Electron Beam Technology: Das TitanMesh

Die "Electron Beam Technology (EBT)" oder "Electron Beam Melting (EBM)" ein Elektronenstrahl gesteuertes Aufschmelzverfahren, hat gegenüber der herkömmlichen Frästechnik den Vorteil, das sehr filigrane Strukturen hergestellt werden können. Bei dieser Technik wird Metallpulver in Schichten sehr fein aufgeschmolzen. Die Vorteile einer porösen Struktur für das Einwachsverhalten von Knochen an dessen Oberfläche sind schon aus der Endoprothetik bekannt.

 

Im Cage-Inneren befindet sich ein dreidimensionales Gerüst, das dem Knochen als Matrix zum Einwachsen dient. Das verwendete Material ist eine Titanlegierung (Ti6Al4V) in Pulverform nach ISO 5832-3. Die trabekuläre Struktur im Inneren des Implantates - Anreiz und Matrix für Knochenwachstum und ein optimiertes Verhältnis von Cagevolumen zu Fusionsmasse. Über die optimierten Raumverhältnisse für eine quantitativ bessere Fusion hinaus, dient das trabekuläre Gitternetz auch als Matrix für das Knochenwachstum. Die knöcherne Fusion wird beschleunigt und qualitativ besser. Knöcherne Querverbindungen führen zu einem stärkeren Knochen mit höherer Belastbarkeit.

 

> 65% des Cagevolumens steht der Fusion zur Verfügung

Die poröse EBT- Ti6Al4V-Struktur hat ein dem trabekulären Knochen ähnliches Elastizitätsmodul bei superiorer Tragkraft und Belastungsfähigkeit. Im Gegensatz zu herkömmlichen Titancages entsteht hier ein optimiertes Verhältnis von Auflagefläche, Tragkraft, Volumen und Raum für die Fusionsmasse.

 

Elektronenmikroskopische Untersuchungen der Struktur zeigen eine absolute Homogenität und Reinheit der aufgeschmolzenen Titanlegierung (Abb. 1). Bei Untersuchungen der Oberfläche der porösen Struktur stellt sich eine die Osseointegration verbessernde raue Oberfläche dar (Abb. 2). Die elektronenmikroskopische Darstellung zeigt die poröse, trabekuläre Matrix, Leitstruktur für das Knochenwachstum (Abb. 3).

 

TitanMesh - Innovative Technologie für die Fusion

Untersuchungen der knöchernen Durchbauung bei soliden Titanimplantaten (A+B) und TitanMesh Implantaten (C+D) im Schaf und Kaninchenfemur.

A+C Elektronenmikroskopischer Schnitt

B+D Computertomografie

 

aus: A.Palmquist, A.Snisb, L.Emanuelssona, M.Brownec, P.Thomsena; Electron beam melted Free Form Fabricated titanium alloy implants: A 6 months in vivo study in Sheep; 9th World Biomaterials Congress

Optimiertes Elastizitätsmodul bei hohem Kompressionswiderstand

Petrovic et al. untersuchten die Materialeigenschaften des in EBM-Technik gefertigten porösen Gerüstes aus Titanlegierung. Nachgewiesen werden konnte ein Elastizitätsmodul, das vergleichbar mit dem von trabekulärem Knochen ist. Einer der Nachteile der soliden Titanlegierung beim Einsatz in der Zwischenwirbelfusion ist das im Vergleich zu trabekulärem Knochen und der Endplatten sehr hohe Elastizitätsmodul, das lastbedingtes Einsintern in die Endplatten und Wirbelkörper begünstigt.

Neben dem optimierten e-Modul hat die poröse Struktur einen Kompressionswiderstand, der höher als kortikler Knochen ist und verglichen mit porösen Tantalumstrukturen, signifikant höheren Lastspitzen widersteht.

 

 V. Petrovic, J.R. Blasco, L. Portolés, I. Morales, V. Primo, C. Atienza, J.F. Moreno, V. Belloch: A study of mechanical and biological behavior of porous Ti6Al4V fabricated on EBM; Taylor & Francis Group, London, 2012