SE520756C2 - Förfarande för att åstadkomma ytstruktur på implantat samt sådant implantat - Google Patents

Description

20 25 30 520756 I anslutning till dylika med skärande bearbetning framtagen ytteryta har man även föreslagit att porösa oxidskikt på t.ex. titanmaterial kan utnyttjas för att stimulera bentillväxt i samband med implantatinstallation i ben. I en utföringsform föreslås genom föreliggande uppfinning att ytterytan med mönster framtaget med skärande bearbetning skall kombineras med oxidskikt. Det föreligger en mycket stor mängd av förslag för uppbyggnader av oxidskikt och det kan bl.a. hänvisas till de av samma sökanden som till föreliggande patentansökan erhållna patenten och gjorda patentansökningama SE 97 01872-5, SE 99 01971-3, SE 99 01974-7, SE 00 01201-3 och SE 00 01202-1. Det hänvisas även rent allmänt till US 4,330,891 (Brånemark) och EP 676179.

När det gäller oxidskikt som sådant, har en rad kända oxidkonstruktioner föreslagits att fungera ensamt i samverkan med ben eller mjukvävnad och en rad kända oxidkonstruktioner har dessutom föreslagits att fungera som bärare av bentillväxtstimulerande medel. Det kan därvid hänvisas till ovan angivna patent och patentansökningar och till de av samma sökanden erhållna patenten och inlämnade patentansökningarna SE 99 01972-1, SE 99 01973-9, SE 01 02388-6, SE 01 02389-4, SE 01 02390-2, SE 01 02391-0 och SE 97 01647-l. Det kan även hänvisas till de i nämnda patent och patentansökningar anförda patenten, patentansökningarna och publikationerna.

Framställning av mikrofabricerade ytterytor på implantat har även diskuterats i SE 98 01188-5 (med samma sökanden som till föreliggande ansökan), US 5,588,838, EP 720454 och EP 475358. I en ytterligare utföringsform skall enligt föreliggande uppfinning nämnda skikt som framtagits med skärande bearbetning kombineras även med skikt som - effektueras på annan väg, t.ex. med hjälp av laserbombardemang, som även det är känt i sig.

I anslutning till implantatinstallationer föreligger ett framträdande önskemål om att kunna tillmötesgå optimala och högklassiga implantatsresultat. Det föreligger därvid önskemål om att ha tillgång till en stor mängd parametrar som skall kunna utnyttjas i olika patient- och installationssituationer. På grund av krav från patienter och behandlande personal kan inte samtliga parametrar vara användbara i de olika fallen. Benkvaliteten, patienternas 10 15 20 25 30 520756 inställning, kostnader, m.m. kan vara begränsande faktorer och även om utvecklingen och förslag för goda resultat går i en riktning kan krav föreligga på att alternativa lösningar skall kunna erbjudas eller användas i de olika individuella fallen. Så t.ex. kan det uppkomma krav på att man vill undvika bentillväxtstimulerande medel, men ändå utnyttja sig av de i anslutning härtill använda oxidskikten tillsammans med specifika underliggande skikt. Föreliggande uppfinning avser att lösa bl.a. denna problematik och föreslår en unik uppbyggnad på ytskikt som framtages med hjälp av skärande bearbetning som utföres på cylindrisk, konad och/eller gängad ytteryta eller grund- eller utgångsyta på implantat eller fixtur.

Föreliggande uppfinning bygger på idén att en väsentlig stabilitet för implantatets inläkning i benet skall kunna uppnås på kort tid, t.ex. redan efter 1-5 dygn. Uppfinningen löser även detta problem. I en utföringsform är det väsentligt att förhindra eller motverka bakterietillvägrt vid implantatets utträdesdelar från benet, t.ex. käkbenet. Det föreligger även ett behov av att på ett tekniskt-ekonomiskt sätt kunna erhålla ifrågavarande ytmönster. Även denna problematik får sin lösning genom uppfinningen.

Det som huvudsakligen kan anses vara kännetecknande för ett förfarande är att medelst den inledningsvis. Omnämnda styrningen bildas ett långvågigt mönster med efter varandra följande upphöjningar med ett eller flera mellanliggande spår eller spår omgivna av upphöjningar Så t.ex. åstadkommes ett utefter en gängas yttre delar sig sträckande spår.

Stymingen väljes därvid så att den åstadkommer spårdjup inom området 25-250 um, företrädesvis inom området 50-200 um.

I utföringsformer på det nya förfarandet bildas ett eller två eller flera parallellt sig sträckande spår vid nämnda samverkan mellan delarna och implantatet respektive ämnet.

Vid gängade ytterytor tilldelas spåren sträckningar som väsentligen följer gängornas spiralfonnade sträckningen. I det inledningsvis Omnämnda implantatsortimentet förses de olika implantatens ytterytor med olika vågmönster, dvs. med olika spårdjup och/eller upphöjningar. 10 15 20 25 520756 Det som huvudsakligen kan anses vara kännetecknande för det nya implantatet ( eller den nya fixturen ) är att ifrågavarande yta, företrädesvis i fonn av en ytteryta, uppvisar ett av nämnda styming och rörelsefunktion bildat långvågigt vågmönster med efter varandra följande upphöjningar eller spår åtskilda med mellanliggande spår respektive upphöjningar.

Härvid kan en gänga vid sina yttre delar vara försedd med ett spår omgivet med upphöjningar. Spårdjup inom området 25-250 pm, företrädesvis inom området 50-200 um, föreligger därvid.

I en utföringsfonn kan två eller flera spår mellan upphöjningama sträcka sig väsentligen parallellt utefier den spiralfonnade banan. Vid gängad ytteryta följer spåren gängans spiral- forrnade sträckning och det långvågiga vågmönstret kan vara regelbundet eller variera ut- efier utbredningsriktningen, dvs. i den med implantatets huvudriktning väsentligen sam- manfallande riktningen. Spårdjupen kan vidare i en utföringsform vara olika eller i en annan utföringsform vara lika utefter spårets respektive spårens spiralfonnade sträckning(- ar). Vid ett eller två eller flera parallella eller vid sidan om varandra löpande spår kan i en ytterligare utföringsfonn dessutom spårdjupet vara olika. Vid olika implantat ur implantatsortimentet kan dessa vara anordnade med olika långvågiga vågrnönster, dvs. med olika spårdjup och/eller upphöjningar.

Ytterligare utföringsformer av det nya implantatet framgår av de efterföljande underkraven till implantatet.

Genom det i ovan föreslagna erhålles viktiga kombinationselement till den redan kända f tekniken för att åstadkomma implantatsituationer som är väl anpassade och väl individuali- serade till patienterna. Svarvtekniken som sådan är förut känd och väl beprövad och kan utnyttjas i anslutning till det nya förfarandet och det nya implantatet. Härigenom erhålles tekniskt tillförlitliga och ekonomiskt fördelaktiga arrangemang för framställning och tillhandahållande av kombinationselementen ut på marknaden. 10 15 20 25 30 520756 En för närvarande föreslagen utföringsform av ett förfarande och ett implantat enligt upp- finningen skall beskrivas i nedanstående under samtidig hänvisning till bifogade ritningar där figur 1 figur 2 figur 3 figur 4 figur 5 figur 6 figur 7 visar exempel på ett hithörande implantat som applicerats i kåken och anslutits till en symboliskt angiven protetisk uppbyggnad, från sidan och principiellt visar en med skärande bearbetning åstadkom- men basstruktur på en ifrågavarande implantatyta, vilken basstruktur för- setts med ett utanpåliggande vågmönsterarrangemang, på vilket i sin tur ett ytterligare vågmönster- och/eller skiktarrangemang åstadkommits, i sidovy och genomskäming visar principen för framtagning av vågmöns- ter medelst skärande bearbetning (svarvning), i princip och symboliskt visar arrangemang för påläggning eller etable- rande av oxidskikt på ett medelst skärande bearbetning behandlat implan- tat, principiellt och symboliskt visar applicering av ett skikt utanpå skiktet enligt figuren 3 som åstadkommits med skärande bearbetning, varvid det utanpåliggande skiktet åstadkommes med hjälp av laserteknik medelst vilken ett laserbombardemang effektueras mot ifrågavarande implantat- eller fixturyta, i perspektiv snett uppifrån visar exempel på delar som samverkar med ett implantat eller ett ämne för framställning av implantatet för bildande av basstrukturen på ifrågavarande yta/ytteryta, i sidovy visar delar av ett implantats ytteryta eller gänga som är försedd med upphöjningar och mellanliggande spår med spårdjup av ca 125 um, 10 15 20 25 30 520756 figur 8 i sidovy visar delar av ett implantats ytteryta eller yttergänga som bear- betats enligt figuren 7 och som påverkats med laserbombardemang och anodisk oxidation, figur9 i delvis långdsnitt visar inverterad uppbyggnad på underliggande våg- mönsters spår och upphöjningar jämfört med fallet enligt figur 2, figur 10 i delvis längdsnitt visar spårapplicering på en gängas yttre delar, och figur ll i perspektiv snett ovanifrån visar oxidskiktsuppbyggnad på en med skärande bearbetning enligt figuren 3 framtagen basstruktur.

I figuren l ett implantat eller en fixtur angiven med l. Implantatet är applicerat i ett käk- ben på i och för sig känt sätt och till implantatets övre eller från käkbenet vettande ände är applicerat en protetisk uppbyggnad som kan utgöras av i och för sig känt slag. Implantatet är av det slag som innefattar en yttergänga la, varvid implantatets eller gängans ytteryta angivits med la. implantatets utträdesdel ur käkbenet 2 är visad med 4. Implantatet kan ingå i ett implantatsortiment med olika typer av ytterytor, gängor, och olika antal gängor, etc. Ytterytsstrukturen skall därvid utformas så att en effektiv inläkning av omgivande ben kan ske mot ytterytan, och stabiliseras på förhållandevis kort tid. Det föreligger enligt ovan önskemål om att olika ytstrukturer på bl.a. yttcrytan la' skall föreligga. Ytterytstrukmren kan variera utefier implantatets längdriktning och så t.ex. kan det uppkomma önskemål om _ att utträdesdelens 4 ytteryta 4a skall förses med ett lägre råhetsvärde än ytterytan la” för att vid utträdesdelen förhindra bakterietillväxt.

I figuren 2 visas starkt förstorat gängan la med tillhörande ytteryta la”. I enlighet med figu- ren 2 skall ifrågavarande ytteryta utformas som ett vågmönster eller med vågforrnad topo- grafi. I figuren 2 är tre i vågrnönstret efter varandra följande upphöjningar, åsar, vågor, etc. angivna med 5, 6 och 7. Upphöjningarna förbindes via spår 8 och 9. Vågmönstret är lång- vågigt och vågorna 5, 6, 7 är respektive valda med en våglängd A av 25 - 250 um. Ifråga- 10 15 20 25 30 520756 varande spår kan uppvisa ett spårdjup B som ligger mellan 25 - 250 um. Avstånden A och djupen B kan vara detsamma eller skilja sig utefter vågmönstrets utbredningsriktning som i figuren 2 är angiven med 10. I ett utföringsexempel kan ytterytan la' anordnas med två eller flera utanpåliggande vågmönster och/eller skikt. Så t.ex. kan ett vågmönster 11 med mellanlånga vågor appliceras eller anordnas på ytan la”. Det utanpåliggande mönstret 11 är visat starkt förstorat i förhållande till det underliggande vågmönstret som på så sätt bildar en basstruktur. I det mellanvågiga vågmönstret Il anges två upphöjningar med 12 och 13 och ett mellan upphöjningarna anordnat spår med 14. Våglängden C är i detta fall vald med en lägre gräns om t.ex. 10 um (gropdiametrama kan vara 75-150 um). Spårdjupet D antar i detta fall ett lägre värde än B. Altemativt kan på det underliggande vågrnönstret anordnas ett utanpåliggande skikt 15 som företrädesvis utgöras av ett oxidskikt. Oxidskiktet 15 är visat starkt förstorat i förhållande till det underliggande vågmönstret 5, 6, 7 och det mellanliggande vågmönstret 11. Oxidskiktet kan utgöras av känt slag, se t.ex. de i ovanstående angivna referensema. I en utföringsfonn kan samtliga tre vågmönster och skikt föreligga, varvid basstrukturen bildas av ett långvågigt mönster, mellanstrukturen av mellanvågigt vågmönster och ytterskiktet 15 bildas av ett oxidskikt (t.ex. i titan).

Figuren 3 avser att visa principerna för framställning av den underliggande basstrukturen som åstadkommes med skärande bearbetning, varvid i föreliggande utföringsexempel skärande bearbetning i form av svarvning visats. Ett implantat eller ett ämne som skall bilda implantatet har visats delvis med 16. Implantatet är anordnat i en maskinuppsättning 17, 18 som på i och för sig känt sätt kan tilldela implantatet eller ämnet 16 en kring bearbetningsutrustningen ifråga ingår en styrenhet 20, ett svan/stål är symboliserat med 21 rotationsrörelse 19 eller ämnets implantatets och dess främre eller fria ände som är samverkbart med implantatets eller ämnets ytteryta 16b är visade med 21a. Då arrangemanget kan utgöras av i och för sig känd utrustning skall det inte beskrivas här utan endast samverkningsfunktionen som sker mellan delarna 21a och ytterytan 16b skall anges principiellt. Verktyget 21, 21a och implantatet respektive ämnet kan tilldelas inbördes rörelsefunktion. Styrenheten styr rörelsefunktionen mellan implantatet/ämnet och svarvstålet 21, 21a. Styrenhetens styrfimktion mot utrustningen 17, 18 är angiven med il och styrfunktionen mot svan/en är angiven med i2. Implantatet eller längdaxel 16a. I. 10 15 20 25 30 520756 ämnet kan således roteras kring axeln 16a och svarvverktyget 21, 2 la kan påverkas upp och ned i pilarnas 22 riktningar allteftersom spårframställningen fortgår. Svarvverktyget kan även av styrenheten 20 tilldelas en förskjutningsrörelse 23 längs eller utefter nämnda rotationsaxel 16a. Kompletterande eller altemativt kan implantatet eller ämnet förskjutas med hjälp av styrningar från nämnda styrenhet i sin längdriktning som symboliserats med 24. Härav inses att en fortlöpande svarvning kan ske av ytterytan l6b i beroende av ifrågavarande valt och medelst styrenheten styrt rörelsemönster. Delarna 2la på svarvstålet kan vara försedda med två främre delar 21a', 2la” som åstadkommer nämnda spårarrangemang 25 allteftersom rörelsemönstret utövas av implantat/ämne och svarvverktyget 21. Nämnda frärnre delar 2la och 2la” åstadkommer två parallella spår som kommer att följa en spiralfonnad bana längs implantatets eller ämnets ytteryta l6b.

Spiralfonnen är beroende av den inbördes rörelsefunktionen och spåretableringen eller vågmönsteretableringen kan utföras på en aktuell ytteryta på en cylindrisk, konad och/eller gängad ytteryta på implantatet respektive ämnet. Beträffande spårmönstret hänvisas till figuren 2 och i detta angivna upphöjningar 5, 6 och 7 och mellanliggande spår 8 och 9.

Spårdjupen B bestämrnes således av de framskjutande delarna 2la' och 2la”. Upp- höjningamas utformningar och längder bestärnmes medelst en del 2la” som är mellanlig- gande nämnda framskjutande delar. Svarvverktyget kan utformas med annorlunda utform- ning, varvid dock den angivna principen företrädesvis användes. Kompletterande kan svarvstålet tilldelas oscillerande rörelser i implantatets väsentliga radiella riktning (-ar).

I enlighet med ovanstående kan det sålunda i figuren 3 etablerade långvågiga vågmönstret förses med ett utanpåliggande oxidskikt på i och för sig känt sätt. I figuren 4 anges _ principiellt applicering av ett oxidskikt på ett implantat 26 som försetts med en basstruktur 26a enligt ovan. Oxidappliceringen eller oxidframställningen på det med skärande bearbetning åstadkomna skiktet sker på i och för sig känt sätt i en i och för sig känd oxidationsanläggning 27, varvid det kan hänvisas till den i ovan angivna kända tekniken.

Figuren 5 avser att principiellt visa hur ett mellanliggande skikt ll enligt figuren 2 kan appliceras på ett implantat som försetts med underliggande vågmönster eller med underlig- gande basstruktur enligt figuren 3. I detta fall har implantatet visats med 28 och det utanpå- 10 15 20 25 30 520756 liggande skiktet 11 med 28a. Laserbombardemangutrustning är i och för sig känd i anslut- ning till implantat av hithörande slag och en dylik utrustning har visats principiellt med 29.

I en alternativ utfonnning kan implantatet 26 i figuren 4 representera ett med två skikt enligt figurerna 3 och 5 anordnade på ifrågavarande implantat, varvid ytterskiktet som åstadkommits i enlighet med figuren 5 förses med ifrågavarande oxidskikt 26a i anläggningen 27.

I figuren 6 visas svarvstålet 21 i perspektiv snett ovanifrån i förhållande till ytan på implan- tatet eller ämnet l6a. Två efter varandra följande upphöjningar är visade med 25a och 25b och ett mellan upphöjningama befintligt spår med 25c.

I figuren 7 har visats ett konstruktivt utföringsexempel på applicering av långvågigt mönster på ett gängarrangemang på ett implantat. Efter varandra följande vågor eller upphöjningar har angivits med 30 och 31 och ett mellanliggande spår med en storleksordning om 125 um med 32.

I figuren 8 visas ett vågmönster enligt ll i figuren 2 som är applicerad på ett underliggande vågmönster eller en underliggande basstruktur där efter varandra följande vågor angivits med 33 och 34 och ett mellanliggande spårarrangemang med 35. Det ovanpåliggande våg- mönstret enligt 11 i figuren 2 utgöres av ett med laserutrustning åstadkommet mönster och den underliggande basstrukturen uppvisar spår med djup av ca 75 um. Dessutom är på nämnda ovanpåliggande vågmönster anordnat ett oxidskikt.

Figuren 9 avser att med 35 visa den inverterade uppbyggnaden av vågmönstret jämfört med figur 7, varvid 35a visar spåren och 35b upphöjningarna. I figur 10 anger 36 ett spår anord- nat vid eller på en gänga 37, vars yttre delar (eller kant) visats med 37a.

Figur 11 visar snett utifrån ett oxidskikt 38 som anordnas på basstrukturen enligt figuren 7, men där spårdjupet är ca 75 um i ställett för ca 125 um. Ifrågavarande oxidskiktstopografi kan utföras på i och för sig känt sätt i enlighet med ovanstående och den kända tekniken. I figuren 11 visas en upphöjning på basstrukturen med 39 och oxidskiktets med 520756 10 basstrukturen samverkande delar med 40. Skiktet 38 har en känd porstruktur och uppvisar ett djup av 0,01-10 um, företrädesvis 1-4 pm.

Uppfinningen är inte begränsad till den i ovan såsom exempel visade utföringsforrnen utan kan underkastas modifikationer inom ramen för efterföljande patentkrav och uppfinnings- tanken. Det hänvisas även till den på samma dag och av samma sökanden inlämnade svenska patentansökan "Implantat och förfarande och system för tillhandahållande av sådant implantat”.

Claims (15)

10 15 20 25 30 520756 11 PATENTKRAV

1. F örfarande för att på en yta, t.ex. ytteryta, på ett implantat åstadkomma en ytstruktur som bidar en basstruktur i implantatsortiment relaterat till olika typer och kvali- teter på ben, t.ex. käkben, varvid delar på ett verktyg vid ytframställningen bringas att sam- verka med implantatet eller ett ämne som skall bilda implantatet samtidigt som delarna och/eller implantatet respektive ämnet tilldelas styrningar som ger upphov till inbördes för- skjutningar mellan delarna och implantatet respektive ämnet så att delama följer en väsentligen spiralfonnad bana längs ifrågavarande yta, k ä n n e t e c k n a t därav, att medelst nämnda styrningar bildas a) antingen ett långvågigt mönster med efter varandra följande upphöjningar eller spår med mellanliggande spår respektive upphöjningar, b) eller ett utefler en på ytan belägen gänga, företrädesvis vid dennas yttre eller mittersta delar, sig sträckande spår, och att stymingarna väljes för att åstadkomma spårdjup inom området 25-250 pm, företrä- desvis 50-200 pm.

2. Förfarande enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k n at därav, att i fallet med två eller flera parallella spår dessa bildas vid nämnda samverkan mellan delarna och implantatet respektive änmet.

3. Förfarande enligt patentkravet 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a t därav, att vid gängad ytteryta spåret respektive spåren tilldelas sträckningar som följer gängans spiralfor- made sträckning.

4. Förfarande enligt patentkravet 1, 2 eller 3, k ä n n e t e c k n at därav, att i nämnda implantatssortiment förses de olika implantatens ytterytor på cylindriska, konade och/eller gängade partier med olika vågmönster, dvs. med olika spårdjup och/eller olika upphöjningar. 10 15 20 25 30 520756 12

5. Implantat som uppvisar en yta, t.ex. en ytteryta, med ytstruktur som bildar en basstruktur i implantatsortiment relaterat till olika typer och kvaliteter på ben, t.ex. käkben, samt där ytan är anordnad samverkbar med mot ytan anbringningsbara delar på ett verktyg, företrädesvis svarvverktyg, samt anordnad att ingå i eller utföra en rörelsefunktion tillsam- mans med delarna för att i beroende av stymingar låta delarna följa en spiralformad bana utefter ifrågavarande yta, k ä n n e t e c k n a t därav, att ytan med hjälp av nämnda styr- ningar och rörelsefunktioner uppvisar a) antingen ett långvågigt vågmönster med efter varandra följande upphöjningar åtskilda med mellanliggande spår respektive spår med mellanliggande upphöj- ningar, b) eller ett utefier en på ytan belägen gänga, företrädesvis vid dennas yttre eller mittersta delar, sig sträckande spår, och att respektive spårdjup är valt inom området 25-250 um, företrädesvis inom området 50-200 um. I

6. Implantat enligt patentkravet 5, k ä n n e t e c k n a t därav, att i fallet med två eller flera spår eller upphöjningar dessa sträcker sig väsentligen parallellt utefter den spíralforrnade banan.

7. Implantat enligt patentkravet 5 eller 6, k ä n n e t e c k n a t därav, att vid gängad yta, t.ex. gängad ytteryta, spåren följer gängans spiralformade sträckning.

8. Implantat enligt patentkravet 5, 6 eller 7, k ä n n e t e c k n at därav, att det långvågiga vågmönstret är regelbundet eller varierar utefter utbredningsriktningen.

9. Implantat enligt något av patentkraven 5-8, k ä n n e t e c k n a t därav, att spårdjupen är olika eller likadant utformade utefter spårens spiralformade sträckningar.

10. Implantat enligt något av patentkraven 5-9, k ä n n e t e c k n at därav, att i fallet med två eller flera parallella eller vid sidan om varandra löpande spår spårdjupen är olika. 10 15 20 520756 13

11. Implantat enligt något av patentkraven 5-10, k ä n n e t e c k n at därav, att olika implantat ur implantatsortimentet är anordnade med olika långvågiga vågmönster, dvs. med olika spårdjup och/eller upphöjningar.

12. Implantat enligt något av patentkraven 5-11, k ä n n e t e c k n at därav, att det långvågiga vågmönstret bildar basstruktur för ett på det långvågiga vågmönstret appli- cerat vågmönster med medellånga vågor.

13. Implantat enligt något av patentkraven 5-12, k ä n n e t e c k n at därav, att det långvågiga vågmönstret bildar basstruktur för ett på det långvågiga vågmönstret åstad- kommet oxidskikt.

14. 'Implantat enligt något av patentkraven 5-13, k ä n n e t e c k n at därav, att det långvågiga vågmönstret bildar basstruktur för två i sin tur ovanpå varandra beläget vågmönster och skikt, varvid det ovanpåliggande vågmönstret uppvisar mellanlånga vågor och företrädesvis är av laserbombardemangstyp, och det yttersta skiktet är av oxidskikttyp.

15. Implantat enligt något av patentkraven 5-14, k ä n n e t e c k n at därav, att i förhållande till andra implantat i irnplantatsortimentet implantatet tillmötesgår urval ur sor- timentet av sin vågmönsteruppbyggnad respektive kombination av vågmönster och skikt för att tillmötesgå en identifierad implantat- och käkbensstruktur.