特許 7604469 骨内殖のための三次元多孔質構造体及び製造方法

(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】2024-12-13

(45)【発行日】2024-12-23

(54)【発明の名称】骨内殖のための三次元多孔質構造体及び製造方法

(51)【国際特許分類】

   A61F 2/28 20060101AFI20241216BHJP

   A61F 2/38 20060101ALN20241216BHJP

【ＦＩ】

A61F2/28

A61F2/38

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2022518972

(86)(22)【出願日】2020-09-22

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-11-25

(86)【国際出願番号】 IB2020058848

(87)【国際公開番号】W WO2021059131

(87)【国際公開日】2021-04-01

【審査請求日】2023-09-06

(31)【優先権主張番号】62/906,004

(32)【優先日】2019-09-25

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】516312682

【氏名又は名称】デピュイ・アイルランド・アンリミテッド・カンパニー

【氏名又は名称原語表記】ＤＥＰＵＹ ＩＲＥＬＡＮＤ ＵＮＬＩＭＩＴＥＤ ＣＯＭＰＡＮＹ

【住所又は居所原語表記】Ｌｏｕｇｈｂｅｇ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｅｓｔａｔｅ， Ｒｉｎｇａｓｋｉｄｄｙ， Ｃｏｕｎｔｙ Ｃｏｒｋ， Ｉｒｅｌａｎｄ

(74)【代理人】

【識別番号】100088605

【弁理士】

【氏名又は名称】加藤 公延

(74)【代理人】

【識別番号】100130384

【弁理士】

【氏名又は名称】大島 孝文

(72)【発明者】

【氏名】トン・ウェイドン

【審査官】丸山 裕樹

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１７／００９５３３７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特表２０１９－５１７３７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】登録実用新案第３１８４８１７（ＪＰ，Ｕ）

【文献】米国特許出願公開第２０１７／０２５８６０６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１９／０１５１１１３（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ６１Ｆ ２／２８

Ａ６１Ｆ ２／３８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

植え込み可能な装置であって、
患者の体内に植え込まれるように成形された多孔質三次元構造体であって、複数の相互連結された有機単位セルを含み、各有機単位セルは、
複数の外側支柱であって、３つの外側支柱のそれぞれの群が、それぞれの複数の外側ノードを画定するように交差している、複数の外側支柱と、
複数の内側支柱であって、各内側支柱は、前記外側ノードのうちの異なるそれぞれの外側ノードから延在し、前記内側支柱は、内側ノードを画定するように交差している、複数の内側支柱と、を含む、多孔質三次元構造体、を含み、
前記複数の外側ノードが、３つの外側支柱の第１の群の交点によって画定された第１の外側ノードと、３つの外側支柱の第２の群の交点によって画定された第２の外側ノードとを含み、
前記外側支柱に沿った前記第１の外側ノードから前記第２の外側ノードまでの最短経路が、前記複数の外側ノードのうちの３つの中間外側ノードのみを含み、
直線仮想線が、前記第１の外側ノード及び前記第２の外側ノードを通って延びており、前記内側ノードが、前記直線仮想線からオフセットされている、植え込み可能な装置。

【請求項2】

前記外側支柱のそれぞれが、その長さの全体に沿って一定の厚さを有する、請求項１に記載の植え込み可能な装置。

【請求項3】

前記内側支柱のそれぞれが、その長さの全体に沿って一定の厚さを有する、請求項１に記載の植え込み可能な装置。

【請求項4】

前記外側支柱のうちの少なくとも１つが、その長さに沿って湾曲している、請求項１に記載の植え込み可能な装置。

【請求項5】

前記内側支柱のうちの少なくとも１つが、その長さに沿って湾曲している、請求項１に記載の植え込み可能な装置。

【請求項6】

前記外側支柱の全てが、前記外側ノードのそれぞれの対から、また、前記外側ノードのそれぞれの対へと、それぞれの長さに沿って延在し、前記外側支柱の少なくともいくつかの前記長さは互いに異なっている、請求項１に記載の植え込み可能な装置。

【請求項7】

前記内側支柱及び前記外側支柱の全てが、それらのそれぞれの長さの全体に沿って実質的に真っ直ぐである、請求項１に記載の植え込み可能な装置。

【請求項8】

約５０％～約７５％の多孔度を有する、請求項１に記載の植え込み可能な装置。

【請求項9】

前記有機単位セルによってそれぞれ画定されたいくつかの細孔を含み、前記細孔の１４．３パーセント未満が、０．１ｍｍ未満の細孔サイズを有する、請求項１に記載の植え込み可能な装置。

【請求項10】

前記細孔の５０パーセントが、約０．２ｍｍ～約０．７ｍｍの範囲の細孔サイズを有し、
前記外側支柱が協働していくつかの外側開口部を画定し、前記内側支柱がいくつかの前記外側支柱と協働していくつかの内側開口部を形成し、前記多孔質三次元構造体が、対応する前記外側開口部及び前記内側開口部内に位置付けられた円の直径として定義される窓サイズを画定し、これにより、前記外側開口部及び前記内側開口部をそれぞれ画定する前記外側支柱および前記内側支柱はそれぞれ、前記円の接線上に位置付けられるようになっており、前記細孔は、１．００～２．９０の範囲内である、それらのそれぞれの細孔サイズの、その窓サイズのいずれかに対する比を規定する、請求項９に記載の植え込み可能な装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

（関連出願の相互参照）
これは、２０１９年９月２５日に出願された米国特許出願第６２／９０６，００４号の優先権を主張するものであり、その開示は、その全体が本明細書に記載されているかのように、参照により本明細書に組み込まれる。

【0002】

（発明の分野）
本明細書に開示される実施形態は、概して、多孔質金属構造体及びそれらを製造するための方法を対象とし、より具体的には、多孔質金属構造体における多孔度及び細孔サイズの正確な制御を可能にするのに適した幾何学的格子構成を有する医療デバイス内の多孔質金属構造体を対象とする。

【背景技術】

【0003】

本明細書に開示される実施形態は、概して、骨内殖のための三次元多孔質構造体及び当該構造体を製造するための方法を対象とする。

【0004】

ラピッドプロトタイピング及び積層造形の分野では、長年にわたって、特にプロトタイプ部品及び金型ダイなどの物品のラピッドプロトタイピングのために多くの進歩が見られている。これらの進歩は、材料（例えば、金属）が材料のブロックとして開始され、その結果、最終製品まで機械加工されるものなどの従来の機械加工プロセスと比較して、最終製品の精度を向上させながら、製造コストと時間を削減してきた。

【0005】

しかしながら、ラピッドプロトタイピング三次元構造体の主な焦点は、ラピッドプロトタイピング構造体の密度を高めることにあった。最新のラピッドプロトタイピング／積層造形技術の例としては、シートラミネーション、接着結合、レーザ焼結（又は選択的レーザ焼結）、レーザ溶融（又は選択的レーザ焼結）、光重合、液滴堆積、ステレオリソグラフィ、３Ｄ印刷、溶融堆積モデリング、及び３Ｄプロットが挙げられる。特に、選択的レーザ焼結、選択的レーザ溶融、及び３Ｄ印刷の分野では、高密度部品の製造における改善により、それらの技術は、高密度金属部品などの物品を設計及び正確に製造するのに有用になってきている。

【0006】

過去数年では、積層造形分野の一部では、哺乳類細胞の成長及び再生を促進する用途に必要な多孔質構造体における機械的強度、相互接続チャネル設計、多孔度及び孔径を提供するソリューションを生み出す試みがなされてきた。しかしながら、現在の方法及び幾何学的形状は、骨などの哺乳類細胞の内殖挙動に強い影響を及ぼす細孔サイズ分布の制御に限界がある。更に、現在の方法及び幾何学的形状は、多くの場合、製造プロセス（例えば、３Ｄ印刷）中の構造的完全性を維持しながら、内殖に有益であると考えられる範囲で、細孔サイズ及び多孔度を同時に有する単位セル形状を有する多孔質構造体を製造することにおいて不足がある。その結果、現在の単位セル幾何学的構造体は、非常に大きな細孔サイズ又は非常に低い多孔度のいずれかを有しなければならなくなっている。更に、現在の方法及び幾何学的形状は、概して、構造体の幾何学的形状内で選択された支柱長さ及び単位セルの直径と、結果として得られる、多孔質構造体に所望される幾何学的特徴との間の密接な相関関係を妨げている。

【0007】

骨内殖のための多孔質金属材料を製造する現在の方法は、骨内殖挙動に強い影響を及ぼす細孔サイズ分布を限定的に制御している。最大細孔サイズ、最小細孔サイズ、及び多孔度を同時により良く制御することができれば、より良好な骨内殖が可能になるであろう。積層造形技術は、概念的には幾何学的形状を完全に制御した格子構造体の製造を可能にするが、実際には、機械が構築できる最小の支柱外径に制限されており、また任意の格子構造体が自己支持する必要性によって制限されている。現在の３Ｄプリンタの最小支柱直径は約２００～２５０ミクロンであり、これは、多くの幾何学的構造体が非常に大きな細孔サイズ又は非常に低い多孔度のいずれかを有しなければならないことを意味する。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0008】

本開示の一態様によれば、植え込み可能な装置は、患者の体内に植え込まれるように成形された多孔質三次元構造体を含む。多孔質三次元構造体は、複数の相互連結された有機単位セルを含む。各有機単位セルは、複数の外側支柱と複数の内側支柱とを含む。３つの外側支柱のそれぞれの群は、それぞれの複数の外側ノードを画定するように交差している。各内側支柱は、外側ノードのうちの異なるそれぞれの外側ノードから延在し、内側支柱は、内側ノードを画定するように交差している。複数の外側ノードは、３つの外側支柱の第１の群の交点によって画定された第１の外側ノードと、３つの外側支柱の第２の群の交点によって画定された第２の外側ノードとを含む。支柱に沿った第１の外側ノードから第２の外側ノードまでの最短経路は、複数の外側ノードのうちの３つの中間外側ノードのみを含む。直線仮想線は、第１の外側ノード及び第２の外側ノードを通って延びており、内側ノードは、直線仮想線からオフセットされている。

【0009】

一実施例では、外側支柱のそれぞれは、その長さの全体に沿って一定の厚さを有する。

【0010】

別の実施例では、内側支柱のそれぞれは、その長さの全体に沿って一定の厚さを有する。

【0011】

別の実施例では、外側支柱のうちの少なくとも１つは、その長さに沿って湾曲している。

【0012】

別の実施例では、内側支柱のうちの少なくとも１つは、その長さに沿って湾曲している。

【0013】

別の実施例では、外側支柱の全ては、外側ノードのそれぞれの対から、また、外側ノードのそれぞれの対へと、にそれぞれの長さに沿って延在し、外側支柱の少なくともいくつかの長さは互いに異なっている。

【0014】

別の実施例では、外側支柱のうちの少なくとも１つは、湾曲している。

【0015】

別の実施例では、外側支柱の全ては、それらのそれぞれの長さの全体に沿って実質的に真っ直ぐである。

【0016】

別の実施例では、複数の外側支柱は、最も長い外側支柱と最も短い外側支柱とを含み、最も短い外側支柱の長さは、最も長い外側支柱の長さの約６０％以上である。

【0017】

別の実施例では、複数の外側支柱は、最も長い外側支柱と最も短い外側支柱とを含み、最も短い外側支柱の長さは、最も長い外側支柱の長さの約１／３以上である。

【0018】

別の実施例では、内側支柱のうちの少なくとも１つは、湾曲している。

【0019】

別の実施例では、内側支柱の全ては、それらのそれぞれの長さの全体に沿って実質的に真っ直ぐである。

【0020】

別の実施例では、植え込み可能な装置は、約５０％～約７５％の多孔度を有する。

【0021】

別の実施例では、植え込み可能な装置は、単位セルによってそれぞれ画定されたいくつかの細孔を含み、細孔の１４．３パーセント未満が、０．１ｍｍ未満の細孔サイズを有する。

【0022】

細孔の５０パーセントは、約０．２ｍｍ～約０．７ｍｍの範囲の細孔サイズを有する。

【0023】

別の実施例では、外側支柱は協働していくつかの外側開口部を画定し、内側支柱はいくつかの外側支柱と協働していくつかの内側開口部を形成し、多孔質三次元構造体は、対応する外側開口部及び内側開口部内に位置付けられた円の直径として定義される窓サイズを画定し、これにより、外側開口部及び内側開口部をそれぞれ画定する支柱はそれぞれ、円の接線上に位置付けられるようになっており、植え込み可能な装置は、単位セルによってそれぞれ画定されたいくつかの細孔を含み、細孔は、１．００～２．９０の範囲内である、それらのそれぞれの細孔サイズの、その窓サイズのいずれかに対する比を規定する。

【0024】

別の実施例では、内側ノードは、外側ノードに対して内部にある多孔質三次元構造体の唯一の内側ノードである。

【0025】

別の実施例では、内側支柱の全てが内側ノードで交差している。

【0026】

別の実施例では、植え込み可能な装置は、対応する幾何学的菱形三角面偏方多面体よりも大きい延性を有する有機菱形三角面偏方多面体を含む。

【0027】

別の実施例では、各有機単位セルは、第１の半分と、有機単位セル構造体を二分する平面によって第１の半分から分離された第２の半分とを画定し、平面の全ての向きに関して、１）有機単位セル構造体の第１の半分の外側ノードの少なくともいくつかが、対応する幾何学的単位セル構造体の対応する外側ノードに対して第１の向きに再配置されており、２）有機単位セル構造体の第２の半分の外側ノードの少なくともいくつかが、対応する幾何学的単位セル構造体の対応する外側ノードに対して、第１の方向とは異なる第２の方向に再配置されている。

【0028】

別の実施例では、整形外科用インプラントは、多孔質三次元構造体と中実基部とを備え、多孔質三次元構造体は中実基部に取り付けられている。

【0029】

本開示の別の態様によれば、植え込み可能な装置は、患者の体内に植え込まれるように成形されている多孔質三次元構造体を含む。複数の相互連結された有機単位セル構造体を含む多孔質三次元構造体。各有機単位セル構造体は、複数の外側支柱を含む。複数の外側支柱のうちの少なくとも３つの外側支柱は、それぞれの複数の外側ノードを画定するように交差している。外側支柱及びノードは、幾何学的菱形十二面体の５０％以内の幾何学的構造体を実質的に画定するように組み合わされる。外側支柱は、それらのそれぞれの長さの全体に沿って一定の厚さを有する。外側ノードは、第１の外側ノードと、第１の対の対向するノードを画定するように第１の外側ノードに対向する第２の外側ノードとを含む。外側ノードは、第３の外側ノードと、第２の対の対向するノードを画定するように第３の外側ノードに対向する第４の外側ノードとを更に含む。外側ノードは、第５の外側ノードと、第３の対の対向するノードを画定するように第５の外側ノードに対向する第６の外側ノードとを更に含む。全ての対向する外側ノードは、外側支柱に沿った最短経路に沿った複数の外側ノードのうちの３つの中間の外側ノードによって互いに分離されている。第１の直線仮想線は、第１の外側ノード及び第２の外側ノードを通って延びており、第２の直線仮想線は、第３の外側ノードから第４の外側ノードまで延びており、第３の直線仮想線は、第５の外側ノードから第６の外側ノードまで延びている。第１の直線仮想線と第２の直線仮想線とは、多孔質三次元構造体の選択視野に対して第１の交点で互いに交差し、第３の直線仮想線は、多孔質三次元構造体の選択視野に対して第１の交点からオフセットされたそれぞれの第２の交点で第１の直線仮想線と交差する。

【0030】

一実施例では、有機単位セル構造体のそれぞれは、第１の半分と、有機単位セル構造体を二分する平面によって第１の半分から分離された第２の半分とを画定する。平面の全ての向きに関して、１）有機単位セル構造体の第１の半分の外側ノードの少なくともいくつかは、対応する幾何学的単位セル構造体の対応する外側ノードに対して第１の向きに再配置されており、２）有機単位セル構造体の第２の半分の外側ノードの少なくともいくつかは、対応する幾何学的単位セル構造体の対応する外側ノードに対して、第１の方向とは異なる第２の方向に再配置されている。

【0031】

別の実施例では、外側支柱は、第１の幾何学的構造体を画定し、多孔質三次元構造体は、複数の内側支柱を更に含み、当該複数の内側支柱は、外側支柱と組み合わさって、第１の幾何学的形状の内部に複数の第２の幾何学的構造体を画定する。

【0032】

別の実施例では、複数の内側支柱は、内側ノードを画定するように互いに交差する４つの内側支柱からなる。

【0033】

別の実施例では、複数の内側支柱は、８つの内側支柱からなり、複数の内側支柱の全ては、内側支柱のうちの少なくとも１つの他の内側支柱と交差する。

【0034】

別の実施例では、植え込み可能な装置は、対応する幾何学的菱形十二面体よりも大きい延性を有する有機菱形十二面体を含む。

【0035】

本開示の更に別の態様によれば、植え込み可能な装置は、患者の体内に植え込まれるように成形された多孔質三次元構造体を含む。多孔質三次元構造体は、複数の相互連結された単位セルを含む。各単位セルは、複数の支柱を含む。複数の支柱のうちの少なくとも３つの支柱は、それぞれの複数のノードを画定するように交差しており、複数の支柱の支柱のうちの少なくとも１つは、複数のノードのうちの第１のノードと複数のノードのうちの第２のノードとの間のその長さに沿って湾曲している。

【0036】

一実施例では、支柱は、第１のノード及び第２のノードを画定するように互いに交差する３つの支柱の群を画定する。

【0037】

別の態様によると、多孔質三次元構造体は、患者の体内に植え込まれるように成形されている。多孔質三次元構造体は、複数の相互連結された単位セルを含む。各単位セルは、複数の支柱を含む。複数の支柱のうちの少なくとも３つの支柱は、それぞれの複数のノードを画定するように交差しており、複数の支柱の支柱のうちの少なくとも１つは、複数のノードのうちの第１のノードと複数のノードのうちの第２のノードとの間のその長さに沿って湾曲している。

【0038】

別の実施例では、整形外科用インプラントは、多孔質三次元構造体と中実基部とを備え、多孔質三次元構造体は中実基部に取り付けられている。

【図面の簡単な説明】

【0039】

本明細書に開示された原理及びその利点をより完全に理解するために、ここで添付の図面と併せて以下の説明を参照する。

【図1】整形外科用補綴部品の簡略立面図である。

【図2】図１の整形外科用補綴部品の簡略斜視図である。

【図3】図１及び図２の整形外科用補綴部品の多孔質構造体の単位セルの斜視図である。

【図4】図３の単位セルの１つの幾何学的構造体の斜視図である。

【図5】図３の単位セルの別の幾何学的構造体の簡略斜視図である。

【図6】図１及び図２の整形外科用補綴部品の多孔質構造体の単位セルの別の実施形態の斜視図である。

【図7】図３の単位セルの別の幾何学的構造体の簡略斜視図である。

【図8】様々な実施形態による、様々な単位セルの幾何学的形状についての、多孔度（パーセント）対支柱長さ／直径のチャートである。

【図9】様々な実施形態による、様々な単位セルの幾何学的形状についての、細孔サイズ及び最小細孔窓開口部サイズ対多孔度（パーセント）のチャートである。

【図10】様々な実施形態による、単位セル構造体に対する窓サイズの関連付けを示す図である。

【図11】様々な実施形態による、多孔質三次元構造体を製造するためのワークフローを示す図である。

【図12A】図４の単位セルの幾何学的構造体の別の斜視図である。

【図12B】図１２Ａに示される幾何学的構造に対して２５％変更された有機構造体の斜視図である。

【図12C】図１２Ａに示される幾何学的構造体に対して５０％変更されたれた有機構造体の斜視図である。

【図13A】図３の単位セルの幾何学的構造体の別の斜視図である。

【図13B】直線状の外側支柱及び湾曲した外側支柱を示す、図１３Ａに示される幾何学的構造体に対して２５％変更された有機構造体の斜視図である。

【図13C】全てが真っ直ぐである外側支柱を示す、図１３Ｂの有機構造体の斜視図である。

【図13D】直線状の外側支柱及び湾曲した外側支柱を示す、図１３Ａに示される幾何学的構造体に対して５０％変更された有機構造体の斜視図である。

【図13E】全てが真っ直ぐである外側支柱を示す、図１３Ｄの有機構造体の斜視図である。

【図14】図１３Ｃに示される単位セル幾何学的形状を有しかつ約５５％の多孔度を有する多孔質三次元構造体に関する、細孔のパーセンテージを細孔径の関数としてプロットしたチャートである。

【図15】図１３Ｃに示される単位セル幾何学的形状を有しかつ約６５％の多孔度を有する多孔質三次元構造体に関する、細孔のパーセンテージを細孔径の関数としてプロットしたチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0040】

本明細書は、本開示の例示的な実施形態及び用途を説明する。しかしながら、本開示は、これらの例示的な実施形態及び用途に限定されるものではなく、例示的な実施形態及び用途が動作する様式、又は本明細書に記載される様式に限定されない。更に、図は、簡略されるか又は部分図を示してもよく、図中の要素の寸法は誇張されていてもよく、又はそうでなくても正確な比率ではない場合がある。更に、用語「の上にある（on）」、「に取り付けられている（attached to）」、「と接続されている（connected to）」、「に連結されている（coupled to）」又は類似の語句が本明細書で使用されるとき、１つの要素（例えば材料、層、基部など）は、１つの要素が直接、他の要素の上に、それに取り付けられているか、それと接続されているか、若しくはそれに連結されているか否かにかかわらず、又は１つ若しくは２つ以上の介在要素が一方の要素と他方の要素との間にあるか否かにかかわらず、又は２つの要素が単一の部品に統合されているかにかかわらず、別の要素「の上にある」か、それに「取り付けられている」か、それに「接続されている」か、又はそれに「連結されている」ことができる。また、文脈が別段に指示しない限り、提供される場合、方向（例えば、上（above）、下（below）、上端（top）、下端（bottom）、横へ（side）、上方へ（up）、下方へ（down）、下へ（under）、上へ（over）、上方へ（upper）、下方へ（lower）、水平の（horizontal）、垂直の（vertical）、「ｘ」、「ｙ」、「ｚ」など）もまた相対的なものであって、説明及び検討を容易にするため例を用いて単に提供されるものであり、限定する目的はない。更に、要素の一覧（例えば、要素ａ、ｂ、ｃ）を参照する場合、このような参照は、列挙された要素のいずれか１つそれ自体、列挙された要素の全部より少ないものの任意の組み合わせ、及び／又は、列挙された要素全部の組み合わせを含むことを意図する。本明細書における章の分割は、単に確認を容易にするためのものであり、説明される要素の任意の組み合わせを限定するものではない。

【0041】

本明細書で使用するとき、「に結合されている（bonded to）」又は「結合する（bonding）」は、金属結合、静電引力、及び／又は接着力を含むがこれらに限定されない様々な物理化学的機構による金属の金属への取り付けを意味する。

【0042】

別途定義されない限り、本明細書に記載される教示に関連して用いられる科学用語及び技術用語は、当業者により一般的に理解される意味を有するものとする。

【0043】

本開示は、多孔質三次元金属構造体及びそれらを医療用途のために製造するための方法に関する。以下により詳細に記載するように、多孔質金属構造体は、患者の体内に植え込まれた補綴部品と患者の周囲の硬組織又は軟組織との間の硬組織又は軟組織の相互係止を促進する。例えば、患者の体内に植え込まれるように構成された整形外科用補綴部品に含まれる場合、多孔質三次元金属構造体を使用して整形外科用補綴部品の多孔質外側層を提供し、骨内殖構造体を形成することができる。あるいは、多孔質三次元金属構造体は、インプラントの意図された機能を実現すること、及び周囲組織との組織相互係止（例えば、骨内殖）のための相互接続された多孔度を提供することの両方のために、必要な構造的完全性を有するインプラントとして使用することができる。様々な実施形態では、多孔質三次元金属構造体を形成するために使用することができる金属の種類としては、チタン、チタン合金、ステンレス鋼、コバルトクロム合金、タンタル、又はニオブを挙げることができるが、これらに限定されない。

【0044】

ここで図１及び図２を参照すると、整形外科用インプラント又は補綴部品１００などの植え込み可能な装置が示されている。補綴部品１００は、基部１１０と、多孔質三次元構造体又は層１２０と、基部１１０から離れる方向に延びる錐体又はステム１３０と、を含む。例示的な実施形態では、多孔質構造体１２０は、基部１１０の一部分及びステム１３０の一部分を取り囲む。多孔質構造体１２０は、基部１１０及び／又はステム１３０とは別個の層として提供され得ることを理解されたい。多孔質構造体１２０はまた、基部１１０及び／又はステム１３０の全てを取り囲むコーティングとして提供されてもよい。以下により詳細に記載するように、多孔質構造体は、骨の内殖を可能にする空隙又は空間を画定する複数の単位セルを含み、それによって補綴部品１００の患者の骨への固定を促進する。

【0045】

整形外科用インプラント１００は、脛骨に植え込まれてもよい。例えば、ステム１３０は、脛骨の近位部分に当接して戴置されているインプラント１００のレッジ部分１４０を脛骨に挿入することができる。本明細書に記載される様々な多孔質構造体は、例えば、参照により本明細書に明示的に組み込まれる、米国特許第８，４７０，０４７号に示される脛骨及び大腿骨部品と同様の脛骨補綴部品又は大腿骨補綴部品を含む、様々な整形外科用インプラント設計に組み込むことができることを理解されたい。多孔質構造体はまた、大腿骨補綴部品及び股関節又は肩関節形成術で使用するための補綴部品と係合するように成形された膝蓋骨部品を含む、他の整形外科用インプラント設計にも含まれてもよい。

【0046】

前述及び後述では、基部１１０は、例えば、本明細書の様々な実施形態の構成要素と接触し、それを支持し、それを接続し、又はそれを固定するか若しくはそれに固定し、又はそれを係留するか若しくはそれに係留することができる任意の種類の構造体であり得ることに留意されたい。基部１１０は、例えば、金属又は非金属トレイ、金属又は非金属基部板、トレイ上に据え付ける金属又は非金属構造体などを含むことができる。基部１１０を形成するために使用することができる金属の種類としては、チタン、チタン合金、ステンレス鋼、コバルトクロム合金、タンタル、又はニオブが挙げられるが、これらに限定されない。

【0047】

例示的な実施形態では、ステム１３０は、多孔質構造体１２０の多孔質領域１６０によってコーティングされた中実領域１５０を含む。ステム１３０の中実領域１５０は、基部１１０に係留され、多孔質構造体１２０から外向きに延び、その結果、多孔質構造体１２０は、基部１１０の近位のステム１３０の領域を取り囲む。他の実施形態において、ステム１３０は、多孔質構造体１２０に係留されてもよい。ステム１３０を形成するために使用することができる金属の種類としては、チタン、チタン合金、ステンレス鋼、コバルトクロム合金、タンタル、又はニオブが挙げられるが、これらに限定されない。

【0048】

ここで図４を参照すると、インプラント１００の多孔質構造体１２０は、複数の接続された単位セルを含み、これら単位セルの少なくともいくつか、最大で全ては、例示的に、図４に示される幾何学的単位セル構造体２００を有する。示される単位セル構造体を形成するために使用することができる金属の種類としては、チタン、チタン合金、ステンレス鋼、コバルトクロム合金、タンタル、又はニオブが挙げられるが、これらに限定されない。図４に示すように、各幾何学的単位構造体は、複数の外側支柱２１０を含む複数の支柱２０８を含む。外側支柱２１０は、格子構造体を画定するように組み合わされる。外側支柱２１０は協働して幾何学的外側構造体２３０を形成する。例示的な実施形態では、外部幾何学的形状は、幾何学的菱形十二面体２１５である。図１２Ａ～図１４Ｃに関して以下に説明するように、単位セルは、幾何学的構造体とは異なる有機構造体を含むことができる。いくつかの実施例では、有機構造体は、幾何学的構造体に対して変更される。

【0049】

本明細書で使用されるとき、サイズ、形状、寸法、方向、向きなどに関して使用される場合の「実質的」、「約」、「およそ」という用語、類似の意味の語、及びそれらの派生語は、記載されたサイズ、形状、寸法、方向、向き、並びにプラスマイナス２％などの典型的な製造公差に関連する範囲を含む。

【0050】

図４を参照すると、外側支柱２１０は、複数の外側頂点又は外側ノード２１２を画定するように更に互いに交差する。外側支柱２１０のうちの少なくとも３つのそれぞれの群は、それぞれの複数の外側ノード２１２を画定するように互いに交差する。例えば、外側ノード２１２のそれぞれは、一実施例では、外側支柱２１０の３つの交点によって画定される。したがって、外側支柱２１０のそれぞれは、外側ノード２１２のそれぞれの第１のノードから外側ノード２１２のそれぞれの第２のノードまでそれぞれの長さに沿って延在する。更に、複数の外側ノード２１２のそれぞれは、幾何学的菱形十二面体２１５のノード２１２を画定する複数の外側ノード２１２の残りの外側ノード２１２に対して、３次元空間内の（例えば、全て互いに垂直に方向付けられているｘ方向、ｙ方向、及びｚ方向に沿った）位置を有する。外側支柱２１０が幾何学的菱形十二面体２１５を画定する場合、支柱２１０は、組み合わされて１４個の外側ノード２１２を画定する。

【0051】

図３に示すように、支柱２０８は、複数の外側支柱２１０及び複数の内側支柱２２０を含む。したがって、図３に示す各幾何学的単位セル構造体２００は、第１の幾何学的構造体２３０と、第１の幾何学的構造体２３０内にある複数の第２の幾何学的構造体２４０とを形成する、複数の外側支柱２１０及び複数の内側支柱２２０含む。例示的な実施形態では、第１の幾何学的構造体２３０は、複数の外側支柱２１０を含む。図４に関して上述したように、図３の複数の外側支柱２１０は協働して幾何学的菱形十二面体を形成する。したがって、第１の幾何学的構造体２３０は、幾何学的菱形十二面体を画定する。内側支柱２２０は、内側ノード２３２を画定するように互いに交差する。図示の実施形態では、全ての内側支柱２２０は、内側ノード２３２を画定するように互いに交差する。図示の実施形態では、内側支柱２２０は、単一の内側ノード２３２のみを画定し、他の内側ノードを画定しないように互いに交差する。インプラント１００の多孔質構造体１２０の接続された単位セルの少なくともいくつか、最大で全ては、図３に示される単位セル構造体２００を有することができる。したがって、単位セル構造体２００は、外側ノード２１２に対して内部にあるただ１つの単一の内側ノード２３２のみを画定する。

【0052】

複数の第２の幾何学的構造体２４０の各々は、他の第２の幾何学的構造体２４０の内部容積２５０に実質的に等しい内部容積２５０を有する。図５に示すように、各第２の幾何学的構造体２３０は、いくつかの内側支柱２２０及びいくつかの外側支柱２１０によって形成される。各第２の幾何学的構造体２３０は、例示的には、幾何学的三角面偏方多面体である。図３に示すように、第１の幾何学的構造体２３０内の複数の第２の幾何学的構造体２４０は、単位セル構造体２００が幾何学的菱形三角面偏方多面体（ＧＲＴＴ）であるように、４つの幾何学的三角面偏方多面体を含む。以下の説明から理解されるように、菱形三角面偏方多面体（rhombic trigonal trapezohedron、ＲＴＴ）は、幾何学的ＲＴＴ（ＧＲＴＴ）として構成され得、代替的に有機ＲＴＴ（ＯＲＴＴ）として構成され得る。

【0053】

各単位セル構造体は、他の種類の第２の幾何学的構造体を含み得ることを理解されたい。例えば、図６に示すように、単位セル構造体３００は、複数の外側支柱３１０及び複数の内側支柱３２０を含み、これらが第１の幾何学的構造体３３０と、第１の幾何学的構造体３３０内にある複数の第２の幾何学的構造体３４０とを形成する。例示的な実施形態では、第１の幾何学的構造体２３０のような第１の幾何学的構造体３３０は、複数の外側支柱３１０を含み、幾何学的菱形十二面体である。外側支柱３１０は、それらのそれぞれの長さの全体に沿って一定の厚さを画定することができる。更に、外側支柱３１０は、等しい厚さを有することができる。内側支柱３２０はまた、それらのそれぞれの長さの全体に沿って一定の厚さを画定することができる。更に、内側支柱３２０は、等しい厚さを有することができる。更に、内側支柱３２０と外側支柱３１０とは、等しい厚さを有することができる。あるいは、内側支柱３２０と外側支柱３１０とは、異なる厚さを有することができる。外側支柱３１０及び内側支柱３２０が円筒形である実施例では、それぞれの厚さは、それぞれ、外側支柱３１０及び内側支柱３２０の直径を画定する。

【0054】

図７に示すように、各第２の幾何学的構造体３４０は、いくつかの内側支柱３２０及びいくつかの外側支柱３１０によって形成される。各第２の幾何学的構造体３４０は、例示的に、幾何学的八面体（例えば、ダイヤモンド形状の構造体）である。図６に示すように、第１の幾何学的構造体３３０内の複数の第２の幾何学的構造体３４０は、単位セル構造体３００が幾何学的菱形八面体（ＧＲＯ）であるように６つの八面体を含む。

【0055】

上述の多孔質三次元構造体の単位セル構造体内では、各単位セル内の少なくとも１つの支柱の長さ及び直径のうちの少なくとも１つは、単位セル構造体の所定の又は所望の幾何学的特性を満たすように構成され得る。いくつかの実施例では、有機構造体の各単位セル内の少なくとも１つの支柱の長さ及び直径のうちの少なくとも１つは、幾何学的構造体の対応する少なくとも１つの支柱に対して変更され得る。これらの幾何学的特性は、多孔度、細孔サイズ、最小窓サイズ、及びこれらの組み合わせからなる群から選択することができる。単位セル構造体の特定の幾何学的構造体（以下に記載する）は、より堅牢かつ均質な幾何学形状を提供するために、これらの幾何学的特性のうちの１つ又は２つ以上を最適化することができることが有利に発見された。結果として得られる幾何学的形状は、必要な多孔質構造体の安定性を維持しながら、改良された骨内殖をもたらす。

【0056】

多孔度を参照すると、多孔質構造体１２０は、約５０％～約７５％の多孔度を有する。上述のように、「約」という用語は、典型的な製造公差に関連付けられた範囲を指す。そのようにして、「約５０％」の多孔度は、例えば、２％などの典型的な製造公差を５０％にプラス又はマイナスした多孔度であってもよい（すなわち、４８％～５２％の範囲）。他の実施形態では、多孔質三次元構造体の多孔度は、約２０％～約９５％である。他の実施形態では、多孔度は、約３５％～約８５％の範囲である。幾何学的に、単位セル構造体の多孔度は、支柱長さ（ａ）の支柱直径（ｄ）に対する比に依存する。図８では、例えば、様々な実施形態による、様々な単位セルの幾何学的形状についての多孔度（パーセント）対支柱長さ／直径のチャート８００が提供される。チャート８００に概説されているように、３つの特定の単位セルの幾何学的形状／構造体、すなわち、幾何学的菱形十二面体（ＧＲＤ）（例えば、図４参照）、４つの内側支柱を備えた幾何学的菱形十二面体（ＧＲＤ＋４）（又は幾何学的菱形三角面偏方多面体）（例えば、図３参照）、及び８つの内側支柱を備えた幾何学的菱形十二面体（ＧＲＤ＋８）（又は幾何学的菱形八面体）（例えば、図６参照）について検討された。構造体の各々について、各単位セル構造体についての設計ファイルからいくつかのａ／ｄ比で多孔度を取得し、各単位セル構造体についての関係を、データを次の形式の４次多項式に適合させることによってモデル化した：

【0057】

【数1】

式中、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、及びＥは定数である。この比較では、構造体寸法は、各単位セル構造体の支柱長さ及び直径から幾何学的に導出された。

【0058】

図８のチャート８００で観察されるように、ＲＤ構造体は、概して、所与のａ／ｄ比でより大きな多孔度を有し、これは、幾何学的ＲＤ＋４構造体及び幾何学的ＲＤ＋８構造体と比べて内側支柱がないことから予想通りである。幾何学的ＲＤ構造体の多孔度は、線８０２によって示される。しかしながら、線８０４、８０６によってそれぞれ示される幾何学的ＲＤ＋４構造体及び幾何学的ＲＤ＋８構造体におけるこの多孔度のこの減少は、以下により詳細に記載するように、幾何学的ＲＤ＋４構造体及び幾何学的ＲＤ＋８構造体で作られる設計が、幾何学的ＲＤでは可能ではない、一定の支柱直径（プリンタのビルド解像度によって固定される）における比較的低い多孔度、より小さい細孔サイズ、及び比較的高い窓サイズの組み合わせに到達することを可能にする。

【0059】

ここで図９を参照すると、様々な実施形態による、様々な単位セルの幾何学的形状／構造体についての細孔サイズ及び最小窓サイズ対多孔度（パーセント）のチャート９００が提供される。図８において見られるように、３つの特定の単位セル構造体、すなわち、菱形十二面体（ＧＲＤ）（例えば、図４参照）、４つの内側支柱を備えた幾何学的菱形十二面体（ＧＲＤ＋４）（又は幾何学的菱形三角面偏方多面体）（例えば、図３参照）、及び８つの内側支柱を備えた幾何学的菱形十二面体（ＧＲＤ＋８）（又は幾何学的菱形八面体）（例えば、図６参照）について検討された。幾何学的菱形十二面体の細孔サイズは、例えば、幾何学的菱形十二面体の単位セル内で境界された容積内の球体の等価直径と見なされ、容積は、支柱長さ（ａ）の幾何学的菱形十二面体の容積をとり、幾何学的菱形十二面体内の又は幾何学的菱形十二面体によって境界された各支柱の容積を減算することによって計算した。細孔サイズ（ＰＳ）を計算するための本明細書で提供される式は、支柱長さ（ａ）、直径（ｄ）、及び小数単位（ｐ）での多孔度に依存する。式は以下のとおりである。

【0060】

ＳＲＤ構造体の場合：

【0061】

【数2】

ＳＲＤ＋４構造体の場合：

【0062】

【数3】

ＳＲＤ＋８構造体の場合：

【0063】

【数4】

【0064】

チャート９００の線９０２は、幾何学的菱形十二面体（ＳＲＤ）についての細孔サイズと多孔度（パーセント）との関係を示す。線９０４は、幾何学的菱形三角面偏方多面体（ＳＲＤ＋４）についての細孔サイズと多孔度（パーセント）との関係を示し、線９０６は、幾何学的菱形八面体（ＳＲＤ＋８）についての細孔サイズと多孔度（パーセント）との関係を示す。

【0065】

図９のチャート９００で観察されるように、より低い多孔度（パーセント）では、３つの構造体は、概して、同様の必要な細孔サイズを提供した。しかしながら、所与の多孔度（パーセント）が増加するにつれて（かつ支柱直径が実質的に同じままであると仮定すると）、多孔度（パーセント）に対応するためにＳＲＤ構造体において必要とされる細孔サイズは、他の構造体よりも著しく大きくなり、したがって、細孔サイズを骨内殖に有効であり得るサイズを超えるまで大きくすることによって必要な多孔度が増加するので、ＳＲＤ構造体に課される要件はより厳しくなる。換言すれば、必要とされる多孔度（パーセント）が増加するにつれて、ＳＲＤ構造体の効果が低くなり、本明細書で説明するものなどの多孔質三次元構造体を設計する際にはこのことに注目すべきである。

【0066】

ここで図１０を参照すると、各単位セル構造体２００は、複数の外側面１００２を有し、外側支柱２１０は協働して、外側面１００２内にいくつかの開口部１００４を画定する。単位セル構造体２００の内側支柱２２０は、いくつかの外側支柱２１０と協働して、いくつかの内部開口部１００６を形成する。開口部１００４、１００６のそれぞれの最小窓開口部又はサイズは、対応する開口部（例示的には、図１０の開口部１００４のうちの１つ）内に位置付けられた円１０１０の直径１００８として定義されてもよく、これにより、各支柱２１０（又は支柱２２０）は、円１０１０の接線上に位置付けられるようになっている。これにより、支柱の長さ及び直径は、開口部１００４、１００６の各々のサイズを決定し、ひいては、その中に適合することができる最大の球体の直径を決定する。例えば、所与の支柱長さについては、支柱直径が増加するにつれて、最小窓開口部は縮小するであろう。

【0067】

これらの関連性は、以下の式によって提供され、これを使用して全ての構造体（例えば、ＳＲＤ、ＳＲＤ＋４、ＳＲＤ＋８など）の最小窓開口部を計算し、図９の線９０８、９１０、９１２を生成した。

【0068】

【数5】

【0069】

チャート９００の目的で、最小窓開口部は、各開口部に適合することができる最大円１０１０の直径である。換言すれば、内接円の直径であり、したがって、支柱長さ（ａ）及び直径（ｄ）に依存する。様々な単位セルの幾何学的形状についての窓サイズ対多孔度（パーセント）の関係。チャート９００の線９０８は、幾何学的菱形十二面体（ＧＲＤ）についての最小窓開口部対多孔度の関係を示している。線９１０は、幾何学的菱形三角面偏方多面体（ＧＲＤ＋４）についての最小窓開口部対多孔度の関係を示しており、線９１２は、幾何学的菱形八面体（ＧＲＤ＋８）についての最小窓開口部対多孔度の関係を示している。

【0070】

図９のチャート９００で観察されるように、概して全ての多孔度（パーセント）で、各単位セル構造体間で最小窓開口部にほぼ均一な間隙が存在する。したがって、実質的に一定の支柱直径を有する所与の多孔質三次元構造体に必要な多孔度（パーセント）にかかわらず、所与の多孔度（パーセント）に対して、ＳＲＤ＋８構造体は、ＳＲＤ＋４及びＳＲＤ構造体よりも大きな最小窓開口部を有し、ＳＲＤ＋８構造体及びＳＲＤ＋４構造体の両方が、ＳＲＤ構造体よりも大きな最小窓開口部を有することになる。

【0071】

図９の結果は、内側支柱を有する構造体、すなわちＳＲＤ＋４、及びより小さい範囲のＳＲＤ＋８が、ＳＲＤ構造体よりも有利であることを立証している。ＲＤ＋４及びＳＲＤ＋８は、所与の多孔度及び支柱直径においてより小さい細孔サイズを可能にする。ＳＲＤ構造体がａ／ｄ比の関数としての多孔度において有していると思われるどのような利点も、必要とされるａ／ｄ比が増加するにつれてほぼ完全に減少する。最後に、ＳＲＤ＋４及びＳＲＤ＋８構造体（又は内側支柱を有する構造体）は、細孔サイズと窓サイズとの差がＳＲＤ構造体よりも小さいことにより、最も均質な構造体を提供する。

【0072】

多孔質構造体１２０では、単位セルの細孔サイズの対応する窓サイズのいずれかに対する比は、１．５０～１．６０の範囲である。他の実施形態では、この比は、１．００～１．１０の範囲であってもよい。更に他の実施形態では、この比は１．００～２．９０の範囲であってもよい。図９に示すように、図３のＳＲＴＴ構造体及び図６のＳＲＯ構造体では、細孔サイズと窓サイズとの差は、図４のＳＲＤ構造体よりも実質的に小さい。結果として、ＳＲＴＴ構造体は、有利には、細孔窓サイズと全体的な細孔サイズとの差がより小さい、より均質な構造体を提供し、特に高レベルの多孔度では、細孔サイズに密接に比例した窓サイズを提供することによって骨内殖を促進する。図９ではＳＲＴＴのみが参照されているが、結論は、内側支柱を含む様々な構造体、例えば、４の倍数の内側支柱を有する構造体にも当てはまるであろう。

【0073】

様々な実施形態によれば、整形外科用インプラントが提供される。インプラントは、例えば、図３～図５の単位セル構造体によって示されるように、接続された単位セルの格子を含む多孔質三次元構造体を含み得る。少なくとも１つの単位セルは、複数の外側支柱を含み得る。少なくとも１つの単位セルは、複数の外側支柱を含む第１の幾何学的構造体と、第１の幾何学的構造体の複数の外側支柱のサブセットを共有し、かつ第１の幾何学的構造体とは異なる幾何学的形状を有する第２の幾何学的構造体と、を更に含み得る（図３及び図６を参照のこと）。更に、第２の幾何学的構造体内の複数の外側支柱のサブセットの少なくとも一部分は、第１の幾何学的構造体の複数の外側支柱の交点によって形成される角度と実質的に等しい角度を形成するように交差することができる。

【0074】

上述のように、第１の幾何学的構造体は、例えば、図４に示されるような幾何学的菱形十二面体であり得る。第２の幾何学的構造体は、幾何学的三角面偏方多面体であり得る（図５を参照のこと）。幾何学的三角面偏方多面体は、例えば、図３に示すように、４つの支柱を第１の幾何学的構造体に挿入することによって形成することができる。更に、少なくとも１つの単位セルは、例えば、図３に示されるように、第１の幾何学的構造体内に４つの幾何学的三角面偏方多面体構造体を含むことができる。

【0075】

多孔質三次元構造体内では、格子内の少なくとも１つの支柱の長さ及び直径のうちの少なくとも１つは、格子の所定の幾何学的特性を満たすように構成され得る。一実施例では、有機構造体の少なくとも１つの支柱の長さ及び直径のうちの少なくとも１つは、幾何学的構造体の少なくとも１つの支柱の長さ及び直径のうちの少なくとも１つに対して変更され得る。上述のように、これらの幾何学的特性は、多孔度、細孔サイズ、最小開口サイズ、及びこれらの組み合わせからなる群から選択することができる。例えば、多孔度は、約２０％～約９５％であり得る。多孔度はまた、約３５％～約８５％でもあり得る。多孔度はまた、約５０％～約７５％であり得る。更に、個々の支柱長さは、例えば、複数の支柱の平均支柱長さの約２５％～約１７５％であり得る。以下により詳細に記載されるように、上記の幾何学的構造体のそれぞれは、有機構造体を生成するように変更されてもよい。一実施例では、幾何学的構造体のそれぞれの個々の外側支柱長さはまた、有機構造体を生成するように、幾何学的構造体の複数の外側支柱の平均支柱長さの最大で約７５％～約１２５％となるように変更されてもよい。別の実施例では、幾何学的構造体のそれぞれの個々の外側支柱長さはまた、例えば、幾何学的構造体の複数の外側支柱の平均支柱長さの最大で約５０％～約１５０％となるように変更されてもよい。

【0076】

様々な実施形態によれば、整形外科用インプラントが提供される。インプラントは、複数の繰り返し単位セルを含む多孔質三次元構造体を含み得る。各単位セルは、基部幾何学的構造体と、基部幾何学的構造体の一部分から形成され、基部幾何学的構造体とは異なる幾何学的形状を有する二次幾何学的構造体と、を含み得る。更に、所与の多孔質三次元構造体の多孔度について、少なくとも１つの単位セルは、多孔質三次元構造体の平均的な幾何学的構造体の細孔サイズとは異なる細孔サイズと、多孔質三次元構造体の平均的な幾何学的構造体の窓サイズとは異なる窓サイズと、を有し得る。

【0077】

ここで図１２Ａ～図１３Ｅを概して参照すると、有機単位セル構造体４００は、上述の幾何学的単位セル構造体２００に対して変更され得る。例えば、図１２Ａ及び図１３Ａは、第１の又は外側幾何学的構造体２３０を示す。図１２Ｂ～図１２Ｃ及び図１３Ｂ～図１３Ｅは、対応する第１の幾何学的構造体２３０のものとは異なるノード位置を有する第１の又は有機外側構造体を示す。図１２Ａに示される一実施例では、第１の幾何学的構造体２３０は、上記のような幾何学的菱形十二面体２１５として示されている。図１２Ｂ～図１２Ｃに示されるように、有機構造体４３０は、上記の幾何学的菱形十二面体に対して変更された有機菱形十二面体４１５として構成され得る。例えば、有機構造体４３０のノードのうちの１つ又は２つ以上、最大でノードの全ては、幾何学的構造体２３０の対応するノードに対して再配置される。

【0078】

図１２Ａに示されるように、複数の外側ノード２１２のそれぞれは、幾何学的菱形十二面体２１５のノード２１２を画定する複数の外側ノード２１２の残りの外側ノード２１２に対して、３次元空間内の（例えば、全て互いに垂直に方向付けられているｘ方向、ｙ方向、及びｚ方向に沿った）位置を有する。

【0079】

更に、外側ノード２１２は、対向するノードのそれぞれの対を含む。一実施例として、外側ノード２１２の第１の外側ノード２１２ａ及び第２の外側ノード２１２ｂは、第１の対の対向する外側ノードを画定する。一対の対向する外側ノードの各ノードは、任意の他のノードからよりも、互いにより遠くに離間していてもよい。この点に関して言えば、第１の外側ノード２１２ａから第２の外側ノード２１２ｂよりもより遠くに離間している外側ノード２１２はない。更に、第２の外側ノード２１２ｂから第１の外側ノード２１２ａよりもより遠くに離間している外側ノード２１２はない。更に、一対の対向する外側ノードの各ノードは、当該一対の対向する各外側ノードの間の外側支柱２１０に沿った最短経路に沿った複数の外側ノード２１２のうちの３つの中間の外側ノードによって、互いに離間され得る。したがって、第２の外側ノード２１２ｂは、第１の外側ノード２１２ａから第２の外側ノード２１２ｂまでの外側支柱２１０に沿った最短経路に沿った複数の外側ノード２１２のうちの３つの中間の外側ノードによって、第１の外側ノード２１２ａから離間され得る。すなわち、最短経路に沿って第１の外側ノード２１２ａから第２の外側ノード２１２ｂまで外側支柱２１０に沿って移動する場合、経路は、３つの中間の外側ノード２１７ａ、２１７ｂ、及び２１７ｃを含む（複数のそのような最短経路が画定されることが認識される）。

【0080】

外側ノード２１２の第３の外側ノード２１２ｃ及び第４の外側ノード２１２ｄは、第２の対の対向するノードを画定する。外側ノード２１２の第５の外側ノード２１２ｅ及び第６の外側ノード２１２ｆは、第３の対の対向するノードを画定する。第１の直線仮想線２３５は、第１の外側ノード２１２ａ及び第２の外側ノード２１２ｂを通って延びていることが認識される。第２の直線仮想線２３７は、第３の外側ノード２１２ｃ及び第４の外側ノード２１２ｄを通って延びている。第３の直線仮想線２３９は、第５の外側ノード２１２ｅ及び第６の外側ノード２１２ｆを通って延びている。第１の直線仮想線２３５、第２の直線仮想線２３７、及び第３の直線仮想線２３９は、交点２４１で互いに実質的に交差する。

【0081】

ここで図１及び図１２Ｂを参照すると、インプラント１００の多孔質構造体１２０の単位セルの少なくともいくつか、最大で全ては、図１２Ｂに示される有機単位セル構造体４００を有する。いくつかの実施例では、有機単位セル構造体４００は、図４に示される幾何学的菱形十二面体２１５に対して変更される。他の実施例では、有機単位セル構造体４００は、上記の幾何学的菱形十二面体などの、以前に設計された幾何学的単位セル構造体２００の助けを借りずに設計される。したがって、図１２Ｂに示すように、各有機単位構造体は、複数の外側支柱４１０を含む複数の支柱４０８を含む。外側支柱４１０は、格子構造体を画定するように組み合わされる。外側支柱４１０は協働して、図４の幾何学的外側構造体２３０に対して変更された有機外側構造体４３０を形成する。例示的な実施形態では、有機外側構造体４３０は、有機菱形十二面体４１５である。外側支柱４１０は、それらのそれぞれの長さの全体に沿って一定の厚さを画定することができる。更に、外側支柱４１０は、等しい厚さを有することができる。内側支柱４２０もまた、それらのそれぞれの長さの全体に沿って一定の厚さを画定することができる。更に、内側支柱４２０は、等しい厚さを有することができる。更に、内側支柱４２０と外側支柱４１０とは、等しい厚さを有することができる。あるいは、内側支柱４２０と外側支柱４１０とは、異なる厚さを有することができる。外側支柱４１０及び内側支柱４２０が円筒形である実施例では、それぞれの厚さは、外側支柱４１０及び内側支柱４２０の直径をそれぞれ規定する。

【0082】

したがって、外側支柱４１０は、複数の外側頂点又は外側ノード４１２を画定するように互いに交差する。外側ノード４１２のそれぞれは、外側支柱４１０の３つの交点によって画定される。したがって、外側支柱４１０のそれぞれは、外側ノード４１２のそれぞれの第１のノードから外側ノード４１２のそれぞれの第２のノードまでそれぞれの長さに沿って延在する。外側支柱４１０が有機菱形十二面体４１５を形成する場合、支柱４１０は、組み合わされて１４個の外側ノード４１２を画定する。更に、複数の外側ノード４１２のそれぞれは、有機菱形十二面体４１５のノード４１２を画定する複数の外側ノード４１２の残りの外側ノード４１２に対して、３次元空間内の（例えば、全て互いに垂直に方向付けられているｘ方向、ｙ方向、及びｚ方向に沿った）位置を有する。

【0083】

上述のように、複数の外側ノード４１２、最大で全ての外側ノードを含む、有機菱形十二面体４１５の少なくとも１つの外側ノード４１２の位置は、幾何学的菱形十二面体の対応の少なくとも１つの外側ノード２１２とは異なる。図１２Ｂを参照すると、外側支柱４１０及び外側ノード４１２は、幾何学的菱形十二面体２１５の２５％以内の幾何学的構造体４３０を実質的に画定するように組み合わされる。例えば、有機菱形十二面体４１５の少なくとも１つの外側ノード４１２の位置は、図１２Ａに示される幾何学的菱形十二面体２１５の対応する少なくとも１つの外側ノード２１２の位置に対して最大で２５％変更される。例えば、有機菱形十二面体４１５の複数の外側ノード４１２の位置は、幾何学的菱形十二面体２１５の対応する少なくとも１つの外側ノード２１２の位置に対して最大で２５％変更される。したがって、外側支柱４１０及び外側ノード４１２は、幾何学的菱形十二面体２１５の２５％以内の幾何学的構造体を実質的に画定するように組み合わされる。更に、図１２Ｂに示される有機菱形十二面体４１５の外側ノード４１２のうちの少なくとも１つ、最大で複数の外側ノード４１２の位置は、図１２Ａに示される幾何学的菱形十二面体２１５の外側ノード２１２のうちの対応する少なくとも１つ、最大で対応する複数の外側ノード２１２の位置と同じであり得る。パーセンテージを参照して本明細書で使用される「以内」という用語は、記載されたパーセンテージを含む。

【0084】

有機菱形十二面体４１５の外側ノード４１２の位置は、次の式によって表すことができる。

【0085】

【数6】

式中、Ｎはノードを特定し、「ｉ」は、幾何学的形状の特定のノードを特定し、ｐは、幾何学的構造体のノードの位置のパーセンテージとして表される位置の変化であり、ｘ、ｙ、及びｚは、幾何学的構造体のノード「ｉ」の位置座標である。有機構造体４３０のノードの変更された位置は、ｘ方向、ｙ方向、及びｚ方向のうちのいずれか１つ以上、最大で全てに沿って、幾何学的構造体２３０の対応するノードの位置と異なり得る。

【0086】

別の実施形態では、図１２Ｃを参照すると、外側支柱４１０及び外側ノード４１２は、幾何学的菱形十二面体２１５の５０％以内の幾何学的構造体４３０を実質的に画定するように組み合わされる。例えば、有機菱形十二面体４１５の少なくとも１つの外側ノード４１２の位置は、図１２Ａに示される幾何学的菱形十二面体２１５の対応する少なくとも１つの外側ノード２１２の位置に対して最大で５０％変更される。例えば、有機菱形十二面体４１５の複数の外側ノード４１２の位置は、幾何学的菱形十二面体２１５の対応する複数の外側ノード２１２の位置に対して最大で５０％変更される。したがって、外側支柱４１０及び外側ノード４１２は、幾何学的菱形十二面体２１５の５０％以内の幾何学的構造体を実質的に画定するように組み合わされる。更に、図１２Ｃに示される有機菱形十二面体４１５の外側ノード４１２のうちの少なくとも１つ、最大で複数の外側ノード４１２の位置は、図１２Ａに示される幾何学的菱形十二面体２１５の外側ノード２１２のうちの対応する少なくとも１つ、最大で対応する複数の外側ノード２１２の位置と同じであり得る。

【0087】

このようにして、図１２Ａ～図１２Ｃに示されるように、有機菱形十二面体の外側ノード４１２の少なくともいくつかは、幾何学的菱形十二面体２１５の外側ノード２１２に対して再配置される。したがって、有機外側構造体４３０を含む第１の多孔質三次元構造体が、幾何学的構造体２３０を含む第２の多孔質三次元構造体の上に、同じ位置及び向きで重ね合わされると、第１の多孔質三次元構造体の外側ノード４１２の少なくともいくつかは、第２の多孔質三次元構造体のノード２１２の対応するいくつかに対してオフセットされる。いくつかの実施例では、第１の多孔質三次元構造体の複数の外側ノード４１２の他の外側ノード４１２は、第２の多孔質三次元構造体の複数のノード２１２の対応する他の外側ノード２１２と一致する。有機外側構造体４３０は、これから説明する再配置された外側ノード４１２及びその結果生じる対応の支柱４１０に対する変化を別にすれば、他の点では幾何学的外側構造体２３０と実質的に同一である。例えば、有機外側幾何学的形状４３０及び結果として得られる多孔質三次元構造体は、幾何学的外側構造体２３０及び結果として得られる多孔質三次元構造体と等しい数の支柱及びノードをそれぞれ有する。

【0088】

有機構造体４３０を有する多孔質三次元構造体は、幾何学的外側構造体２３０を含む多孔質三次元構造体の延性よりも大きい延性を有することが見出された。更に、有機外側構造体４３０を含む多孔質三次元構造体は、人間の解剖学的構造に植え込まれたときに好適な構造的完全性を有する。

【0089】

具体的に言えば、再配置された外側ノード４１２の結果として、有機外側構造体４３０の支柱４１０のうちの少なくとも１つ以上、最大で全ては、幾何学的外側構造体２３０の対応する支柱２１０とは異なる少なくとも１つの幾何学的特性を有する。上述のように、幾何学的特性は、支柱２１０の長さ、向き、及び経路タイプ（例えば、真っ直ぐ又は湾曲した）のうちの少なくとも１つを含むことができる。例えば、再配置された外側ノード４１２を部分的に画定する外側支柱４１０のうちの少なくとも１つ以上は、対応する幾何学的菱形十二面体の対応する外側支柱２１０よりも長くてもよく、又は短くてもよい。この点に関して言えば、外側支柱４１０は、各外側ノード４１２のそれぞれの対から、また、外側ノードのそれぞれの対へと、それぞれの長さに沿って延在し、外側支柱４１０の少なくともいくつかの長さは互いに異なる。例えば、外側支柱４１０の個々の長さを、例えば、複数の外側支柱４１０の平均支柱長さの約７５％～約１２５％となるように変更することもできる。

【0090】

更に、外側支柱４１０は、その長さに沿った任意の好適な経路に沿って、外側支柱４１０によって画定される隣接する各ノード４１２の間に延在することができる。例えば、再配置された外側ノード４１２を部分的に画定する支柱４１０のうちの又はそれ以上は、そのそれぞれの長さ全体に沿った直線及び線形経路に沿って延在し得、対応する幾何学的構造体２３０の外側支柱２１０とは異なる向きを有することができる。あるいは、再配置された外側ノード４１２を部分的に画定する外側支柱４１０の少なくとも１つ以上の少なくとも一部分は、複数のノードのそれぞれの第１の外側ノード４１２と複数のノードのそれぞれの第２の外側ノード４１２との間のその長さに沿って湾曲していてもよい。したがって、少なくとも１つの湾曲した支柱４１０は、それぞれの第１及び第２の外側ノード４１２を画定するように、２つの異なる他の対の支柱４１０と交差する。一実施例では、外側支柱４１０の少なくとも一部分は、曲線状経路に沿って延在する。代替的又は追加的に、外側支柱４１０の少なくとも１つ以上の少なくとも一部分は、角度付けされてもよく、したがって湾曲していてもよい。図１２Ｂ～図１２Ｃに示される外側支柱４１０の全てを直線状とすることができる（図１３Ｃ及び図１３Ｅを参照のこと）ことが理解される。あるいは、外側支柱４１０の全てを湾曲させることができる。

【0091】

引き続き図１２Ｂを参照すると、外側支柱４１０は、最も長い外側支柱と最も短い外側支柱とを含む。最も長い外側支柱の経路よりも長い経路に沿ったそれぞれの隣接する外側ノード４１２の間に延在する外側支柱４１０はない。逆に言うと、最も長い外側支柱の経路よりも短い経路に沿ったそれぞれの隣接する外側ノード４１２の間に延在する外側支柱４１０はない。有機構造体４３０の外側ノード４１２の位置が対応する幾何学的外側構造体２３０の位置に対して２５％変更される場合、最も短い外側支柱４１０の長さは、最も長い外側支柱４１０の長さの約６０％以上である。

【0092】

図１２Ｃに示すように、外側支柱４１０は、最も長い外側支柱と最も短い外側支柱とを含む。最も長い外側支柱の経路よりも長い経路に沿ったそれぞれの隣接する外側ノード４１２の間に延在する外側支柱４１０はない。逆に言うと、最も長い外側支柱の経路よりも短い経路に沿ったそれぞれの隣接する外側ノード４１２の間に延在する外側支柱４１０はない。外側ノード４１２の位置が、対応する幾何学的外側構造体２３０の外側ノード２１２の位置に対して５０％変更される場合、最も短い外側支柱４１０の長さは、最も長い外側支柱４１０の長さの約１／３以上である。

【0093】

引き続き図１２Ｂ～図１２Ｃを参照すると、外側ノード４１２は、第１の外側ノード４１２ａと、第１の対の対向するノードを画定するように第１の外側ノード４１２ａに対向する第２の外側ノード４１２ｂとを含む。外側ノード４１２は、第３の外側ノード４１２ｃと、第２の対の対向するノードを画定するように第３の外側ノード４１２ｃに対向する第４の外側ノード４１２ｄとを更に含む。外側ノード４１２は、第５の外側ノード４１２ｅと、第３の対の対向するノードを画定するように第５の外側ノード４１２ｅに対向する第６の外側ノード４１２ｆとを更に含む。

【0094】

図１２Ａに関して上述したように、一対の対向する外側ノード４１２の各ノードは、任意の他のノードからよりも、互いにより遠くに離間していてもよい。この点に関して言えば、第１の外側ノード４１２ａから第２の外側ノード４１２ｂよりもより遠くに離間している外側ノード４１２はない。更に、第２の外側ノード４１２ｂから第１の外側ノード４１２ａよりもより遠くに離間している外側ノード４１２はない。更に、一対の対向する外側ノードの各ノードは、当該一対の対向する外側ノードの各ノードの間の外側支柱４１０に沿った最短経路に沿った複数の外側ノード４１２のうちの３つの中間の外側ノードによって、互いに離間され得る。したがって、第２の外側ノード４１２ｂは、第１の外側ノード４１２ａから第２の外側ノード４１２ｂまでの外側支柱４１０に沿った最短経路に沿った複数の外側ノード４１２のうちの３つの中間の外側ノードによって、第１の外側ノード４１２から離間される。すなわち、最短経路に沿って第１の外側ノード４１２ａから第２の外側ノード４１２ｂまで外側支柱４１０に沿って移動する場合、経路は、３つの中間の外側ノード４１７ａ、４１７ｂ、及び４１７ｃを含む（複数のそのような最短経路が画定されることが認識される）。

【0095】

第１の直線仮想線４１９は、第１の外側ノード４１２ａ及び第２の外側ノード４１２ｂを幾何学的な延びている。第２の直線仮想線４２１は、第３の外側ノード４１２ｃ及び第４の外側ノード４１２ｄを通って延びている。第５の外側ノード４１２ｅ及び第６の外側ノード４１２ｆを通って延びる第３の直線仮想線４２３。第１の仮想線４１９と第２の直線仮想線４２１とは、多孔質三次元構造体の選択視野（select view）に対して第１の交点４２４ａで互いに交差する。第３の直線４２３は、多孔質三次元構造体の選択視野に対して第１の交点からオフセットされた第２の交点で第１の直線仮想線４１９と交差する。第３の直線仮想線４２３はまた、多孔質三次元構造体の選択視野に対して第１の交点及び第２の交点のいずれか又は両方からオフセットされた第３の交点で第２の直線仮想線４２１と交差し得る。

【0096】

図１２Ｂ～図１２Ｃの有機単位セル構造体４００は、有機単位セル構造体４００の外側ノード４１２が幾何学的単位セル構造体２００の対応する外側ノード２１２に対して任意の好適な方向に再配置されるように、幾何学的単位セル構造体２００に対して変更され得る。したがって、有機単位セル構造体４００の第１の半分の外側ノード４１２は、幾何学的単位セル構造体２００の対応する外側ノード２１２に対して第１の方向に再配置されてもよい。有機単位セル構造体４００の第２の半分の外側ノード４１２は、幾何学的単位セル構造体２００の対応する外側ノード２１２に対して、第１の方向とは異なる第２の方向に再配置されてもよい。第１及び第２の方向は、互いに反対側、互いに垂直、又は互いに斜めであり得る。有機単位セル構造体４００の第１及び第２の半分は、有機単位セル構造体４００を二分する平面によって互いに分離される。したがって、いくつかの実施例では、平面の向きに関わらず（すなわち、平面の全ての向きに関して）、有機単位セル構造体４００の第１の半分の外側ノード４１２の少なくともいくつか、最大で全てが、幾何学的単位セル構造体２００の対応する外側ノード２１２に対して異なる方向に再配置され、有機単位セル構造体４００の第２の半分の外側ノード４１２の少なくともいくつか、最大で全てが、幾何学的単位セル構造体２００の対応する外側ノード２１２に対して異なる方向に再配置されるということになる。

【0097】

ここで図１３Ａを参照すると、図３に関して上述したように、支柱２０８は、第１の幾何学的構造体２３０を画定する複数の外側支柱２１０を含む。支柱２０８は、外側支柱２１０と組み合わさって第１の幾何学的構造体２３０内にある複数の第２の幾何学的構造体２４０を形成する複数の内側支柱２２０を更に含む。例示的な実施形態では、第１の幾何学的構造体２３０は、複数の外側支柱２１０を含む。上述のように、図３の複数の外側支柱２１０は協働して幾何学的菱形十二面体を形成する。したがって、第１の幾何学的構造体２３０は、幾何学的菱形十二面体を画定する。内側支柱２２０は、内側ノード２３２を画定するように互いに交差する。具体的に言えば、内側支柱２２０の全ては、内側ノード２３２を画定するように互いに交差する。更に、内側支柱２２０のそれぞれは、それぞれの外側ノード２１２から内側ノード２３２まで延在する。図示の実施形態では、内側支柱２２０は、単一の内側ノード２３２のみを画定し、他の内側ノードを画定しないように互いに交差する。したがって、幾何学的単位セル２００は、外側ノード２１２に対して内部にあるただ１つの単一の内側ノード２３２のみを画定する。

【0098】

外側支柱２１０は、それらのそれぞれの長さの全体に沿って一定の厚さを画定することができる。更に、外側支柱２１０は、等しい厚さを有することができる。内側支柱２２０もまた、それらのそれぞれの長さの全体に沿って一定の厚さを画定することができる。更に、内側支柱２２０は、等しい厚さを有することができる。更に、内側支柱２２０と外側支柱２１０とは、等しい厚さを有することができる。あるいは、内側支柱２２０と外側支柱２１０とは、異なる厚さを有することができる。外側支柱２１０及び内側支柱２２０が円筒形である実施例では、それぞれの厚さは、外側支柱２１０及び内側支柱２２０の直径をそれぞれ規定する。

【0099】

図１３Ａに示すように、複数の第２の幾何学的構造体２４０のそれぞれは、他の第２の幾何学的構造体２４０の内部容積に実質的に等しい内部容積を有する。各第２の幾何学的構造体２３０は、いくつかの内側支柱２２０及びいくつかの外側支柱２１０によって形成される。各第２の幾何学的構造体２３０は、例示的には、幾何学的三角面偏方多面体である。図３に示すように、第１の幾何学的構造体２３０内の複数の第２の幾何学的構造体２４０は、単位セル構造体２００が幾何学的菱形三角面偏方多面体（ＧＲＴＴ）であるように、４つの幾何学的三角面偏方多面体を含む。

【0100】

第１の幾何学的構造体２３０は、図１２Ａに関して上述したように、外側ノード２１２の第１、第２、及び第３の対を含む。したがって、第１の直線仮想線２３５は、第１の外側ノード２１２ａ及び第２の外側ノード２１２ｂを通って延びている。第２の直線仮想線２３７は、第３の外側ノード２１２ｃ及び第４の外側ノード２１２ｄを通って延びている。第３の直線仮想線２３９は、第５の外側ノード２１２ｅ及び第６の外側ノード２１２ｆを通って延びている。第１の直線仮想線２３５、第２の直線仮想線２３７、及び第３の直線仮想線２３９は、内側ノード２３２で互いに実質的に交差する。

【0101】

図１３Ｂ～図１３Ｃを参照すると、有機菱形十二面体４１５の所与の外側ノード４１２の位置は、上記の幾何学的菱形十二面体２１５の対応する外側ノード２１２の位置に対して最大で２５％変更される。図１３Ｄ～図１３Ｅに示される別の実施形態では、有機菱形十二面体４１５の所与の外側ノード４１２の位置は、上記の幾何学的菱形十二面体２１５の対応する外側ノード２１２の位置に対して最大で５０％変更される。更に、図１３Ｂ及び図１３Ｃの両方において、第１の有機構造体４３０の支柱４０８は、外側支柱４１０と組み合わさって第１の有機構造体４３０内にある複数の第２の有機構造体４４０を形成する複数の内側支柱４２０を含み得る。内側支柱４２０は、内側支柱の交点に内側ノード４３２を画定するように互いに交差する。具体的に言えば、例示的な実施形態では、内側支柱４２０の全ては、内側ノード４３２を画定するように互いに交差する。更に、内側支柱４２０のそれぞれは、複数の外側ノード４１２のそれぞれの異なる１つから内側ノード４３２まで延在する。図示の実施形態では、内側支柱４２０は、単一の内側ノード４３２のみを画定し、他の内側ノードを画定しないように互いに交差する。したがって、単位セル構造体４００は、外側ノード４１２に対して内部にあるただ１つの単一の内側ノード４３２のみを画定する。

【0102】

例示的な実施形態では、第１の有機構造体４３０は、複数の外側支柱４１０を含む。上述のように、複数の外側支柱４１０は協働して有機菱形十二面体を形成する。各第２の有機構造体４４０は、例示的には、有機三角面偏方多面体である。有機的な第１の構造体４３０内の複数の有機的な第２の構造体４４０は、単位セル構造体４００が有機菱形三角面偏方多面体（ＯＲＴＴ）であるように、４つの有機三角面偏方多面体を含む。有機三角面偏方多面体は、上記の幾何学的三角面偏方多面体に対して修正される。例えば、内側ノード４３２のうちの少なくとも１つ及び外側ノード４１２のうちの少なくとも１つ（複数から最大で全ての外側ノード４１２を包含する）は、上記の幾何学的三角面偏方多面体の内側ノードのうちの対応する少なくとも１つ及び外側ノードのうちの少なくとも１つ（複数から最大で全ての外側ノードを包含する）に対してそれぞれ再配置される。したがって、結果として生じる有機菱形三角面偏方多面体は、上記の幾何学的菱形の三角面偏方多面体に対して変更されていることが理解されるであろう。例えば、内側ノード４３２のうちの少なくとも１つ及び外側ノード４１２のうちの少なくとも１つ（複数から最大で全ての外側ノード４１２を包含する）は、上記の幾何学的菱形三角面偏方多面体の内側ノードのうちの対応する少なくとも１つ及び外側ノードのうちの少なくとも１つ（複数から最大で全ての外側ノードを包含する）に対してそれぞれ再配置される。

【0103】

各第２の有機構造体４４０は、いくつかの内側支柱４２０及びいくつかの外側支柱４１０によって形成される。各第２の有機構造体４４０は、例示的には、有機三角面偏方多面体である。上述のように、有機構造体４３０の外側ノード４１２のうちの少なくとも１つ以上、外側ノード４１２の最大で全ての位置は、第２の幾何学的構造体２４０の外側ノード２１２に対して変更される。更に、第２の有機構造体４４０の内部ノード４３２の位置は、第２の幾何学的構造体２４０の内側ノード２３２の位置に対して変更される。図１３Ｂ～図１３Ｃに示される１つの例示的な実施形態では、内側ノード４３２のうちの少なくとも１つ及び外側ノード４１２のうちの少なくとも１つの位置は、図３Ｂ～図３Ｃに示されるように、内側ノード２３２の位置に対して最大で２５％変更される。図１３Ｄ～図１３Ｅに示される別の例示的な実施形態では、内側ノード４３２のうちの少なくとも１つ及び外側ノード４１２のうちの少なくとも１つの位置は、図３Ｂ～図３Ｃに示されるように、内側ノード２３２の位置に対して最大で５０％変更される。図１３Ｂ～図１３Ｃに関して上述したように、第１の有機構造体４３０、図１３Ｄ～図１３Ｅの第２の有機構造体４４０の内側支柱４２０は、単一の内側ノード４３２のみを画定し、他の内側ノードを画定しないように互いに交差する。したがって、単位セル構造体４００は、外側ノード４１２に対して内部にあるただ１つの単一の内側ノード４３２のみを画定する。

【0104】

引き続き図１３Ｂ～図１３Ｅを参照すると、第１の有機構造体４３０は、図１２Ｂ～図１２Ｃに関して上述したように、外側ノード４１２の第１、第２、及び第３の対を含む。したがって、第１の直線仮想線４１９は、第１の外側ノード４１２ａ及び第２の外側ノード４１２ｂを通って延びている。第２の直線の仮想線４２１は、第３の外側ノード４１２ｃ及び第４の外側ノード４１２ｄを通って延びている。第３の直線仮想線４２３は、第５の外側ノード４１２ｅ及び第６の外側ノード４１２ｆを通って延びている。第１の直線仮想線４１９、第２の直線仮想線４２１、及び第３の直線仮想線４２３の少なくとも１つ以上、最大で全ては、内側ノード２３２からオフセットされている。

【0105】

図１３Ｂ～図１３Ｅの有機単位セル構造体４００は、有機単位セル構造体４００の外側ノード４１２が幾何学的単位セル構造体２００の対応する外側ノード２１２に対して任意の好適な方向に再配置されるように、幾何学的単位セル構造体２００に対して変更され得る。したがって、有機単位セル構造体４００の第１の半分の外側ノード４１２は、幾何学的単位セル構造体２００の対応する外側ノード２１２に対して異なる方向に再配置されてもよい。同様に、有機単位セル構造体４００の第２の半分の外側ノード４１２は、幾何学的単位セル構造体２００の対応する外側ノード２１２に対して異なる方向に再配置されてもよい。有機単位セル構造体４００の第１及び第２の半分は、有機単位セル構造体４００を二分する平面によって互いに分離され、内側ノード４３２は平面上にある。したがって、いくつかの実施例では、平面の向きに関わらず（すなわち、平面の全ての向きに関して）、有機単位セル構造体４００の第１の半分の外側ノード４１２の少なくともいくつか、最大で全てが、幾何学的単位セル構造体２００の対応する外側ノード２１２に対して異なる方向に再配置され、有機単位セル構造体４００の第２の半分の外側ノード４１２の少なくともいくつか、最大で全てが、幾何学的単位セル構造体２００の対応する外側ノード２１２に対して異なる方向に再配置されるということになる。

【0106】

有機構造体４３０の再配置された少なくとも１つのノードの結果として、有機構造体４３０の内側支柱４２０のうちの少なくとも１つ以上、最大で全ては、幾何学的構造体２３０の対応する内側支柱２２０とは異なる少なくとも１つの特性を有する。特性は、内側支柱４２０の長さ、向き、及び経路タイプ（例えば、真っ直ぐ又は湾曲している）のうちの少なくとも１つを含むことができる。例えば、再配置された内側ノード４３２を部分的に画定する内側支柱４２０のうちの少なくとも１つ以上は、対応する幾何学的構造体２３０の対応する内側支柱２２０よりも長くてもよく、又は短くてもよい。この点に関して言えば、内側支柱４２０は、それぞれの長さに沿ってそれぞれの外側ノード４１２から内側ノード４３２まで延在し、内側支柱４２０の少なくともいくつかの長さは互いに異なる。有機外側構造体４３０の外側支柱４１０のうちの少なくとも１つ以上、最大で全てはまた、図１２Ｂ～図１２Ｃに関して上述したように、幾何学的外側構造体２３０の対応する支柱２１０とは異なる少なくとも１つの幾何学的特性を有する。

【0107】

更に、図１３Ｂ～図１３Ｅに示される内側支柱４２０は、その長さに沿った任意の好適な経路に沿って、それぞれの外側ノード４１２から内側ノード４３２まで延在することができる。例えば、第２の有機構造体４４０の内側支柱４２０のうちの又はそれ以上は、そのそれぞれの長さ全体に沿った直線及び線形経路に沿って延在することができ、第２の幾何学的構造体２４０の対応する内側支柱２２０とは異なる向きを有することができる。図１３Ｂ～図１３Ｅに示される内側支柱４２０の全ては、それぞれの外側ノード４１２から内側ノード４３２までそれぞれの直線経路に沿って延在することができることが理解される。あるいは、内側支柱４２０の少なくとも１つ以上、最大で全ての少なくとも一部分は、それぞれの外側ノード４１２から内側ノード４３２までその長さに沿って湾曲している内側支柱であってもよい。一実施例では、内側支柱４２０の少なくとも一部分は、曲線状経路に沿って延在し得る。代替的又は追加的に、内側支柱４２０の少なくとも１つ以上の少なくとも一部分は、角度付けされてもよく、したがって湾曲していてもよい。あるいは、内側支柱４２０の全てを湾曲させることができる。

【0108】

第１の有機構造体４３０及び第２の有機構造体４４０を有する多孔質三次元構造体は、第１の幾何学的構造体２３０及び第２の幾何学的構造体２４０を含む多孔質三次元構造体の延性よりも大きい延性を有することが見出された。更に、第１の有機構造体４３０及び第２の有機構造体４４０を含む多孔質三次元構造体は、人間の解剖学的構造に植え込まれたときに好適な構造的完全性を有する。

【0109】

各単位セル構造体は、他の種類の第２の有機構造体を含み得ることを理解されたい。例えば、有機単位セル構造体は、上記のように第１の有機構造体４３０を画定する複数の外側支柱４１０を含むことができる。変更された単位セル構造体は、外側支柱４１０と組み合わさって、複数の有機の第２の又は内側構造体を画定する複数の内側支柱４２０を更に備えることができる。有機内側構造体のそれぞれは、変更された八面体として構成され得る。したがって、一実施例では、有機単位セル構造体は、図６に関して上述したように、８つの内側支柱４２０を含むことができる。したがって、第１の有機構造体内の複数の第２の有機構造体は、有機単位セル構造体が変更された又は有機菱形八面体であるように６つの幾何学的八面体を含み得、それによって、第１の有機構造体のノードの少なくともいくつか及び第２の有機構造体の少なくともいくつかのノードの位置が、第１の幾何学的構造体のノード及び第２の幾何学的構造体のノードに対して再配置される。

【0110】

一実施形態では、有機外側構造体４３０及び有機内側構造体４４０を有する多孔質三次元構造体は、約５０％～約７５％の多孔度を有する。例えば、有機外側構造体４３０及び有機内側構造体４４０を有する多孔質三次元構造体は、約５５％～約６５％の多孔度を有することができる。更に、幾何学的外側構造体２３０及び幾何学的内側構造体２４０に関して上述したように、外側支柱４１０及び内側支柱４２０は、有機多孔質三次元構造体に複数の開口部を画定し、複数の開口部の各開口部は、窓サイズを有し、各有機構造体４３０及び４４０の内部容積は、細孔サイズを有する。上述のように、細孔サイズは、有機構造体４３０を有する単位セル内で境界された容積内の球体の等価直径と見なすことができる。

【0111】

図１４を参照すると、多孔質三次元構造体が約５５％の多孔度を有し、ノードの位置がＧＲＴＴに対して２５％変更されている、図１３Ｃの単位セル（例えば、全ての支柱４１０及び４２０が直線及び線形であるＯＲＴＴ）を含む多孔質三次元構造体の細孔のパーセンテージ。図示されるように、０．１ｍｍ未満の細孔径を有する三次元構造体の細孔のパーセンテージは、約１４．３パーセント未満である。例えば、細孔の約２パーセント未満は、０．１ｍｍ未満の細孔サイズを有する。更に、図１４は、三次元構造体の細孔の約５０パーセントが０．２ｍｍを超える細孔径を有することを示している。例えば、三次元構造体の細孔の約５０パーセントは、約０．２ｍｍ～約０．３６ｍｍの細孔径を有する。

【0112】

図１５を参照すると、多孔質三次元構造体が約６５％の多孔度を有し、ノードのうちの少なくとも１つの位置がＧＲＴＴに対して２５％変更されている、図１３Ｃの単位セル（例えば、全ての支柱４１０及び４２０が直線及び線形であるＯＲＴＴ）を含む多孔質三次元構造体の細孔のパーセンテージ。図１４に関して上述したように、０．１ｍｍ未満の細孔径を有する三次元構造体の細孔のパーセンテージは、約１４．３パーセント未満である。例えば、細孔の約１．５パーセント未満は、図１５に示すように０．１ｍｍ未満の細孔サイズを有する。更に、図１５は、三次元構造体の細孔の約５０パーセントが０．３ｍｍを超える細孔径を有することを示している。例えば、三次元構造体の細孔の約５０パーセントは、約０．３ｍｍ～約０．７ｍｍの細孔径を有する。特に、三次元構造体の細孔の約５０パーセントは、約０．３ｍｍ～約０．５ｍｍの細孔径を有する。ＯＲＴＴ単位セルを有する三次元構造体の細孔の約５０パーセントが、約０．２ｍｍ～約０．７ｍｍの範囲の細孔径を有し得ることを、図１４～図１５から更に確認することができる。例えば、ＯＲＴＴ単位セルを有する三次元構造体の細孔の約５０パーセントは、約０．２ｍｍ～約０．５ｍｍの範囲の細孔径を有し得る。

【0113】

更に、幾何学的構造体に関して上述したように、多孔質三次元構造体の有機構造体の細孔サイズの、有機構造体の各開口部の窓サイズに対する比は、１．００～２．９０の範囲であり得る。いくつかの実施例では、有機構造体の少なくとも９０パーセントが、１．００～２．９０の範囲内の、細孔サイズの、各開口部の窓サイズに対する比を有することが認識される。例えば、幾何学的構造体に関して上述したように、一実施形態では、各有機構造体の細孔サイズの、有機構造体の各開口部の窓サイズに対する比は、１．００～１．１０の範囲である。いくつかの実施例では、有機構造体の少なくとも９０パーセントが、１．００～２．９０の範囲内の、細孔サイズの、各開口部の窓サイズに対する比を有することが認識される。別の実施例では、幾何学的単位セルを有する多孔質三次元構造体に関して上述したように、有機単位セルの細孔サイズの、その対応する窓サイズのいずれかに対する比は、１．５０～１．６０の範囲である。いくつかの実施例では、有機単位セルの少なくとも９０パーセントが、１．５０～２．６０の範囲内の、細孔サイズのその対応する窓サイズのいずれかに対する比を有することが認識される。

【0114】

再び図１２Ａ～図１３Ｅを概して参照すると、人体に植え込まれたときに骨内殖を促進するように構成された第１及び第２の多孔質有機三次元構造体の一方又は両方を有する本明細書に記載の単位セルを設計するための方法が提供される。この方法は、変更係数を第１の幾何学的単位セル設計に適用するステップを含むことができる。第１の幾何学的単位セル設計は、３つの外側支柱２１０などのいくつかの第１の又は外側支柱２１０を含み、これらは、いくつかの第１の又は外側ノード２１２を画定するように互いに交差し、第１の支柱２１０のそれぞれは、それぞれの第１の長さを有し、第１のノード２１２は、互いに対する第１の相対位置を規定する。一実施形態では、第１の支柱２１０のそれぞれの第１の長さは全て、互いに実質的に等しい。別の実施形態では、第１の支柱のうちのいくつかのそれぞれの第１の長さは、第１の支柱２１０の少なくともいくつかの他のもののそれぞれの第１の長さとは異なる。第１の単位セル設計は、上記の方法で提供することができる。変更係数は、上記の方法で最大２５％など、最大５０％であり得る。一実施例では、適用ステップは、Ｌｅｕｖｅｎ，Ｂｅｌｇｉｕｍに事業所を有するＭａｔｅｒｉａｌｉｓｅから市販されている３－ｍａｔｉｃソフトウェアパッケージを使用して実行することができる。

【0115】

適用ステップは、いくつかの第２の又は外側ノード４１２を画定するように互いに交差するいくつかの第２の又は外側の支柱４１０を有する第２の単位セル設計を生成する。外側ノード４１２の数は、外側ノード２１２の数に等しく、外側支柱４１０の数は、外側支柱２１０の数に等しい。外側支柱４１０のそれぞれは、それぞれの第１の長さを有し、外側ノード４１２は、第１の相対位置とは異なる、互いに対する第２の相対位置を規定する。外側支柱４１０の少なくともいくつかのそれぞれの第１の長さは、外側支柱４１０の少なくともいくつかの他のもののそれぞれの第１の長さとは異なる。更に、外側支柱４１０の少なくともいくつかのそれぞれの第１の長さは、対応する外側支柱２１０の少なくともいくつかのそれぞれの第１の長さとは異なる。あるいは、有機三次元構造体４３０及び４４０は、それぞれ、以前に設計された幾何学的構造体２３０及び２４０の助けを借りずに設計することができる。製造公差は、異なる支柱長さをもたらし得ることが認識されている。しかしながら、本明細書に記載される異なる支柱長さは、製造公差を除く異なる長さを指す。

【0116】

第２の単位セル設計が生成されると、それぞれが第２の単位セル設計を有する複数の相互連結された単位セルを含む多孔質三次元構造体を製造するための製造指示書が作成される。多孔質三次元構造体は、現場で製造することができる。あるいは、製造指示書は、多孔質三次元構造体を製造するための第三者製造業者に送信されてもよい。

【0117】

様々な実施形態によれば、整形外科用インプラントが提供される。インプラントは、複数の単位セルを含む多孔質三次元構造体を含み得る。各単位セルは、第１の幾何学的形状を有し、かつ複数の第１の支柱を含む外側幾何学的構造体を含み得る。各単位セルは、第２の幾何学的形状を有する内側幾何学的構造体を更に含むことができ、複数の第１の支柱の一部分と接続されて、外側幾何学的構造体内に内側幾何学的構造体を形成する複数の第２の支柱を更に含み得る。

【0118】

様々な実施形態によれば、外側幾何学的構造体は、菱形十二面体であり得る。内側幾何学的構造体は、三角面偏方多面体であり得る。三角面偏方多面体は、４つの支柱を外側幾何学的構造体内に挿入することによって形成することができる。更に、少なくとも１つの単位セルは、外側幾何学的構造体内に４つの三角面偏方多面体の幾何学的構造体を含むことができる。

【0119】

上述のように、整形外科用インプラントは、単位セル構造体を有する複数の繰り返し単位セルを含む孔質三次元構造体を含むことができる。単位セル構造体は、幾何学的又は有機幾何学的構造体を画成することができる。したがって、多孔質三次元構造体は、それぞれの第１の幾何学的又は有機構造体を画定する外側支柱の複数の群を含み得ることが認識される。更に、単位セル構造体のいくつかは、整形外科用インプラントの多孔質三次元構造体の他の単位セル構造体によって取り囲まれ得るか、又は他の方法でそれらに対して内側に配設され得る。結果として、単位セル構造体が組み合わされて多孔質三次元構造体を画成するとき、特定の単位セル構造体の外側支柱は、隣接する単位セル構造体の外側支柱を画定することができる。更に、単位セル構造体が、第２の幾何学的又は有機構造体を画定する内側支柱を含む場合、特定の単位セル構造体の内側支柱は、隣接する単位セル構造体の外側支柱を画定することができることが認識される。逆に、特定の単位セル構造体の外側支柱は、隣接する単位セル構造体の内部構造体を画定することができる。したがって、整形外科用インプラントの多孔質三次元構造体における支柱の任意の好適な組み合わせは、外側支柱から外側に配置されるか、又は外側支柱から延在する他の支柱が存在するかどうかに関係なく、本明細書に記載のタイプの外側支柱を画定することができる。同様に、整形外科用インプラントの多孔質三次元構造体における支柱の任意の好適な組み合わせは、それぞれの外側支柱から内側ノードまで延在する本明細書に記載のタイプの内側支柱を画定することができる。いくつかの実施例では、単位セル構造体は、外側ノードを画定する外側支柱からなるか、又は本質的にそれらからなり得る。他の実施例では、単位セル構造体は、外側ノードを画定する外側支柱、及び内側ノードを画定する内側支柱からなり得るか、又は本質的にそれらからなり得る。

【0120】

製造プロセス
上記の多孔質三次元金属構造体は、様々な異なる積層造形技術を使用して作製され得る。例えば、様々な実施形態によれば、多孔質三次元構造体１２０を製造するための方法は、金属粉末の連続層をビームで堆積及び走査することを含む。ビーム（又は走査ビーム）は、電子ビームであり得る。ビーム（又は走査ビーム）は、レーザビームであり得る。

【0121】

本明細書に記載される様々な方法に関して、金属粉末を焼結して多孔質三次元構造体を形成することができる。あるいは、金属粉末を溶融させて、多孔質三次元構造体を形成することができる。金属粉末の連続した層は、中実基部上に堆積させることができる（基部に関する説明について上記を参照されたい）。様々な実施形態では、使用することができる金属粉末の種類としては、チタン、チタン合金、ステンレス鋼、コバルトクロム合金、タンタル、又はニオブ粉末が挙げられるが、これらに限定されない。

【0122】

本明細書に記載される様々な方法に関して、幾何学的特性は、多孔度、細孔サイズ、最小開口サイズ、及びこれらの組み合わせからなる群から選択することができる。多孔度は、約２０％～約９５％であり得る。多孔度はまた、約４０％～約８０％であり得る。多孔度はまた、約５０％～約７５％であり得る。更に、支柱長さは、複数の支柱の平均支柱長さの約２５％～約１７５％に変更することができる。個々の格子支柱長さはまた、例えば、複数の外側支柱の平均支柱長さの約５０％～約１５０％であるように変更することもできる。個々の外側支柱長さはまた、例えば、複数の外側支柱の平均支柱長さの約７５％～約１２５％であるように変更することもできる。更に、単位セルは、第１の幾何学的構造体の細孔サイズよりも小さい細孔サイズを有し得る。更に、単位セルは、複数の第２の幾何学的構造体の各々の窓サイズよりも大きい窓サイズを有することができる。

【0123】

記載された様々な方法に関して、第１の幾何学的構造体は、菱形十二面体であり得る。第２の幾何学的構造体の各々は、三角面偏方多面体であり得る。三角面偏方多面体は、４つの支柱を第１の幾何学的構造体内に挿入することによって形成することができる。更に、少なくとも１つの単位セルは、第１の幾何学的構造体内に４つの三角面偏方多面体の幾何学的構造体を含むことができる。

【0124】

様々な実施形態では、多孔質三次元構造体を製造するための方法が提供され、この方法は、所定の速度で金属粒子の流れを基部に適用して、複数の単位セルを含みかつ所定の幾何学的特性を有する多孔質三次元構造体を形成することを含み、各単位セルは、複数の外側支柱と複数の内側支柱とを含む。各単位セルは、複数の外側支柱を含む第１の幾何学的構造体と、第１の幾何学的構造体内の複数の内側支柱から形成された複数の第２の幾何学的構造体と、を含み得る。様々な実施形態では、使用することができる金属粒子の種類としては、チタン、チタン合金、ステンレス鋼、コバルトクロム合金、タンタル、又はニオブ粒子が挙げられるが、これらに限定されない。

【0125】

所定の速度は、基部に衝撃を与えると、金属粒子が結合するのに必要な臨界速度であり得る。臨界速度は、３４０ｍ／ｓよりも大きい。

【0126】

方法は、金属粒子の流れが衝突する基部の領域上に所定の電力設定でレーザを適用することを更に含むことができる。

【0127】

第１の幾何学的構造体は、菱形十二面体であり得る。いくつかの実施形態では、第２の幾何学的構造体の各々は、三角面偏方多面体であり得る。すなわち、４つの三角面偏方多面体は、４つの支柱を第１の幾何学的構造体内に挿入することによって形成することができる。いくつかの実施形態では、八面体は、例えば、８つの内側支柱を第１の幾何学的構造体内に挿入することによって形成することができる。この場合、６つの八面体幾何学的構造体を、第１の幾何学的構造体内に設けることができる。

【0128】

様々な実施形態によれば、多孔質三次元構造体を製造するための方法が提供され、この方法は、金属ワイヤの連続したフィードを基部表面上に導入することと、金属ワイヤが基部表面に接触する領域に所定の電力設定でビームを適用して、複数の単位セルを含み、かつ所定の幾何学的特性を有する多孔質三次元構造体を形成することと、を含む。各単位セルは、複数の外側支柱と複数の内側支柱とを含むことができ、各単位セルは、複数の外側支柱を含む第１の幾何学的構造体と、第１の幾何学的構造体内の複数の内側支柱から形成された複数の第２の幾何学的構造体と、を含み得る。ビーム（又は走査ビーム）は、電子ビームであり得る。ビーム（又は走査ビーム）は、レーザビームであり得る。様々な実施形態では、使用することができる金属ワイヤの種類としては、チタン、チタン合金、ステンレス鋼、コバルトクロム合金、タンタル、又はニオブワイヤが挙げられるが、これらに限定されない。

【0129】

第１の幾何学的構造体は、菱形十二面体であり得る。いくつかの実施形態では、第２の幾何学的構造体の各々は、三角面偏方多面体であり得る。すなわち、４つの三角面偏方多面体は、４つの支柱を第１の幾何学的構造体内に挿入することによって形成することができる。いくつかの実施形態では、八面体は、例えば、８つの内側支柱を第１の幾何学的構造体内に挿入することによって形成することができる。すなわち、６つの八面体幾何学的構造体を、第１の幾何学的構造体内に設けることができる。

【0130】

様々な実施形態によれば、多孔質三次元構造体を製造するための方法が提供され、この方法は、金属要素に埋め込まれたポリマー材料の連続したフィードを基部表面上に導入することを含む。本方法は、ポリマー材料が基部表面に接触する領域に熱を適用して、複数の単位セルを含み、かつ所定の幾何学的特性を有する多孔質三次元構造体を形成することを更に含み得る。各単位セルは、複数の外側支柱と複数の内側支柱とを含み得る。各単位セルは、複数の外側支柱を含む第１の幾何学的構造体と、第１の幾何学的構造体内のいくつかの内側支柱といくつかの外側支柱とから形成された複数の第２の幾何学的構造体と、を含む。金属要素は、金属粉末であり得る。様々な実施形態では、ポリマー材料の連続したフィードは、加熱されたノズルを通して供給することができ、したがって、ポリマー材料が基部表面に接触して多孔質三次元構造体を形成する領域に熱を適用する必要がなくなる。様々な実施形態では、ポリマー材料を埋め込むために使用することができる金属要素の種類としては、チタン、チタン合金、ステンレス鋼、コバルトクロム合金、タンタル、又はニオブを挙げることができるが、これらに限定されない。

【0131】

方法は、多孔質三次元構造体をビームで走査してポリマー材料を焼き切ることを更に含み得る。ビーム（又は走査ビーム）は、電子ビームであり得る。ビーム（又は走査ビーム）は、レーザビームであり得る。

【0132】

第１の幾何学的構造体は、菱形十二面体であり得る。様々な実施形態では、第２の幾何学的構造体の各々は、三角面偏方多面体であり得る。すなわち、４つの三角面偏方多面体は、４つの支柱を第１の幾何学的構造体内に挿入することによって形成することができる。様々な実施形態では、八面体は、例えば、８つの内側支柱を第１の幾何学的構造体内に挿入することによって形成することができる。すなわち、６つの八面体幾何学的構造体を、第１の幾何学的構造体内に設けることができる。

【0133】

様々な実施形態によれば、多孔質三次元構造体を製造するための方法が提供され、この方法は、ノズルを通して金属スラリーを基部表面に導入して、複数の単位セルを含み、かつ所定の幾何学的特性を有する多孔質三次元構造体を形成することを含む。各単位セルは、複数の外側支柱と複数の内側支柱とを含み得る。各単位セルは、複数の外側支柱を含む第１の幾何学的構造体と、第１の幾何学的構造体内のいくつかの内側支柱といくつかの外側支柱とから形成された複数の第２の幾何学的構造体と、を含み得る。様々な実施形態では、ノズルは、金属スラリーの金属要素を基部表面に結合するために必要な温度で加熱される。様々な実施形態では、金属スラリーは、製造プロセス又は多孔質三次元構造体の性能を改善するために、１つ又は２つ以上の添加剤（液体又は固体）と共に金属粒子を含有する水性懸濁液である。様々な実施形態では、金属スラリーは、製造プロセス又は多孔質三次元構造体の性能を改善するために、１つ又は２つ以上の添加剤（液体又は固体）と共に金属粒子を含有する有機溶媒懸濁液である。様々な実施形態では、金属スラリーに利用することができる金属粒子の種類としては、チタン、チタン合金、ステンレス鋼、コバルトクロム合金、タンタル、又はニオブ粒子が挙げられるが、これらに限定されない。

【0134】

第１の幾何学的構造体は、菱形十二面体であり得る。いくつかの実施形態では、第２の幾何学的構造体の各々は、三角面偏方多面体であり得る。すなわち、４つの三角面偏方多面体は、４つの支柱を第１の幾何学的構造体内に挿入することによって形成することができる。様々な実施形態では、八面体は、例えば、８つの内側支柱を第１の幾何学的構造体内に挿入することによって形成することができる。すなわち、６つの八面体幾何学的構造体を、第１の幾何学的構造体内に設けることができる。

【0135】

様々な実施形態によれば、多孔質三次元構造体を製造するための方法が提供され、この方法は、溶融金属の連続した層を基部表面に導入して、複数の単位セルを含み、かつ所定の幾何学的特性を有する多孔質三次元構造体を形成することを含む。各単位セルは、複数の外側支柱と複数の内側支柱とを含み得る。各単位セルは、複数の外側支柱を含む第１の幾何学的構造体と、第１の幾何学的構造体内の複数の内側支柱といくつかの外側支柱とから形成された複数の第２の幾何学的構造体と、を含み得る。更に、溶融金属は、基部表面上に連続した流れとして導入することができる。溶融金属はまた、別個の溶融金属液滴の流れとして基部表面上に導入することもできる。様々な実施形態では、使用することができる溶融金属の種類としては、チタン、チタン合金、ステンレス鋼、コバルトクロム合金、タンタル、又はニオブが挙げられるが、これらに限定されない。

【0136】

第１の幾何学的構造体は、菱形十二面体であり得る。様々な実施形態では、第２の幾何学的構造体の各々は、三角面偏方多面体であり得る。すなわち、４つの三角面偏方多面体は、４つの支柱を第１の幾何学的構造体内に挿入することによって形成することができる。様々な実施形態では、八面体は、例えば、８つの内側支柱を第１の幾何学的構造体内に挿入することによって形成することができる。すなわち、６つの八面体幾何学的構造体を、第１の幾何学的構造体内に設けることができる。

【0137】

様々な実施形態によれば、多孔質三次元構造体を製造するための方法が提供され、この方法は、金属要素に埋め込まれた感光性ポリマーの連続した層を基部表面に適用し、これを光活性化して、複数の単位セルを含み、かつ所定の幾何学的特性を有する多孔質三次元構造体を形成することを含む。各単位セルは、複数の外側支柱と複数の内側支柱とを含み得る。各単位セルは、複数の外側支柱を含む第１の幾何学的構造体と、第１の幾何学的構造体内の複数の内側支柱といくつかの外側支柱とから形成された複数の第２の幾何学的構造体と、を含み得る。様々な実施形態では、ポリマー材料を埋め込むために使用することができる金属要素の種類としては、チタン、チタン合金、ステンレス鋼、コバルトクロム合金、タンタル、又はニオブを挙げることができるが、これらに限定されない。

【0138】

第１の幾何学的構造体は、菱形十二面体であり得る。いくつかの実施形態では、第２の幾何学的構造体の各々は、三角面偏方多面体であり得る。すなわち、４つの三角面偏方多面体は、４つの支柱を第１の幾何学的構造体内に挿入することによって形成することができる。いくつかの実施形態では、八面体は、例えば、８つの内側支柱を第１の幾何学的構造体内に挿入することによって形成することができる。すなわち、６つの八面体幾何学的構造体を、第１の幾何学的構造体内に設けることができる。

【0139】

様々な実施形態によれば、多孔質三次元構造体を製造するための方法が提供され、この方法は、金属粉末の連続した層を堆積させ結合剤材料で結合して、複数の単位セルを含み、かつ所定の幾何学的特性を有する多孔質三次元構造体を形成することを含む。各単位セルは、複数の外側支柱と複数の内側支柱とを含み得る。各単位セルは、複数の外側支柱を含む第１の幾何学的構造体と、第１の幾何学的構造体内の複数の内側支柱といくつかの外側支柱とから形成された複数の第２の幾何学的構造体と、を含み得る。様々な実施形態では、使用することができる金属粉末の種類としては、チタン、チタン合金、ステンレス鋼、コバルトクロム合金、タンタル、又はニオブ粉末が挙げられるが、これらに限定されない。

【0140】

本方法は、結合した金属粉末をビームで焼結することを更に含み得る。ビーム（又は走査ビーム）は、電子ビームであり得る。ビーム（又は走査ビーム）は、レーザビームであり得る。

【0141】

本方法は、結合した金属粉末をビームで溶融することを更に含み得る。ビーム（又は走査ビーム）は、電子ビームであり得る。ビーム（又は走査ビーム）は、レーザビームであり得る。

【0142】

第１の幾何学的構造体は、菱形十二面体であり得る。いくつかの実施形態では、第２の幾何学的構造体の各々は、三角面偏方多面体であり得る。すなわち、４つの三角面偏方多面体は、４つの支柱を第１の幾何学的構造体内に挿入することによって形成することができる。いくつかの実施形態では、八面体はまた、例えば、８つの内側支柱を第１の幾何学的構造体内に挿入することによって形成することもできる。すなわち、６つの八面体幾何学的構造体を、第１の幾何学的構造体内に設けることができる。

【0143】

様々な実施形態によれば、多孔質三次元構造体を製造するための方法が提供され、この方法は、金属材料の液滴を基部表面上に堆積させることと、金属材料が基部表面に接触する領域に熱を適用して、複数の単位セルを含み、かつ所定の幾何学的特性を有する多孔質三次元構造体を形成することと、を含む。各単位セルは、複数の外側支柱と複数の内側支柱とを含み得る。各単位セルは、複数の外側支柱を含む第１の幾何学的構造体と、第１の幾何学的構造体内の複数の内側支柱といくつかの外側支柱とから形成された複数の第２の幾何学的構造体と、を含み得る。ビーム（又は走査ビーム）は、電子ビームであり得る。ビーム（又は走査ビーム）は、レーザビームであり得る。様々な実施形態では、使用することができる金属材料の種類としては、チタン、チタン合金、ステンレス鋼、コバルトクロム合金、タンタル、又はニオブが挙げられるが、これらに限定されない。

【0144】

金属材料の堆積した液滴は、金属要素が埋め込まれた金属スラリーであり得る。金属材料は、金属粉末であり得る。

【0145】

第１の幾何学的構造体は、菱形十二面体であり得る。いくつかの実施形態では、第２の幾何学的構造体の各々は、三角面偏方多面体であり得る。すなわち、４つの三角面偏方多面体は、４つの支柱を第１の幾何学的構造体内に挿入することによって形成することができる。いくつかの実施形態では、八面体は、例えば、８つの内側支柱を第１の幾何学的構造体内に挿入することによって形成することができる。すなわち、６つの八面体幾何学的構造体を、第１の幾何学的構造体内に設けることができる。

【0146】

本明細書では、特定の実施形態及びその用途について説明してきたが、これらの実施形態及び用途は例示的なものに過ぎず、多くの変形が可能である。

【0147】

本教示は、様々な実施形態と共に記載されるが、本教示はそのような実施形態に限定されることを意図するものではない。それとは対照的に、本教示は、当業者に理解されるように、様々な代替物、修正物、及び等価物を包含する。

【0148】

更に、様々な実施形態を記載する際に、本明細書は、特定の一連の工程として方法及び／又はプロセスを提示し得る。しかしながら、方法又はプロセスが本明細書に記載される工程の特定の順序に依存しない限り、方法又はプロセスは、記載される特定の一連の工程に限定されるべきではない。当業者には理解されるように、他の一連の工程が可能であり得る。したがって、本明細書中に記載される工程の特定の順序は、特許請求の範囲の制限として解釈されるべきではない。更に、方法及び／又はプロセスを対象とした特許請求の範囲は、書かれた順序における工程の実行に限定されるべきではない、また当業者は順序が変化し得るものであってかつ様々な実施形態の趣旨及び範囲内に依然留まり得ることを容易に認識できる。

【0149】

〔実施の態様〕
（１） 植え込み可能な装置であって、
患者の体内に植え込まれるように成形された多孔質三次元構造体であって、複数の相互連結された有機単位セルを含み、各有機単位セルは、
複数の外側支柱であって、３つの外側支柱のそれぞれの群が、それぞれの複数の外側ノードを画定するように交差している、複数の外側支柱と、
複数の内側支柱であって、各内側支柱は、前記外側ノードのうちの異なるそれぞれの外側ノードから延在し、前記内側支柱は、内側ノードを画定するように交差している、複数の内側支柱と、を含む、多孔質三次元構造体、を含み、
前記複数の外側ノードが、３つの外側支柱の第１の群の交点によって画定された第１の外側ノードと、３つの外側支柱の第２の群の交点によって画定された第２の外側ノードとを含み、
前記支柱に沿った前記第１の外側ノードから前記第２の外側ノードまでの最短経路が、前記複数の外側ノードのうちの３つの中間外側ノードのみを含み、
直線仮想線が、前記第１の外側ノード及び前記第２の外側ノードを通って延びており、前記内側ノードが、前記直線仮想線からオフセットされている、植え込み可能な装置。
（２） 前記外側支柱のそれぞれが、その長さの全体に沿って一定の厚さを有する、実施態様１に記載の植え込み可能な装置。
（３） 前記内側支柱のそれぞれが、その長さの全体に沿って一定の厚さを有する、実施態様１に記載の植え込み可能な装置。
（４） 前記外側支柱のうちの少なくとも１つが、その長さに沿って湾曲している、実施態様１に記載の植え込み可能な装置。
（５） 前記内側支柱のうちの少なくとも１つが、その長さに沿って湾曲している、実施態様１に記載の植え込み可能な装置。

【0150】

（６） 前記外側支柱の全てが、前記外側ノードのそれぞれの対から、また、前記外側ノードのそれぞれの対へと、それぞれの長さに沿って延在し、前記外側支柱の少なくともいくつかの前記長さは互いに異なっている、実施態様１に記載の植え込み可能な装置。
（７） 前記内側支柱及び前記外側支柱の全てが、それらのそれぞれの長さの全体に沿って実質的に真っ直ぐである、実施態様１に記載の植え込み可能な装置。
（８） 約５０％～約７５％の多孔度を有する、実施態様１に記載の植え込み可能な装置。
（９） 前記単位セルによってそれぞれ画定されたいくつかの細孔を含み、前記細孔の１４．３パーセント未満が、０．１ｍｍ未満の細孔サイズを有する、実施態様１に記載の植え込み可能な装置。
（１０） 前記細孔の５０パーセントが、約０．２ｍｍ～約０．７ｍｍの範囲の細孔サイズを有する、実施態様９に記載の植え込み可能な装置。

【0151】

（１１） 前記外側支柱が協働していくつかの外側開口部を画定し、前記内側支柱がいくつかの前記外側支柱と協働していくつかの内側開口部を形成し、前記多孔質三次元構造体が、対応する前記外側開口部及び前記内側開口部内に位置付けられた円の直径として定義される窓サイズを画定し、これにより、前記外側開口部及び前記内側開口部をそれぞれ画定する前記支柱はそれぞれ、前記円の接線上に位置付けられるようになっており、前記植え込み可能な装置が、前記単位セルによってそれぞれ画定されたいくつかの細孔を含み、前記細孔は、１．００～２．９０の範囲内である、それらのそれぞれの細孔サイズの、その窓サイズのいずれかに対する比を規定する、実施態様１０に記載の植え込み可能な装置。
（１２） 前記内側ノードが、前記外側ノードに対して内部にある前記多孔質三次元構造体の唯一の内側ノードである、実施態様１に記載の植え込み可能な装置。
（１３） 前記内側支柱の全てが、前記内側ノードで交差している、実施態様１に記載の植え込み可能な装置。
（１４） 各有機単位セルが、第１の半分と、前記有機単位セル構造体を二分する平面によって前記第１の半分から分離された第２の半分とを画定し、前記平面の全ての向きに関して、１）前記有機単位セル構造体の前記第１の半分の前記外側ノードの少なくともいくつかが、対応する幾何学的単位セル構造体の対応する外側ノードに対して第１の向きに再配置されており、２）前記有機単位セル構造体の前記第２の半分の前記外側ノードの少なくともいくつかが、前記対応する幾何学的単位セル構造体の対応する外側ノードに対して、前記第１の方向とは異なる第２の方向に再配置されている、実施態様１に記載の植え込み可能な装置。
（１５） 対応する幾何学的菱形三角面偏方多面体（geometric rhombic trigonal trapezohedron）よりも大きい延性を有する有機菱形三角面偏方多面体（organic rhombic trigonal trapezohedron）を更に含む、実施態様１～１４のいずれかに記載の植え込み可能な装置。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12A】

【図12B】

【図12C】

【図13A】

【図13B】

【図13C】

【図13D】

【図13E】

【図14】

【図15】