CH615340A5

CH615340A5 -

Info

Publication number: CH615340A5
Application number: CH522077A
Authority: CH
Inventors: Willi Prof Dr Schulte; Guenther Dr Heimke
Original assignee: Friedrichsfeld Gmbh
Priority date: 1976-05-04
Filing date: 1977-04-27
Publication date: 1980-01-31
Also published as: PT66478A; DK196377A; FR2350090B1; NL7704014A; DE2619650B2; JPS52151292A; ATA285977A; DK145606C; TR19849A; NL181256B; GB1544784A; US4185383A; DE2619650C3; NL181256C; BE854136A; FR2350090A1; ES228214Y; AT349130B; JPS567412B2; IE44928L

Description

Die Erfindung betrifft ein Dentalimplantat mit gewebefreundlicher Oberfläche, dessen verbreitertes koronales Kopfende eine Verankerungsmöglichkeit für eine Suprastruktur aufweist und das zwischen seinem Kopfende und seinem Schaft eine zur Schaftachse senkrechte, zu seinem verjüngten apikalen Ende hin gerichtete Fläche besitzt.

Der Begriff «gewebefreundlich» bedeutet hier auch «biokompatibel», «bioinert» und «bioaktiv». «Bioinert» ist ein Material, welches keinen Einfluss auf das Gewebe ausübt, insbesondere keine Ionen an das umgebende Gewebe abgibt. Mit «bioaktiv» wird ein Material bezeichnet, welches die Gewebereaktionen in seiner Umgebung günstig beeinflusst, insbesondere im vorliegenden Zusammenhang die Bildung von Knochengewebe fördert.

Ein derartiges bioinertes Dentalimplantat, und zwar speziell aus Aluminiumoxydkeramik, ist aus Samuel Sandhaus «Neue Aspekte der Implantologie», Medica-Verlag, bekannt; es wird insbesondere auf die Seiten 156 und 163 verwiesen. Dieses bekannte Dentalimplantat wird in den Kieferknochen eingeschraubt, wobei es in allen seinen Teilen diesem Einschrauben entsprechend geformt ist. Das distale Ende (der Kopf) trägt einen Sechskant, um mit einem Schraubenschlüssel das Einschrauben zu ermöglichen. Die zur Achse des Schaftes etwa senkrechten Flächen bilden ein Gewinde, dessen Flächen zum distalen Ende hin orientiert sind. Das proximale Ende ist konisch ausgebildet, um beim Einschrauben der Knochen zu verdrängen, und weist einen Spalt auf, in den Knochenmasse einwachsen und ein späteres Verdrehen verhindern soll.

Dieses bekannte Dentalimplantat berücksichtigt die Erfordernisse des Einschraubens, jedoch nicht diejenigen Anforderungen, welche erfüllt sein müssen, damit die Knochenbildung und Knochenerhaltung im Bereich des Implantates optimal gefördert wird. Der Erfindung liegt die Aufgabenstellung zugrunde, diesen Nachteil des bekannten Dentalimplantates zu beheben, und löst diese Aufgabenstellung bei einem Dentalimplantat der eingangs genannten Art erfindungsgemäss dadurch, dass der Schaft vom Kopfende in apikaler Richtung stufenförmig abnehmende Querschnitte aufweist und dass seine zum apikalen Ende hin gerichteten Stufenflächen senkrecht zur Schaftachse und die übrigen Schaftflächen überwiegend parallel zur Schaftachse verlaufen.

Um den Knochen möglichst zu erhalten und den Kiefer im Bereich des Implantates zur Knochenbildung anzuregen, muss der Kaudruck in gleicher Richtung auf den Knochen übertragen werden, wie dies bei den natürlichen Zähnen der Fall ist. Diese natürlichen Zähne sind im wesentlichen senkrecht zum Kieferknochen orientiert. Da der Kieferknochen im zahntragenden Bereich leicht gekrümmt ist, stehen auch die Zähne im hinteren Teil des Kiefers nicht in der gleichen Richtung wie in dem vorderen Teil des Kiefers. Ebenso müssen die Dentalimplantate orientiert sein; bei den bekannten Dentalimplantaten ist dies nicht möglich, denn die Suprastruktur wird auf die als Sechskant ausgebildeten Befestigungen aufgesteckt, welche aus diesem Grunde alle genau parallel orientiert sein müssen? Bei der erfindungsgemässen Konstruktion dagegen ist die Verankerung anpassbar ausgebildet, so dass es möglich ist, entweder

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Bohrungen in der Suprastruktur derart anzubringen, dass durch diese Bohrungen eine Schraubverbindung mit dem Dentalimplantat unter beliebigen Winkeln möglich ist oder den Ansatz passend in Form und Richtung zuzuschleifen.

Als wesentliche Voraussetzung zur Lösung der Aufgabenstellung ist durch die Gewindebuchse, den zuschleifbaren Ansatz oder ein anderes äquivalentes Mittel am distalen Ende des Dentalimplantates zunächst für die Wahlfreiheit in der Orientierung des Implantates im Kieferknochen gesorgt. Durch die erfindungsgemässe Ausbildung der Stufen und die Orientierung der Stufenflächen zum proximalen Ende hin wird erreicht, dass diese Flächen den Kaudruck auf das unter ihnen befindliche Gewebe übertragen und zur Knochenbildung anregen. Demgegenüber mussten bei dem bekannten Dentalimplantat die zur Achse etwa senkrechten Flächen zum distalen Ende orientiert sein, um als Schraubflächen das Dentalimplantat im Knochen voranzutreiben. - Um ein Verdrehen des bekannten Dentalimplantates zu verhindern, weist dieses unten einen Spalt auf, in welchen Knochenmasse hineinwächst. Dieses Hineinwachsen jedoch verhindert die Ausbildung tangential zur Oberfläche orientierter Kollagenfasern, die — bei dreidimensionaler Betrachtung — eine hängemattenähnliche Struktur bilden und das Dentalimplantat federnd abstützen. Erfin-dungsgemäss weist daher das proximale Ende des Schaftes keinen Spalt auf, sondern ist abgerundet und weist eine glatte ununterbrochene Oberfläche auf, wobei weiterhin, um eine Drehsicherung zu erzielen, die die Stufen verbindenden Flächen des Schaftes zur Achse des Schaftes senkrecht verlaufende Lakunen aufweisen, in welche Knochengewebe einwächst und ein Verdrehen des eingewachsenen Implantats verhindert. Die abgerundete, glatte Ausbildung des proximalen Endes begünstigt die Ausbildung der Kollagenfasern, welche an einem Knochenwulst aufgehängt sind, dessen Bildung durch die dem proximalen Ende benachbarte Stufenfläche stimuliert wird.

Bei bisherigen Dentalimplantaten war die Verankerung im Kieferknochen nicht vollständig, da zwischen dem Implantat und dem Knochengewebe stets ein Weichgewebe-Interponat auftrat. Ein solches Weichgewebe hat eine höhere Stoffwech-' seirate als tragfähige Knochenstrukturen. Bei gegebener Bakterien-Eindringrate brauchte es daher bei herkömmlichen Implantaten noch nicht zu entzündlichen Reaktionen zu kommen. Bei einem erfindungsgemässen Implantat besteht die Möglichkeit eines weitgehend direkten Knochenkontaktes ohne Weichgewebe-Interponat, insbesondere an den Druck übertragenden Flächen. Das bedingt eine niedere Stoffwechselrate und erfordert daher einen besseren Schutz gegen das Eindringen von Bakterien, welche das Einwachsen und die dauerhafte Verankerung des Implantats im Knochen gefährden würden. Um somit zur Mundhöhle hin einen sicheren Abschluss zu erzielen und das Anwachsen des Epithels am Implantat zu erleichtern und zu verbessern, ist vorteilhaft der Kopf des Schaftes mit einer umlaufenden Einschnürung versehen und in der Einschnürung und im Bereich um die Einschnürung hochgradig poliert. Das Epithel wird mittels einer Tabaksbeutelnaht in die umlaufende Einschnürung gezogen, und das Zahnfleisch wächst an den hochgradig polierten Flächen gut an.

Um die durch die Lakunen gegebene Drehsicherung zu verbessern, ist vorteilhaft der Querschnitt des Schaftes unrund ausgebildet. Beispielsweise kann hierzu der Querschnitt des Schaftes mindestens eine gerade Begrenzungslinie aufweisen oder der Querschnitt kann elliptisch sein, wobei vorteilhaft das Verhältnis der beiden Ellipsenachsen zueinander 1 zu 3 beträgt. Die elliptische Ausbildung ist insbesondere dann zu empfehlen, wenn das Implantat im Bereich der Backenzähne gesetzt werden soll.

Form und Tiefe der Lakunen können an den verschiedenen Flächen des Schaftes verschieden sein. Eine vorteilhafte Ausführungsform dieser Lakunen besteht darin, dass der Grund-riss der Lakunen (gesehen in Richtung senkrecht zur Achse des Schaftes) rund ist, wobei der Durchmesser (d) jeder Lakune zwischen 0,15 und 1 mm und die Tiefe (t) der Lakune 5 etwa einen halben Durchmesser misst. Weiterhin hat es sich bewährt, wenn der Grundriss der Lakunen (gesehen in Richtung senkrecht zur Achse des Schaftes) quadratisch ist, wobei die Seitenlänge (d) des Quadrates zwischen 0,15 und 1 mm und die Tiefe (t) der Lakune etwa eine halbe Seitenlänge io misst. Schliesslich besteht eine dritte vorteilhafte Ausführungsform darin, dass der Grundriss der Lakunen (gesehen in Richtung senkrecht zur Achse des Schaftes) länglich ist, wobei die Breite (d) der Lakune zwischen 0,15 und 1 mm und die Tiefe (t) der Lakune etwa eine halbe Breite misst.

15 Benötigt man ein Implantat zum Einsetzen in durch Extraktion freigewordene zwei oder drei Alveolen, so trägt vorteilhaft ein Kopf, der die angegebene umlaufende Einschnürung aufweist, zwei oder drei Schäfte, welche gemäss vorstehender Ausführungen ausgebildet sind. Für die Epitheldurch-20 führung tragen also dann die drei Schäfte einen gemeinsamen Kopf.

Zur Erhöhung der mechanischen Festigkeit besteht vorteilhaft das Dentalimplantat aus einem metallischen Kern mit einem Überzug aus biokompatiblem Material. Hierbei besteht 25 der metallische Kern vorteilhaft aus hochfestem Stahl. Als hochfester Stahl kommen alle Stähle hoher Zugfestigkeit in Frage, die bei der Körpertemperatur diese hohe Festigkeit auch nach einer grossen Zahl von Lastwechseln behalten oder nahezu behalten. Für die genaue Dimensionierung muss die 30 nach einer grossen Zahl von Lastwechseln verbleibende Festigkeit zugrunde gelegt werden. Ausserdem muss dieser Stahl die zum Aufbringen des biokompatiblen Überzugs notwendige Wärmebehandlung möglichst ohne Festigkeitsverlust durchlaufen, bzw. es müssen für die Dimensionierung die nach dieser 35 Wärmebehandlung gültigen Festigkeitswerte genutzt werden. - Wird der biokompatible Überzug nach einem der allgemein bekannten Flammspritzverfahren oder durch eine andere, nur die Oberfläche des Stahls beeinflussende Methode aufgebracht, so ist die Festigkeitsänderung des aus hochfestem Stahl 40 bestehenden Kern meist gering.

Die biokompatible Oberfläche (im Falle der Verwendung eines metallischen Kernes, also der Überzug) besteht vorteilhaft aus einer Keramik, welche frei von offenen Poren ist, d. h. von nach aussen oder zu benachbarten Poren hin ( «durchge-45 hende Porosität» ) offenen Poren. Eine derartige «Dichtigkeit» ist Voraussetzung für eine hinreichende Festigkeit, vollständigen Korrosionsschutz des metallischen Kerns vor Körperflüssigkeit und gute Polierbarkeit.

Eine gute Biokompatibilität der Aluminiumoxyd-Keramik so ist gewährleistet, wenn sie mindestens 95 Gew. %, vorzugsweise mindestens 99 Gew. % Aluminiumoxyd enthält. Verunreinigungen können die Biokompatibilität stören. Beispielsweise wird Titan in der Literatur oft als biokompatibel bezeichnet, doch zeigte es sich, dass von diesem Metall Ionen in 55 das Gewebe übertreten und dort beispielsweise Gewebeverfärbungen verursachen. Aluminiumoxyd-Keramik mit höherem Aluminiumoxyd-Gehalt hat auch eine bessere Festigkeit • als stärker verunreinigte Aluminiumoxyd-Keramik.

Die biokompatiblen Oberflächen sind vorteilhaft nicht nur 60 bioinert, sondern darüber hinaus bioaktiv, d. h. sie enthalten spezielle Ionen, und zwar vorteilhaft in Form einer Glaskeramik. Diese Ionen steuern die Knochenreaktionen und stimulieren das Anwachsen des Knochens an der Prothese. Die Knochenbildung wird verbessert, indem zwischen dem lebenden 65 Knochen und der toten Prothese eine Ubergangszone gebildet wird. Man erzielt so eine flächenhafte Verbindung zwischen dem Dentalimplantat und dem Knochengewebe durch biochemische Reaktionen, beispielsweise dadurch, dass Oberflä

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chenbestandteile aus dem Dentalimplantat im angrenzenden Gewebe die Knochenbildung auslösen und die Ausbildung einer Übergangsschicht zwischen dem Implantat und dem Knochenraum bewirken.

Zur Steuerung der Gewebereaktionen haben sich insbesondere Lithium-, Bor-, Kohlenstoff-, Fluor-, Natrium-, Magnesium*, Silizium-, Phosphor-, Kalium- und/oder Calciumio-nen bewährt.

Vorteilhaft sind nur die zur Achse des Dentalimplantats senkrechten Flächen, d. h. die Stufenflächen und die Fläche des proximalen Endes, in der beschriebenen Weise bioaktiv; auf diese Weise wird erreicht, dass die die Stufen verbindenden Flächen nicht oder weniger stark mit dem umgebenden Knochengewebe zusammenwachsen, wodurch eine geringfügige Beweglichkeit des eingepflanzten Dentalimplantates gegenüber dem umgebenden Gewebe in Achsrichtung möglich ist. Hierbei sind also die die Stufen verbindenden Flächen bioinert.

Gibt man dem erfindungsgemässen Dentalimplantat einen metallischen Kern, vorzugsweise aus hochfestem Stahl, so sind die biokompatiblen Oberflächen bzw. bioaktiven Oberflächen als Überzüge auf den Kern aufzubringen. Diese Überzüge sollen fest auf dem Kern haften. Zu diesem Zweck sieht man vorteilhaft mindestens eine Zwischenschicht zwischen dem Überzug und dem Kern vor, beispielsweise eine galvanisch aufgebrachte Zwischenschicht. Verfahren zum Aufbringen solcher Schichten sind allgemein bekannt.

Das erfindungsgemässe Implantat wächst im Kiefer gut ein und ist etwa nach vier Monaten belastbar. Durch die erfindungsgemässe Ausbildung des Kopfes (mit umlaufender Nut und hochpolierten Flächen) wird ein optimales Anwachsen des Epithels erzielt.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen beispielsweise im einzelnen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 das Dentalimplantat in Ansicht,

Fig. 2 und 3 den Kopf, gesehen in Richtung des Pfeiles II bzw. III der Fig. 1

Fig. 4, 6 und 8 die Grundrisse,

Fig. 5, 7 und 9 die zugeordneten Schnitte verschiedener vorteilhafter Ausführungsformen der Lakunen, sowie

Fig. 10 und 11 einen verwendbaren Dentalbohrersatz.

Das in Fig. 1 dargestellte Dentalimplantat weist zum distalen Ende hin einen Kopf 10 auf, an welchen sich ein zum proximalen Ende hin sich verjüngender Schaft 12 anschliesst.

Im Kopf 10 ist eine aus Gold und/oder Platin hergestellte Gewindebuchse 14 als Verankerung für eine Suprastruktur einzementiert.

Etwa in seiner Mitte weist der Kopf 10 eine umlaufende Nut 16 auf. In dieser Nut und im Bereich um diese Nut ist die Aussenfläche des Kopfes hochgradig poliert, um ein Anwachsen des Epithels zu erleichtern.

An den Kopf 10 schliesst sich, einteilig ausgebildet, der Schaft 12 an. Im Übergang von Kopf 10 zum Schaft 12 ist eine erste Stufe gebildet, deren ringförmige Stufenfläche 1 senkrecht zur Achse 7 des Schaftes verläuft. Der Durchmesser di des obersten Schaftabschnittes ist somit kleiner als der Durchmesser des Kopfes 10. An diesen obersten Schaftabschnitt schliesst sich, unter Querschnittsverminderung und unter Bildung einer weiteren ringförmigen Stufenfläche 2, der zweite Schaftabschnitt mit dem kleineren Durchmesser d2 an. Der Schaft setzt sich in weiteren Abschnitten mit den Durchmessern d3, d4 und ds fort, unter Bildung weiterer Stufenflächen 3, 4 und 5. Das proximale Ende 18 des Schaftes ist abgerundet, völlig glatt und weist keinerlei Nuten oder sonstige Drehsicherungen auf, damit dort die Bildung von Kollagenfasern nicht gestört wird.

Der Schaft 12 und sein Kopf 10 bestehen aus porenfreier, hochreiner Aluminiumoxyd-Keramik, d. h., diese Keramik enthält mindestens 96 Gew. % und vorteilhaft mindestens 99 Gew. % Aluminiumoxyd. An diesem hochreinen Material wächst das Gewebe des Knochens bzw. des Epithels besonders gut an.

Wie man in Fig. 2 und insbesondere Fig. 3 erkennt, ist der Querschnitt des Kopfes rund; der Querschnitt des Schaftes 12 dagegen ist vorteilhaft unrund, wie dies in den Unteransprüchen 5 bis 8 angegeben ist, um eine Verdrehung des Implantates zu vermeiden. Unter Umständen genügen jedoch in den die Stufen miteinander verbindenden Flächen fi, f2, f3, U und fs angebrachte Lakunen, deren Grundriss (gesehen senkrecht zur Achse 7 des Schaftes 12) beispielsweise rund (Fig. 4), quadratisch (Fig. 6) oder länglich (Fig. 8) sein kann. Die Fig. 5, 7 und 9 stellen jeweils die den Fig. 4, 6 bzw. 8 zugeordneten Schnitte dar. Die Tiefe der Lakunen ist gleich dem halben Durchmesser d (Fig. 4) bzw. gleich der halben Breite d (Fig. 6 und 8) der Lakunen. Die Länge 1 der Lakune gemäss Fig. 8 und 9 ist vorteilhaft senkrecht zur Richtung der Achse 7 orientiert, um möglichst grosse in Richtung des Kaudrucks den Knochen belastende Flächen zu schaffen und somit das Gewebe zur Knochenbildung anzuregen.

Die Implantation eines erfindungsgemässen Dentalimplantates erfolgt unmittelbar nach der Extraktion in die frisch eröffnete Alveole oder in eine künstliche Alveole. Besonders einfach ist die Implantation, wenn der Querschnitt des Schaftes 12 rund ist. In diesem Fall wird die frisch eröffnete Alveole vorteilhaft mit einem konischen Bohrer gemäss Fig. 10 vorgebohrt, wobei die Bohrrichtung nicht unbedingt mit der Richtung der Alveole übereinzustimmen braucht. Mit dem in Fig. 11 dargestellten Bohrer wird dann die Bohrung endgültig gebohrt mit einer Sitzgenauigkeit von 0,1 mm. Vorzugsweise wird manuell gebohrt, da in diesem Fall das Implantat besser hält und keine Gewebeverbrennung auftritt, wie bei Verwendung eines hochtourigen automatischen Bohrers.

Vorteilhaft jedoch verwendet man unrunde Schäfte 12; in diesem Fall werden anstelle der in den Fig. 10 und 11 dargestellten Bohrer entsprechende Vibrationsfräsen verwendet.

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2 Blatt Zeichnungen

Claims

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1 mm und die Tiefe (t) der Lakune etwa eine halbe Seitenlänge misst.

1. Dentalimplantat mit gewebefreundlicher Oberfläche, dessen verbreitertes koronales Kopfende eine Verankerungsmöglichkeit für eine Suprastruktur aufweist und das zwischen seinem Kopfende und seinem Schaft eine zur Schaftachse senkrechte, zu seinem verjüngten apikalen Ende hin gerichtete Fläche besitzt, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaft (12) vom Kopfende (10) in apikaler Richtung stufenförmig abnehmende Querschnitte aufweist und dass seine zum apikalen Ende (18) hin gerichteten Stufenflächen (2 bis 5) senkrecht zur Schaftachse (7) und die übrigen Schaftflächen (fl bis f5) überwiegend parallel zur Schaftachse (7) verlaufen.

2. Dentalimplantat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das apikale Ende (18) des Schaftes (12) abgerundet ist und eine glatte ununterbrochene Oberfläche aufweist.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Dentalimplantat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kopfende (10) eine umlaufende Einschnürung (16) aufweist und in der Einschnürung und im Bereich um die Einschnürung (16) poliert ist.

4. Dentalimplantat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt des Schaftes unrund ist.

5. Dentalimplantat nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt des Schaftes mindestens eine gerade Begrenzungslinie aufweist.

6. Dentalimplantat nach Anspruch 4, insbesondere zum Einsatz im Bereich von Backenzähnen, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt des Schaftes elliptisch ist.

7. Dentalimplantat nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der beiden Ellipsenachsen zueinander 1 zu 3 beträgt.

8. Dentalimplantat nach Anspruch 1, mit Lakunen in den zur Schaftachse parallelen Schaftflächen, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt der Lakunen (20), gesehen in Richtung senkrecht zur Achse des Schaftes (7), rund ist und der Durchmesser (d) jeder Lakune (20) zwischen 0,15 und -1 mm und die Tiefe (t) der Lakune (20) etwa einen halben Durchmesser misst.

9. Dentalimplantat nach Anspruch 1, mit Lakunen in den zur Schaftachse parallelen Schaftflächen, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt der Lakunen (21), gesehen in Richtung senkrecht zur Achse des Schaftes (7), quadratisch ist und die Seitenlänge (d) des Quadrates zwischen 0,15 und

10. Dentalimplantat nach Anspruch 1, mit Lakunen in den zur Schaftachse parallelen Schaftflächen, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt der Lakunen (22), gesehen in Richtung senkrecht zur Achse des Schaftes (7), länglich ist und die Breite (d) jeder Lakune zwischen 0,15 und 1 mm und die Tiefe (t) der Lakune etwa eine halbe Breite misst.

11. Dentalimplantat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kopfende (10) mit umlaufender Einschnürung (16) zwei oder drei Schäfte (12) trägt.

12. Dentalimplantat nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Kern aus Stahl mit einem Überzug aus biokompatiblem Material.

13. Dentalimplantat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die gewebefreundliche Oberfläche aus porenfreier Al203-Keramik besteht, welche mindestens 95 Gew. %, vorzugsweise mindestens 99 Gew. % A1203 enthält.

14. Dentalimplantat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die in den Kieferknochen ragenden gewebefreundlichen Oberflächen, vorzugsweise nur die Stufenflächen (1 bis 5) sowie das proximale Ende (18) mit bioaktivem Material beschichtet sind, d. h., dass diese Flächen bzw. Schichten Ionen zum Steuern der Gewebereaktionen und zur Stimulation des Anwachsens von Gewebe enthalten.

15. Dentalimplantat nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das bioaktive Material aus Glaskeramik besteht.

16. Dentalimplantat nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass das bioaktive Material als die Gewebereaktionen steuernde Ionen Litium-, Bor-, Kohlenstoff-, Fluor-, Natrium-, Magnesium-, Silizium-, Phosphor-, Kalium-und/oder Calciumionen enthält.