特許 7583056 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】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-11-05

(45)【発行日】2024-11-13

(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 20060101AFI20241106BHJP

【ＦＩ】

A61F2/38

【請求項の数】 29

(21)【出願番号】P 2022552480

(86)(22)【出願日】2020-03-25

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-05-10

(86)【国際出願番号】 US2020024710

(87)【国際公開番号】W WO2021194486

(87)【国際公開日】2021-09-30

【審査請求日】2022-12-20

(73)【特許権者】

【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

(74)【代理人】

【識別番号】100126354

【弁理士】

【氏名又は名称】藤田 尚

(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

【審査官】丸山 裕樹

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１３／０２６４７４９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許第１００９８７４６（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】S. Gomez, M.D. Vlad, J. Lopez, E. Fernandez，Design and properties of 3D scaffolds for bone tissue engineering，Acta Biomaterialia，Elesevier Ltd.，2016年06月28日，42，341-350

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ６１Ｆ ２／３８

(57)【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、
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し、それにより前記第２のボリュームの境界でフリーストラット端部を生成するステップと、
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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【請求項7】

少なくとも第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。

【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。

【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初期格子ボリュームの外面からの距離ごとに異なる、請求項９に記載の方法。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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１に記載の方法。

【請求項18】

請求項１から１７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。

【請求項19】

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、
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し、それにより前記第２のボリュームの境界でフリーストラット端部を生成するステップとを含む、方法。

【請求項20】

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１９に記載の方法。

【請求項21】

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１９から２０のいずれか一項に記載の方法。

【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ポアソン－ディスクサンプリング戦略に基づく、請求項１９から２１のいずれか一項に記載の方法。

【請求項23】

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１９から２２のいずれか一項に記載の方法。

【請求項24】

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１９から２３のいずれか一項に記載の方法。

【請求項25】

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２４に記載の方法。

【請求項26】

前記調整するステップが前記初期格子ボリュームの外面からの距離ごとに異なる、請求項２５に記載の方法。

【請求項27】

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２４から２６のいずれか一項に記載の方法。

【請求項28】

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１９から２７のいずれか一項に記載の方法。

【請求項29】

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１９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。

【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。

【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。

【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。

【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。
本開示は、以下の［１］から［３２］を含む。
［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。
［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、
上記［１］に記載の方法。
［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、上記［１］又は［２］に記載の方法。
［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、上記［１］から［３］のいずれか一項に記載の方法。
［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、上記［１］から［４］のいずれか一項に記載の方法。
［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、上記［１］から［５］のいずれか一項に記載の方法。
［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、上記［１］から［６］のいずれか一項に記載の方法。
［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、上記［１］から［７］のいずれか一項に記載の方法。
［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、上記［８］に記載の方法。
［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、上記［９］に記載の方法。
［１１］前記所望の断面形状が実質的に円形の形状である、上記［８］から［１０］のいずれか一項に記載の方法。
［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、上記［１］から［１１］のいずれか一項に記載の方法。
［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、上記［１］から［１２］のいずれか一項に記載の方法。
［１４］前記インプラント装置が膝蓋インプラントを備える、上記［１］から［１３］のいずれか一項に記載の方法。
［１５］前記可融性材料がチタン又はチタン合金を含む、上記［１］から［１４］のいずれか一項に記載の方法。
［１６］前記加熱源がレーザを含む、上記［１］から［１５］のいずれか一項に記載の方法。
［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、上記［１］から［１６］のいずれか一項に記載の方法。
［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、上記［１７］に記載の方法。
［１９］上記［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。
［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。
［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。
［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、上記［２０］又は［２１］に記載の方法。
［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、上記［２０］から［２２］のいずれか一項に記載の方法。
［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、上記［２０］から［２３］のいずれか一項に記載の方法。
［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、上記［２０］から［２４］のいずれか一項に記載の方法。
［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、上記［２０］から［２５］のいずれか一項に記載の方法。
［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、上記［２６］に記載の方法。
［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、上記［２７］に記載の方法。
［２９］前記所望の断面形状が実質的に円形の形状である、上記［２６］から［２８］のいずれか一項に記載の方法。
［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、上記［２０］から［２９］のいずれか一項に記載の方法。
［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、上記［２０］から［３０］のいずれか一項に記載の方法。
［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、上記［３１］に記載の方法。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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】

【図2B】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図２Ａの多孔質格子を示す。

【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】

【図4】いくつかの実施形態による、多孔質格子を形成する複数のノード及びストラットを含む図３のボリュームのＣＡＤモデルを示す。

【0016】

【図5】いくつかの実施形態による、図４の初期ボリュームの外側境界に沿って延在する複数のストラットを備えるＣＡＤモデルを示す。

【0017】

【図6】いくつかの実施形態による、初期ボリュームの外側境界に沿って延在する複数のノード及びストラットの少なくとも一部を除外するようにトリミングされた図５の初期ボリュームのＣＡＤモデルを示す。

【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】

【図8】いくつかの実施形態による、インプラント基体に引き付けられた、インプラント基体に近接する１つ又は複数のストラット及び／又はノードを有する図７のトリミングされた格子のＣＡＤモデルを示す。

【0020】

【図9】いくつかの実施形態による、インプラント基体にマージされた、引き付けられた１つ又は複数のストラット及びノードを有する図８のトリミングされたボリュームのＣＡＤモデルを示す。

【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。

【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（ＤＭＬＳ）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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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 not 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。

【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。

【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。

【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。

【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１２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。

【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。

【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。

【0040】

次に、膝蓋インプラント１０２と一体化された多孔質格子１１４のＣＡＤモデルを生成するための例示的なプロセス、及びそれに続く製作について、図３～図１２に関連してより詳細に説明する。

【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 Ｗｉｔｈｉｎ 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、Ｇａｍｉｔｏ ＭＮとＭａｄｄｏｃｋ ＳＣによるAccurate Multi－dimensional Poisson－disc Sampling,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。

【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 Ｖｏｒｏｎｏｉ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 angewandte Mathematik 133(1908):97-178、Ｖｏｒｏｎｏｉ，Ｇｅｏｒｇｅｓ、及び“Nouvelles applications des parametres continus a la theorie des forms quadratiques Deuxieme Memoire, Recherches sur les parallelloedres primitifs..”, Journal fur die reine 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 Voronoi 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。

【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。

【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５００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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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 Ｗｉｔｈｉｎ 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ＣＡＤ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）１１１０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、ＣＡＤ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 Melting,” 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。

【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。

【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ＧＵＩ１２１０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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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】