Veel kunstgewrichten worden direct in het bot verankerd zonder hulpmiddelen. Open poriënstructuren op hun oppervlak zorgen voor een stevige ingroei. Injecties met vacuümplasma geven ze de gewenste geometrie en stabiliteit.
De botten van de mens worden constant vernieuwd. Fagocyten knagen continu rondom het bot, terwijl het lichaam tegelijkertijd osteoblastcellen produceert waaruit nieuw bot wordt gevormd. Daarom groeit een gebroken bot relatief snel weer aan. Hetzelfde mechanisme maakt het mogelijk om kunstgewrichten direct in het bot te verankeren, zonder zogenaamd botcement.
Onbreekbare verbinding
Wanneer een botbreuk heelt, groeien de botten weer aan elkaar. Bij een implantaat groeit het bot echter tegen een vreemd metalen object aan. Om het in te laten groeien, moet het een goed groeioppervlak bieden voor de trabeculae. De trabeculae zijn kleine bundeltjes spierweefsel die een driedimensionale rasterstructuur in het bot vormen. In het ideale geval komen ze poriën tegen die overeenkomen met hun eigen dikte. Tegelijkertijd moeten deze holtes diep genoeg zijn om voldoende steun te bieden aan de trabeculae.
Qua materialen is dit een enorme uitdaging: het implantaat moet een poreus oppervlak bieden en tegelijkertijd jarenlang bestand zijn tegen enorme belastingen. De implantaatcomponenten zijn daarom gemaakt van zeer stabiele titaniumlegeringen. Hun gladde oppervlakken vereisen een coating die onbreekbaar - in de meest strikte zin van het woord - verbonden is met het substraat. Vacuüm-plasmaspuiten (VPS) biedt de oplossing voor dit probleem.
Hoogzuivere gasatmosfeer
De blanco implantaten worden in een vacuümkamer geplaatst. Bij een onderdruk van ongeveer 0,08 millibar worden atmosferische zuurstof en aanhangende waterdamp volledig verwijderd, waardoor de omstandigheden voor een extreem zuivere gasatmosfeer worden gecreëerd. De kamer wordt dan gespoeld met argon en opnieuw geëvacueerd. Het procesgas wordt dan in de kamer gevoerd. Het eigenlijke coatingproces begint wanneer de plasmatoorts wordt ingeschakeld.
Er wordt een sterke stroom toegepast om een boog te creëren, waarna het procesgas wordt omgezet in plasma. Spraypoeder, normaal gesproken ook van titanium gemaakt, wordt in de gasstroom gemixt. Bij temperaturen van meer dan 20.000 °C worden vloeistofdruppels gevormd die worden versneld, samengeperst en op het oppervlak van het werkstuk worden gespoten. De hoge energiedichtheid in het proces zorgt voor een extreem stabiele verbinding. Met nauwkeurige procesbesturing kan de geometrie van de resulterende structuren worden beïnvloed en de gewenste poriënvorm worden bereikt. Voor grote VPS-systemen heeft een combinatie van frequentiegeregelde COBRA schroefvacuümpompen als steunpomp en PUMAvacuümboosters zijn waarde bewezen.
Uitnodiging voor botgroei
Vacuümplasmaspuiten genereert poreuze stabiliteit
Zijn kunstgewrichten altijd van titanium?
Het korte antwoord is nee. De meeste componenten voor kunstgewrichten (endoprothesen) zijn gemaakt van kobalt-chroomlegeringen (CoCr). Deze hebben bewezen extreem stabiel te zijn onder de constant veranderende belastingen in het menselijk lichaam. Botcellen kunnen zich echter niet direct hechten aan oppervlakken die van deze legeringen zijn gemaakt. CoCr implantaten worden daarom in het bot gefixeerd met zogenaamd botcement - een kunsthars.
Titanium biedt een vergelijkbare sterkte als CoCr, maar is compatibel met het bot. De cellen van titanium kunnen zich direct aan dit metaal hechten. De situatie is vergelijkbaar met tantaal, maar dit is veel zeldzamer en daarom veel duurder en wordt slechts in mindere mate gebruikt voor implantaten. Of gecementeerde of directe verankering beter is, hangt af van tal van factoren. Kunstmatige heupgewrichten worden bijvoorbeeld vaak zonder botcement geïmplanteerd, terwijl kniegewrichten meestal met botcement worden geïmplanteerd.
Het korte antwoord is nee. De meeste componenten voor kunstgewrichten (endoprothesen) zijn gemaakt van kobalt-chroomlegeringen (CoCr). Deze hebben bewezen extreem stabiel te zijn onder de constant veranderende belastingen in het menselijk lichaam. Botcellen kunnen zich echter niet direct hechten aan oppervlakken die van deze legeringen zijn gemaakt. CoCr implantaten worden daarom in het bot gefixeerd met zogenaamd botcement - een kunsthars.
Titanium biedt een vergelijkbare sterkte als CoCr, maar is compatibel met het bot. De cellen van titanium kunnen zich direct aan dit metaal hechten. De situatie is vergelijkbaar met tantaal, maar dit is veel zeldzamer en daarom veel duurder en wordt slechts in mindere mate gebruikt voor implantaten. Of gecementeerde of directe verankering beter is, hangt af van tal van factoren. Kunstmatige heupgewrichten worden bijvoorbeeld vaak zonder botcement geïmplanteerd, terwijl kniegewrichten meestal met botcement worden geïmplanteerd.