▶ アンコール メディカル，エルピー ディビーエー ディージェーオー サージカルの特許一覧
特開2024-147685積層造形を活用して形成された多孔質構造を有する関節インプラント並びに関連するシステム及び方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024147685
(43)【公開日】2024-10-16
(54)【発明の名称】積層造形を活用して形成された多孔質構造を有する関節インプラント並びに関連するシステム及び方法
(51)【国際特許分類】
A61F 2/38 20060101AFI20241008BHJP
【ＦＩ】
A61F2/38
【審査請求】有
【請求項の数】13
【出願形態】ＯＬ
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2024113319
(22)【出願日】2024-07-16
(62)【分割の表示】P 2022552480の分割
【原出願日】2020-03-25
(71)【出願人】
【識別番号】522132122
【氏名又は名称】アンコール メディカル，エルピー ディビーエー ディージェーオー サージカル
(74)【代理人】
【識別番号】100092783
【弁理士】
【氏名又は名称】小林 浩
(74)【代理人】
【識別番号】100120134
【弁理士】
【氏名又は名称】大森 規雄
(72)【発明者】
【氏名】パテル，レイチェル
(72)【発明者】
【氏名】ボルヒャート，ジェレミー
(72)【発明者】
【氏名】グリーン，ジョン
(72)【発明者】
【氏名】ドリュー，アレックス
(57)【要約】 （修正有）
【課題】多孔質構造を生成するための既存の積層造形技術を改善するバイオメディカルインプラントのための多孔質構造の積層造形に関する方法及び装置に関する。
【解決手段】多孔質格子を備える医療用インプラントは、ダイレクトメタルレーザ焼結などの積層造形技術を用いて製造される。多孔質格子のＣＡＤモデルは、トリミングボリュームを定義し、いくつかの格子要素を隣接する中実基体とマージすることによって作成される。
【選択図】図２Ａ
【解決手段】多孔質格子を備える医療用インプラントは、ダイレクトメタルレーザ焼結などの積層造形技術を用いて製造される。多孔質格子のＣＡＤモデルは、トリミングボリュームを定義し、いくつかの格子要素を隣接する中実基体とマージすることによって作成される。
【選択図】図２Ａ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
多孔質格子を備えるインプラント装置を製作する方法であって、前記方法が、
コンピューティング装置によって、前記多孔質格子を備える前記インプラント装置のモ
デルを作成するステップであって、前記作成するステップが、
前記インプラント装置に対して境界面を有する初期格子ボリュームを定義するステップ
と、
前記初期格子ボリュームに複数のシードポイントを配置するステップと、
前記初期格子ボリュームを複数の三次元領域に分割する複数のノード及びストラットを
前記初期格子ボリュームに配置し、それによって初期格子を定義するステップと、
トリミング境界が前記初期格子ボリュームと第２のボリュームとの間に画定されるよう
に、前記初期格子ボリューム内に前記第２のボリュームを定義するステップと、
前記トリミング境界の外側に位置するストラット及びノード並びにその一部を前記モデ
ルから除去するステップと、
前記モデルに従い、可融性材料を加熱源にさらすことによって、前記多孔質格子を少な
くとも部分的に含む前記インプラント装置を製作するステップとを含む、作成するステッ
プを含む、方法。
コンピューティング装置によって、前記多孔質格子を備える前記インプラント装置のモ
デルを作成するステップであって、前記作成するステップが、
前記インプラント装置に対して境界面を有する初期格子ボリュームを定義するステップ
と、
前記初期格子ボリュームに複数のシードポイントを配置するステップと、
前記初期格子ボリュームを複数の三次元領域に分割する複数のノード及びストラットを
前記初期格子ボリュームに配置し、それによって初期格子を定義するステップと、
トリミング境界が前記初期格子ボリュームと第２のボリュームとの間に画定されるよう
に、前記初期格子ボリューム内に前記第２のボリュームを定義するステップと、
前記トリミング境界の外側に位置するストラット及びノード並びにその一部を前記モデ
ルから除去するステップと、
前記モデルに従い、可融性材料を加熱源にさらすことによって、前記多孔質格子を少な
くとも部分的に含む前記インプラント装置を製作するステップとを含む、作成するステッ
プを含む、方法。
【請求項2】
１つ又は複数のノード及び／又はストラットを前記インプラント装置の基体に向かって
引き付け、引き付けられた少なくとも１つのノード又はストラットが前記インプラント装
置の前記基体と一致して、又は少なくとも部分的に前記インプラント装置の前記基体内に
配置されるようにするステップと、
前記引き付けられたノード及び／又はストラットの一部又は全部を前記インプラント装
置の前記基体にマージするステップとを含む、
請求項１に記載の方法。
引き付け、引き付けられた少なくとも１つのノード又はストラットが前記インプラント装
置の前記基体と一致して、又は少なくとも部分的に前記インプラント装置の前記基体内に
配置されるようにするステップと、
前記引き付けられたノード及び／又はストラットの一部又は全部を前記インプラント装
置の前記基体にマージするステップとを含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項3】
前記複数のシードポイントの分布が、少なくとも部分的にランダム又は擬似ランダムで
ある、請求項１又は２に記載の方法。
ある、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項4】
前記シードポイントの分布が、前記格子のいくつかの領域において他の領域よりも高い
密度を有する、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
密度を有する、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項5】
前記複数のシードポイントの分布が、少なくとも部分的にポアソン－ディスクサンプリ
ング戦略に基づく、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
ング戦略に基づく、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項6】
各三次元領域内のすべての位置が、他のどのシードポイントよりも前記各シードポイン
トに近い、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
トに近い、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項7】
少なくとも前記第２のノード及び任意の関連するストラットの少なくとも一部を前記基
体にマージすることによって、前記関連するストラットの少なくとも一部が前記インプラ
ント装置の前記基体の縁特徴部と一体化される、請求項１から６のいずれか一項に記載の
方法。
体にマージすることによって、前記関連するストラットの少なくとも一部が前記インプラ
ント装置の前記基体の縁特徴部と一体化される、請求項１から６のいずれか一項に記載の
方法。
【請求項8】
前記インプラント装置の前記モデルを作成するステップが、前記複数のストラットの少
なくともいくつかを所望の厚さ及び所望の断面形状を有するように調整するステップをさ
らに含む、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
なくともいくつかを所望の厚さ及び所望の断面形状を有するように調整するステップをさ
らに含む、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項9】
前記調整するステップが前記格子の異なる領域で変化する、請求項８に記載の方法。
【請求項10】
前記調整するステップが前記格子の外面からの距離ごとに異なる、請求項９に記載の方
法。
法。
【請求項11】
前記所望の断面形状が実質的に円形の形状である、請求項８から１０のいずれか一項に
記載の方法。
記載の方法。
【請求項12】
前記多孔質格子が、前記格子の少なくとも１つの領域内において所望の平均孔径を中心
とする孔径のガウス分布を含む、請求項１から１１のいずれか一項に記載の方法。
とする孔径のガウス分布を含む、請求項１から１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項13】
前記インプラント装置が、患者の骨を前記インプラント装置に固定するように構成され
た少なくとも１つのポストを備える、請求項１から１２のいずれか一項に記載の方法。
た少なくとも１つのポストを備える、請求項１から１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項14】
前記インプラント装置が膝蓋インプラントを備える、請求項１から１３のいずれか一項
に記載の方法。
に記載の方法。
【請求項15】
前記可融性材料がチタン又はチタン合金を含む、請求項１から１４のいずれか一項に記
載の方法。
載の方法。
【請求項16】
前記加熱源がレーザを含む、請求項１から１５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項17】
前記除去するステップが、前記第２のボリュームの境界又はその近くにフリーストラッ
ト端部を生成する、請求項１から１６のいずれか一項に記載の方法。
ト端部を生成する、請求項１から１６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項18】
前記フリーストラットの少なくとも１つについて、前記トリミング境界に対して前記フ
リーストラット端部の位置及びフリーストラットの向きの一方又は両方を操作するステッ
プを含む、請求項１７に記載の方法。
リーストラット端部の位置及びフリーストラットの向きの一方又は両方を操作するステッ
プを含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項19】
請求項１から１８のいずれか一項に記載の方法のいずれか１つによって作製されたイン
プラント装置。
プラント装置。
【請求項20】
多孔質格子を備えるインプラント装置の製作モデルを生成する方法であって、前記方法
が、
コンピューティング装置によって、前記多孔質格子を備える前記インプラント装置のモ
デルを作成するステップであって、前記作成するステップが、
前記インプラント装置に対して境界面を有する初期格子ボリュームを定義するステップ
と、
前記初期格子ボリュームに複数のシードポイントを配置するステップと、
複数のノード及び前記ノードを接続するストラットを前記初期格子ボリュームに配置し
て、前記初期格子ボリュームを複数の三次元領域に分割し、それによって初期格子を定義
するステップと、
１つ又は複数のノード及び／又はストラットを前記インプラント装置の基体に向かって
引き付け、引き付けられた少なくとも１つのノード又はストラットが前記インプラント装
置の前記基体と一致して、又は少なくとも部分的に前記インプラント装置の前記基体内に
配置されるようにするステップと、
前記引き付けられたノード及び／又はストラットの一部又は全部を前記インプラント装
置の前記基体にマージするステップとを含む、作成するステップを含む、方法。
が、
コンピューティング装置によって、前記多孔質格子を備える前記インプラント装置のモ
デルを作成するステップであって、前記作成するステップが、
前記インプラント装置に対して境界面を有する初期格子ボリュームを定義するステップ
と、
前記初期格子ボリュームに複数のシードポイントを配置するステップと、
複数のノード及び前記ノードを接続するストラットを前記初期格子ボリュームに配置し
て、前記初期格子ボリュームを複数の三次元領域に分割し、それによって初期格子を定義
するステップと、
１つ又は複数のノード及び／又はストラットを前記インプラント装置の基体に向かって
引き付け、引き付けられた少なくとも１つのノード又はストラットが前記インプラント装
置の前記基体と一致して、又は少なくとも部分的に前記インプラント装置の前記基体内に
配置されるようにするステップと、
前記引き付けられたノード及び／又はストラットの一部又は全部を前記インプラント装
置の前記基体にマージするステップとを含む、作成するステップを含む、方法。
【請求項21】
多孔質格子を備えるインプラント装置の製作モデルを生成する方法であって、前記方法
が、
コンピューティング装置によって、前記多孔質格子を備える前記インプラント装置のモ
デルを作成するステップであって、前記作成するステップが、
前記インプラント装置に対して境界面を有する初期格子ボリュームを定義するステップ
と、
前記初期格子ボリュームに複数のシードポイントを配置するステップと、
前記初期格子ボリュームを複数の三次元領域に分割する複数のノード及びストラットを
前記初期格子ボリュームに配置し、それによって初期格子を定義するステップと、
トリミング境界が前記初期格子ボリュームと第２のボリュームとの間に画定されるよう
に、前記初期格子ボリューム内に前記第２のボリュームを定義するステップと、
前記トリミング境界の外側に位置するストラット及びノード並びにその一部を前記モデ
ルから除去するステップとを含む、作成するステップを含む、方法。
が、
コンピューティング装置によって、前記多孔質格子を備える前記インプラント装置のモ
デルを作成するステップであって、前記作成するステップが、
前記インプラント装置に対して境界面を有する初期格子ボリュームを定義するステップ
と、
前記初期格子ボリュームに複数のシードポイントを配置するステップと、
前記初期格子ボリュームを複数の三次元領域に分割する複数のノード及びストラットを
前記初期格子ボリュームに配置し、それによって初期格子を定義するステップと、
トリミング境界が前記初期格子ボリュームと第２のボリュームとの間に画定されるよう
に、前記初期格子ボリューム内に前記第２のボリュームを定義するステップと、
前記トリミング境界の外側に位置するストラット及びノード並びにその一部を前記モデ
ルから除去するステップとを含む、作成するステップを含む、方法。
【請求項22】
前記複数のシードポイントの分布が、少なくとも部分的にランダム又は擬似ランダムで
ある、請求項２０又は２１に記載の方法。
ある、請求項２０又は２１に記載の方法。
【請求項23】
前記シードポイントの分布が、前記格子のいくつかの領域において他の領域よりも高い
密度を有する、請求項２０から２２のいずれか一項に記載の方法。
密度を有する、請求項２０から２２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項24】
前記複数のシードポイントの分布が、少なくとも部分的にポアソン－ディスクサンプリ
ング戦略に基づく、請求項２０から２３のいずれか一項に記載の方法。
ング戦略に基づく、請求項２０から２３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項25】
各三次元領域内のすべての位置が、他のどのシードポイントよりも前記各シードポイン
トに近い、請求項２０から２４のいずれか一項に記載の方法。
トに近い、請求項２０から２４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項26】
所望の厚さ及び所望の断面形状を有するように前記複数のストラットの少なくともいく
つかを調整するステップをさらに含む、請求項２０から２５のいずれか一項に記載の方法
。
つかを調整するステップをさらに含む、請求項２０から２５のいずれか一項に記載の方法
。
【請求項27】
前記調整するステップが前記格子の異なる領域で変化する、請求項２６に記載の方法。
【請求項28】
前記調整するステップが前記格子の外面からの距離ごとに異なる、請求項２７に記載の
方法。
方法。
【請求項29】
前記所望の断面形状が実質的に円形の形状である、請求項２６から２８のいずれか一項
に記載の方法。
に記載の方法。
【請求項30】
前記多孔質格子が、前記格子の少なくとも１つの領域内において所望の平均孔径を中心
とする孔径のガウス分布を含む、請求項２０から２９のいずれか一項に記載の方法。
とする孔径のガウス分布を含む、請求項２０から２９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項31】
前記除去するステップが、前記第２のボリュームの境界又はその近くにフリーストラッ
ト端部を生成する、請求項２０から３０のいずれか一項に記載の方法。
ト端部を生成する、請求項２０から３０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項32】
前記フリーストラットの少なくとも１つについて、前記トリミング境界に対して前記フ
リーストラット端部の位置及びフリーストラットの向きの一方又は両方を操作するステッ
プを含む、請求項３１に記載の方法。
リーストラット端部の位置及びフリーストラットの向きの一方又は両方を操作するステッ
プを含む、請求項３１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、一般に、バイオメディカルインプラントに関し、より具体的には、当該バイ
オメディカルインプラントのための多孔質構造の積層造形に関する方法及び装置に関する
。
オメディカルインプラントのための多孔質構造の積層造形に関する方法及び装置に関する
。
【背景技術】
【0002】
従来、バイオメディカルインプラントの製造には、インプラントへの組織の付着及び内
部成長を容易にするために、スプレー又は粗面化された多孔質材料又は層を、予め形成さ
れたバイオメディカルインプラントに付着させることが組み込まれていた。より最近では
、バイオメディカルインプラントの製造には、バイオメディカルインプラント用の多孔質
構造を生成するために、３Ｄプリントとも呼ばれる積層造形技術が代替的又は追加的に活
用されている。
部成長を容易にするために、スプレー又は粗面化された多孔質材料又は層を、予め形成さ
れたバイオメディカルインプラントに付着させることが組み込まれていた。より最近では
、バイオメディカルインプラントの製造には、バイオメディカルインプラント用の多孔質
構造を生成するために、３Ｄプリントとも呼ばれる積層造形技術が代替的又は追加的に活
用されている。
【0003】
本明細書に記載の実施形態は、多孔質構造を生成するための既存の積層造形技術を改善
するものである。
するものである。
【0004】
この背景技術は、特許請求される主題の範囲を決定する助けとなることを意図するもの
ではなく、また、特許請求される主題を、上記で提示された欠点又は問題のいずれか又は
すべてを解決する実装形態に限定するとみなされるものではないことに留意されたい。こ
の背景技術のセクションにおけるすべての技術、文書、又は参考文献の説明は、記載され
た事項が本明細書で特許請求される主題のいずれかに対する先行技術であることを認める
ものとして解釈されるべきではない。
ではなく、また、特許請求される主題を、上記で提示された欠点又は問題のいずれか又は
すべてを解決する実装形態に限定するとみなされるものではないことに留意されたい。こ
の背景技術のセクションにおけるすべての技術、文書、又は参考文献の説明は、記載され
た事項が本明細書で特許請求される主題のいずれかに対する先行技術であることを認める
ものとして解釈されるべきではない。
【発明の概要】
【0005】
本技術の様々な構成が本開示から当業者に明らかになり、本技術の様々な構成が例示と
して示され説明されることが理解される。以下の記載から分かるように、本技術は、他の
異なる構成が可能であり、そのいくつかの詳細は、すべて本技術の範囲から逸脱すること
なく、他の様々な点で修正が可能である。したがって、概要、図面及び詳細な説明は、本
質的に例示であって限定ではないとみなされるべきである。
して示され説明されることが理解される。以下の記載から分かるように、本技術は、他の
異なる構成が可能であり、そのいくつかの詳細は、すべて本技術の範囲から逸脱すること
なく、他の様々な点で修正が可能である。したがって、概要、図面及び詳細な説明は、本
質的に例示であって限定ではないとみなされるべきである。
【0006】
多孔質格子を備えるインプラント装置を製作する方法が提供される。本方法は、コンピ
ューティング装置によって、多孔質格子を備えるインプラント装置のモデルを作成するス
テップを含む。作成するステップは、インプラント装置の境界面を有する初期格子ボリュ
ームを定義するステップを含む。作成するステップは、初期格子ボリュームに複数のシー
ドポイントを配置するステップを含む。作成するステップは、初期格子ボリュームを複数
の三次元領域に分割する複数のノード及びストラットを初期格子ボリュームに配置し、そ
れによって初期格子を定義するステップを含む。作成するステップは、初期格子ボリュー
ムと第２のボリュームとの間にトリミング境界が画定されるように、初期格子ボリューム
内に第２のボリュームを定義するステップを含む。作成するステップは、トリミング境界
の外側に位置するストラット及びノード、並びにそれらの一部をモデルから除去するステ
ップを含む。作成するステップは、モデルに従って可融性材料を加熱源にさらすことによ
って少なくとも部分的に多孔質格子を備えるインプラント装置を製作するステップを含む
。
ューティング装置によって、多孔質格子を備えるインプラント装置のモデルを作成するス
テップを含む。作成するステップは、インプラント装置の境界面を有する初期格子ボリュ
ームを定義するステップを含む。作成するステップは、初期格子ボリュームに複数のシー
ドポイントを配置するステップを含む。作成するステップは、初期格子ボリュームを複数
の三次元領域に分割する複数のノード及びストラットを初期格子ボリュームに配置し、そ
れによって初期格子を定義するステップを含む。作成するステップは、初期格子ボリュー
ムと第２のボリュームとの間にトリミング境界が画定されるように、初期格子ボリューム
内に第２のボリュームを定義するステップを含む。作成するステップは、トリミング境界
の外側に位置するストラット及びノード、並びにそれらの一部をモデルから除去するステ
ップを含む。作成するステップは、モデルに従って可融性材料を加熱源にさらすことによ
って少なくとも部分的に多孔質格子を備えるインプラント装置を製作するステップを含む
。
【0007】
多孔質格子を備えるインプラント装置を製作する別の方法が提供される。本方法は、コ
ンピューティング装置によって、多孔質格子を備えるインプラント装置のモデルを作成す
るステップを含む。作成するステップは、インプラント装置の境界面を有する初期格子ボ
リュームを定義するステップを含む。作成するステップは、初期格子ボリュームに複数の
シードポイントを配置するステップを含む。作成するステップは、複数のノード及びノー
ド同士を接続するストラットを初期格子ボリュームに配置して、初期格子ボリュームを複
数の三次元領域に分割し、それによって初期格子を定義するステップを含む。作成するス
テップは、１つ又は複数のノード及び／又はストラットをインプラント装置の基体に向か
って引き付け、引き付けられた少なくとも１つのノード又はストラットがインプラント装
置の基体と一致して、又は少なくとも部分的にインプラント装置の基体内に配置されるよ
うにするステップを含む。作成するステップは、引き付けられたノード及び／又はストラ
ットの一部又は全部をインプラント装置の基体にマージするステップを含む。
ンピューティング装置によって、多孔質格子を備えるインプラント装置のモデルを作成す
るステップを含む。作成するステップは、インプラント装置の境界面を有する初期格子ボ
リュームを定義するステップを含む。作成するステップは、初期格子ボリュームに複数の
シードポイントを配置するステップを含む。作成するステップは、複数のノード及びノー
ド同士を接続するストラットを初期格子ボリュームに配置して、初期格子ボリュームを複
数の三次元領域に分割し、それによって初期格子を定義するステップを含む。作成するス
テップは、１つ又は複数のノード及び／又はストラットをインプラント装置の基体に向か
って引き付け、引き付けられた少なくとも１つのノード又はストラットがインプラント装
置の基体と一致して、又は少なくとも部分的にインプラント装置の基体内に配置されるよ
うにするステップを含む。作成するステップは、引き付けられたノード及び／又はストラ
ットの一部又は全部をインプラント装置の基体にマージするステップを含む。
【0008】
さらに、多孔質格子を備えるインプラント装置を製作する別の方法が提供される。本方
法は、コンピューティング装置によって、多孔質格子を備えるインプラント装置のモデル
を作成するステップを含む。作成するステップは、インプラント装置の境界面を有する初
期格子ボリュームを定義するステップを含む。作成するステップは、初期格子ボリューム
に複数のシードポイントを配置するステップを含む。作成するステップは、初期格子ボリ
ュームを複数の三次元領域に分割する複数のノード及びストラットを初期格子ボリューム
に配置し、それによって初期格子を定義するステップを含む。作成するステップは、初期
格子ボリュームと第２のボリュームとの間にトリミング境界が画定されるように、初期格
子ボリューム内に第２のボリュームを定義するステップを含む。作成するステップは、ト
リミング境界の外側に位置するストラット及びノード、並びにそれらの一部をモデルから
除去するステップを含む。
法は、コンピューティング装置によって、多孔質格子を備えるインプラント装置のモデル
を作成するステップを含む。作成するステップは、インプラント装置の境界面を有する初
期格子ボリュームを定義するステップを含む。作成するステップは、初期格子ボリューム
に複数のシードポイントを配置するステップを含む。作成するステップは、初期格子ボリ
ュームを複数の三次元領域に分割する複数のノード及びストラットを初期格子ボリューム
に配置し、それによって初期格子を定義するステップを含む。作成するステップは、初期
格子ボリュームと第２のボリュームとの間にトリミング境界が画定されるように、初期格
子ボリューム内に第２のボリュームを定義するステップを含む。作成するステップは、ト
リミング境界の外側に位置するストラット及びノード、並びにそれらの一部をモデルから
除去するステップを含む。
【0009】
本明細書に記載の任意の方法によって作成されたインプラント装置も提供される。
【0010】
様々な実施形態は、有利な特徴を強調することに重点を置いて、以下に説明する図と併
せて詳細に説明される。実施形態は例示のみを目的としており、そこに示され得るいかな
る尺度も、開示される技術の範囲を限定するものではない。図面は以下の図を含み、図に
おいて同様の符号は同様の部分を示す。
せて詳細に説明される。実施形態は例示のみを目的としており、そこに示され得るいかな
る尺度も、開示される技術の範囲を限定するものではない。図面は以下の図を含み、図に
おいて同様の符号は同様の部分を示す。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】いくつかの実施形態による、積層造形によって製作された膝蓋インプラントの骨に面する側を示す。
【0012】
【図2A】いくつかの実施形態による、インプラントの周囲と一体化されたストラットを備える多孔質格子のＣＡＤモデルを示す。
【0013】
【0014】
【図3】いくつかの実施形態による、インプラント基体の多孔質格子を含むための初期ボリュームのＣＡＤモデルを示す。
【0015】
【0016】
【0017】
【0018】
【図7】いくつかの実施形態による、トリミングされた多孔質格子のＣＡＤモデルを示す。
【0019】
【0020】
【0021】
【図10】いくつかの実施形態による、共形多孔質格子を備えるインプラントのＣＡＤモデルを生成するように構成されたコンピューティング装置を示す。
【0022】
【図11】いくつかの実施形態による、少なくとも１つのＣＡＤモデルに基づいて多孔質格子を備えるインプラント装置を製作するように構成された積層造形装置を示す。
【0023】
【図12】いくつかの実施形態による、共形の多孔質格子を備えるインプラント装置を製作する方法のフローチャートを示す。
【発明を実施するための形態】
【0024】
以下の説明及び例は、開示された発明のいくつかの例示的な実装形態、実施形態、及び
構成を詳細に示す。当業者は、本発明の範囲に包含される本発明の多数の変形形態及び修
正形態があることを認識するであろう。したがって、特定の例示的な実施形態の説明は、
本発明の範囲を限定するとみなされるべきではない。
構成を詳細に示す。当業者は、本発明の範囲に包含される本発明の多数の変形形態及び修
正形態があることを認識するであろう。したがって、特定の例示的な実施形態の説明は、
本発明の範囲を限定するとみなされるべきではない。
【0025】
本明細書に記載の技術の実装形態は、一般に、関節形成術用のインプラントに関し、よ
り具体的には、セメントレス膝関節全置換術用の、ダイレクトメタルレーザ焼結（ＤＭＬ
Ｓ）を活用する、例えば膝蓋インプラントなどのインプラントの積層造形に関する方法及
び装置に関する。
り具体的には、セメントレス膝関節全置換術用の、ダイレクトメタルレーザ焼結（ＤＭＬ
Ｓ）を活用する、例えば膝蓋インプラントなどのインプラントの積層造形に関する方法及
び装置に関する。
【0026】
本開示の一般的な解釈原理
新規なシステム、装置、及び方法の様々な態様は、添付の図面を参照して本明細書でよ
り十分に説明される。しかしながら、教示の開示は、多くの異なる形態で具体化されても
よく、本開示を通して提示される特定の構造又は機能に限定されると解釈されるべきでは
ない。むしろ、これらの態様は、本開示が徹底的かつ完全であるように、かつ本開示の範
囲を当業者に完全に伝えるように提供される。本明細書の教示に基づいて、当業者は、本
開示の任意の他の態様から独立して実施されるか、又は本開示の任意の他の態様と組み合
わせられるかにかかわらず、本開示の範囲が、本明細書に開示される新規なシステム、装
置、及び方法の任意の態様を対象とすることを意図していることを理解すべきである。例
えば、本明細書に記載の態様のうちの任意の１つ又は複数を使用してシステム又は装置が
実装されてもよく、方法が実施されてもよい。さらに、本開示の範囲は、本明細書に記載
の本開示の様々な態様に加えて、又はそれ以外の他の構造、機能、又は構造及び機能を使
用して実施される、当該システム、装置、又は方法を対象とすることを意図している。本
明細書に開示された任意の態様は、特許請求の範囲の１つ又は複数の要素に記載され得る
ことを理解されたい。好ましい態様のいくつかの利点及び長所が言及されているが、本開
示の範囲は、特定の利点、使用、又は目的に限定されることを意図するものではない。詳
細な説明及び図面は、本開示の限定ではなく単なる例示であり、本開示の範囲は、添付の
特許請求の範囲及びその均等物によって定義される。
新規なシステム、装置、及び方法の様々な態様は、添付の図面を参照して本明細書でよ
り十分に説明される。しかしながら、教示の開示は、多くの異なる形態で具体化されても
よく、本開示を通して提示される特定の構造又は機能に限定されると解釈されるべきでは
ない。むしろ、これらの態様は、本開示が徹底的かつ完全であるように、かつ本開示の範
囲を当業者に完全に伝えるように提供される。本明細書の教示に基づいて、当業者は、本
開示の任意の他の態様から独立して実施されるか、又は本開示の任意の他の態様と組み合
わせられるかにかかわらず、本開示の範囲が、本明細書に開示される新規なシステム、装
置、及び方法の任意の態様を対象とすることを意図していることを理解すべきである。例
えば、本明細書に記載の態様のうちの任意の１つ又は複数を使用してシステム又は装置が
実装されてもよく、方法が実施されてもよい。さらに、本開示の範囲は、本明細書に記載
の本開示の様々な態様に加えて、又はそれ以外の他の構造、機能、又は構造及び機能を使
用して実施される、当該システム、装置、又は方法を対象とすることを意図している。本
明細書に開示された任意の態様は、特許請求の範囲の１つ又は複数の要素に記載され得る
ことを理解されたい。好ましい態様のいくつかの利点及び長所が言及されているが、本開
示の範囲は、特定の利点、使用、又は目的に限定されることを意図するものではない。詳
細な説明及び図面は、本開示の限定ではなく単なる例示であり、本開示の範囲は、添付の
特許請求の範囲及びその均等物によって定義される。
【0027】
本明細書における複数対単数の用語の使用に関して、当業者は、文脈及び／又は用途に
適切であるように、複数から単数へ、及び／又は単数から複数へと変換することができる
。単数／複数の様々な置換は、明確にするために本明細書に明示的に記載され得る。
適切であるように、複数から単数へ、及び／又は単数から複数へと変換することができる
。単数／複数の様々な置換は、明確にするために本明細書に明示的に記載され得る。
【0028】
本明細書に記載されたもの又は動作の特性又は性質の絶対値を述べる場合、「実質的な
」、「実質的に」、「本質的に」、「およそ」という用語及び／又は程度を示す他の用語
又は語句は、数値範囲の特定の記載なしに使用され得る。本明細書に記載のもの又は動作
の特性又は性質に適用される場合、これらの用語は、その特性又は性質に関連する所望の
機能を提供することと一致する特性又は性質の範囲を指す。
」、「実質的に」、「本質的に」、「およそ」という用語及び／又は程度を示す他の用語
又は語句は、数値範囲の特定の記載なしに使用され得る。本明細書に記載のもの又は動作
の特性又は性質に適用される場合、これらの用語は、その特性又は性質に関連する所望の
機能を提供することと一致する特性又は性質の範囲を指す。
【0029】
特性又は性質に単一の数値が与えられる場合、与えられた数値の有効数字１桁以内にそ
の値の偏差を少なくとも含むと解釈されることを意図している。
の値の偏差を少なくとも含むと解釈されることを意図している。
【0030】
本明細書に記載のもの又は動作の特性又は性質を定義するために数値又は数値範囲が提
供される場合、その値又は範囲が程度を示す用語で限定されるか否かにかかわらず、特性
又は性質を測定する特定の方法も本明細書で定義され得る。特性又は性質を測定する特定
の方法が本明細書で定義されておらず、その特性又は性質について一般に受け入れられて
いる様々な測定方法がある場合、測定方法は、当業者によって、特性又は性質の記述及び
文脈を考慮して採用される可能性が最も高い測定方法として解釈されるべきである。さら
に、特性又は性質を測定するために当業者によって採用される可能性が同等に高い２つ以
上の測定方法がある場合、どの測定方法が選択されるかにかかわらず、値又は値の範囲が
満たされると解釈されるべきである。
供される場合、その値又は範囲が程度を示す用語で限定されるか否かにかかわらず、特性
又は性質を測定する特定の方法も本明細書で定義され得る。特性又は性質を測定する特定
の方法が本明細書で定義されておらず、その特性又は性質について一般に受け入れられて
いる様々な測定方法がある場合、測定方法は、当業者によって、特性又は性質の記述及び
文脈を考慮して採用される可能性が最も高い測定方法として解釈されるべきである。さら
に、特性又は性質を測定するために当業者によって採用される可能性が同等に高い２つ以
上の測定方法がある場合、どの測定方法が選択されるかにかかわらず、値又は値の範囲が
満たされると解釈されるべきである。
【0031】
本明細書、特に添付の特許請求の範囲（例えば、添付の特許請求の範囲の本体部）で使
用される用語は、特に別段の記載がない限り「オープン」用語として意図される（例えば
、「含む（including）」という用語は、「含むがこれに限定されない（including but n
ot limited to）」と解釈されるべきであり、「有する（having）」という用語は、「少
なくとも有する（having at least）」と解釈されるべきであり、「含む（includes）」
という用語は、「含むがこれに限定されない（includes but not limited to）」と解釈
されるべきである、など）ことが当業者によって理解されよう。
用される用語は、特に別段の記載がない限り「オープン」用語として意図される（例えば
、「含む（including）」という用語は、「含むがこれに限定されない（including but n
ot limited to）」と解釈されるべきであり、「有する（having）」という用語は、「少
なくとも有する（having at least）」と解釈されるべきであり、「含む（includes）」
という用語は、「含むがこれに限定されない（includes but not limited to）」と解釈
されるべきである、など）ことが当業者によって理解されよう。
【0032】
導入された請求項の記載において特定の数が意図される場合、そのような意図は請求項
に明示的に記載され、そのような記載がない場合、そのような意図は存在しないことが当
業者によってさらに理解されるであろう。理解を助けるために、例えば、以下の添付の特
許請求の範囲は、請求項の記載を導入するために「少なくとも１つの」及び「１つ又は複
数の」という導入句を使用することを含み得る。しかしながら、そのような語句の使用は
、１つの請求項が導入句「１つ又は複数の」又は「少なくとも１つの」及び「ａ」又は「
ａｎ」などの不定冠詞を含む場合であっても、不定冠詞「ａ」又は「ａｎ」による請求項
の記載の導入が、そのような導入された請求項の記載を含む任意の特定の請求項を、１つ
のみのそのような記載を含む実施形態に限定することを意味すると解釈されるべきではな
い（例えば、「１つの（a）」及び／又は「１つの（an）」は、典型的には、「少なくと
も１つの（at least one）」又は「１つ又は複数の（one or more）」を意味すると解釈
されるべきである）。請求項の記載を導入するために使用される定冠詞の使用についても
、同じことが当てはまる。さらに、たとえ導入された請求項の記載において特定の数が明
示的に記載されているとしても、当業者は、そのような記載が典型的には少なくとも記載
された数（例えば、他の修飾語を含まない「２つの記載」というありのままの記載は、典
型的には、少なくとも２つの記載、又は２つ以上の記載を意味する）を意味すると解釈さ
れるべきであることを認識するであろう。
に明示的に記載され、そのような記載がない場合、そのような意図は存在しないことが当
業者によってさらに理解されるであろう。理解を助けるために、例えば、以下の添付の特
許請求の範囲は、請求項の記載を導入するために「少なくとも１つの」及び「１つ又は複
数の」という導入句を使用することを含み得る。しかしながら、そのような語句の使用は
、１つの請求項が導入句「１つ又は複数の」又は「少なくとも１つの」及び「ａ」又は「
ａｎ」などの不定冠詞を含む場合であっても、不定冠詞「ａ」又は「ａｎ」による請求項
の記載の導入が、そのような導入された請求項の記載を含む任意の特定の請求項を、１つ
のみのそのような記載を含む実施形態に限定することを意味すると解釈されるべきではな
い（例えば、「１つの（a）」及び／又は「１つの（an）」は、典型的には、「少なくと
も１つの（at least one）」又は「１つ又は複数の（one or more）」を意味すると解釈
されるべきである）。請求項の記載を導入するために使用される定冠詞の使用についても
、同じことが当てはまる。さらに、たとえ導入された請求項の記載において特定の数が明
示的に記載されているとしても、当業者は、そのような記載が典型的には少なくとも記載
された数（例えば、他の修飾語を含まない「２つの記載」というありのままの記載は、典
型的には、少なくとも２つの記載、又は２つ以上の記載を意味する）を意味すると解釈さ
れるべきであることを認識するであろう。
【0033】
「Ａ、Ｂ、及びＣの少なくとも１つ」に類似した慣用表現が使用される場合、そのよう
な構文は、Ａのみ、Ｂのみ、Ｃのみ、ＣなしでＡ及びＢ、ＢなしでＡ及びＣ、ＡなしでＢ
及びＣ、並びにＡ、Ｂ、及びＣを有する体系を含むであろう。２つ以上の代替的な用語を
示す実質的にすべての選言的な語及び／又は句は、明細書、特許請求の範囲、又は図面上
のいずれかにかかわらず、用語の１つ、用語のいずれか、又は両方の用語を含む可能性を
考慮すると理解されるべきであることが当業者によってさらに理解されるであろう。例え
ば、「Ａ又はＢ」という語句は、ＢなしのＡ、ＡなしのＢ、並びにＡ及びＢを含むと理解
されるであろう。
な構文は、Ａのみ、Ｂのみ、Ｃのみ、ＣなしでＡ及びＢ、ＢなしでＡ及びＣ、ＡなしでＢ
及びＣ、並びにＡ、Ｂ、及びＣを有する体系を含むであろう。２つ以上の代替的な用語を
示す実質的にすべての選言的な語及び／又は句は、明細書、特許請求の範囲、又は図面上
のいずれかにかかわらず、用語の１つ、用語のいずれか、又は両方の用語を含む可能性を
考慮すると理解されるべきであることが当業者によってさらに理解されるであろう。例え
ば、「Ａ又はＢ」という語句は、ＢなしのＡ、ＡなしのＢ、並びにＡ及びＢを含むと理解
されるであろう。
【0034】
本開示に記載された実装形態に対する様々な変更は、当業者には容易に明らかになり得
、本明細書で定義された一般的な原理は、本開示の趣旨又は範囲から逸脱することなく他
の実装形態に適用され得る。したがって、本開示は、本明細書に示される実装形態に限定
されることを意図するものではなく、本明細書に開示される特許請求の範囲、原理、及び
新規の特徴と一致する最も広い範囲を与えられるべきである。「例示的」という用語は、
本明細書では「例、事例、又は説明としての役割を果たす」を意味するためのみに使用さ
れる。本明細書で「例示的」として説明される実施態様は、必ずしも他の実装形態よりも
好ましい又は有利であると解釈されるべきではない。
、本明細書で定義された一般的な原理は、本開示の趣旨又は範囲から逸脱することなく他
の実装形態に適用され得る。したがって、本開示は、本明細書に示される実装形態に限定
されることを意図するものではなく、本明細書に開示される特許請求の範囲、原理、及び
新規の特徴と一致する最も広い範囲を与えられるべきである。「例示的」という用語は、
本明細書では「例、事例、又は説明としての役割を果たす」を意味するためのみに使用さ
れる。本明細書で「例示的」として説明される実施態様は、必ずしも他の実装形態よりも
好ましい又は有利であると解釈されるべきではない。
【0035】
別個の実装形態の文脈で本明細書で説明される特定の特徴は、単一の実装形態において
組み合わせて実施することもできる。逆に、単一の実装形態の文脈で説明される様々な特
徴は、複数の実装形態において別々に、又は任意の適切な部分的組み合わせで実施するこ
ともできる。さらに、特徴は、特定の組み合わせで作用するものとして上記で説明するこ
とができ、さらにはそのように最初に特許請求することもできるが、特許請求された組み
合わせからの１つ又は複数の特徴を、ある場合において組み合わせから削除することがで
き、また、特許請求された組み合わせを、部分的な組み合わせ又は部分的な組み合わせの
変形に向けることができる。
組み合わせて実施することもできる。逆に、単一の実装形態の文脈で説明される様々な特
徴は、複数の実装形態において別々に、又は任意の適切な部分的組み合わせで実施するこ
ともできる。さらに、特徴は、特定の組み合わせで作用するものとして上記で説明するこ
とができ、さらにはそのように最初に特許請求することもできるが、特許請求された組み
合わせからの１つ又は複数の特徴を、ある場合において組み合わせから削除することがで
き、また、特許請求された組み合わせを、部分的な組み合わせ又は部分的な組み合わせの
変形に向けることができる。
【0036】
本開示のいくつかの例示的な実施形態の説明
本開示に従って製作された例示的なインプラントの最初の説明を、図１～図２Ｂに関連
して記載する。次いで、当該インプラントを製作するための例示的な技術を、図３～図１
２に関連してより詳細に説明する。本明細書に詳細に記載される具体例は膝蓋インプラン
トであるが、本明細書に記載される設計及び製作方法及びシステムは、多孔質構造が望ま
しいすべてのインプラントに適用することができる。
本開示に従って製作された例示的なインプラントの最初の説明を、図１～図２Ｂに関連
して記載する。次いで、当該インプラントを製作するための例示的な技術を、図３～図１
２に関連してより詳細に説明する。本明細書に詳細に記載される具体例は膝蓋インプラン
トであるが、本明細書に記載される設計及び製作方法及びシステムは、多孔質構造が望ま
しいすべてのインプラントに適用することができる。
【0037】
図１は、いくつかの実施形態による、積層造形によって製作された多孔質格子１１４を
含む膝蓋インプラント１０２の骨に面する側１１０を示す。いくつかの実施形態では、膝
蓋インプラント１０２は、固体チタン合金基材、例えばＴｉ－６ Ａｌ－４Ｖを含むこと
ができる。しかしながら、本出願はそのように限定されず、膝蓋インプラント１０２は、
追加的又は代替的に、任意の適切な金属、合金、ポリマー又は他の材料を含むことができ
る。膝蓋インプラント１０２の骨に面する側１１０は、患者の骨、例えば膝蓋骨を膝蓋イ
ンプラント１０２に固定するように構成された１つ又は複数のポスト１１２ａ、１１２ｂ
、１１２ｃ（１１２ａ～１１２ｃ）を備えることができる。インプラント手術後の治癒プ
ロセス中、患者の骨は、ポスト１１２ａ～１１２ｃを含む膝蓋インプラント１０２の骨に
面する側１１０に固着してもよく、それによって膝蓋インプラント１０２を適所に固定す
る。多孔質格子１１４は、ノードで交わる略直線状に延在するストラットを備えることが
できる。ノード及びストラットの位置は、例えば三次元ボロノイ分割に基づくランダム化
又は擬似ランダム化構造であってもよく、以下でより詳細に説明するように、積層造形技
術を活用して単一のステップで製作されてもよい。図１には示されていないが、膝蓋イン
プラント１０２は、患者の膝関節に当接するために実質的に適切に輪郭付けられた、骨に
面する側１１０の反対側の関節に面する、又は関節接合する側も備える。
含む膝蓋インプラント１０２の骨に面する側１１０を示す。いくつかの実施形態では、膝
蓋インプラント１０２は、固体チタン合金基材、例えばＴｉ－６ Ａｌ－４Ｖを含むこと
ができる。しかしながら、本出願はそのように限定されず、膝蓋インプラント１０２は、
追加的又は代替的に、任意の適切な金属、合金、ポリマー又は他の材料を含むことができ
る。膝蓋インプラント１０２の骨に面する側１１０は、患者の骨、例えば膝蓋骨を膝蓋イ
ンプラント１０２に固定するように構成された１つ又は複数のポスト１１２ａ、１１２ｂ
、１１２ｃ（１１２ａ～１１２ｃ）を備えることができる。インプラント手術後の治癒プ
ロセス中、患者の骨は、ポスト１１２ａ～１１２ｃを含む膝蓋インプラント１０２の骨に
面する側１１０に固着してもよく、それによって膝蓋インプラント１０２を適所に固定す
る。多孔質格子１１４は、ノードで交わる略直線状に延在するストラットを備えることが
できる。ノード及びストラットの位置は、例えば三次元ボロノイ分割に基づくランダム化
又は擬似ランダム化構造であってもよく、以下でより詳細に説明するように、積層造形技
術を活用して単一のステップで製作されてもよい。図１には示されていないが、膝蓋イン
プラント１０２は、患者の膝関節に当接するために実質的に適切に輪郭付けられた、骨に
面する側１１０の反対側の関節に面する、又は関節接合する側も備える。
【0038】
図２Ａは、いくつかの実施形態による、膝蓋インプラント１０２と一体化された多孔質
格子１１４の拡大されたＣＡＤモデルを示す。前述のように、多孔質格子１１４は、治癒
プロセス中の骨内部成長及びインプラント固定を容易にするために全体的な多孔性の所望
のレベルを維持しながら、所望の平均孔径を中心とする孔径のガウス分布を生成すること
ができる三次元ボロノイ分割に基づいた、ランダム化又は擬似ランダム化構造を備えるこ
とができる。多孔質格子１１４は、表面粗さ並びに初期の骨内部成長及び固定を増加させ
るために、その外側の骨に面する表面に複数の開放端を有する（例えば、ノードから片持
ち支持された）ストラット３０２を備えてもよい。多孔質格子１１４は、十分な機械的支
持を確保し、多孔質格子１１４と膝蓋インプラント１０２の中実基体との間を堅牢に接続
するために、膝蓋インプラント１０２の中実基体の縁特徴部３０６と一体化した複数のス
トラット３０４をさらに備えてもよい。図２Ｂは、いくつかの実施形態による、実際に製
作された多孔質格子１１４の拡大図を示す。
格子１１４の拡大されたＣＡＤモデルを示す。前述のように、多孔質格子１１４は、治癒
プロセス中の骨内部成長及びインプラント固定を容易にするために全体的な多孔性の所望
のレベルを維持しながら、所望の平均孔径を中心とする孔径のガウス分布を生成すること
ができる三次元ボロノイ分割に基づいた、ランダム化又は擬似ランダム化構造を備えるこ
とができる。多孔質格子１１４は、表面粗さ並びに初期の骨内部成長及び固定を増加させ
るために、その外側の骨に面する表面に複数の開放端を有する（例えば、ノードから片持
ち支持された）ストラット３０２を備えてもよい。多孔質格子１１４は、十分な機械的支
持を確保し、多孔質格子１１４と膝蓋インプラント１０２の中実基体との間を堅牢に接続
するために、膝蓋インプラント１０２の中実基体の縁特徴部３０６と一体化した複数のス
トラット３０４をさらに備えてもよい。図２Ｂは、いくつかの実施形態による、実際に製
作された多孔質格子１１４の拡大図を示す。
【0039】
図２Ａ及び図２Ｂは、ポスト１１２ａ～ｃで膝蓋インプラント１０２の縁特徴部３０６
と一体化する複数のストラット３０４を示しているが、本開示はそのように限定されず、
複数のストラット３０４はまた、多孔質格子１１４、例えば、膝蓋インプラント１０２の
骨に面する表面１１０の少なくとも一部及び／又はポスト１１２ａ～ｃの上面の少なくと
も一部（例えば、図１を参照）に当接する膝蓋インプラントの実質的にすべての表面に沿
って、膝蓋インプラント１０２の縁特徴部と一体化することもできる。
と一体化する複数のストラット３０４を示しているが、本開示はそのように限定されず、
複数のストラット３０４はまた、多孔質格子１１４、例えば、膝蓋インプラント１０２の
骨に面する表面１１０の少なくとも一部及び／又はポスト１１２ａ～ｃの上面の少なくと
も一部（例えば、図１を参照）に当接する膝蓋インプラントの実質的にすべての表面に沿
って、膝蓋インプラント１０２の縁特徴部と一体化することもできる。
【0040】
【0041】
図３は、いくつかの実施形態による、膝蓋インプラント１０２の多孔質格子１１４を含
むための初期ボリューム４０２のＣＡＤモデルを示す。初期ボリューム４０２及び膝蓋イ
ンプラント１０２の中実基体は、格子モデリングコンピュータソフトウェア、例えばニュ
ーヨーク（ニューヨーク州）のｎＴｏｐｏｌｏｇｙによるＥｌｅｍｅｎｔ及び／又はサン
ラフェル（カリフォルニア州）のＡｕｔｏｄｅｓｋによるＡｕｔｏｄｅｓｋ Ｗｉｔｈｉ
ｎ Ｍｅｄｉｃａｌを含む標準的なＣＡＤ技術を用いて設計することができる。初期ボリ
ューム４０２は、実質的に円筒形の形状と、ポスト１１２ｃの当接する縁特徴部で膝蓋イ
ンプラント１０２の勾配と実質的に一致するように湾曲する外側境界とを有するように示
されているが、本開示はそのように限定されず、初期ボリューム４０２は、任意の適切な
外側境界によって画定される任意の適切な形状を有してもよい。
むための初期ボリューム４０２のＣＡＤモデルを示す。初期ボリューム４０２及び膝蓋イ
ンプラント１０２の中実基体は、格子モデリングコンピュータソフトウェア、例えばニュ
ーヨーク（ニューヨーク州）のｎＴｏｐｏｌｏｇｙによるＥｌｅｍｅｎｔ及び／又はサン
ラフェル（カリフォルニア州）のＡｕｔｏｄｅｓｋによるＡｕｔｏｄｅｓｋ Ｗｉｔｈｉ
ｎ Ｍｅｄｉｃａｌを含む標準的なＣＡＤ技術を用いて設計することができる。初期ボリ
ューム４０２は、実質的に円筒形の形状と、ポスト１１２ｃの当接する縁特徴部で膝蓋イ
ンプラント１０２の勾配と実質的に一致するように湾曲する外側境界とを有するように示
されているが、本開示はそのように限定されず、初期ボリューム４０２は、任意の適切な
外側境界によって画定される任意の適切な形状を有してもよい。
【0042】
初期ボリューム４０２には、複数のシードポイントを配置することができる。これらの
シードポイントの少なくともいくつかの三次元分布は、ランダム又は擬似ランダムとする
ことができ、同一のボリューム、例えば残りのポスト１１２ａ、１１２ｂを囲む同様のボ
リュームでも繰り返し実行することができる。いくつかの実施形態では、これらのシード
ポイントの分布は、例えば、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、Ｇａｍｉｔ
ｏ ＭＮとＭａｄｄｏｃｋ ＳＣによるAccurate Multi－dimensional Poisson－disc Sa
mpling,ACM Transactions ON Graphics(2009)29,1,Article ８(December 2009)に記載さ
れているようなポアソン－ディスクサンプリング戦略に基づくことができる。ポアソン－
ディスクサンプリングを用いることにより、その後に初期格子ボリューム４０２の細分化
のためにボロノイ分割を適用するときに所望の目標セルサイズとなるシードポイントの指
定が可能になる。
シードポイントの少なくともいくつかの三次元分布は、ランダム又は擬似ランダムとする
ことができ、同一のボリューム、例えば残りのポスト１１２ａ、１１２ｂを囲む同様のボ
リュームでも繰り返し実行することができる。いくつかの実施形態では、これらのシード
ポイントの分布は、例えば、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、Ｇａｍｉｔ
ｏ ＭＮとＭａｄｄｏｃｋ ＳＣによるAccurate Multi－dimensional Poisson－disc Sa
mpling,ACM Transactions ON Graphics(2009)29,1,Article ８(December 2009)に記載さ
れているようなポアソン－ディスクサンプリング戦略に基づくことができる。ポアソン－
ディスクサンプリングを用いることにより、その後に初期格子ボリューム４０２の細分化
のためにボロノイ分割を適用するときに所望の目標セルサイズとなるシードポイントの指
定が可能になる。
【0043】
図４は、複数のストラット５０２によって複数の三次元領域に細分化された初期ボリュ
ーム４０２のＣＡＤモデルを示す。上述したように、いくつかの実装形態では、ストラッ
ト及びノードの位置は、ボロノイ分割に従って定義してもよい。図４に示すように、ボロ
ノイ分割を活用して、複数のストラット５０２によって接続された複数のノードを定義し
、初期ボリューム４０２を複数の三次元領域に細分化してもよい。
ーム４０２のＣＡＤモデルを示す。上述したように、いくつかの実装形態では、ストラッ
ト及びノードの位置は、ボロノイ分割に従って定義してもよい。図４に示すように、ボロ
ノイ分割を活用して、複数のストラット５０２によって接続された複数のノードを定義し
、初期ボリューム４０２を複数の三次元領域に細分化してもよい。
【0044】
一般化されたｎ次元ボロノイ分割技術は、２０世紀初期にＧｅｏｒｇｅｓ Ｖｏｒｏｎ
ｏｉによって定義された（例えば、“Nouvelles applications des parameters continus
a la theorie des forms quadratiques”, Premier Memoire,Sur quelques proprietes
des forms quadratiques positives parfaits..”, Journal fur die reine und angewan
dte Mathematik 133(1908):97-178、Ｖｏｒｏｎｏｉ，Ｇｅｏｒｇｅｓ、及び“Nouvelles
applications des parametres continus a la theorie des forms quadratiques Deuxie
me Memoire, Recherches sur les parallelloedres primitifs..”, Journal fur die re
ine und angewandte Mathematik 134(1908):198-287；136(1909):67-181を参照）。ボロ
ノイ分割の例示的なアルゴリズム実装は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる
、Ｇｕｉｂａｓらによる“Randomized incremental construction of Delaunay and Voro
noi diagrams”,Algorithmica(1992)7:381-413に記載されている。
ｏｉによって定義された（例えば、“Nouvelles applications des parameters continus
a la theorie des forms quadratiques”, Premier Memoire,Sur quelques proprietes
des forms quadratiques positives parfaits..”, Journal fur die reine und angewan
dte Mathematik 133(1908):97-178、Ｖｏｒｏｎｏｉ，Ｇｅｏｒｇｅｓ、及び“Nouvelles
applications des parametres continus a la theorie des forms quadratiques Deuxie
me Memoire, Recherches sur les parallelloedres primitifs..”, Journal fur die re
ine und angewandte Mathematik 134(1908):198-287；136(1909):67-181を参照）。ボロ
ノイ分割の例示的なアルゴリズム実装は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる
、Ｇｕｉｂａｓらによる“Randomized incremental construction of Delaunay and Voro
noi diagrams”,Algorithmica(1992)7:381-413に記載されている。
【0045】
結果として得られる格子５００は、初期ボリューム４０２の隣接する細分化された三次
元領域の接合境界に沿って延在する複数のストラット５０２と、ストラット５０２が互い
に交差する位置を定義する複数のノード５０４とを備える。ストラット及びノード位置は
、ボロノイ分割で使用される複数のシードポイントの位置によって定義されてもよい。
元領域の接合境界に沿って延在する複数のストラット５０２と、ストラット５０２が互い
に交差する位置を定義する複数のノード５０４とを備える。ストラット及びノード位置は
、ボロノイ分割で使用される複数のシードポイントの位置によって定義されてもよい。
【0046】
シードポイントの分布は、いくつかの非ランダム又は非擬似ランダム特性を有するよう
にしてもよい。例えば、シードポイント位置を生成するために用いられる（例えば、前述
のＧａｍｉｔｏに記載されている様々な戦略などの）サンプリング戦略に対して、格子の
いくつかの領域において他の領域よりもポイントの密度が高くなるようにバイアスをかけ
ることができる。これは、例えば、格子の外側境界から格子の内側境界にかけてシードポ
イントを高密度化するような分布を生成することによって格子特性を向上させるために、
行うことができる。これにより、格子の骨内部成長の特性を著しく低下させることなく、
格子の機械的強度を高めることができる。もちろん、ランダムなポイント分布内であって
も、異なるポイント密度を有する様々な領域を定義することができるが、上記のように、
局所領域におけるポイントの位置決めにはやはりかなりのランダム性があり得る。この場
合、ある領域内のポイント密度が他の領域と異なることは、ランダム又は擬似ランダムプ
ロセスのみでは合理的に生成できないポイント密度差を意味する。
にしてもよい。例えば、シードポイント位置を生成するために用いられる（例えば、前述
のＧａｍｉｔｏに記載されている様々な戦略などの）サンプリング戦略に対して、格子の
いくつかの領域において他の領域よりもポイントの密度が高くなるようにバイアスをかけ
ることができる。これは、例えば、格子の外側境界から格子の内側境界にかけてシードポ
イントを高密度化するような分布を生成することによって格子特性を向上させるために、
行うことができる。これにより、格子の骨内部成長の特性を著しく低下させることなく、
格子の機械的強度を高めることができる。もちろん、ランダムなポイント分布内であって
も、異なるポイント密度を有する様々な領域を定義することができるが、上記のように、
局所領域におけるポイントの位置決めにはやはりかなりのランダム性があり得る。この場
合、ある領域内のポイント密度が他の領域と異なることは、ランダム又は擬似ランダムプ
ロセスのみでは合理的に生成できないポイント密度差を意味する。
【0047】
図５は、いくつかの実施形態による、初期ボリューム４０２の外側境界に沿って延在す
る複数のストラット５０２を示すＣＡＤモデルを示す。格子５００の表面粗さを増加させ
るために、部分的又は全体的に初期ボリューム４０２の内部にあるトリミングボリューム
を定義してもよい。初期ボリューム４０２の骨に面する外側境界に一致する少なくともい
くつかのストラット５０２は、トリミングボリュームの外側にあり、少なくともいくつか
のストラットは、トリミングボリュームの表面を通り抜けて初期ボリューム４０２の表面
まで延びる。トリミングボリューム内の格子５００の一部はモデル内に維持されてもよい
が、一方で、初期ボリューム４０２内であってトリミングボリューム内ではない格子５０
０の一部はモデルから除去されてもよい。したがって、初期ボリューム４０２の外面とト
リミングボリュームの外面との間の外層は、トリミングボリュームの外側のストラット及
びノードをモデルから除去することによってトリミングすることができる。モデルのうち
トリミングボリュームの表面と交差するストラットは、交点又はその近傍で終端されても
よく、上述のようにフリーストラット端部を有する開放端ストラットの外面が生成される
。
る複数のストラット５０２を示すＣＡＤモデルを示す。格子５００の表面粗さを増加させ
るために、部分的又は全体的に初期ボリューム４０２の内部にあるトリミングボリューム
を定義してもよい。初期ボリューム４０２の骨に面する外側境界に一致する少なくともい
くつかのストラット５０２は、トリミングボリュームの外側にあり、少なくともいくつか
のストラットは、トリミングボリュームの表面を通り抜けて初期ボリューム４０２の表面
まで延びる。トリミングボリューム内の格子５００の一部はモデル内に維持されてもよい
が、一方で、初期ボリューム４０２内であってトリミングボリューム内ではない格子５０
０の一部はモデルから除去されてもよい。したがって、初期ボリューム４０２の外面とト
リミングボリュームの外面との間の外層は、トリミングボリュームの外側のストラット及
びノードをモデルから除去することによってトリミングすることができる。モデルのうち
トリミングボリュームの表面と交差するストラットは、交点又はその近傍で終端されても
よく、上述のようにフリーストラット端部を有する開放端ストラットの外面が生成される
。
【0048】
そのような格子トリミングの結果の一例が図６に示されており、図は、トリミング境界
の外側の複数のストラット５０２の少なくとも一部を除去することによってモデルが修正
された、トリミングされた格子７０２のＣＡＤモデルを示している。いくつかの実施形態
では、フリーストラットは、トリミングボリューム境界に対する初期の端位置及び／又は
向きを有することによって、トリミング後に操作されてもよい。これにより、格子の製造
性を向上させたり、強度や摩擦係数などの格子の物理的特性を変更したりすることができ
る。例えば、フリーストラット端部のグループは、残りのフリーストラット端部よりもト
リミングボリューム境界からさらに外側に延在してもよい。グループは、フリーストラッ
ト端部の総数に対するいくつかの割合を示す、フリーストラット端部のランダム又は擬似
ランダムに選択されたサブセットとして選択されてもよい。フリーな端部を有するストラ
ットのトリミングボリューム境界に対する配向角も操作することができる。例えば、表面
法線に対する角度は、特定の範囲内に含むことができる。この角度の外側にあるフリース
トラット端部を有する任意のストラットを境界交点における法線ベクトルに向かって回転
させて、法線に対して正常範囲内のどこかの角度にすることができる。この再配向は、ラ
ンダム化又は擬似ランダム化することができる。例えば、所望の角度範囲外であり、した
がって再配向を必要とするストラットごとに、所望の範囲内のランダム又は擬似ランダム
な角度を選択することができ、各ストラットは、そのストラットに対して選択された法線
から角度をつけるように再配向することができる。上述の両方のフリーストラット操作が
トリミングされた１つの格子構造に対して実行でき、結果、一部又は全部のフリーストラ
ット端部の長さ及び向きの両方が変更されることが理解されよう。
の外側の複数のストラット５０２の少なくとも一部を除去することによってモデルが修正
された、トリミングされた格子７０２のＣＡＤモデルを示している。いくつかの実施形態
では、フリーストラットは、トリミングボリューム境界に対する初期の端位置及び／又は
向きを有することによって、トリミング後に操作されてもよい。これにより、格子の製造
性を向上させたり、強度や摩擦係数などの格子の物理的特性を変更したりすることができ
る。例えば、フリーストラット端部のグループは、残りのフリーストラット端部よりもト
リミングボリューム境界からさらに外側に延在してもよい。グループは、フリーストラッ
ト端部の総数に対するいくつかの割合を示す、フリーストラット端部のランダム又は擬似
ランダムに選択されたサブセットとして選択されてもよい。フリーな端部を有するストラ
ットのトリミングボリューム境界に対する配向角も操作することができる。例えば、表面
法線に対する角度は、特定の範囲内に含むことができる。この角度の外側にあるフリース
トラット端部を有する任意のストラットを境界交点における法線ベクトルに向かって回転
させて、法線に対して正常範囲内のどこかの角度にすることができる。この再配向は、ラ
ンダム化又は擬似ランダム化することができる。例えば、所望の角度範囲外であり、した
がって再配向を必要とするストラットごとに、所望の範囲内のランダム又は擬似ランダム
な角度を選択することができ、各ストラットは、そのストラットに対して選択された法線
から角度をつけるように再配向することができる。上述の両方のフリーストラット操作が
トリミングされた１つの格子構造に対して実行でき、結果、一部又は全部のフリーストラ
ット端部の長さ及び向きの両方が変更されることが理解されよう。
【0049】
トリミングされた格子７０２と膝蓋インプラント１０２の中実基体との一体化をさらに
向上させるために、膝蓋インプラント１０２の中実基体に直接隣接するトリミングされた
格子７０２のノードの少なくともいくつか、及び関連するストラットは、膝蓋インプラン
ト１０２の中実基体に引き付けられ、引き付けられたノード及び関連するストラットの少
なくとも一部が、膝蓋インプラント１０２の中実基体のモデル境界内に配置される。例え
ば、図７は、図６と実質的に同様であるが、膝蓋インプラント１０２の中実基体上のトリ
ミングされた格子ボリューム７０２の境界８０２をさらに視覚的に示すトリミングされた
格子７０２のＣＡＤモデルを示す。図８は、膝蓋インプラント１０２の中実基体に引き付
けられた、膝蓋インプラント１０２の中実基体に直接隣接する、１つ又は複数のノード及
び関連するストラット９０２を有するトリミングされた格子７０２のＣＡＤモデルを示す
。図８は、引き付けるステップの視覚化を容易にするために、膝蓋インプラント１０２の
骨に面する側１１０を半透明の図としてさらに示す。図９は、膝蓋インプラント１０２の
中実基体にマージされた、１つ又は複数の引き付けられたノード及び関連するストラット
９０２を有するトリミングされた格子７０２のＣＡＤモデルを示す。
向上させるために、膝蓋インプラント１０２の中実基体に直接隣接するトリミングされた
格子７０２のノードの少なくともいくつか、及び関連するストラットは、膝蓋インプラン
ト１０２の中実基体に引き付けられ、引き付けられたノード及び関連するストラットの少
なくとも一部が、膝蓋インプラント１０２の中実基体のモデル境界内に配置される。例え
ば、図７は、図６と実質的に同様であるが、膝蓋インプラント１０２の中実基体上のトリ
ミングされた格子ボリューム７０２の境界８０２をさらに視覚的に示すトリミングされた
格子７０２のＣＡＤモデルを示す。図８は、膝蓋インプラント１０２の中実基体に引き付
けられた、膝蓋インプラント１０２の中実基体に直接隣接する、１つ又は複数のノード及
び関連するストラット９０２を有するトリミングされた格子７０２のＣＡＤモデルを示す
。図８は、引き付けるステップの視覚化を容易にするために、膝蓋インプラント１０２の
骨に面する側１１０を半透明の図としてさらに示す。図９は、膝蓋インプラント１０２の
中実基体にマージされた、１つ又は複数の引き付けられたノード及び関連するストラット
９０２を有するトリミングされた格子７０２のＣＡＤモデルを示す。
【0050】
トリミングされた格子７０２の引き付けられたノード及びストラットが膝蓋インプラン
ト１０２の中実基体にマージされると、ストラット５０２の全部又は一部は、適切なかつ
／又は所望の厚さ、及び／又は断面形状、例えば実質的な円形の断面形状になるように厚
くすることができる。しかしながら、ストラット５０２の任意の適切な断面形状も考慮さ
れる。いくつかの実装形態では、格子の異なる領域によってストラット特性を変化させる
ことができる。そのような手順の用途の１つは、上述のバイアスをかけたシードポイント
分布と同様の利点を得るためであり得る。この実装形態では、特定のストラットの断面直
径は、ストラット上の所与の点（例えば、中心点又は終点）と外側境界上の点との間の最
短距離の線形関数、非線形関数、階段関数、又は任意の他の関数として変化させることが
できる。この距離は、その特定のストラットの断面積を定義するために、最小断面積と乗
算される倍率を定義してもよい。外側境界からの距離が増加するにつれて関数が増加する
場合、ストラットは格子の外側境界から内側境界にかけて徐々に厚くなり、外側表面から
内側に向かって多孔率が減少する。
ト１０２の中実基体にマージされると、ストラット５０２の全部又は一部は、適切なかつ
／又は所望の厚さ、及び／又は断面形状、例えば実質的な円形の断面形状になるように厚
くすることができる。しかしながら、ストラット５０２の任意の適切な断面形状も考慮さ
れる。いくつかの実装形態では、格子の異なる領域によってストラット特性を変化させる
ことができる。そのような手順の用途の１つは、上述のバイアスをかけたシードポイント
分布と同様の利点を得るためであり得る。この実装形態では、特定のストラットの断面直
径は、ストラット上の所与の点（例えば、中心点又は終点）と外側境界上の点との間の最
短距離の線形関数、非線形関数、階段関数、又は任意の他の関数として変化させることが
できる。この距離は、その特定のストラットの断面積を定義するために、最小断面積と乗
算される倍率を定義してもよい。外側境界からの距離が増加するにつれて関数が増加する
場合、ストラットは格子の外側境界から内側境界にかけて徐々に厚くなり、外側表面から
内側に向かって多孔率が減少する。
【0051】
上述のプロセスを利用することにより、インプラント用の大ボリューム多孔質格子モデ
ルを有するインプラント、例えば膝蓋インプラント１０２を、単一のストラット及びノー
ド定義ステップで作成することができる。従来の分割方法では、多孔質格子のより大きな
所望の全体ボリュームを個別に分割したサブボリュームを整列させて接合するための追加
の演算が必要であった。したがって、そのような上述のプロセスは、別々に生成された格
子の複数のタイル又は複数の細分化されたボリュームを接合するステップ、又はそれらの
中の冗長な特徴を分解するステップを排除することができ、より効率的な設計及び／又は
製作プロセスを提供する。さらに、より大きな格子ボリュームを作成した後にボリューム
の外面をトリミングするプロセスは、格子の表面全体に対して垂直又は略垂直に延びるス
トラットを含む、格子の表面全体から様々な角度で外側に延びる開放端ストラットを生成
する効率的な方法である。
ルを有するインプラント、例えば膝蓋インプラント１０２を、単一のストラット及びノー
ド定義ステップで作成することができる。従来の分割方法では、多孔質格子のより大きな
所望の全体ボリュームを個別に分割したサブボリュームを整列させて接合するための追加
の演算が必要であった。したがって、そのような上述のプロセスは、別々に生成された格
子の複数のタイル又は複数の細分化されたボリュームを接合するステップ、又はそれらの
中の冗長な特徴を分解するステップを排除することができ、より効率的な設計及び／又は
製作プロセスを提供する。さらに、より大きな格子ボリュームを作成した後にボリューム
の外面をトリミングするプロセスは、格子の表面全体に対して垂直又は略垂直に延びるス
トラットを含む、格子の表面全体から様々な角度で外側に延びる開放端ストラットを生成
する効率的な方法である。
【0052】
上述のＣＡＤモデリング及び製作プロセスは、以下の図１０に関連して説明するような
コンピューティング装置１１００、及び／又は以下の図１１に関連して説明するような製
作装置１２００を利用して実行することができる。コンピューティング装置１１００及び
製作装置１２００は別個の装置として図示及び説明されているが、本開示はそのように限
定されず、コンピューティング装置１１００及び製作装置１２００は同じ装置内に配置さ
れてもよい。
コンピューティング装置１１００、及び／又は以下の図１１に関連して説明するような製
作装置１２００を利用して実行することができる。コンピューティング装置１１００及び
製作装置１２００は別個の装置として図示及び説明されているが、本開示はそのように限
定されず、コンピューティング装置１１００及び製作装置１２００は同じ装置内に配置さ
れてもよい。
【0053】
図１０は、いくつかの実施形態による、多孔質格子を備えるインプラントのＣＡＤモデ
ルを生成するように構成されたコンピューティング装置１１００を示す。コンピューティ
ング装置１１００は、記憶装置１１３０を備えることができ、記憶装置１１３０は、１つ
又は複数のＣＡＤプログラムを格納するように構成されたコンピュータメモリ、例えばニ
ューヨーク（ニューヨーク州）のｎＴｏｐｏｌｏｇｙによるＥｌｅｍｅｎｔ及び／又はサ
ンラフェル（カリフォルニア州）のＡｕｔｏｄｅｓｋによるＡｕｔｏｄｅｓｋ Ｗｉｔｈ
ｉｎ Ｍｅｄｉｃａｌを備えることができる。記憶装置１１３０はまた、図１～図９のい
ずれかに関連して前述したようなインプラントのＣＡＤモデルを格納するように構成され
てもよい。
ルを生成するように構成されたコンピューティング装置１１００を示す。コンピューティ
ング装置１１００は、記憶装置１１３０を備えることができ、記憶装置１１３０は、１つ
又は複数のＣＡＤプログラムを格納するように構成されたコンピュータメモリ、例えばニ
ューヨーク（ニューヨーク州）のｎＴｏｐｏｌｏｇｙによるＥｌｅｍｅｎｔ及び／又はサ
ンラフェル（カリフォルニア州）のＡｕｔｏｄｅｓｋによるＡｕｔｏｄｅｓｋ Ｗｉｔｈ
ｉｎ Ｍｅｄｉｃａｌを備えることができる。記憶装置１１３０はまた、図１～図９のい
ずれかに関連して前述したようなインプラントのＣＡＤモデルを格納するように構成され
てもよい。
【0054】
コンピューティング装置１１００は、記憶装置１１３０内に保持された非一時的なコン
ピュータ可読命令に基づいて１つ又は複数の動作を実行して、前述のインプラントのＣＡ
Ｄモデルを生成するように構成されたプロセッサ１１２０をさらに備えることができる。
ピュータ可読命令に基づいて１つ又は複数の動作を実行して、前述のインプラントのＣＡ
Ｄモデルを生成するように構成されたプロセッサ１１２０をさらに備えることができる。
【0055】
コンピューティング装置１１００は、グラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）１
１１０をさらに備えることができ、グラフィカルユーザインタフェース１１１０は、ＣＡ
Ｄモデルを設計者及び／又はユーザに表示するように構成されたディスプレイ１１１２を
含むことができる。コンピューティング装置１１００は、上述の原理で作成されたモデル
に対するＣＡＤファイルのユーザ入力及び出力を受け入れるように構成された入力／出力
１１４０をさらに備えることができる。いくつかの実施形態では、入力／出力１１４０は
ＧＵＩ１１１０内に組み込まれてもよいが、本開示はそのように限定されない。
１１０をさらに備えることができ、グラフィカルユーザインタフェース１１１０は、ＣＡ
Ｄモデルを設計者及び／又はユーザに表示するように構成されたディスプレイ１１１２を
含むことができる。コンピューティング装置１１００は、上述の原理で作成されたモデル
に対するＣＡＤファイルのユーザ入力及び出力を受け入れるように構成された入力／出力
１１４０をさらに備えることができる。いくつかの実施形態では、入力／出力１１４０は
ＧＵＩ１１１０内に組み込まれてもよいが、本開示はそのように限定されない。
【0056】
図１１は、いくつかの実施形態による、少なくとも１つのＣＡＤモデルに基づいて多孔
質格子を備えるインプラント装置を製作するように構成された製作装置１２００を示す。
いくつかの実施形態では、製作装置１２００は、ダイレクトメタルレーザ焼結（ＤＭＬＳ
）などの積層造形（ＡＭ）技術を活用することができ、これは、例えばチタン又はチタン
合金などの可融性材料の層を、例えばレーザなどの加熱源に選択的にさらす技術である。
そのような技術は、例えば、その全体が参照により本明細書に組み込まれる、Ａｂｅらに
よる“Manufacturing of Titanium Parts for Medical Purposes by Selective Laser Me
lting,” Proceedings of The Eighth International Conference ON Rapid Prototyping
(June 12-13,2000)288-293に記載されているように周知である。
質格子を備えるインプラント装置を製作するように構成された製作装置１２００を示す。
いくつかの実施形態では、製作装置１２００は、ダイレクトメタルレーザ焼結（ＤＭＬＳ
）などの積層造形（ＡＭ）技術を活用することができ、これは、例えばチタン又はチタン
合金などの可融性材料の層を、例えばレーザなどの加熱源に選択的にさらす技術である。
そのような技術は、例えば、その全体が参照により本明細書に組み込まれる、Ａｂｅらに
よる“Manufacturing of Titanium Parts for Medical Purposes by Selective Laser Me
lting,” Proceedings of The Eighth International Conference ON Rapid Prototyping
(June 12-13,2000)288-293に記載されているように周知である。
【0057】
Ａｂｅらに記載された任意又はすべての特徴に加えて、かつ／又は代替として、製作装
置１２００は記憶装置１２３０を含むことができ、記憶装置１２３０は、多孔質格子を備
えるインプラント装置の製作用の１つ又は複数のＣＡＤモデル、並びに、図１～図９のい
ずれかに関連して前述したような１つ又は複数のＣＡＤモデルに基づいて、多孔質格子を
備えるインプラント装置を製造するために製造装置のレーザ及び他の動作を制御するよう
に構成された１つ又は複数のコンピュータプログラムを格納するように構成されたコンピ
ュータメモリを備えることができる。
置１２００は記憶装置１２３０を含むことができ、記憶装置１２３０は、多孔質格子を備
えるインプラント装置の製作用の１つ又は複数のＣＡＤモデル、並びに、図１～図９のい
ずれかに関連して前述したような１つ又は複数のＣＡＤモデルに基づいて、多孔質格子を
備えるインプラント装置を製造するために製造装置のレーザ及び他の動作を制御するよう
に構成された１つ又は複数のコンピュータプログラムを格納するように構成されたコンピ
ュータメモリを備えることができる。
【0058】
製作装置１２００は、前述のような１つ又は複数のＣＡＤモデルに基づいてインプラン
トを製作するための１つ又は複数の動作を、記憶装置１２３０内に保持された非一時的な
コンピュータ可読命令に基づいて実行するように構成されたプロセッサ１２２０をさらに
備えることができる。
トを製作するための１つ又は複数の動作を、記憶装置１２３０内に保持された非一時的な
コンピュータ可読命令に基づいて実行するように構成されたプロセッサ１２２０をさらに
備えることができる。
【0059】
製作装置１２００は、グラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）１２１０をさらに
備えることができ、グラフィカルユーザインタフェース１２１０は、製作プロセスに関す
る情報をユーザに表示するように構成されたディスプレイ１２１２を含むことができる。
製作装置１２００は、ユーザ入力を受け入れるように構成された周辺入力装置１２４０を
さらに備えることができる。いくつかの実施形態では、周辺入力装置１２４０はＧＵＩ１
２１０内に組み込まれてもよいが、本開示はそのように限定されない。
備えることができ、グラフィカルユーザインタフェース１２１０は、製作プロセスに関す
る情報をユーザに表示するように構成されたディスプレイ１２１２を含むことができる。
製作装置１２００は、ユーザ入力を受け入れるように構成された周辺入力装置１２４０を
さらに備えることができる。いくつかの実施形態では、周辺入力装置１２４０はＧＵＩ１
２１０内に組み込まれてもよいが、本開示はそのように限定されない。
【0060】
製作装置１２００は製作機器１２５０をさらに含むことができ、製作機器１２５０は、
少なくともＡｂｅらによって記載されたようなＤＭＬＳ ＡＭ技術を実行するためのいず
れか及びすべての機器を備えてもよい。
少なくともＡｂｅらによって記載されたようなＤＭＬＳ ＡＭ技術を実行するためのいず
れか及びすべての機器を備えてもよい。
【0061】
図１２は、いくつかの実施形態による、多孔質格子を備えるインプラント装置を製作す
る方法のフローチャート１３００を示す。フローチャート１３００は、図１～図１１のい
ずれかに関連して前述したように、図１０及び図１１のコンピューティング装置１１００
及び製作装置１２００のいずれか又は両方によって全体的又は部分的に実行されてもよい
。
る方法のフローチャート１３００を示す。フローチャート１３００は、図１～図１１のい
ずれかに関連して前述したように、図１０及び図１１のコンピューティング装置１１００
及び製作装置１２００のいずれか又は両方によって全体的又は部分的に実行されてもよい
。
【0062】
ブロック１３０２において、フローチャート１３００は、コンピューティング装置によ
って、多孔質格子を備えるインプラント装置のモデルを作成するステップを含む。例えば
、図１０のコンピューティング装置１１００は、多孔質格子１１４を備える膝蓋インプラ
ント１０２のＣＡＤモデルを作成するように構成されてもよい。多孔質格子１１４は、所
望の平均孔径を中心とし、所望の半値幅を有する孔径のガウス分布を含んでもよい。膝蓋
インプラント１０２は、患者の骨を膝蓋インプラント１０２に固定するように構成された
少なくとも１つのポスト１１２ａ～１１２ｃを備える。前述のように、ブロック１３０２
の作成プロセスは、以下のブロック１３０４～ブロック１３２０のうちの１つ又は複数に
よって説明されるような１つ又は複数のステップ、ブロック、及び／又はプロセスを含ん
でもよい。
って、多孔質格子を備えるインプラント装置のモデルを作成するステップを含む。例えば
、図１０のコンピューティング装置１１００は、多孔質格子１１４を備える膝蓋インプラ
ント１０２のＣＡＤモデルを作成するように構成されてもよい。多孔質格子１１４は、所
望の平均孔径を中心とし、所望の半値幅を有する孔径のガウス分布を含んでもよい。膝蓋
インプラント１０２は、患者の骨を膝蓋インプラント１０２に固定するように構成された
少なくとも１つのポスト１１２ａ～１１２ｃを備える。前述のように、ブロック１３０２
の作成プロセスは、以下のブロック１３０４～ブロック１３２０のうちの１つ又は複数に
よって説明されるような１つ又は複数のステップ、ブロック、及び／又はプロセスを含ん
でもよい。
【0063】
ブロック１３０４において、フローチャート１３００は、インプラント装置の境界面を
有する初期格子ボリュームを定義するステップを含む。例えば、コンピューティング装置
１１００のプロセッサ１１２０は、膝蓋インプラント１０２に対して境界面を有する初期
格子ボリューム４０２を定義するように構成されてもよい。
有する初期格子ボリュームを定義するステップを含む。例えば、コンピューティング装置
１１００のプロセッサ１１２０は、膝蓋インプラント１０２に対して境界面を有する初期
格子ボリューム４０２を定義するように構成されてもよい。
【0064】
ブロック１３０６において、フローチャート１３００は、初期格子ボリュームに複数の
シードポイントを配置するステップを含む。例えば、コンピューティング装置１１００の
プロセッサ１１２０は、初期格子ボリューム４０２に複数のシードポイントを配置するよ
うに構成されてもよい。シードポイントの分布は、例えば前述のポアソン－ディスクサン
プリング戦略に基づいて擬似ランダムとすることができる。
シードポイントを配置するステップを含む。例えば、コンピューティング装置１１００の
プロセッサ１１２０は、初期格子ボリューム４０２に複数のシードポイントを配置するよ
うに構成されてもよい。シードポイントの分布は、例えば前述のポアソン－ディスクサン
プリング戦略に基づいて擬似ランダムとすることができる。
【0065】
ブロック１３０８において、フローチャート１３００は、複数のノード及びノード同士
を接続するストラットを初期格子ボリュームに配置して、初期格子ボリュームを複数の三
次元領域に分割し、それによって初期格子を定義するステップを含む。各三次元領域は、
複数のシードポイントのうちの各シードポイントを囲む。例えば、コンピューティング装
置１１００のプロセッサ１１２０は、ノード５０４及びノード同士を接続する複数のスト
ラット５０２を初期格子ボリューム４０２に配置して、初期格子ボリューム４０２を複数
の三次元領域に分割し、それによって初期格子５００を定義するように構成されてもよい
。図示のように、各ストラット５０２は、２つのノード５０４を接続することができる。
このブロックは、前述したボロノイ分割を活用して実行してもよい。
を接続するストラットを初期格子ボリュームに配置して、初期格子ボリュームを複数の三
次元領域に分割し、それによって初期格子を定義するステップを含む。各三次元領域は、
複数のシードポイントのうちの各シードポイントを囲む。例えば、コンピューティング装
置１１００のプロセッサ１１２０は、ノード５０４及びノード同士を接続する複数のスト
ラット５０２を初期格子ボリューム４０２に配置して、初期格子ボリューム４０２を複数
の三次元領域に分割し、それによって初期格子５００を定義するように構成されてもよい
。図示のように、各ストラット５０２は、２つのノード５０４を接続することができる。
このブロックは、前述したボロノイ分割を活用して実行してもよい。
【0066】
ブロック１３１０において、フローチャート１３００は、初期格子ボリュームと第２の
ボリュームとの間にトリミング境界が画定されるように、初期格子ボリューム内に第２の
ボリュームを定義するステップを含む。例えば、コンピューティング装置１１００のプロ
セッサ１１２０は、初期格子ボリューム４０２と第２のボリュームとの間にトリミング境
界が画定されるように、初期格子ボリューム４０２内に第２のボリュームを定義するよう
に構成されてもよい。
ボリュームとの間にトリミング境界が画定されるように、初期格子ボリューム内に第２の
ボリュームを定義するステップを含む。例えば、コンピューティング装置１１００のプロ
セッサ１１２０は、初期格子ボリューム４０２と第２のボリュームとの間にトリミング境
界が画定されるように、初期格子ボリューム４０２内に第２のボリュームを定義するよう
に構成されてもよい。
【0067】
ブロック１３１２において、フローチャート１３００は、トリミング境界の外側に位置
するストラット及びノードをモデルから除去することを含む。例えば、コンピューティン
グ装置１１００のプロセッサ１１２０は、初期格子ボリューム４０２内に位置するが第２
のボリューム内には位置しないストラット及びノードを除去するように構成されてもよい
。このノード及びストラットの除去は、初期格子５００を、トリミング境界の外側のスト
ラット５０２の少なくとも一部を除外するトリミングされた格子７０２に変換する。
するストラット及びノードをモデルから除去することを含む。例えば、コンピューティン
グ装置１１００のプロセッサ１１２０は、初期格子ボリューム４０２内に位置するが第２
のボリューム内には位置しないストラット及びノードを除去するように構成されてもよい
。このノード及びストラットの除去は、初期格子５００を、トリミング境界の外側のスト
ラット５０２の少なくとも一部を除外するトリミングされた格子７０２に変換する。
【0068】
ブロック１３１４において、フローチャート１３００は、１つ又は複数のノード及び／
又はストラットをインプラント装置の基体に向かって引き付け、少なくとも１つのノード
又はストラットがインプラント装置の基体と一致して、又は少なくとも部分的にインプラ
ント装置の基体内に配置されるようにするステップを含む。例えば、コンピューティング
装置１１００のプロセッサ１１２０は、１つ又は複数のノード及び／又はストラットを膝
蓋インプラント１０２の基体に向かって引き付け、少なくとも１つのノード又はストラッ
トが膝蓋インプラント１０２の基体と一致して、又は少なくとも部分的に膝蓋インプラン
ト１０２の基体内に配置するように構成されてもよい。
又はストラットをインプラント装置の基体に向かって引き付け、少なくとも１つのノード
又はストラットがインプラント装置の基体と一致して、又は少なくとも部分的にインプラ
ント装置の基体内に配置されるようにするステップを含む。例えば、コンピューティング
装置１１００のプロセッサ１１２０は、１つ又は複数のノード及び／又はストラットを膝
蓋インプラント１０２の基体に向かって引き付け、少なくとも１つのノード又はストラッ
トが膝蓋インプラント１０２の基体と一致して、又は少なくとも部分的に膝蓋インプラン
ト１０２の基体内に配置するように構成されてもよい。
【0069】
ブロック１３１６において、フローチャート１３００は、引き付けられたノード及び／
又はストラットの一部又は全部をインプラント装置の基体にマージするステップを含む。
例えば、コンピューティング装置１１００のプロセッサ１１２０は、引き付けられたノー
ド５０４及び／又はストラット５０２の一部又は全部を膝蓋インプラント１０２の基体に
マージするように構成されてもよい。
又はストラットの一部又は全部をインプラント装置の基体にマージするステップを含む。
例えば、コンピューティング装置１１００のプロセッサ１１２０は、引き付けられたノー
ド５０４及び／又はストラット５０２の一部又は全部を膝蓋インプラント１０２の基体に
マージするように構成されてもよい。
【0070】
ブロック１３１８において、フローチャート１３００は、所望の厚さ及び所望の断面形
状を有するように複数のストラットの少なくともいくつかを調整するステップを含む。例
えば、コンピューティング装置１１００のプロセッサ１１２０は、所望の厚さ及び／又は
所望の断面形状、例えば実質的な円形の形状を有するようにストラット５０２の少なくと
もいくつかを厚くするように構成されてもよい。
状を有するように複数のストラットの少なくともいくつかを調整するステップを含む。例
えば、コンピューティング装置１１００のプロセッサ１１２０は、所望の厚さ及び／又は
所望の断面形状、例えば実質的な円形の形状を有するようにストラット５０２の少なくと
もいくつかを厚くするように構成されてもよい。
【0071】
ブロック１３２０において、フローチャート１３００は、モデルに従って可融性材料を
加熱源にさらすことによって少なくとも部分的に多孔質格子を備えるインプラント装置を
製作するステップを含む。例えば、プロセッサ１２２０は、ＣＡＤモデルに従って、可融
性材料、例えばチタン又はチタン合金を、例えばレーザなどの加熱源にさらすことによっ
て、少なくとも部分的に多孔質格子１１４を備える膝蓋インプラント１０２を製作するよ
うに、製作装置１２００（図１１）の製作機器１２５０に指示するように構成されてもよ
い。
加熱源にさらすことによって少なくとも部分的に多孔質格子を備えるインプラント装置を
製作するステップを含む。例えば、プロセッサ１２２０は、ＣＡＤモデルに従って、可融
性材料、例えばチタン又はチタン合金を、例えばレーザなどの加熱源にさらすことによっ
て、少なくとも部分的に多孔質格子１１４を備える膝蓋インプラント１０２を製作するよ
うに、製作装置１２００（図１１）の製作機器１２５０に指示するように構成されてもよ
い。
【0072】
本明細書に開示される方法は、記載された方法を達成するための１つ又は複数のステッ
プ又は動作を含む。方法ステップ及び／又は動作は、特許請求の範囲から逸脱することな
く入れ替えることができる。言い換えれば、ステップ又は動作の特定の順序が指定されな
い限り、特定のステップ及び／又は動作の順序及び／又は使用は、特許請求の範囲から逸
脱することなく変更することができる。
プ又は動作を含む。方法ステップ及び／又は動作は、特許請求の範囲から逸脱することな
く入れ替えることができる。言い換えれば、ステップ又は動作の特定の順序が指定されな
い限り、特定のステップ及び／又は動作の順序及び／又は使用は、特許請求の範囲から逸
脱することなく変更することができる。
【図1】
【図2A】
【図2B】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【手続補正書】
【提出日】2024-07-18
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
多孔質格子を備えるインプラント装置の製作モデルを生成する方法であって、前記方法が、
コンピューティング装置によって、前記多孔質格子を備える前記インプラント装置のモデルを作成するステップを含み、
前記作成するステップが、
前記インプラント装置に対して境界面を有する初期格子ボリュームを定義するステップと、
前記初期格子ボリュームに複数のシードポイントを配置するステップと、
複数のノード及び前記ノードを接続する複数のストラットを前記初期格子ボリュームに配置して、前記初期格子ボリュームを複数の三次元領域に分割し、それによって初期格子を定義するステップと、
１つ又は複数のノード及び／又はストラットを前記インプラント装置の基体に向かって引き付け、引き付けられた少なくとも１つのノード又はストラットが前記インプラント装置の前記基体と一致して、又は少なくとも部分的に前記インプラント装置の前記基体内に配置されるようにするステップと、
前記引き付けられたノード及び／又はストラットの一部又は全部を前記インプラント装置の前記基体にマージするステップとを含む、方法。
コンピューティング装置によって、前記多孔質格子を備える前記インプラント装置のモデルを作成するステップを含み、
前記作成するステップが、
前記インプラント装置に対して境界面を有する初期格子ボリュームを定義するステップと、
前記初期格子ボリュームに複数のシードポイントを配置するステップと、
複数のノード及び前記ノードを接続する複数のストラットを前記初期格子ボリュームに配置して、前記初期格子ボリュームを複数の三次元領域に分割し、それによって初期格子を定義するステップと、
１つ又は複数のノード及び／又はストラットを前記インプラント装置の基体に向かって引き付け、引き付けられた少なくとも１つのノード又はストラットが前記インプラント装置の前記基体と一致して、又は少なくとも部分的に前記インプラント装置の前記基体内に配置されるようにするステップと、
前記引き付けられたノード及び／又はストラットの一部又は全部を前記インプラント装置の前記基体にマージするステップとを含む、方法。
【請求項2】
前記複数のシードポイントの分布が、少なくとも部分的にランダム又は擬似ランダムである、請求項１に記載の方法。
【請求項3】
前記シードポイントの分布が、前記格子のいくつかの領域において他の領域よりも高い密度を有する、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項4】
前記複数のシードポイントの分布が、少なくとも部分的にポアソン－ディスクサンプリング戦略に基づく、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項5】
各三次元領域内のすべての位置が、他のどのシードポイントよりも前記各シードポイントに近い、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項6】
所望の厚さ及び所望の断面形状を有するように前記複数のストラットの少なくともいくつかを調整するステップをさらに含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項7】
前記調整するステップが前記格子の異なる領域で変化する、請求項６に記載の方法。
【請求項8】
前記調整するステップが前記格子の外面からの距離ごとに異なる、請求項７に記載の方法。
【請求項9】
前記所望の断面形状が実質的に円形の形状である、請求項６から８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項10】
前記多孔質格子が、前記格子の少なくとも１つの領域内において所望の平均孔径を中心とする孔径のガウス分布を含む、請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項11】
前記除去するステップが、前記第２のボリュームの境界又はその近くにフリーストラット端部を生成する、請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項12】
前記フリーストラットの少なくとも１つについて、前記トリミング境界に対して前記フリーストラット端部の位置及びフリーストラットの向きの一方又は両方を操作するステップを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項13】
多孔質格子を備えるインプラント装置を製作する方法であって、前記方法が、
コンピューティング装置によって、前記多孔質格子を備える前記インプラント装置のモデルを作成するステップであって、前記作成するステップが、請求項１～１２のいずれか１項に記載の方法を備える、ステップと、
前記モデルに従い、可融性材料を加熱源にさらすことによって、前記多孔質格子を少なくとも部分的に含む前記インプラント装置を製作するステップとを含む、方法。
コンピューティング装置によって、前記多孔質格子を備える前記インプラント装置のモデルを作成するステップであって、前記作成するステップが、請求項１～１２のいずれか１項に記載の方法を備える、ステップと、
前記モデルに従い、可融性材料を加熱源にさらすことによって、前記多孔質格子を少なくとも部分的に含む前記インプラント装置を製作するステップとを含む、方法。
【外国語明細書】