DE602004008313T2

DE602004008313T2 - Verfahren zum Oberfläche-Fertigbearbeiten von Knochenimplantaten

Info

Publication number: DE602004008313T2
Application number: DE602004008313T
Authority: DE
Inventors: Oliver Zinger; Hans Schmotzer
Original assignee: Plus Orthopedics AG
Current assignee: Smith and Nephew Orthopaedics AG
Priority date: 2004-12-23
Filing date: 2004-12-23
Publication date: 2008-05-08
Anticipated expiration: 2024-12-24
Also published as: EP1830751A1; CN101106957B; EP1830751B1; EP1674051A1; CN101106957A; ZA200704721B; EP1674051B1; JP2008525069A; DE602005020353D1; ATE462379T1; US20100042223A9; AU2005318340A1; WO2006066936A1; US20090088858A1; ATE369812T1; DE602004008313D1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Oberflächenendbehandlung eines Knochenimplantats zur besonderen Verwendung in orthopädischen oder dentalen Verfahren, zu dem die WO 2004/008984 A der nahekommendste Stand der Technik ist.
Ein derartiges Implantat wird vorzugsweise so hergestellt, dass es im Gebrauch in das Knochengewebe eingebunden wird. Das Implantat muss auch aus einem Material bestehen, das nicht korrodierend ist und keine immunologische Reaktion hervorruft, die eine Abstoßung durch den Körper bewirkt. Typischerweise sind solche Implantate deshalb von der Beschaffenheit her aus Metall und bestehen für gewöhnlich aus Titan, Zirkon, Niob oder Tantal oder einer Legierung auf Grundlage irgendwelcher der zuvor genannten Elemente; rostfreier Stahl mit medizinischer Güte, oder eine Kobalt-/Chromlegierung könnten auch verwendet werden.
Ereignisse, die zum Einwachsen eines Implantats in Knochen führen und von daher den Langzeitwirkungsgrad des Implantats bestimmen, finden größtenteils an der Grenzfläche statt, die zwischen dem Gewebe und dem Implantat entsteht. Die Entwicklung dieser Grenzfläche ist komplex und wird von zahlreichen Faktoren beeinflusst, die chemische Oberflächenbeschaffenheit, Oberflächenladung, Oberflächentopografie und Oberflächenkontamination des Implantats umfassen. Um das Verwachsen mit Knochengewebe zu verbessern, wurden verschiedene technische Verfahren eingesetzt, um die Oberflächenrauigkeit von Titanimplantaten zu verbessern, und diese umfassen: maschinelles/mikromaschinelles Bearbeiten, Partikelbestrahlung, Titanplasmabesprühen, chemisches/elektrochemisches Ätzen, Partikelbestrahlung kombiniert mit chemischem Ätzen, elektrochemisches Anodisieren, und Impulslaserabschmelzung. Unter diesen Verfahren ist das abrasive Abstrahlen, auch Sandstrahlen genannt, eines der bei Metallimplantaten am häufigsten anzutreffenden Verfahren, die Oberflächen haben, die mit Knochen, der damit verwachsen soll, in Kontakt kommen. Implantate dieser Art werden in der Orthopädie als Prothesen verwendet, um gebrochene oder kranke Knochen zu ersetzen, und in der Zahnheilkunde, um künstliche Zähne aufzubauen. Heutzutage wird das abrasive Abstrahlen weiterverbreitet eingesetzt, um mikroraue Flächen an implantierbaren Vorrichtungen mit typischerweise 4-6 Mikrometer Ra (Rauheit im arithmetischen Mittel, nach ISO 4287-1997 und ASME B46.1-1995) herzustellen. Dieser Prozess wird weitverbreitet eingesetzt und ist wirksam zum Aufrauen einer Fläche, während er gleichzeitig kostengünstig ist und hervorragende klinische Ergebnisse vorweist. In einer histologischen Studie über gut fixierte sandgestrahlte Schäfte aus Ti-6Al-7Nb von Hüftersätzen [A. Zweymüller, F.K. Lintner und M.F. Semlitsch, Journal of Clinical Orthopedics 235, 195-206 (1988)] stellte sich heraus, dass eine ausgezeichnete Einbindung in den Knochen als Ergebnis der Mikrorauigkeit der Implantatoberfläche erzielt worden war. Es stellte sich auch heraus, dass eine Einbindung in den Knochen auch unter Osteoporosebedingungen auftritt: eine sandgestrahlte Ti-6Al-7Nb-Prothese, die von einem 100-jährigen Patienten 3 Jahre nach dem Einpflanzen entnommen wurde, wies eine intakte Knochenfixierung auf [D.K. Lester und P. Campbell, American Journal of Orthopaedics 25(1), 30-34 (1996)]. Es wurde auch berichtet, dass eine Untersuchung von 17 Hüftgelenkskomponenten, die sich zwischen 10 Tagen und 2,5 Monaten in situ befunden hatten, ergab, dass während des Einsetzens des bearbeiteten Kugelgelenks die raue cp-Titanoberfläche mit einer flüssigen Masse aus Knochenpartikeln und Blutplasma überzogen wird. Dieses Gemisch aus lebenden Zellen, anorganischen Substanzen und nativen, das Knochenwachstum fördernden Substanzen (BPMs, Wachstumsfaktoren, usw.) haftet sich an der Oberfläche an und ermöglicht, dass eine Osteogenese stattfindet, ungeachtet dessen, ob das Implantat in direktem Kontakt mit dem Wirtsknochen ist oder nicht [F.K. Lintner, M. Huber, G. Böhm, J. Attems und R. Wais, in 15 Jahre Zweymüller-Hüftendoprothese, III. Wiener Symposium, K. Zweymüller, Herausg. (Verlag Hans Huber, Bern, 1996) pp. 131-137]. Von Delaunay & Kapandji [C.P. Delaunay und A.I. Kapandji, Journal of Arthroplasty 11(6), 643-652 (1996)] wurde berichtet, dass sie, wenn sie einen "Zweymüller-Schaft" verwendeten, eine kumulative 6-7-jährige Funktionsfähigkeitsrate von 98% erzielten. Extensive klinische Nachstudien durch diese Autoren brachten auch an den Tag, dass sandgestrahlte cp-Titan-Gelenkpfannen eine 9-10-jährige Funktionsfähigkeitsrate von ca. 99% hatten [C.P. Delaunay und A.I. Kapandji, Journal of Clinical Orthopaedics 340, 130-141 (1997); und C.P. Delaunay und A.I. Kapandji, Acta Orthop Scand 69(4), 379-383 (1998)].
Das US-Patent 5,456,723 offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Knochenimplantats aus Metall mit einer Mikrorauigkeit von 2 μm oder weniger, indem die Oberfläche des Implantats einem Ätzvorgang in einer Reduktionssäure unterzogen wird. Eine solche Mikrorauigkeit kann durch den Ätzprozess direkt auf die Oberfläche des Implantats aufgebracht werden, oder über eine Mikrorauigkeit mit einer Rt (Rautiefe nach ISO 4287-1997 und ASME B46.1-1995) über 10 μm gelegt werden, die durch Sandstrahlen erzeugt wurde. Im letztgenannten Fall ist der Ätzschritt so lang und aggressiv, dass die Menge des entfernten Grundmaterials eine direktes Freisetzen und Loslösen all der Partikel ermöglicht, die durch das Sandstrahlen zurückgeblieben sind, während eine zusätzliche Porenmikrotopografie erzeugt wird, die kleiner ist als 2 μm.
Viele Studien haben die Abriebpartikel, die in Ersatzgelenken erzeugt werden, und ihre Auswirkungen auf periprothetische Gewebe untersucht. Es wurde über zusätzlichen Drittkörperabrieb in auf Kobalt basierenden Legierungslagerflächen für Gesamthüftersatz-Endoprothesen (THR-Endoprothesen, THR – Total Hip Replacement) berichtet, der zum Beispiel seinen Ursprung in strahlenberuhigenden Mitteln in Knochenzementen und Hydroxyapatit-Beschichtungen nimmt [M. Rokkum, M. Brandt, K. Bye et al., The Journal of Bone and Joint Surgery 81-B(4), 582-589 (1999)]. Es wurden extensive Oberflächeneinschlüsse aus silizium- und/oder aluminiumhaltigen Materialen gefunden, als fünf entnommene zementfreie Implantate mit sandgestrahlten Oberflächen untersucht wurden [J.L. Ricci, F.J. Kummer, H. Alexander und R.S. Casar, Journal of Applied Biomaterials 3, 225-230 (1992)]. Ein Nachweis derselben Kontaminanten ergab sich in Weichgewebeproben angrenzend an diese Implantate und auch in verschiedenen neuen, nicht implantierten Vorrichtungen von verschiedenen Herstellern. Während in einer Experimentalstudie aluminiumoxidgestrahlten Partikel als mögliche Ursache für Gewebezerstörung angesehen wurden [B.W. Darvell, N. Samman, W.K. Luk, R.F.K. Clark und H. Tideman, Journal of Dentistry 23(5), 319-322 (1995)], schienen in anderen Experimentalstudien diese Oberflächenkontaminanten auf gestrahlten Titanimplantaten keine negativen Auswirkungen auf die Knochenanwachsrate zu haben [V.M. Goldberg, S. Stevenson, J. Feighan und D. Davy, Clinical Orthopaedics 319, 122-129 (1995); und A. Piattelli, L. Manzon, A. Scarano, M. Paolantonio und M. Piattelli, International Journal of Oral
Maxillofacial Implants 13, 805-810 (1998)]. Vor kürzerem zeigten Plenk et al. [H. Plenk jun., M. Boehler, I. Steffan und A. Walter, European Cells and Materials 7(1), 78 (2004)], dass ein Partikelaufprall auf gestrahlten Implantatoberflächen zu einer Kontaminierung der um das Implantat herum befindlichen Gewebe und zu Metallabrieb führt, aber anscheinend die Knochenverankerung nicht behindert. Allerdings erzeugen Aluminiumoxidpartikel an beiden untersuchten Legierungen, den auf Kobalt basierenden Legierungen mit niedrigem und mit hohem Kohlenstoffgehalt, einen erhöhten Drittkörperabrieb. Als Konsequenz führen Abriebpartikel von auf Kobalt basierenden Legierungen zu einer ausgeprägten Fremdkörperreaktion mit allen Anzeichen einer Immunreaktion. Diese Arbeit komplettiert eine frühere Studie, die eine solche negative Gewebereaktion auf Metallabriebpartikel beschreibt [M. Boehler, F. Kanz, B. Schwartz, I. Steffan, A. Walter, H. Plenk jun. und K. Knahr, The Journal of Bone and Joint Surgery 84-B, 128-136 (2002)].
Somit wird klar sein, dass ein Bedarf besteht, ein Verfahren zu entwickeln, das Festpartikel, die sandgestrahlte Flächen kontaminieren, reduzieren oder im Wesentlichen abschaffen kann, ohne sich zu sehr auf die Gesamttopografie auszuwirken, weil sich herausgestellt hat, dass eine Kontaminierung von Topografien im Mikro- und Nanometerbereich den biologischen Wirkungsgrad von implantierbaren Titanvorrichtungen in der Orthopädiemedizin und Zahnheilkunde signifikant beeinflusst.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, ein solches Verfahren zur Oberflächenendbearbeitung eines Knochenimplantats bereitzustellen, das eine raue Oberfläche herstellt, dabei aber eine Kontaminierung reduziert, die durch Abstrahlungs- oder Abrasionsmittel verursacht wird.
Nach einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Oberflächenendbearbeitung eines Knochenimplantats nach Anspruch 1 bereitgestellt.
Die Kombination von Schritten erfüllt die Aufgabe der Erfindung. Das Ätzen des Implantats in der Ätzlösung lockert jegliche teilweise eingebetteten Bestrahlungsabriebpartikel, welche die Oberfläche des Implantats kontaminieren können.
Diese gelockerten Abriebpartikel wie auch die fest anhaftenden Bestrahlungsabriebpartikel werden dann durch die mechanische Reinigungswirkung abgelöst. Von daher sollte der Ätzprozess nicht dazu ausgelegt sein, wie in machen Verfahren aus dem Stand der Technik die Oberfläche des Implantats zu reinigen oder eine zusätzliche Korrosion der Oberfläche des Implantats hervorzurufen, sondern nur jegliche teilweise eingebetteten abrasiven Bestrahlungspartikel zu lockern. Entsprechend sollte die mechanische Einwirkung auch nicht dazu ausgelegt sein, eine zusätzliche Aufrauung der Oberfläche bereitzustellen, die insgesamt während der anfänglichen Abstrahlung durchgeführt wird, sondern sollte nur die gelockerten und fest anhaftenden abrasiven Partikel entfernen.
Vorzugsweise handelt es sich bei den abrasiven Partikeln, die zum Aufrauen des Implantats verwendet werden, um Keramik- und/oder Metallpartikel. Wenn Keramikpartikel verwendet werden, umfassen diese vorzugsweise Oxidpartikel, Nitridpartikel und/oder Carbidpartikel.
Vorzugsweise werden die abrasiven Partikel auch in einem gasförmigen oder flüssigen Bestrahlungsmedium vorwärts getrieben.
Vorzugsweise erzeugt auch der Schritt des Aufrauens der Oberfläche des Implantats eine Oberflächenrauigkeit, die im arithmetischen Mittel Ra von 3 bis einschließlich 7 μm reicht. Und eine Rautiefe RT, die von 20 bis einschließlich 70 μm reicht.
Vorzugsweise umfasst auch die Ätzlösung ein Element aus der folgenden Aufzählung oder ein Gemisch aus: einem Gemisch aus Ammoniumbifluorid und Salpetersäure; Ammoniumfluorid-Ammoniumbifluorid in Säuregemischen; Gemischen auf Fluorwasserstoffsäurebasis; Natriumfluorid in Säuregemischen; Ammoniumbifluorid und Ammoniumacetat in Wasser; Gemischen auf Salzsäurebasis; Gemischen aus Schwefel- und Salzsäure; und mindestens ein Fluoridsalz, mindestens eine Säure und Wasser.
Vorteilhafter Weise erfolgt der Schritt des Ätzens des oberflächenaufgerauten Implantats durch Eintauchen des Implantants in ein Gemisch aus Ammoniumbifluorid ([NH₄]HF₂, 50 g Pulver für 1 Liter), Salpetersäure (65% HNO₃, 400 ml für 1 Liter) und Wasser, um die Lösung auf 1 Liter aufzufüllen. Vorzugsweise findet der Ätzvorgang 20 Sekunden lang bei Raumtemperatur, vorzugsweise bei einer Temperatur von 27°C ± 2°C statt.
Vorzugsweise umfasst die mechanische Einwirkung den Einsatz von Ultraschall, wenn das Implantat nach dem Ätzen in ein flüssiges Medium eingetaucht ist. Alternativ umfasst die mechanische Einwirkung das Abstrahlen des Implantats mit einem im Wesentlichen nicht abrasiven oder nur leicht abrasiven Feststoffteilchenmittel. Im letztgenannten Fall umfassen die Feststoffteilchenmittel Trockeneis-Pellets, kristalline Partikel aus wasserlöslichem Material und/oder Partikel aus bioaktivem Bestrahlungsmaterial. Das Bestrahlungsmedium kann gasförmig, zum Beispiel Filterluft oder Stickstoff, oder flüssig, zum Beispiel Wasser sein.
Im den Fällen, bei denen Trockeneis-Pellets verwendet werden, umfassen diese vorzugsweise Kohlendioxidschneeflocken. Vorzugsweise haben sie auch einen durchschnittlichen Durchmesser von 3 mm und werden in Druckluft mit einem durchschnittlichen Druck von 11 bar vorwärts getrieben. Die Zufuhrrate von Trockeneis-Pellets in die Druckluft beträgt im Wesentlichen vorzugsweise ca. 100 Kilogramm pro Stunde.
In den Fällen, bei denen kristalline Partikel aus wasserlöslichem Material verwendet werden, umfassen diese vorzugsweise Partikel aus Zucker, Natriumchlorid, Natriumsulfat und/oder ein Gemisch aus den vorgenannten Stoffen. Wenn alternativ Partikel aus bioaktivem Bestrahlungsmaterial verwendet werden, umfassen diese vorzugsweise Partikel aus Calziumphosphat und/oder Calziumcarbonat.
Vorzugsweise besteht das Knochenimplantat auch aus Titan, Zirkon, Niob, Tantal, einer Legierung auf Basis eines der vorgenannten Elemente, rostfreiem Stahl medizinischer Güte oder einer Kobalt-/Chromlegierung.
Die vorliegende Erfindung wird nun beispielhaft mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben:
Die 1 bis 3 sind eine Gruppe von 60-fach vergrößerten optischen Aufnahmen der Oberfläche eines Hüftgelenkimplantats nach einer Oberflächenendbearbeitung, die jeweils drei verschiedene Oberflächenendbearbeitungsverfahren, einschließlich eines in 3 gezeigten Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung einsetzt;
4 ist eine grafische Darstellung, die den Prozentanteil der Kontaminierung der Oberfläche eines Implantats durch abrasive Partikel nach einer Oberflächenendbearbeitung unter Verwendung fünf verschiedener Endbearbeitungsverfahren einschließlich der drei in den 1 bis 3 dargestellten Verfahren zeigt, wie sie durch eine Bildanalyse an ERS- oder Elektronenrückstreu-Mikroaufnahmen oder optischen Mikrobildern ermittelt wurden;
5 ist ein Bild, das durch Elektronenrückstreu-Bildgebung (ERS-Bildgebung) bei einer 100-fachen Vergrößerung gemacht wurde und die Kontaminierung der Oberfläche eines Implantats durch abrasive Partikel nach Sandstrahlung zeigt; und
6 ist ein dem in 5 gezeigten Bild ähnliches Bild, aber bei einer 200-fachen Vergrößerung, und zeigt die Kontaminierung der Oberfläche eines ähnlichen Implantats durch abrasive Partikel nach einer Oberflächenendbearbeitung unter Verwendung eines Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung;
die 8 und 9 sind grafische Darstellungen, welche jeweils die Rauigkeitsparameter Ra und Rt der Oberfläche eines Implantats nach unterschiedlichen Oberflächenbearbeitungsverfahren einschließlich der Verfahren nach der vorliegenden Erfindung zeigen.
Die 1 bis 3 zeigen jeweils die Kontamination von Hüftgelenksimplantaten durch Aluminiumoxidpartikel nach einer Oberflächenendbearbeitung unter Verwendung von drei verschiedenen Endbearbeitungsverfahren. Das Hüftgelenk bestand in jedem Fall aus einer Ti-6Al-7Nb-Legierung. In jedem Bild erscheinen die kontaminierenden Aluminiumoxidpartikel von der Farbe her weiß oder hellgrau, und die Bilder wurden durch einen sehr kurzen Titanätzvorgang verstärkt, der 20 Sekunden lang bei 22 ± 2°C nach jeder abgeschlossenen Endbearbeitung angewendet wurde, um einen besseren Kontrast mit polarisiertem Licht zu erreichen.
4 zeigt grafisch die mittlere prozentanteilige Kontaminierung der Oberfläche dieser Implantate, die durch Bildanalyse an ERS-Mikrobildern und optischen Mikrobildern nach dem Abschluss fünf unterschiedlicher Oberflächenbearbeitungsverfahren einschließlich derjenigen, die zur Herstellung der 1 bis 3 verwendet wurden, ermittelt wurde.
Um aus den ERS-Mikrobildern die Ergebnisse zu erhalten, wurde die zu analysierende Implantatprobe ohne weitere Bearbeitung in ein Rasterelektronenmikroskop eingelegt, das mit einem ERS-Detektor (Rückstreuelektronen-Detektor) ausgestattet war. Pro Probe wurden fünf Rückstreuelektronen-Aufnahmen (ERS-Aufnahmen) an verschiedenen willkürlich ausgewählten Stellen auf der Oberfläche der Probe gemacht. Die eingesetzten Bedingungen waren folgende: Beschleunigungsspannung: 20 kV; Punktgröße: groß (10); Vergrößerung: 100-fach; Reichweite: 25 mm; Detektoreinstellung: chemischer Kontrast; Verstärkung des ERS-Signals: mittel. Unter solchen Bedingungen erscheint Aluminiumoxid schwarz, wohingegen die Titanoberfläche weiß erscheint. Eine Bildanalyse wurde dann für jedes ERS-Mikrobild durchgeführt, wobei der Kontrast so eingestellt wurde, dass Schwarz Aluminiumoxid entsprach. Die Summe aller schwarzen Bereiche verglichen mit der Gesamtfläche des analysierten Mikrobilds ergibt die Oberflächenkontamination in Prozent. Der Mittelwert wie auch die Standardabweichung pro Probe wurden aus 5 verschiedenen Messungen berechnet, die an 5 verschiedenen ERS-Mikrobildern durchgeführt worden waren. Die Genauigkeit des Verfahren wurde durch energiedispersive Röntgenstrahlabbildung (EDX-Abbildung) kontrolliert, die unter denselben Bedingungen (Abstand zu den Detektoren und Vergrößerung) erfolgte.
Um die Ergebnisse aus den optischen Mikrobildern zu ermitteln, wurde die zu analysierende Implantatprobe 20 Sekunden lang bei Raumtemperatur (22 ± 2°C) in einem Gemisch von Ammoniumbifluorid ([NH₄]HF₂, 50g Pulver auf 1 Liter) und Salpetersäure (65% HNO₃, 400 ml auf 1 Liter) geätzt, die mit Wasser aufgefüllt wurden, um 1 Liter Lösung zu erhalten. Die Probe wurde dann sorgfältig mit osmotischem oder gereinigtem Wasser gespült und an der Luft trocknen gelassen. Dies ermöglichte es, einen zufriedenstellenden optischen Kontrast zu erzielen. Sechs Bilder der Oberfläche des Implantats wurden nach dem Zufallsprinzip mit einer Digitalkamera gemacht, die an ein mit einem Polarisationsfilter ausgestattetes Mikroskop angeschlossen war. Die eingesetzten Bedingungen waren die folgenden: Vergrößerung 60-fach, das Polarisationsfilter war eingestellt, um das maximale Dunkelfeld zu erzielen. Unter solchen Bedingungen erscheint Aluminiumoxid weiß, wohingegen die Titanoberfläche schwarz erscheint. Eine Bildanalyse wurde dann für jedes optische Mikrobild durchgeführt, wobei der Kontrast so eingestellt wurde, dass weiß dem Aluminiumoxid entsprach. Die Summe aller weißen Bereiche verglichen mit der Gesamtfläche des analysierten Mikrobilds ergibt die Oberflächenkontamination in Prozent. Der Mittelwert wie auch die Standardabweichung pro Probe wurden dann aus den 6 verschiedenen Messungen berechnet, die an den 6 verschiedenen optischen Mikrobildern vorgenommen worden waren.
1 zeigt die Kontamination der Oberfläche, nachdem ein Hüftgelenk unter Verwendung von Tonerdesandpartikeln sandgestrahlt worden war. Dies ist eine herkömmliche Oberflächenbearbeitung für solche Implantate und, wie aus dem Bild und durch Bezugnahme auf den in 4 mit "sandgestrahlt" bezeichneten Block ersichtlich ist, ist die Oberflächenkontamination relativ hoch. 2 zeigt die Kontamination der Oberfläche eines ähnlichen Hüftgelenks nach einer anderen herkömmlichen Oberflächenbearbeitung, wobei das Hüftgelenk zuerst unter Verwendung von Aluminiumoxidpartikeln sandgestrahlt und dann durch Abstrahlen mit Trockeneis direkt auf die sandgestrahlte Oberfläche 'gereinigt' wurde. 2 zeigt, dass die Kontamination durch die Trockeneisbearbeitung nur leicht gesenkt wurde. Wenn auf den mit "sandgestrahlt + trockeneisbestrahlt" bezeichneten Block von 4 Bezug genommen wird, ist auch zu sehen, dass die Trockeneisbestrahlung bei einer Messung durch ERS keine Verbesserung hervorbringt.
4 zeigt auch das Ergebnis des Ätzens der sandgestrahlten Oberfläche (siehe den mit "sandgestrahlt + geätzt" bezeichneten Block). Auch hier besteht wieder keine signifikante Verbesserung bei der Oberflächenkontamination.
3 hingegen zeigt die Ergebnisse einer Behandlung der Oberfläche eines ähnlichen Hüftgelenks unter Verwendung eines auch der vorliegenden Erfindung entsprechenden Verfahrens, bei dem nach einer Sandstrahlung mit Tonerdesand das Hüftgelenk einer kurzen Ätzbehandlung von ca. 20 Sekunden durch Eintauchen in eine Ätzlösung unterzogen wurde, bevor es mit Trockeneis abgestrahlt wurde. Das Hinzufügen des kurzen Ätzschritts ergibt eine signifikante Verbesserung beim anschließenden Reinigungsschritt durch Trockeneisabstrahlen. Wie in 4 gezeigt ist, ist die Aluminiumoxidkontamination (bei den Mittelwerten) mit ERS gemessen bei den Mittelwerten um 76% niedriger als die ursprüngliche sandgestrahlte Oberfläche. Mit dem optischen Verfahren gemessen liegt die Kontaminationsreduktion in der Größenordnung von 96%.
Der Unterschied zwischen den beiden Verfahren in der Vergrößerung, in der Oberflächenempfindlichkeit und in der Präzision erklärt diese Diskrepanz. Das ERS-Verfahren ist sehr genau und kann sehr feine Partikel messen, misst aber auch, und zwar bis in eine Tiefe von 3-5 Mikron unter der Oberfläche, die Aluminiumoxidpartikel, die vollständig in den Träger eingebettet sind. Andererseits spricht das optische Verfahren nur auf große Aluminiumoxidpartikel empfindlich an, die nur sehr leicht eingebettet sind.
Zusätzlich ist aus 4 ersichtlich, dass der Einsatz von Ultraschallwellen in Wasser nach dem Ätzen (sandgestrahlt + geätzt + Ultraschall in Wasser) mit ERS gemessen (an den Mittelwerten) die Kontamination um ca. 48% senkt. Dies ist nicht so wirksam wie Trockeneisabstrahlen, ist aber immer noch deutlich besser als Verfahren aus dem Stand der Technik.
Sandstrahlen ist ein stochastischer Prozess, der zu einer rauen Topografie führt. Tatsache ist, dass die gröberen Beiträge zur Rauigkeit oftmals die feinen Oberflächenrauigkeitsmerkmale verdecken, wenn der Standard "integraler" Rauigkeitsparameter wie Ra oder Rt berücksichtigt wird, die nach ISO 4287-1997 und ASME B46.1-1995 so definiert sind, dass Ra das arithmetische Mittel der Absolutwerte aller Punkte des Profils und Rt die maximale Rautiefe des gesamten Messverlaufs ist. Diese "integralen" Rauigkeitsparameter sind maßstabsabhängig und hängen auch von der Grenzwellenlänge ab, die bei deren Messung angelegt wird. Typischerweise liegt der nach Tonerdesandstrahlung ermittelte Rauigkeitsparameter Ra zwischen 3 und 7 Mikron. Jedoch ist bekannt, dass solche abgestrahlten Oberflächen durch zahlreiche Oberflächenrauigkeitsmerkmale gekennzeichnet sind, die von der 100-Mikrometerskala bis zur Nanometerskala reichen.
Im vorliegenden Verfahren wird die Oberfläche eines Knochenimplantats aufgeraut, das durch ein herkömmliches Verfahren aus einem biokompatiblen Material wie Titan, Zirkon, Niob, Tantal, einer auf irgendwelchen der vorgenannten Elementen basierenden Legierung, rostfreiem Stahl medizinischer Güte und/oder einer Kobalt-/Chromlegierung hergestellt wurde. Das Aufrauen findet durch Abstrahlen mit abrasiven Partikeln statt, um eine Mikro- und Submikrotopografie herzustellen. Die Bestrahlungspartikel sind vorzugsweise Keramikpartikel wie Oxide (zum Beispiel: Aluminium-, Zirkon-, Titanoxid-, Titandioxid-, Aluminiumoxidschmelze), Nitride (zum Beispiel Kohlenstoff-, Silizium- oder Bornitrid) oder Carbide (zum Beispiel Chrom-, Silizium- oder Borcarbid) oder Metallpartikel. Das Medium, das zum Vorantreiben der Bestrahlungspartikel verwendet wird, kann gasförmig sein, wie Luft oder Stickstoff (der getrocknet worden sein kann oder auch nicht), oder flüssig sein, zum Beispiel Wasser. Nach diesem Abstrahlen stellte sich typischerweise heraus, dass die Oberflächenkontamination durch das Bestrahlungsmaterial durch ERS gemessen zwischen 15 und 40% und bei optischer Messung 10 bis 30% betrug. Die Rauigkeitsparameter Ra und Rt betrugen typischerweise 3 ≤ Ra ≤ 7 μm bzw. 20 ≤ Rt ≤ 70 μm.
Nach der Oberflächenabstrahlung wurde das Implantat einem Ätzprozess in einer ätzenden oder korrodierenden Lösung unterzogen, um jegliche eingebettete Bestrahlungspartikel aus seiner Oberfläche zu lösen. Die Einwirkung der Ätzlösung auf das Implantat muss unter kontrollierten Bedingungen und eine kontrollierte Zeit lang stattfinden, um für eine ausreichende Lockerung der teilweise eingebetteten Bestrahlungspartikel zu sorgen, während gleichzeitig topografische Veränderungen an der Oberfläche des Implantats auf ein Minimum reduziert werden. Nach dem Ätzen sollte das Implantat unter Verwendung osmotischen oder gereinigten Wassers saubergespült werden und kann getrocknet werden.
Die Ätzlösung kann eine beliebige der folgenden Zusammensetzungen umfassen:

• ein Gemisch aus Ammoniumbifluorid und Salpetersäure;
• Ammoniumfluorid-Ammoniumbifluorid in Säuregemischen (wie Salz-, Schwefel- oder Salpetersäure);
• Gemische auf Fluorwasserstoffsäurebasis;
• Natriumfluorid in Säuregemischen (wie Salz- und/oder Salpetersäure);
• Ammoniumbifluorid und Ammoniumacetat in Wasser;
• Gemische auf Salzsäurebasis;
• Gemische aus Schwefel- und Salzsäure;
• mindestens ein Fluoridsalz, mindestens eine Säure und Wasser.

Im zuletzt genannten Fall ist das Fluoridsalz vorzugsweise aus einer Gruppe ausgewählt, die Ammoniumfluorid, Ammoniumbifluorid, Kaliumfluorid oder Natriumfluorid oder Gemische von diesen umfasst, wobei die Konzentration des Fluoridsalzes 0,1 bis 6 Gew.-% der Ätzlösung beträgt. Die Säure ist vorzugsweise aus einer Gruppe ausgewählt, die Salpeter-, Salz-, Schwefel-, Phosphor-, Essig-, Milch-, Oxal-, Weinsäure oder Gemische von diesen umfasst, wobei die Konzentration der Säure in der Ätzlösung ca. 0,1 bis ca. 6 N beträgt. Die Ätzlösung kann zusätzlich ein chemisch nicht reagierendes, wasserlösliches Salz umfassen, das aus einer Gruppe ausgewählt ist, die Natriumchlorid, Natriumsulfat, Natriumbisulfat, Natriumphosphat, Natriumhydrogenphosphat, Natriumdihydrogenphosphar, Natriumnitrat, Kaliumchlorid, Kaliumsulfat, Kaliumbisulfat, Kaliumhydrogenphosphat, Kaliumdihydrogenphosphat, Kaliumnitrat, Ammoniumsulfat und Gemische von diesen umfasst, wobei die Konzentration des Sulfatsalzes ca. 0,5 bis 8 Gew.-% der Ätzlösung beträgt.
Verschiedene kontrollierte Bedingungen lassen sich während des Ätzvorgangs anwenden. Die Temperatur des Ätzbads kann zwischen 5°C und dem Siedepunkt liegen, der über 100°C liegen kann. Das Ätzbad kann auch bewegt werden. Das Bewegen kann durch mechanische Einrichtungen oder durch Durchsprudeln der Ätzlösung mit einem inerten Gas erzielt werden. Das Ätzbad kann auch belüftet oder unter einer inerten Atmosphäre, beispielsweise einer Argon- oder Stickstoffatmosphäre gehalten werden. Die Eintauchzeit des Implantats kann je nach der Aggressivität oder Ätzrate der Ätzlösung von wenigen Sekunden bis zu mehreren Minuten betragen. Die Eintauchzeit muss eingestellt werden, um die topografischen Parameter der aufgerauten Implantatoberfläche vor dem Ätzen im Wesentlichen gleich beizubehalten. Es stellte sich auch heraus, dass die Wirksamkeit des Ätzprozesses elektrochemisch durch anodische Polarisierung des Implantats im Bad verstärkt werden kann.
Nach dem Ätzschritt umfasst das Verfahren nach der Erfindung einen mechanischen Reinigungsschritt, um die Bestrahlungspartikel vom Implantat zu lösen, die sich durch den Ätzprozess gelockert oder freigesetzt haben. Die verschiedenen Formen des mechanischen Reinigungsvorgangs, einschließlich einer wie vorstehend erwähnten Trockeneisabstrahlung, lassen sich wie folgt einsetzen:

• Abstrahlen der Oberfläche des Implantats unter Verwendung nicht bis leicht abrasiver Partikel mit einem geeigneten Druck, der im Vorfeld bestimmt wird, um ein weiteres Aufrauen der Implantatoberfläche zu vermeiden;
• Ultraschallreinigung des Implantats in einem flüssigen Medium;
• Abspritzen des Implantats mit Flüssigkeit;
• entweder manuelles oder mechanisches Abbürsten der Oberfläche des Implantats, beispielsweise mit Nylonbürsten, um wieder ein weiteres Aufrauen der Implantatoberfläche zu vermeiden.

Vorzugsweise wird die Oberfläche des Implantats jedoch durch Abstrahlen mit einem im Wesentlichen nicht abrasiven Feststoffteilchenmittel wie etwa einem der folgenden gereinigt:

• Trockeneis-Pellets, die beispielsweise aus komprimierten Kohlendioxidschneeflocken bestehen, die durch eine Form extrudiert wurden. Eine Alternative ist es, flüssiges Kohlendioxid direkt durch eine Zweikomponenten-Ringdüse fließen zu lassen, die Flüssigkeit expandiert beim Austreten und wird zu einem Gemisch aus CO₂-Schnee (Eiskristallen) und Gas, das den Kernstrahl bildet. Zusätzlich wird Pressluft (Bestrahlungsmedium) in Ringform zugeführt;
• kristalline Partikel aus wasserlöslichem Material wie Partikel aus Zucker(n), Natriumchlorid, Natriumsulfat u. dgl., die sich leicht von der Implantatoberfläche entfernen lassen, mit oder ohne Zusatz von Fließförderern/Klumpungsverhinderungsmittel(n);
• Partikel aus bioaktivem Bestrahlungsmaterial wie Calciumphosphat oder Calciumcarbonat, die bioresorbierbar und in gewissem Maße wasserlöslich sind, aber nicht unbedingt von der Oberfläche entfernt zu werden brauchen.

Das Bestrahlungsmedium kann gasförmig, wie Luft, Stickstoff o. dgl., der getrocknet sein kann, oder flüssig sein, wie Wasser.
Nach dem Reinigungsschritt ist die Oberflächenkontamination weiter reduziert aber immer noch vorhanden und beträgt typischerweise zwischen 1 und 10%, wenn sie mit ERS gemessen wird, und zwischen 0,1 und 5%, wenn sie optisch gemessen wird. Die Rauigkeitsparameter Ra und Rt betragen typischerweise 3 ≤ Ra ≤ 7 μm bzw. 20 ≤ Rt ≤ 70 μm, welche dieselben sind wie nach dem Abstrahlen, um die aufgeraute Oberfläche herzustellen. Somit wird klar sein, dass die im Ätz- und im Reinigungsschritt eingesetzten Bearbeitungsbedingungen eingestellt werden, damit die topografischen Parameter in etwa gleich gehalten werden.
Bei einem herkömmlichen Implantat wie einem Hüftgelenk aus Ti-6Al-7N6-Legierung nach ISO 5832-11 stellte sich heraus, dass eine Oberflächenbearbeitung unter Verwendung des folgenden Verfahrens optimale Ergebnisse liefert.
Zuerst wird die Oberfläche des Implantats einer abrasiven Abstrahlung mit herkömmlichen Aluminiumoxid-Feststoffteilchen (Al₂O₃, Biloxit Typ K20 oder K24) unterzogen. Je nach dem verwendeten Bestrahlungsapparat kann der Druck, der zum Abstrahlen angelegt wird, zwischen 3 und einschließlich 8 bar betragen. Ein solches Verfahren erzeugt eine Oberflächenrauigkeit im Bereich von 4 bis 6 μm Ra (mittlere Rauigkeit nach ISO 4287-1997 und ASME B46.1-1995). Als Nächstes wird das Implantat durch Eintauchen in ein Gemisch aus Ammoniumbifluorid ([NH₄]HF₂, 50 g Pulver für 1 Liter), Salpetersäure (65% HNO₃, 400 ml für 1 Liter) in Wasser geätzt. Das Ätzbad sollte auf einer Temperatur von 27°C ± 2°C, d.h. in etwa auf Raumtemperatur gehalten werden. Die Eintauchzeit des Implantats im Bad sollte nicht mehr als 20 Sekunden betragen. Schließlich wird das Implantat einer Trockeneisbestrahlung unterzogen, bei der es direkt unter Verwendung von 3 mm-CO₂-Pellets (3 mm ist der durchschnittliche Durchmesser) mit durchschnittlich 11 bar Druckluft bestrahlt wird, wobei eine Zufuhr von Trockeneis-Pellets von 100 Kilogramm pro Stunde verwendet wird.
Es stellte sich heraus, das der Ätzschritt eine maximale Senkung der Aluminiumoxidkontamination von 40% hervorbringt (wenn Mittelwerte der Kontamination berücksichtigt und mit einer sandgestrahlten Oberfläche verglichen werden). Eine mittlere Abnahme von 25% wird an Ti-6Al-7Nb gemessen. Die Ätztiefe, die nach 20 Sekunden des Ätzens bei 27°C an polierten Ti-6Al-7Nb-Proben gemessen wurde, entspricht 2,7 μm bei cp-Ti (Güteklasse 2) und 1,4 μm bei Ti-6Al-4V (Güteklasse 5, ELI), gemessen mit einem optischen Profilometer FRT-MicroProf, das mit einem Farbsensor CWL 0,3 mm ausgestattet war, unter Verwendung des folgenden Verfahrens:

1. Polieren der Proben auf eine Spiegeloberfläche mit einem maximalen Ra-Wert von 0,1 μm (Oberfläche N3 oder darunter);
2. Schützen der Oberfläche (mit einer gegen das Säuregemisch resistenten Beschichtung), um eine ca. 2 mm breite freie Linie auszulassen;
3. Eintauchen der Probe in das Ätzbad, und zwar für die Sollzeit bei der Solltemperatur, um den ungeschützten Bereich zu ätzen;
4. Entfernen der Beschichtung;
5. Messen der Tiefe der Ätzrille mit einem Laser oder einem optischen Profilometer durch • Aufnehmen von 4 × 4 mm; • Verwenden einer Mindestpunktdichte von 80 Punkten/mm; • Aufnehmen einzelner Profile über der Rille einschließlich beider Kanten, um eine Grundlinie festzulegen; • Messen der mittleren Tiefe der Rille (an mindestens 8 verschiedenen Profilen).

Die Verbesserung der Ergebnisse gegenüber herkömmlichen Oberflächenbearbeitungsverfahren lassen sich durch einen Vergleich von 5 und 6 ermessen, die beide ERS-Bilder sind, welche die Kontamination der Oberfläche eines Implantats durch abrasive Partikel zeigen. 5, die bei einer 100-fachen Vergrößerung gemacht wurde, zeigt die Oberflächenkontamination nach einer herkömmlichen Sandstrahlbearbeitung mit Aluminiumoxidpartikeln, während 6, die ein ähnliches, aber mit einer 200-fachen Vergrößerung aufgenommenes Bild ist, die Oberflächenkontamination nach einer Oberflächenendbearbeitung unter Verwendung des zuvor angesprochenen Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung zeigt. In beiden Fällen erscheinen die Aluminiumoxidpartikel schwarz oder dunkelgrau, und es ist offensichtlich, dass die Oberflächenkontamination, die in 6 gezeigt ist, bei der ein Verfahren nach der Erfindung verwendet wurde, erheblich geringer ist als in 5.
Wie bereits zuvor festgestellt, ist der Ätzprozess, der in dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt wird, nicht dazu ausgelegt, die Oberfläche des Implantats im Hinblick auf die Werte der Aluminiumoxidkontaminierung sowie die Rauigkeitsparameter vor und nach dem Ätzprozess zu reinigen oder zu strukturieren. Vielmehr ist der Ätzprozess dazu ausgelegt, jegliche teilweise eingebetteten Bestrahlungspartikel zu lockern. Auch ist der mechanische Reinigungsschritt nicht dazu ausgelegt, eine zusätzliche Aufrauung der bearbeiteten Oberfläche im Hinblick auf die Rauigkeitsparameter vor und nach dem kombinierten Prozess herbeizuführen, sondern soll die abrasiven Partikel, die durch den Ätzprozess gelockert wurden, von der Oberfläche lösen. Von daher sollte das zu Anfang eingesetzte abrasive Abstrahlungsverfahren dazu ausgelegt sein, den Grad an Oberflächenrauigkeit herzustellen, der je nach der Art des in Frage kommenden Implantats und seinem vorgeschlagenen Einsatz erforderlich ist. Dies lässt sich durch eine Berücksichtigung der Rauigkeitsparameter ermessen, die in der folgenden Tabelle 1 in Tabellenform aufgeführt sind. Hier sind die Rauigkeitsparameter der Oberfläche eines Implanats nach verschiedenen Oberflächenbearbeitungen gezeigt, die mit einem berührungslosen optischen Profilometer FRT-MicroProf gemessen wurden, das mit einem Farbsensor CWL 0,3 mm ausgestattet war (Messlänge = 5,6 mm; 1000 Punkte/mm; Grenzwert 0,8 mm, die 0,8 mm wurden am Anfang und Ende des Profils ignoriert; die Berechnung erfolgte unter Verwendung eines Gaußschen Filters und eines Dämpfungsfaktors von 50% bei der Grenzwellenlänge). Die Mittelwerte und Standardabeichungen (STDEV) sind aus 6 Messungen berechnet. Die Ergebnisse für Ra und Rt sind jeweils auch in 7 und 8 grafisch dargestellt. Diese Rauigkeitsparameter blieben bei den verschiedenen eingesetzten Oberflächenendbearbeitungsverfahren immer gleich.

Tabelle 1 ist auf dem folgenden Blatt ausgedruckt. Tabelle 1

	Sandgestrahlt		Sandgestrahlt + mit Trockeneis gestrahlt		Sandgestrahlt + geätzt		Sandgestrahlt + geätzt+ Ultraschall in Wasser		Sandgestrahlt + geätzt + mit Trockeneis gestrahlt
	Mittel	STDEV	Mittel	STDEV	Mittel	STDEV	Mittel	STDEV	Mittel	STDEV
Ra [μm]	5,8	0,5	5,8	0,3	5,1	0,3	6,1	0,8	5,3	0,4
Rq [μm]	7,4	0,7	7,3	0,5	6,4	0,6	7.7	0,9	6,7	0,5
Rt [μm]	50,5	6,8	44,8	2,5	40,2	6,5	48,5	8,6	40,8	4,6
Rz (DIN) [μm]	37,1	2,8	35,9	1,9	30,7	2,7	38,5	4,5	31,6	2,8
Rmax [μm]	45,9	9,2	42,8	3,9	38,2	6,3	46,8	9,2	39,1	6,2
Rsk [–]	0,0	0,2	–0,1	0,2	0,1	0,2	0,0	0,3	–0,2	0,2

Die verschiedenen Rauigkeitsparameter sind nach ISO 4287-1997 und ASME B46.1-1995 definiert:

Ra: = arithmetisches Mittel der Absolutwerte aller Punkte des Profils;
Rq: = quadratisches Mittel (RMS) der Werte aller Punkte des Profils;
Rt: = maximale Rautiefe des gesamten Messverlaufs;
Rz(DIN): = arithmetisches Mittel der maximalen Rautiefe der Rauigkeitswerte von 5 aufeinanderfolgenden Probenabschnitten über das Filterprofil
Rmax: = maximale Einzelrauigkeitstiefe
Rsk: = Amplitudenverteilungsgefälle

Claims

Verfahren zur Oberflächenendbehandlung eines Knochenimplantats, das die folgenden Schritte umfasst: Aufrauen einer Oberfläche des Implantats durch Bestrahlen mit abrasiven Partikeln; Ätzen des oberflächenaufgerauten Implantats in einer Ätzlösung; Reinigen der aufgerauten Oberfläche des Implantats durch mechanische Einwirkung, um die gelockerten Bestrahlungspartikel davon zu entfernen; wobei der Ätzschritt irgendwelche teilweise eingebetteten Bestrahlungspartikel, welche die Oberfläche des Implantats kontaminieren könnten, durch Ätzen der Oberfläche des Implantats lockern, um die teilweise eingebetteten abrasiven Bestrahlungspartikel freizusetzen; dadurch gekennzeichnet, dass der Ätzschritt die Oberfläche des Implantats mit im Wesentlichen derselben Rauigkeit zurücklässt, wie sie durch das Bestrahlen mit abrasiven Partikeln erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die abrasiven Partikel, die zum Aufrauen der Oberfläche des Implantats verwendet werden, Keramikpartikel sind.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die abrasiven Keramikpartikel Oxidpartikel, Nitridpartikel und/oder Carbidpartikel umfassen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die abrasiven Partikel in einem gasförmigen oder flüssigen Bestrahlungsmedium vorwärts getrieben werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Aufrauens der Oberfläche des Implantats eine Oberflächenrauigkeit erzeugt, die im arithmetischen Mittel (Ra) von 3 bis einschließlich 7 μm reicht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Aufrauens der Oberfläche des Implantats eine Oberflächenrauigkeit erzeugt, die in der Rautiefe (Rt) von 20 bis einschließlich 70 μm reicht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ätzlösung ein Element aus der folgenden Aufzählung oder ein Gemisch umfasst aus: einem Gemisch aus Ammoniumbifluorid und Salpetersäure; Ammoniumfluorid-Ammoniumbifluorid in Säuregemischen; Gemischen auf Fluorwasserstoffsäurebasis; Natriumfluorid in Säuregemischen; Ammoniumbifluorid und Ammoniumacetat in Wasser; Gemischen auf Salzsäurebasis; Gemischen aus Schwefel- und Salzsäure; und mindestens ein Fluoridsalz, mindestens eine Säure und Wasser.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Ätzens des oberflächenaufgerauten Implantats durch Eintauchen des Implantants in ein Gemisch aus Ammoniumbifluorid ([NH₄]HF₂, 50 g Pulver für 1 Liter), Salpetersäure (65% HNO₃, 400 ml für 1 Liter) und Wasser erfolgt, um die Lösung auf 1 Liter aufzufüllen.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Implantat bei Raumtemperatur 20 Sekunden lang in das Gemisch aus Ammoniumbifluorid, Salpetersäure und Wasser eingetaucht wird.
Verfahren nach Anspruch 8 oder Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Gemisch aus Ammoniumbifluorid, Salpetersäure und Wasser auf einer Temperatur von 27°C ± 2°C gehalten wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Einwirkung das Bestrahlen des Implantats mit einem im Wesentlichen nicht abrasiven Feststoffteilchenmittel umfasst.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das im Wesentlichen nicht abrasive Feststoffteilchenmittel in einem gasförmigen oder flüssigen Bestrahlungsmittel vorwärts getrieben wird.
Verfahren nach Anspruch 11 oder Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das im Wesentlichen nicht abrasive Feststoffteilchenmittel Trockeneis-Pellets, kristalline Partikel aus wasserlöslichem Material und/oder Partikel aus bioaktivem Bestrahlungsmaterial umfassen.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Trockeneis-Pellets Kohlendioxidschneeflocken umfassen.
Verfahren nach Anspruch 13 oder Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Trockeneis-Pellets einen durchschnittlichen Durchmesser von 3 mm haben und in Druckluft mit einem durchschnittlichen Druck von 11 bar vorwärts getrieben werden.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Zufuhrrate von Trockeneis-Pellets in die Druckluft im Wesentlichen ca. 100 Kilogramm pro Stunde beträgt.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die kristallinen Partikel aus wasserlöslichem Material Partikel aus Zucker, Natriumchlorid, Natriumsulfat und/oder ein Gemisch aus den vorgenannten Stoffen umfassen.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel aus bioaktivem Bestrahlungsmaterial Partikel aus Calziumphosphat und/oder Calziumcarbonat umfassen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Knochenimplantat aus Titan, Zirkon, Niob, Tantal, einer Legierung auf Basis eines der vorgenannten Elemente, rostfreiem Stahl medizinischer Güte oder einer Kobalt-/Chromlegierung besteht.