ES2928465T3

ES2928465T3 - Características de fijación híbridas para estructuras porosas tridimensionales para crecimiento interno óseo

Info

Publication number: ES2928465T3
Application number: ES19721816T
Authority: ES
Inventors: Abraham P Wright; Nicholas A Miltner; Weidong Tong; Tyler S Boggs; Bryan J Smith
Original assignee: DePuy Synthes Products Inc
Current assignee: DePuy Synthes Products Inc
Priority date: 2018-03-30
Filing date: 2019-03-29
Publication date: 2022-11-18
Anticipated expiration: 2039-03-29
Also published as: JP7354136B2; EP3773345A1; US11278412B2; BR112020018863A2; AU2019246736A1; CN111936088A; US20190298525A1; WO2019186505A1; EP4112011A1; CA3094788A1; US20220175536A1; RU2020135533A; JP2021519630A; EP3773345B1

Abstract

Un componente protésico ortopédico comprende una clavija de fijación que incluye una estructura tridimensional porosa configurada para permitir el crecimiento óseo. La estructura tridimensional porosa tiene un límite de superficie exterior. La clavija de fijación incluye una placa unida a la estructura tridimensional porosa en el límite de la superficie exterior. La placa incluye un cuerpo cónico que tiene una pared exterior que se aleja de la estructura tridimensional porosa y está desprovista de aberturas. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Características de fijación híbridas para estructuras porosas tridimensionales para crecimiento interno óseo

Esta solicitud reivindica la prioridad de la Solicitud Provisional de Estados Unidos N°. 62/650.790, que se presentó el 30 de marzo de 2018.

CAMPO TÉCNICO

Las realizaciones divulgadas en la presente se refieren de manera general a estructuras metálicas porosas y, más específicamente, a estructuras metálicas porosas en dispositivos médicos. Los métodos divulgados en la presente no forman parte de la invención reivindicada.

ANTECEDENTES

Las realizaciones divulgadas en la presente se refieren de maneral general a características superficiales para estructuras porosas tridimensionales para el crecimiento interno óseo y a métodos para producir dichas estructuras.

El campo de la creación rápida de prototipos y la fabricación aditiva ha experimentado muchos avances a lo largo de los años, en particular para la creación rápida de prototipos de artículos como piezas y troqueles de moldes de prototipos. Estos avances han reducido el costo y el tiempo de fabricación, a la vez que aumentan la precisión del producto terminado, en comparación con los procesos de mecanizado convencionales, como aquellos en los que los materiales (por ejemplo, metal) comienzan como un bloque de material y, por consiguiente, se mecanizan hasta el producto terminado.

Sin embargo, el objetivo principal de la creación rápida de prototipos de estructuras tridimensionales ha sido aumentar la densidad de estructuras de creación rápida de prototipos. Ejemplos de técnicas modernas de creación rápida de prototipos/fabricación aditiva incluyen laminación de láminas, unión por adhesión, sinterización por láser (o sinterización selectiva por láser), fusión por láser (o sinterización selectiva por láser), fotopolimerización, depósito de gotitas, estereolitografía, impresión 3D, modelado por depósito fundido y trazado 3D. Particularmente en las áreas de sinterización selectiva por láser, fusión selectiva por láser e impresión 3D, la mejora en la producción de piezas de alta densidad ha hecho que esas técnicas sean útiles para diseñar y producir con precisión artículos como piezas metálicas de alta densidad.

En el campo de la ingeniería de tejidos, se necesita un andamiaje biocompatible tridimensional poroso para acomodar células de mamíferos y promover su crecimiento y regeneración tridimensionales, y pueda por tanto usarse, por ejemplo, como implantes/componentes protésicos u otras prótesis. Además, este andamiaje, o recubrimiento de crecimiento interno, requiere una textura superficial suficiente para promover una interfaz estable entre el implante y el hueso, esencial para un crecimiento interno del hueso rápido y eficaz. Los elementos de fijación (por ejemplo, clavijas) con una fuerza de fijación más alta limitan, por ejemplo, el movimiento del implante al hueso y aumentan la oportunidad de crecimiento interno óseo más que las clavijas que no están bien fijadas en el hueso.

La EP2774580 es un ejemplo de un componente protésico ortopédico proporcionado con una estructura tridimensional porosa para permitir el crecimiento interno óseo con clavijas de fijación provistas también con la estructura porosa. La US2013/218284, EP2319462 y WO96/23459 son ejemplos adicionales de prótesis de articulaciones y estructuras porosas.

SUMARIO

De acuerdo con un aspecto de la divulgación, se divulga un componente protésico ortopédico, el componente protésico ortopédico comprendiendo una base y una clavija de fijación que se extiende desde la base hasta una punta distal, la clavija de fijación incluye una estructura tridimensional porosa configurada para permitir el crecimiento interno óseo, la estructura tridimensional porosa teniendo un límite de superficie exterior, en donde la clavija de fijación incluye una pluralidad de placas unidas a la estructura tridimensional porosa en el límite superficial exterior, cada placa incluyendo un cuerpo ahusado que tiene una pared exterior que está orientada en la dirección opuesta de la estructura tridimensional porosa y no tiene ninguna abertura; el cuerpo ahusado de cada placa se extiende longitudinalmente a lo largo de la estructura tridimensional porosa; y en donde la pared exterior de cada placa incluye una superficie cóncava que define un canal ahusado.

Además, en algunas realizaciones, el cuerpo ahusado de cada placa puede extenderse desde un extremo proximal hasta un extremo distal, y el cuerpo ahusado de cada placa puede tener una primera anchura en el extremo proximal y una segunda anchura mayor que la primera anchura entre el extremo proximal y el extremo distal.

En algunas realizaciones, cada placa es una placa sólida que carece de aberturas u orificios pasantes. En algunas realizaciones, la pluralidad de placas puede estar dispuesta circunferencialmente sobre la estructura tridimensional porosa. Además, en algunas realizaciones, las placas adyacentes de la pluralidad de placas pueden estar separadas circunferencialmente entre sí en la estructura tridimensional porosa.

En algunas realizaciones, la pluralidad de placas puede colocarse entre la punta distal de la clavija de fijación y la base. Además, en algunas realizaciones, la base puede incluir una plataforma tibial configurada para recibir un inserto tibial. En algunas realizaciones, un vástago alargado puede extenderse desde la plataforma tibial hasta una punta distal. El vástago alargado puede configurarse para ser implantado en un extremo proximal preparado quirúrgicamente de la tibia de un paciente.

En algunas realizaciones, el componente protésico ortopédico puede comprender además una capa tridimensional porosa unida a una superficie distal de la plataforma tibial. El vástago alargado puede extenderse hacia afuera desde la capa tridimensional, y la clavija de fijación se extiende hacia afuera desde la capa tridimensional porosa.

En algunas realizaciones, el cuerpo ahusado de cada placa puede extenderse desde un extremo proximal hasta un extremo distal, y el cuerpo ahusado de cada placa puede tener un primer grosor en el extremo distal y un segundo grosor mayor que el primer grosor entre el extremo proximal y el extremo distal.

En algunas realizaciones, cada placa puede extenderse circunferencialmente alrededor de la estructura tridimensional porosa. Además, en algunas realizaciones, las placas adyacentes de la pluralidad de placas pueden estar separadas entre sí en la estructura tridimensional porosa en una dirección proximal-distal. En algunas realizaciones, la punta distal de la clavija de fijación puede incluir una ranura longitudinal.

De acuerdo con otra realización el componente protésico ortopédico comprende una plataforma tibial configurada para recibir un inserto tibial y una estructura tridimensional porosa acoplada a la plataforma tibial. La estructura tridimensional porosa está configurada para permitir el crecimiento interno del hueso. El componente protésico ortopédico también comprende un vástago alargado que se extiende desde la plataforma tibial hasta una punta distal. La estructura tridimensional porosa incluye una capa acoplada a la plataforma tibial y una pluralidad de clavijas de fijación que se extienden desde la capa. Cada clavija de fijación incluye una parte de la estructura tridimensional porosa que tiene un límite de superficie exterior. Una pluralidad de placas están unidas en el límite de la superficie exterior de cada clavija de fijación. Cada placa incluye un cuerpo ahusado que tiene una pared exterior desprovista de cualquier abertura.

En algunas realizaciones, el cuerpo ahusado de cada placa puede extenderse longitudinalmente a lo largo de la estructura tridimensional porosa. Además, en algunas realizaciones, la pared exterior de cada placa puede incluir una superficie cóncava que define un canal ahusado.

En algunas realizaciones, las placas adyacentes de la pluralidad de placas pueden estar separadas circunferencialmente entre sí en cada clavija. En algunas realizaciones, las placas adyacentes de la pluralidad de placas pueden estar separadas entre sí en la estructura tridimensional porosa en una dirección proximal-distal.

De acuerdo con otro aspecto, útil únicamente como antecedente, se divulga un método para producir un componente protésico ortopédico. El método comprende depositar y escanear capas sucesivas de polvos metálicos para formar una estructura tridimensional porosa que comprende por lo menos una clavija de fijación. La por lo menos una clavija de fijación comprende una parte porosa y por lo menos una placa sólida colocada sobre la parte porosa.

De acuerdo con otro aspecto más, útil únicamente como antecedente, se divulga un implante ortopédico. El implante comprende una estructura tridimensional porosa y por lo menos una característica de fijación que se extiende más allá de un límite de la superficie de la estructura tridimensional porosa. La estructura tridimensional porosa está compuesta de una pluralidad de celdas unitarias. La característica de fijación está anclada a un primer lado de la estructura tridimensional porosa y está compuesta de una parte porosa y una pluralidad de partes sólidas colocadas en una superficie exterior de la parte porosa.

En algunas realizaciones, el implante comprende además una base que está anclada a un segundo lado de la estructura tridimensional porosa.

En algunas realizaciones, la característica de fijación comprende además una longitud que es mayor que una anchura.

En algunas realizaciones, la característica de fijación comprende además una anchura que es mayor que una longitud.

En algunas realizaciones, la pluralidad de partes sólidas se extienden hacia afuera desde el límite de la superficie de la estructura tridimensional porosa.

En algunas realizaciones, la pluralidad de partes sólidas se colocan sustancialmente paralelas al límite de la superficie de la estructura tridimensional porosa.

En algunas realizaciones, la característica de fijación comprende además una parte de punta porosa distal a la estructura tridimensional porosa.

En alguna realización, el implante comprende además una pluralidad de características de fijación.

En algunas realizaciones, la parte porosa incluye además una pluralidad de festones. En algunas realizaciones, cada una de la pluralidad de partes sólidas ocupa un festón respectivo. En algunas realizaciones, cada uno de la pluralidad de festones está compuesto de una región distal que es más grande que una región proximal.

En algunas realizaciones, por lo menos una de la pluralidad de partes sólidas está unida a una parte porosa. En algunas realizaciones, la pluralidad de partes sólidas se ahúsa en la dirección distal. En algunas realizaciones, cada una de la pluralidad de partes sólidas está unida a una parte porosa. En algunas realizaciones, cada una de la pluralidad de partes sólidas se ahúsa en una dirección distal. En algunas realizaciones, el grosor de cada parte sólida respectiva es menor que la parte sólida inmediatamente proximal.

En otro aspecto, se divulga un implante ortopédico. El implante comprende una estructura tridimensional porosa que incluye por lo menos una característica de fijación. La característica de fijación comprende una parte porosa que tiene un interior, por lo menos una parte sólida y por lo menos una ranura que está parcialmente localizada en el interior de la parte porosa.

En algunas realizaciones, la por lo menos una parte sólida está colocada sobre una superficie exterior de la parte porosa.

En algunas realizaciones, la característica de fijación comprende una anchura mayor que la longitud.

En algunas realizaciones, la característica de fijación comprende una longitud mayor que la anchura.

En algunas realizaciones, la por lo menos una parte sólida está colocada sustancialmente perpendicular al límite de la superficie de la estructura tridimensional porosa.

En algunas realizaciones, la por lo menos una parte sólida se extiende hasta una región de la punta de la por lo menos una característica de fijación que es distal a la estructura tridimensional porosa.

En algunas realizaciones, el implante comprende además una pluralidad de características de fijación. En algunas realizaciones, la por lo menos una parte sólida incluye por lo menos una púa que se ahúsa en la dirección distal. En algunas realizaciones, la por lo menos una parte sólida incluye una pluralidad de púas. En algunas realizaciones, el grosor de cada púa respectiva es menor que la púa inmediatamente proximal.

En algunas realizaciones, la por lo menos una parte sólida está unida a la parte porosa.

En algunas realizaciones, la por lo menos una parte sólida se ahúsa en la dirección distal.

En algunas realizaciones, el implante comprende una pluralidad de partes sólidas. En algunas realizaciones, cada una de la pluralidad de partes sólidas se une a la parte porosa. En algunas realizaciones, cada una de la pluralidad de partes sólidas se ahúsa en la dirección distal. En algunas realizaciones, cada una de la pluralidad de partes sólidas incluye por lo menos una púa que se ahúsa en la dirección distal.

En algunas realizaciones, la por lo menos una ranura proporciona una abertura en una región de la punta de la por lo menos una característica de fijación.

En algunas realizaciones, el implante comprende una pluralidad de ranuras.

Se divulga un método para producir un implante ortopédico que no forma parte de la invención reivindicada. El método comprende depositar y escanear capas sucesivas de polvos metálicos para formar una estructura tridimensional porosa que comprende una pluralidad de celdas unitarias y para formar por lo menos una característica de fijación que se extiende más allá de un límite de la superficie de la estructura tridimensional porosa. La por lo menos una característica de fijación está anclada a un primer lado de la estructura tridimensional porosa y está compuesta por una parte porosa que tiene un interior, por lo menos una parte sólida y por lo menos una ranura localizada por lo menos parcialmente en el interior de la parte porosa.

En algunas realizaciones, el método comprende además proporcionar una base y anclar un segundo lado de la estructura tridimensional porosa a la base.

En otro aspecto más, se divulga un método para producir una estructura tridimensional porosa, útil solamente como antecedente. El método comprende depositar y escanear capas sucesivas de polvos metálicos con un haz para formar una estructura tridimensional porosa que comprende una pluralidad de celdas unitarias y para formar por lo menos una característica de fijación que se extiende más allá de un límite de la superficie de la estructura tridimensional porosa. La por lo menos una característica de fijación está anclada a un primer lado de la estructura tridimensional porosa y comprende una parte porosa y una pluralidad de partes sólidas colocadas en una superficie exterior de la parte porosa.

En algunas realizaciones, el haz es un haz de electrones.

En algunas realizaciones, el haz es un haz láser.

En algunas realizaciones, se funden polvos metálicos para formar la estructura tridimensional porosa. En algunas realizaciones, se sinterizan polvos metálicos para formar la estructura tridimensional porosa. En algunas realizaciones, las capas sucesivas de polvos metálicos se depositan sobre una base sólida. En otro aspecto, se divulga un método para producir una estructura tridimensional porosa, útil como antecedente solamente. El método comprende aplicar una corriente de partículas metálicas a una velocidad predeterminada sobre una base para formar una estructura tridimensional porosa y para formar por lo menos una característica de fijación que se extiende más allá de un límite de la superficie de la estructura tridimensional porosa. La estructura tridimensional porosa está compuesta de una pluralidad de celdas unitarias. La característica de fijación está anclada a un primer lado de la estructura tridimensional porosa y consiste de una parte porosa y una pluralidad de partes sólidas colocadas en una superficie exterior de la parte porosa.

En algunas realizaciones, el método comprende además anclar un segundo lado de la estructura tridimensional porosa a la base.

En algunas realizaciones, la velocidad predeterminada es una velocidad crítica requerida para que las partículas metálicas se unan tras impactar con la base. En algunas realizaciones, la velocidad crítica es mayor de aproximadamente 340 m/s.

En algunas realizaciones, el método comprende además aplicar un haz láser a un ajuste de potencia predeterminado sobre un área de la base donde impacta la corriente de partículas metálicas.

En otro aspecto, se divulga un método para producir una estructura tridimensional porosa, útil solamente como antecedente. El método comprende introducir una alimentación continua de alambre metálico sobre una superficie base y aplicar un haz con un ajuste de potencia predeterminado a un área donde el alambre metálico entra en contacto con la superficie base para formar una estructura tridimensional porosa y formar por lo menos una característica de fijación que se extiende más allá de un límite de la superficie de la estructura tridimensional porosa. La estructura tridimensional porosa está compuesta de una pluralidad de celdas unitarias. La característica de fijación está anclada a un primer lado de la estructura tridimensional porosa y comprende una parte porosa y una pluralidad de partes sólidas colocadas en una superficie exterior de la parte porosa.

En algunas realizaciones, el haz es un haz de electrones.

En algunas realizaciones, el haz es un haz láser.

En otro aspecto más, se divulga un método para producir una estructura tridimensional porosa, útil como antecedente solamente. El método comprende introducir una alimentación continua de material polimérico incrustado con elementos metálicos sobre una superficie base, aplicando calor a un área donde el material polimérico entra en contacto con la superficie base para formar una estructura tridimensional porosa y formar por lo menos una característica de fijación que se extiende más allá un límite de la superficie de la estructura tridimensional porosa. La estructura tridimensional porosa está compuesta de una pluralidad de celdas unitarias. La característica de fijación está anclada a un primer lado de la estructura tridimensional porosa y comprende una parte porosa y una pluralidad de partes sólidas colocadas en una superficie exterior de la parte porosa.

En algunas realizaciones, el método incluye además escanear la estructura tridimensional porosa con un haz para quemar el material polimérico.

En algunas realizaciones, el calor se aplica usando un elemento de calentamiento. En algunas realizaciones, el elemento de calentamiento es parte de un sistema de horno.

En otro aspecto, se divulga un método para producir una estructura tridimensional porosa, útil como antecedente solamente. El método comprende introducir una lechada de metal a través de una boquilla sobre una superficie base para formar una estructura tridimensional porosa y por lo menos una característica de fijación que se extiende más allá de un límite de la superficie de la estructura tridimensional porosa. La estructura tridimensional porosa está compuesta de una pluralidad de celdas unitarias. La característica de fijación está anclada a un primer lado de la estructura tridimensional porosa y comprende una parte porosa y una pluralidad de partes sólidas colocadas en una superficie exterior de la parte porosa.

En otro aspecto más, se divulga un método para producir una estructura tridimensional porosa, útil como antecedente solamente. El método comprende introducir capas sucesivas de metal fundido sobre una superficie base para formar una estructura tridimensional porosa y por lo menos una característica de fijación que se extiende más allá de un límite de la superficie de la estructura tridimensional porosa. La estructura tridimensional porosa está compuesta de una pluralidad de celdas unitarias. La característica de fijación está anclada a un primer lado de la estructura tridimensional porosa y consiste de una parte porosa y una pluralidad de partes sólidas colocadas en una superficie exterior de la parte porosa.

En otro aspecto, se divulga un método para producir una estructura tridimensional porosa, útil como antecedente solamente. El método comprende depositar y unir capas sucesivas de polvos metálicos con un material aglutinante para formar una estructura tridimensional porosa y por lo menos una característica de fijación que se extiende más allá de un límite de la superficie de la estructura tridimensional porosa. La estructura tridimensional porosa está compuesta de una pluralidad de celdas unitarias. La característica de fijación está anclada a un primer lado de la estructura tridimensional porosa y consiste de una parte porosa y una pluralidad de partes sólidas colocadas en una superficie exterior de la parte porosa.

En algunas realizaciones, el método incluye además sinterizar o fundir el polvo metálico unido con un haz. En algunas realizaciones, el haz es un haz de electrones. En algunas realizaciones, el haz es un haz láser.

En algunas realizaciones, el método incluye además sinterizar o fundir el polvo de metal unido con un elemento de calentamiento.

En otro aspecto más, se divulga un método para producir una estructura tridimensional porosa, útil como antecedente solamente. El método comprende depositar gotitas de un material metálico sobre una superficie base y aplicar calor a un área donde el material metálico entra en contacto con la superficie base para formar una estructura tridimensional porosa y por lo menos una característica de fijación que se extiende más allá de un límite de la superficie de la estructura tridimensional porosa. La estructura tridimensional porosa está compuesta de una pluralidad de celdas unitarias. La característica de fijación está anclada a un primer lado de la estructura tridimensional porosa y consiste de una parte porosa y una pluralidad de partes sólidas colocadas en una superficie exterior de la parte porosa.

En algunas realizaciones, el calor se aplica con un haz de electrones.

En algunas realizaciones, el calor se aplica con un haz láser.

En algunas realizaciones, el material metálico es una lechada de metal incrustada con elementos metálicos. En algunas realizaciones, el material metálico es un polvo metálico.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Para una comprensión más completa de los principios divulgados en la presente y las ventajas de los mismos, se hace referencia ahora a las siguientes descripciones tomadas junto con los dibujos acompañantes, en los cuales:

La Figura 1 es una vista en perspectiva de un componente protésico ortopédico;

La Figura 2 es una vista en alzado de una característica de fijación del componente protésico ortopédico de la Figura 1;

La Figura 3 es una vista en planta transversal de la característica de fijación de la Figura 2 tomada a lo largo de la línea 3-3 en la Figura 2;

La Figura 4 es una vista en alzado de otra característica de fijación para el componente protésico ortopédico de la Figura 1;

La Figura 5 es una vista en sección transversal de una parte de la característica de fijación de la Figura 4 tomada a lo largo de la línea 5-5 en la Figura 4;

La Figura 6 es una vista en alzado de otra característica de fijación para el componente protésico ortopédico de la Figura 1;

La Figura 7 representa un gráfico de la relación entre la fuerza de extracción y la de inserción para varias características, de acuerdo con varias realizaciones;

La Figura 8 representa un diagrama de flujo de un método para fabricar una estructura tridimensional porosa, de acuerdo con varias realizaciones; y

Las Figuras 9A y 9B ilustran una vista en sección transversal de una característica de fijación, de acuerdo con varias realizaciones.

DESCRIPCIÓN DETALLADA

Esta memoria descriptiva describe realizaciones ejemplares y aplicaciones de la divulgación. La divulgación, sin embargo, no se limita a estas realizaciones y aplicaciones ejemplares ni a la forma en que las realizaciones y aplicaciones ejemplares funcionan o se describen en la presente. Además, las figuras pueden mostrar vistas simplificadas o parciales, y las dimensiones de los elementos de las figuras pueden estar exageradas o desproporcionadas. Además, como se usan en la presente, los términos "sobre", "unido a", "conectado a", "acoplado a" o palabras similares, un elemento (por ejemplo, un material, una capa, una base, etc.) puede estar "en", "unido a", "conectado a" o "acoplado a" otro elemento independientemente de si un elemento está directamente en, unido, conectado o acoplado al otro elemento, hay uno o más elementos intermedios entre un elemento y el otro elemento, o los dos elementos están integrados como una sola pieza. Además, a menos que el contexto indique lo contrario, las direcciones (por ejemplo, encima, debajo, superior, inferior, lateral, arriba, abajo, debajo, sobre, superior, inferior, horizontal, vertical, "x", "y", "z", etc.), si se proporcionan, son relativos y se proporcionan únicamente a modo de ejemplo y para facilitar la ilustración y el análisis, y no a modo de limitación. Además, cuando se hace referencia a una lista de elementos (por ejemplo, elementos a, b, c), se pretende que dicha referencia incluya cualquiera de los elementos enumerados por sí mismo, cualquier combinación de menos de todos los elementos enumerados, y/o una combinación de todos los elementos enumerados. Las divisiones de secciones en la memoria descriptiva son solo para facilitar la revisión y no limitan ninguna combinación de elementos analizados.

Como se usa en la presente, "unido a" o "unión" denota una unión de metal a metal debido a una variedad de mecanismos fisicoquímicos, que incluyen pero no se limitan a: unión metálica, atracción electrostática y/o fuerzas de adhesión.

A menos que se defina de otro modo, los términos científicos y técnicos usados en relación con las presentes enseñanzas descritas en la presente tendrán los significados que son entendidos comúnmente por los expertos en la técnica.

La presente divulgación se refiere a estructuras metálicas tridimensionales porosas y métodos para fabricarlas para aplicaciones médicas. Como se describe con mayor detalle a continuación, las estructuras metálicas porosas promueven el entrelazamiento del tejido duro o blando entre los componentes protésicos implantados en el cuerpo de un paciente y el tejido duro o blando circundante del paciente. Por ejemplo, cuando se incluye en un componente protésico ortopédico configurado para ser implantado en el cuerpo de un paciente, la estructura metálica tridimensional porosa puede usarse para proporcionar una capa exterior porosa del componente protésico ortopédico para formar una estructura de crecimiento interno óseo. Alternativamente, la estructura metálica tridimensional porosa puede usarse como un implante con la integridad estructura requerida tanto para cumplir la función pretendida del implante como para proporcionar porosidad interconectada para el entrelazamiento de tejido (por ejemplo crecimiento interno óseo) con el tejido circundante.

De acuerdo con varias realizaciones, se proporciona un componente protésico ortopédico, el componente protésico incluyendo una base, una estructura tridimensional porosa y por lo menos una característica de superficie (en lo sucesivo denominada broche de acoplamiento) que se extiende más allá de un límite de la superficie de la estructura tridimensional porosa. La estructura porosa puede incluir una pluralidad de celdas unitarias.

El implante ortopédico/componente protésico, por diseño, puede ser un implante quirúrgico configurado para su implantación en el hueso de un paciente. Por ejemplo, como se muestra en la Figura 1, un componente protésico ortopédico 10 es una bandeja tibial de una prótesis de artroplastia total de rodilla. El componente 10 incluye una plataforma 12 que tiene un vástago 14 que se extiende desde su superficie inferior 16. El vástago tibial 14 se extiende hasta una punta distal 18 y está configurado para ser implantado en un extremo proximal preparado quirúrgicamente de la tibia de un paciente (no mostrado). La plataforma 12 también tiene una superficie superior 20 colocada opuesta a la superficie inferior 16 y una pared exterior curvada 22 que se extiende entre las superficies 16, 20. En la realización ilustrativa, la pared exterior curvada 22 tiene la forma correspondiente al borde exterior de una superficie preparada quirúrgicamente en el extremo proximal de la tibia del paciente. La plataforma 12 también tiene varias características de acoplamiento (no mostradas) unidas a la superficie superior 20, que están configuradas para acoplarse a un inserto o cojinete de la prótesis de artroplastia total de rodilla. Las características de acoplamiento ejemplares, así como otros componentes ejemplares de la prótesis de artroplastia de rodilla, se muestran y describen en la Patente de Estados Unidos N° 8.470.047.

La plataforma 12 del componente 10 está construida con un metal biocompatible, como una aleación de cobalto cromo o de titanio, aunque también pueden usarse otros materiales. Como se muestra en la Figura 1, el componente 10 incluye un cuerpo de crecimiento interno tridimensional 100, que está unido a la superficie 16 inferior de la plataforma 12 de tal manera que la plataforma 12 proporciona una base para el cuerpo de crecimiento interno 100. El cuerpo de crecimiento interno 100 incluye una estructura tridimensional porosa 110 que está configurada para promover el crecimiento interno del hueso para la fijación permanente, como se describe con mayor detalle a continuación.

En la realización ilustrativa, el cuerpo de crecimiento interno 100 incluye una capa o placa 102 unida a la superficie inferior 16 de la plataforma 12 y una serie de clavijas 104 que se extienden hacia fuera desde la placa 102. El cuerpo de crecimiento interno 100 también está unido al vástago 14, que se extiende hacia afuera a través de la capa 102 hasta su punta distal 18. Debe tenerse en cuenta que, aunque se muestra un componente protésico tibial, las varias estructuras porosas descritas en la presente (incluyendo las estructuras de broches de acoplamiento descritas en la presente) pueden incorporarse en varios diseños de implantes ortopédicos de tal manera que el diseño del implante no afecta a la capacidad de usar cualquiera de las varias realizaciones de broches de acoplamiento analizados en la presente. Por ejemplo, las estructuras porosas descritas en la presente pueden incluirse en un componente protésico femoral similar al componente femoral que se muestra en la Patente de Estados Unidos N° 8.470.047 o en un componente rotuliano conformado para acoplarse con el componente protésico femoral. Las estructuras porosas también pueden incluirse en otros diseños de implantes ortopédicos, incluyendo los componentes protésicos para su uso en una cirugía de artroplastia de cadera o de hombro.

Cabe señalar, por lo anterior y en lo sucesivo, que una base puede ser cualquier tipo de estructura capaz de, por ejemplo, contactar, soportar, conectarse a o con, o anclar a o con componentes de varias realizaciones de la presente. Las bases pueden incluir, por ejemplo, una plataforma metálica o no metálica, una bandeja metálica o no metálica, una placa base metálica o no metálica, una estructura metálica o no metálica que se asienta sobre una bandeja, etc.

En referencia ahora a la Figura 2, se muestra con mayor detalle una clavija de fijación 104. En la realización ilustrativa, cada una de las clavijas 104 tiene una configuración idéntica. El cuerpo de crecimiento interno 100 (y por tanto cada clavija 104) incluye una estructura tridimensional porosa 110 que incluye una pluralidad de celdas unitarias 120, cada una compuesta de múltiples broches 125. La pluralidad de celdas unitarias 120 se proporcionan en patrones repetidos para formar la estructura 110, que tiene un límite de superficie exterior 130. Las celdas unitarias 120 definen poros o huecos que permiten el crecimiento interno óseo después de que el componente protésico ortopédico10 se haya implantado en el hueso del paciente, promoviendo de este modo la fijación entre el componente 10 y el tejido óseo circundante.

Cada clavija de fijación 104 se extiende desde un extremo proximal 132 unido a la capa 102 del cuerpo de crecimiento interno 100 hasta un extremo distal 134. En la realización ilustrativa, las clavijas de fijación 104 y la capa 102 se forman como un único componente poroso monolítico. Debe apreciarse que, en otras realizaciones, la capa 102 puede formarse por separado de una o más de las clavijas de fijación 104 y ensamblarse posteriormente con la clavija o clavijas. También debe apreciarse que una o más de las clavijas de fijación pueden unirse directamente a la plataforma 16 y extenderse a través de la capa 102.

Cada clavija de fijación 104 se extiende a lo largo de un eje longitudinal 140 entre los extremos 132, 134. Como se muestra en la sección transversal de la Figura 3, el límite de la superficie exterior 130 de cada clavija 104 se extiende circunferencialmente alrededor del eje longitudinal 140. En la realización ilustrativa, el límite de la superficie exterior 130 incluye una sección convexa142 y una serie de secciones cóncavas 144 que definen ranuras o canales 148 dentro de la sección convexa 142. La clavija de fijación 104 incluye una pluralidad de placas 150, que están unidas en el límite de la superficie 130 dentro de las ranuras y están configurados para reducir la abrasión ósea, como se describe con mayor detalle a continuación. En otras realizaciones, el perfil del límite de la superficie puede ser más o menos desigual que la realización ilustrativa para recibir placas de otros diseños.

En la realización ilustrativa, cada ranura 148 tiene una forma festoneada que se ahúsa. Cada una de la pluralidad de placas 150 ocupa un festón respectivo. Cada una de las ranuras 148 comprende una región distal y una región proximal, en donde una parte de la región distal es más grande que la región proximal. Alternativamente, una o más de la pluralidad de ranuras pueden comprender una región distal y una región proximal, en donde la región distal es más pequeña que la región proximal.

Las placas 150 están dispuestas circunferencialmente en el límite superficial 130 de la estructura tridimensional porosa 110 de cada clavija de fijación 104. En la realización ilustrativa, las placas 150 están separadas entre sí por la estructura tridimensional porosa 110. Volviendo a la Figura 2, cada placa 150 tiene un cuerpo ahusado 152 que se extiende a lo largo del eje longitudinal 140 desde un extremo proximal 154 hasta un extremo distal 156. El cuerpo ahusado 152 de cada placa 150 tiene una pared exterior 158 que está orientado en la dirección opuesta de la estructura tridimensional porosa 110. En la realización ilustrativa, la pared exterior 158 está desprovista de aberturas, y el cuerpo ahusado 152 es un material sólido sin orificios pasantes. Debe apreciarse que en otras realizaciones partes de la pared exterior 158 pueden incluir aberturas u orificios pasantes dependiendo de la configuración de la placa y la aplicación ortopédica.

Cada cuerpo ahusado 152 comprende una región distal 160 que incluye el extremo distal 156 y una región proximal 162 que incluye el extremo proximal 154, en donde la región distal incluye una parte que es más grande que la región proximal. Alternativamente, las partes sólidas de ocupación pueden comprender una región distal y una región proximal, y la región distal incluye una parte que es más pequeña que la región proximal. Como se muestra en la Figura 2, cada cuerpo ahusado 152 tiene una anchura 164 en la región proximal 162 (ilustrativamente en el extremo proximal 154) y se ahúsa hacia otra anchura mayor 166 en la región distal 160 (pero ilustrativamente entre los extremos 154, 156).

La pared exterior 158 de cada cuerpo ahusado 152 incluye una superficie cóncava 170 que define un canal 172 que se ahúsa para corresponder con el ahusamiento del cuerpo 152. Cada canal 172 tiene un extremo distal abierto para facilitar la inserción de la clavija 104 en el hueso del paciente. Debe apreciarse que en otras realizaciones los canales 172 pueden tener configuraciones diferentes. Como se muestra en la Figura 2, el extremo distal 156 de cada placa 150 está colocado proximal a la punta distal 134 de cada clavija de fijación 104 de tal manera que las placas se colocan entre la punta distal 156 y la plataforma 12 del componente protésico ortopédico. Debe apreciarse que en otras realizaciones el extremo distal de la placa puede colocarse en la punta distal de tal manera que estén alineados en un plano distal.

En varias realizaciones, y como se ha indicado anteriormente, el material sólido puede ser un metal o no metálico, y los tipos de metal pueden incluir, pero no se limitan a, titanio, aleaciones de titanio, acero inoxidable, aleaciones de cromo-cobalto, tantalio o niobio. Los ejemplos no metálicos incluyen, por ejemplo, materiales cerámicos (por ejemplo, nitruro de titanio) y materiales de carbono (por ejemplo, carburo de silicio).

Al proporcionar una combinación de componentes sólidos y componentes porosos, las clavijas de fijación están configuradas para reducir la abrasión ósea y aumentar la resistencia de la fijación, a la vez que todavía mantienen la estructura porosa necesaria para promover el crecimiento interno óseo y también permiten, según sea necesario, facilitar la revisión (por ejemplo, cortando a través de las clavijas).

Como se ha descrito anteriormente, cada clavija de fijación 104 tiene una estructura porosa con partes sólidas situadas en el límite de la superficie de la estructura porosa. Debe apreciarse que, en otras realizaciones, la clavija o característica de fijación puede tener un núcleo sólido. Por ejemplo, como se muestra en la Figura 9A, una clavija de fijación 910 tiene un núcleo sólido incrustado en la misma. En la Figura 9A, la característica de fijación 910 comprende una parte porosa 920 y una pluralidad de placas sólidas 930 (o una pluralidad de partes sólidas 930). La parte porosa 920 incluye además un núcleo 940 de material sólido. En la Figura 9B, la parte porosa 930 se reemplaza sustancialmente por un núcleo sólido 950. Proporcionar dicho núcleo sólido, en cualquier caso, puede proporcionar potencialmente una resistencia adicional a la característica de fijación en general para soportar la tensión de estar incrustado en tejido como el hueso o con propósitos de limpieza según sea necesario.

En referencia ahora a las Figuras 4-6, se ilustran otros ejemplos de características de fijación, de acuerdo con varias realizaciones. En la Figuras 4 y 5, se proporciona una característica de fijación 410 (ilustrativamente otra clavija de fijación), la característica 410 comprendiendo una estructura o parte tridimensional porosa 420 y por lo menos una placa o parte sólida 430. En varias realizaciones, y como se ilustra en la Figura 4, la característica de fijación 410 puede comprender una pluralidad de partes sólidas 430. Por lo menos una de la pluralidad de partes sólidas puede unirse a una superficie de la parte porosa 420. En la Figura 4, cada una de la pluralidad de partes sólidas 430 está unida a una parte porosa 420.

Como se muestra en la Figura 5, cada una de la pluralidad de partes sólidas 430 se ahúsa en la dirección distal de tal manera que el grosor de cada parte sólida respectiva es menor que el de la parte sólida inmediatamente proximal. En otras palabras, como se muestra en la Figura 5, cada parte sólida 430 tiene un grosor 432 en su extremo distal 434 y otro grosor mayor 436 proximal al extremo distal 434 (ilustrativamente entre el extremo distal 434 y el extremo proximal 438 de la parte 430). Esta diferencia de grosor representativa entre las partes sólidas sucesivas presenta un efecto de ahusamiento general a lo largo de las partes sólidas tomadas en conjunto, como se ilustra, por ejemplo, por el estrechamiento sucesivo de las partes sólidas 430 a medida que la característica de fijación 410 avanza distalmente.

Como se muestra en la Figuras 4-5, cada una de las placas o partes sólidas 430 se extiende circunferencialmente alrededor de la parte porosa 420. Las partes adyacentes 430 de la pluralidad de partes 430 están separadas entre sí en la parte porosa 420 en una dirección proximal-distal.

Proporcionando un diseño similar al ilustrado, por ejemplo, en la Figuras 4 y 5, las partes sólidas pueden reducir la abrasión ósea y aumentar las tensiones circunferenciales en el hueso. Sin embargo, con la parte porosa, la característica de fijación proporciona regiones para el crecimiento interno óseo y facilidad de revisión. Además, proporcionando diseños con una parte sólida ahusada o una pluralidad de partes sólidas, la parte más distal de la parte sólida puede proporcionar una trayectoria de corte en el hueso que no alteraría el hueso necesario para asegurar las regiones posteriores de la parte sólida (o las partes sólidas posteriores de la pluralidad de partes sólidas).

En referencia ahora a la Figura 6, se proporciona otra característica de fijación (en lo sucesivo característica 610). La característica de fijación 610 se extiende desde una capa de una estructura tridimensional porosa 660 unida a la plataforma del componente protésico tibial. La característica de fijación 610, como las clavijas y las características de las Figuras 1-5, está configurada para acoplarse al hueso de un paciente. Similar a las clavijas 104 descritas anteriormente, la característica de fijación 610 puede ser parte de una estructura tridimensional porosa unida a una plataforma sólida. En tales realizaciones, puede anclarse a la plataforma un segundo lado 680 de la estructura tridimensional porosa 660. Además, la característica de fijación 610 puede ser una de una serie de características de fijación 610. También debe apreciarse que la estructura porosa 660 puede ser una estructura sólida o sustancialmente sólida. Como se muestra en la Figura 6, cada característica de fijación 610 incluye una parte porosa 620 que está anclada a un primer lado de la capa de estructura 660. La parte porosa 620 tiene una pluralidad de vacíos o aberturas que se extienden a través de la parte porosa 620 y se abren hacia un interior 655.

La característica de fijación 610 se extiende hasta una punta distal 690, y se coloca una parte sólida 630 en la punta distal 690 sobre una superficie exterior 640 de la parte porosa 620. De acuerdo con varias realizaciones, y como se ilustra, por ejemplo, en la Figura 6, la parte sólida incluye una serie de placas o púas 695 que están colocadas sustancialmente perpendiculares al límite superficial de la parte porosa 620. Cada púa 695 se ahúsa ilustrativamente en la dirección distal (por ejemplo, hacia la punta distal 690 de la característica de fijación 610). Como se muestra en la Figura 6, el grosor de cada púa respectiva es menor que la púa inmediatamente proximal, y esta diferencia de grosor representativa entre las púas sucesivas presenta un efecto de ahusamiento general a lo largo de la parte sólida 630 por el estrechamiento de la parte sólida 630 a medida que la característica de fijación 610 avanza distalmente hacia la región de la punta 690. Por tanto, la por lo menos una parte sólida puede ahusarse en la dirección distal. En otras realizaciones, la parte sólida 630 puede no ahusarse. También debe apreciarse que en otras realizaciones la parte sólida 630 puede incluir púas 695 adicionales o menos. Como se ilustra en la Figura 6 por ejemplo, la parte sólida 630 rodea la parte porosa 620.

La característica de fijación 610 también incluye una ranura alargada 670 que se extiende desde una abertura 696 en la punta distal 690. Como se muestra en la Figura 6, la ranura alargada 670 se extiende a través del interior 655 de la parte porosa 620. La parte sólida 630 incluye ilustrativamente una superficie interior 675 que define la ranura 670. En otras realizaciones, la ranura alargada 670 puede estar definida por una parte sólida separada de las púas 695. También debe apreciarse que en otras realizaciones la superficie interior 675 puede ser porosa o parcialmente porosa.

De acuerdo con varias realizaciones, la característica de fijación puede comprender además una longitud y una anchura, en donde la longitud es mayor que la anchura (como se ilustra en la Figura 6). La característica de fijación puede comprender además una longitud y una anchura, siendo la anchura mayor que la longitud.

Como se ha indicado anteriormente, en varias realizaciones, la característica de fijación puede comprender una pluralidad de partes sólidas. Cada una de la pluralidad de partes sólidas puede rodear la parte porosa. Cada una de la pluralidad de partes sólidas puede ahusarse en la dirección distal. Cada una de la pluralidad de partes sólidas puede incluir por lo menos una púa, en donde la por lo menos una púa se ahúsa en la dirección distal.

Proporcionando una característica de fijación con una ranura como se ilustra, por ejemplo, en la Figura 6, la característica de fijación puede desviarse durante la inserción de la característica de fijación para ayudar a prevenir la abrasión ósea. La parte porosa ayuda a proporcionar el bajo módulo necesario para la desviación de las características de fijación, o más específicamente las púas en la parte sólida, a la vez que permite un crecimiento óseo suficiente y facilidad de revisión. También cabe señalar que, mientras que la Figura 6 ilustra una sola ranura, podría usarse una pluralidad de ranuras (por ejemplo, de 3 a 4 ranuras) para minimizar cualquier direccionalidad del diseño ranurado.

En referencia ahora a la Figura 7, se proporciona un gráfico 700 para mostrar los resultados de la proporción de fuerza de extracción/inserción de la prueba de extracción de la característica de fijación para varios diseños. Cada característica de fijación se insertó y extrajo del hueso, con proporciones calculadas para cada característica de fijación probada indicativas de la fuerza de inserción frente a la fuerza de extracción. Como tales, las proporciones altas indicarían cualquiera de una serie de características ventajosas para una característica de fijación dada incluyendo, por ejemplo, la facilidad de inserción de la característica de fijación en el tejido y la resistencia a la extracción, lo que sería indicativo de la estabilidad de la característica de fijación en el tejido (por ejemplo, hueso).

Los tres resultados destacados son ejemplos descritos por los conceptos ilustrados en la Figuras 2 a 6 y se han descrito con detalle anteriormente. El resultado 710 ilustra el rendimiento de una clavija 104 (ver Figuras 2-3), y el resultado 712 ilustra el rendimiento de la característica de fijación 410 (ver Figuras 4-5), mientras que el resultado 714 ilustra el rendimiento de la característica de fijación 610 (ver Figura 6). Los tres conceptos destacados funcionaron tan bien como otras clavijas probadas, que incluían dispositivos similares a los de uso clínico. Los resultados refuerzan la naturaleza ventajosa de las varias realizaciones de la presente, que proporcionan estabilidad adicional (por ejemplo, como se ilustra mediante las proporciones de fuerza de extracción/inserción de las realizaciones divulgadas en la presente).

Procesos de fabricación

Las estructuras metálicas tridimensionales porosas divulgadas anteriormente pueden elaborarse usando una variedad de diferentes técnicas de fabricación de componentes metálicos, que incluyen, pero no se limitan a: procesos de fundición (los procesos de fundición implican el vertido de metal fundido en una cavidad de moldeo donde, una vez sólido, el metal adquiere la forma de la cavidad. Los ejemplos incluyen, fundición de molde desechable, fundición de molde permanente y metalurgia de compactación de polvo), Procesos de deformación (los procesos de deformación incluyen la formación de metales y los procesos de trabajo de láminas metálicas que implican el uso de una herramienta que aplica tensiones mecánicas al metal que exceden el límite elástico del metal), Procesos de eliminación de material (estos procesos eliminan el material extra de la pieza de trabajo para lograr la forma deseada. Los ejemplos de procesos de eliminación de material incluyen el mecanizado de herramientas y el mecanizado abrasivo) y los procesos de fabricación aditiva (estos procesos implican el uso de datos de diseño 3D digital para construir un componente de metal en capas mediante el depósito de capas sucesivas de material). Los procesos de fabricación aditiva pueden incluir, solo a modo de ejemplo, impresión por fusión de lecho de polvo (por ejemplo, fusión y sinterización), impresión 3D por pulverización en frío, impresión 3D por alimentación de alambre, impresión 3D por depósito fundido, impresión 3D por extrusión, impresión 3D de metal líquido, impresión 3D por estereolitografía, impresión 3D por inyección de aglutinante, impresión 3D por inyección de material, y demás. Debe tenerse en cuenta, sin embargo, que los procesos de fabricación aditiva ofrecen algunas ventajas únicas sobre las otras técnicas de fabricación de componentes metálicos con respecto a la fabricación de estructuras metálicas tridimensionales porosas (divulgadas anteriormente) debido a las complejidades de las geometrías y los elementos estructurales de las celdas unitarias que comprenden esos tipos de estructuras.

De acuerdo con varias realizaciones, se proporciona un método para producir un implante ortopédico, por ejemplo, mediante el método 800 ilustrado en la Figura 8. El método puede comprender depositar y escanear capas sucesivas de polvos metálicos con un haz para formar una estructura tridimensional porosa. La estructura tridimensional porosa puede comprender una pluralidad de celdas unitarias y el depósito y el escaneo pueden formar por lo menos una característica de fijación que se extiende más allá de un límite de la superficie de la estructura tridimensional porosa. La por lo menos una característica de fijación puede anclarse a un primer lado de la estructura tridimensional porosa y comprende una parte porosa que tiene un interior, por lo menos una parte sólida y por lo menos una ranura localizada por lo menos parcialmente en el interior de la parte porosa. El haz (o haz de escaneo) puede ser un haz de electrones. El haz (o haz de escaneo) puede ser un haz láser.

Como se dispone en la Figura 8, el paso 810 incluye depositar una capa de polvo metálico. El paso 820 incluye escanear una capa de polvo metálico. Tal como se proporciona en el paso 830, los pasos 810 y 820 se repiten hasta que se forma una estructura tridimensional porosa que comprende una pluralidad de celdas unitarias, y se forma por lo menos una característica de fijación que se extiende más allá de un límite de la superficie de la estructura tridimensional porosa, en donde la por lo menos una característica de fijación está anclada a un primer lado de la estructura tridimensional porosa y comprende una parte porosa y una pluralidad de partes sólidas colocadas en una superficie exterior de la parte porosa.

Con respecto a los varios métodos descritos en la presente, los polvos metálicos pueden sinterizarse para formar la estructura tridimensional porosa. Alternativamente, los polvos metálicos pueden fundirse para formar la estructura tridimensional porosa. Las capas sucesivas de polvos metálicos pueden depositarse sobre una base sólida (ver arriba para el análisis sobre la base). En varias realizaciones, los tipos de polvos metálicos que pueden usarse incluyen, pero no se limitan a, polvos de titanio, aleaciones de titanio, acero inoxidable, aleaciones de cromocobalto, tántalo o niobio. En varias realizaciones, puede anclarse a la base un segundo lado de la estructura tridimensional porosa.

De acuerdo con varias realizaciones, se proporciona un método para producir un implante ortopédico. El método puede comprender depositar y escanear capas sucesivas de polvos metálicos para formar una estructura tridimensional porosa que comprende una pluralidad de celdas unitarias y para formar por lo menos una característica de fijación que se extiende más allá de un límite de la superficie de la estructura tridimensional porosa. La por lo menos una característica de fijación puede anclarse a un primer lado de la estructura tridimensional porosa y comprende una parte porosa y una pluralidad de partes sólidas colocadas en una superficie exterior de la parte porosa. El método puede comprender además, en varias realizaciones, proporcionar una base y anclar un segundo lado de la estructura tridimensional porosa a la base.

De acuerdo con varias realizaciones, se proporciona un método para producir una estructura tridimensional porosa. El método puede comprender depositar y escanear capas sucesivas de polvos metálicos con un haz para formar una estructura tridimensional porosa que comprende una pluralidad de celdas unitarias y para formar por lo menos una característica de fijación que se extiende más allá de un límite de la superficie de la estructura tridimensional porosa. La por lo menos una característica de fijación puede anclarse a un primer lado de la estructura tridimensional porosa y comprende una parte porosa y una pluralidad de partes sólidas colocadas en una superficie exterior de la parte porosa. El método puede comprender además, en varias realizaciones, proporcionar una base y anclar un segundo lado de la estructura tridimensional porosa a la base. El haz puede ser un haz de electrones. El haz puede ser un haz láser. En varias realizaciones, los polvos metálicos se sinterizan para formar la estructura tridimensional porosa. En varias realizaciones, los polvos metálicos se funden para formar la estructura tridimensional porosa. En varias realizaciones, las capas sucesivas de polvos metálicos se depositan sobre una base sólida.

De acuerdo con varias realizaciones, se proporciona un método para producir una estructura tridimensional porosa. El método puede comprender aplicar una corriente de partículas metálicas a una velocidad predeterminada sobre una base para formar una estructura tridimensional porosa que comprenda una pluralidad de celdas unitarias y para formar por lo menos una característica de fijación que se extienda más allá de un límite de la superficie de la estructura tridimensional porosa. La por lo menos una característica de fijación puede anclarse a un primer lado de la estructura tridimensional porosa y comprende una parte porosa y una pluralidad de partes sólidas colocadas en una superficie exterior de la parte porosa. El método puede comprender además, en varias realizaciones, anclar un segundo lado de la estructura tridimensional porosa a la base. La velocidad predeterminada puede ser una velocidad crítica requerida para que las partículas metálicas se unan al impactar contra la base. La velocidad crítica puede ser superior a 340 m/s. El método puede incluir además aplicar un láser con un ajuste de potencia predeterminado sobre un área de la base donde está impactando la corriente de partículas metálicas. En varias realizaciones, los tipos de partículas metálicas que pueden usarse incluyen, pero no se limitan a, partículas de titanio, aleaciones de titanio, acero inoxidable, aleaciones de cobalto-cromo, tantalio o niobio.

De acuerdo con varias realizaciones, se proporciona un método para producir una estructura tridimensional porosa. El método puede comprender introducir una alimentación continua de alambre metálico sobre una superficie base y aplicar un haz con un ajuste de potencia predeterminado a un área donde el alambre metálico entra en contacto con la superficie base para formar una estructura tridimensional porosa que comprende una pluralidad de celdas unitarias y para formar por lo menos una característica de fijación que se extiende más allá de un límite de la superficie de la estructura tridimensional porosa. La por lo menos una característica de fijación puede anclarse a un primer lado de la estructura tridimensional porosa y comprende una parte porosa y una pluralidad de partes sólidas colocadas en una superficie exterior de la parte porosa. El método puede comprender además, en varias realizaciones, anclar un segundo lado de la estructura tridimensional porosa a la base. El haz puede ser un haz de electrones. El haz puede ser un haz láser. En varias realizaciones, los tipos de alambre metálico que pueden usarse incluyen, pero no se limitan a, alambre de titanio, aleaciones de titanio, acero inoxidable, aleaciones de cromocobalto, tántalo o niobio.

De acuerdo con varias realizaciones, se proporciona un método para producir una estructura tridimensional porosa. El método puede comprender introducir una alimentación continua de un material polimérico incrustado con un elemento metálico sobre una superficie base y aplicar calor a un área donde el material polimérico contacta con la superficie base para formar una estructura tridimensional porosa que comprende una pluralidad de celdas unitarias y para formar por lo menos una característica de fijación que se extiende más allá de un límite de la superficie de la estructura tridimensional porosa. La por lo menos una característica de fijación puede anclarse a un primer lado de la estructura tridimensional porosa y comprende una parte porosa y una pluralidad de partes sólidas colocadas en una superficie exterior de la parte porosa. El método puede comprender además, en varias realizaciones, anclar un segundo lado de la estructura tridimensional porosa a la base. En varias realizaciones, la alimentación continua de material polimérico puede suministrarse a través de una boquilla calentada eliminando de este modo la necesidad de aplicar calor al área donde el material polimérico contacta con la superficie base para formar las estructuras tridimensionales porosas. En varias realizaciones, los tipos de elementos metálicos que pueden usarse para incrustar el material polimérico pueden incluir, pero no se limitan a, titanio, aleaciones de titanio, acero inoxidable, aleaciones de cromo-cobalto, tantalio y niobio.

El método puede incluir además escanear la estructura tridimensional porosa con un haz para quemar el material polimérico. El haz (o haz de escaneo) puede ser un haz de electrones. El haz (o haz de escaneo) puede ser un haz láser.

De acuerdo con varias realizaciones, se proporciona un método para producir una estructura tridimensional porosa. El método puede comprender introducir una suspensión de metal a través de una boquilla sobre una superficie base para formar una estructura tridimensional porosa que comprende una pluralidad de celdas unitarias y para formar por lo menos una característica de fijación que se extiende más allá de un límite de la superficie de la estructura tridimensional porosa. La por lo menos una característica de fijación puede anclarse a un primer lado de la estructura tridimensional porosa y comprende una parte porosa y una pluralidad de partes sólidas colocadas en una superficie exterior de la parte porosa. El método puede comprender además, en varias realizaciones, anclar un segundo lado de la estructura tridimensional porosa a la base. En varias realizaciones, la boquilla se calienta a la temperatura requerida para unir los elementos metálicos de la lechada metálica a la superficie base. En varias realizaciones, la lechada de metal es una suspensión acuosa que contiene partículas de metal junto con uno o más aditivos (líquidos o sólidos) para mejorar el rendimiento del proceso de fabricación o la estructura tridimensional porosa. En varias realizaciones, la lechada de metal es una suspensión de solvente orgánico que contiene partículas de metal junto con uno o más aditivos (líquidos o sólidos) para mejorar el rendimiento del proceso de fabricación o la estructura tridimensional porosa. En varias realizaciones, los tipos de partículas metálicas que pueden utilizarse en la lechada metálica incluyen, pero no se limitan a, partículas de titanio, aleaciones de titanio, acero inoxidable, aleaciones de cromo-cobalto, tantalio o niobio.

De acuerdo con varias realizaciones, se proporciona un método para producir una estructura tridimensional porosa. El método puede comprender introducir capas sucesivas de metal fundido sobre una superficie base para formar una estructura tridimensional porosa que comprende una pluralidad de celdas unitarias y para formar por lo menos una característica de fijación que se extiende más allá de un límite de la superficie de la estructura tridimensional porosa. La por lo menos una característica de fijación puede anclarse a un primer lado de la estructura tridimensional porosa y comprende una parte porosa y una pluralidad de partes sólidas colocadas en una superficie exterior de la parte porosa. El método puede comprender además, en varias realizaciones, anclar un segundo lado de la estructura tridimensional porosa a la base. El metal fundido puede introducirse como una corriente continua sobre la superficie base. El metal fundido puede introducirse como una corriente de gotitas discretas de metal fundido sobre la superficie base. En varias realizaciones, los tipos de metales fundidos que pueden usarse incluyen, pero no se limitan a, titanio, aleaciones de titanio, acero inoxidable, aleaciones de cromo-cobalto, tántalo o niobio.

De acuerdo con varias realizaciones, se proporciona un método para producir una estructura tridimensional porosa. El método puede comprender aplicar y fotoactivar capas sucesivas de polímero fotosensible incrustado con elementos metálicos sobre una superficie base para formar una estructura tridimensional porosa que comprende una pluralidad de celdas unitarias y para formar por lo menos una característica de fijación que se extiende más allá de un límite de la superficie de la estructura tridimensional porosa. La por lo menos una característica de fijación puede anclarse a un primer lado de la estructura tridimensional porosa y comprende una parte porosa y una pluralidad de partes sólidas colocadas en una superficie exterior de la parte porosa. El método puede comprender además, en varias realizaciones, anclar un segundo lado de la estructura tridimensional porosa a la base. En varias realizaciones, los tipos de elementos metálicos que pueden usarse para incrustar el material polimérico pueden incluir, pero no se limitan a, titanio, aleaciones de titanio, acero inoxidable, aleaciones de cromo-cobalto, tantalio y niobio.

De acuerdo con varias realizaciones, se proporciona un método para producir una estructura tridimensional porosa. El método puede comprender depositar y unir capas sucesivas de polvos metálicos con un material aglutinante para formar una estructura tridimensional porosa que comprende una pluralidad de celdas unitarias y para formar por lo menos una característica de fijación que se extiende más allá de un límite de la superficie de la estructura tridimensional porosa. La por lo menos una característica de fijación puede anclarse a un primer lado de la estructura tridimensional porosa y comprende una parte porosa y una pluralidad de partes sólidas colocadas en una superficie exterior de la parte porosa. El método puede comprender además, en varias realizaciones, una base y anclar un segundo lado de la estructura tridimensional porosa a la base. En varias realizaciones, los tipos de polvos metálicos que pueden usarse incluyen, pero no se limitan a, polvos de titanio, aleaciones de titanio, acero inoxidable, aleaciones de cromo-cobalto, tantalio y niobio.

El método puede incluir además la sinterización o la fusión del polvo metálico unido con un haz. El haz puede ser un haz de electrones. El haz puede ser un haz láser. El método puede incluir además la sinterización o fusión del polvo de metal unido con un elemento de calentamiento, donde el haz es un haz de electrones o el haz es un haz de láser.

De acuerdo con varias realizaciones, se proporciona un método para producir una estructura tridimensional porosa. El método puede comprender depositar gotas de un material metálico sobre una superficie base y aplicar calor a un área donde el material metálico entra en contacto con la superficie base para formar una estructura tridimensional porosa que comprende una pluralidad de celdas unitarias y para formar por lo menos una característica de fijación que se extiende más allá de un límite de la superficie de la estructura tridimensional porosa. La por lo menos una característica de fijación puede anclarse a un primer lado de la estructura tridimensional porosa y comprende una parte porosa y una pluralidad de partes sólidas colocadas en una superficie exterior de la parte porosa. El método puede comprender además, en varias realizaciones, anclar un segundo lado de la estructura tridimensional porosa a la base. El calor puede aplicarse con un haz, en donde el haz es un haz de electrones. El calor puede aplicarse con un haz, en donde el haz es un haz láser. El material metálico puede ser una lechada de metal incrustada con elementos metálicos. El material metálico puede ser un polvo metálico. En varias realizaciones, los tipos de materiales metálicos que pueden usarse incluyen, pero no se limitan a, titanio, aleaciones de titanio, acero inoxidable, aleaciones de cromo-cobalto, tantalio o niobio.

Aunque en esta memoria descriptiva se han descrito realizaciones y aplicaciones específicas de las mismas, estas realizaciones y aplicaciones son solamente ejemplares, y son posibles muchas variaciones.

Aunque las presentes enseñanzas se describen junto con varias realizaciones, no se pretende que las presentes enseñanzas se limiten a tales realizaciones. Por el contrario, las presentes enseñanzas abarcan varias alternativas, modificaciones, que están dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un componente protésico ortopédico [10], que comprende:

una base [102],

una clavija de fijación [104] que se extiende desde la base [102] hasta una punta distal [134], la clavija de fijación [104] incluyendo una estructura tridimensional porosa [110] configurada para permitir el crecimiento interno óseo, estructura tridimensional porosa [110] teniendo un límite de superficie exterior [130],

en donde la clavija de fijación [104] incluye una pluralidad de placas [150] unidas a la estructura tridimensional porosa [110] en el límite de la superficie exterior [130], cada placa [150] incluyendo un cuerpo ahusado que tiene una pared exterior [158] que está orientado en la dirección opuesta de la estructura tridimensional porosa [110] y carece de aberturas; en donde el cuerpo ahusado [152] de cada placa [150] se extiende longitudinalmente a lo largo de la estructura tridimensional porosa [110];

en donde la pared exterior [158] de cada placa [150] incluye una superficie cóncava [170] que define un canal ahusado [172].

2. El componente protésico ortopédico de la reivindicación 1, en donde:

el cuerpo ahusado de cada placa [150] se extiende desde un extremo proximal [154] hasta un extremo distal [156], y

el cuerpo ahusado de cada placa [150] tiene una primera anchura [164] en el extremo proximal [162] y una segunda anchura [166] mayor que la primera anchura entre el extremo proximal y el extremo distal [160].

3. El componente protésico ortopédico de la reivindicación 1, en donde la pluralidad de placas [150] están dispuestas circunferencialmente sobre la estructura tridimensional porosa [110].

4. El componente protésico ortopédico de la reivindicación 3, en donde las placas adyacentes [150] de la pluralidad de placas [150] están separadas circunferencialmente entre sí sobre la estructura tridimensional porosa [110].

5. El componente protésico ortopédico de la reivindicación 1, en donde la pluralidad de placas [150] están colocadas entre la punta distal [134] de la clavija de fijación [104] y la base [102].

6. El componente protésico ortopédico de la reivindicación 1, en donde la base [102] incluye una plataforma tibial [12] configurada para recibir un inserto tibial.

7. El componente protésico ortopédico de la reivindicación 6, en donde un vástago alargado [14] se extiende desde la plataforma tibial hasta una punta distal [18], el vástago alargado estando configurado para ser implantado en un extremo proximal preparado quirúrgicamente de la tibia de un paciente.

8. El componente protésico ortopédico de la reivindicación 7, que comprende además una capa tridimensional porosa unida a una superficie distal [16] de la plataforma tibial,

en donde el vástago alargado se extiende hacia afuera desde la capa tridimensional, y la clavija de fijación [104] se extiende hacia el exterior de la capa tridimensional porosa.

9. El componente protésico ortopédico de la reivindicación 1, en donde:

el cuerpo ahusado de cada placa [150] se extiende desde un extremo proximal hasta un extremo distal, y el cuerpo ahusado de cada placa [150] tiene un primer grosor en el extremo distal y un segundo grosor mayor que el primer grosor entre el extremo proximal y el extremo distal.

10. El componente protésico ortopédico de la reivindicación 9, en donde cada placa [150] se extiende circunferencialmente alrededor de la estructura tridimensional porosa [110].

11. El componente protésico ortopédico de la reivindicación 10, en donde las placas adyacentes [150] de la pluralidad de placas [150] están separadas entre sí sobre la estructura tridimensional porosa [110] en una dirección proximal-distal.

12. El componente protésico ortopédico de la reivindicación 10, en donde la punta distal [134] de la clavija de fijación [104] incluye una ranura longitudinal.

13. El componente protésico ortopédico de la reivindicación 1, que comprende:

una plataforma tibial configurada para recibir un inserto tibial,

una estructura tridimensional porosa [110] acoplada a la plataforma tibial, la estructura tridimensional porosa [110] estando configurada para permitir el crecimiento interno óseo, y

un vástago alargado que se extiende desde la plataforma tibial hasta una punta distal,

en donde la estructura tridimensional porosa [110] incluye una capa acoplada a la plataforma tibial y una pluralidad de clavijas de fijación [104] que se extienden desde la capa, cada clavija de fijación [104] incluyendo una parte de la estructura tridimensional porosa [110] ] que tiene un límite de superficie exterior [130], y en donde una pluralidad de placas [150] están unidas al límite de la superficie exterior [130] de cada clavija de fijación [104], cada placa [150] incluyendo un cuerpo ahusado que tiene una pared exterior [158] que está desprovista de aberturas.

14. El componente protésico ortopédico de la reivindicación 13, en donde el cuerpo ahusado de cada placa [150] se extiende longitudinalmente a lo largo de la estructura tridimensional porosa [110]; o en donde el cuerpo ahusado de cada placa [150] se extiende longitudinalmente a lo largo de la estructura tridimensional porosa [110] y en donde la pared exterior [158] de cada placa [150] incluye una superficie cóncava [170] que define un canal ahusado [ 172].

15. El componente protésico ortopédico de la reivindicación 13, en donde las placas adyacentes [150] de la pluralidad de placas [150] están separadas circunferencialmente entre sí en cada clavija [104]; o en donde las placas adyacentes [150] de la pluralidad de placas [150] están separadas entre sí sobre la estructura tridimensional porosa [110] en una dirección proximal-distal.