DE3522196A1 - Method of producing joint endoprostheses and osteosynthesis material or other bone substitute adapted to the patient's bone dimensions - Google Patents

Abstract

According to the invention, the geometrical data of the bone dimensions are to be recorded - assisted by a computer - from radiographs and/or computed tomographs, and the requisite moulds for metallic or other joint endoprostheses are to be produced by numerically controlled production facilities. Osteosynthesis plates and other bone substituting prostheses can be made directly or re-worked by this method.

Description

Translated fromGerman

Verfahren zur Fertigung von Gelenkendoprothesen und Osteosyn-Process for the production of joint endoprostheses and osteosyn-

thesematerial oder anderem Knochenersatz nach den Knochendi -mensionendes Patienten.thesis material or other bone substitute according to the bone dimensionsof the patient.

Der Ersatz von Hüft-und Kniegelenken hat in- den letzten Dezennieneine explosionsartige Entwicklung genommen Trotzdem ist der Kompromiß gegenüberdem natürlichen Gelenk noch erheblich.The replacement of hip and knee joints has taken place in the last few decadesNevertheless, the compromise is up againstthe natural joint still considerably.

Bei den mit sogen. Knochenzement am Knochen verankerten Prothesenschäftenhat sich die Rate der septischen Implantatlocker -ungen stark vermindert. Dadurchwurde die relativ große Rate der infektfreien Tjockerungen recht augenfällig, diedurch folgende Ursachen entstehen: der am geringsten tragfähige Partner des VerbundesKnochen - Knochenzement - Metall, nämlich der Hnochenzement, ist den auftretendenLast- und Spannungssp durch den hohen Unterschied der Elastizitätsmoduli beeinflußt)auf Dauer nicht gewachsen und zerrüttet. Hierdurch korim- es .s-z unphysiologischhohen oder niedrigen Beanspruchungen des Knochens der mit Resorption darauf reagiert.Ebenso kann es auch zur k£-scr -tion durch Stoffwechselstörungen im Knochen kommen,die dadurch ausgelöst werden, daß der Knochenzement und Implantatschaft den Markraumverstopfen. In diesem Zusammenhang muß angefügt erden, daß die Ernährung des Knochensgrößtenteils durch den Markraiiir erfolgt. Diese Probleme führten zur Entwicklungder zementfreien Prothesen mit Tragrippen oder einer Oberflächenstruktur, in dieder Knochen hineinwachsen soll. Im Zuge dieser Entwicklung id dem Operateur jetztzementfreie Prothesen verschiedeiier Formen und Dimensionen anhand gegeben. Allerdingsmuß der Markraum je -weils durch umfangreiche Knochenresektionen dem Implantat a^^e-paßt werden. Oftmals gelingt dies nur in einer Ebene, sodaC Lo nen mit unphysiologischerBeanspruchung des Knochens infolge @@ spitzen entstehen, in denen der Knochen dannresorbiert. Die le erdung des Prothesenschaftes ist die Folge.With the so-called Prosthetic shafts anchored to the bone by bone cementthe rate of septic implant loosening has decreased significantly. Through thisthe relatively high rate of infection-free jokers became quite obviouscaused by the following causes: the least sustainable partner in the networkBone - bone cement - metal, namely the bone cement, is the occurringLoad and tension sp influenced by the large difference in the moduli of elasticity)not grown in the long run and shattered. As a result, korim- es .s-z is unphysiologicalhigh or low stresses on the bone, which reacts to it with resorption.It can also lead to k £ -scr -tion due to metabolic disorders in the bones,which are triggered by the fact that the bone cement and implant shaft enter the medullary canalclog. In this connection it must be added that the nutrition of the boneslargely done through the Markraiiir. These problems led to the developmentof cementless prostheses with support ribs or a surface structure into whichthe bone should grow into it. In the course of this development, the surgeon id nowcement-free prostheses based on various shapes and dimensions. Howeverthe medullary canal must be attached to the implant a ^^ e-be adjusted. Often this only works on one level, so that it is unphysiologicalStress on the bone as a result of @@ sharp points, in which the bone thenabsorbed. The result is that the prosthesis stem becomes empty.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile größtmöglichstzu vermeiden. Die Lösung dieser Aufgabe besteht in der dem Patienten individuellangepaßten Prothese.The invention is based on the task of addressing these disadvantages as much as possibleto avoid. The solution to this task consists in the individual patientadapted prosthesis.

Nach einem Stereoröntgenbild oder dem Röntgenbild der Beckenübersichtund Computertomographien des coxalen Femurendes wird.After a stereo x-ray or the x-ray of the pelvic overviewand computed tomography of the coxal end of the femur.

kannter Weise, computerunterstützt das Netz scjmtlicher geometri istder Koordinatenpunkte (ähnlich wie bei der Vermessung der Erdobenff in der erforderlichenDichte für die jeweilige Zone, augenorrer und gespeichert. Diese Daten werden vomComputer mit deren der vohandenen oder vom Handel bereitgehaltenenProthesen verglichen.As is known, the network of all geometries is computer-aidedof the coordinate points (similar to the measurement of the earth in the requiredDensity for the respective zone, augenorrer and saved. These data are fromComputer with their existingor kept by the tradeProstheses compared.

Ist keine passende Prothese verfügbar, übernimmt eine numerisch gesteuerterräs- oder Schleifmaschine die Daten und fertigt nach diesen ein modells nach demeine Negativform aus Ton oder der£leicnen oder anderem Material hergestellt werdenkann. Unter Berficksichtigung der Ausschußquote bei der Fertigung (Materialprüfung,Fertigungstoleranzen) können dann beliebig viele Kokillen maßgeau für die Produktionder Prothese, die in bekannter Weise erfolgt.If no suitable prosthesis is available, a numerically controlled one takes overmilling or grinding machine takes the data and produces a model according to thea negative mold can be made from clay or the leicnen or other materialcan. Taking into account the reject rate in production (material testing,Manufacturing tolerances), any number of molds can be made to measure for productionthe prosthesis, which is done in a known manner.

hergestellt werden.getting produced.

Eine Nachbearbeitung vorhandener Prothesen, zwecks Anpassung Knochendimensionen,ist nach dieser Methode ebenfalls möglich.Post-processing of existing prostheses for the purpose of adapting bone dimensions,is also possible using this method.

Bas gleiche Verfahren, mit dem die Kokillen für patientenindivi -duelangepaßte metallische Gelenkprothesen gefertigt werden, kann auch zur Herstellungvon Formen für biokeramische oder Faserver -bundprothesen eingesetzt werden. Ebensosind mit dem gleichen Verfahren Osteosyntheseplatten und anderer Knochenersatz nachden Knochendimensionen nachzubearbeiten.Bas the same process with which the molds for patient-specific duelCustomized metallic joint prostheses can also be used to manufactureof forms for bio-ceramic or fiber composite prostheses are used. as wellosteosynthesis plates and other bone substitutes are done using the same procedurerework the bone dimensions.

Claims (3)

Translated fromGerman

Patent- und Schutzansprüche 1.) Patienten-individuell angepaßte Gelenkendoprotnesenösteosynthesematerial und anderer Knochenersatz, dadurch gekennzeichnet, daß computergesteuertvon Röntgenbildern, oder dergleichen, Formen für den Abguß metallischer Implantatenach den Knochendimensionen des betreffenden patienten srefertigt werden.Patent and protection claims 1.) Joint endoproteses that are individually adapted to the patientosteosynthesis material and other bone substitutes, characterized in that they are computer-controlledX-rays or the like, molds for casting metallic implantsaccording to the bone dimensions of the patient concerned.2.) Patientenindividuell angepaßte Gelenkendoprothesen, Ostersynthesematerialund anderer Knochenersatz nach Anspruch jedoch aus anderem Itaterial, so auch auskeramischem und ähnlichem Material, oder aus Faserverbundmaterial, oder --u~ Kohle,dadurch gekennzeichnet, daß com.putergesteuert von Röntgenbildern, oder dergleichen,Formen fir die Fertigung dieser Impalntate nach den Knochendimension des betreffenden Patienten gefertigt werden.2.) Joint endoprostheses adapted to the individual patient, Easter synthesis materialand other bone substitutes according to the claim, however, made from other Itaterial, including fromceramic and similar material, or made of fiber composite material, or --u ~ carbon,characterized in that computer-controlled X-ray images or the like,Molds for the production of these implants according to the bone dimension of the concernmade for the patient.3.) Patientenindividuell angepaßte Gelenkprothesen , Osteosynthesematerialoder anderer Knochenersatz nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß diese computergesteuertaus vorhandenen Implantaten nachgearbeitet werden und so den Knochen -dimensionendes Patienten angepaßt werden.3.) Joint prostheses, osteosynthesis material adapted to the individual patientor other bone substitute according to claim 1, characterized in that it is computer-controlledcan be reworked from existing implants and thus the bone dimensionsof the patient.