DE69010764T2

DE69010764T2 - Verfahren für chirurgische Implantate.

Info

Publication number: DE69010764T2
Application number: DE69010764T
Authority: DE
Inventors: Thomas W Sander; Robert D Torgerson
Original assignee: United States Surgical Corp
Current assignee: United States Surgical Corp
Priority date: 1989-04-14
Filing date: 1990-04-11
Publication date: 1994-12-22
Anticipated expiration: 2010-04-12
Also published as: CA2013883C; US5037445A; EP0398497A1; CA2013883A1; EP0398497B1; DE69010764D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ausformung chirurgischer Implantate, und insbesondere ein Unterdruckverfahren zur Ausformung eines Implantates aus Polymerperlen.
Bei bestimmten chirurgischen Anwendungen, beispielsweise beim Einsetzen von Prothesen zur Ausfüllung von Knochendefekten, die durch Trauma, Tumor-Resektion, angeborene Fehler, Infektionen und dergleichen hervorgerufen werden, ist es wünschenswert, ein prothetisches Implantat zur Verfügung zu haben, welches in jede gewünschte Form ausgeformt werden kann. Idealerweise sollte ein derartiges Implantat porös sein, um Knochenwachstum zuzulassen, formbar, damit es an unterschiedliche Formen angepaßt werden kann, und dennoch fest und steif, wenn es an dem Knochen befestigt ist, um eine starke, feste Stütze zur Verfügung zu stellen.
Ein Material, welches bei Knochenimplantaten erfolgreich verwendet wurde, wird von Ashman et al in den U.S.-Patenten Nr. 4 728 570 und 4 535 485 beschrieben, und von Bruins et al im U.S.-Patent Nr. 4 536 158. Das dort beschriebene Material ist ein Konglomerat von Polymethylmethacrylat- Perlen, die mit Polyhydroxyethylmethacrylat beschichtet sind. Die Perlen können zu einer einstückigen Anordnung vereinigt sein, wie im U.S.-Patent Nr. 4 536 158 beschrieben, oder sie können in Körnchenform verwendet werden, wie im U.S.-Patent Nr. 4 535 485 beschrieben.
Wenn sie als Körnchen verwendet werden, werden die Perlen in einen Hohlraum gepackt, beispielsweise den Hohlraum im Zahnfleisch, der nach einer Zahnextraktion übrig bleibt, und der Hohlraum wird durch eine Naht geschlossen. Bei einer Verwendung als einheitliche, poröse Masse muß eine getrennte Form auf der Grundlage des gezogenen Zahns hergestellt werden. Die Form wird dann dadurch gefüllt, daß sie mit den Polymer-Perlen gepackt wird, die mit Polyhydroxyethylmethacrylat befeuchtet wurden, und in einem dielektrischen Ofen erhitzt wird, um die Perlen zu einer einheitlichen, porösen Masse zu polymerisieren und/oder zusammenzusintern.
Derartige Vorgehensweisen sind bei der Zahnbehandlung, wie beispielsweise der Zahnextraktion, nützlich, wenn es möglich ist, einen Leerraum zu füllen, oder auf der Grundlage eines gezogenen Zahns eine getrennte Form herzustellen. Allerdings ist es bei anderen Anwendungsfällen nicht möglich, eine getrennte Form herzustellen, oder einen Hohlraum zu füllen und ihn durch Nähen zu verschließen. Bestimmte Vorgehensweisen, wie beispielsweise die Ergänzung von Knochenaufbauten für kosmetische Zwecke, oder eine Implantierung zum Ausfüllen von Knochendefekten, erfordern das Implantieren einer einstückigen Anordnung, die in situ nach Maß gefertigt wurde, also innerhalb des Operationsgebietes ausgeformt wurde, in welches sie implantiert wird. Eine In-situ-Formgebung von Implantatmaterial ist mit den Vorgehensweisen nicht möglich, die in den voranstehend genannten Druckschriften beschrieben werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Maßfertigung einer implantierbaren Prothese zur Verfügung gestellt, welches umfaßt:
(a) Bereitstellung eines Implantat-Vorstufenmaterials innerhalb eines flexiblen Beutels, wobei das Implantat-Vorstufenmaterial eine Ansammlung einzelner Teilchen aus einem Baumaterial umfaßt, welches nach der Aushärtung biologisch verträglich ist;
(b) Ausformen des Beutels mit Implantat-Vorstufenmaterial in eine bestimmte Form;
(c) Verdichtung des Implantat-Vorstufenmaterials zu einer steifen Masse, welche die bestimmte Form aufweist, durch Anlegen eines Unterdrucks an das Beutelinnere; und
(d) Aushärten des Implantat-Vorstufenmaterials zur Bereitstellung einer porösen, einstückigen Prothese, welche die bestimmte Form aufweist; und
(e) Entfernen des flexiblen Beutels, falls dieser nicht biologisch absorbierbar ist.
Beispielhaft wird nachstehend nunmehr auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, wobei:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer Maßfertigungsvorrichtung ist, die bei der Ausführung des Formgebungsvorgangs gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird; und
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer alternativen Ausführungsform der Maßfertigungsvorrichtung ist.
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen wird die In-situ-Ausformung einer porösen Prothese zum Ausfüllen von Knochenfehlern unter Verwendung einer Ansammlung von Polymer-Perlen beschrieben. Polymer-Perlen, die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werden können, sind von Bruins et al im U.S.Patent Nr. 4 536 158 und von Ashman et al in den U.S.-Patenten Nr. 4 535 485 sowie 4 728 570 beschrieben.
Die Begriffe "bio-verträglich" und "biologisch verträglich" werden hier austauschbar verwendet und beziehen sich auf Materialien oder Geräte, die nach Implantierung in einen lebenden Körper keine Abstoßung, Infektion, Entzündung oder eine andere derartige negative Reaktion des Körpers hervorrufen. Der hier benutzte Begriff "biologisch absorbierbar" bezieht sich auf Materialien, die durch Körpergewebe zersetzt und/oder absorbiert werden können.
Das Formgebungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt mehrere Grundschritte, von denen der erste die Bereitstellung einer Implantat-Vorstufe im Inneren eines flexiblen Beutels ist. Der flexible Beutel muß an die bestimmte gewünschte Form der fertiggestellten Prothese anpaßbar sein. Die Implantat-Vorstufe umfaßt eine Ansammlung einzelner Teilchen aus einem Baumaterial, und (die Implantat-Vorstufe) muß potentiell biologisch verträglich sein, so daß die Implantat-Vorstufe vor der Aushärtung biologisch verträglich sein kann oder nicht, nach der Aushärtung jedoch die Implantat-Vorstufe eine biologisch verträgliche Prothese bilden muß. Weiterhin kann das ausgehärtete Implantatmaterial entweder biologisch absorbierbar oder dauerhaft sein.
Ein derartiges Baumaterial, welches sich als geeignet herausgestellt hat, ist Polymethylmethacrylat (PMMA). Die bevorzugte Größe der voranstehend genannten Teilchen liegt bei einer Maschenzahl (pro Quadratzoll) von 20 bis 24. Diese Teilchengröße erzeugt eine einstückige, poröse Masse, die eine Porengröße im Bereich von 200 bis 400 um aufweist, die für das Einwachsen von Knochen geeignet ist. Andere Teilchengrößen können verwendet werden, um eine Prothese mit anderen Porengrößn zu erhalten. Beispielsweise führen PMMA-Teilchen mit einer Maschenzahl von 40 bis 60 zu einer Prothese mit Porengrößen von etwa 125 bis 210 um, die für das Einwachsen weichen Gewebes geeignet sind, jedoch nicht für das Einwachsen von Knochen.
Andere Mittel können wahlweise als Teil der Implantat-Vorstufe hinzugefügt werden. Beispielsweise können die Teilchen aus potentiell biologisch verträglichem Baumaterial (beispielsweise PMMA) mit einem monomeren zweiten Material beschichtet sein, welches zu einer biologisch verträglichen, hydrophilen Polymerbeschichtung polymerisiert werden kann. Die Polymerbeschichtung dient zum Verbinden der Teilchen des Baumaterials. Die hydrophilen Eigenschaften erleichtern das Einwachsen von Körpergewebe. Um ein bestimmtes Beispiel zu nennen, kann ein Baumaterial aus PMMA-Perlen mit Hydroxyethylmethacrylat (HEMA) beschichtet werden, welches daraufhin zu Polyhydroxyethylmethacrylat (PHEMA) polymerisiert wird, einem biologisch verträglichen, hydrophilen Polymer.
Zusätzlich zu dem Monomer sind wahlweise vorgesehen: Kreuzvernetzungsmittel, beispielsweise Triethylenglykol-Dimethylacrylat (TEGDMA); Polymerisationsinitiatoren, beispielsweise Benzoylperoxid; sowie radiologisch undurchlässige Substanzen, beispielsweise Bariumsulfat; oder andere Materialien, die der Behandlung des Patienten förderlich sind. Die hydrophile Beschichtung läßt eine größere Durchdringung von Körperfluiden in die Prothese zu, wodurch das Knocheneinwachsen gefördert wird. Das Monomer-Beschichtungsmaterial mit irgendwelchen anderen, dispergierten Zusatzstoffen, muß mit den Teilchen des Baumaterials gemischt werden, um eine gleichmäßige Beschichtung auf sämtlichen Teilchen auszubilden. Diese Mischung des Beschichtungsmaterials und des Baumaterials kann innerhalb des flexiblen Beutels erfolgen, oder vor der Hinzufügung der Implantat-Vorstufenmischung zum Beutel.
In dieser Stufe stellt die Implantat-Vorstufe eine ungeformte, formbare Masse einzelner Teilchen dar, die infolge von dazwischen liegenden Lufthohlräumen weit genug voneinander entfernt sind, so daß sie mobil sind, und wie etwa Sand fließen können.
In der zweiten Stufe wird der Beutel, der die Implantat-Vorstufe enthält, in eine bestimmte, gewünschte Form ausgeformt. Gewöhnlich erfolgt dies in situ, so daß also der Chirurg den Beutel in einen Knochenfehler innerhalb des Körpergewebes einpaßt, und den Beutel an die Form des Fehlers anpaßt. Es kann vorteilhaft sein, den Beutel mit einem leichten Unterdruck zu beaufschlagen, um die Ausformung des Beutels durch den Chirurgen zu erleichtern.
Drittens wird die Implantat-Vorstufe dadurch zu einer steifen Masse verdichtet, daß ein Unterdruck auf das Innere des Beutels ausgeübt wird.
Viertens wird die Implantat-Vorstufe ausgehärtet, wodurch die Implantat-Vorstufe verfestigt und eine einstückige, poröse Prothese zur Verfügung gestellt wird, welche die bestimmte Form beibehält, in welche sie vorher ausgeformt wurde. Der Aushärtevorgang umfaßt jeden Vorgang oder jede Kombination von Vorgängen, welche die einzelnen Teilchen des Baumaterials miteinander verbinden. Derartige Aushärtevorgänge umfassen Sintern und/oder Polymerisation, sind jedoch nicht hierauf beschränkt. Wenn beispielsweise PMMA-Teilchen allein als Implantat-Vorstufe verwendet werden, kann die Aushärtung durch Sintern erzielt werden. Wird eine Monomer-Beschichtung, wie beispielsweise HEMA verwendet, so umfaßt der Aushärtevorgang das Polymerisieren der Beschichtung, um die Teilchen miteinander zu verbinden. Sowohl Sintern als auch Polymerisieren können zusammen eingesetzt werden, oder als alternative Aushärteverfahren.
Das Sintern und/oder die Polymerisierung kann durch Erhitzen der Implantat-Vorstufe durchgeführt werden, beispielsweise durch eine dielektrische Erhitzung unter Verwendung von Hochfrequenz oder Mikrowellen, oder durch Konvektions- oder Strahlungs-Wärmeenergie.
Als fünfter Schritt nach der Aushärtung wird im allgemeinen der Beutel von der Prothese entfernt. Allerdings gehört es auch zur vorliegenden Erfindung, einen biologisch abbaubaren Beutel zu verwenden, wodurch es nicht mehr erforderlich ist, den Beutel von der Prothese wegzunehmen. Wahlweise kann ein zusätzlicher Waschschritt eingesetzt werden, um restliches Monomer zu entfernen. Nach dem Waschen können verschiedene Mittel, welche die Heilung fördern, zugesetzt werden, beispielsweise Knochenwachstum-Förderungsmittel wie etwa Kalziumhydroxid, Wachstumsfaktoren, Blut, Antibiotika und Kombinationen derartiger Substanzen.
Fig. 1 stellt eine Unterdruckformgebungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung dar. Ein Beutel 101 besteht aus einen flexiblen Material für medizinische Zwecke, welches Temperaturen oberhalb der Sintertemperatur des Implantatmaterials standhalten kann, und nicht durch das Erhitzungsverfahren beeinträchtigt wird, das zum Aushärten der Implantat-Vorstufe verwendet wird. Ein derartiges Material kann beispielsweise eine Fluorkarbonpolymerfolie oder Latex sein. Innerhalb des Beutels befindet sich eine Implantat-Vorstufe in Form einer Ansammlung einzelner Teilchen 102 aus einem potentiell biologisch verträglichen Baumaterial, beispielsweise Polymethylmethacrylat (PMMA) mit oder ohne die Monomer-Beschichtung und Zusatzstoffe, die voranstehend erwähnt wurden. Falls Monomer und Zusatzstoffe verwendt werden, so müssen sie gerührt werden, um eine gut gemischte Dispersion zu erzeugen, und dann den Teilchen des Baumaterials hinzugefügt werden, welches dann geknetet wird, um im wesentlichen sämtliche Teilchen zu beschichten. Die Implantat-Vorstufe kann innerhalb des flexiblen Beutels 101 hergestellt werden, oder außerhalb des Beutels 101 und dann in diesen eingespritzt werden.
Der flexible Beutel 101 ist mit einem Adapter 104 verbunden, der einen oberen Abschnitt 104A und einen unteren Abschnitt 104B aufweist. Die Adapterabschnitte sind mit Gewinde versehen (einem außen, und einem innen), so daß sie lösbar zusammengeschraubt werden können. Der Adapter 104 ist über ein Verbindungsrohr 105 mit einem Einwegventil 108 verbunden. Durch den Adapter 104 kann ein Unterdruck auf das Innere des Beutels 101 ausgeübt werden. Ein Sieb 103 weist eine Siebgröße auf, die ausreichend klein ist, um zu verhindern, daß die Teilchen 102 durch den Unterdruck abgezogen werden. Der Auslaß 108A ist an den Einlaß einer Vakuumpumpe (nicht gezeigt) angeschlossen. Infolge des Einwegventils 108 können beim Anlegen eines Unterdrucks Luft oder Dampf aus der Vorrichtung 100 über den Auslaß 108A abgezogen werden, jedoch verhindert es, daß Luft erneut durch den Auslaß 108A eintritt, wenn der Unterdruck nicht mehr angelegt ist, wodurch der Unterdruck innerhalb der Vorrichtung aufrechterhalten wird, wenn der Auslaß 108A von der Vakuumpumpe abgetrennt wird.
Der Chirurg führt den Beutel 101 in den Knochenfehler des Patienten ein, und formt ihn dann zu einer bestimmten, gewünschten Form aus, entweder von Hand oder unter Zuhilfenahme chirurgischer Instrumente. Es kann wünschenswert sein, den Beutel einem leichten Unterdruck auszusetzen, um diesen Vorgang zu erleichtern. Wenn die gewünschte Form erhalten wurde, verdichtet der Chirurg die Implantat-Vorstufe zu einer steifen Masse mit der bestimmten Form, durch Anlegen eines Unterdrucks an das Innere des Beutels 101. Dies wird durch Abziehen der Luft mit Hilfe einer Vakuumpumpe erzielt, die an den Auslaß 108A angeschlossen ist. Wird die Luft aus dem Inneren abgezogen, so werden die Teilchen des Implantatvorstufenmaterials 102 durch den äußeren Luftdruck eng zusammengedrückt. Dies schaltet die Zwischenräume aus, welche für eine freie Beweglichkeit sorgten, und versteift auf diese Weise die Ansammlung der Teilchen 102 in der Form, in welche der Beutel 101 ausgeformt wurde. Dann kann die Vakuumpumpe entfernt werden. Das Einwegventil 108 hält den Unterdruck aufrecht, nachdem die Pumpe abgeschaltet wurde. Wie voranstehend erwähnt, besteht der nächste Schritt darin, eine poröse, einstückige Prothese mit der gewünschten Form durch Aushärtung der Implantat-Vorstufe herzustellen. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, daß eine Mikrowellenerhitzung der Vorrichtung erfolgt.
Nach Beendigung des Aushärtevorgangs läßt man die Prothese abkühlen, und der Beutel 101 wird von der Prothese durch Wegschneiden entfernt.
Die Prothese ist nunmehr hergestellt und kann in Körpergewebe implantiert werden. Als wahlweiser, zusätzlicher Schritt vor dem Implantieren kann jedoch die Prothese gewaschen werden, beispielsweise in einer siedenden Salzlösung. Weiterhin können Knochenwachstum-Förderungsmittel, wie beispielsweise Kalziumhydroxid, Wachstumsfaktoren, Blut, und/oder Antibiotika in den porösen Aufbau der Prothese eingebracht werden, nachdem die Prothese gewaschen wurde.
Unter Verwendung dieses Verfahrens kann ein Chirurg mit dem Implantieren der maßgefertigten Prothese in Körpergewebe innerhalb weniger Minuten nach Beginn der Operation beginnen.
Fig. 2 zeigt eine alternative Vorrichtung 200, die bei der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
Der flexible Beutel 101 enthält ein Implantatvorstufenmaterial 102, also Teilchen aus einem potentiell biologisch verträglichen Baumaterial. Der Beutel 101 ist mit dem Adapter 204 verbunden. Das Sieb 103 weist eine Maschengröße auf, die ausreichend klein ist, um zu verhindern, daß Teilchen 102 von dem Beutel 101 abgezogen werden, wenn über die Öffnung 208A ein Unterdruck angelegt wird. Ein Y-Adapter 205 stellt zwei Kanäle zur Verfügung: einen zum Anlegen eines Unterdrucks, und einen zum Einführen eines Monomer-Beschichtungsmaterials. Verbindungsrohre 205 verbinden den Y-Adapter 206 mit dem Adapter 204, mit dem Absperrhahn 209, und mit dem Einwegventil 108.
Bei einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das biologisch verträgliche Baumaterial innerhalb des flexiblen Beutels 101 vorgesehen. Ein Monomer-Beschichtungsmaterial, beispielsweise wie voranstehend beschrieben, wird zusammen mit wahlweise hinzugemischten Zusatzstoffen mit Hilfe einer Spritze (nicht gezeigt) in die Vorrichtung 200 in Fig. 2 über den Einlaß 209A eingespritzt, wobei sich der Absperrhahn 209 in der geöffneten Lage befindet. Zur Unterstützung des Einspritzens der Mischung kann vorher ein Unterdruck mit Hilfe einer Vakuumpumpe (nicht gezeigt) an die Öffnung 208A angelegt werden. Der Unterdruck wird zeitweilig aufrechterhalten, bis die Beschichtungsmischung hinzugefügt wurde. Es wird genügend viel Monomer-Beschichtungsmischung hinzugefügt, um im wesentlichen sämtliche Teilchen 102 in dem flexiblen Beutel 101 zu beschichten. Sobald die Mischung hinzugegeben wurde, wird der flexible Beutel 101 von Hand etwa 2 Minuten lang geknetet, um im wesentlichen sämtliche Teilchen 102 vollständig zu beschichten. Die Herstellung der Implantat-Vorstufe ist nunmehr beendet, und der Chirurg kann zum nächsten Schritt übergehen, nämlich die Ausformung des Beutels 101, welcher die Implantat-Vorstufe 102 enthält, in eine bestimmte Form. Dies wird durch Einführen des Beutels 101 in den Knochenfehler durchgeführt, und nachfolgende Formgebung des Beutels von Hand oder unter Zuhilfenahme chirurgischer Instrumente.
Nachdem die gewünschte Form erreicht wurde, verdichtet der Chirurg den Beutel durch Anlegen eines Unterdrucks ans Innere des Beutels 101 über die Öffnung 208A. Der Absperrhahn 209 befindet sich in seiner geschlossenen position, und das Einwegventil 108 hält den Unterdruck aufrecht, nachdem die Verbindung zur Vakuumpumpe unterbrochen wurde. Wie voranstehend erläutert, verfestigt und versteift der Unterdruck die Ansammlung der Implantat-Vorstufe 102 in der gewünschten, bestimmten Form, welche der Chirurg ausbildete.
Nach Beendigung der Ausformungs- und Unterdruckversteifungsschritte bringt der Chirurg die Implantat-Vorstufe in die bestimmte, gewünschte Form. Dies kann durch Verbinden der Ansammlung der Teilchen 102 mit den voranstehend beschriebenen Verfahren erfolgen. Beispielsweise bei einer Mikrowellenerwärmung polymerisiert das Monomer, beispielsweise HEMA, in eine hydrophile Beschichtung, beispielsweise PHEMA, die fest mit den Teilchen 102 aus biologisch verträglichem Baumaterial verbunden ist, beispielsweise PMMA.
Wie voranstehend erläutert, läßt man nach Beendigung des Aushärtvorgangs die Prothese abkühlen, und typischerweise wird der Beutel 101 durch Wegschneiden von der Prothese entfernt. Eine Entfernung des Beutels ist allerdings nicht mehr erforderlich, falls ein biologisch abbaubarer Beutel verwendet wird.
Daraufhin wird die Prothese in einer siedenden Salzlösung etwa zwei Minuten lang gewaschen, um restliches Monomer zu entfernen, und dann können in die poröse Prothese wahlweise Knochenwachstum-Förderungsmittel, wie beispielsweise Kalziumhydroxid, oder andere medizinische oder Heilmittel, eingebracht werden. Die Prothese ist nunmehr vorbereitet. Schließlich kann der Chirurg nunmehr mit dem Implantieren der nach Maß gefertigten Prothese in den Knochenfehler beginnen, innerhalb weniger Minuten nach Beginn der Operation.
Nachstehend werden zwei Beispiele für Vorgehensweisen geschildert, die im einzelnen das Herstellungsverfahren und den Einsatz der erfindungsgemäßen Technik für die In-situ-Ausformung chirurgischer Implantate erläutern.
In bezug auf das Verfahren, bei welchem die in Fig. 2 gezeigte Vorrichtung mit dem Y-Adapter verwendet wird, wird der Beutel 101 durch Tauchformen von Latex für medizinische Zwecke hergestellt, was zu einer Dicke im Bereich von 1,52 x 10&supmin;&sup4; m bis 2,54 x 10&supmin;&sup4; m (0,006" bis 0,01") führt.
Der Latexbeutel wird mit polymethylmethacrylat-Perlen (PMMA) gefüllt, die in einem Größenbereich von 700 bis 850 um (Maschenzahl 20/24) liegen. Der Beutel wird dadurch gefüllt, daß ein Kunststoff- oder Glastrichter (mit einer Öffnung der Trichtermündung entsprechend der Öffnung des Beutels) in die Mündung des Beutels eingesetzt wird, und dann die PMMA-Perlen durch den Trichter in den Beutel gegossen werden. Beim Füllen des Beutels sollte man innerhalb des Beutels genug Platz zum Einsetzen des Adapters 204 lassen. Beispielsweise kann die Menge der PMMA-Perlen 102 etwa 15 g betragen, bis der Beutel 101 gefüllt ist. Der y-Verbinder für die Füll- und Unterdruckleitung wird dadurch zusammengebaut, daß ein Nylonsieb 103 in dem Adapter oder über dem Adapter 204 angebracht wird. Der Adapter 204 kann durch Spritzguß um das Nylonsieb 103 herum hergestellt werden, so daß das Sieb nicht aus der Vorrichtung herausgezogen wird. Der Adapter 204 wird in das Latexrohr 205 eingeführt, welches einen Außendurchmesser von 6,35 x 10&supmin;³ m (¼") aufweist. Das andere, offene Ende des Latexrohres 250 wird an dem y-Adapter 206 so befestigt, daß die beiden Öffnungen, die um 45º auseinanderliegen, in entgegengesetzte Richtungen zeigen. Der y-Adapter 206 ist ein y-förmiger Rohrverbinder, der aus Polypropylen mit einem Außendurchmesser von 3,18 x 10&supmin;³ m (1/8") hergestellt ist. Latexrohre 205 werden an jedem der beiden anderen Enden des y-Adapters 206 angebracht. Die Länge der Latexrohre 205 kann in einem Bereich von 13 bis 51 x 10&supmin;³ m (½ bis 2") liegen.
Man sollte dann ein Entenschnabelventil 108, beispielsweise ein VERNAY SUPRAVALVE, an einem Ende des Latexrohrs 205 befestigen, wobei sichergestellt ist, daß das Einweg-Entenschnabelventil von dem Ballon oder Beutel 101 wegzeigt. Das Einwegventil läßt Luft oder Gas austreten, nicht jedoch in den Beutel eintreten, und kann nicht nur beim Evakuieren des Systems verwendet werden, sondern auch als Ablaßventil, um irgendwelche Gase auszustoßen, die während des Aushärtevorgangs erzeugt werden. Weiterhin sollte man einen Einweg-Absperrhahn mit einem Zweifingerhandgriff 209 an dem anderen Ende des Latexrohres 205 befestigen. Der Einweg-Absperrhahn 209 ist ein Hochdruck-Absperrhahn, der aus hochwertigem Polykarbonatharz besteht. Daher sollten vom y-Verbinder 206 aus ein Latexbeutel 101, ein Einweg-Absperrhahn 209 und ein Entenschnabelventil 108 vorgesehen sein, die durch das Latexrohr 205 von dem y-Verbinder getrennt sind.
Die Mischung aus Hydroxyethylmethacrylat/Triethylenglykoldimethacrylat (HEMA/TEGDMA) wird unter aseptischer Füllung in eine 10 Kubikzentimeter Lüer-Kunststoffspritze eingepackt. Die Spritze sollte 15 Gewichtsteile pro 100 Teile PMMA enthalten, und die HEMA/TEGDMA-Mischung weist etwa 97,5 Gew-% HEMA und 2,5 Gew-% TEGDMA auf. Eine Kappe wird auf das Ende der Spritze aufgesetzt, um die Mischung innerhalb der Spritze zu halten.
Bariumsulfat (3 Gew-% der Gesamtmenge von PMMA-Perlen 102) wird in eine Amalgamationskapsel zusammen mit 0,3 Gew-% 78%igen Benzoylperoxids eingegeben. Ein Stampfer wird in die Kapsel eingesetzt, um eine vollständige Mischung der Inhaltsstoffe sicherzustellen, wenn die HEMA/TEGDMA-Mischung zugegeben wird. Eine gesättigte Lösung von Kalziumhydroxid (pH: 12 bis 13) wird in eine Polyethylenampulle gepackt und mit einer Schutzschicht aus trockenem Stickstoffgas abgedeckt. Die Ampulle enthält 50 ml Lösung. Die Kapsel und die Ampulle können in getrennte Tyvek-Beutel eingepackt und durch Gammastrahlung sterilisiert werden, beispielsweise eine Dosis von 2,5 bis 3,5 Megarad von einer Kobalt-60-Gammastrahlenquelle. Die gefüllte 10 Kubikzentimeter Lüer-Spritze, welche die HEMA/TEGDMA-Mischung enthält, kann vorzugsweise mit Ethylenoxid steriliert werden.
Die Vorrichtung ist dann vorbereitet zum Transport zum Operationsbereich zum Einsatz in dem Unterdruckausformungsverfahren. Zur Verwendung der Vorrichtung zur Maßfertigung einer Prothese befestigt der Chirurg eine Vakuumleitung am Ende 208A des Einwegventils 108, wobei er sich davon überzeugt, daß der Absperrhahn 209 geschlossen ist. Der Chirurg legt dann einen Unterdruck an die Vorrichtung an, und überprüft vorzugsweise die Vorrichtung auf Lecks.
Der nächste Schritt für den Chirurgen besteht darin, die HEMA/TEGDMA-Mischung aus der Lüer-Spritze in die Kapsel auszustoßen, die Bariumsulfat und Benzoylperoxid enthält. Dann wird die Kapsel etwa 20 Sekunden lang geschüttelt, um eine Dispersion herzustellen. Die Dispersion wird dann zurück in die Spritze aufgezogen, und die Spritze dann an dem Ende 209A des Absperrhahns 209 befestigt. Wenn der Absperrhahn 209 geöffnet wird, zieht der Unterdruck die HEMA/TEGDMA-Dispersion in den Beutel. Der Chirurg mischt dann die Inhaltsstoffe durch sorgfältiges Kneten des Latexbeutels 101, wobei er dafür sorgt, daß die Wände nicht durchlöchert werden. Er knetet den Beutel fünf Minuten lang und ordnet dann den Beutel am Operationsort oder Hohlraum an, der das Implantat aufnehmen soll. Durch erneutes Anlegen eines Unterdrucks durch Anbringung einer Vakuumleitung am Ende des Ventils 108A formt er den Beutel entsprechend dem Ort, während der Unterdruck angelegt ist, um ein maßgefertigtes Teil aus Polymer herzustellen.
Wenn die Formgebung des Beutels fertig ist, wird die Vakuumleitung von dem Einwegventil 208 entfernt, und die gesamte Vorrichtung 200 in einen Mikrowellenofen eingesetzt und zwei bis drei Minuten ausgehärtet, während der Unterdruck in dem Beutel 101 aufrechterhalten wird.
Nach beendigter Aushärtung wird die Vorrichtung 200 aus dem Ofen entfernt, und der Latexbeutel von der ausgehärteten Prothese weggeschnitten, die dann in eine siedende, sterile Salzlösung fünf Minuten lang eingetaucht wird, um restliches Monomer zu entfernen.
Die Prothese wird in die Ampulle eingelegt, die Kalziumhydroxidlösung enthält, so daß sie sich 15 Minuten lang vollsaugen kann. Dann wird sie entfernt und ausgeschwenkt. Nunmehr ist die Prothese fertig zum Implantieren.
Unter Bezugnahme auf Fig. 1 erläutert die nachstehende Beschreibung eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im einzelnen.
Der Latexbeutel 101 wird auf die beschriebene Weise mit dem y-Verbinder-Verfahren hergestellt.
Ein zweistückiger Adapter 101 besteht aus Nylon. Der obere Abschnitt 104A kann durch Abschrauben von dem Bodenabschnitt 104B entfernt werden, um so den Zugang zum Beutel zu ermöglichen. Der Bodenabschnitt 104B (Außengewinde) weist einen Außendurchmesser von 19 x 10&supmin;³ m (3/4") auf, und einen Innendurchmesser von 14,3 x 10&supmin;³ in (9/16"). Der obere Abschnitt 104A weist einen Innendurchmesser von 10&supmin;³ m (3/4"), einen Außendurchmesser von 20,6 x 10&supmin;³ m (13/16"), und eine Länge von 13 x 10&supmin;³ m (½") auf. Der obere Abschnitt 104A weist eine solche Form auf, daß er zur Aufnahme eines Latexrohres mit einem Innendurchmesser von 3,18 x 10&supmin;³ m (1/8") ausgebildet ist. Der Bodenabschnitt 104B ist an dem Latexbeutel befestigt. Der obere Abschnitt 104a sollte ein Nylonsieb enthalten, welches in ihn eingeformt ist, um zu verhindern, daß die PMMA-Perlen aus dem chirurgischen Adapterbauteil 104 (Fig. 1) abgezogen werden. Die Siebmaschengröße sollte 100 bis 300 um betragen.
Ein Latexrohr 105 mit einem Außendurchmesser von 6,35 x 10&supmin;³ m (0,25"), welches eine Länge von etwa 13 bis 51 x 10&supmin;³ m aufweist (½ bis 2"), ist am Oberteil des Nylonadapters 104 befestigt. Ein Einwegventeil 108 ist am Ende des Latexrohres angebracht.
Die PMMA-Perlen 102 werden in eine Polyethylenampulle mit einer Kapazität von 60 ml mit einer Kappe eingepackt. 15 Gramm des Materials werden in die Ampulle eingebracht und abgedichtet. Die PMMA-Perlen werden auf dieselben Weise sterilisiert, wie bezüglich der vorherigen Ausführungsform beschrieben wurde. Die HEMA/TEGDMA-Dispersion mit Bariumsulfat und Benzoylperoxid wird auf die voranstehend beschriebene Weise hergestellt.
Zum Einsatz des Geräts zur Maßfertigung werden die Inhaltsstoffe, wie voranstehend beschrieben, gemischt. Die HEMA/TEGDMA-Dispersion wird in die Ampulle eingegossen, welche die PMMA-Perlen enthält, und gründlich zwei Minuten lang gemischt, unter Verwendung eines sterilen Spachtels, um eine Implantat-Vorstufe 102 zu bilden. Die Implantat-Vorstufenmischung wird dann in einer Lüer-Spritze aufgezogen, und dann in den Beutel 101 über den Bodenabschnitt 104B injiziert. Dann wird der obere Abschnitt 104A auf den Bodenabschnitt aufgeschraubt.
Wie voranstehend erläutert, wird dann die Implantat-Vorstufe 102 in dem Beutel 101 zu einer bestimmten Form ausgeformt, durch Unterdruck versteift und ausgehärtet, um eine Prothese zu bilden. Weiterhin wird die Prothese von dem Beutel 101 entfernt, in Salzlösung gekocht und mit Kalziumhydroxidlösung getränkt, wie voranstehend erläutert.
In der vorliegenden Beschreibung betreffen Angaben von Maschengrößen U.S.-Siebseriennummern. Bezugnahmen auf "Porengrößen" beziehen sich auf Lerräume in einer porösen Masse.

Claims

1. Verfahren zur Maßfertigung einer implantierbaren Prothese, mit folgenden Schritten:

a) Bereitstellung eines Implantat-Vorstufenmaterials innerhalb eines flexiblen Beutels, wobei das Implantat-Vorstufenmaterial eine Ansammlung einzelner Teilchen eines Baumaterials umfaßt, welches nach der Aushärtung biologisch verträglich ist;

b) Ausformung des Beutels mit Implantat-Vorstufenmaterial in eine bestimmte Form;

c) Verdichtung des Implantat-Vorstufenmaterials in eine steife Masse, welche die bestimmte Form aufweist, durch Anlegen eines Unterdrucks ans Innere des Beutels;

d) Aushärten des Implantat-Vorstufenmateriials zur Bereitstellung einer porösen, einstückigen Prothese, welche die bestimmte Form aufweist; und

e) Entfernen des flexiblen Beutels, falls dieser nicht biologisch absorbierbar ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem die Teilchen des Baumaterials jeweils eine äußere Beschichtung aus einem zweiten Material aufweisen, welches ein Monomer enthält, welches zu einem biologisch verträglichen, hydrophilen Polymermaterial polymerisierbar ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem zusätzlich ein Waschen der Prothese zum Entfernen restlichen Monomers vorgesehen ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei welchem das Baumaterial ein Polymermaterial ist.

5. Verfahren nach Anspruch 4, bei welchem das Polymer-Baumaterial Polymethylmethacrylat ist.

6. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche 1 bis 4, bei welchem die Prothese biologisch absorbierbar ist.

7. Verfahren nach Anspruch 2 oder einem der Ansprüche 3 bis 5, in Abhängigkeit von Anspruch 2, bei welchem das Monomer Hydroxyethylmethacrylat ist.

8. Verfahren nach Anspruch 2, oder einem der Ansprüche 3 bis 7 in Abhängigkeit von Anspruch 2, bei welchem das zweite Material zusätzlich eine radiologisch undurchlässige Substanz aufweist.

9. Verfahren nach Anspruch 3 oder einem der Ansprüche 4 bis 8 in Abhängigkeit vom Anspruch 3, bei welchem zusätzlich die Einbringung zumindest eines Materials in die poröse Prothese nach deren Waschen vorgesehen ist, wobei das Material unter einem Knochenwachstums- Förderungsmittel, einem Wachstumsfaktor, Blut und einem Antibiotikum ausgesucht ist.

10. Verfahren nach Anspruch 2 oder einem der Ansprüche 3 bis 9 in Abhängigkeit von Anspruch 2, bei welchem das zweite Material ein Kreuzvernetzungsmittel enthält.

11. Verfahren nach Anspruch 2 oder einem der Ansprüche 3 bis 10 in Abhängigkeit von Anspruch 2, bei welchem das zweite Material einen Polymerisationsinitiator enthält.

12. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei welchem die Teilchen des Baumaterials Durchmesser in Bereich von 590 bis 700 um aufweisen.

13. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei welchem der Beutel biologisch absorbierbar ist.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei welchem der flexible Beutel aus Fluorkohlenstoffpolymer-Folie oder Latex hergestellt ist.

15. Verfahren nach Anspruch 2, bei welchem das zweite Material eine Dispersion von Bariumsulfat und Benzoylperoxid in Hydroxyethylmethacrylat und Triethylenglykoldimethacrylat umfaßt.

16. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei welchem der Waschschritt in einer siedenden Salzlösung erfolgt, und der Schritt der Einbringung von Kalziumhydroxid in die Prothese zur Förderung des Knochenwachstums vorgesehen ist.