本發(fā)明涉及異質(zhì)性骨替代材料。本發(fā)明還涉及由異質(zhì)性骨替代材料制造自由成形主體的方法。因此，本發(fā)明的主題是打算用于填充和穩(wěn)固骨腔的異質(zhì)性骨替代材料。另外，提出了制造自由成形多孔體的方法。

背景技術(shù)：

骨替代材料是早就已知的并且被廣泛應(yīng)用在臨床應(yīng)用(J.M.Rueger：Knochenersatzmittel,(骨替代材料，矯形外科醫(yī)生)27(1998)72-79.)中。迄今所用的骨替代材料通常是體積穩(wěn)定的，但形狀不穩(wěn)定。一個(gè)值得注意的例外情況就是下述的骨替代材料，其名為“Trabecular metal^TM”，由Zimmer(捷邁)分銷且例如由WO 2013/074 909 A1公開。所述材料具有被制造出來(lái)模仿人類骨松質(zhì)(海綿組織)結(jié)構(gòu)的多孔結(jié)構(gòu)。所述材料由鉭構(gòu)成且以規(guī)定的形狀和尺寸投入商業(yè)應(yīng)用。所述材料的形狀和尺寸無(wú)法在手術(shù)室中被改變。它在手術(shù)室中無(wú)法用傳統(tǒng)工具來(lái)處理。因此，只能程度有限地考慮患者的個(gè)體解剖狀況。醫(yī)學(xué)用戶不得不嘗試使種植床適配于一定幾何形狀、或者嘗試插入大致匹配的植入體，并用異質(zhì)性骨材料或其它體積填料來(lái)封閉現(xiàn)有的空隙。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。具體說(shuō)，要研發(fā)出一種骨替代材料，該骨替代材料可以自由成形，且一旦被成形，則形成形狀穩(wěn)定的多孔體而不需要化學(xué)固化反應(yīng)，例如像輻射聚合化。該骨替代材料要具有開孔孔隙率且在成形工藝之后應(yīng)當(dāng)是機(jī)械穩(wěn)定的。就此而言，所述孔的孔隙率和尺寸應(yīng)該足夠大且合適，從而用骨 替代材料治療的患者的人骨可以生長(zhǎng)進(jìn)入所述孔中。另一目的是要使骨替代材料在成形狀態(tài)下盡量能承受負(fù)荷。另外，骨替代材料必須是生物相容的，從而它可被插入患者體內(nèi)。

本發(fā)明的目的通過(guò)顆粒狀異質(zhì)性骨替代材料來(lái)實(shí)現(xiàn)，其包括多個(gè)顆粒，其中，這些顆粒包括芯和自所述芯延伸出的至少六個(gè)銷，每個(gè)銷包括至少一個(gè)連接件，并且所述銷可彈性變形，從而在多個(gè)顆粒被壓合時(shí)，不同顆粒的連接件相互鎖合和/或卡合，且相互鎖合和/或卡合的這些顆粒形成相互鎖合和/或卡合的所述顆粒的開孔體。

鎖合是指所述顆粒的銷的連接件的凸起部接合在相鄰顆粒的銷上的連接件的凸起部、握合面或底切部，從而這些銷此后仍然可以通過(guò)進(jìn)一步壓合這些顆粒而彼此相對(duì)運(yùn)動(dòng)，但無(wú)法再輕易分開?？ê鲜侵杆鲱w粒的銷的連接件適當(dāng)接合相鄰顆粒的銷的連接件，從而這些顆粒無(wú)法再輕易分開，但也無(wú)法再通過(guò)在沒(méi)有發(fā)生顆粒變形的情況下進(jìn)一步移動(dòng)這些顆粒而相向移動(dòng)。因此，所述連接件可以通過(guò)鉤、槽、底切部、卡合機(jī)構(gòu)和/或相對(duì)的卡合機(jī)構(gòu)和/或通過(guò)鉤、槽、底切部和/或卡合件來(lái)提供。

根據(jù)本發(fā)明，相互鎖合和/或卡合的這些顆粒和/或由此形成的三維體優(yōu)選是骨傳導(dǎo)的。

本發(fā)明可以規(guī)定，所述連接件是蘑菇形體、鉤、底切部和/或卡合件，優(yōu)選是蘑菇形體、鉤、底切部、卡合機(jī)構(gòu)和/或相對(duì)的卡合機(jī)構(gòu)。

所述連接件很好地適用于相互卡合和/或鎖合。但根據(jù)本發(fā)明，織物連接件，如具有易變形纖維的鉤-圈扣并不適用，這是因?yàn)闊o(wú)法由此形成尺寸穩(wěn)定的抗壓體。

本發(fā)明也可以規(guī)定，在這些顆粒的連接件和芯之間的距離在0.25毫米和2毫米之間，優(yōu)選在0.5毫米和1毫米之間。

本發(fā)明可以優(yōu)選規(guī)定，這些顆粒是球形的。

在本發(fā)明的范圍內(nèi)，如果所述銷的末端布置在一個(gè)球體上，則顆粒應(yīng)被認(rèn)為是球形的。因此，例如如果這些顆粒具有二十面體對(duì)稱性，則所述顆粒的銷的尖端全都布置在一個(gè)球面上。在本發(fā)明的范圍 內(nèi)，球形顆粒不一定必須是幾何形狀完美的球體，而是可以偏離圓球形。優(yōu)選的球形粉末顆粒具有圓狀的、至少大致呈球形的形狀且具有不超過(guò)2:1的最長(zhǎng)截線與最短截線之比。在本發(fā)明范圍內(nèi)，球形幾何形狀因此并非嚴(yán)格是指幾何球體和/或數(shù)學(xué)球體。就此而言，截線是指在粉末顆粒內(nèi)延伸的極限尺寸。尤其優(yōu)選的球形粉末顆?？梢跃哂胁怀^(guò)1.5:1的最長(zhǎng)截線與最短截線之比，或者可以呈球形，這甚至是更優(yōu)選的。根據(jù)本發(fā)明，直徑應(yīng)該被理解為是指：包括連接件在內(nèi)的粉末顆粒的在沒(méi)有彈性變形情況下的最大截線。在任何情況下，該銷不同于球形幾何形狀。

本發(fā)明的優(yōu)選顆粒的特征也可以是：所述顆粒的銷從芯沿徑向伸出。

結(jié)果，這些顆粒很容易隨后相互連接在一起。

本發(fā)明也提出，連接件可以設(shè)置在所述銷的周面上。

結(jié)果，可以獲得所述銷的相互間穩(wěn)定連接，進(jìn)而獲得這些顆粒的相互間穩(wěn)定連接。

本發(fā)明還提出，被相互壓合的這些顆粒不可逆地相互鎖合和/或卡合。

這保證了：完全形成的骨替代材料的顆粒不會(huì)脫離如此形成的所述主體。這防止對(duì)治療位點(diǎn)的被治療的身體的刺激。

另外，本發(fā)明可以規(guī)定，這些顆粒具有不超過(guò)10毫米的最大截線，優(yōu)選地具有在0.5毫米和10毫米之間的最大截線，尤其優(yōu)選地具有在1毫米和4毫米之間的最大截線。

該連接件屬于所述顆粒且因而有助于所述顆粒的最大截線。就此而言，該最大截線對(duì)應(yīng)于：顆粒幾何形狀中可以設(shè)置的最長(zhǎng)直線的長(zhǎng)度。結(jié)果，可以產(chǎn)生足夠精細(xì)的結(jié)構(gòu)。但是，同時(shí)，所述顆粒的制造不應(yīng)該過(guò)于消耗資源和太過(guò)昂貴。

另外，本發(fā)明可以規(guī)定，這些顆粒是利用增材3D打印法制造的。

結(jié)果，可以便宜地制造這些顆粒，進(jìn)而便宜地制造骨替代材料。

根據(jù)改進(jìn)方案，本發(fā)明可以規(guī)定，每個(gè)銷的所述至少一個(gè)連接件中的至少一者具有截頭錐體形狀，其中，該銷的縱軸線形成該錐體 的縱軸線，并且該錐體的周面面向背對(duì)該芯的外側(cè)。

結(jié)果，這些顆粒能以尤其穩(wěn)定的方式借助呈截頭錐體形狀的連接件來(lái)連接。另外，所述成形阻止周圍的軟組織和骨組織在骨替代材料植入后受傷。

另外，本發(fā)明優(yōu)選可以規(guī)定，每個(gè)銷的至少一個(gè)連接件中的至少一者呈鉤狀或呈蘑菇頭狀。

鉤和/或蘑菇頭保證了這些顆粒的相互間不可分離的穩(wěn)固連接。如果這些連接件是蘑菇頭形狀的，則它們例如可以在蘑菇頭的邊緣具有設(shè)置在芯的方向上的領(lǐng)圈，從而其它顆粒的鉤形連接件可以接合至所述底切部，由此形成這些顆粒之間的不可逆且不可分離的鎖合連接或卡合連接。本發(fā)明也可行且優(yōu)選的是，至少一個(gè)顆粒包含有各種連接件或具有不同連接件的各種銷。因而，一個(gè)顆粒可以同時(shí)具備在相同的銷上和在不同的銷上的鉤和蘑菇頭作為連接件。

在優(yōu)選實(shí)施方式中，該連接件作為蘑菇頭設(shè)置。在一個(gè)尤其優(yōu)選的實(shí)施方式中，蘑菇頭適當(dāng)成形，從而蘑菇頭在面向芯的一側(cè)包括錐形底切部。結(jié)果，鉤形卡合件能不可逆且不可分離地與所述蘑菇頭鎖合。如果底切部和蘑菇頭的形狀適當(dāng)匹配，則可以阻止蘑菇頭的進(jìn)一步推進(jìn)，使得該蘑菇頭卡合入底切部中。

本發(fā)明的一個(gè)改進(jìn)方案提出，該銷包含周向槽作為在芯與所述至少一個(gè)連接件中的至少一者之間的附加連接件，其中，其它顆粒的連接件能鎖合該槽或卡合入該槽，優(yōu)選是適當(dāng)卡合，從而連接件無(wú)法沿銷進(jìn)一步運(yùn)動(dòng)。

這也有助于顆粒的尤其穩(wěn)固的連接。就此還有利的是，這在因此由骨替代材料所形成的主體中的顆粒卡合連接之后，獲得了限定的且未被占據(jù)的空閑空間。即，得以阻止了“通過(guò)在相鄰顆粒的銷之間的進(jìn)一步推進(jìn)銷而進(jìn)一步封閉開孔型結(jié)構(gòu)”，因此所述孔保持開放。

本發(fā)明的一個(gè)變型提出，至少兩個(gè)連接件相繼布置在所述銷的周面上，尤其優(yōu)選的是至少三個(gè)連接件相繼布置在所述銷的周面上。

結(jié)果，這些顆粒能以不同的相互間隔被鎖合和/或卡合。這在形成骨替代材料時(shí)獲得了更高的靈活性。

另外，本發(fā)明可以規(guī)定，這些顆粒呈球形、豆形、立方體形、長(zhǎng)方體形和/或多面體形，優(yōu)選具有立方體形、八面體形、十二面體形、二十面體形和/或三十面體形對(duì)稱性。

基于這些對(duì)稱性，可以由該骨替代材料形成具有任何形狀的穩(wěn)定主體。就此而言，連接機(jī)構(gòu)可以具有破壞顆粒對(duì)稱性的形狀。但仍然賦予顆粒以相應(yīng)的對(duì)稱性。

本發(fā)明的優(yōu)選骨替代材料的特征可以是這些顆粒具有超過(guò)1毫米的最大截線，優(yōu)選地具有超過(guò)2毫米的最大截線，尤其優(yōu)選地具有超過(guò)3毫米的最大截線。

結(jié)果，可以無(wú)需微結(jié)構(gòu)化地便宜制造這些顆粒。

另外，本發(fā)明可以優(yōu)選規(guī)定，所述顆粒由生物相容性塑料、不銹鋼、鈦、鈦合金、鉭、鉭合金或所述材料的復(fù)合材料制造。

所述材料尤其適合用于醫(yī)療目的且這些材料可以被用來(lái)獲得合適的銷彈性。本發(fā)明優(yōu)選的是，通過(guò)選擇性激光燒結(jié)或電子束熔化技術(shù)且優(yōu)選地通過(guò)3D打印法來(lái)制造由金屬或金屬合金構(gòu)成的顆粒。

生物相容性塑料可以是可生物降解的。為此可以采用聚乳酸、聚乙醇酸交酯、聚己酸內(nèi)酯和由不同的α-羥基羧酸形成的聚酯。可以想到的非生物降解型塑料包括聚酰胺、聚酰亞胺、聚醚酮和聚砜。由這些非生物降解型塑料和可生物降解型塑料制造的顆粒且尤其是球形顆?？赏ㄟ^(guò)選擇性激光燒結(jié)法制造。

根據(jù)一個(gè)改進(jìn)方案，本發(fā)明可以規(guī)定，顆粒的相鄰銷相互間隔適當(dāng)距離地布置，從而該顆粒的銷在因鎖合和/或卡合入另一顆粒的連接件而彈性變形之后，能與另外兩個(gè)顆粒的至少兩處鎖合連接和/或卡合連接，優(yōu)選地能與另外三個(gè)顆粒的至少三處鎖合連接和/或卡合連接，尤其優(yōu)選地能與超過(guò)三個(gè)另外顆粒的超過(guò)三處鎖合連接和/或卡合連接。

這些顆粒的多處互鎖連接和/或卡合連接容許由該骨替代材料形成很穩(wěn)定的物體。

本發(fā)明優(yōu)選可以規(guī)定，這些顆粒懸浮在生物相容性聚合物的和/或低聚體的含水或不含水的溶液中，且這些顆粒和所述溶液共同形成 糊狀物。

通過(guò)這種方式，該骨替代材料可以被很簡(jiǎn)單地處理。另外，該溶液可以含有有助于治療的其它物質(zhì)。透明質(zhì)酸、羥乙基淀粉、羥乙基纖維素、甲基纖維素、羧甲基纖維素、氧化纖維素和硫酸纖維素可以被用作生物相容性聚合物。另外，以凝膠作為生物相容性聚合物也是可行的。另外，采用水溶性聚甲基丙烯酸衍生物也是可行的。也可以使用聚乙烯醇和聚乙烯吡咯烷酮。

或者，本發(fā)明可以規(guī)定，這些顆粒懸浮于在室溫下是疏水的低分子液體中，并且所述顆粒和所述液體共同形成糊狀物。

通過(guò)這兩個(gè)可選方案，可以很容易地加工該骨替代材料。另外，該溶液和/或液體可以含有有助于治療的其它物質(zhì)。聚乙二醇(具有小于1000g/mol的摩爾量)、甘油脂肪酸酯、脂肪酸的甲基酯、乙基酯和異丙基酯可以被想到作為疏水性低分子液體。

另外，本發(fā)明提出，這些顆?；旌嫌杏袡C(jī)的或無(wú)機(jī)的顆粒狀骨替代材料和/或自體的或異體的骨松質(zhì)。

這允許骨愈合和加速骨替代材料與骨的連接。

一個(gè)改進(jìn)方案提出，這些顆粒懸浮在含有一種或多種藥劑的生物相容性液體中，其中，所述一種或多種藥劑懸浮和/或溶解在該液體內(nèi)。

結(jié)果，該骨替代材料具有藥理學(xué)作用，有助于用該骨替代材料治療的患者的愈合。選自抗生素組的優(yōu)選藥劑尤其是慶大霉素、妥布霉素、阿米卡霉素、萬(wàn)古霉素、替考拉寧、克林霉素和達(dá)托霉素。

本發(fā)明優(yōu)選也可以規(guī)定，顆粒涂覆有來(lái)自以下群組的至少一種藥劑，所述群組由抗生素、二磷酸鹽化合物、類固醇、非類固醇型消炎藥、生長(zhǎng)因子和細(xì)胞生長(zhǎng)抑制劑構(gòu)成。

結(jié)果，該骨替代材料再次具有藥理學(xué)作用，有助于用骨替代材料治療的患者的愈合。選自抗生素組的優(yōu)選試劑尤其是慶大霉素、妥布霉素、阿米卡霉素、萬(wàn)古霉素、替考拉寧、克林霉素和達(dá)托霉素。

尤其優(yōu)選的實(shí)施方式的特點(diǎn)可以是，這些顆粒包括自芯伸出的至少十四個(gè)銷，優(yōu)選是自芯伸出的至少二十個(gè)銷，尤其優(yōu)選是自芯伸 出的二十個(gè)至五十個(gè)銷，更優(yōu)選是自芯伸出的三十個(gè)至四十個(gè)銷。

在這些顆粒之間的間隙的數(shù)量和連接選擇的數(shù)量隨著自芯伸出的銷的數(shù)量、尤其是自芯沿徑向伸出的銷的數(shù)量而增大。

另外，本發(fā)明可以規(guī)定，由這些顆粒形成的開孔體的孔是互連的且骨傳導(dǎo)的，其中，所述孔優(yōu)選地具有在0.1毫米至1毫米之間、尤其優(yōu)選地在0.25毫米至0.9毫米之間的自由截線。

這保證了骨可以良好生長(zhǎng)進(jìn)入由該骨替代材料形成的主體的孔中。

根據(jù)一個(gè)特別優(yōu)選的改進(jìn)方案，本發(fā)明可以規(guī)定，該骨替代材料除了包括所述顆粒外，還包括至少一個(gè)片，其中，所述至少一個(gè)片包括平面結(jié)構(gòu)和自至少一個(gè)片的平面結(jié)構(gòu)伸出的多個(gè)銷，每個(gè)銷包括與所述顆粒的連接件相似地設(shè)計(jì)的至少一個(gè)連接件，從而所述顆粒和所述至少一個(gè)片通過(guò)將各個(gè)片和顆粒的連接件壓合在一起而相互鎖合和/或卡合，并且相互鎖合和/或卡合的所述片和顆粒形成相互鎖合和/或卡合的所述片和顆粒的開孔體。

結(jié)果，獲得了甚至更多樣化的骨替代材料，該骨替代材料能自由成形且用來(lái)橋接間隙和孔腔。

本發(fā)明所基于的目的也通過(guò)一種形成由本發(fā)明的顆粒狀異質(zhì)性的骨替代材料制造的柱體的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，其中，這些顆粒被相互壓合，從而這些顆粒相互鎖合和/或卡合并形成開孔體。

就此而言，本發(fā)明可以規(guī)定，這些顆粒在相互壓合之前相互接觸。

另外，本發(fā)明可以規(guī)定，顆粒如此被連接至第二骨替代材料的多孔三維體：將連接件與第二骨替代材料的孔卡合和/或鎖合，和/或?qū)⑺鲱w粒連接至包括多個(gè)銷的平面的第三骨替代材料，銷具有連接件，其中，優(yōu)選地，該平面的第三骨替代材料的銷和連接件包括根據(jù)本發(fā)明的骨替代材料的這些顆粒的銷和連接件的特征。

第二骨替代材料的多孔三維體例如可以是由Zimmer制造的Trabecular metal^TM。

最后，本發(fā)明所基于的目的也通過(guò)將本發(fā)明的異質(zhì)性骨替代材 料作為植入材料用在創(chuàng)傷外科、整形外科或獸醫(yī)中的用途來(lái)實(shí)現(xiàn)。

根據(jù)本發(fā)明，相互接觸的骨替代材料(最好是球形的)顆粒在承受壓力時(shí)形成機(jī)械穩(wěn)固的復(fù)合體。

本發(fā)明出乎意料地依據(jù)以下發(fā)現(xiàn)，機(jī)械上卡合和/或鎖合的顆?？梢员挥米鳟愘|(zhì)性骨替代材料。就此而言，可以使這些顆粒具有期望形狀且能通過(guò)施壓而相互卡合，并因此能相互連接?；谒鲱w粒的合適形狀，由此形成了在機(jī)械上足夠穩(wěn)定以用于醫(yī)用場(chǎng)合的多孔的骨替代材料。骨可以生長(zhǎng)進(jìn)入借助壓力連接起來(lái)的骨替代材料的孔中，因此能變成永久連接至骨替代材料。

已出乎意料地發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明的骨替代材料能以顆粒形式被塞入任何形狀的孔腔，并且能通過(guò)用手或用杵進(jìn)行簡(jiǎn)單壓緊且借助獨(dú)立的球形顆粒的互連而將骨替代材料固化成多孔但均質(zhì)的主體。這相比于原先的“Trabecular Metal^TM”骨替代材料是有利的，“Trabecular Metal^TM”骨替代材料的形狀和尺寸無(wú)法由醫(yī)學(xué)用戶自由確定。因此，可行的是現(xiàn)場(chǎng)固化和/或硬化骨替代材料來(lái)填充具有任何形狀的骨腔而無(wú)需為此采用任何化學(xué)反應(yīng)，例如像輻射聚合化。本發(fā)明的骨替代材料能容易地通過(guò)簡(jiǎn)單壓縮相互接觸的球形顆粒來(lái)固化。

按照鉤-圈扣設(shè)計(jì)原理的機(jī)械鎖合系統(tǒng)早被公開數(shù)十年了。鉤-圈扣原理首次由Mestral在CH 295 638 A中描述了。所述原理已被進(jìn)一步發(fā)展且在各種可反復(fù)閉合的尼龍搭扣中投入使用。例如在公開出版物DE 1 610 318 A1、DE 1 625 396 A1、US 5 077 870 A和US 4 290 174 A中描述了示例性改進(jìn)方案。

隨后是下述有意義的改進(jìn)方案，其中研發(fā)出鉤-圈可逆閉鎖鋼帶系統(tǒng)以用于高機(jī)械負(fù)荷應(yīng)用場(chǎng)合和高溫應(yīng)用場(chǎng)合(DE 10 2004 048 464 A1、DE 10 2006 015 100 A1、DE 10 2006 015 145 A1、DE 10 2006 015 148 A1)。

在本發(fā)明的范圍內(nèi)，出乎意料地表明所述系統(tǒng)和/或所述功能原理可以被用于骨替代材料和/或可以套用到骨替代材料。就此而言，對(duì)骨替代材料有利的是這種連接沒(méi)有嚴(yán)密閉合，而是以開孔型結(jié)構(gòu)形式留有間隙。骨可以生長(zhǎng)進(jìn)入互連的孔中由此形成固體，從而所述孔 允許產(chǎn)生在骨和骨替代材料之間的穩(wěn)固連接。為此，人們須保證骨替代材料內(nèi)的孔具有足夠的自由截線。如果所述骨可以生長(zhǎng)進(jìn)入所述孔中并因此能變成與由骨替代材料形成的主體連接，則所述孔被稱為骨傳導(dǎo)性的。

本發(fā)明所尤其優(yōu)選的一個(gè)示例性實(shí)施例是這樣的顆粒狀異質(zhì)性的骨替代材料，其包括多個(gè)球形顆粒，其中，這些顆粒由芯和自該芯沿徑向伸出的至少六個(gè)銷構(gòu)成，其中，至少一個(gè)卡合件設(shè)置在每個(gè)銷的周面上，并且銷連同卡合件由至少一種彈性變形材料制造。這些顆粒被適當(dāng)設(shè)計(jì)，從而將球形顆粒壓合在一起使得球形顆粒接觸而不可逆轉(zhuǎn)地相互卡合或鎖合并形成由相互鎖合或相互卡合的球形顆粒制成的開孔體。

附圖說(shuō)明

以下將基于十四幅示意圖來(lái)示出本發(fā)明的其它示例性實(shí)施例，但這沒(méi)有限制本發(fā)明的范圍，在附圖中：

圖1示出本發(fā)明的骨替代材料的顆粒的示意立體圖，

圖2示出根據(jù)圖1的顆粒的示意剖視圖，

圖3示出由多個(gè)相互連接的根據(jù)圖1和圖2的顆粒制造的本發(fā)明的骨替代材料的示意立體圖，

圖4示出本發(fā)明第二可選骨替代材料的兩個(gè)顆粒的示意剖視圖(左側(cè))和示意立體圖(右側(cè))，

圖5示出根據(jù)圖4的本發(fā)明第二骨替代材料的未相互連接的三個(gè)顆粒的示意立體圖，

圖6示出本發(fā)明第三可選骨替代材料的顆粒的示意剖視圖，

圖7示出根據(jù)圖6的顆粒的細(xì)節(jié)的示意立體圖，

圖8示出根據(jù)圖6的顆粒的細(xì)節(jié)的示意剖視圖，

圖9示出根據(jù)圖6的四個(gè)顆粒的示意立體圖，其中三個(gè)顆粒相互連接，

圖10示出本發(fā)明第四可選骨替代材料的兩個(gè)顆粒的示意剖視圖(右側(cè))和示意立體圖(左側(cè))，

圖11示出根據(jù)圖10的本發(fā)明第四骨替代材料的相互連接的兩個(gè)顆粒的示意剖視圖，

圖12示出根據(jù)圖10和圖11的本發(fā)明第四骨替代材料的相互連接的三個(gè)顆粒和可通過(guò)這些顆粒被連接起來(lái)的骨替代材料的多個(gè)片的示意立體圖，

圖13示出本發(fā)明第五可選骨替代材料的相互連接的兩個(gè)顆粒的示意立體圖，和

圖14示出根據(jù)圖13的相連的顆粒的示意剖視圖。

具體實(shí)施方式

圖1和圖2分別示出本發(fā)明的骨替代材料的顆粒的示意立體圖和該顆粒的示意剖視圖。圖3示出由圖1和圖2所示的多個(gè)顆粒制造的、且相互連接而形成開孔體的本發(fā)明骨替代材料的相關(guān)的示意立體圖。這些顆粒由彈性的生物相容性塑料或者不銹鋼、鈦、鈦合金、鉭或鉭合金構(gòu)成，或者也可以由所述材料的復(fù)合材料制造。這些顆粒通過(guò)CAM工序(CAM-計(jì)算機(jī)輔助加工)和/或3D打印工序制造，例如通過(guò)選擇性激光熔化SLM(selective laser melting)來(lái)制造。其它的快速原型法和/或計(jì)算機(jī)輔助生成制造方法也可以被用來(lái)制造這些顆粒，例如像熔層模制/加工(FLM)、熔融沉積模制(FDM)、塑料膜的層疊實(shí)體模制(LOM)、塑料膜的層疊制造(LLM)、塑料或金屬的電子束熔融(EBM)、塑料的多股射流模制(MJM)、塑料或金屬的選擇性激光燒結(jié)(SLS)、塑料的光固化立體造型(STL或SLA)、拋光或多軸銑削作業(yè)或光聚合液態(tài)塑料的數(shù)字光處理(DLP)。

這些顆粒由設(shè)于該顆粒的幾何中心處的芯1以及在各不同方向自芯1沿徑向延伸出的十四個(gè)銷2構(gòu)成。每個(gè)銷2具有兩個(gè)蘑菇形體4(或蘑菇頭4)，所述蘑菇形體作為連接件被連接至此外呈柱形的銷2。蘑菇形體4朝向外側(cè)(遠(yuǎn)離芯1)被倒圓且形成球形部段。但是，其它類型的倒圓例如像橢圓體形部段也是可行的。在朝向芯1的一側(cè)，蘑菇形體4形成平面的握合面6，握合面6適于與接合顆粒的其它蘑菇形體4鎖合。蘑菇形體4優(yōu)選具有比圖1-3所示的直徑略大的直徑，以允許它們更容 易相互接合和鎖合。

為了形成本發(fā)明的骨替代材料，這些顆粒優(yōu)選地相互接觸地布置但未鎖合，因此，銷2的蘑菇形體4尚未相互接合。另外，這些顆粒能以漿液形式存在，其中這些顆粒與液體混合。該液體優(yōu)選地含有至少一種適合控制感染或刺激骨生長(zhǎng)的藥用活性物質(zhì)。替代地或補(bǔ)充地，這些顆粒可以涂覆有這種藥用活性物質(zhì)。

該骨替代材料可以通過(guò)將這些顆粒壓合在一起來(lái)形成。通過(guò)這種方式，這些顆粒相互鎖合或卡合并且骨替代材料像期望的那樣得到加強(qiáng)。就此而言，這些顆粒變?yōu)橄嗷ミm當(dāng)連接，從而在相互連接的這些顆粒之間留下自由空隙，結(jié)果，由這些顆粒形成的三維體是開孔型的。這些顆粒具有約5毫米的直徑，從而剩余孔具有在約0.5毫米范圍內(nèi)的自由截線。所述截線仍足以允許骨材料形成在和/或生長(zhǎng)進(jìn)入所述孔中。具有開孔的主體因此可以被稱為骨傳導(dǎo)的。由這些顆粒形成的三維體因此很適合作為骨替代材料。

這些顆粒應(yīng)該被牢固壓合在一起，從而三維體是尺寸穩(wěn)定的。就此而言，這些顆粒通過(guò)蘑菇形體4使相連顆粒的銷2彈性變形且通過(guò)借助銷2的彈性回復(fù)力將相鄰顆粒的蘑菇形體4拉向芯1而相互卡合。也可行的是，蘑菇形體4的邊緣使相鄰顆粒的銷2或蘑菇形體4輕微塑性變形，于是使這些顆粒相互卡合。

圖4示出本發(fā)明的第二可選骨替代材料的兩個(gè)顆粒的示意剖視圖(左側(cè))和示意立體圖(右側(cè))，圖5示出根據(jù)圖4的本發(fā)明第二骨替代材料的相互連接且相連形成開孔體的三個(gè)顆粒的示意立體圖。這些顆粒由不銹鋼、鈦、鈦合金、鉭和/或鉭合金構(gòu)成或者可以由這些材料的復(fù)合材料或生物相容性塑料制造。這些顆粒通過(guò)CAM工序和/或3D打印工序制造，例如通過(guò)選擇性電子束熔化技術(shù)來(lái)制造。其它的快速原型法也可以被用來(lái)制造這些顆粒。

這些顆粒由設(shè)置在該顆粒的幾何中心處的芯11以及在各不同方向上自芯11沿徑向延伸出的三十二個(gè)銷12構(gòu)成。每個(gè)銷12具有連接至此外呈柱形的銷12上的一個(gè)蘑菇形體14作為連接件。蘑菇形體14朝向外側(cè)(遠(yuǎn)離芯11)被倒圓且形成球形部段。但是，其它類型的倒圓 例如像橢圓體形部段也是可行的。在朝向芯11的一側(cè)，蘑菇形體14形成平面的握合面16，握合面16與接合顆粒的其它蘑菇形體14鎖合。

為了形成本發(fā)明的骨替代材料，這些顆粒優(yōu)選地相互接觸地布置但沒(méi)有鎖合，從而銷12的蘑菇形體14尚未相互接合。另外，這些顆粒能以漿液形式存在，其中這些顆粒與液體混合。該液體優(yōu)選地含有至少一種適合控制感染或刺激骨生長(zhǎng)的藥用活性物質(zhì)。替代地或補(bǔ)充地，這些顆?？梢酝扛灿羞@種藥用活性物質(zhì)。

該骨替代材料可以通過(guò)將這些顆粒壓合在一起來(lái)形成。通過(guò)這種方式，這些顆粒相互鎖合或卡合并且骨替代材料像期望的那樣得到加強(qiáng)。就此而言，這些顆粒變得相互適當(dāng)連接，從而在相互連接的這些顆粒之間留下自由空隙，結(jié)果，由這些顆粒形成的三維體是開孔型的。這些顆粒具有約3毫米的直徑，從而剩余孔具有在約0.3毫米范圍內(nèi)的自由截線。所述截線仍足以允許骨材料形成在和/或生長(zhǎng)進(jìn)入所述孔中。具有開孔的主體因此可以被稱為是骨傳導(dǎo)的。由這些顆粒形成的三維體因此很適合作為骨替代材料。

這些顆粒應(yīng)該被牢固壓合，從而三維體是尺寸穩(wěn)定的。就此而言，這些顆粒通過(guò)蘑菇形體14使相連顆粒的銷12彈性變形以及通過(guò)借助銷12的彈性回復(fù)力將相鄰顆粒的蘑菇形體14拉向芯11的相互卡合。也可行的是，蘑菇形體14的邊緣使相鄰顆粒的銷12或蘑菇形體14輕微塑性變形，于是使這些顆粒相互卡合。

圖6示出根據(jù)本發(fā)明的第三可選骨替代材料的示意剖視圖，圖7示出根據(jù)圖6的顆粒的細(xì)節(jié)的示意立體圖，圖8示出根據(jù)圖6的顆粒的細(xì)節(jié)的示意剖視圖，而圖9示出根據(jù)圖6的四個(gè)顆粒的示意立體圖，其中的三個(gè)顆粒相互連接而形成開孔體。這些顆粒由鉭或鉭合金構(gòu)成，但也可以由其它的生物相容性金屬或生物相容性金屬合金或生物相容性塑料制造。這些顆粒通過(guò)CAM工序和/或3D打印工序制造，例如通過(guò)選擇性電子束熔化技術(shù)來(lái)制造。其它的快速原型法也可以被用來(lái)制造這些顆粒。

這些顆粒由設(shè)置在該顆粒的幾何中心處的芯21以及在各不同方向上自芯21沿徑向延伸出的三十二個(gè)銷22構(gòu)成。每個(gè)銷22具有一組 四個(gè)鉤25，鉤作為連接件連接至此外呈柱形的銷22。鉤25朝向外側(cè)(遠(yuǎn)離芯21)被倒圓成球形。其它類型的倒圓例如像橢圓球形部段也是可行的。在朝向芯21的一側(cè)，鉤25具有底切部，底切部適于與接合顆粒的其它鉤25鎖合。

為了形成根據(jù)本發(fā)明的骨替代材料，這些顆粒優(yōu)選地相互接觸地布置但沒(méi)有鎖合，因此銷22的鉤25尚未相互接合。另外，這些顆粒能以漿液形式存在，其中這些顆粒與液體混合。所述液體優(yōu)選地含有至少一種適用于控制感染或刺激骨生長(zhǎng)的藥用活性物質(zhì)。替代地或補(bǔ)充地，這些顆?？赏扛灿羞@種藥用活性物質(zhì)。

該骨替代材料可以通過(guò)將這些顆粒壓合在一起來(lái)形成。通過(guò)這種方式，這些顆粒相互鎖合或卡合并且骨替代材料因此像期望的那樣得到加強(qiáng)。就此而言，這些顆粒變?yōu)橄嗷ミm當(dāng)連接，從而在相互連接的這些顆粒之間留有自由空隙，結(jié)果，由這些顆粒構(gòu)成的三維體是開孔的。這些顆粒具有約8mm的直徑，因此，剩余孔具有在約0.8毫米范圍內(nèi)的自由截線。所述截線仍足以允許骨材料形成到和/或生長(zhǎng)進(jìn)入所述孔中。具有開放孔的物體因此可被稱為是骨傳導(dǎo)的。為了促進(jìn)骨傳導(dǎo)性，這些顆粒的表面可以涂覆有骨生長(zhǎng)促進(jìn)物質(zhì)。由這些顆粒形成的三維體因此很適合作為骨替代材料。

這些顆粒應(yīng)該被牢固壓合，從而三維體的尺寸是穩(wěn)定的。就此而言，這些顆粒如此相互卡合：使鉤25在相連顆粒的鉤25之間滑動(dòng)或使相連顆粒的銷22彈性變形且借助所述銷22和鉤25的彈性回復(fù)力將相鄰顆粒的鉤25拉向芯21。也可以想到的是，鉤25的邊緣、角或尖部(未示出)使相鄰顆粒的銷22或鉤25輕微塑性變形，且接著將這些顆粒相互卡合。

圖10示出本發(fā)明的第四可選骨替代材料的兩個(gè)顆粒的示意剖視圖(右側(cè))和示意立體圖(左側(cè))。圖11示出根據(jù)圖10的本發(fā)明第四骨替代材料的兩個(gè)相互連接的顆粒的示意剖視圖。這些顆粒由鉭或鉭合金構(gòu)成，但也可以由其它的生物相容性金屬或生物相容性金屬合金或生物相容性塑料制造。這些顆?？煞謩e通過(guò)CAM工序或通過(guò)3D打印工序制造。所有合適的快速原型法也可以被用來(lái)制造這些顆粒。

這些顆粒由設(shè)置在顆粒的幾何中心處的芯31以及在各不同方向上自芯31沿徑向延伸出的二十二個(gè)銷32構(gòu)成。蘑菇形體34或一組四個(gè)鉤35均作為連接件設(shè)置在此外呈柱形的銷32上。因而，蘑菇形體34和鉤35被成形為朝向外側(cè)(遠(yuǎn)離芯31)被倒圓成球形。其它類型的倒圓例如像橢圓體形部段也是可行的。蘑菇形體34在朝向芯31的一側(cè)具有底切部37。同樣，鉤35包括底切部。蘑菇形體34的底切部37和鉤35的底切部適于鎖合至接合顆粒的其它蘑菇形體34和鉤35。

為了形成本發(fā)明的骨替代材料，這些顆粒優(yōu)選地相互接觸地布置但沒(méi)有鎖合，從而銷32的蘑菇形體34和鉤35尚未相互接合。另外，這些顆粒能以漿液形式存在，其中這些顆粒與液體混合。該液體優(yōu)選地含有至少一種適合控制感染或刺激骨生長(zhǎng)的藥用活性物質(zhì)。作為替代或補(bǔ)充，這些顆粒可以涂覆有這種藥用活性物質(zhì)。

該骨替代材料可以通過(guò)將這些顆粒相互壓合在一起來(lái)形成。結(jié)果，這些顆粒如圖11的示意剖視圖所示相互鎖合或卡合。就此而言，鉤35例如接合蘑菇形體34的底切部37。為了進(jìn)入此位置，必須通過(guò)對(duì)將要連接的顆粒施以機(jī)械壓力而將銷32向側(cè)方彈性彎曲。當(dāng)銷32彈性回復(fù)時(shí)，鉤35被壓入相鄰的蘑菇形體34的底切部和/或相鄰的鉤35的底切部中。在圖10和圖11所示的實(shí)施方式中，銷32的長(zhǎng)度和直徑以及鉤35和蘑菇形體34的形狀適當(dāng)?shù)叵嗷テヅ?，從而在鉤35的尖部接觸到相連的蘑菇形體34和鉤35的底切部37的底面時(shí)鉤35的外曲率恰好實(shí)現(xiàn)了銷32的略微彈性變形。結(jié)果，因?yàn)殂^35和/或蘑菇形體34不能在不施力的情況下(即在沒(méi)有銷32的進(jìn)一步彈性變形的情況下)被更深地相互壓合，鉤35卡合入蘑菇形體34中。這在這些顆粒借助一個(gè)顆粒和/或多個(gè)顆粒的多個(gè)蘑菇形體34和/或鉤35而與另一顆粒多處鎖合連接和/或卡合連接之后是無(wú)法再做到的。該骨替代材料于是像期望的那樣得到加強(qiáng)。所述顆粒的這種連接可以被相似地施用到根據(jù)圖1至圖9的其它實(shí)施方式。

就此而言，這些顆粒變?yōu)橄嗷ミm當(dāng)連接，從而在相互連接的這些顆粒之間留下自由空隙，結(jié)果，由這些顆粒形成的且得到加強(qiáng)的三維體是開孔的。這些顆粒具有約6毫米的直徑，因而剩余孔具有在約0.6 毫米范圍內(nèi)的自由截線。所述截線仍足以允許骨材料形成在和/或生長(zhǎng)進(jìn)入所述孔中。具有開孔的所述主體因此可被稱為是骨傳導(dǎo)的。為了促進(jìn)骨傳導(dǎo)性，這些顆粒的表面可被涂覆有骨生長(zhǎng)促進(jìn)物質(zhì)。由這些顆粒形成的三維體因此很適合作為骨替代材料。

這些顆粒應(yīng)該被牢固壓合在一起，從而三維體是尺寸穩(wěn)定的。就此而言，這些顆粒通過(guò)使蘑菇形體34和鉤35在相連顆粒的蘑菇形體34和鉤35之間滑動(dòng)并因此使相連顆粒的銷32彈性變形而相互卡合。因?yàn)殇N32的彈性回復(fù)力，蘑菇形體34和鉤35可以被拉入相鄰顆粒的其它蘑菇形體34和鉤35的底切部中。還可行的是，鉤35的邊緣、角或尖部(未示出)或者蘑菇形體34的邊緣使相鄰顆粒的銷32或蘑菇形體34或鉤35輕微塑性變形，于是使這些顆粒相互卡合。

圖12示出根據(jù)圖10的本發(fā)明第四骨替代材料的相互連接的三個(gè)顆粒和可通過(guò)這些顆粒相互連接的骨替代材料的多個(gè)片的示意立體圖。所述片包括支承用平面結(jié)構(gòu)41，支承用平面結(jié)構(gòu)包括多個(gè)穿孔，其中銷42設(shè)置在平面結(jié)構(gòu)41上的穿孔之間且終止于分別作為連接件44、45的蘑菇形體44或一組四個(gè)鉤45。包括蘑菇形體44或鉤45的銷42具有與這些顆粒的包括蘑菇形體34和鉤35的銷32相似的結(jié)構(gòu)，因此包括周向槽47和底切部。不同于這些顆粒的銷32，銷42沒(méi)有自芯31沿徑向延伸出，而是垂直地自平面結(jié)構(gòu)41伸出。就此而言，所述片可以在平面結(jié)構(gòu)41的兩側(cè)包括銷42，或只在平面結(jié)構(gòu)41的一側(cè)包括銷。

或者，所述片可以包括就像關(guān)于圖1-圖9的這些顆粒所描述那樣的其它銷和連接件。所述片的連接件和銷優(yōu)選地匹配于所述顆粒的連接件和銷，以允許獲得均勻一致的穩(wěn)定性?？捎糜谥圃焖銎牟牧峡梢耘c這些顆粒的材料相同并且可以采用相同的制造工序。因?yàn)槠涑叽?約1毫米至10毫米的厚度)，可以使所述片變形且適配于待治療的骨表面。

所述片可通過(guò)呈螺釘或尖頭形式的緊固機(jī)構(gòu)(未示出)被連接至患者骨頭。因此，根據(jù)本發(fā)明的骨替代材料的其它片或者這些顆粒被固定在所述片上。就此而言，這些顆粒和片變得相互適當(dāng)連接，從而在 相互連接的這些顆粒和片之間留有自由空隙，結(jié)果，由這些顆粒和片形成的加強(qiáng)三維體是開孔型的。開孔型結(jié)構(gòu)的自由截線仍然必須足夠大，以便骨材料能形成到和/或生長(zhǎng)進(jìn)入骨頭中。由這些顆粒和片形成的開孔型三維體也可以被稱為是骨傳導(dǎo)性的。為了提升骨傳導(dǎo)性，所述片的表面可以涂覆有骨生長(zhǎng)促進(jìn)物質(zhì)。由這些顆粒和片形成的三維體因此很適合作為骨替代材料。

圖13示出本發(fā)明第五可選骨替代材料的兩個(gè)顆粒的示意立體圖。圖14示出根據(jù)圖13的本發(fā)明第五骨替代材料的相互連接的這些顆粒的示意剖視圖。這些顆粒由鉭或鉭合金或者其它生物相容性金屬或其它生物相容性金屬合金構(gòu)成，但也可由生物相容性塑料制造。這些顆粒通過(guò)CAM工序和/或3D打印工序來(lái)制造。所有合適的快速原型法也可以被用來(lái)制造這些顆粒。

這些顆粒由設(shè)于顆粒的幾何中心處的芯51以及在各不同方向上自該芯51沿徑向伸出的二十個(gè)銷52構(gòu)成。該顆粒具有二十面體對(duì)稱性，因而銷52的末端圍繞芯51的中心布置在球面上。銷52的末端具有作為連接件連接至銷52的蘑菇形體54。銷52在蘑菇形體54下方包括作為附加連接機(jī)構(gòu)57的周向槽57。銷52除了蘑菇形體54和槽57外可以是柱形的。蘑菇形體54朝向外側(cè)(遠(yuǎn)離芯51)被倒圓成球形。其它類型的倒圓例如像橢圓體形部段也是可行的。銷54的槽57很適合卡合連接至接合顆粒的其它蘑菇形體54。因此，蘑菇形體54形成卡合機(jī)構(gòu)54，槽57形成相對(duì)的卡合機(jī)構(gòu)57，在這些顆粒被相互壓合時(shí)蘑菇形體54和槽57相互卡合。

為了形成本發(fā)明的骨替代材料，這些顆粒優(yōu)選地相互接觸地布置但未連接，從而所述銷52的蘑菇形體54和槽57尚未相互接合。另外，這些顆粒能以漿液形式存在，其中這些顆粒與液體混合。該液體優(yōu)選地含有至少一種適合控制感染或刺激骨生長(zhǎng)的藥用活性物質(zhì)。替代地或補(bǔ)充地，這些顆?？梢酝扛灿羞@種藥用活性物質(zhì)。

該骨替代材料可以通過(guò)將這些顆粒相互壓合來(lái)形成。結(jié)果，這些顆粒如圖13和圖14所示地相互卡合且能在根據(jù)圖14的示意剖視圖中清楚看到。就此而言，蘑菇形體54的邊緣接合至銷52的槽57。為了 進(jìn)入該位置，必須通過(guò)將機(jī)械壓力施加至將要連接的顆粒而使銷52向側(cè)方彈性彎曲。當(dāng)銷52彈性回復(fù)時(shí)，蘑菇形體54被壓入相鄰蘑菇形體54的槽57中。在根據(jù)圖13和圖14的實(shí)施方式中，銷52的長(zhǎng)度和直徑以及槽57和蘑菇形體54的形狀適當(dāng)?shù)叵嗷テヅ?，從而蘑菇形體54的外曲率最佳地配合到銷52的槽57中。結(jié)果，因?yàn)槟⒐叫误w54無(wú)法在不施力的情況下(即銷52沒(méi)有進(jìn)一步彈性變形情況下)被更深地相互壓合，蘑菇形體54卡合入槽57中。這在這些顆粒借助一個(gè)顆粒和/或多個(gè)顆粒的多個(gè)蘑菇形體54和槽57而與另一個(gè)顆粒多處卡合連接之后是無(wú)法再做到的。于是，該骨替代材料像期望的那樣得到加強(qiáng)。這些顆粒的這種連接也可相似地被施用于根據(jù)圖1-圖11的其它實(shí)施方式。

就此而言，這些顆粒變?yōu)橄嗷ミm當(dāng)連接，從而在相互連接的這些顆粒之間留下自由空隙，結(jié)果，由這些顆粒形成的且得到加強(qiáng)的三維體是開孔型的。這些顆粒具有約5毫米的直徑，因此剩余孔具有在約0.5毫米范圍內(nèi)的自由截線。所述截線仍足以允許骨材料形成在和/或生長(zhǎng)進(jìn)入所述孔中。具有開孔的所述主體因此可以被稱為骨傳導(dǎo)的。為提高骨傳導(dǎo)性，這些顆粒的表面可被涂覆有骨生長(zhǎng)促進(jìn)物質(zhì)。由這些顆粒形成的三維體因此很適合作為骨替代材料。

這些顆粒應(yīng)該被相互牢固壓合，從而三維體是尺寸穩(wěn)定的。就此而言，這些顆粒如此相互卡合：使蘑菇形體54在相連顆粒的蘑菇形體54之間滑動(dòng)并因此使相連顆粒的銷52彈性變形。因?yàn)殇N52的彈性回復(fù)力，蘑菇形體54可被拉入相鄰顆粒的其它銷52的槽57中。也可行的是，蘑菇形體54的邊緣使相鄰顆粒的銷52輕微塑性變形，于是使這些顆粒相互卡合。

如之前的說(shuō)明書和權(quán)利要求書、附圖和示例性實(shí)施例所述的發(fā)明特征單獨(dú)地以及以任何組合形式可能對(duì)于本發(fā)明各不同實(shí)施方式的實(shí)現(xiàn)而言都是重要的。

附圖標(biāo)記列表

1,11,21,31,51 芯

2,12,22,32,52 銷

4,14,34 蘑菇形體/連接件

6,16 握合面

25,35 鉤/連接件

37 底切部

41 平面結(jié)構(gòu)

42 銷

44 蘑菇形體/連接件

45 鉤/連接件

47 槽

54 蘑菇形體/連接件/卡合機(jī)構(gòu)

57 槽/相對(duì)的卡合機(jī)構(gòu)。