FR2682968A1 - Process for producing a bone implant, device allowing the process to be used and implant thus produced - Google Patents

Abstract

Processes for producing a bone implant of a predetermined shape. The process according to the invention is characterised essentially in that it consists in producing a baseplate 1 made of a metallic material, the baseplate being substantially of the predetermined shape, in producing a target 2 made of a material comprising at least the following compounds: SiO2, P2O5 and CaO, in placing the target and the baseplate in an enclosure 3 at a certain distance from each other, and in applying, between the baseplate and the target, a high electrical voltage which is modulated to obtain on the baseplate a deposit of the material of which the target consists. Application to the production of bone prostheses.

Description

Translated fromFrench

Procédé de réalisation d'un implant osseux,
Dispositif permettant de mettre en oeuvre le procédé
et Implant ainsi réalisé
La présente invention concerne les procédés de réalisation d' implants osseux, plus particulièrement les implants destinés à etre disposés dans un os et à etre solidarisés à ce dernier par ostéogénèse. Elle concerne également les dispositifs permettant de mettre en oeuvre ces procédés, ainsi que les implants réalisés par la mise en oeuvre de ces procédés.Method for producing a bone implant,
Device for implementing the method
and Implant thus produced
The present invention relates to methods for producing bone implants, more particularly implants intended to be placed in a bone and to be secured to the latter by osteogenesis. It also relates to the devices making it possible to implement these methods, as well as the implants produced by the implementation of these methods.

Les techniques médicales modernes utilisent un nombre important de prothèses, notamment pour restaurer des articulations défectueuses. Pour asseoir ces prothèses, on place des implants dans les parties conservées des os des articulations à restaurer et on utilise différents moyens pour solidariser ces implants avec ces parties d'os. Tel est le cas, par exemple, des prothèses de hanche pour lesquelles, en l'occurrence, une patte est implantée dans le canal médullaire du fémur et/ou un cotyle dans l'os iliaque du bassin. Modern medical techniques use a large number of prostheses, in particular to restore defective joints. To seat these prostheses, implants are placed in the preserved parts of the bones of the joints to be restored and different means are used to secure these implants with these parts of bone. This is the case, for example, of hip prostheses for which, in this case, a leg is implanted in the medullary canal of the femur and / or a acetabulum in the iliac bone of the pelvis.

La solidarisation des implants avec les os est favorisée par l'utilisation de ciments et par l'ostéogénèse. The bonding of the implants with the bones is favored by the use of cements and by osteogenesis.

Le deuxième moyen, c'est-à-dire l'ostéogénèse, est le phénomène naturel de la repousse de l'os qui, en se développant, vient s'incruster dans les porosités de l'implant, l'accrochage des nouvelles particules d'os générées, avec l'implant, pouvant être favorisé par l'utilisation de différents produits ccune, par exemple, lthydroxyapatite. The second means, that is to say osteogenesis, is the natural phenomenon of bone regrowth which, as it develops, becomes encrusted in the porosities of the implant, the attachment of new particles of bone generated, with the implant, which can be promoted by the use of different ccune products, for example, hydroxyapatite.

On constate cependant que l'utilisation de tels produits ne donne pas entière satisfaction, notamment par le fait que les forces d'ancrage de ces produits sur la partie rttallique de l'implant ne sont pas suffisantes en regard des efforts auxquels peuvent être soumis de tels implantes. C'est ainsi que, bien que de tels accidents soient relativement rares, l'on constate parfois des descellements ou arrachements des implants. However, it can be seen that the use of such products is not entirely satisfactory, in particular by the fact that the anchoring forces of these products on the metallic part of the implant are not sufficient with regard to the forces to which they may be subjected. such implants. Thus, although such accidents are relatively rare, we sometimes find loosening or tearing of implants.

La présente invention a ainsi pour but de mettre en oeuvre un procédé de réalisation d'implants osseux qui rende encore plus fiable l'accrochage, par ostéogénèse, de ces implants avec les os dans lesquels ils ont été mis en place et, en conséquence, qui permette de conférer aux protheses utilisant ces implants une durée de vie encore plus longue que celle des prothèses maintenues en place avec des implants réalisés selon les procédés connus jusqu'à ce jour. The aim of the present invention is therefore to implement a process for producing bone implants which makes the attachment, by osteogenesis, of these implants with the bones in which they have been placed even more reliable and, consequently, which makes it possible to confer on the prostheses using these implants an even longer lifespan than that of the prostheses held in place with implants produced according to the methods known to date.

La présente invention a également pour but de réaliser un dispositif permettant de mettre en oeuvre le procédé selon l'invention. The present invention also aims to provide a device for implementing the method according to the invention.

Plus précisément, la présente invention a pour objet un procédé de réalisation d'un implant osseux d'une forme prédéterminée, caractérisé par le fait qu'il consiste
à réaliser une embase en un matériau métallique, ladite embase ayant une forme sensiblement identique à ladite forme prédéterminée,
à réaliser une cible dans un matériau comportant au moins les composés chimiques suivants : SiO2, P O et CaO, 25
à placer ladite cible et ladite embase dans une enceinte et à une certaine distance 1 'une de 1' autre, et
à bombarder ladite cible avec des éléments pour qu'elle émette des atomes du matériau la constituant et que ceux-ci viennent se déposer sur ladite embase.More specifically, the subject of the present invention is a method for producing a bone implant of a predetermined shape, characterized in that it consists
producing a base made of a metallic material, said base having a shape substantially identical to said predetermined shape,
to produce a target in a material comprising at least the following chemical compounds: SiO2, PO and CaO, 25
placing said target and said base in an enclosure and at a certain distance from one another, and
bombarding said target with elements so that it emits atoms of the material constituting it and that these are deposited on said base.

La présente invention a aussi pour objet un dispositif mettant en oeuvre ledit procédé, caractérisé par le fait qu'il carporte
une enceinte étanche enfermant un gaz neutre,
deux plateaux situés dans ladite enceinte à une certaine distance l'un de 1' autre, l'un des deux plateaux étant apte à recevoir ladite embase, l'autre étant apte à recevoir ladite cible,
un générateur de haute tension électrique dont les bornes de sortie sont reliées respectivement aux deux dits plateaux,
des moyens pour moduler ladite haute tension électrique, et
des moyens de production d'ions dudit gaz neutre.The present invention also relates to a device implementing said method, characterized in that it carries
a sealed enclosure enclosing a neutral gas,
two plates located in said enclosure at a certain distance from one another, one of the two plates being able to receive said base, the other being able to receive said target,
a high voltage electric generator whose output terminals are respectively connected to the two said plates,
means for modulating said high electric voltage, and
means for producing ions of said neutral gas.

D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront au cours de la description suivante donnée en regard des dessins annexés à titre illustratif, mais nullement limitatif, dans lesquels
La figure unique représente un schéma d'un dispositif permettant la mise en oeuvre du procédé selon l'invention.Other characteristics and advantages of the present invention will appear during the following description given with reference to the drawings annexed by way of illustration, but in no way limitative, in which
The single FIGURE represents a diagram of a device allowing the implementation of the method according to the invention.

Le procédé selon l'invention, de réalisation d'un.implant osseux d'une forme prédéterminée, peut en effet etre essentiellement mis en oeuvre avec des moyens carme ceux qui sont illustrés sur la figure unique. The method according to the invention, for producing a bone implant of a predetermined shape, can in fact be essentially implemented with means like those which are illustrated in the single figure.

On réalise tout d'abord une embase en un matériau métallique, d'une forme sensiblement identique à la forme prédéterminée souhaitée pour l'implant. Pour exemple, le matériau utilisé peut etre du titane et l'implant peut être une patte de fixation de la partie mâle d'une prothèse pour l'articulation d'une hanche. Dans l'exemple d'implant choisi, l'embase n'est généralement constituée que par une portion de la patte et sera obtenue en recouvrant la portion de patte qui ne doit pas constituer l'embase au moyen de tout cache adapté. First of all, a base is made of a metallic material, of a shape substantially identical to the predetermined shape desired for the implant. For example, the material used can be titanium and the implant can be a lug for fixing the male part of a prosthesis for the hip joint. In the example of implant chosen, the base is generally only constituted by a portion of the tab and will be obtained by covering the portion of tab which must not constitute the base by means of any suitable cover.

Sur la figure unique, 1 'embase est représentée sous forme schématique en 1. In the single figure, the base is shown in schematic form at 1.

Ensuite, on réalise une cible 2 dans un matériau comportant au moins les composés chimiques suivants : SiO (oxyde de silicium),
2
P O (anhydride phosphorique) et CaO (oxyde de calcium).Then, a target 2 is produced in a material comprising at least the following chemical compounds: SiO (silicon oxide),
2
PO (phosphoric anhydride) and CaO (calcium oxide).

25
Quand l'embase 1 et la cible 2 sont réalisées, elles sont placées toutes les deux dans une enceinte étanche 3 à une certaine distance l'une de l'autre.25
When the base 1 and the target 2 are produced, they are both placed in a sealed enclosure 3 at a certain distance from each other.

Pour pouvoir mettre en oeuvre le procédé dans les meilleures conditions, l'enceinte étanche 3 enferme un gaz neutre a faible pression, par exemple de l'argon ou analogue, l'embase 1 et la cible 2 étant respectivement disposées sur deux plateaux adaptés 4, 5 placés à cet effet dans l'enceinte 3, au moins l'un deux, celui prévu pour supporter 1 'embase, pouvant être tournant. To be able to implement the process under the best conditions, the sealed enclosure 3 encloses a neutral gas at low pressure, for example argon or the like, the base 1 and the target 2 being respectively arranged on two suitable plates 4 , 5 placed for this purpose in the enclosure 3, at least one two, that provided to support one base, which can be rotatable.

Ces plateaux sont réalisés en matériaux électriquement conducteurs et sont reliés par des conducteurs électriques 8, 9 aux deux bornes 10, 11 d'un générateur 14 de haute tension électrique radio fréqence au moyen d'un couplage galvanique, par exemple un transformateur 12. Pour cela, les deux bornes 10, 11 du générateur 14 sont reliées respectivement aux deux bornes d'entrée 13 du transformateur 12, la borne de sortie 16 du transformateur est reliée au plateau 4 apte à recevoir la cible 2, à travers une capacité de polarisation négative 7 et une bobine de filtrage 6, tandis que l'autre borne 17 est reliée directement au plateau 5, par exemple par la masse carrre illustré sur la figure, qui est apte à recevoir l'embase 1. These plates are made of electrically conductive materials and are connected by electrical conductors 8, 9 to the two terminals 10, 11 of a generator 14 of high frequency electrical voltage radio frequency by means of a galvanic coupling, for example a transformer 12. For this, the two terminals 10, 11 of the generator 14 are respectively connected to the two input terminals 13 of the transformer 12, the output terminal 16 of the transformer is connected to the plate 4 capable of receiving the target 2, through a polarization capacity negative 7 and a filter coil 6, while the other terminal 17 is connected directly to the plate 5, for example by the square mass illustrated in the figure, which is capable of receiving the base 1.

Le générateur délivre ainsi une tension modulée autour d'une valeur moyenne décalée par la capacité 7, de façon que le plateau 4 soit maintenu à une valeur de tension négative, le plateau 5 restant par contre toujours polarisé à une valeur de tension positive par rapport à l'autre plateau 4. The generator thus delivers a voltage modulated around an average value shifted by the capacitor 7, so that the plate 4 is maintained at a negative voltage value, the plate 5 however remaining always biased at a positive voltage value with respect to to the other board 4.

La valeur moyenne de la haute tension électrique délivrée aux bornes 16, 17 du transformateur 12 est avantageusement de l'ordre de mille volts et la fréquence radio est de l'ordre de la dizaine de mégahertz. The average value of the high electric voltage delivered to the terminals 16, 17 of the transformer 12 is advantageously of the order of a thousand volts and the radio frequency is of the order of ten megahertz.

Le dispositif canporte en outre des moyens d'amorçage 20 permettant de produire des éléments qui puissent bombarder la cible pour qu'elle émette des atomes du matériau la constituant et que ceux-ci viennent se déposer sur 1' embase. The device also carries priming means 20 making it possible to produce elements which can bombard the target so that it emits atoms of the material constituting it and that these come to deposit on one base.

Les moyens 20 comportent avantageusement, coma illustré sur la figure unique, une résistance chauffante 21 placée sensiblement dans l'espace 15 défini entre la cible 2 et l'embase 1, et alimentée par une source d'énergie électrique auxiliaire 22. La résistance chauffante ainsi amenée à la température d' incandescence libère quelques électrons qui, en heurtant les atomes du gaz neutre, en l'occurrence l'argon, conduisent à la production d'ions positifs de ce gaz. The means 20 advantageously comprise, as illustrated in the single figure, a heating resistor 21 placed substantially in the space 15 defined between the target 2 and the base 1, and supplied by an auxiliary electrical energy source 22. The heating resistor thus brought to the temperature of incandescence releases some electrons which, by striking the atoms of the neutral gas, in this case argon, lead to the production of positive ions of this gas.

Ces ions positifs sont accélérés par la différence de potentiel créée entre les deux plateaux et, attirés par la borne négative du générateur, bombardent la cible 2. Sous l'effet du bombardement, le matériau constitutif de la cible émet des atomes dans l'espace 15, avec une énergie assez importante pour qu'ils puissent atteindre 1' embase 1 et s'y incruster fermement, et donc durablement. These positive ions are accelerated by the potential difference created between the two plates and, attracted by the negative terminal of the generator, bombard the target 2. Under the effect of the bombardment, the material constituting the target emits atoms in space 15, with a sufficiently large energy so that they can reach the base 1 and become firmly embedded therein, and therefore durably.

Quand l'émission d'atomes du matériau constituant la cible est amorcée, elle s'entretient elle-mêm, les ions positifs d'argon étant alors produits par les chocs de certains atomes du matériau constituant la cible sur les atomes d'argon, et le chauffage de la résistance 21 peut être arrêté. When the emission of atoms of the material constituting the target is initiated, it maintains itself, the positive argon ions then being produced by the shocks of certain atoms of the material constituting the target on the atoms of argon, and the heating of the resistor 21 can be stopped.

Le dispositif est maintenu en fonctionnement pendant un temps suffisant pour obtenir un dépt, sur 1' embase 1, d'une couche mince du matériau constituant la cible 2. The device is kept in operation for a sufficient time to obtain a deposit, on the base 1, of a thin layer of the material constituting the target 2.

I1 est par ailleurs bien évident qu'il ne faut pas que des atomes du matériau constituant le plateau 4 soient émis vers l'ertibase. It is also quite obvious that atoms of the material constituting the plate 4 must not be emitted towards the ertibase.

Pour cela, ce plateau est essentiellement isolé de l'espace 15, par exemple de par sa forme, mais aussi, si nécessaire, par tout matériau inerte avantageusement non conducteur 19.For this, this plate is essentially isolated from the space 15, for example by its shape, but also, if necessary, by any inert material advantageously non-conductive 19.

Tel que défini ci-avant, le matériau constituant la cible donne de bons résultats, mais il a été trouvé qu'il peut comporter en outre au moins l'un des composés chimiques suivants : MgO (oxyde de magnésium), CaF (fluorure de calcium) et Na O (oxyde de
2 2 sodium).As defined above, the material constituting the target gives good results, but it has been found that it can additionally comprise at least one of the following chemical compounds: MgO (magnesium oxide), CaF (fluoride calcium) and Na O (oxide of
2 2 sodium).

Le procédé selon l'invention mis en oeuvre par le dispositif décrit ci-dessus a permis aux Demandeurs d'obtenir de très bons résultats, aussi bien pour la qualité du dépôt, sur l'embase, de la couche de produit destiné à favoriser l'accrochage de l'implant avec les particules osseuses générées lors de l'osteogénèse, que pour la qualité du produit lui-même, notamment une très bonne biocarpa- tibilité. Les implants osseux ainsi réalisés confèrent donc aux prothèses dont ils assurent le maintien en place une durée de vie encore plus longue. The method according to the invention implemented by the device described above has enabled the Applicants to obtain very good results, both for the quality of the deposition, on the base, of the layer of product intended to promote the 'attachment of the implant with the bone particles generated during osteogenesis, only for the quality of the product itself, in particular very good biocarpability. The bone implants thus produced therefore give the prostheses which they maintain in place an even longer service life.

Claims (9)

Translated fromFrench

REVENDICATIONS 1. Procédé de réalisation d'un implant osseux d'une forme prédéterminée, caractérisé par le fait qu'il consiste 1. Method for producing a bone implant of a predetermined shape, characterized in that it consists à réaliser une embase en un matériau métallique, ladite embase ayant une forme sensiblement identique à ladite forme prédéterminée, producing a base made of a metallic material, said base having a shape substantially identical to said predetermined shape, à réaliser une cible dans un matériau comportant au moins les composés chimiques suivants : SiO, P O et CaO, 25 to produce a target in a material comprising at least the following chemical compounds: SiO, P O and CaO, 25 à placer ladite cible et ladite embase dans une enceinte et à une certaine distance l'une de l'autre, et placing said target and said base in an enclosure and at a certain distance from each other, and à bombarder ladite cible avec des éléments pour qu'elle émette des atomes et que ceux-ci se déposent sur ladite embase. bombarding said target with elements so that it emits atoms and these are deposited on said base. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que lesdits éléments sont constitués par des ions accélérés au moyen d'une haute tension électrique radio fréquence appliquée entre ladite embase et ladite cible. 2. Method according to claim 1, characterized in that said elements consist of ions accelerated by means of a high radio frequency electrical voltage applied between said base and said target. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé par le fait que les ions sont obtenus à partir d'un gaz neutre à faible pression contenu dans ladite enceinte. 3. Method according to claim 2, characterized in that the ions are obtained from a low pressure neutral gas contained in said enclosure. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé par le fait que ledit gaz neutre est de l'argon. 4. Method according to claim 3, characterized in that said neutral gas is argon. 5. Procédé selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé par le fait que ladite haute tension électrique a une valeur de l'ordre de mille volts et que la radio fréquence est de l'ordre de la dizaine de mégahertz. 5. Method according to one of claims 2 to 4, characterized in that said high electrical voltage has a value of the order of a thousand volts and that the radio frequency is of the order of ten megahertz. 6. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé- par le fait que ledit matériau constituant ladite cible comporte en outre au moins l'un des composés chimiques suivants : MgO, 6. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the said material constituting the said target also comprises at least one of the following chemical compounds: MgO,CaF2, Na O.CaF2, Na O. 2 2 7. Dispositif pour mettre en oeuvre le procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait qu'il comporte 7. Device for implementing the method according to one of claims 1 to 6, characterized in that it comprises une enceinte étanche (3) enfermant un gaz neutre, a sealed enclosure (3) enclosing a neutral gas, deux plateaux (4,5) situés dans ladite enceinte à une certaine distance l'un de l'autre, l'un des deux plateaux étant apte à recevoir ladite embase (1), l'autre étant apte à recevoir ladite cible (2), two plates (4,5) located in said enclosure at a certain distance from each other, one of the two plates being able to receive said base (1), the other being able to receive said target (2 ), un générateur (14) de haute tension radio fréquence, a high frequency radio frequency generator (14), des moyens pour relier les bornes de sortie (10,11) dudit générateur respectivement aux deux dits plateaux, et means for connecting the output terminals (10,11) of said generator respectively to the two said plates, and des moyens (20) de production d'ions dudit gaz neutre. means (20) for producing ions of said neutral gas. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé par le fait que les moyens pour relier les bornes de sortie dudit générateur (14) respectivement aux deux dits plateaux (4, 5) comportent au moins une capacité de polarisation négative (7) disposée en série entre une borne dudit générateur et le plateau apte à recevoir ladite cible (2). 8. Device according to claim 7, characterized in that the means for connecting the output terminals of said generator (14) respectively to the two said plates (4, 5) comprise at least one negative bias capacity (7) arranged in series between a terminal of said generator and the plate capable of receiving said target (2). 9. Implant réalisé par la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 6. 9. Implant produced by the implementation of the method according to one of claims 1 to 6.