösten
Spezies ständig. In einer derartigen Umgebung ist es nicht erstaunlich, daß Langzeit-Metallimplantate
der Korrosion anheimfallen.
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Die Korrosionsresistenz von rostfreiem Stahl hängt von einer an ihm
dicht haftenden Oxidoberflächenschicht ab.
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Diese Oberflächenschicht hängt andererseits von der kontinuierlichen
Gegenwart von Sauerstoff in der Umgebung ab. KSr-ergeebe haben einen variablen Sauerstoffgehalt,
aus diesem Grunde werden Implantate aus rostfreiem Stahl häufig durch Korrosion
angegriffen.
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Sogar polymere Materialien können in der biologischen Umgebung des
Körpers "verdaut" werden. Tatsächlich sind Polymere besonders empfänglich gegenüber
Veränderungen, die dann zu ihrem Versagen führen. Derartige Veränderungen können
z.B. Umordnungen des Polymeren selbst, wie z.B. das Brechen von Quervernetzungen
sein oder aber auch tatsächlich chemischer Abbau.
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Kein fremdes Material, das in einen lebenden Körper gebracht wird,
ist völlig verträglich. Die einzelnen Substanzen,
die sich vollständiger
Verträglichkeit erfreuen, sind die, die durch den Körper selbst gestellt werden
(autogen); jede andere Substanz wird als fremd erkannt und ruft eine Art biologischer
Reaktion hervor.
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Dementsprechend ist das Ziel bei der Auswahl für Materialien von Implantaten,
derartige Materialien auszuwählen, die die erwünschte Funktion mit einem Minimum
an negativen biologischen Reaktionen erfüllen.
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In dieser Beziehung ist vor kurzem vorgeschlagen worden, biokeramische
Endoprothesen einzusetzen. Keramik leidet aufgrund seiner Materialeigenschaften
nicht unter Korrosion wie Metalle und besitzt große chemische Stabilität unter den
extremen Bedingungen eines lebenden Körpers. Im Fall von Langzeitimplantaten scheinen
keramische Materialien die größten Versprechungen zu halten.
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Der Hauptbestandteil des Knochens, Hydroxylapatit Iwird als keramisch
betrachtet. Dieses Faktum ist durch die bemerkenswerte Biokompatibilität von keramischen
Material bestätigt worden, das als Prothese im lebenden Körper getestet worden ist.
Bisher ist das meist benutzte Material für ständig prothetische Hilfsmittel Aluminiumoxid
(Aluminia), welches vorteilhafterweise inert ist, geeignete Stärke aufweist und
über das sehr viele Erfahrungen zu seiner Fabrikation angehäuft worden sind. Nichtsdestoweniger
ist seine Anfälligkeit gegenüber Sprodigkeitsbrchen größer, als es für manche orthopädischen
Anwendungen erwünscht ist.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht also darin, ein keramisches
Material
zu finden, welches sich für die Herstellung von Endoprothesen eignet, insbesondere
unter den Bedingungen im Körper nicht angreifbar ist und gute mechanische Eigenschaften
aufweist.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, indem Siliziumnitride dadurch
gekennzeichnet sind, daß sie für orthopädische Endoprothesen oder Prothesen-Hilfsmittel
eingesetzt werden.
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Die erfindungsgemäßen Prothesen und Prothesen-Hilfsmittel sind dadurch
gekennzeichnet, daß sie Siliziumnitride aufweisen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer orthopädischen
Sliizium-Nitrid-Endoprothese oder prothetischem Hilfsmittel zeichnet sich dadurch
aus, daß eines der folgenden Verfahren eingesetzt wird: 1. Reaktionsbinden; 2. chemisches
Abscheiden aus der Gasphase; 3. Kaltformen und Sintern; und 4. thermisches Pressen.
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Die meisten der wichtigen Eigenschaften von Siliziumnitriden sind
bekannt. Die Verwendung von reaktionsgebundener Si3N4-Keramik sind für technische
Anwendungen gut dokumentiert. Sie wird verwendet, wenn Metalle nicht den notwendigen
Grad der Stärke, Oxidationswiderstandsfähigkeit und Stabilität bei hohen Arbeitstemperaturen
ausweisen oder wenn ein hoher elektrischer Widerstand notwendig ist.
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Erfindungsgemäß ist erkannt worden1 daß die Siliziumnitrid-und Sialonkeramik
mechanische Vorteile gegenüber Aluminiumoxid-Keramik besitzt und infolgedessen das
Aluminiumoxid Al2 0 3 für die Herstellung und die Anwendung orthopädischen Endoprothesen
ersetzen können.
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Besondere Vorteile der hier beschriebenen Keramik gegenüber Metallen
bestehen darin: (a) Keine Korrosion; (b) Einsetzbar ohne Verwendung von Methylmethacrylat-Zement
( letzteres ist Ursache vieler Schwierigkeiten); und (c) Geringere Dichte.
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Die Vorteile von Siliziraiiid gegenüber der Verwendung von Aluminia
, der zur Zeit meist benutzten keramischen Masse, sind: (a) Geringere Dichte; (b)
hohe Widerstandsfähigkeit, selbst wenn es in porösem Zustand hergestellt wird, um
das Hereinwachsen von Gewebe zu erlauben; (c) Seringer Elastizitätsmodul, näher
dem von Knochen, der zu niedrigeren Belastungen einer gegebenen Deformation führt;
(d) Hervorragende Reibungseigenschaften, wenn er auf dem gleichem Material läuft.
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Diese Eigenschaft ist außerordentlich wichtig für Gelenkersatz; (e)
Die Eigenschaft, in komplizierten Formen herstellbar zu sein , durch teilweises
Nitri deren Verarbeiten und anschließendes Vollenden des
Nitridierverfahrens.
Dieses wird insbesondere durch eine vernachlässigbare Dimensions-Veränderung während
der letzten Nitridierung vereinfacht; (f) Ein hoher Grad an Bioverträglichkeit;
und (g) Förderung des Knochenwachstums. Dieses ist konsistent mit der bereits früher
gemachten Beobachtung, daß niedrige Konzentrationen von Silika das Wachstum junger
Knochen unterstützen.
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Siliziumnitride und Sialone haben hervorragende Widerstandsfähigkeit
gegenüber Abnutzung und können, obwohl ihr Herstellungsverfahren sehr von dem der
traditionellen Keramiken verschieden ist, in komplizierten Formen hergestellt werden.
Da sie Verbindungen aus Silizium, Aluminium, Sauerstoff und Stickstoff sind, sind
bei den Sialonen Variationen der Zusammensetzung und dadurch Steuerung der Eigenschaften
möglich. Der Porösitätsgrad kann erhöht oder erniedrigt werden, je nach dem, ob
eine Hauptaufgabe darin besteht, das Hereinwachsen von Gewebe zu befördern oder
maximale Widerstandsfähig keit für tragende Flächen zu liefern. Veränderungen der
Korngröße und die Gegenwart von zweiten Phasen können Eigenschaften wie Bruchfestigkeit
und Stoßfestigkeit beeinflussen.
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Siliziumnitri-d kommt in zwei kristallinen Formen vor, die als g und
ß bezeichnet werden, so daß jede Probe entweder eine oder beide dieser Formen enthalten
kann, entsprechend den genauen Herstellungsbedingungen. Im Normalfall kommen beide
in einer Probe in unterschiedlichen Verhältnissen vor. Der Ausdruck Siliziumnitrid,
wie er in dieser Beschreibung und den Ansprüchen benutzt
wird,
soll beide oder jede der d und p Formen bedeuten.
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Der Bezug auf Siliziumnitrid soll auch als Bezug auf die verschiedenen
Sialone gewertet werden.
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Siliziumnitrid kann nach irgendeiner der verschiedenen Methoden hergestellt
werden, eingeschlossen: 1. Reaktionsbindung; 2. chemische Abscheidung aus der Gasphase;
3. Kaltformen und Sintern; und 4. thermisches Pressen.
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(Siehe auch "The Technology and Engineering Applications of Reaction-bonded
Si3N4", von N.L. Parr und E.R.W. May und auch "Silicon Nitride - a new ceramic for
high temperature engineering and other applications", von N.L. Parr, Research, Vol.
13 (1960), Seiten 261 - 269).
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Im Falle der Verfahren 1 und 2 wird Siliciumnitriftdurch chemische
Reaktion während des Formprozesses gebildet, während bei dem Verfahren 3 und 4 Sintern
und Heißpressen auf ein vorreagiertes Pulver ausgeübt werden.
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Wenn die Bildung von Siliziumnitrid-Prothesen nach dem Verfahren des
Reaktionsbindens als Beispiel genommen wird, wird das Siliziuwpulver z.B. durch
Pressen in eine Form, Extrusion oder Gleitgießen (slip casting), in die Form der
gewünschten Komponente oder eine dieser Komponenten angenäherten Form gebracht.
Diese ausgebildete Form wird in einer Stickstoffatmosphäre erhitzt, wodurch die
Reaktion zur Herstellung von Siliziumnitrid stattfindet. Wenn die ursprünglich gebildete
Form des Siliziums der des im endgültigen Gegenstand eingesetzten
ist,
wird bis zur Vollständigkeit weiter nitridiert. Wenn Veränderungen der anfänglichen
Form notwendig sind, kann die Reaktion nach einer mittleren Zeit und Temperatur
unterbrochen werden und arbeiten wie Sägen, Bohren, Malen oder Schnitzen können
ausgeführt werden. Anschließend wird die Nitridierung zuende geführt. Die Fähigkeit,
bei einer mittleren ProGuktionsstufe bearbeitet zu werden, macht Siliziumnitrid
aufgrund seiner Fähigkeit>komplizierte Formen zu reproduzieren, zu einem sehr
flexiblen Material. Während der letzten Stufe der Nitridienngfindet nur eine vernachlässigbare
Formänderung oder Verschiebung statt.
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Die Siliziumnitridprothese kann in poröser oder vollständig dichter
Form geliefert werden. Poröse Prothesen können mit Hilfe einer Schaum-Technik hergestellt
werden. Dieses Verfahren enthält hauptsächlich das Mischen des feinen Siliziumpulvers
mit einem organischen Bindemittel, Zugeben eines kommerziellen Schaumbildners und
mechanisches Schlagen dieser Mischung. Der dabei entstehende Schaum härtet chemisch
und wird anschließend in einer Stickstoffatmosphäre erhitzt, um eine poröse Siliziumnitrit-Form
zu bilden. Poröse Struktur besitzt den Vorteil, daß das Einwachsen von Knochen und
weichem Gewebe ermöglicht ist, wodurch eine direkte Anbringung der Prothese an das
Muskel/Skelett-System möglich ist und eine starke mechanische Bindung ohne die Notwendigkeit
des Einsatzes von Methylmethacrylat-Zement ausgebildet wird. Weiterhin weist das
porösere Material den Vorteil auf, daß es einen geringeren Elastizitätsmodul aufweist,
der dem natürlichen Knochen näherkommt.
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Andererseits besitzt völlig dichtes Siliziumnitrid eine höhere Widerstandsfähigkeit
als die poröse Form und ist bei hohen Beanspruchungen zu bevorzugen. Verankerung
am Skelett kann immer noch durch Ankleben und mechanisches Verzahnen zwischen Knochen
und Keramik erreicht werden. Konventionelles Nadeln, Nageln, Verdrahten oder der
Gebrauch von Bruchplatten kann dazu eingesetzt werden. Im Fall von Hüft-Kugelgelenken
sollte das Prothesenhilfsmittel mit einem Metallstumpf oder -schaft ausgerüstet
sein, der in das Ende des Femurs getrieben werden kann, wobei Kombinationen von
Metall und Keramik in prothetischen Mitteln die Vorteile beider Materialien bieten.
Der Schaft kann auch einen porösen keramischen Teil aufweisen, um das Hereinwachsen
vom Knochen zu befördern und um ein länger dauerndes Passen zu bewirken.
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Alternativ dazu kann die Prothese mit einer Manschette an einem Ende
ausgebildet sein, die am dem Femur angebracht wird, deren Inneres konische Form
aufweist und eine Anzahl von ringförmigen Aussparungen besitzt. Das Ende des Femurs
wird dann mit Hilfe eines Spezialwerkzeugs konisch zugeschnitten, um dicht in das
konische Ende der Prothese zu passen. Die ringförmigen Aussparungen in der Prothese
befördern das Knochenwachstum in diese, wodurch ein sicherer Sitz dieser Prothese
bewirkt wird.
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Einige Verfahren zur Verwendung von Siliziumnitrit für orthopädische
Anwendungen sind unten aufgeführt: 1. Ersatz von Knochen, der krank ist oder so
schwer beschädigt wurde, daß das Entnehmen eines Teiles notwendig ist. Manchmal
wird dieses als Brücke über eine Knochenlücke bezeichnet (bone gap bridge).
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2. Als Baumaterial für alle oder einen Teil von Prothesen für den
Ersatz oder die Reparatur eines Gelenkes wie z.B. des Hüft-, Knie7, Schulter-, Ellbogen-,
Handgelenk oder Knöchelgelenks.
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3. Verlängern eines Gliedes durch Einsetzen eines Teiles Siliziumnitrids,
um einen Teil oder die gesamte fehlende Länge auszugleichen.
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4. Durch Einsetzen eines keilförmigen Keramikteils in einem Knochen
um anormale Biegung eines Knochens zu korrigieren (das ist Osteotomie für die Korrektion
von Skelettdeformationen).
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5. Ausfüllen einer mastoiden Kavität anschließend an das Entfernen
des infizierten schwammartigen Knochens aus diesem Bereich.
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6. Überziehen des Stumpfes eines amputierten, wenn die Menge verfügbarer
Haut nicht dazu genügt, ohne weiteren Knochen zu entfernen. Durch den Gebrauch einer
derartigen Kappe kann ein Teil der restlichen Knochenlänge erhalten werden.
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7. Ersatz von vollständigen Knochen, z.B. von Hand- oder Fußwurzelknochen.
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In jedem dieser Fälle kann das keramische Material in poröser oder
vollständig dichter Form eingesetzt werden.
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Letzteres hat den Vorteil, daß Knochen und Gewebewachstum in diese
Poren möglich ist, wodurch das Befestigen Keramikmaterials am Skelett unterstützt
wird. Das porösere Material hat weiterhin den Vorteil, daß es
einen
niedrigerenXElastizitätsmodul in der Nähe des von normalem Knochen aufweist. Andererseits
würde vollständig dichtes Siliziumnitrid eine höhere Stärke als die poröse Form
besitzen und dementsprechend bei hohen Beanspruchungen zu bevorzugen sein. Verankerung
am Skelett kann immer noch mit Hilfe von Kleben und mechanischem Verbinden zwischen
Knochen und Keramikmasse erreicht werden. In dem Fall, daß die Prothese Beanspruchungen
unterworfen wird oder Gewicht tragen muß,kann auch ein Metallschaft oder ein Metallteil
in das Keramik material für besondere Stärke eingebracht werden.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen
und aus der nachfolgenden Beschreibung, in der Ausführungsbeispiele erläutert sind.
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Gelenkersatz Der vollständige oder teilweise Ersatz von Gelenken oder
Gelenkflächen bei der Behandlung von degenerativen Gelenkkrankheiten ist heute eine
fortgeschrittene Wissenschaft. Es ist möglich, fast alle kranken Gelenke der Gliedmaßen
zu ersetzen. Ohne Zweifel sind bisher die erfolgreichsten Ergebnisse im Bereich
des vollständigen oder teilweisen Ersatzes des Hüftgelenkes gewesen.
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Die bekannten Endoprothesen verwenden Kombinationen von Metallen,
Metallen und hochdichtem Polyethylen, silastischen Materialien und, neuerdings Kombinationen
von Metallen und Al203-Keramiken und Al203-Keramiken alleine.
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Die verschiedenen Nachteile der konventionellen Endoprothesen
sind
wohl bekannt und haben die Suche nach neuen Materialien und Verfahren, die Endoprothesen
am Knochen zu fixieren, stimuliert.
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Die meisten Endoprothesen benötigen für das Befestigen am Knochen
Polymethylmethacrylat-Knochenzement. Die Verwendung von Polymethylmethacrylat-Knochenzement
ist insbesondere in Frage gestellt. Wenn beispielweise das Kniegelenk betrachtet
wird, so besteht allgemeine über einstimmung, daß 10% der Kniegelenks-Endoprothesen
innerhalb von zwei Jahren locker werden. Die Probleme des Befestigan£dieser Prothese
am Knochen sind bisher noch nicht gelöst worden. Eines der Hauptprobleme, die beim
Gebrauch aller permanenten orthopädischen Implantate angetroffen wird, besteht darin,
daß eine starke und lang dauernde Verbindung zwischen dem lebenden Knochen und dem
Implantat herbeigeführt werden muß. Sicherlich wird ein Verfahren zur sicheren Implantation
ohne Knochenzement benötigt.Al 203 demonstrierte hervorragende Biokompatabilität
und es konnte gezeigt werden, daß es direkte Verbindung mit lebendem Knochen ohne
notwendigen Einsatz von Polymethylmethacrylat-Knochenzement ermöglicht.
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Siliziumnitrid-Xeramiken besitzen mechanische Vorteile gegenüber den
Aluminiumoxid-Keramiken und können daher die Verwendung von Al203 für die Herstellung
und Anwendung von orthopädischen Endoprothesen ersetzen.
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In dieser Hinsicht kann Siliziumnitrid in Kombination mit konventionellen
metallischen Prothesen1 entweder, um die Oberfläche der metallischen Prothese zu
bedenken, oder, um den Teil der Prothese zu bedecken, der in
den
Knochen eingesetzt wird. In letzterem Fall besteht der weitere Vorteil, daß Knochen
in die Siliziumnitrischicht einwachsen und derart die implantierte Prothese sichern.
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Knochenersatz Primäre oder sekundäre maligne Tumoren oder große Bereiche
von Osteomyelitis sind übliche therapeutische Probleme, für deren Lösung häufig
Chirugie eingesetzt wird. Radikales Herausschneiden des pathologischen Bereichs
kann das Vorhandensein einer gewicht-tragenden Extremität ausschließen. Extirpation
eines derartigen pathologischen Teils und teilweises Ersetzen derselben durch Knochen-Pfropfen
ist durch die zur Verfügung stehenden Knochen des Donors begrenzt. Die Verwendung
von Siliziumnitrid-Keramik-Endoprothesen als Teil-Abstandhalter wird . weitergehende
Entfernung kranken Knochens erlauben und ihn gleichzeitig ersetzen, um eine gewichts-tragende
Extremität zu erhalten.
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Neuere Studien über den Gebrauch von cytotoxischer Chemotherapie in
hohen Dosen zum Kontrollieren von Metastasen maligner Tumoren sind vielversprechend.
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In Zukunft kann es möglich sein, Gliedmaßen (zuvor zur Amputation
verdammt) durch kombinierte Therapie von teilweise-m Herausschneiden, teilweisem
Ersetzen durch Siliziumnitrid und hoch dosierter cytotoxischer Therapie zu retten.
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Wenn eine Amputation unvermeidbar ist, erlauben Siliziumni tri d-Amputationsstump
f-Endoprothesen die Konservierung einer größeren Stumpflänge, um die Anpassung von
Prothesen
zu erleichtern. Bisher mußten Amputierte ihre künstlichen
Glieder an einem übriggebliebenen Stumpf mit Hilfe einer Vielzahl von Gurten, Streifen
und Schnallen anbringen, ein Verfahren, dessen Konzept sich viele Jahrhunderte nicht
geändert hat.
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Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann eine Siliziumnitrid-Prothese
direkt in den übriggebliebenen Knochenstumpf eingesetzt werden, durch Muskel und
Haut nach außen austreten, an der das künstliche Glied angebracht werden kann.
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Unterschiedliche Länge von Gliedmaßen Die unterschiedliche Länge von
Gliedmaßen'gleich aus welchem Grund, ist kein unübliches Problem. Im allgemeinen
besteht Übereinstimmung darüber, daß es nicht empfehlenswert ist, einen Knochen
mehr als 15% seiner ursprünglichen Länge zu strecken. Um die Länge eines Knochens
zu strecken, wird ein Verfahrendes graduellen Verlängernsbenötigt, das die Kontinuität
des sich entwickelnden Knochens sicherstellt. Die Verlängerung des Knochens durch
Zwischensetzen eines Siliziumnitrit-Abstandshalters kann das längliche und häufig
ungewissen Verfahren der konventionellen Gliedmaßenverlängerungs- Prozedure von
vornherein ausschließen.
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Knochende format ionen Die Korrektur von Knochendeformationen benötigt
zur Zeit Osteotomiegemeinsam mit Herausnehmen -von Knochen oder Einsetzen von Knochenteilen,
um die Deformation zu korrigieren. Falls ein großes Knochenteil ersetzt werden muß,
oder
wenn durch die Osteotomie eine Verkürzung der Gliedmaßen hervorgerufen werden wurde,
kann das Einsetzen eines Siliziumnitrid-Keramikkeils segensreich zur Aufrechterhaltung
der Form und Gleichheit der Länge der Gliedmaßen sein.
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Kavitäten Das Ausfüllen von großen Kavitäten, gleich ob sie durch
das Herausschneiden von infiziertem oder durch einen Tumor befallenen Knochen zustande
kommen, ruft chirugische Probleme hervor. Das verfügbare Knochen-Pfropfmaterial
kann nicht genügend sein, um diese Kavität auszufüllen. Siliziumnitrit-Keramik erlaubt
das Ausfüllen von großen Kavitäten.
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Ersatz von kleinen Knochen Zur Zeit werden kleine Knochen durch Prothesen,
die aus silastischem Material hergestellt sind, ersetzt.
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Die Eigenschaften von Siliziumnitrit ermöglichen, daß es für den Entwurf
und die Herstellung von Endoprothesen kleiner Knochen eingesetzt werden kann (z.B.
Hand- und Fußwurzelknochen) Kappen für Amputationsstumpfe Der Bau von Prothesen
hängt davon ab, ob eine akzeptable Länge des restlichen Knochens des amputierten
Gliedes vorhanden ist. Durch Schwierigkeiten tt die beim Bau der Prothesen auftreten,
kann dbduefi eine Amputation in größerer Nähe notwendig sein. Durch die Verwendung
von Siliziumnitri -Kappen für Amputationsstümpfe kann
die Verlängerung
der Stumpflänge, wie es kürzlich auch durch den Gebrauch von Al203 demonstriert
wurde, ermöglicht werden. Dadurch wird es möglich, daß eine Prothese auf diese keramische
Kappe geschraubt oder angeschlossen wird, ohne daß komplizierte und aufwendige Geschirre
notwendig werden.
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Insgesamt ist also gefunden worden, daß Siliziumnitrid-Biokeramik
bis zu einem gewissen Ausmaß natürlichen Knochen mit seinen physikalischen Oberflächeneigenschaften
simuliert und im Gegensatz zu Metall- und Polymerprothesen das Anwachsen und Verankern
von benachbartem Muskelgewebe erlaubt. Die Ähnlichkeit zwischen Siliziumnitrid-Prothesen
und Knochen erstreckt sich bis zu ihren mechanischen Eigenschaften, die vergleichbare
spezifische Schwere, vergleichbare Reibungskoeffizienten und vergleichbare mechanische
Eigenschaften einschließen.
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Dieses Prothesenmaterial ist hochgradig inert und unlöslich. Da der
Werkstoff in seiner höchsten Oxidationsstufe vorliegt, wird er nicht wie Metall-Prothesen
korrodieren. Es gibt keine Anhaltspunkte dafür, daß die Prothesen allergische oder
toxische Reaktionen hervorrufen, wenn sie in Muskel-Skelettsysteme eingepflanzt
werden. Weiterhin können sie keine fibroblastischen Anworten in Nachbargewebe hervorzurufen
oder hamolytische, zell- und proteolytisch-destruktive Eigenschaften haben. Diese
Eigenschaften sind bei den bisherigen Prothesen zu kritisieren.
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Die in der vorstehenden Beschreibung sowie in den nachfolgenden Ansprüchen
offenbarten Merkmale und Vorteile der Erfindung können sowohl einzeln als auch in
beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen
Ausführungsformen wesentlich sein.