具有提高的显像性和耐磨性的基于工程金属基质复合材料的植入物制造技术

技术编号:1357809 阅读:253 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
本发明专利技术涉及用于患者治疗的可植入医疗装置。该可植入装置可以是矫形装置如脊柱植入物,包括但不限于盘或髓核假体、脊柱杆组件或骨固定板。可形成包含金属基复合物的矫形装置,以提高耐磨性和诊断显像性。另一方面,本发明专利技术提供含多孔金属基复合物的可植入医疗装置,以将治疗组合物递送至患者。再一方面,本发明专利技术提供包含金属基复合物的可植入的电装置或引线,提供较低的极化和界面阻抗并提高生理信号的感应性。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本申请要求2003年5月30日提交的美国临时专利申请60/474,696的优先权,该申请的全部内容参考包括在此。
技术介绍
本申请涉及包含金属基复合物的医学植入物,并涉及将该植入物植入需要治疗的患者的方法。本专利技术植入物可用于治疗慢性或急性疾病。目前,天然分节的骨关节结构可被陶瓷、聚合物或金属材料或它们的组合所替代。例如,关节如膝、髋和椎间盘可被人工关节替代。人工关节应具有良好的生物相容性和有利的耐磨性质,使任何刮擦或表面磨损最小,并使伴随的碎屑进入周围组织最少,这是非常重要的。通常,进行膝或髋关节置换术的患者已有六十多岁或更大年龄。由于让人越来越虚弱的慢性疾病如关节炎或骨质疏松症,导致正常关节破裂的创伤,或患者自然衰老引起的退化,他们的关节就会出现缺陷、失常和/或衰退。目前矫形植入物通常具有的使用寿命约为15-20年,其性能对于老年患者来说尚可接受。这些植入物在患者生存期内可能无需更换。然而,较年轻的患者则需要使用时间更长的装置。较年轻的患者也更有活力。不难理解较年轻患者中的植入物或置换关节比较年长的患者受到更大的压力和经受更多的运动。在较年轻的患者,甚至是有活力的较年长的患者中,使用一段时间后,需要校正常规植入物。人们希望初始替换关节比现有植入物可使用更长的时间(多达50或60年),并能承受更大的压力和张力以避免校正或替换等,因为校正和替换明显是极度不良的结果。同样重要的是,使与由于植入物关节表面磨损而产生的碎屑物质相关的任何副作用或毒理学作用最小。因此,金属植入物由耐磨损的、生理学上可接受的材料如钴铬合金构成。一些金属植入物可具有可接受的耐磨性质;然而,同一材料在常用诊断显像技术如X射线、荧光显像、CT和MRI显像技术下也可能具有较差的显像性。植入物的显像性很重要而且越来越重要。植入物应具有足够的辐射不可透过性,以确保植入物已适当放置,然后确定植入物是否维持在其所需位置并发挥所需功能。同样重要的是,显像/鉴定与植入物相邻的软组织的可能副作用,如脊髓或神经根的创伤区。然而,高度不透辐射的材料易于散射辐射并使周围假体组织模糊。这使得难以确定植入物的精确位置和方向。此外,散射的辐射可使周围假体组织的重要细节模糊,这些细节对于局部临床诊断可能非常重要。此外,所需的辐射不可透过性(或辐射透过性)可随治疗方式、治疗部位和植入物的类型而变化。迄今为止,用于医学植入物的具有不同物理和机械性质的材料的选择有限。一般来说,具有优良耐磨性质的传统材料常常具有较差的显像性质。其它材料具有可接受的显像性质但耐磨性能不佳。因此,考虑到上述问题,相关领域仍然需要改进。这些改进包括新型的植入物装置、医疗装置和医学领域中使用的新型材料组合物。本专利技术是一种改进,提供许多其它优点和优势。附图简要说明附图说明图1是本专利技术盘假体组件的一个实施例的立体图,图2是图1所示盘假体的侧面分解俯视图。图3是本专利技术盘假体组件的另一实施例的立体图。图4是图3所示盘假体组件的分解图。图5是本专利技术脊椎颈的一个实施例的立体图。图6是图5所示脊柱植入物的分解图。图7是本专利技术位于一对椎骨盘间的、如图5所示脊柱植入物的部分侧面俯视图。图8是本专利技术脊柱植入物的另一个实施例的立体图。图9是本专利技术骨板的一个实施例的立体图。图10是本专利技术具有聚合物涂层的图9所示骨板的立体图。图11是本专利技术脊柱杆组件的立体图。图12是根据本专利技术制备的可植入性多孔管的一个实施例的立体图。图13是本专利技术导管的一个实施例的立体图。图14是本专利技术包含由多孔金属基复合物形成的引线的心脏起搏器的立体图。图15是包含分散在Ti-6Al-4V基质中的10重量%TiC的金属基复合物的显微扫描图。图16是详细描述本专利技术多层结构的局部图。图17是图16所示结构的显微扫描图。图18是显示材料多孔结构的钛基质横截面的显微扫描图。图19是图18所示显微扫描图的放大图。图20是显示碳化钛(Ti-C)金属基复合物和不锈钢金属材料磨损试验结果的柱状图。专利技术概述一方面,本专利技术提供用于插入两相邻椎骨间的脊柱植入物组件。植入物包括包含可与第一椎骨相吻合的第一表面和相对第二表面的第一结构元件;和包含可与第二椎骨相吻合的第三表面和其支撑部分与第一结构元件的第二表面相吻合的相对第四表面的第二结构元件。本专利技术实施例中的第一和第二结构元件包含复合物,该复合物包含金属基质和分散在金属基质中的加强成分。加强成分可在整个金属基组合物中均匀分布。在其它实施例中,加强成分可在金属基复合物中均匀分布或以梯度分布。金属基质包括但不限于一种或多种以下材料钛、钛铝合金、锆和铌。加强成分可以是陶瓷或金属间材料。加强成分的非限制性例子包括TiC、TiB2、TiN、TiAl、WC、BC4、BN、钻石、ZrO2、Al2O3以及这些材料的混合物。金属基质所含加强成分的用量范围很宽。优选地,以金属基质组合物的在总重量计,金属基复合物所含加强成分的量约为10重量%-90重量%。可选地,金属基质含有约10重量%-80重量%;在另一个可选的实施例中,金属基质含有约10重量%-40重量%的加强成分。可制备具有各种物理性质的本专利技术植入物。例如,可通过诸如烧结的方法制备金属基质,使其具有特定应用所需要的密度。在选定的应用中,密度可大于约85%,更优选大于约90%,更优选接近100%。此外,本专利技术金属基复合物可具有各种硬度,同样取决于所需的应用。在其它实施例中,可以多孔材料的形式提供金属基复合物。多孔材料可作为治疗剂的储库,并控制治疗剂向周围组织释放。在其它实施例中,可根据需要调节性质,以适于骨向内生长。因此,性质、孔隙率、平均孔径、孔深和体积可根据材料的特定应用而不同。另一方面,本专利技术植入物可用于制备脊柱植入物。脊柱植入物可包括第一和第二板,并且可用于需要关节的任何应用。第一和第二板可构造成配合其各自几何形状,使之平滑、容易平移和旋转。另一方面,本专利技术提供了脊柱植入物组件,用于插入相邻的椎骨间。脊柱植入物组件包括第一结构元件和第二结构元件。第一结构元件可包括可与第一椎骨相吻合的第一表面和具有第一凹进处的相对第二表面。第二结构元件可包括与第二椎骨相吻合的第三表面和具有与第一结构元件中的第一凹进处相对的第二凹进处的相对第四表面。关节件位于第一凹进处和第二凹进处之间。一个或多个关节件、第一结构元件、第二结构元件可包含含有金属基质和分散在金属基质中的加强成分的金属基复合物。在本实施例中,关节件可具有许多构型,包括但不限于球形、圆柱形、圆球形。再一方面,本专利技术提供了一种医疗装置。该医疗装置包括可植入部分,用于患者的治疗或诊断。该可植入部分可包括含金属基复合物的第一层,其中金属基复合物包含金属基质和分散在金属基质中的加强成分。该医疗装置可被构造成多种可植入医疗装置,包括但不限于盘假体、骨板、导管、导管尖、起搏器的电极引线和其它刺激电极。如上所述,金属基复合物和加强成分可选自许多材料。上述具体材料用于其它特定实施例。再一方面,本专利技术提供了治疗脊柱缺陷和/或失常的方法。该治疗方法包括在两相邻椎骨间准备盘空腔以接受脊柱植入物,插入脊柱植入物组件,该组件包括具有可与第一椎骨相吻合的第一表面和相对的第二表面的第一结构元件,以及具有可插入相邻椎骨的第三表面和支撑第一结构元件的第二表面的相对第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于插入相邻的第一和第二椎骨之间的脊柱植入物组件,所述植入物包括:包含与第一椎骨相吻合的第一表面和相对的第二表面的第一板;和包含与第二椎骨相吻合的第三表面和具有与第一板的第二表面相吻合的支撑部分的相对的第四表面的第二板,其中,所述第一和第二板包含含有金属基质和分散在金属基质中的加强成分的金属基复合物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员:N伊斯泰法诺斯GC马利克JF莱萨尔DF恩泰瑞克
申请(专利权)人:SDGI控股股份有限公司
类型:发明
国别省市:US[美国]

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