Prótesis articulada de una aleación de titanio y molibdeno.

Prótesis articulada con una caña de aleación de titanio, caracterizada porque al menos la caña (10,

32, 33) está fundida fina y presenta una estructura cristalina cúbica centrada media, porque la aleación de titanio es una aleación de titanio y molibdeno con un contenido de molibdeno de 15 %, siendo el resto titanio y porque el módulo de elasticidad de la caña tiene entre 59, 4 N/mm2 y 68 N/mm

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2006/001791.

Solicitante: WALDEMAR LINK GMBH & CO. KG.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: BARKHAUSENWEG 10 22339 HAMBURG ALEMANIA.

Inventor/es: KELLER, ARNOLD, BALIKTAY,SEVKI.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • A61F2/36 SECCION A — NECESIDADES CORRIENTES DE LA VIDA.A61 CIENCIAS MEDICAS O VETERINARIAS; HIGIENE.A61F FILTROS IMPLANTABLES EN LOS VASOS SANGUINEOS; PROTESIS; DISPOSITIVOS QUE MANTIENEN LA LUZ O QUE EVITAN EL COLAPSO DE ESTRUCTURAS TUBULARES, P. EJ. STENTS; DISPOSITIVOS DE ORTOPEDIA, CURA O PARA LA CONTRACEPCION; FOMENTACION; TRATAMIENTO O PROTECCION DE OJOS Y OIDOS; VENDAJES, APOSITOS O COMPRESAS ABSORBENTES; BOTIQUINES DE PRIMEROS AUXILIOS (prótesis dentales A61C). › A61F 2/00 Filtros implantables en los vasos sanguíneos; Prótesis, es decir elementos de sustitución o de reemplazo para partes del cuerpo; Dispositivos para unirlas al cuerpo; Dispositivos para mantener la luz o para evitar que se colapsen las estructuras tubulares del cuerpo, p. ej. stents (como artículos cosméticos, ver las subclases apropiadas, p. ej pelucas, postizos, A41G 3/00, A41G 5/00, uñas artificiales A45D 31/00; prótesis dentales A61C 13/00; materiales para prótesis A61L 27/00; corazones artificiales A61M 1/10; riñones artificiales A61M 1/14). › Cabezas femorales.
  • C22C14/00 SECCION C — QUIMICA; METALURGIA.C22 METALURGIA; ALEACIONES FERROSAS O NO FERROSAS; TRATAMIENTO DE ALEACIONES O METALES NO FERROSOS.C22C ALEACIONES (tratamiento de alegaciones C21D, C22F). › Aleaciones basadas en titanio.
  • C22F1/18 C22 […] › C22F MODIFICACION DE LA ESTRUCTURA FISICA DE METALES O ALEACIONES NO FERROSOS (procesos específicos para el tratamiento térmico de aleaciones ferrosas o aceros y dispositivos para el tratamiento térmico de metales o aleaciones C21D). › C22F 1/00 Modificación de la estructura física de metales o aleaciones no ferrosos por tratamiento térmico o por trabajo en caliente o en frío. › Metales de elevado punto de fusión o refractarios o aleaciones basadas en ellos.

PDF original: ES-2381679_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Prótesis articulada de una aleación de titanio y molibdeno La invención se refiere a una prótesis articulada con una caña de una aleación de titanio.

Las articulaciones grandes del cuerpo humano están muy cargadas mecánicamente. Así, por ejemplo, las articulaciones del aparato del movimiento deben soportar una gran parte del peso corporal, pueden que son movidas en cada paso. Por lo tanto, los huesos que llevan las articulaciones presentan una estructura cortical robusta. Su integridad es importante para una función suficiente de la articulación. Lo mismo se aplica de manera correspondiente para las articulaciones de los brazos. En ellas, en efecto, la carga de peso es menor, pero se mueven con más frecuencia y, por lo tanto, están expuestas a un desgaste considerable. Además, están dimensionadas más débiles y propensas a lesiones.

Las prótesis previstas para implante duradero (endoprótesis) no sólo tienen que tener propiedades mecánicas suficientes para asegurar la funcionalidad deseada, sino que deben presentar también una biocompatibilidad lo más alta posible, para que sean toleradas por el paciente durante un periodo de tiempo largo. Precisamente el último aspecto tiene una importancia característica alta, puesto que las incompatibilidades eventualmente producidas hacen necesaria la mayoría de las veces una explantación de la prótesis. Esto equivale a un fallo de la prótesis.

Se sabe que una transmisión insuficiente de la carga desde la prótesis hacia el hueso circundante puede conducir a una degeneración del tejido óseo. Esto tiene como consecuencia no en raras ocasiones un aflojamiento de la prótesis. Por lo tanto, para la prevención de esta degeneración es importante proporcionar una carga lo más fisiológica posible a través de la prótesis. Las investigaciones han mostrado que las prótesis de cadera con módulo de elasticidad más bajo generan una situación de carga que es más fisiológica que en prótesis rígidas. Así, por ejemplo, en el caso de prótesis de fémur de aleaciones de cromo y cobalto, que presentan, en general, un módulo de elasticidad muy alto en el intervalo de aproximadamente 200.000 N/mm2 se ha pasado a aleaciones de titanio con un módulo de elasticidad más bajo, como por ejemplo TiAl6V4 con aproximadamente 100.000 N/mm2. Pero estos valores están siempre todavía considerablemente por encima del módulo de elasticidad del hueco cortical de aproximadamente 25.000 N/mm2.

Se conoce a partir del documento US 2004/0136859 A1 que se pueden fundir implantes médicos a partir de aleaciones de !-titanio.

La invención tiene el cometido de mejorar una prótesis articulada del tipo mencionado al principio con el propósito de conseguir una transmisión más fisiológica de la carga.

La solución de acuerdo con la invenció consiste en una prótesis articulada con las características de las reivindicaciones independientes. Los desarrollos ventajosos son objeto de las reivindicaciones dependientes.

De acuerdo con la invención, en una prótesis articulada con una caña de una aleación de titanio está previsto que al menos la caña esté fundida fina y presente una estructura cristalina cúbica centrada media (la llamada aleación de !-titanio) . La aleación de titanio es una aleación de titanio y molibdeno con un contenido de molibdeno de 15 %, siendo el resto titanio. El módulo de elasticidad de la caña es desde 59, 4 N/mm2 hasta 68 N/mm2.

Se ha mostrado que con la prótesis articulada de acuerdo con la invención se puede conseguir un módulo de elasticidad claramente más reducido. En función del tratamiento térmico realizado, se pueden conseguir valores de aproximadamente 60.000 N/mm2. Esto corresponde aproximadamente a la mitad del módulo de elasticidad alcanzado hasta ahora con aleaciones de titanio. Además, la invención prevé que al menos la caña esté fundida fina. Esto posibilita una conformación más compleja de la prótesis. Los procedimiento de forjado que se emplean hasta ahora `principalmente en prótesis de titanio solamente permite la fabricación de estructuras comparativamente sencillas. Esta limitación se supera gracias a la invención. Las prótesis de acuerdo con la invención se pueden adaptar de esta manera mejor a las cargas a absorber. Así, por ejemplo, la conformación de las prótesis se puede variar más fina de acuerdo con las cargas locales respectivas. La prótesis solamente tiene que estar dimensionada más robusta y, por lo tanto, más rígida exactamente en las zonas, en las que aparecen cargas altas; por lo demás, puede estar configurada más débil y, por lo tanto, más elástica. Esto posibilita una mejora adicional de la adaptación de la prótesis a las particularidades anatómicas. Además, los elementos de fijación, tales como proyecciones, pueden estar realizados de manera sencilla integralmente con la prótesis. También se pueden prever más elementos de fijación y más complejos. La prótesis está mejor adaptado para un implante sin cemento. Una ventaja de la invención es que tales formas complejas, que no se pueden realizar prácticamente a través de procedimientos de forjado, se pueden conseguir también en prótesis de aleaciones de !-titanio. En general, se procede de tal manera que se funde fina la prótesis junto con la caña en una pieza y se trata en caliente, pero en principio no debe excluirse que ensamblar la prótesis de varias partes incluyendo la caña.

Con ventaja, la invención se puede utilizar para articulaciones de cadena artificiales y, en concreto, especialmente en prótesis de fémur. Éstas pertenecen a las prótesis cargadas al máximo y presentan una caña conformada de

manera complicada para el implante en el fémur. Se ha mostrado que precisamente en la zona superior del fémur se producen fácilmente fenómenos de degeneración cuando está implantada una prótesis demasiado rígida. Un fallo de la prótesis es la consecuencia frecuente. En el caso de una prótesis de fémur de acuerdo con la invención, el módulo de elasticidad es claramente menor y, por lo tanto, mucho más próximo a un valor fisiológico del material óseo en la zona superior del fémur. El peligro de una degeneración se contrarresta con éxito con la prótesis de fémur de acuerdo con la invención. Lo mismo se aplica de manera correspondiente para una realización como prótesis de rodilla, que presentan, en general, cañas muy largas.

La aleación de titanio es una aleación de titanio y molibdeno. A través de la adición de molibdeno se consigue una estabilización de la llamada fase ! de la aleación de titanio. Posibilita la configuración de la estructura cristalina cúbica centrada media deseada. El molibdeno como elemento de aleación presenta frente a otros elementos de la aleación, que provocan de la misma manera una estabilización de la fase !, en particular niobio o vanadio, una toxicidad más reducida. La reducción de la toxicidad es una ventaja importante para una prótesis prevista para el implante de larga duración.

La proporción de molibdeno en la aleación es 15 %. De esta manera, se consigue una estabilización suficiente de la fase ! hasta la zona de la temperatura ambiente. De este modo se puede conseguir a través de una refrigeración rápida después de la fundición una fase ! meta estable. El tamaño medio del grano de la estructura cristalina es en este caso al menos 0, 3 mm, con preferencia 0, 5 mm. La adición de otro formador de la aleación es innecesaria. En particular, no es necesario que se añada vanadio o aluminio. Si se prescinde de ello, esto tiene ya la ventaja descrita de que se puede reducir la toxicidad que procede de estos formadores de la aleación. Lo mismo se aplica de manera correspondiente para bismuto, que no se aproximada tampoco en su biocompatibilidad al titanio. Además, la aleación de titanio y molibdeno tiene la ventaja, frente a las aleaciones conocidas como TiAl6V4, de presentan un relleno mejorado del molde. De esta manera se posibilita formar estructuras de aristas más vivas en el procedimiento de fundición fina.

Se ha revelado como especialmente ventajoso que al menos la caña de la prótesis de acuerdo con la invención sea prensada isostáticamente en calor y recocida en solución. Se ha mostrado que en el caso de un material tratado en caliente de esta manera se consiguen mejoras considerables con respecto a la fragilidad. A través del prensado isostático en caliente se contrarrestan los efectos desfavorables de un enriquecimiento de molibdeno en dendritas bajo empobrecimiento de la colada residual, siendo disueltas las separaciones interdendríticas. Es favorable... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Prótesis articulada con una caña de aleación de titanio, caracterizada porque al menos la caña (10, 32, 33) está fundida fina y presenta una estructura cristalina cúbica centrada media, porque la aleación de titanio es una aleación de titanio y molibdeno con un contenido de molibdeno de 15 %, siendo el resto titanio y porque el módulo de elasticidad de la caña tiene entre 59, 4 N/mm2 y 68 N/mm2.

2. Prótesis articulada de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque está realizada como prótesis de fémur 1.

3. Prótesis articulada de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque está realizada como prótesis de rodilla 3.

4. Prótesis articulada de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el tamaño medio del grano de la estructura cristalina es al menos 0, 3 mm, con preferencia 0, 5 mm.

5. Prótesis articulada de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque al menos la caña (10, 32, 33) está prensada isostáticamente en caliente y está recocida en solución.

6. Prótesis articulada de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizada porque el prensado isostático en caliente se 15 realiza a una temperatura, que es como máximo tan alta como una temperatura de transición beta de la aleación de titanio y como mínimo 100ºC por debajo de la temperatura de transición beta.

7. Prótesis articulada de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la aleación de titanio está libre de vanadio y de aluminio.

8. Prótesis articulada de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la aleación de 20 titanio está libre de bismuto.

Temperatura de la solución [ºC] Resistencia a la tracción Rm [N/mm2] Límite de dilatación0, 2 % Rp [N/mm2] Dilatación a roturaA5 [%] Constricción de roturaZ [%] Módulo de elasticidadE [kN/mm2] Dureza HB30 700 920 916 2, 1 10 68 285 740 841 665 7, 5 19, 3 66 278 760 790 545 18, 5 23, 4 65, 4 268 780 735, 3 520 27, 4 40 63, 7 260 800 725 505 37, 6 52 59, 4 255

Figura 5


 

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