DE102011000474A1 - Endoprosthesis used for correction of hip joint, has joint surface forming region which is arranged at base portion made from titanium or titanium alloy - Google Patents

Abstract

The endoprosthesis has a base portion (1) made from titanium or titanium alloy, and a joint surface forming region (2) which is arranged at the base portion. The joint-surface-forming region is made from another alloy such as stainless steel, or alloy with chrome, molybdenum and/or nickel cobalt, and cobalt chromium-molybdenum alloy, other than the titanium alloy. The base portion is made from a titanium alloy which is selected from titanium-aluminum alloy and /or titanium-aluminum-vanadium alloy. An independent claim is included for manufacturing method of endoprosthesis.

Description

Die vorliegende Erfindung, richtet sich auf Endoprothesen, genauer betrifft sie Endoprothesen mit einem Grundkörper aus Titan oder Titanlegierung und einen eine Gelenkfläche ausbildenden Bereich aus einer anderen Legierung als einer Titanlegierung, der an dem Grundkörper angeordnet ist. Des Weiteren richtet sich die vorliegende Erfindung auf Verfahren zur Herstellung dieser Endoprothese, insbesondere Verfahren durch Walzpfattieren.The present invention is directed to endoprostheses, more particularly, relates to endoprostheses having a base body of titanium or titanium alloy and a joint surface forming portion of an alloy other than a titanium alloy, which is arranged on the base body. Furthermore, the present invention is directed to methods for making this endoprosthesis, in particular methods by roll-patting.

Stand der TechnikState of the art

Die Implantation künstlicher Endoprothesen zur Behebung von Gelenkserkrankungen stellt einen häufigen operativen Eingriff sowohl in der Humanmedizin als auch in der Veterinärmedizin dar.The implantation of artificial endoprostheses for the removal of joint diseases represents a frequent surgical procedure in both human medicine and in veterinary medicine.

Endoprothesen sind Implantate, die dauerhaft im Körper verbleiben und den geschädigten Körperteil ganz oder teilweise ersetzen. Endoprothesen finden Anwendung, als künstliche Hüftgelenke aber auch in weiteren Gelenken, wie Kniegelenks-, Schultergelenks-, Sprunggelenks- und Ellenbogengelenksprothesen sowie Fingergelenksprothesen. Die Prothese wird dabei zementfrei oder zementiert implantiert. Anschließend findet ein dauerhafter Halt durch vom Körper gebildete neue Knochensubstanz, die üblicherweise die Prothese zumindest teilweise umschließt, statt. Prothesen werden aus verschiedensten Materialien hergestellt. So sind Prothesen aus Titan oder Titanlegierungen beschrieben. Weiterhin werden verschiedene Stahllegierungen, wie CoCrMo-Legierungen oder in früheren Zeiten Chrom-Kobalt-Nickel-Molybdän-Legierungen eingesetzt. Auch Faserverstärkte Kunststoffe finden zunehmend Einsatz in Prothesen, wie Hüftprothesen.Endoprostheses are implants that remain permanently in the body and completely or partially replace the damaged part of the body. Endoprostheses are used as artificial hip joints but also in other joints, such as knee joint, shoulder joint, ankle and elbow joint prostheses and finger joint prostheses. The prosthesis is implanted without cement or cemented. Subsequently, a permanent hold by new bone substance formed by the body, which usually surrounds the prosthesis at least partially takes place. Prostheses are made of a wide variety of materials. Thus, prostheses made of titanium or titanium alloys are described. Furthermore, various steel alloys, such as CoCrMo alloys or, in former times, chromium-cobalt-nickel-molybdenum alloys are used. Fiber-reinforced plastics are also increasingly used in prostheses, such as hip prostheses.

Bei Totalendoprothesen, wie sie im Hüftbereich eingesetzt werden, findet eine Kombination von verschiedenen Werkstoffen statt. Dabei ist der Gelenkkopf aus einem anderen Material als die Gelenkpfanne ausgestaltet. Typische Kombinationen im Artikulationsbereich bei Totalendoprothesen sind Chrom-Molybdänlegierungen/Polyethylen, Keramik/Keramik, Keramik/Polyethylen oder Legierung/Legierung, wobei diese aus identischen Legierungen sind (z. B. CoCrMo).For total endoprostheses, such as those used in the hip area, a combination of different materials takes place. In this case, the condyle is made of a different material than the socket. Typical combinations in the area of articulation in total endoprostheses are chromium-molybdenum alloys / polyethylene, ceramic / ceramic, ceramic / polyethylene or alloy / alloy, these being of identical alloys (eg CoCrMo).

Titan wird üblicherweise aufgrund seiner schlechten tribologischen Eigenschaften nicht für artikulierende Prothesenteile eingesetzt.Titanium is usually not used for articulating prosthetic parts because of its poor tribological properties.

In den letzten Jahren konzentrierte sich die Forschung weitestgehend auf eine Optimierung des Prothesenschaftes wohingegen die Pfannensysteme und deren Implantation nicht im gleichen Zuge weiter verbessert wurden. Vor dem Hintergrund, dass über 24,5% aller auftretenden Komplikationen in der Veterinärmedizin ihre Ursachen in einem Versagen der Pfannenkomponente haben, erscheint eine Optimierung jener Pfannenkomponenten dringend erforderlich.In recent years, research has largely focused on optimizing the prosthesis stem, whereas the cup systems and their implantation have not been further improved at the same time. In view of the fact that more than 24.5% of all occurring complications in veterinary medicine are caused by a failure of the acetabular component, optimization of those acetabular components is urgently needed.

Auch in der Humanmedizin stellen Komplikationen der Pfannenkomponente eine der häufigsten Ursachen einer Revisionsoperation dar. Gegenwärtige Konzepte der Implantation basieren entweder auf einer zementierten oder zementfreien Fixierung der Prothesenpfannen, in dem zuvor zu präparierenden Acetabolum. Ein Nachteil beider Implantationstechniken liegt darin begründet, dass für eine ausreichende, stabile Verankerung der Pfanne im vormaligen Acetabolum ein starker Knochenabtrag erforderlich ist, der mitunter in Schwächungsbrüchen des Beckens resultieren kann. Gegenwärtig werden konventionelle Pfannenkomponenten durch Spritzguss von ultrahochmolekularen Polyethylen (UHMWPE) oder spanende Formgebung von Kobalt-Chrom-Molybdan-Legierungen und Keramikrohlinge gefertigt.Also in human medicine, complications of the acetabular component are one of the most common causes of revision surgery. Present implantation concepts are based on either cemented or cementless fixation of the prosthetic cups in the acetabular preparation to be previously prepared. A disadvantage of both implantation techniques lies in the fact that a strong, stable anchoring of the acetabular cup in the former acetabulum requires a strong bone removal, which can sometimes result in weakening fractures of the pelvis. At present, conventional socket components are manufactured by injection molding of ultra-high molecular weight polyethylene (UHMWPE) or machining of cobalt-chromium-molybdenum alloys and ceramic blanks.

Wie kürzlich berichtet, nehmen die Probleme mit künstlichen Gelenken zu. Im Jahre 2009 wurden in Deutschland über 209.000 Hüft- und 175.000 Knieprothesen implantiert. Üblicherweise wird bei einer Prothese von einer Lebensdauer von 10 bis 15 Jahren ausgegangen. Allerdings müssen etwa 10% aller Prothesen vorzeitig gewechselt werden, wobei diese Zahl zunimmt. Ursachen hierfür sind Materialverschleiß sowie mangelnder Halt der Prothese im Knochen. Aber auch Infektionen aufgrund der Operation oder Spätinfekte können auftreten und Ursache für Nachoperationen sein.As reported recently, the problems with artificial joints are increasing. In 2009, more than 209,000 hip and 175,000 knee prostheses were implanted in Germany. Usually, a prosthesis is assumed to have a lifetime of 10 to 15 years. However, about 10% of all prostheses have to be changed prematurely, and this number is increasing. Causes for this are material wear as well as lack of support of the prosthesis in the bone. But infections due to surgery or late infections can occur and cause reoperation.

Es besteht daher ein Bedarf neue Endoprothesen bereitzustellen, die sowohl Probleme im Materialverschleiß als auch im Halt der Endoprothesen verbessern. Insbesondere bei artikulierenden Endoprothesen sind hervorragende Halt- aber auch tribologische Eigenschaften der Endoprothese gefordert. Entsprechende Endoprothesen mit sowohl tribologischen als auch knochenwachstumssteuernden Eigenschaften, insbesondere auch in Bezug auf Halt der Endoprothesen werden somit nach wie vor gefordert.There is therefore a need to provide new endoprostheses that improve both material wear and endoprosthesis problems. Particularly in the case of articulating endoprostheses, excellent retention as well as tribological properties of the endoprosthesis are required. Corresponding endoprostheses with both tribological and bone growth-controlling properties, in particular also with regard to the hold of the endoprostheses, are therefore still required.

Gute tribologische Eigenschaften weisen eine Vielzahl von Legierungen und Edelstählen, wie die derzeit eingesetzten Kobalt-Chrom-Molybdänlegierungen, auf. Allerdings sind diese im Hinblick auf ihre Knochenwachstumsverträglichkeit eher durchschnittlich bis unterdurchschnittlich.Good tribological properties are found in a variety of alloys and stainless steels, such as the currently used cobalt-chromium-molybdenum alloys. However, these are rather average to below average in terms of their bone growth tolerability.

In der DE 20 2006 012 902 wird ein Implantat zum Einsetzen in einen menschlichen oder tierischen Körper beschrieben. Dieses Implantat weist mindestens ein Implantatteil auf, wobei dieses mindestens eine Implantatteil einen aus einem Implantatmaterial hergestellten Grundkörper, der eine Oberfläche aufweist, die mindestens teilweise in Form einer künstlichen Gelenkfläche ausgebildet ist, aufweist.In the DE 20 2006 012 902 An implant for insertion into a human or animal body is described. This implant has at least one implant part, wherein this at least one implant part one of an implant material manufactured base body having a surface which is at least partially formed in the form of an artificial joint surface comprises.

Die Gelenkfläche ist dabei mit einer verschleißmindernden Hartstoffbeschichtung bedeckt. Weiterhin ist eine Zwischenschicht zwischen der Hartstoffbeschichtung und dem Implantatmaterial ausgebildet. Als Hartstoffbeschichtung werden verschiedene harte und zähe Schichten abwechselnd vorgesehen. So wird als Deckschicht unter anderem eine Zirkonnitriddeckschicht beschrieben. Als Grundkörper kann z. B. eine Kobalt-Chrom-Molybdän-Legierung verwendet werden.The joint surface is covered with a wear-reducing hard coating. Furthermore, an intermediate layer is formed between the hard material coating and the implant material. As a hard coating different hard and tough layers are provided alternately. For example, a zirconium nitride topcoat is described as the topcoat. As a basic body z. As a cobalt-chromium-molybdenum alloy can be used.

Aus der DE 102 18 978 ist eine Hüftgelenkprothese mit anschlaggestütztem Prothesenschaft bekannt. Diese Hüftgelenkprothese weist ein integriertes biokompatibles Dämpfungselement auf.From the DE 102 18 978 is a hip joint prosthesis with stop-supported prosthesis shaft known. This hip joint prosthesis has an integrated biocompatible damping element.

Titanlegierungen sind als knochenwachstumsneutral bis -förderlich bekannt. Allerdings weisen sie schlechte tribologische Eigenschaften auf, so dass sie bisher als artikulierende Endoprothesenwerkstoffe ausgeschaossen werden. Hingegen sind Edelstähle und Chrom-Legierungen, insbesondere die derzeit eingesetzten Kobalt-Chrom-Molybdän-Legierungen als solche mit sehr guten tribologischen Eigenschaften bekannt. Entsprechend finden sie in der Prothetik Einsatz. Allerdings weisen diese Stähle und Legierungen in Bezug auf Knochenwachstum und Knochenwachstumsverträglichkeit unterdurchschnittliche Eigenschaften auf.Titanium alloys are known as bone growth neutral to beneficial. However, they have poor tribological properties, so that they are hitherto excluded as articulating Endoprothesenwerkstoffe. By contrast, stainless steels and chromium alloys, in particular the cobalt-chromium-molybdenum alloys currently used, are known as having very good tribological properties. Accordingly, they are used in prosthetics. However, these steels and alloys have below average properties in terms of bone growth and bone growth compatibility.

Im Stand der Technik werden allerdings keine artikulierenden Endoprothesen beschrieben, die sowohl hervorragende tribologische als auch knochenwachstumssteuernde bzw. haftungsverbesserte Eigenschaften aufweisen.In the prior art, however, no articulating endoprostheses are described which have both outstanding tribological and bone growth-controlling or adhesion-improved properties.

Aufgabe der Erfindung ist es an eine Endoprothese, insbesondere eine artikulierende Endoprothese bereitzustellen, die sehr gute tribologische Eigenschaften aufweist und gleichzeitig einen verbesserten Halt im Knochen erlaubt, z. B. durch knochenwachstumsfördernde oder neutrale Eigenschaften.The object of the invention is to provide an endoprosthesis, in particular an articulating endoprosthesis, which has very good tribological properties and at the same time allows improved support in the bone, z. B. by bone growth or neutral properties.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung von Verfahren zur Herstellung von Endoprothesen, insbesondere einfache Verfahren zur Herstellung von Endoprothesen, wobei diese hervorragende Materialeigenschaften aufweisen und insbesondere die Gefahr von einem Freisetzen von Materialien im Gebrauch der Prothese vermeiden.Another object of the present invention is to provide methods for making endoprostheses, more particularly simple methods for making endoprostheses, which have excellent material properties and in particular avoid the risk of release of materials in the use of the prosthesis.

Beschreibung der ErfindungDescription of the invention

In einem ersten Aspekt richtet sich die vorliegende Erfindung auf Endoprothesen mit einem Grundkörper aus Titan oder Titanlegierung und einen eine Gelenkfläche ausbildenden Bereich, im Folgenden auch als gelenkflächenbildender Bereich bezeichnet. Dieser gelenkflächenbildende Bereich ist an dem Grundkörper angeordnet und dieser gelenkbildende Bereich ist aus einer anderen Legierung als einer Titanlegierung ausgebildet.In a first aspect, the present invention is directed to endoprostheses having a base body made of titanium or titanium alloy and a joint surface forming region, hereinafter also referred to as joint surface forming region. This joint surface forming portion is disposed on the base body, and this joint forming portion is formed of an alloy other than a titanium alloy.

Erfindungsgemäß können Endoprothesen, insbesondere artikulierende Endoprothesen, bereitgestellt werden, die die oben ausgeführten Probleme überwinden und hervorragende tribologische Eigenschaften als auch knochenwachstumssteuernde Eigenschaften aufweisen. Die erfindungsgemäßen Endoprothesen weisen also eine hervorragende Verschleißbeständigkeit als auch einen guten Halt der Prothese im bzw. am Knochen auf. Dabei wird der Grundkörper, der mit dem Knochen bzw. den Knochenzellen in Berührung kommt, aus Titan und Titanlegierungen ausgebildet. Die eine Gelenkfläche ausbildenden Bereiche sind zumindest teilweise aus einer anderen Legierung als einer Titanlegierung ausgebildet. Diese andere Legierung als eine Titanlegierung weist sehr gute tribologische Eigenschaften auf, so dass die Verschleißbeständigkeit der Endoprothese verbessert ist.According to the invention, endoprostheses, in particular articulating endoprostheses, can be provided, which overcome the problems outlined above and have excellent tribological properties as well as bone growth-controlling properties. The endoprostheses according to the invention thus have excellent wear resistance as well as a good grip of the prosthesis in or on the bone. In this case, the base body, which comes into contact with the bone or the bone cells, formed of titanium and titanium alloys. The joint surface forming portions are at least partially formed of an alloy other than a titanium alloy. This alloy other than a titanium alloy has very good tribological properties, so that the wear resistance of the endoprosthesis is improved.

Unter dem Ausdruck „eine Gelenkfläche ausbildenden Bereich” oder „gelenkflächenbildenden Bereich” wird vorliegend der Bereich verstanden, der im Zusammenspiel mit dem Gegenstück den Bereich, ausbildet, wo die beiden, das Gelenk ausbildenden Elemente miteinander in Kontakt kommen. (bitte genau definieren) Unter dem Ausdruck „an den Grundkörper angeordnet” wird vorliegend verstanden, daß der Bereich unmittelbar oder mittelbar an dem Grundkörper angeordnet vorliegt. Es können also auch weitere Bereiche, wie ein Dämpfungsbereich zwischen den Grundkörper und z. B. den gelenkflächenbildenden Bereich angeordnet sein.In the present case, the term "joint area forming area" or "joint surface forming area" is understood to mean that area which, in interaction with the counterpart, forms the area where the two elements forming the joint come into contact with each other. (please define exactly) The expression "arranged on the base body" is understood here to mean that the area is arranged directly or indirectly on the base body. It can therefore also other areas, such as a damping range between the body and z. B. be arranged the joint surface forming area.

Weiterhin wird ein Verfahren bereitgestellt, mit dem diese beiden Werkstoffe miteinander derart verfügt werden können, dass die hervorragenden Eigenschaften des Titans bzw. der Titanlegierung mit den gewünschten Eigenschaften der anderen Legierung als einer Titanlegierung verbunden werden kann, um geeignete Endoprothesen bereitzustellen.Furthermore, a method is provided to combine these two materials so that the superior properties of the titanium or titanium alloy can be combined with the desired properties of the alloy other than a titanium alloy to provide suitable endoprostheses.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Endoprothese dabei eine, wobei die Legierung der gelenkflächenbildenden Bereiche ein Edelstahl ist, insbesondere ein Edelstahl ausgewählt aus Chrom, Molybdän und/oder Nickel.In a preferred embodiment, the endoprosthesis is one in which the alloy of the joint surface-forming regions is a stainless steel, in particular a stainless steel selected from chromium, molybdenum and / or nickel.

In bevorzugten Ausführungsformen ist die einer anderen Legierung als einer Titanlegierung insbesondere einer Kobalt-Chrom-Molybdän-Legierung. Andere bevorzugte Legierungen sind übliche medizinische Stähle, wie sie dem Fachmann wohlbekannt sind.In preferred embodiments, that of an alloy other than a titanium alloy, in particular a cobalt-chromium-molybdenum alloy. Other preferred alloys are common medical steels, as well known to those skilled in the art.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Grundkörper aus einer Titanlegierung ausgebildet. Diese Titanlegierung ist insbesondere eine aus Titan-Aluminumlegierung und/oder Titan-Aluminium-Vanadiumlegierung. Diese Titanlegierungen zeichnen sich durch hervorragende Eigenschaften gegenüber dem Knochen aus. D. h. der Halt der Endoprothese an dem Knochen ist verbessert. Das Einwachsen der Endoprothese ist hervorragend und das Knochenwachstumsverhalten eines solchen aus Titan oder Titanlegierung ausgebildeten Grundkörpers ist gegenüber Kunststoffen und Edelstählen verbessert.In a further preferred embodiment, the base body is formed from a titanium alloy. This titanium alloy is in particular one of titanium-aluminum alloy and / or titanium-aluminum-vanadium alloy. These titanium alloys are characterized by excellent properties against the bone. Ie. the hold of the endoprosthesis on the bone is improved. The ingrowth of the endoprosthesis is excellent and the bone growth behavior of such a body formed of titanium or titanium alloy is improved over plastics and stainless steels.

Die erfindungsgemäßen Endoprothesen finden dabei sowohl Einsatz in Hüft- als auch Knie- und Schulterbereichen. Dabei sind die Endoprothesen insbesondere als Gelenkpfannen aber auch als Prothesenschafte ausgebildet. Auch Tibiakomponenten eines Knieimplantats können aus erfindungsgemäßen Endoprothesen bestehen. Gleiches gilt auch für Prothesen im Schulterbereich aber auch als Sprunggelenkendoprothese.The endoprostheses according to the invention are used both in hip and knee and shoulder areas. In this case, the endoprostheses are designed in particular as joint sockets but also as prosthesis sockets. Tibial components of a knee implant may also consist of endoprostheses according to the invention. The same applies to prostheses in the shoulder area but also as ankle arthroplasty.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Endoprothese eine, die zusätzlich einen Dämpfungsbereich aufweist. Dieser ist zumindest teilweise zwischen dem Grundkörper und dem gelenkflächenbildenden Bereich angeordnet. Bevorzugt liegt dieser Dämpfungsbereich mindestens vollständig zwischen dem Grundkörper und dem gelenkflächenbildenden Bereich vor. Der Dämpfungsbereich kann aber auch über den gelenkflächenbildenden Bereich hinausgehen.In a preferred embodiment, the endoprosthesis is one which additionally has a damping region. This is at least partially disposed between the base body and the joint surface forming area. Preferably, this damping region is at least completely between the base body and the joint surface forming area. The damping range can also go beyond the joint surface forming area.

Insbesondere älteren Patienten können diese Dämpfungsbereiche weitere dämpfende Eigenschaften der Prothese verleihen und entsprechend vorteilhaft für den Empfänger sein. Geeignete Dämpfungsmittel für diesen Dämpfungsbereich sind dem Fachmann bekannt. Diese Mittel umfassen Kunststoffe wie Polyethylen aber auch Biopolymere. Eine Alternative stellt ein Metallschaum dar. Bevorzugt ist der Dämpfungsbereich aus Kunststoff und/oder Metallschaum ausgebildet. Besonders geeignete Dämpfungsmaterialien sind: Polyethylen oder Metallschaum. Auch Kombinationen dieser Dämpfungsmittel sind möglich.In particular elderly patients, these damping regions can impart further damping properties of the prosthesis and be correspondingly advantageous for the recipient. Suitable damping means for this damping range are known in the art. These agents include plastics such as polyethylene but also biopolymers. An alternative is a metal foam. Preferably, the damping region of plastic and / or metal foam is formed. Particularly suitable damping materials are: polyethylene or metal foam. Combinations of these damping means are possible.

Bei der erfindungsgemäßen Endoprothese handelt es sich insbesondere um eine artikulierende Endoprothese wie eine Gelenkpfanne, insbesondere eine Endoprothese für den Hüft-, Knie-, Sprunggelenk- oder Schulterbereich.The endoprosthesis according to the invention is, in particular, an articulating endoprosthesis, such as a socket, in particular an endoprosthesis for the hip, knee, ankle or shoulder region.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der gelenkflächenbildende Bereich derart ausgebildet, dass die Oberfläche dieses gelenkflächenbildenden Bereichs zumindest teilweise strukturiert ist. Durch diese Strukturierung kann ein entsprechender Bereich für eine Gelenkflüssigkeit bereitgestellt werden, um so die Funktion des Gelenks weiter zu verbessern. Der gelenkflächenbildende Bereich stellt zumindest teilweise die Gleitkomponente der Endoprothese dar.In a further preferred embodiment, the joint surface-forming region is designed such that the surface of this joint surface-forming region is at least partially structured. By this structuring, a corresponding area for synovial fluid can be provided so as to further improve the function of the joint. The joint surface-forming region at least partially represents the sliding component of the endoprosthesis.

Um die Fixierung der Prothese an den Knochen weiterzufördern, ist bevorzugt die Endoprothese zumindest teilweise auf ihre Oberfläche oder in oberflächennahen Bereichen mit wachstumssteuernden Beschichtungen ausgebildet. Alternativ oder gleichzeitig können auch wirkstoffhaltige Beschichtungen vorliegen. Diese Beschichtungen fördern einerseits die Fixierung an den Knochen und die Ausbildung von neuen Knochen um den Halt der Endoprothese zu verbessern. Andererseits verhindern diese wirkstoffhaltigen Beschichtungen ein Ausbilden von Infektionen. Dem Fachmann sind geeignete Wirkstoffe bzw. knochenwachstumssteuernde Verbindungen bekannt.In order to further promote the fixation of the prosthesis to the bone, the endoprosthesis is preferably at least partially formed on its surface or in areas near the surface with growth-controlling coatings. Alternatively or simultaneously, it is also possible for active ingredient-containing coatings to be present. On the one hand, these coatings promote fixation on the bone and the formation of new bone in order to improve the stability of the endoprosthesis. On the other hand, these active substance-containing coatings prevent the formation of infections. The person skilled in the art is familiar with suitable active ingredients or bone growth-controlling compounds.

In einem weiteren Aspekt richtet sich die vorliegende Erfindung auf Verfahren zur Herstellung erfindungsgemäßer Endoprothesen. Genauer richtet sich die vorliegende Anmeldung auf ein Verfahren zur Herstellung einer Endoprothese mit einem Grundkörper aus Titan oder Titanlegierung und einem gelenkflächenbildenden Bereich, der an dem Grundkörper angeordnet ist, wobei dieser Bereich aus einer anderen Legierung als einer Titanlegierung ausgebildet ist. Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper und der gelenkflächenbildende Bereich miteinander verbunden wird, insbesondere durch Fügen. Ein Fügen umfasst hierbei ein formschlüssiges oder stoffflüssiges Zusammensetzen durch An- oder Einpressen, durch Fügen durch Urformen, Fügen durch Umformen, Fügen durch Kleben usw. Geeignete Titanlegierungen und Titan sowie einer anderen Legierung als einer Titanlegierung sind solche, wie sie oben für die Endoprothesen beschrieben sind.In a further aspect, the present invention is directed to methods for making endoprostheses of the invention. More specifically, the present application is directed to a method for manufacturing an endoprosthesis having a base body made of titanium or titanium alloy and a joint surface forming region, which is arranged on the base body, wherein this region is formed of a different alloy than a titanium alloy. This method is characterized in that the base body and the joint surface-forming region are joined together, in particular by joining. Joining here comprises a positive or material-liquid composition by pressing or pressing, by joining by primary molding, joining by forming, joining by gluing etc. Suitable titanium alloys and titanium and another alloy as a titanium alloy are those as described above for the endoprostheses are.

Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist eines, bei dem das Titan oder die Titanlegierung einerseits und die andere Legierung als einer Titanlegierung andererseits durch Walzplattieren miteinander verfügt werden. Beim Walzplattieren werden zwei oder mehrere unterschiedliche Materialien durch gemeinsames Walzen miteinander vereint, um die jeweils besten Eigenschaften einzelner Werkstoffe optimal zu nutzen. Dem Fachmann sind geeignete Walzverfahren hinreichend bekannt.A preferred embodiment of the method according to the invention is one in which the titanium or the titanium alloy on the one hand and the alloy other than a titanium alloy on the other hand by roll-plating with each other. In roll cladding, two or more different materials are combined by rolling them together to optimally utilize the best properties of individual materials. The person skilled in the art is well known for suitable rolling processes.

Das Walzplattieren kann dabei durch Zufuhr von Wärme unterstützt werden, wodurch die Werkstoffe während des Walzvorganges zu fließen beginnen und sich damit zu einem Blech formen. Das so erhaltende Blech bzw. der so erhaltende walzplattierte Werkstoff ist durch einen festen Verbund der unterschiedlichen Einzellagen gekennzeichnet und kann gemeinsam als Bauteil anschließend in gewünschter Art und Weise umgeformt werden. In einer bevorzugten Ausführungsform schließt sich dem Walzplattieren ein Tiefziehvorgang an. Dieser Tiefziehvorgang kann gegebenenfalls unter Zufuhr von Wärme erfolgen. Durch diesen Umformprozess des Tiefziehens ist es möglich Endoprothesen in gewünschten Formen zu erhalten. Das Tiefziehverfahren hat dabei gegenüber den spanenden Verfahren den Vorteil, dass die Gefahr von Materialschädigung und Materialfreisetzung verringert ist. Durch Maßungenauigkeiten können allerdings Nacharbeiten notwendig sein. Diese Feinarbeiten können gemäß bekannten Verfahren erfolgen.The roll cladding can be assisted by the supply of heat, whereby the materials to flow during the rolling process start and form into a sheet metal. The thus obtained sheet or the thus obtained roll-plated material is characterized by a solid composite of the different individual layers and can then be jointly formed as a component in the desired manner. In a preferred embodiment, the roll cladding is followed by a deep drawing operation. This thermoforming process can optionally take place with the supply of heat. Through this forming process of deep drawing it is possible to obtain endoprostheses in desired shapes. The deep-drawing process has the advantage over the cutting process that the risk of material damage and material release is reduced. Due to dimensional inaccuracies, however, rework may be necessary. This fine work can be done according to known methods.

Bei dem Verfahren des Walzplattierens werden bevorzugte Titanlegierungen eingesetzt, die verbesserte Kaltumformungseigenschaften aufweisen. Diese können unter Verwendung entsprechender Wärmebehandlungen präzise in gewünschte Formen anschließend tiefgezogen werden. Solche walzplattierten Werkstoffe, die gegebenenfalls anschließend tiefgezogen werden, weisen hervorragende Festigkeitseigenschaften auf. Hingegen neigen zerspante Endoprothesen zur Rissbildung, während gegossene Endoprothesen Gießfehler aufzeigen können. Solche Nachteile treten nicht bei walzplattierten tiefgezogenen Endoprothesen auf. Entsprechend weisen diese eine gute Dimensionierung in der Materialdichte auf. Dadurch können auch größer dimensionierte Endoprothesen hergestellt werden. Konventionelle Endoprothesen sind gerade bei groß dimensionierten Endoprothesen in ihren Festigkeitseigenschaften eingeschränkt mit der Konsequenz, dass dadurch ein größerer Knochenabtrag für die Implantationsvorbereitung von Nöten ist. Umgeformte Endoprothesen können hingegen mit einem geringeren vorherigen Materialabtrag implantiert werden. Dadurch können Vorteile in der Operationszeit sowie geringere Belastungen des Patienten insbesondere geringere Knochenbelastungen erzielt werden.The process of roll cladding employs preferred titanium alloys having improved cold working properties. These can then be thermoformed using appropriate heat treatments precisely into desired shapes. Such roll-plated materials, which are optionally subsequently deep-drawn, have excellent strength properties. In contrast, machined endoprostheses tend to crack, while cast endoprostheses can show casting defects. Such disadvantages do not occur in roll-plated deep-drawn endoprostheses. Accordingly, these have a good dimensioning in the material density. As a result, larger sized endoprostheses can be produced. Conventional endoprostheses are restricted in their strength properties, especially in the case of large-sized endoprostheses, with the consequence that a greater removal of bone for preparation of the implant is therefore necessary. Conversely, reshaped endoprostheses can be implanted with less previous material removal. As a result, advantages in the operation time and lower loads on the patient, in particular lower bone loads can be achieved.

In einer alternativen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann das Fügen des Grundkörpers und des gelenkflächenbildenden Bereich auch durch Haftvermittler aber auch in formschlüssiger oder anderer Art und Weise erfolgen. Alternativ können der Grundkörper und der gelenkflächenbildende Bereich auch auf andere Weise miteinander verbunden werden, wie durch bördeln, verschrauben, etc.In an alternative embodiment of the method according to the invention, the joining of the main body and of the joint surface-forming region can also be effected by adhesion promoters but also in positive or other manner. Alternatively, the main body and the joint surface forming area can be connected to each other in other ways, such as by crimping, screwing, etc.

Insbesondere in Ausführungsformen, in denen zwischen dem gelenkflächenbildenden Bereich und den Grundkörper Dämpfungsbereiche ausgebildet sind, ist ein Fügen der einzelnen Bereiche durch Haftvermittler oder Gießen des Dämpfungsbereichs möglich.In particular, in embodiments in which damping regions are formed between the joint surface forming region and the base body, a joining of the individual regions by adhesion promoter or casting of the damping region is possible.

Die einzelnen Bereiche aus Grundkörper, gelenkflächenbildendem Bereich und dem gegebenenfalls dazwischen angeordneten Dämpfungsbereich sind formschlüssig, gegebenenfalls stoffschlüssig, ausgebildet.The individual areas of base body, gelenkflächenbildendem area and optionally arranged therebetween damping area are positively, optionally cohesively formed.

Ein Umformen kann auch nach Einbringen des Dämmmaterials für den Dämpfungsbereich erfolgen. Bevorzugt weist dabei die erfindungsgemäße Endoprothese eine Sandwichstruktur aus Grundkörper, Dämpfungsbereich und gelenkflächenbildenden Bereich auf.Forming can also be done after introducing the insulating material for the damping area. In this case, the endoprosthesis according to the invention preferably has a sandwich structure of base body, damping region and joint surface-forming region.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere zur Herstellung Gelenkspfannen von artikulären Endoprothesen, wie Hüft-, Knie- oder Schulterendoprothesen, geeignet.The inventive method is particularly suitable for producing Gelenkspfannen of articular endoprostheses, such as hip, knee or shoulder endoprostheses suitable.

Die erfindungsgemäßen Endoprothesen zeichnen sich durch verbesserte Materialeigenschaften aus. Insbesondere die tribologischen Eigenschaften sind verbessert. Aber auch die Eigenschaften zum Verbinden mit dem Knochen sind durch Verwendung von Titan bzw. Titanlegierungen verbessert.The endoprostheses according to the invention are distinguished by improved material properties. In particular, the tribological properties are improved. But also the properties for bonding to the bone are improved by using titanium or titanium alloys.

Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Abbildungen im Folgenden näher erläutert.The invention will be explained in more detail below with reference to the figures.

In der ist eine erfindungsgemäße Gelenkpfanne dargestellt. Der Bereich 1 stellt dabei den Grundkörper aus Titan bzw. Titanlegierung dar, während der Bereich 2 den gelenkflächenbildenden Bereich darstellt. Die erfindungsgemäße Endoprothese wurde dabei durch Walzplattieren mit anschließendem Tiefziehen erhalten. Hierdurch ist eine verbesserte Verbindung zwischen den Einzellagen möglich. Mit Hilfe des Tiefziehverfahrens können auch komplexe Strukturen ausgebildet werden, ohne großen Materialverlust und ohne die Gefahr von Rissbildungen etc.In the a joint socket according to the invention is shown. The area 1 represents the basic body of titanium or titanium alloy, while the area 2 represents the joint surface forming area. The endoprosthesis according to the invention was obtained by roll-plating followed by deep-drawing. As a result, an improved connection between the individual layers is possible. With the aid of the deep-drawing process, even complex structures can be formed without great loss of material and without the risk of cracking, etc.

In der ist eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Endoprothese dargestellt. Zwischen dem Grundkörper aus Titan oder Titanlegierung 1 und den gelenkflächenbildendem Bereich 2 ist ein Dämpfungsbereich 3 ausgebildet. Dieser Dämpfungsbereich kann aus einem der oben genannten Materialien oder Materialkombinationen hergestellt sein. Die Umformung kann auch in dieser Ausführungsform durch Tiefziehverfahren oder andere bekannte Umformverfahren durchgeführt werden. Die Verbindung zwischen den einzelnen Bereichen kann dabei formschlüssig und/oder stoffschlüssig vorliegen.In the a further embodiment of the endoprosthesis according to the invention is shown. Between the basic body of titanium or titanium alloy 1 and the joint surface forming area 2 is a damping area 3 educated. This damping range can be made of any of the above materials or combinations of materials. The forming can also be carried out in this embodiment by deep drawing or other known forming processes. The connection between the individual regions can be present in a form-fitting and / or cohesive manner.

Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS

11

Grundkörperbody

22

gelenkflächenbildender Bereichjoint surface forming area

33

Dämpfungsbereichattenuation range

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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• DE 10218978 [0013] DE 10218978 [0013]

Claims (14)

Endoprothese mit einem Grundkörper aus Titan oder Titanlegierung (1) und einen eine Gelenkfläche ausbildenden Bereich (2), der an dem Grundkörper (1) angeordnet ist, wobei dieser gelenkflächenbildende Bereich (2) aus einer anderen Legierung als einer Titanlegierung ausgebildet ist.Endoprosthesis with a basic body of titanium or titanium alloy ( 1 ) and a joint surface forming area ( 2 ) attached to the body ( 1 ), this joint surface forming area ( 2 ) is formed of a different alloy than a titanium alloy. Endoprothese nach Anspruch 1, wobei die Legierung ein Edelstahl ist, oder eine Legierung mit Chrom, Molybdän und/oder Nickel ist.Endoprosthesis according to claim 1, wherein the alloy is a stainless steel, or is an alloy with chromium, molybdenum and / or nickel. Endoprothese nach Anspruch 1 oder 2, wobei die andere Legierung als eine Titanlegierung eine Cobalt-Chrom-Molybdänlegierung ist.An endoprosthesis according to claim 1 or 2, wherein the alloy other than a titanium alloy is a cobalt-chromium-molybdenum alloy. Endoprothese nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Grundkörper (1) aus einer Titanlegierung besteht ausgewählt aus Titan-Aluminumlegierung und/oder Titan-Aluminium-Vanadiumlegierung ist.Endoprosthesis according to one of claims 1 to 3, wherein the basic body ( 1 ) is made of a titanium alloy selected from titanium-aluminum alloy and / or titanium-aluminum-vanadium alloy. Endoprothese nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper an seiner Oberfläche einen Dämpfungsbereich (3) hat, der zumindest teilweise zwischen dem Grundkörper (1) und dem gelenkflächenbildenden Bereich (2) angeordnet ist.Endoprosthesis according to one of the preceding claims, characterized in that the base body has on its surface a damping region ( 3 ), which at least partially between the body ( 1 ) and the joint surface forming area ( 2 ) is arranged. Endoprothese nach Anspruch 5, wobei der Dämpfungsbereich (3) aus Kunststoff und/oder Metallschaum gebildet ist.Endoprosthesis according to claim 5, wherein the damping region ( 3 ) is formed of plastic and / or metal foam. Endoprothese nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei diese eine artikulierende Endoprothese ist, wie eine Hüft-, Knie-, der Schulterendoprothese, insbesondere eine Gelenkpfanne.Endoprosthesis according to one of the preceding claims, wherein this is an articulating endoprosthesis, such as a hip, knee, the Schulterendoprothese, in particular a joint socket. Endoprothese nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des gelenkflächenbildenden Bereichs (2) zumindest teilweise strukturiert ist.Endoprosthesis according to one of the preceding claims, characterized in that the surface of the joint surface forming area ( 2 ) is at least partially structured. Endoprothese nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Oberfläche oder oberflächennahe Bereiche der Endoprothese mit knochenwachstumssteuernden oder wirkstoffhaltigen Beschichtungen ausgebildet sind.Endoprosthesis according to one of the preceding claims, wherein the surface or near-surface areas of the endoprosthesis are formed with bony growth-controlling or active substance-containing coatings. Verfahren zur Herstellung einer Endoprothese mit einem Grundkörper aus Titan oder Titanlegierung (1) und einem gelenkflächenbildenden Bereich (2), der an dem Grundkörper (1) angeordnet ist, wobei dieser Bereich aus einer anderen Legierung als einer Titanlegierung ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper und der gelenkflächenbildende Bereich miteinander verbunden wird, insbesondere durch Fügen.Method for producing an endoprosthesis with a titanium or titanium alloy body ( 1 ) and a joint surface forming area ( 2 ) attached to the body ( 1 ), this region being formed from an alloy other than a titanium alloy, characterized in that the base body and the joint surface-forming region are joined together, in particular by joining. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Titanlegierung oder das Titan und die eine andere Legierung als eine Titanlegierung durch Walzplattieren miteinander verfügt werden, gegebenenfalls unter Zufuhr von Wärme.A method according to claim 10, characterized in that the titanium alloy or the titanium and the alloy other than a titanium alloy by roll-cladding with each other, optionally with the supply of heat. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Fügen der einzelnen Bereiche der Endoprothese durch Haftvermittler oder Gießen erfolgt.A method according to claim 10, characterized in that a joining of the individual regions of the endoprosthesis by adhesion promoter or casting takes place. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Walzplattieren von einem Tiefziehvorgang gefolgt wird, gegebenenfalls unter Zufuhr von Wärme.Method according to one of claims 10 or 11, characterized in that the roll cladding is followed by a deep-drawing process, optionally with the supply of heat. Verfahren nach einem der Ansprüche 10, bis 13 zur Herstellung einer Hüft-, Knie- oder Schulterendoprothese.Method according to one of claims 10, to 13 for the production of a hip, knee or shoulder endoprosthesis.

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