DE4102256A1 - Verfahren zur herstellung beliebig geformter koerper - Google Patents
Verfahren zur herstellung beliebig geformter koerperInfo
- Publication number
- DE4102256A1 DE4102256A1 DE4102256A DE4102256A DE4102256A1 DE 4102256 A1 DE4102256 A1 DE 4102256A1 DE 4102256 A DE4102256 A DE 4102256A DE 4102256 A DE4102256 A DE 4102256A DE 4102256 A1 DE4102256 A1 DE 4102256A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- radiation
- data
- implant
- liquid
- negative
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C33/00—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor
- B29C33/38—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor characterised by the material or the manufacturing process
- B29C33/3842—Manufacturing moulds, e.g. shaping the mould surface by machining
- B29C33/3857—Manufacturing moulds, e.g. shaping the mould surface by machining by making impressions of one or more parts of models, e.g. shaped articles and including possible subsequent assembly of the parts
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
- A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
- A61F2/02—Prostheses implantable into the body
- A61F2/28—Bones
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
- A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
- A61F2/02—Prostheses implantable into the body
- A61F2/30—Joints
- A61F2/3094—Designing or manufacturing processes
- A61F2/30942—Designing or manufacturing processes for designing or making customized prostheses, e.g. using templates, CT or NMR scans, finite-element analysis or CAD-CAM techniques
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
- B29C64/10—Processes of additive manufacturing
- B29C64/106—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material
- B29C64/124—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material using layers of liquid which are selectively solidified
- B29C64/129—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material using layers of liquid which are selectively solidified characterised by the energy source therefor, e.g. by global irradiation combined with a mask
- B29C64/135—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material using layers of liquid which are selectively solidified characterised by the energy source therefor, e.g. by global irradiation combined with a mask the energy source being concentrated, e.g. scanning lasers or focused light sources
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
- A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
- A61F2/02—Prostheses implantable into the body
- A61F2/30—Joints
- A61F2/3094—Designing or manufacturing processes
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
- A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
- A61F2/02—Prostheses implantable into the body
- A61F2/30—Joints
- A61F2/3094—Designing or manufacturing processes
- A61F2/30942—Designing or manufacturing processes for designing or making customized prostheses, e.g. using templates, CT or NMR scans, finite-element analysis or CAD-CAM techniques
- A61F2002/30948—Designing or manufacturing processes for designing or making customized prostheses, e.g. using templates, CT or NMR scans, finite-element analysis or CAD-CAM techniques using computerized tomography, i.e. CT scans
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
- A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
- A61F2/02—Prostheses implantable into the body
- A61F2/30—Joints
- A61F2/3094—Designing or manufacturing processes
- A61F2/30942—Designing or manufacturing processes for designing or making customized prostheses, e.g. using templates, CT or NMR scans, finite-element analysis or CAD-CAM techniques
- A61F2002/30952—Designing or manufacturing processes for designing or making customized prostheses, e.g. using templates, CT or NMR scans, finite-element analysis or CAD-CAM techniques using CAD-CAM techniques or NC-techniques
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
- A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
- A61F2/02—Prostheses implantable into the body
- A61F2/30—Joints
- A61F2/3094—Designing or manufacturing processes
- A61F2/30942—Designing or manufacturing processes for designing or making customized prostheses, e.g. using templates, CT or NMR scans, finite-element analysis or CAD-CAM techniques
- A61F2002/30957—Designing or manufacturing processes for designing or making customized prostheses, e.g. using templates, CT or NMR scans, finite-element analysis or CAD-CAM techniques using a positive or a negative model, e.g. moulds
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
- A61F2240/00—Manufacturing or designing of prostheses classified in groups A61F2/00 - A61F2/26 or A61F2/82 or A61F9/00 or A61F11/00 or subgroups thereof
- A61F2240/001—Designing or manufacturing processes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
- B29L2031/00—Other particular articles
- B29L2031/753—Medical equipment; Accessories therefor
- B29L2031/7532—Artificial members, protheses
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Cardiology (AREA)
- Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
- Transplantation (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Vascular Medicine (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Orthopedic Medicine & Surgery (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Geometry (AREA)
- Prostheses (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren der im Oberbegriff
des Anspruchs 1 angegebenen Art.
Bekannt ist eine Vorrichtung zur Herstellung beliebig ge
formter Kunststoffteile, bestehend aus einer mit einer
durch energiereiche Strahlung aushärtbaren Flüssigkeit ge
füllten Wanne, einer innerhalb der Flüssigkeit verschieb
lichen Halterung für den Körper und einer Strahlungsquelle
für die energiereiche Strahlung, insbesondere einem Laser.
Der Laser dient der örtlichen Aushärtung der Flüssigkeit
und läßt sich dazu gezielt auf vorgegebene Flächenelemente
der Flüssigkeitsoberfläche richten, so daß dort Schichten
aushärtbar sind, deren Eindringtiefe in die Flüssigkeit
von der Intensität und der Überstreichungsgeschwindigkeit
des Laserstrahls abhängt. Die Halterung taucht dabei, aus
gehend von der Flüssigkeitsoberfläche vertikal in die
Flüssigkeit ein und bewirkt somit, daß die bereits ausge
härteten Schichten in die Flüssigkeit einsinken. Die
Steuerung des Laserstrahls erfolgt in Abhängigkeit von den
Raumformdaten des herzustellenden Körpers.
Durch die bekannte Vorrichtung lassen auch sehr kompli
ziert geformte Kunststoffteile einstückig erzeugen. Die
Schwierigkeit, die eine breite Anwendung bisher verhinder
te, liegt dabei hauptsächlich bei der Erfassung der für
die Steuerung der Bewegungsabläufe des Laserstrahls erfor
derlichen Raumformdaten des herzustellenden Kunststofftei
les. Nachteilig ist weiterhin, daß die strahlungsaushärt
baren Flüssigkeiten aus körperunverträglichen Kunststoffen
bestehen. Eine Anwendung in der Medizintechnik kam daher
bisher kaum in Betracht.
Eine ähnliche Vorrichtung ist aus der DE 39 33 142 A1 be
kannt, mit der ein einem Körper bzw. einem Körperteil ei
nes Lebewesens angepaßtes Modell erzeugbar ist. Insbeson
dere sollen mit dem damit erzeugten Modell chirurgische
Eingriffe simuliert werden. Mittels eines Schnittbildgerä
tes werden zunächst Schnittbilder von dem Körper bzw. dem
Körperteil des Lebewesens angefertigt. Aus diesen werden
dann Daten für die dreidimensionale Gestalt des Körper
teils gewonnen, anhand derer mittels eines Modellgenera
tors das Modell durch Urfomen aus einem Modellwerkstoff
derart erzeugt wird, daß das Modell für jedes Volumenele
ment des Körperteils ein entsprechendes Volumenelement ei
nes Modellwerkstoffs enthält. Der Modellgenerator besteht
dabei aus einer Lichtquelle, einer Halterung sowie aus ei
ner durch Licht aushärtbaren Flüssigkeit. Der Körper wird
damit im wesentlichen entsprechend der eingangs genannten
Vorrichtung zur Herstellung beliebig geformter Teile er
zeugt.
Diese Vorrichtung hat zum einen den Nachteil, daß nur sehr
dünne Schichten mit geringen Festigkeiten aushärtbar sind,
so daß viele einzelne Schichten während des Herstellungs
prozesses des Modells erzeugt werden müssen. Das Verfahren
weist dadurch eine nur geringe Aushärteleistung auf und
ist somit unwirtschaftlich. Der Einsatzbereich ist dadurch
eingeschränkt. Weiterhin besteht auch bei diesem Verfahren
die lichtaushärtbare Flüssigkeit aus körperunverträglichem
Kunststoff. Desweiteren ist der Lichtstrahl nicht auslenk
bar, da sonst die Aushärtemöglichkeiten sich weiter ver
schlechtern würden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verfahren
zur Herstellung beliebig geformter Teile gemäß dem Oberbe
griff des Anspruchs 1 derart weiterzubilden, daß sich auch
biokompatible Körperersatzteile unter Benutzung der be
kannten Vorrichtung fertigen lassen.
Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des
Anspruchs 1 gelöst.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß eine Ver
knüpfung computertomografisch gewonnener Raumformdaten mit
der Steuerung einer Vorrichtung zur Bearbeitung von laser
aushärtbarem Kunststoff eine rationelle Möglichkeit zur
orginalgetreuen Nachbildung auch von beliebig geformten
Körpern in der Medizintechnik bildet, wenn Maßnahmen ge
troffen werden, welche verhindern, daß das körperunver
trägliche aushärtbare Material direkt mit der Körperober
fläche in Kontakt kommt. Eine derartiges Verfahren ist vor
allem in der plastischen Chirurgie für die Synthetisierung
von Knochenplastiken sowie zur individuellen Anpassung von
Prothesen bzw. Implantaten jeglicher Art vorteilhaft an
wendbar. Besonders wichtig ist die mit den erfindungsgemä
ßen Verfahrensschritten erzielte Übertragbarkeit der Vor
teile der Stereolithographie auf die Herstellung von Im
plantaten aus körperverträgliche Werkstoffen, wobei deren
vorteile der komplexen Gestaltbarkeit von räumlichen For
men erhalten bleiben. So entfallen die Schwierigkeiten,
welche sich bei der Herstellung der entsprechenden Teile
bei einfachen, nur in einer Ebene geteilten Formen erge
ben.
Bei kongruent geformten oder symmetrisch vorhandenen Kno
chenteilen läßt sich ein beschädigtes Knochenteil durch
computertomografisches Ausmessen und Erfassen der Raum
formdaten des gesunden Knochenteils und spiegelsymmetri
sches Umsetzen in entsprechende Steuersignale für die
Strahlungsquelle nachbilden.
Ferner läßt sich auch ein durch einen Unfall zertrümmertes
Knochenteil computertomografisch erfassen und aus der Syn
these der Bruchstücke die Raumformdaten bestimmen. Dadurch
kann ohne operativen Eingriff vorteilhaft die Prothese
bzw. das Implantat für den Patienten erzeugt werden. Die
Raumformdaten des zertrümmerten Konchenteils können aber
auch aus dem Zusammensetzen der Bruchstücke durch Abfor
mung ermittelt werden. Mit diesen Raumformdaten werden
dann, diesen Koordinaten zugeordnete Steuersignale an die
Vorrichtung abgegeben, so daß eine dem Knochenorginalteil
entsprechende Prothese erzeugt wird.
Besonders vorteilhaft ist dabei die Anwendung bei der Ge
sichtschirurgie. Dabei erhält die Vorrichtung über einen
den computertomografisch gewonnen Raumformdaten zugeordne
te Steuerungsdaten aufweisenden Speicher Daten zum Akti
vieren und zur Auslenkung der Strahlungsquelle. In einfa
cher Art und Weise werden somit die Daten zur Steuerung
der Vorrichtung ermittelt und an diese weitergeleitet. Da
durch eignet sich die in der Erfindungseinleitung be
schriebene Vorrichtung weiterhin besonders zur Herstellung
von dünnwandigen Hohlkörpern, wie beispielsweise Gehäuse
teilen. Aber auch die Herstellung von kompakten Kunst
stoffkörpern ist möglich. Die Verfestigung der Kunststoff
schichten innerhalb der von dem Laserstrahl verfestigten
Außenkontur kann durch kontinuierliches Überstreichen mit
dem Laserstrahl realisiert werden. Dieser Vorgang wieder
holt sich nach jedem Umlauf des Laserstrahls innerhalb der
neuen Kontur.
Da die spezielle, laseraushärtbare Kunststofflüssigkeit in
der Regel als Werkstoff für das herzustellende Teil jedoch
ungeeignet ist, sind bevorzugt Negativformen, insbesondere
Gießformen, vorzusehen, welche von dem mittels der bekann
te Vorrichtung hergestellten Positivform abgeformt werden.
Hierzu eignen sich Formen aus einem flexibel aushärtenden
Kunststoff oder aus einem hart-spröde aushärtenden, bevor
zugt an der Außenseite stegartige Schwächungen der Wand
stärke aufweisenden, Keramikwerkstoff.
Nach dem Herstellen der Gießform wird mit dieser Negativ
form dann das Implantat gefertigt. Beide Ausführungsformen
gestatten eine einfache Entnahme des Gießlings, wobei die
elastische Form unter Umständen mehrfach verwendbar ist.
In einer weiteren vorteilhaften Verfahren der Erfindung
werden die Daten zur Steuerung der Vorrichtung im Speicher
oder im weiteren Speicher derart geändert, daß das Implan
tat durch die Vorrichtung um eine vorgegebene Schichtdicke
in bezug auf die endgültigen Abmessungen verkleinert bzw.
die Negativform in bezug auf die endgültigen Abmessungen
des Implantats vergrößert erzeugt wird. Somit können die
direkt aus der laseraushärtbaren Flüssigkeit hergestellten
Implante, die keine körperverträgliche Oberfläche aufwei
sen, noch mit einer körperverträglichen, biokompatiblen
Schicht versehen werden. Insbesondere durch Aufdampfen des
biokompatiblen Werkstoffs wird eine gleichmäßige Schicht
erzeugt.
Die Gießform kann bei entsprechender Eignung unmittelbar
mit biokompatiblem, verflüssigtem Implantatmaterial ge
füllt und nach dessen Aushärtung entfernt werden.
Insbesondere sehr große und kompliziert geformte Prothesen
erfordern jedoch stabilere Formen aus anderen Materialien.
Für eine derartige Aufgabenstellung wird die Positivform
entsprechend einer vorteilhaften Weiterbildung des erfin
dungsgemäßen Verfahrens mit durch Strahlung aushärtbarem
Material gefüllt, das nach dem Aushärten durch erhitzten
Gießwerkstoff entsprechend dem Wachsausschmelzverfahren
verdrängt und damit entfernt wird. Anschließend wird der
Wachskörper von aushärtbarem flexiblem, eine weitere Nega
tivform bildendem Material umschlossen sowie nach der Aus
härtung dieses Materials durch Erwärmen verflüssigt und
aus einer Öffnung des umschließenden Materials, der weite
ren Negativform, herausgedrückt (Wachsausschmelzverfah
ren). Der so entstandene Hohlraum ist dann mit biokompati
blem, körperverträglichem Material erfüllt und die Nega
tivform, nach dem Aushärten des biokompatiblen Materials,
entfernt.
Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in
den Unteransprüchen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend
zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführung
der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es
zeigen:
Fig. 1 eine schematische Übersicht möglicher
Verfahrensabläufe entsprechend vorteilhaften Ausführungs
beispielen der Erfindung,
Fig. 2 ein Fließschema zur Herstellung einer Endopro
these bei Verwendung einer Vorrichtung zur Bearbeitung von
laseraushärtbarer Flüssigkeit mittels eines Wachsaus
schmelzverfahrens nach einem Verfahren gemäß Fig. 1 und
Fig. 3 die schematische Darstellung einer Vorrichtung
zur Bearbeitung von laseraushärtbarem Kunststoff als De
tail zu den Fig. 1 und 2.
Fig. 1 zeigt eine Übersicht über einige mögliche Verfah
rensabläufe zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Im
plantats. Ausgehend von einer Anlage A (wie weiter unten
anhand von Fig. 3 beschrieben) zur Bearbeitung der laser
aushärtenden Kunstoffflüssigkeit sind prinzipiell unter
schiedliche Verfahrensabläufe möglich:
- a) (strichpunktierte Linie) Mit der Anlage A wird di rekt, also ohne weitere Zwischenschritte, aus der Flüssig keit die Prothese P1 erzeugt. Dabei wird eine durch Strah lung aushärtbare Flüssigkeit verwendet. Die ausgehärteten Außenkonturen werden mit einer nicht wesentlich auftra genden körperverträglichen Oberflächenbeschichtung nach träglich versehen.
- b) (durchgezogene Linie) Bei einer ersten alternativen Ausführungsform wird mit der Anlage A ein Positivmodell aus mittels energiereicher Strahlung aushärtendem Kunst stoff erzeugt. Dieses dient als Grundlage zur Herstellung einer Negativ-Verlustform aus einem temperaturbeständigen, zerstörbarem Werkstoff, wie beispielsweise Keramik. Hier mit wird dann die endgültige Ausführung des erfindungsge mäßen Implantats geschaffen.
Bei einer anderen Variante dieser Ausführungsform wird
mittels der Anordnung A eine Positivform mit einem strah
lungsaushärtenden, aber ausschmelzbarem Werkstoff geschaf
fen. Es wird also eine Art Wachsmodell der Prothese P1 er
zeugt. Das Modell dient zur Herstellung einer Negativform
F1, die wiederum zur Herstellung der endgültigen Prothese
P1 nach dem Wachsausschmelzverfahren benutzt wird, wobei
die notwendige Negativform durch Formsand oder dergleichen
gebildet wird, in den das Positivmodell eingebettet ist.
- c) (strichpunktierte Linie) Mit der Anlage A wird di rekt, also ohne weitere Zwischenschritte, aus der Flüssig keit eine um eine vorgegebene Schichtdicke verkleinerte Prothese P2a hergestellt.
- d) (durchgezogene Linie) Mit der Anlage A wird eine Po sitivform entsprechend den unter b) angegebenen Verfah rensschritten erzeugt. Das Positvmodell M2 dient entspre chend zur Herstellung einer weiteren, um die Schichtdicke vergrößerten Negativform F2, die wiederum zur Herstellung der Prothese P2a benutzt wird.
Die nach dem Verfahrenschritt d) erzeugte Prothese P2a
muß nun, da sie um eine vorgegebene Schichtdicke verklei
nert ausgebildet wurde, noch mit einer körperverträgli
chen, biokompatiblen Beschichtung versehen werden. Durch
die Beschichtung entsteht die gewünschte Prothese P2b, die
dann die endgültigen Abmaße und eine körperverträgliche
Oberfläche aufweist. Das Beschichten der Prothese P2b mit
biokompatiblem Material erfolgt mittels eines geeigneten
Verfahrens, welches eine gleichmäßige Schichtdicke sicher
stellt.
Gemeinsam bei allen Verfahren ist, daß räumlich komplexe
Formen erzeugbar sind, deren Gestalt auch durch die ver
schiedenen Abformungen nicht verlorengeht. Dazu gehören
Gebilde, die mit herkömmlichen, eine Trennebene aufweisen
den zweigeteilten Formen nicht entformt werden können.
In Fig. 2 ist ein Fließschema des unter Punkt d) anhand
der Fig. 1 beschriebenen und mit einer durchgezogenen Li
nie veranschaulichten Fertigungsablaufes zur Herstellung
einer mit biokompatiblem Werkstoff beschichteten Endoprot
hese dargestellt.
Im ersten Verfahrensabschnitt wird mit Hilfe einer Vor
richtung 1 zur Bearbeitung einer laseraushärtbaren Flüs
sigkeit ein Positivmodell 10 der Prothese nach zuvor auf
genommenen Raumformdaten erzeugt. Mittels eines im Rechner
3 vorgesehenen Speichers werden die mittels einer compu
tertomographischen Einrichtung 4 ermittelten Raumformdaten
in zugeordnete Steuersignale zum Aktivieren und zur Aus
lenkung der als Laser ausgebildeteten Strahlungsquelle um
gesetzt. Das Positivmodell besteht aus einem durch Laser
strahlung ausgehärteten Werkstoff, der in ausgehärtetem
Zustand aber entsprechend Wachs beim sogenannten "Wachs
ausschmelzverfahren" durch flüssigen Gießwerkstoff ver
drängbar ist.
Die Raumformdaten können dabei sowohl computertomogra
phisch gewonne Meßwerte der räumlichen Bedingungen der an
zupassenden Prothese als auch die Umrisse eines unverletz
ten, gleichen bzw. spiegelsymmetrischen im Körper vorhan
denden Knochens sein. Weiterhin werden die Steuerungsdaten
so für den Laser im Speicher über die Eingabevorrichtung
geändert, daß die Negativform in bezug auf die endgültigen
Abmessungen des Implantats um eine Schichtdicke verringert
hergestellt wird.
Der zweite Verfahrensabschnitt betrifft die weitere Her
stellung nach Art des Wachsausschmelzverfahrens. Der
wachsartige Körper 10 dient in dem sich anschließenden
dritten Verfahrensabschnitt zur Herstellung einer weite
ren, aus aushärtbarem sowie flexiblem Material gebildeten
Gießform 11 - im Schnitt dargestellt -. Dieses zunächst
formbare Material - wie beispielsweise Formsand - wird mit
Hilfe einer bekannten Vorrichtung 12 um den eingeschlosse
nen wachsartige Körper 10 herum nach Art von Formsand zu
einem im wesentlichen festen Körper verdichtet und ausge
härtet. Anschließend wird der wachsartig ausgehärtete
Werkstoff mit Hilfe einer Heizvorrichtung 13 durch Erwär
men verflüssigt und aus der weiteren Gießform 11 herausge
preßt. Dafür sind in der Gießform 11 mindestens zwei Öff
nungen 14 und 15 vorgesehen, wobei diese bereits bei der
Herstellung der weiteren Gießform 11 durch Einlegen von
Metallrohren in das Material erzeugt worden sind.
Im weiteren Verfahrensabschnitt erfolgt in einer weiteren
Vorrichtung 16 das Ausgießen des Hohlraumes 17 der weite
ren Gießform 11 mit flüssigem Prothesenmaterial. Dazu wird
wiederum die Öffnung 14 genutzt, wohingegegen die Öffnung
15 während des Gießvorganges mit einem Stopfen 18 ver
schlossen bleibt. Nach dem Erkalten ist nunmehr die Prot
hese 19 in der weitern Gießform 11 eingebettet - im
Schnitt dargestellt -. Da diese Gießform 11 wegen der in
dividuellen Maße der Prothese ohnehin nur einmal verwendet
werden kann, läßt sich die Prothese 19 am einfachsten
durch das Zerstören der weiteren Gießform 11 von dieser
trennen. Anschließend wird die Prothese 19 in einer Auf
dampfanlage 21 mit biokompatiblem Material 20 so versehen,
daß die Prothese mit einer gleichmäßigen Beschichtungs
dicke überzogen ist.
Fig. 3 zeigt schematisch eine Vorrichtung A bzw. 1 zur
Bearbeitung von laseraushärtender Flüssigkeit als Detail
der Fig. 1 und 2. Die Vorrichtung A bzw. 1 besteht im
wesentlichen aus einer kastenförmigen Wanne 22, die mit
strahlungsaushärtender Flüssigkeit 23 gefüllt ist, einem
innerhalb dieser Flüssigkeit 23 senkrecht in bezug zu de
ren Oberfläche 24 verschieblichem Sieb 25 und einem Laser
26, dessen flüssigkeitshärtender Strahl 27 auf die Flüs
sigkeitsoberfläche 24 gerichtet ist. Der Laserstrahl 27
ist dabei derart auslenkbar, daß auf der Flüssigkeitsober
fläche 24 Konturen 28 aushärtbar sind, die schichtweise
die Oberfläche des herzustellenden Gegenstandes begrenzen.
Dabei taucht das Sieb 25 ausgehend von der Flüssigkeits
oberfläche 24 mit der Aushärtegeschwindigkeit senkrecht
zur Flüssigkeitsoberfläche 24 in die Flüssigkeit 23 ein.
Die Form des herzustellenden Gegenstandes wird von den Be
wegungsabläufen des Laserstrahls 27 bestimmt. Im Rahmen
des Auslenkungsspielraumes des Laserstrahls 27 ist bei
entsprechender Größe der Wanne 22 jeder beliebig geformte
Gegenstand herstellbar, insbesondere Implantate zur Anwen
dung in der Gesichtschirurgie.
Bei Verwendung einer nach dem Aushärten eine biokompati
ble, körperverträgliche Oberfläche bildenden Flüssigkeit
23, ist die Prothese gemäß der Zeichnung 1, strichpunk
tierte Linie, direkt, also ohne weitere Zwischenschritte
aus der Flüssigkeit 23 herstellbar. Dabei ist der Inverter
im Rechner 3 durch einen Schalter abgeschaltet.
Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht
auf das vorstehend angegebene bevorzugte Ausführungs
beispiel. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar,
welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich
anders gearteten Ausführungen Gebrauch machen.
Claims (11)
1. Verfahren zur Herstellung beliebig geformter Teile
unter Verwendung einer Vorrichtung, bestehend aus einer,
durch energiereiche Strahlung aushärtbaren Flüssigkeit ge
füllten Wanne, einer innerhalb der Flüssigkeit in vertika
ler Richtung verschieblichen, insbesondere tablettartigen,
Halterung für einen herzustellenden Körper und einer Quel
le für die energiereiche Strahlung, insbesondere eines La
sers, dessen Strahl auf die Flüssigkeitsoberfläche gerich
tet und derart auslenkbar ist, daß in der flüssigen Phase
im Bereich der Oberfläche Konturen aushärtbar sind, die
schichtweise das Volumen des so zu erzeugenden Körpers
bilden, wobei die Halterung in im wesentlichen der Aushär
tungstiefe entsprechenden Schritten zunehmend tiefer in
die Flüssigkeit eintaucht,
gekennzeichnet durch
die Herstellung eines Implantats (P, 19), insbesondere ei
ner Knochenplastik, vorzugsweise zur Anwendung bei der Ge
sichtschirurgie, oder einer Endoprothese, wobei die Ober
flächendaten des Implantats (P, 19) mindestens teilweise
mittels eines bildgebenden Verfahrens, insbesondere compu
tertomografisch, durch Abtastung ermittelt werden und die
Vorrichtung (A, 1) über einen den Raumformdaten zugeordne
te Steuerungsdaten aufweisenden Speicher Daten zur ent
sprechenden Aktivierung und Auslenkung der Strahlungsquel
le (26) erhält.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß der mittels Strahlungsaus
härtung erzeugte Körper zur Abformung einer Negativform
benutzt wird, die ihrerseits eine Gießform zur Herstellung
des Implantats bildet.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß es sich bei der Gießform um
eine zerstörbare Verlustform aus einem strahlungsaushärt
baren Material handelt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da
durch gekennzeichnet, daß die Daten
zur Steuerung der Vorrichtung (A, 1) im Speicher oder im
weiteren Speicher derart verändert bzw. angepaßt werden,
daß das Implantat (P, 19) durch die Vorrichtung (A, 1) um
eine vorgegebene Schichtdicke in bezug auf die endgültigen
Abmessungen verkleinert bzw. die Negativform (F, 2) in be
zug auf die endgültigen Abmessungen des Implantats (P, 19)
vergrößert erzeugt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Daten zur Steuerung
der Vorrichtung (A, 1), vorzugsweise über eine externe
Eingabevorrichtung (5), derart geändert bzw. ergänzt wer
den, daß die Negativform (F, 2) Sollbruchstellen (6) auf
weist.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, da
durch gekennzeichnet, daß die Daten
zur Steuerung der Vorrichtung (A, 1), vorzugsweise über
eine externe Eingabevorrichtung (5), derart geändert bzw.
ergänzt werden, daß die Negativform (F, 2) jeweils minde
stens eine Einfüllöffnung (7) und eine Entlüftungsöffnung
(8) aufweist.
7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der
strahlungsaushärtbare Werkstoff (F, 2) wachsartig aus
schmelzbar ist, so daß der durch Strahlungsaushärtung er
zeugt Körper (10) von aushärtbarem flexiblem, eine weitere
Negativform (11) bildendem Material umschlossen sowie nach
der Aushärtung dieses Materials durch Erwärmen verflüssigt
und aus einer Öffnung (14, 15) des umschließenden Mate
rials, dar weiteren Negativform (11), herausgedrückt wird
(Wachsausschmelzverfahren), wobei der so entstandene Hohl
raum (17) mit biokompatiblem Material (20) gefüllt und die
weitere Negativform (11) nach dem Aushärten des biokompa
tiblen Materials (20) entfernt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 7, da
durch gekennzeichnet, daß auf der
Oberfläche des um die Schichtdicke verkleinerten Implan
tats (P, 19), insbesondere durch Aufdampfen, eine gleich
mäßige biokompatible Oberflächenschicht erzeugt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß die mittels energiereicher
Strahlung aushärtbare Flüssigkeit (23) zu einem biokom
patiblen, körperverträglichen Körper aushärtet, so daß die
Außenkonturen des Implantats (P, 11) ohne weitere Zwi
schenschritte direkt aus der Flüssigkeit (23) hergestellt
werden.
10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Raumformdaten für das Implantat (P, 11) bzw. für die Nega
tivform (F, 2) aus einem symmetrisch beim Patienten vor
handenen Knochenteil computertomografisch ermittelt wer
den.
11. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Raumformdaten für das Implantat (P, 19) bzw. die Negativ
form (F, 2) aus der Synthese von Raumformdaten von Bruch
stücken eines zertrümmerten Knochens durch Abformung oder
computertomographisch nach geometrischer gegenseitiger An
passung der Daten im Hinblick auf eine geschlossene Ober
flächenform ermittelt werden.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4102256A DE4102256A1 (de) | 1991-01-23 | 1991-01-23 | Verfahren zur herstellung beliebig geformter koerper |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4102256A DE4102256A1 (de) | 1991-01-23 | 1991-01-23 | Verfahren zur herstellung beliebig geformter koerper |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4102256A1 true DE4102256A1 (de) | 1992-07-30 |
Family
ID=6423730
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE4102256A Withdrawn DE4102256A1 (de) | 1991-01-23 | 1991-01-23 | Verfahren zur herstellung beliebig geformter koerper |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4102256A1 (de) |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4341367C1 (de) * | 1993-12-04 | 1995-06-14 | Harald Dr Med Dr Med Eufinger | Verfahren zur Herstellung von Endoprothesen |
EP0668062A1 (de) * | 1994-02-18 | 1995-08-23 | JOHNSON & JOHNSON PROFESSIONAL Inc. | Knochenprothese mit direkt gegossenem makrotexturalen Oberflächenregionen und Verfahren zu ihrer Herstellung |
EP0672395A1 (de) * | 1994-02-18 | 1995-09-20 | JOHNSON & JOHNSON PROFESSIONAL Inc. | Implantierbare Artikeln mit gegossenen makrotexturalen Oberflächenregionen und Verfahren zur ihrer Herstellung |
EP0838286A1 (de) * | 1996-10-22 | 1998-04-29 | JOHNSON & JOHNSON PROFESSIONAL Inc. | Feingiessen |
EP0925894A1 (de) * | 1997-12-23 | 1999-06-30 | P.C.R. S.R.L. | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Formen und Prototypen |
WO2002002030A3 (de) * | 2000-07-04 | 2002-06-27 | 3Di Gmbh | Verfahren zur naturgetreuen herstellung medizinischer implantate und epithesen und danach hergestellte implantate und epithesen |
WO2007017612A2 (fr) * | 2005-08-05 | 2007-02-15 | Association Pour Les Transferts De Technologies Du Mans | Procede de fabrication d'un dispositif medical interne |
EP1806113A1 (de) * | 2006-01-06 | 2007-07-11 | Karl-Dieter Lerch | Verfahren zur Erstellung von individuellen Cranioplastiken und Cranioplastik |
DE102016114059A1 (de) * | 2016-07-29 | 2018-02-01 | Aesculap Ag | Implantat und Gelenkimplantat |
-
1991
- 1991-01-23 DE DE4102256A patent/DE4102256A1/de not_active Withdrawn
Cited By (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4341367C1 (de) * | 1993-12-04 | 1995-06-14 | Harald Dr Med Dr Med Eufinger | Verfahren zur Herstellung von Endoprothesen |
EP0668062A1 (de) * | 1994-02-18 | 1995-08-23 | JOHNSON & JOHNSON PROFESSIONAL Inc. | Knochenprothese mit direkt gegossenem makrotexturalen Oberflächenregionen und Verfahren zu ihrer Herstellung |
EP0672395A1 (de) * | 1994-02-18 | 1995-09-20 | JOHNSON & JOHNSON PROFESSIONAL Inc. | Implantierbare Artikeln mit gegossenen makrotexturalen Oberflächenregionen und Verfahren zur ihrer Herstellung |
US5665118A (en) * | 1994-02-18 | 1997-09-09 | Johnson & Johnson Professional, Inc. | Bone prostheses with direct cast macrotextured surface regions and method for manufacturing the same |
US5713410A (en) * | 1994-02-18 | 1998-02-03 | Johnson & Johnson Professional, Inc. | Bone prostheses with direct cast macrotextured surface regions and method for manufacturing the same |
EP0838286A1 (de) * | 1996-10-22 | 1998-04-29 | JOHNSON & JOHNSON PROFESSIONAL Inc. | Feingiessen |
US5906234A (en) * | 1996-10-22 | 1999-05-25 | Johnson & Johnson Professional, Inc. | Investment casting |
EP0925894A1 (de) * | 1997-12-23 | 1999-06-30 | P.C.R. S.R.L. | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Formen und Prototypen |
WO2002002030A3 (de) * | 2000-07-04 | 2002-06-27 | 3Di Gmbh | Verfahren zur naturgetreuen herstellung medizinischer implantate und epithesen und danach hergestellte implantate und epithesen |
WO2007017612A2 (fr) * | 2005-08-05 | 2007-02-15 | Association Pour Les Transferts De Technologies Du Mans | Procede de fabrication d'un dispositif medical interne |
WO2007017612A3 (fr) * | 2005-08-05 | 2007-03-29 | Ass Pour Les Transferts De Tec | Procede de fabrication d'un dispositif medical interne |
EP1806113A1 (de) * | 2006-01-06 | 2007-07-11 | Karl-Dieter Lerch | Verfahren zur Erstellung von individuellen Cranioplastiken und Cranioplastik |
DE102016114059A1 (de) * | 2016-07-29 | 2018-02-01 | Aesculap Ag | Implantat und Gelenkimplantat |
US11304810B2 (en) | 2016-07-29 | 2022-04-19 | Aesculap AQ | Implant and joint implant |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE69411980T2 (de) | Verfahren zur Herstellung einer Membrane für eine kontrollierte Knochenregeneration | |
EP0627983B1 (de) | Verfahren zur herstellung von formkörpern mit vorbestimmter porenstruktur | |
DE69522351T2 (de) | Verfahren zur Herstellung einer Knochenprothese mit direkt gegossenem makrotexturalen Oberflächenregionen | |
EP1216665B1 (de) | Verfahren zum Anbringen eines Markerelements an einem Implantat | |
DE69005244T2 (de) | Verfahren zum Laserbearbeiten von Giessstücken mit Mikromaterialoberfläche. | |
DE69503893T2 (de) | Verfahren zum erzeugen eines medizinischen moduls auf basis von digitaler bildinformation eines körperteils | |
EP0502349B1 (de) | Verfahren zur Herstellung eines Implantates mit einer seine Oberfläche zumindest teilweise bedeckenden metallischen offenzelligen Struktur | |
DE69431438T2 (de) | Offenporig ausgebildete implantierbare prothese mit strukturierter oberfläche und verfahren zu ihrer herstellung | |
DE4403509A1 (de) | Werkstoff und Verfahren zu seiner Herstellung | |
DE69715126T2 (de) | Feingiessen | |
DE69421935T2 (de) | Gegossene oberfläche für das einwachsen von knochengewebe | |
DE69625289T2 (de) | Verfahren zur Herstellung eines gegossenen orthopädischen Implantats | |
DE69922516T2 (de) | Verfahren und Vorrichtung für ein Zahnprodukt oder anderes Produkt für den menschlichen Körper und Verwendung derselben | |
DE102015011503A1 (de) | Verfahren zum Auftragen von Fluiden | |
DE3106917A1 (de) | Implantat als ersatz fuer spongioese knochen und verfahren zu seiner herstellung | |
WO1993021862A1 (de) | Mit knochenzement zu verankernde femurprothesenkomponente und verfahren zu ihrer herstellung | |
DE2502884C2 (de) | ||
DE102007016852A1 (de) | Verfahren zur Herstellung einer kristalline Cellulose umfassenden Struktur | |
DE4102256A1 (de) | Verfahren zur herstellung beliebig geformter koerper | |
WO2019063105A1 (de) | Anatomische silicon-modelle und deren additive herstellung | |
DE3412915C2 (de) | Verfahren zur Herstellung eines Implantats | |
DE3005265A1 (de) | Prothese | |
DE4102258A1 (de) | Verfahren zur herstellung einer negativform | |
DE4128425A1 (de) | Verfahren zur herstellung eines implantates mit einer seine oberflaeche zumindest teilweise bedeckenden metallischen offenmaschigen struktur | |
EP1296809B1 (de) | Verfahren zur naturgetreuen herstellung medizinischer implantate und epithesen und danach hergestellte implantate und epithesen |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: ABATEC 3D PRODUKTION MODELLBAU VERWALTUNGS GMBH, 1 |
|
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |