專利名稱：一種在表面制造微型下凹口的方法,由此制備的外科植入物以及在骨骼上固定植入物的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制造醫(yī)用和工業(yè)用的有織紋表面，更具體地說涉及制造表面上的微型下凹口的方法，由此制備的外科植入物，以及將植入物與骨固定的方法。
2.現(xiàn)有技術(shù)的描述眾所周知，在外科植入物上使用有織紋表面可提高植入物與骨的粘合性，并由此使植入物相對于骨的位置固定。例如，人造的髖部，由與患者股骨相固定的大腿骨部件和與患者髖關(guān)節(jié)相固定的髖關(guān)節(jié)部件組成，大腿骨部件中包括的人造桿即有典型的有織紋表面，髖關(guān)節(jié)部件中包括的髖臼杯也有典型的有織紋表面，有織紋表面可以促進(jìn)骨的生長。
使用粗糙的、有織紋的骨嚙合表面以確保外科植入物的穩(wěn)定定位，這樣的愿望已經(jīng)在Ian Leonard的1994.03.29公開的美國專利5298115，Samuel G Steinemann的1995.10.10公開的美國專利5456723，Keith D Beaty的1997.02.18公開的美國專利5603338，Bruce A Banks的1998.12.29公開的美國專利5853561，以及Roland Baege等人的1999.10.12公開的美國專利5965006中有所認(rèn)識。
要制備那樣的有織紋表面，一種已知的方法是將大量的鈦球真空熔融到植入物的基準(zhǔn)面上。該方法在Robert V.Kenna的1989.05.30公開的美國專利4834756已經(jīng)描述。在Kenneth R.Sump的1987.02.24公開的美國專利4644942中描述了一個相似的過程，一種可提取的組分和鈦球一起濃縮作為外殼，熔融后加到植入物的基準(zhǔn)面上，可提取的組分則隨后提取。在對未處理的金屬進(jìn)行改進(jìn)時，應(yīng)用這種表面的植入器件的使用壽命便成了問題。它是否真的具有粘著力值得懷疑。確信這些球所形成的空間不足以長期營養(yǎng)生長的組織和/或骨。而且，由于熔融過程嚴(yán)重影響到植入物材料的冶金學(xué)特性，同時由于難以從熔融球的網(wǎng)狀面中清除人造污染物如切削油，使得用這種方式的修復(fù)治療失敗。更進(jìn)一步說，可以精確測定的最初的基準(zhǔn)面因使用球外殼覆蓋而消失。
通過化學(xué)研磨和/或光化學(xué)腐蝕技術(shù)獲得有孔的金屬薄片或薄板已經(jīng)在Hans-Joachim Heinrich等人的1967.12.19公開的美國專利3359192，Anthony J.Pellegrino等人的1997.02.25公開的美國專利5606589，Anthony J.Pellegrino等人的1998.09.29公開的美國專利5814235中進(jìn)行了描述。發(fā)現(xiàn)其中所描述的方法缺乏對粗糙度或織構(gòu)化的程度和廣度的精確控制。
在DonaldJ.Wagner等人的1993.11.02公開的美國專利5258098，Donald J.Wagner等人的1996.04.16公開的美國專利5507815，Donald J.Wagner等人的2001.02.27公開的美國專利6193762中描述了化學(xué)和電化學(xué)腐蝕方法，這樣的方法用于與隨機(jī)噴涂型保護(hù)層結(jié)合以形成抗侵蝕的散點(diǎn)狀樣式。重復(fù)侵蝕和去除保護(hù)層之后，復(fù)雜的樣式便形成了。盡管有復(fù)雜的外觀，但這樣的樣式難以在植入物間預(yù)定和重現(xiàn)，并缺少設(shè)計好的基準(zhǔn)點(diǎn)。
因此，仍需要一種方法來制備用于與鄰近物體如骨骼或其它生長物體相結(jié)合的可設(shè)計的有織紋表面。
發(fā)明概述所以，本發(fā)明的目的是提供一種制備適于與鄰近物體相結(jié)合的帶織紋表面的方法。
本發(fā)明的進(jìn)一步目的是提供一種在物體表面制造微型下凹口的方法。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種可按預(yù)先設(shè)計的樣式制造上述凹口的方法，該樣式是可以預(yù)定和測量的，并且該方法可以按任意選定的表面數(shù)量復(fù)制和精確地重復(fù)。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種制造外科植入器件的方法，其中器件的材料在制造過程中能夠保持其冶金學(xué)的特性。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種制造外科植入物的有織紋表面的方法，織紋表面可以促進(jìn)組織和/或骨的生長，使植入物與組織和/或骨安全地結(jié)合。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種制造包含下凹口和相互連通凹口的這種表面的方法，這樣的凹口能夠促進(jìn)并利于骨的生長并通過植入物與骨的“刮擦配合”，使骨表面位置穩(wěn)固，并促使植入物與骨之間的結(jié)合過程。這種“刮擦配合”是通過在壓合移植過程中植入物有織紋的表面刮擦植入部位的骨來完成的，這樣在有織紋表面的空隙中形成自體移植的骨。
本發(fā)明的另一目的是提供將外科植入物與骨結(jié)合的方法。
本發(fā)明的另一目的是提供植入物與骨結(jié)合過程中骨通過顆粒骨質(zhì)獲取和鞏固外科植入物的方法。
本發(fā)明的另一目的是提供制備外科植入物的方法，此植入物與骨植入部位表現(xiàn)出精確的配合，可以減少骨結(jié)合部位與植入物之間微小的運(yùn)動。
本發(fā)明的另一目的是提供一種外科植入物，該植入物在其骨結(jié)合面上具有鋒利邊緣的微型下凹口。
考慮到本發(fā)明的以上及其它目的，本發(fā)明的特征是提供一種制備物體表面有大量微型下凹口的方法，由此上述物體在其表面下比在其表面上具有更大的不規(guī)則區(qū)域，該方法包括如下步驟在基本上整個物體表面涂敷一層保護(hù)層，在選定部位去除保護(hù)層暴露出預(yù)先選定的可重復(fù)樣式的物體表面部位，在暴露的下表面部位使用腐蝕劑充分侵蝕暴露的表面部位，使腐蝕劑侵蝕到保護(hù)層下面保留的部位，得到大量的下凹口，接著，去除剩余的保護(hù)層部分，獲得帶有大量下凹口和包含相互連通凹口的暴露狀態(tài)的物體表面，即得到設(shè)計好樣式的凹口。
根據(jù)本發(fā)明進(jìn)一步的特征，提供一種在物體表面制造選定樣式的大量微型下凹口的方法，該選定樣式可以在任意數(shù)量的表面重復(fù)制造。該方法包括以下步驟在基本上整個選定的物體表面涂敷一層保護(hù)層。用計算機(jī)控制的激光切除去除選定區(qū)域的保護(hù)層以暴露物體表面預(yù)定樣式的部位。接著在暴露的下表面部位使用腐蝕劑充分侵蝕暴露的表面部位，使腐蝕劑侵蝕到保護(hù)層的下面保留的部分，得到大量的下凹口，然后將剩余的保護(hù)層去除，得到具有大量下凹口的暴露狀態(tài)的選定表面。
根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步的特征，提供一種制備外科植入物的方法，該植入物可通過植入物與骨的結(jié)合刺激骨的生長。該方法包括以下步驟提供一種硬質(zhì)物體，在基本上整個物體的基準(zhǔn)面上涂敷一層保護(hù)層，去除選定區(qū)域的保護(hù)層部分，以暴露出物體表面的下面部分，在暴露的下表面部位施用腐蝕劑并保持足夠的時間以侵蝕暴露的表面部分并使腐蝕劑能夠侵蝕到保護(hù)層下面保留的部分，得到大量的在與基準(zhǔn)面的交點(diǎn)處有鋒利邊緣的下凹口，接著去除剩余的保護(hù)層部分以得到暴露狀態(tài)的基準(zhǔn)面，該基準(zhǔn)面具有用于從骨上刮擦微粒的鋒利邊緣，以及具有用于獲取并保留骨微粒以刺激骨生長的凹口。
根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步的特征，提供一種生產(chǎn)外科植入物有織紋表面的方法。該方法包括如下步驟在基本上整個植入物的基準(zhǔn)面上涂敷一層保護(hù)層，去除選定區(qū)域的保護(hù)層部分，以暴露出植入物基準(zhǔn)面的下面部分，在暴露的基準(zhǔn)表面部分施用腐蝕劑并保持足夠的時間以侵蝕暴露的表面部分并使腐蝕劑能夠腐蝕到保護(hù)層下面保留的部分，得到大量的在與基準(zhǔn)面的交點(diǎn)上有鋒利邊緣的下凹口，接著去除剩余的保護(hù)層部分以得到暴露狀態(tài)的基準(zhǔn)面，該基準(zhǔn)面具有用于從骨上刮擦微粒的鋒利邊緣，以及具有用于獲取并保留骨微粒以刺激骨生長的凹口。
根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步的特征，提供一種結(jié)合外科植入物和骨的方法。該方法包括如下步驟提供具有基準(zhǔn)表面的外科植入物，基準(zhǔn)面上有大量的微型凹口及骨研磨結(jié)構(gòu)，使基準(zhǔn)面與骨表面壓合在一起，使植入物沿骨表面從骨上研磨形成顆粒骨質(zhì)，而凹口獲取并保留這些顆粒骨質(zhì)以刺激骨的生長。
根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步的特征，提供一種結(jié)合外科植入物和骨的方法。該方法包括如下步驟提供具有基準(zhǔn)表面的外科植入物，基準(zhǔn)面上有大量的微型下凹口，該植入物在基準(zhǔn)表面下具有比在基準(zhǔn)表面更大的不規(guī)則區(qū)域，基準(zhǔn)面與凹口的交點(diǎn)形成鋒利邊緣，使基準(zhǔn)面與骨表面壓合在一起，使植入物沿骨表面以便鋒銳邊緣從骨上刮擦形成微粒骨質(zhì)，而凹口獲取并保留這些骨微粒以刺激骨的生長。
根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步的特征，提供一種骨在與植入物的結(jié)合過程中通過微粒骨質(zhì)獲取和鞏固外科植入物的方法。該方法包括以下步驟，提供具有與骨表面相結(jié)合的表面的外科植入物，該植入物包含大量的微型下凹口并在其表面有骨研磨結(jié)構(gòu)，沿著骨移動植入物，該研磨結(jié)構(gòu)便從骨上磨出微粒骨質(zhì)，這些骨質(zhì)落入微型凹口中并保留以刺激骨在下凹口中生長。
根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步的特征，提供一種制造外科植入物的方法，其中該植入物具有通常按預(yù)定距離彼此隔開的相對的基準(zhǔn)面，每個基準(zhǔn)面均適于與骨表面相結(jié)合，該方法包括以下步驟提供具有分別與第一和第二骨表面相結(jié)合的第一和第二基準(zhǔn)面部位的物體，其中基準(zhǔn)面部位按預(yù)定的距離彼此隔開，該距離基本與第一和第二骨表面之間的距離相等，在每一個基準(zhǔn)面上涂敷基本上完整的保護(hù)層，去除選定區(qū)域的保護(hù)層，以暴露出確定好樣式的基準(zhǔn)面下端部分，在暴露的下基準(zhǔn)面部分施用腐蝕劑并保持足夠的時間以侵蝕基準(zhǔn)面的暴露部分并使腐蝕劑能夠腐蝕到保護(hù)層下面保留的部分，得到下凹口，接著去除剩余的保護(hù)層以得到具有大量下凹口的暴露狀態(tài)的相對基準(zhǔn)面，其中基準(zhǔn)面沒有從中突出的結(jié)構(gòu)。
根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步的特征，提供一種外科植入物，該植入物包含具有用于與骨鄰近結(jié)合的基準(zhǔn)面的物體，基準(zhǔn)面上有大量的微型下凹口，該物體在表面下具有比在其表面更大的不規(guī)則碎片區(qū)域?；鶞?zhǔn)面和凹口形成的交點(diǎn)成為適合刮擦骨并形成骨微粒的鋒利邊緣。凹口適于獲取并保留這些被此邊緣從骨上切下來的骨微粒以刺激骨在凹口中生長。
本發(fā)明的以上及其它特征，包括各種新的具體的成分和方法步驟，將參考附圖更詳細(xì)地說明并在權(quán)利要求中指明。應(yīng)該理解本發(fā)明所具體描述的方法和物體只是用于舉例說明并描述本發(fā)明的，但不限定于這些。在各種各樣的具體實施方案中可以采用本發(fā)明的原則和特征而不背離本發(fā)明的范圍。


用參考附圖來顯示本發(fā)明的示范具體實施方案，這樣使新的特征和優(yōu)點(diǎn)更加顯而易見。
附圖中圖1.是具有所希望提供大量微型下凹口的表面的物體的剖面圖；圖2.描述前述圖1的物體表面上沉積的一層保護(hù)材料；圖3.圖2的部分保護(hù)層被去除后的物體；圖4.類似于圖3，表示腐蝕掉物體未被保護(hù)層覆蓋的部分而得到的下切及相通的凹口；圖5.類似于圖4，但剩余的保護(hù)層被去除；圖6-10.逐步顯示物體與骨由相鄰近到相結(jié)合的剖面圖；和圖11.按圖2-10所述方法處理的多個表面的外科植入物的剖面圖。
優(yōu)選實施方案的詳細(xì)說明在以上所涉及的現(xiàn)有技術(shù)的化學(xué)、電化學(xué)和光化學(xué)研磨的實例中，稱之“下切”的效果，被認(rèn)為有嚴(yán)重的缺點(diǎn)并受到化學(xué)研磨工藝的清晰度和精確度的技術(shù)限制。下切是在化學(xué)腐蝕劑腐蝕保護(hù)層或阻滯層以外的金屬時發(fā)生的。通常，這樣的下切限制了需要多道工序的諸如制造電子產(chǎn)品、凹板影印及其它精密部件的良好的清晰度。然而，考慮到下切對用化學(xué)方法獲得的樣式區(qū)域的深度擴(kuò)展作用，下切可以被開發(fā)出來并用于制作新的有用的三維立體幾何形態(tài)的產(chǎn)品，這樣所得到的處理層是設(shè)計好的下切凹口的樣式。在需要的時候可以提供尖的幾何形狀并比用其它方法可以制作出更大的空間和更大的不規(guī)則碎片。而且，它允許保留原始表面的預(yù)定區(qū)域以提供設(shè)計好的可重復(fù)的“基準(zhǔn)面”，或者是下切表面與另一個相毗鄰物體結(jié)合的表面。有復(fù)雜樣式的金屬由于其在物體內(nèi)形成，且沒有應(yīng)用上述熔融金屬球，其與被處理物體的金屬基材是一樣和相近的。
盡管本文所述的方法用來制造有織紋的金屬表面，且希望該方法可用于金屬物體，且該方法在金屬上制造較深的織紋表面，如鈦、鋯、不銹鋼及它們的合金、鉭、耐火金屬材料、金屬碳化物以及鈷/鉻，但該方法可以容易地用于其它材料的物體上也就可以想到了，這些材料包括含鐵及不含鐵的金屬以及它們的合金，還有陶瓷、塑料和玻璃、以及金屬、陶瓷、塑料和玻璃的復(fù)合物。
參見圖1，首先提供一個用上述提到的材料或相似的材料所制成的物體10。物體10上有基準(zhǔn)面12，其上需要提供大量的下凹口。
如圖2所示，在基本上整個基準(zhǔn)面12上沉積完整的保護(hù)材料層14。保護(hù)層材料常用丙烯酸，環(huán)氧化物，或聚酯保護(hù)層，或其它類似物。保護(hù)層14可以采用的涂敷方法有浸漬、噴涂或電鍍等，保護(hù)層的厚度大約是0.001-0.010英寸。圖2的涂布后的物體優(yōu)選在200°F(±10°F)烘烤約15-17分鐘?？逻_(dá)薄膜保護(hù)層(Kodak Thin FilmResist)是非常適宜的保護(hù)層。在柯達(dá)保護(hù)層中加入2％重量的色素碳黑，或其它以下所描述的色素。
將適當(dāng)?shù)纳鼗蛉玖戏稚⒃诒Ｗo(hù)層中可以使保護(hù)層容易接受激光。保護(hù)層的選擇基于激光或任何預(yù)先選定的光源的波長，用來獲得基準(zhǔn)面12上的保護(hù)層14的選定樣式。在使用紅外線激光的情況下，吸收激光能量而產(chǎn)生的局部加熱可導(dǎo)致選擇性地去除保護(hù)層14上的微小部分，這樣可暴露出將使用腐蝕劑的物體的金屬基準(zhǔn)面12。根據(jù)以上所說，優(yōu)選的保護(hù)層是加入了2％色素碳黑或其它更適宜接受激光波長的色素的柯達(dá)保護(hù)層。色素是在高速剪切攪拌機(jī)內(nèi)分散到保護(hù)層材料中直到完全分散，或直到達(dá)到15-20℃的溫度升高。制得的保護(hù)層是通過浸漬或噴涂、旋涂、刷涂以及靜電沉積等方法涂敷在被處理的表面上。
接著保護(hù)層14的選定區(qū)域16被去除得到基準(zhǔn)面12的暴露部分18。用計算機(jī)控制的直接激光切除法可以產(chǎn)生設(shè)定好樣式的保護(hù)層，用這種方式使得獲取不規(guī)則成形產(chǎn)品、具有復(fù)雜曲線或半徑的表面的零部件成為可能。這些形狀在常規(guī)的醫(yī)用移植部件中經(jīng)常遇到，如牙齒植入物，髖關(guān)節(jié)組件以及修復(fù)上頜骨的部件等。
為了在可接受激光的保護(hù)層上產(chǎn)生選定影象，排列凹口，或不規(guī)則樣式，應(yīng)用計算機(jī)控制激光直接去除保護(hù)層或侵蝕保護(hù)層的選定部位是優(yōu)選的。
在一個優(yōu)選的方法實施方案中，保護(hù)層的去除是用摻有金屬釹的波長為1.06微米的YAG激光直接完成的，保護(hù)層中所加的碳黑作為激光接收物。所選的樣式是具有最佳下切效果的。所選的樣式儲存為標(biāo)記圖像文件格式(TIFF)或作為圖形文件(PLT)，用于指揮激光發(fā)射器。
可以使用Electrox，Scriba釹YAG激光器，樣式是以數(shù)字文件格式儲存的。在激光的作用下，保護(hù)層吸收激光束，其下的表面區(qū)域18便暴露出來了。
這些用激光切除得到的樣式可以預(yù)先設(shè)定，并能精確地在植入物中復(fù)制和重復(fù)。盡管發(fā)現(xiàn)上述的YAG激光是有效的，但也有CO2激光、二極管泵激光、綠色激光。對于任何能夠燒融或是熱汽化的激光，都可以運(yùn)用以上描述的方法在保護(hù)層上形成需要樣式的暴露表面。
這些樣式可以通過使用各種可兼容的文件類型在計算機(jī)輔助設(shè)計(CAD)系統(tǒng)中完成，或是用圖象照片工具得到。這些樣式可以通過對圖畫、印刷品、相片等進(jìn)行掃描，再轉(zhuǎn)換成可以兼容激光系統(tǒng)的任何形式的文件類型得到。
另外一種制作方法是使用感光材料的保護(hù)層，按以上所述方法應(yīng)用于物體上，或作為干燥的在表面疊層放置的膜來使用。使用適當(dāng)波長的光源使保護(hù)層暴露(典型的波長是280-550納米)。在暴露過程中保護(hù)層部分與表面交聯(lián)和/或結(jié)合(在負(fù)性感光膠的情況下)。其它保護(hù)層部分在顯影過程中溶解或洗去，顯影過程使用合適的顯影劑，如碳酸鉀或碳酸鈉、干洗溶劑汽油，這樣便暴露出其下的材料。
表面12上的暴露部分18被腐蝕，優(yōu)選在100°F的噴涂溫度和10 lbs/in2的噴涂壓力下使用噴涂腐蝕劑，使用硝酸和氫氟酸溶液，用時約20分鐘。足夠的“新鮮”的腐蝕劑不停侵蝕使侵蝕面18擴(kuò)大，同時也垂直侵蝕?？梢岳斫獠煌母g方法，如超聲浸漬和電解腐蝕，能夠得到相似的結(jié)果。腐蝕可得到下切的凹口20，如圖4所示，部分凹口相互連通，如22。采用這種方式腐蝕金屬以有意形成下切口的樣式，并允許部分凹口連接、結(jié)合、或“貫通”形成特定的復(fù)雜的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，包括相互連接的樣式，其中在表面12上的大多數(shù)凹口口徑小于物體10中的表面12下的平面距離。凹口20，起碼在一部分例子中，可在表面12及附近相互連通，如圖4中22所示，提供擴(kuò)大的表面凹口20a(圖5)。
在金屬表面12的腐蝕是在一個步驟中完成的，這與以上引用的現(xiàn)有技術(shù)所提出的重復(fù)腐蝕相反。在這一個步驟的腐蝕過程中，制造出預(yù)先設(shè)計好大小和深度的非球形的橢圓形凹口，這些尺寸在植入物之間是可重復(fù)的。
保護(hù)層的剩余部分是在浴溫約180F用大約10分鐘時間將物體表面放入NU/Phase 23剝離器中去除的。另外，如圖5所示，保護(hù)層是通過溶劑化作用或乳化作用去除的。如果需要，物體10也可以被輕微再腐蝕。
這里提供一種制作復(fù)雜的至少部分相通的樣式，或者處理類似三維空間表面以增強(qiáng)植入物表面與生物體的結(jié)合，或其它物體間相互結(jié)合的能力的方法，植入物表面是通過對表面選擇性腐蝕和下切以形成至少部分凹口相通的網(wǎng)絡(luò)狀。該樣式的形成是用控制的激光切除抗腐蝕層或保護(hù)層，以獲得具有復(fù)雜或曲面幾何形狀的有織紋表面。這些樣式儲存在CAD或其它控制保護(hù)層燒融的計算機(jī)系統(tǒng)中，是預(yù)先設(shè)計并用于重復(fù)制作的。物體用化學(xué)方法腐蝕以獲得復(fù)雜的樣式。這些物體材料的冶金學(xué)特性受熱時不會改變，并在整個處理過程中基本上保持一致。軟組織或骨骼可在制得的表面生長，形成相互貫通的網(wǎng)狀物，提供優(yōu)良的機(jī)械粘附力和抗降解性能。進(jìn)一步說，這些下凹口與原始基準(zhǔn)面的交點(diǎn)處的鋒利邊緣促進(jìn)骨和植入物表面之間的“刮擦配合”。
在制作外科植入物的有織紋表面時，下切及至少部分相通的凹口的選定樣式主要影響外科植入物的表面(圖5)。在移植時植入物表面12壓合在骨骼B上，(圖6)凹口上的鋒利邊緣24影響對骨骼B的“刮擦配合”，包括刮擦或研磨，骨骼B上的骨微粒b進(jìn)入橢圓型凹口20內(nèi)，其中在適當(dāng)時候骨微粒b刺激骨骼B的生長(圖7)并且安全的將骨骼B與植入物鎖定在一起(圖8)。
這樣，刮擦配合安全地將骨骼B與植入物10結(jié)合在一起，并防止或最大限度地減小了骨骼B與物體10之間的微小運(yùn)動。存在這樣的運(yùn)動不利于骨在植入物上的生長，進(jìn)而不利于骨與植入物的長期結(jié)合。
進(jìn)一步說，骨和植入物之間的刮擦配合獲取的骨微粒落入表面凹口中，并被凹口所保留以刺激并促進(jìn)骨在凹口中的生長。由于凹口是橢圓形的，這比圓形凹口具有更大的下表面碎片區(qū)域，因而具有更大的骨材料與植入物的結(jié)合面積。
在圖11中可以看到，為使骨B與具有多個基準(zhǔn)面12(包括相對表面12a和12b)的植入物10結(jié)合，基準(zhǔn)面的精確定位是最關(guān)鍵的，因為在基準(zhǔn)面上植入物材料的任何隆起都會導(dǎo)致植入物不能與骨B結(jié)合。在表面下方對表面12進(jìn)行織構(gòu)化均不能增加表面。但是，在表面上方對表面12進(jìn)行織構(gòu)化能夠增大相對骨表面與植入物之間的結(jié)合空間并導(dǎo)致植入物的排斥。已知的增加表面的織構(gòu)化方法缺少精確的控制以確定附加材料突起的偏差。而本發(fā)明的方法則有利于準(zhǔn)確并精確確定外科植入物基準(zhǔn)面的位置。
這樣的銳化表面在工業(yè)和制造業(yè)上的其它應(yīng)用是顯而易見的，包括牙鉆、外科用銼刀、醫(yī)用銼和磨石以及常用的切割工具等。
應(yīng)該理解許多在這里用于描述和說明本發(fā)明的細(xì)節(jié)、材料、步驟和部件排列的種種變化，都是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能夠依據(jù)本發(fā)明的原則和范圍而得出的。例如，當(dāng)凹口具有垂直于基準(zhǔn)面中心軸線時，顯然凹口軸線可以“傾斜”以提供非對稱的下切口。當(dāng)以一定的角度施用腐蝕劑時，就會出現(xiàn)傾斜的鋸齒狀結(jié)構(gòu)(本文沒有出現(xiàn))。這樣的結(jié)構(gòu)可相對容易的插入骨槽內(nèi)，但是會引起強(qiáng)烈的抗拉伸作用，迫使植入物移位。
權(quán)利要求
1.一種在物體表面制作大量微型下凹口的方法，該物體在表面下具有比在其表面更大的不規(guī)則碎片區(qū)域，該方法包括在基本上整個物體表面涂敷一層完整的保護(hù)層；去除選定區(qū)域的保護(hù)層部分，以暴露出下面的確定好樣式的物體表面部分；在暴露的下部表面部分施用腐蝕劑并保持足夠的時間以侵蝕暴露的表面部分并使腐蝕劑能夠腐蝕到保護(hù)層下面保留的部分，得到大量的下凹口；接著去除剩余的保護(hù)層部分以得到具有大量下凹口并包括連通凹口的暴露狀態(tài)的物體表面，即得到具有設(shè)計好樣式的凹口。
2.權(quán)利要求1的方法，其中所述物體材料選自金屬、陶瓷、塑料、玻璃材料以及它們的復(fù)合物。
3.權(quán)利要求2的方法，其中金屬物體包括選自含鐵的金屬、不含鐵的金屬以及它們的合金的一種金屬。
4.權(quán)利要求2的方法，其中金屬物體包括選自鈦、鋯、不銹鋼、鉭、耐火金屬、金屬碳化物以及鈷/鉻合金的一種金屬。
5.權(quán)利要求1的方法，其中保護(hù)層包含選自丙烯酸、環(huán)氧化物以及聚酯的材料。
6.權(quán)利要求5的方法，其中保護(hù)層進(jìn)一步包含一種染料和色素。
7.權(quán)利要求6的方法，其中色素包括碳黑。
8.權(quán)利要求1的方法，其中保護(hù)層包含抗腐蝕聚合物。
9.權(quán)利要求1的方法，其中保護(hù)層的厚度為約0.001-0.010英寸。
10.權(quán)利要求9的方法，進(jìn)一步包括將保護(hù)層在200°F(±10°F)下烘烤約15-17分鐘。
11.權(quán)利要求6的方法，進(jìn)一步包括將色素在高速剪切攪拌器內(nèi)分散到保護(hù)層材料中，然后在此將色素和保護(hù)層材料混合直到混合物的溫度升高15℃-20℃。
12.權(quán)利要求1的方法，其中保護(hù)層在物體表面的涂敷采用的方法選自浸漬、噴涂、旋涂、刷涂以及靜電沉積等方法。
13.權(quán)利要求1的方法，其中去除保護(hù)層是用激光切除進(jìn)行的。
14.權(quán)利要求13的方法，其中激光切除是由計算機(jī)控制的。
15.權(quán)利要求14的方法，其中凹口樣式是通過激光投影樣式選擇性去除保護(hù)層而形成的。
16.權(quán)利要求1的方法，其中向物體暴露表面部分涂敷腐蝕劑是通過噴灑刻蝕器完成的。
17.權(quán)利要求16的方法，其中噴灑刻蝕器的操作是在100°F的溫度，10 lbs/in2的噴灑壓力下進(jìn)行的，內(nèi)裝硝酸氫氟酸溶液，操作時間約為20分鐘。
18.權(quán)利要求1的方法，其中剩余保護(hù)層部分的去除是在NU/Phase 23剝離器中浴溫180°F下浸泡表面約10分鐘后完成的。
19.權(quán)利要求14的方法，其中控制計算機(jī)連接CAD系統(tǒng)操作，該系統(tǒng)可方便地存儲數(shù)字格式的樣式或可將上述數(shù)據(jù)傳遞給攝像工具。
20.權(quán)利要求13的方法，其中進(jìn)行激光切除的激光選自一種YAG激光，CO2激光，綠色激光以及其它可以提供與保護(hù)層吸收波長接近的波長值的激光。
21.權(quán)利要求1的方法，其中所述的下凹口具有非球形形狀。
22.權(quán)利要求21的方法，其中所述的形狀基本上為橢圓形。
23.一種在物體表面制作選定樣式的大量微型下凹口并且可以在任意選擇的數(shù)量的物體表面重復(fù)制作的方法，該方法包括在物體的整個選定表面涂敷一層完整的保護(hù)層；在計算機(jī)控制下用激光去除選定區(qū)域的保護(hù)層部分，以暴露出下面的確定好樣式的物體表面部分；在暴露的下部表面部分施用腐蝕劑并保持足夠的時間以侵蝕暴露的表面部分并使腐蝕劑能夠腐蝕到保護(hù)層下面保留的部分，得到大量下凹口；接著去除剩余的保護(hù)層部分以得到具有大量下凹口的暴露狀態(tài)的選定表面。
24.權(quán)利要求23的方法，其中所述激光切除是用添加釹的YAG激光進(jìn)行的，波長約為1.06微米。
25.權(quán)利要求23的方法，其中所述激光切除是用選自CO2激光，二極管泵激光和綠色激光之一進(jìn)行的。
26.權(quán)利要求23的方法，其中選定的格式儲存為標(biāo)記圖像文件格式和繪形文件之一。
27.權(quán)利要求23的方法，其中所述的下凹口是非球形形狀。
28.權(quán)利要求27的方法，其中的形狀基本上是橢圓形。
29.一種制作外科植入物的方法，該植入物通過與骨的結(jié)合可刺激骨的生長，該方法包括提供一種硬質(zhì)的物體；在物體的整個基準(zhǔn)面上涂敷一層完整的保護(hù)層；去除選定區(qū)域的保護(hù)層部分，以暴露出下面的物體基準(zhǔn)面部分；在暴露的基準(zhǔn)面部分施用腐蝕劑并保持足夠的時間以使腐蝕劑能夠腐蝕到保護(hù)層下面的保留部分，得到大量的在與基準(zhǔn)面交點(diǎn)處具有鋒利邊緣的下凹口；接著去除剩余部分的保護(hù)層以得到具有鋒利邊緣，可以從骨上刮擦微小物質(zhì)的暴露狀態(tài)的基準(zhǔn)面，同時凹口獲取和保留這些骨的微小物質(zhì)以刺激骨的生長。
30.一種制作外科植入物的有織紋表面的方法，該方法包括在植入物的整個基準(zhǔn)面上涂敷一層完整的保護(hù)層；去除選定區(qū)域的保護(hù)層部分，以暴露出植入物的基準(zhǔn)面的下面部分；在暴露的基準(zhǔn)面部分施用腐蝕劑并保持足夠的時間以侵蝕暴露的表面部分并使腐蝕劑能夠腐蝕到保護(hù)層下面保留的部分，得到大量的在與基準(zhǔn)面交點(diǎn)處具有鋒利邊緣的下凹口；接著去除剩余部分的保護(hù)層以得到具有鋒利邊緣，可以從骨上刮擦微小物質(zhì)的暴露狀態(tài)的基準(zhǔn)面，同時凹口獲取和保留這些骨的微小物質(zhì)以刺激骨的生長。
31.一種將外科植入物與骨骼相結(jié)合的方法，該方法包括提供具有基準(zhǔn)面以及在基準(zhǔn)面上有大量微型下凹口的外科植入物，該植入物在其基準(zhǔn)面下具有比在其基準(zhǔn)面上更大的不規(guī)則碎片區(qū)域，在其基準(zhǔn)面與凹口的交點(diǎn)處形成鋒利邊緣；將該基準(zhǔn)面與骨表面壓在一起；接著使植入物沿著滑表面，使上述鋒利邊緣可以從骨上刮擦微小的骨質(zhì)。其中凹口獲取并保留微小骨質(zhì)以刺激骨的生長。
32.一種將外科植入物與骨骼相結(jié)合的方法，該方法包括提供具有基準(zhǔn)面，在基準(zhǔn)面上有大量微型凹口以及基準(zhǔn)面上的骨研磨結(jié)構(gòu)的外科植入物；將該基準(zhǔn)面與骨表面壓在一起；接著使植入物沿著滑表面以從骨上研磨微小的骨質(zhì)；其中凹口適于獲取并保留微小骨質(zhì)以刺激骨的生長。
33.權(quán)利要求32的方法，其中下凹口具有非球形形狀。
34.權(quán)利要求33的方法，其中形狀基本上是橢圓形。
35.一種在骨與植入物結(jié)合過程中骨用微小骨質(zhì)獲取并固定外科植入物的方法，該方法包括提供具有能與骨表面相結(jié)合的表面的外科植入物，該植入物在其表面具有大量的微型下凹口和骨研磨結(jié)構(gòu)；和沿著骨移動植入物，骨研磨結(jié)構(gòu)使微小的骨質(zhì)離開骨，骨質(zhì)進(jìn)入微型凹口中并保留以刺激骨在下凹口內(nèi)生長。
36.權(quán)利要求35的方法，其中下凹口具有非球形形狀。
37.權(quán)利要求36的方法，其中形狀基本上是橢圓形。
38.一種制造外科植入物的方法，其中該植入物具有通常按預(yù)定的距離彼此隔開的相對的基準(zhǔn)面，每個基準(zhǔn)面均適于與骨表面相結(jié)合，該方法包括以下步驟提供具有分別適于與第一和第二骨表面相結(jié)合的第一和第二基準(zhǔn)面部分的物體，其中基準(zhǔn)面部分按預(yù)定的距離彼此隔開，該距離基本與第一和第二骨表面之間的距離相等；在每一個基準(zhǔn)面的全部涂敷一層完整的保護(hù)層；去除選定區(qū)域的保護(hù)層，以暴露出下面的確定好樣式的基準(zhǔn)面部分；在暴露的基準(zhǔn)面部分施用腐蝕劑并保持足夠的時間以侵蝕暴露部分的基準(zhǔn)面并使腐蝕劑能夠腐蝕到保護(hù)層下面保留的部分，得到下凹口；接著去除剩余的保護(hù)層以得到具有大量下凹口的相對的暴露狀態(tài)的基準(zhǔn)面。其中基準(zhǔn)面沒有從中突出的結(jié)構(gòu)。
39.一種外科植入物，包括具有與骨相結(jié)合的基準(zhǔn)面的物體；在基準(zhǔn)面上有大量的微型下凹口，所述物體在表面下具有比在其基準(zhǔn)表面更大的不規(guī)則碎片區(qū)域；所述凹口與基準(zhǔn)面的交點(diǎn)所形成的鋒利邊緣適于刮擦骨表面形成骨微粒；所述凹口適于獲取并保留用鋒利邊緣從骨上刮擦下的骨微粒，刺激骨在上述凹口內(nèi)生長。
40.權(quán)利要求39的外科植入物，其中所述物體材料選自金屬、陶瓷、塑料、玻璃材料以及它們的復(fù)合物。
41.權(quán)利要求40的外科植入物，其中金屬是一種選自含鐵的金屬、不含鐵的金屬以及它們的合金的金屬。
42.權(quán)利要求40的外科植入物，其中金屬物體是選自鈦、鋯、不銹鋼、鉭、耐火金屬、金屬碳化物以及鈷/鉻合金之一的金屬。
43.權(quán)利要求39的外科植入物，其中所述的下凹口具有非球形形狀。
44.權(quán)利要求43的外科植入物，其中形狀基本上是橢圓形。
45.權(quán)利要求1的方法，其中腐蝕劑是按照如下的角度施用于暴露表面的，選自(i)垂直于暴露表面；(ii)與暴露表面形成銳角。
46.權(quán)利要求39的外科植入物，其中每個微型凹口都有一個中軸線，該中軸線選自(i)垂直于基準(zhǔn)面，和(ii)與基準(zhǔn)面形成銳角之一。
全文摘要
在物體表面制作大量微型下凹口的方法,該物體在表面下具有比在其表面更大的不規(guī)則碎片區(qū)域。該方法包括在選定的物體表面涂敷保護(hù)層,去除選定區(qū)域的保護(hù)層,以暴露出下面的確定好樣式的物體表面部分,在暴露的表面部分施用腐蝕劑并保持足夠的時間以侵蝕物體的暴露部分并使腐蝕劑能夠侵蝕到保留的保護(hù)層下面的部分,接著去除剩余的保護(hù)層以得到具有大量下凹口的暴露表面,即得到具有設(shè)計好樣式的凹口。
文檔編號C23F1/02GK1371665SQ0210328
公開日2002年10月2日 申請日期2002年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2001年1月25日
發(fā)明者M·P·阿姆里希, J·布圖利亞, R·F·林齊, J·L·羅爾菲 申請人:特科梅特公司