DE4224333C2 - Endoprothese und Verfahren zur Herstellung einer Endoprothese - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Endoprothese, insbesondere Gelenk
endoprothese, aus einer Co-Cr-Mo-Legierung und ein Verfahren
zur Herstellung dieser Endoprothese.
Die mittlere Lebenserwartung der Bevölkerung ist in den letzten
Jahren deutlich gestiegen, weshalb die Behandlung von vornehm
lich im Alter auftretenden Gelenkleiden einen größeren Raum
einnimmt. Sofern sich die Zerstörung eines Gelenkes nicht mehr
therapeutisch aufhalten läßt, müssen Endoprothesen implantiert
werden.
Als Implantatlegierung ist nach ISO 5832 Teil 4 folgende Zusam
mensetzung bekannt: 27 bis 30 M.-% Cr, 5 bis 7 M.-% Mo, bis zu
0,35 M.-% C, jeweils maximal 1% Mn, Si, Fe und/oder Ni, Rest
Cobalt sowie herstellungsbedingte Verunreinigungen.
Die für Implantate verwendeten Co-Cr-Mo-Legierungen werden
überwiegend durch Feingießen mittels des Wachsausschmelzverfah
rens oder durch Schmieden, insbesondere Gesenkschmieden, herge
stellt. Schmiedbare Legierungen lassen sich nur bei geometrisch
einfachen Formen verwenden.
Gelenkendoprothesen und hierbei in besonderem Maße Kniegelenk
endoprothesen unterliegen einer komplexen Beanspruchung, vor
nehmlich im Bereich der Gleitflächen der artikulierenden Bewe
gungsteile, wobei die Tibia-Plateaus aus Kunststoff oder Kera
mik gefertigt werden können.
Das Verschleißverhalten von gegossenen Cobalt-Chrom-Implantaten
gegenüber Niederdruckpolyethylenpfannen wird weniger günstig
beurteilt, weil sich in der Grundmatrix aufgrund des relativ
hohen Kohlenstoffgehaltes des Werkstoffes Blockcarbide aus
scheiden, die wegen ihrer hohen Härte während der Bearbeitung
der Artikulationsfläche nicht abgetragen werden und ein
"Relief" bilden, das wesentlich zum Verschleiß des Gegenparts,
z. B. aus Polyethylen, beiträgt.
Eine deutliche Verbesserung läßt sich durch eine Absenkung des
Kohlenstoffgehaltes erreichen, da die Blockcarbide dann nicht
entstehen. Eine Absenkung des Kohlenstoffgehaltes der Cobalt-
Chrom-Legierung führt jedoch bei Gußwerkstoffen zu einer Ver
schlechterung der mechanisch-technologischen Eigenschaften, die
unerwünscht ist. Abhilfe könnten zwar geschmiedete Endoprothe
sen schaffen, jedoch sind die schmiedbaren Formen auf geome
trisch einfache Konturen beschränkt, so daß komplexere Geome
trien, wie sie z. B. bei Kniegelenksendoprothesen auftreten,
nicht realisierbar sind.
Die DE-A-21 27 843 beschreibt metallische Implantate, die einen
festen Metallsubstratüberzug besitzen, der aus dem gleichen
Material wie der Substratgrundkörper besteht und der aus einer
Vielzahl kleiner einzelner Teilchen besteht, die an den Berührungspunkten
untereinander und mit dem Substrat verschmolzen
sind, wobei die entstehenden Zwischenräume eine Porengröße von
mindestens 20 µm besitzen und die Porosität des Überzuges 10
bis 40% beträgt. Es handelt sich somit um eine grobe Beschichtung
mit vielen Poren und Hohlräume, die dazu dienen soll, daß
in der Einheilungsphase der implantierten Prothese Knochen in
die Beschichtung einwachsen, wodurch eine dauerhafte Verankerung
des Implantates erzielt werden soll.
Die DE-Z; Biomedizinische Technik 35 (1990), Seiten 78-83,
beschreibt z. B. CoCrMo-Gußlegierungen als Materialien für Endoprothesen,
u. a. der Zusammensetzung Co-28Br-6Mo-0,2C.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Endopro
these zu schaffen und ein Verfahren zu deren Herstellung an
zugeben, die bzw. das zu mechanisch hinsichtlich der Dauerbe
lastbarkeit zufriedenstellenden Ergebnissen führt und wobei
gleichzeitig der Abrieb im Bereich der Gelenkflächen minimiert
wird. Die Endoprothese soll hinsichtlich der bekannten Herstel
lungsverfahren hierbei keinen Beschränkungen unterworfen wer
den.
Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 beschriebene Endo
prothese dadurch gelöst, daß zumindest im Gelenkgleitflächenbe
reich eine Oberflächenbeschichtung aus einer Co-Cr-Mo-Legierung
einer Dicke zwischen 500 µm bis 3 mm aufgetragen worden ist,
deren maximaler Kohlenstoffgehalt auf 0,1 Massen-% begrenzt
ist. Die Oberflächenschicht kann somit hinsichtlich des Gleit- und
Reibverhaltens optimiert werden, ohne daß der Endoprothe
sensubstratkörper hierdurch schlechtere Eigenschaften erhält.
Die Schichtdickenuntergrenze ergibt sich durch die Art der
nachträglichen Oberflächenbearbeitung, wie z. B. Erodieren, Frä
sen Polieren. Bei diesen Arbeitsgängen darf die Oberflächen
schicht nicht vollständig abgetragen werden, wie es bei mittels
PVD- oder CVD-Verfahren erreichbaren Schichtdicken von 20 µm
der Fall ist. Grundsätzlich wären solch dünne Schichten auch
ansonsten verwendbar. Die Reduzierung des Kohlenstoffgehaltes
führt zu einer Minimierung der Blockcarbide, so daß das tief
greifende Ritzen in Polyethylen, das bei nach dem Stand der
Technik bekannten Prothesen aus gegossenen Co-Cr-Legierungen
auftrat, vermieden wird. Neben dem extrem guten Reibverhalten
tritt zusätzlich noch eine gravierende Reduzierung des Reibmo
mentes bei Co-Cr-Mo-/Polyethylen-Gleitpaarungen auf. Die Endo
prothese ist unter Verwendung der bekannten Beschichtungsver
fahren auch preisgünstig herstellbar.
Weiterentwicklungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2
bis 8 beschrieben. So wird die Oberflächenschichtdicke bevor
zugt zwischen 1 bis 2 mm gewählt. Die Oberflächenschicht kann
aufgrund verschiedener Verfahren aufgetragen werden, beispiels
weise mechanisch, wie durch Plattieren, thermisch, wie durch
Auftragsschweißen oder Diffusionsschweißen, mechano-thermisch,
wie durch Plasmaspritzen, oder pulvermetallurgisch durch Sin
tern und anschließendes Heißverdichten aufgetragen werden. Auch
Kombinationen der vorgenannten Verfahrensschritte, etwa in Ver
bindung der Herstellung von Mehrfachschichten unter Einbeziehung
von PVD-/CVD-Zwischenschichten sind möglich.
Vorzugsweise besitzt die Endoprothese eine polierte Oberfläche
zur weiteren Minimierung des Reibungsverschleißes.
Verfahrenstechnisch wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die
Endoprothese nach Formgebung in einer Dicke von 500 µm bis
3 mm, vorzugsweise 1 bis 2 mm, mit einer Oberflächenschicht
überzogen wird, die aus einer Cobalt-Chrom-Molybdän-Legierung
mit einem Kohlenstoffgehalt unter 0,1 Massen-% besteht.
Die Zusammensetzung der Cobalt-Chrom-Molybdän-Legierung kann im
Substratkörper wie in der Oberflächenschicht mit Ausnahme des
Kohlenstoffgehaltes dieselbe sein, wird die Oberflächenschicht
voll flächig aufgetragen, kann die Substratkörperlegierung auch
Nickel enthalten, welches die Duktilität der Legierung erhöht.
Claims (9)
1. Endoprothese, insbesondere Gelenkendoprothese aus einer
gegossenen Co-Cr-Mo-Legierung,
gekennzeichnet
durch eine zumindest im Gelenkgleitflächenbereich angeord
nete Oberflächenbeschichtung aus einer Co-Cr-Mo-Legierung
mit einem maximalen Kohlenstoffgehalt von 0,1 Massen-%,
deren Dicke 500 µm bis 3 mm beträgt.
2. Endoprothese nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Oberflächenschichtdicke 1 bis 2 mm beträgt.
3. Endoprothese nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich
net, daß die Oberflächenschicht mechanisch, vorzugsweise
durch Plattieren aufgetragen worden ist.
4. Endoprothese nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich
net, daß die Oberflächenschicht thermisch, vorzugsweise
durch Auftrags- oder Diffusionsschweißen aufgetragen wor
den ist.
5. Endoprothese nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch
eine mechano-thermisch, vorzugsweise durch Plasmaspritzen
aufgetragene Oberflächenschicht.
6. Endoprothese nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch
eine pulvermetallurgisch, vorzugsweise durch Sintern und
heißisostatisches Verdichten von Cobalt-Chrom-Molybdän-
Pulver aufgetragene Oberflächenschicht.
7. Endoprothese nach einem der Ansprüche 3 bis 6, gekenn
zeichnet durch eine Mehrfachoberflächenschicht, die mecha
nisch, thermisch, mechano-thermisch und/oder pulvermetall
urgisch aufgebracht worden ist, wobei vorzugsweise mit
Ausnahme des Kohlenstoffgehaltes die Legierungszusammen
setzung im Substratkörper und in der Oberflächenschicht
dieselbe ist.
8. Endoprothese nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekenn
zeichnet durch eine polierte Oberfläche.
9. Verfahren zur Herstellung einer Endoprothese aus einer
Cobalt-Chrom-Molybdän-Legierung, insbesondere Gelenkendo
prothese, dadurch gekennzeichnet, daß die Endoprothese
nach Formgebung mit einer Cobalt-Chrom-Molybdän-Legierung
mit einem Kohlenstoffgehalt <0,1 Massen-% und mit einer
Schichtdicke von 500 µm bis 3 mm, vorzugsweise 1 bis 2 mm,
zumindest im Gleitflächenbereich beschichtet wird.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4224333A DE4224333C2 (de) | 1992-07-23 | 1992-07-23 | Endoprothese und Verfahren zur Herstellung einer Endoprothese |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4224333A DE4224333C2 (de) | 1992-07-23 | 1992-07-23 | Endoprothese und Verfahren zur Herstellung einer Endoprothese |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4224333A1 DE4224333A1 (de) | 1994-01-27 |
DE4224333C2 true DE4224333C2 (de) | 1994-10-27 |
Family
ID=6463926
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE4224333A Expired - Fee Related DE4224333C2 (de) | 1992-07-23 | 1992-07-23 | Endoprothese und Verfahren zur Herstellung einer Endoprothese |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4224333C2 (de) |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CA962806A (en) * | 1970-06-04 | 1975-02-18 | Ontario Research Foundation | Surgical prosthetic device |
-
1992
- 1992-07-23 DE DE4224333A patent/DE4224333C2/de not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE4224333A1 (de) | 1994-01-27 |
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