專利名稱：鑄造矯形移植體及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及矯形移植體及制備矯形移植體的方法，本發(fā)明和鑄造形成的矯形移植體特別相關(guān)。
代替一部分人體組織所用的矯形移植體可用各種公知制備方法以各種公知材料形成。例如，移植體可由鈦金屬塊機(jī)械加工，或由鈷鉻合金鍛造而成。移值體也可由熔模鑄造法形成，其中陽模由蠟形成，然后用陶瓷殼熔模形成陰模。蠟被覆蓋并且陶瓷殼硬化之后，將蠟熔化留下陰模，隨之用熔融金屬填充。在某些移植體中希望提供多孔的外表面以便與骨粘合材料機(jī)械連結(jié)，或者提供利于骨質(zhì)長入進(jìn)而使移植體固定到骨質(zhì)的表面，這種多孔表面通常采取小金屬珠粒層的的形式，或金屬網(wǎng)眼層的形式，這在工業(yè)上是熟知的。多孔金屬表面層通常通過擴(kuò)散或燒結(jié)的手段冶金接合到移植體上。燒結(jié)是一種接合工藝，其間至少一種待接合材料的熔點(diǎn)要稍微超過可以形成流動(dòng)金屬的溫度，流動(dòng)金屬在待接合部件之間流動(dòng)形成物理金屬結(jié)合。擴(kuò)散結(jié)合是一種類似工藝，但無需使溫度超過任何待接合材料的熔點(diǎn)。在溫度一般稍低于熔化條件下施加壓力以壓縮待接合界面，這常常會(huì)影響物理結(jié)合，這是由于僅是固態(tài)擴(kuò)散。將多孔層擴(kuò)散結(jié)合到移植體上是個(gè)難于操作的步驟，尤其在移植體表面粗糙或不平坦的情況下，更是如此。這個(gè)步驟需要多次擴(kuò)散結(jié)合循環(huán)，每次循環(huán)都要求嚴(yán)格符合溫度和壓力工藝參數(shù)，為的是確保多孔層合適地結(jié)合到移植體上。因此，擴(kuò)散結(jié)合工藝會(huì)消耗大量的以工時(shí)和基建投資形式的生產(chǎn)者的資源。
本發(fā)明的這種移植體和制備方法大大減少了將多孔表層聯(lián)結(jié)到移植體上所需要的時(shí)間和物資。本發(fā)明利用改良方式的熔模鑄造工藝提供一種鑄造移植體，其上有冶金接合的多孔表面層。本發(fā)明方法中，移植體的蠟質(zhì)圖型形成之后，圍繞蠟圖型在合適位置上形成多孔表面層。多層表面層優(yōu)選壓延入或者連接到蠟圖形上，使得另一部分多孔表面層與蠟圖型互相交叉聯(lián)結(jié)并被填充。因此，多孔層的一部分以其洞孔敞開形式保持裸露并且沒有蠟。作為另一種方式，蠟或類似的填充材料可被浸漬到多孔層中，在使多孔層接觸蠟?zāi)Ｐ椭胺忾]或填充部分洞孔。接著，其上連接有多孔表面層的蠟圖型用多層陶瓷熔模材料涂覆，以公知方式形成型腔，在涂覆加工期間，事先未用蠟填充的多孔層部分用陶瓷材料填充，使用有生物適應(yīng)性的陶瓷熔模材料，諸如羥磷灰石或其它磷酸鈣類是優(yōu)選的。所以，蠟?zāi)Ｐ蛷奶沾赡Ｖ腥刍埃嗫讓拥囊徊糠钟孟炋畛?。其他部分用陶瓷材料填充，蠟自陶瓷模?nèi)部熔化之后，剩下移植體形狀的內(nèi)腔，至于多孔層，事先用蠟填充的部分現(xiàn)在擴(kuò)展進(jìn)入內(nèi)腔中并被裸露，換言之，沒有填充蠟材料。在陶瓷模加工成硬化材料之后，傾倒熔融金屬進(jìn)入模具中形成移植體。熔融金屬部分地熔化多孔層的裸露部分，從而與多孔層冶金接合，冷卻之后，將陶瓷模從移植體和多孔層中清除，使得事先用陶資材料填充的多孔層部分現(xiàn)在被裸露，從這個(gè)工藝步驟中可見使用生物適應(yīng)性的涂料作為熔模的優(yōu)點(diǎn)，將所有陶瓷熔模從移植體上清除通常是十分重要的。而從多孔表面層去除所有熔模特別困難，但是如果熔模是生物適應(yīng)性的，則留在多孔表面層洞孔內(nèi)的剩余熔模對患者的無不利影響。事實(shí)上，如果采用已知的骨質(zhì)生長促進(jìn)劑羥磷灰石作為熔模，當(dāng)移植后，殘留的封閉多孔層洞孔的熔模可促進(jìn)骨質(zhì)在內(nèi)生長，這樣是有益的。
在一個(gè)選擇的實(shí)施方案中，多孔表面層包括在其每一側(cè)面上有多孔材料的薄金屬阻擋層，金屬阻擋層起到限制蠟材料相互交叉聯(lián)結(jié)的作用。另外，阻擋層還起著防止多孔材料區(qū)域內(nèi)的熔模材料與蠟?zāi)Ｐ椭g的密切接觸的作用，以便有助于更完全地清潔最終的移植體。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種帶有通過鑄造形成的多孔表面層的鑄造移植體。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供形成帶有多孔表面層的鑄造移植體的制備方法。
本發(fā)明再有一個(gè)目的是提供使用熔模鑄造工藝制備帶有多孔表面層的鑄造移植體的方法。
本發(fā)明還有一個(gè)目的是提供使用熔模鑄造工藝制備鑄造移植體的方法，其中由陶瓷熔模材料涂覆之前用多孔表面層覆蓋移植體的蠟?zāi)Ｐ汀?br> 本發(fā)明另個(gè)目的是提供使用熔模鑄造工藝制備鑄造移植體的工藝，其中覆蓋材料是生物適應(yīng)性的。
在參照附圖閱讀下文說明后，本發(fā)明的其它目的將更加清楚可見。


圖1是其上附著有多孔表面層的移植體蠟?zāi)Ｐ偷耐敢晥D。
圖2是圖1中劃圈區(qū)域中切出部分放大圖，說明蠟互相交叉聯(lián)結(jié)到多孔表面層中的情況。
圖3是用陶瓷材料涂覆的帶有多孔表面層蠟?zāi)Ｐ偷那谐霾糠终晥D。
圖4是圖3的正視圖，圖解說明蠟?zāi)Ｐ蛷亩嗫妆砻鎸雍吞沾审w中熔出后形成內(nèi)腔。
圖5是圖4圓圈部分放大圖，說明纖維金屬部分裸露并擴(kuò)散進(jìn)入內(nèi)腔體和部分用陶瓷材料填充的情況。
圖6圖解說明帶有多孔表面層的陶瓷模具正用熔融金屬填充。
圖7是冷卻后并脫離陶瓷模具的最終移植體的透視圖。
圖8是圖7圓圈部分部分剖視和放大圖，示意說明多孔表面層和移植體之間的接合情況。
圖9是一種另一個(gè)選擇方案的放大圖，其中多孔層包括在其每一側(cè)面帶有多孔材料的阻擋層。
下面優(yōu)選實(shí)施方案描述不是意味著窮舉或限制本發(fā)明在所公開的具體公開形式上。而是，這種選擇和說明是便于本領(lǐng)域技術(shù)人員利用這些提示說明。
現(xiàn)參看附圖，圖1示意說明矯形髖骨移植體的蠟復(fù)型或蠟?zāi)Ｐ?0。應(yīng)當(dāng)了解，所示的髖骨移植體僅供說明，絕非限制本發(fā)明。圖1進(jìn)而示意出多孔表面層12包裹部分蠟?zāi)Ｐ?0的情況。圖示的多孔表面層12由金屬絲網(wǎng)制成，同樣不應(yīng)視為對本發(fā)明的限制。多孔層可由各種公知材料制成，諸如金屬珠粒燒結(jié)形成的多孔層，對多孔表面層12加熱并壓入到蠟?zāi)Ｐ?0外表面到予定程度上，使得在多孔表面層12中形成的洞孔部分被填充，或反之如圖2所示用蠟?zāi)Ｐ筒牧蟻矸忾]。如圖所示，多孔表面層的外部不用蠟浸漬，因此仍保留原孔隙度。應(yīng)再次了解多孔表面層12的確切形狀和位置絕非認(rèn)為是限制本發(fā)明，而僅供說明目的。其次，附著多孔表面層12的蠟?zāi)Ｐ?0在陶瓷熔模介質(zhì)14中重復(fù)多次浸漬，并以公知方式硬化形成圖3所示的結(jié)構(gòu)。形成陶瓷模型后，陶瓷熔模介質(zhì)填充多孔表面層的外部洞孔，使得陶瓷模型完全形成之后，一部分多孔表面層用蠟?zāi)Ｐ筒牧咸畛洌聿糠侄嗫妆砻鎸佑锰沾刹牧咸畛?。因此，陶瓷模型完成之后，基本上所有多孔層的洞孔或者用蠟或者用陶瓷介質(zhì)材料填充。然后，用本領(lǐng)域的普通的熔模鑄造1藝。陶瓷模型被加熱固化成型并將蠟型10熔掉。如圖4所示蠟?zāi)Ｐ?0熔化時(shí)，由于陶瓷材料互相交叉聯(lián)結(jié)進(jìn)入到部分多孔表面層中，使多孔表面層12就地保留。圖5說明蠟去除之后，多孔表面層從陶瓷模具擴(kuò)展進(jìn)入由于蠟去除形成的內(nèi)腔體16中。當(dāng)蠟?zāi)Ｐ桶垂I(yè)標(biāo)準(zhǔn)的方式去除之后，將熔融金屬18傾入如圖6所示的陶瓷模型中，以填充蠟?zāi)Ｐ土粝碌膬?nèi)腔體16。熔融金屬部分地熔化擴(kuò)散進(jìn)入內(nèi)腔體16中的多孔表面層12的裸露部分。因此多孔表面層冶金接合到移植體上，如圖7和8所示，這是由于部分多孔層熔融接合到熔融金屬上所致。模型及金屬冷卻之后，以公知方式打碎陶瓷模型，取出移植體。另外，清洗預(yù)先用陶瓷材料填充的多孔層中的洞孔，使得不殘留陶瓷。如圖7和8所得移植體20包括其上帶有多孔表面層12的金屬體22。
作為常用熔模材料的替代物，可從生物適應(yīng)性的材料中形成陶瓷熔模材料，例如，羥磷石灰或其它磷酸鈣類。其優(yōu)點(diǎn)是，如果任何生物適應(yīng)性熔填材料留在多孔表層內(nèi)，它對患者沒有不利影響，再者，生物適應(yīng)性的熔模材料可刻意留在多孔表面之內(nèi)以促進(jìn)骨質(zhì)在其內(nèi)生長。
一種供選擇的實(shí)施方案如圖9所示。圖9的選擇性方案中，形成的多孔層12包括薄金屬阻擋層26，它的每個(gè)側(cè)面連接有多孔材料28。使用時(shí)，阻擋層起兩種功能作用。首先，阻擋層限制多孔層互相交叉聯(lián)結(jié)進(jìn)入蠟型的數(shù)量，從而保證最終移植體上多孔層的厚度最小化。其次，阻擋層防止熔模材料和蠟?zāi)Ｐ椭g沿多孔層表面緊密接觸。防止這種緊密接觸有助于從多孔表面層清除熔模材料。
應(yīng)當(dāng)了解，本發(fā)明絕非局限于所公開的確切內(nèi)容，可在所附的權(quán)利要求的范圍之內(nèi)改進(jìn)。
權(quán)利要求
1.一種制備其上帶有多孔表面層的移植體的方法，包括步驟如下a.提供由第一種材料制成的矯形移植體復(fù)型；b.將第二種材料制成的多孔層連接到復(fù)型的至少一部分上，所述多孔層具有許多洞孔；洞孔的第一部分用所述第一種材料填充；c.用第三種材料涂覆所述復(fù)型和多孔層，所述第三種材料填充多孔層的第二部分洞孔；d.去除所述第一種材料，在所述涂層內(nèi)形成內(nèi)腔體，從而裸露所述第一部分洞孔；e.用第四種材料填充所述內(nèi)腔體，使所述第四種材料與鄰接于所述第一部分洞孔的多孔層結(jié)合成整體連接；和，f.第四種材料固化之后去除第三種材料，從而裸露所述第二部分洞孔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述第三種材料是生物適應(yīng)性的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述第一種材料是蠟，所述第二種材料是金屬，所述第三種材料是陶瓷熔模材料，所述第四種材料是熔融金屬。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述多孔層由鈦纖維金屬網(wǎng)形成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中多孔層包括在其上第一和第二側(cè)面結(jié)合有多孔金屬材料的薄金屬阻擋層，其中在金屬阻擋層第一側(cè)上的多孔金屬材料構(gòu)成所述第一部分洞孔，金屬阻擋層第二側(cè)面上的多孔金屬材料構(gòu)成第二部分洞孔。
6. 一種制備具有金屬多孔表面層覆蓋一部分移植體的鑄造矯形移植體的方法，包括如下步驟a.提供一種矯性移植體的蠟?zāi)Ｐ?；b.提供一種帶有許多洞孔的金屬表面層；c.將金屬多孔表面層壓入蠟復(fù)型中，使得第一部分洞孔用蠟填充，d.用陶瓷熔模材料涂覆其上附有金屬多孔表面層的蠟?zāi)Ｐ?，以便形成陶瓷模，使得金屬多孔表面層的第二部分洞孔用陶瓷熔模材料填充；e.從陶瓷模中去除蠟?zāi)Ｐ筒亩懵抖嗫撞牧系牡谝徊糠侄纯?；f.用熔融金屬填充陶瓷模，其中熔融金屬與鄰接在多孔金屬表面層的第一部分洞孔附近的多孔金屬表面層相接合；g.熔融金屬冷卻后去除陶瓷模。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中陶瓷熔融材料是生物適應(yīng)性的。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中陶瓷模去除之后，陶瓷熔模材料仍殘留在多孔金屬表面層的第二部分洞孔之內(nèi)。
9.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中多孔金屬表面層包括一種帶有結(jié)合在金屬阻擋層的第一和第二側(cè)面上的多孔材料薄金屬阻擋層，其中結(jié)合在金屬阻擋層第一側(cè)面的多孔材料構(gòu)成所述多孔金屬表面的第一部分洞孔，結(jié)合在金屬阻擋層第二側(cè)面的多孔材料構(gòu)成所述多孔金屬表面層的第二部分洞孔。
全文摘要
本發(fā)明公開了形成帶有多孔表面層的鑄造矯形移植體的制備方法。該方法包括將多孔層置于移植體的蠟復(fù)型上，使得部分存在的層用蠟材料填充。按照熔模鑄造方法用陶瓷材料涂覆蠟復(fù)型和多孔表面層，陶瓷材料填充多孔層的剩余部分洞孔。陶瓷材料固化后，熔出蠟材料，在陶瓷材料內(nèi)留下內(nèi)腔體。已填充蠟的洞孔被裸露并伸展到內(nèi)腔體中。將熔融金屬傾倒進(jìn)入內(nèi)腔內(nèi)，并且部分熔化裸露的多孔層以便形成與熔融金屬熔融結(jié)合。金屬冷卻后，剝離陶瓷材料，露出事先用陶瓷介質(zhì)填充的多孔層部分。
文檔編號(hào)A61F2/28GK1148953SQ9611175
公開日1997年5月7日 申請日期1996年7月27日 優(yōu)先權(quán)日1995年7月28日
發(fā)明者R·C·康普頓, L·N·吉爾伯森 申請人:布里斯托爾-邁爾斯斯奎布公司