CH634219A5

CH634219A5 - Protethisches element.

Info

Publication number: CH634219A5
Application number: CH301277A
Authority: CH
Inventors: Dent Hans Dr Med Dr Scheicher
Original assignee: Scheicher Hans
Priority date: 1976-03-16
Filing date: 1977-03-10
Publication date: 1983-01-31
Also published as: CA1113970A; GB1573130A; US4321042A; AU519024B2; AT355711B; BE852491A; SE7603291L; DE2711219C2; ATA170877A; FR2474480A1; SE414399B; FR2482082A1; DE2711219A1; AU2324477A; DE2639887C2; IT1107716B; DE2639887A1

Description

Die Erfindung betrifft prothetische Elemente, insbesondere solche, die in den Körper eingesetzt werden, wobei sie für Dental-Implantate besonders geeignet sind.

Diese prothetischen Elemente sind dadurch gekennzeichnet, dass sie durch Brennen eines Gemisches, das eine keramische Grundmasse und dünne anorganische Fasern enthält, deren Schmelztemperatur über der Sintertemperatur der keramischen Grundmasse liegt, erhalten werden.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung von prothetischen Elementen. Dieses ist dadurch gekennzeichnet, dass eine pulvrig-keramische Grundmasse mit entsprechenden Mengen von anorganischen Fasern, deren Schmelztemperatur über der Sintertemperatur der keramischen Grundmasse liegt, zu einem annähernd homogenen trockenen Gemenge vermischt und anschliessend bei der Sintertemperatur der keramischen Grundmasse gebrannt wird.

Unter dünnen Fasern werden hierbei Fasern verstanden, deren Dicke geringer ist als etwa 0,6 mm.

Die Fasern können bei der Erfindung in Form von Whis-kern, Filamenten, Stapelfasern, Kurzfasern, Fäden, geschnittenen Fäden sowie weiterverarbeiteten Produkten wie Stapelfaser-Vorgarnen, Rovings, Geflechten, Matten, Faservliesen, Vliesstoffen, Filzen, Geweben in der Matrix aus den keramischen Grundmassen vorliegen. Im Normalfall reicht es aus, die Fasern in kurzen Stücken mit Längen von etwa 0,1 bis 60 mm, vorzugsweise etwa 1 bis 30 mm, in der keramischen Grundmasse zu haben. Wenn eine ausreichend gleichmässige Verteilung vorliegt, genügt dies im allgemeinen, um die erwünschte Festigkeit bei den aus den Massen hergestellten Keramiken zu erhalten. Dies gilt insbesondere für die Herstellung poröser Massen mit gewebefreundlichen Oberflächen, die ein An- und Einwachsen von Knochensubstanz ermöglichen. Durch eine Ausrichtung der Fasern in der Matrix, was sich durch eine Verwendung der Fasern in einer der oben erwähnten Formen erreichen lässt, gelingt es dagegen, die Festigkeit der aus den keramischen Massen gebrannten Stoffe erheblich zu verbessern und sog. faserverstärkte Hochleistungs-Verbundwerkstoffe herzustellen.

Herkömmliche Fasern aus organischen Stoffen erweisen sich zur Herstellung der erfindungsgemässen Massen als ungeeignet, da ihre Schmelzpunkte niedriger liegen als die zum Zusammensintern der keramischen Grundmassen notwendigen Temperaturen, die für die bevorzugt zur Verwendung kommenden keramischen Grundmassen in einem Bereich von etwa 650 bis 1900 °C liegen. Auf die Zusammensetzung der im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendeten keramischen Grundmassen soll weiter unten noch näher eingegangen werden.

Im folgenden soll, ohne Anspruch auf Vollständigkeit zu erheben, eine Reihe von Fasern angegeben werden, die sich zur Herstellung der erfindungsgemässen keramischen Massen eignen. Es sind dies:

Reine Quarzfasern aus 99,99% Siliciumdioxyd, die weis gen ihrer hohen thermischen und chemischen Beständigkeit bei einer Verwendung in Implantaten problemlos sind.

Kohlenstoff-Fasern, die bei Höchstreinheit als Graphit-Fasern bezeichnet werden und relativ preisgünstig herzustellen sind. Bei der Verwendung der Kohlenstoff-Fasern, die 20 physiologisch keine Probleme bereiten, ist jedoch zu beachten, dass diese eine hohe Wärmeleitfähigkeit und eine hohe elektrische Leitfähigkeit haben, was in einigen Fällen nachteilig ist. Die Verarbeitung der Kohlenstoff-Fasern sollte zur Vermeidung einer Oxidation im Vakuum durchgeführt wer-25 den.

Metall-Filamente, die nach DIN 60 001 E bei Durchmessern gleich oder grösser 100 |im als Drähte bezeichnet werden. Wenn Metall-Filamente oder -Drähte die Fasern in den erfindungsgemässen keramischen Massen bilden und diese 30 Massen bei Implantaten verwendet werden, sollte man darauf achten, eine keramische Grundmasse zu verwenden, welche im schmelzflüssigen Zustand die Metallfaden gut benetzt, so dass diese nach einem Erstarren der keramischen Massen möglichst nicht freiliegen, da die Metalle von den 35 Körperflüssigkeiten angegriffen und aufgelöst werden, was zu sog. Metallosen führen könnte. Die Gefahr derartiger Metallosen ist auch dann nicht gross, wenn die Metall-Fila-mente nicht vollständig von der keramischen Grundmasse bedeckt sind, da die Fasern nur einen geringen Prozentsatz 40 des gesamten Materials bilden und zudem zum grössten Teil in der Matrix aus der keramischen Grundmasse eingebettet sind. Da es jedoch auch andere Fasern gibt, bei denen die Gefahr von Metallosen von Haus aus auszuschliessen ist, wird man keramische Massen, die als Fasern Metall-Fila-45 mente enthalten, im allgemeinen nicht als Aussenschicht von prothetischen Elementen verwenden, sondern als verstärkte Kernmassen, die von den darüber liegenden Schichten abgedeckt sind. Als Beispiele für Metallfasern seien Stahlfasern, Fasern aus René 41 (einer Legierung auf Nickelbasis), Niob-50 Fasern, Molybdän-Fasern und Wolfram-Fasern genannt.

Filamente mit Wolfram-Seele, d.h. Verstärkungselemente, die durch Aufbringen des eigentlichen Verstärkungsstoffes auf einer Wolfram-Seele hergestellt werden. Hierzu gehören insbesondere Borfäden, die zusätzlich mit Silicium-55 karbid beschichtet sein können oder deren Oberfläche durch eine Nitrierung behandelt ist. Auch Borkarbid-Filamente mit einer Wolfram-Seele, Siliciumkarbid-Filamente mit einer Wolfram-Seele und Titandiborid-Filamente mit einer Wolfram-Seele gehören zu dieser Gruppe. Ein Nachteil der zu-60 letzt genannten Fäden besteht darin, dass sie relativ dick sind.

Synthetische keramische Fasern: Zu ihnen gehören insbesondere: Borkarbid-Fasern, Bornitrid-Fasern und Zirkoniumsilikat-Fasern, die sehr fein sind, sowie die gröberen 65 Zirkoniumdioxyd-Fasern und insbesondere die etwas dik-keren Aluminiumoxyd-Fasern sowie sog. Mullit-Fasern, die zum Grossteil aus Aluminiumoxyd bestehen. Die keramischen Fasern haben gegenüber den Metallfasern den Vorteil,

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dass bei der Verwendung der erfindungsgemässen keramischen Massen zur Herstellung von prothetischen Elementen eine Gefahr von Metallosen und elektrolytischen Störungen nicht besteht. Auch Basaltfasern sowie Kaolinfasern sind geeignet.

Einzelheiten über die Herstellung und die Eigenschaften der vorstehend beschriebenen Fasern sind einer vom Institut zur Erforschung technologischer Entwicklungslinien ITE herausgegebenen Broschüre über «Faserverstärkte Hochleistungs-Verbundwerkstoffe» von Rainer Taprogge, Rolf Scharwächter, Peter Hahnel, Hans-Joachim Müller und Peter Steinmann zu entnehmen.

Eine weitere Gruppe von Fasern, die sich zur Herstellung der erfindungsgemässen keramischen Massen besonders eignen, sind die sog. Whisker. Whisker sind diskontinuierliche, faserförmige Einkristalle mit ausserordentlich hohen Zugfestigkeiten und Elastizitätsmodulen, die jedoch gegenwärtig noch relativ teuer sind. Da für die erfindungsgemässen keramischen Massen jedoch nur geringe Mengen derselben benötigt werden, ist ihre Verwendung auch wirtschaftlich tragbar. Unter den Whiskern eignen sich für die erfindungsgemässen keramischen Massen besonders Berylliumoxyd-Whisker, Borkarbid-Whisker, Graphit-Whisker, Magne-siumoxyd-Whisker, Aluminiumnitrid-Whisker, Silicium-nitrid-Whisker sowie insbesondere Aluminiumoxyd-, d.h. Saphir-Whisker und Siliciumkarbid-Whisker. Die Silicium-karbid-Whisker fallen in zwei Modifikationen an, dem sog. a-Siliciumkarbid-Whisker und dem sog. ß-Siliciumkarbid-Whisker. Die a-Siliciumkarbid-Whisker sind hexagonal zentriert und haben Durchmesser von etwa 10 bis 100 [im und Längen von etwa 1 bis 60 mm. Die ß-Siliciumkarbid-Whisker sind kubisch, haben Durchmesser von etwa 0,5 bis 3 um und Längen von etwa 1 bis 30 mm. Gerade diese ß-Silicium-karbid-Whisker eignen sich hervorragend zur Einbettung in dentalkeramischen Grundmassen. Neben den vorstehend genannten Whiskern können auch Metall-Whisker wie beispielsweise Chrom-Whisker, Eisen-Whisker, Kobalt-Whis-ker und Nickel-Whisker, bedingt auch Kupfer- und Silber-Whisker, in erfindungsgemässer Weise verwendet werden. Gleiches gilt auch für die sog. Schladitz-Whisker, die polykristalline Metallfäden sind. Den gesamten vorgenannten metallischen Whiskern haftet ebenfalls der Nachteil an, dass sie, wenn sie mit Körperflüssigkeiten in Berührung kommen und nicht vollständig von der Matrix der keramischen Grundmassen abgedeckt sind, mögliche Ursachen für Metalllosen und elektrolytische Störungen bilden.

Einzelheiten über die vorstehend genannten Whisker, insbesondere über ihre Herstellung und ihre Eigenschaften, sind der vorstehend genannten Broschüre über «Faserverstärkte Hochleistungs-Verbundwerkstoffe» zu entnehmen. Bezüglich der Siliciumkarbid-Whisker wird des weiteren auf einen Artikel von A. Lipp in der Zeitschrift «Feinwerktechnik» 74. Jahrgang 1970, Heft 4, S. 150-154, verwiesen. Ausführungen über polykristalline Metall-Whisker oder Metall-Fäden sind Artikeln von Hermann J. Schladitz zu entnehmen, die in «Fachberichte für Oberflächentechnik» 8. Jahrgang 1970, Heft 7, 8, S. 145-150, und «Zeitschrift für Metallkunde» Band 59/1968, Heft 1, S. 18-22, veröffentlicht sind.

Im allgemeinen wird man jeweils eine Fasersorte in einer keramischen Grundmasse verwenden. Es können jedoch grundsätzlich auch Gemische verschiedener Fasern in einer keramischen Grundmasse verwendet werden.

Als keramische Grundmassen, die mit den vorstehend genannten Fasern vermischt werden, können herkömmliche als Knochenersatz vorgesehene Keramik-Massen, insbesondere glas-keramische Materialien und die bekannten dentalkeramischen Massen wie normale Dental-Keramik-Massen,

Metall-Keramik-Massen und Hartkeramik-Massen sowie Aluminiumoxyd.-Keramik-Massen, verwendet werden. Als Beispiele für Aluminiumoxyd-Keramik seien die Vitadur-und Vitadur-S-Keramik-Massen genannt, die von der Vita-5 Zahnfabrik Säckingen gefertigt werden. Weitere Beispiele für Dental-Keramiken sind in der DE-AS 1 441 346 beschrieben, auf die hiermit Bezug genommen wird. Die DE-AS 2 326 100 beschreibt eine glas-keramische Grundmasse mit Apatit-Kristall-Phase, die ebenfalls zur Herstellung der io erfindungsgemässen Massen Verwendung finden kann. Ein weiteres Beispiel für keramische Grundmassen beschreibt die DE-OS 2 238 263.

Die vorstehend genannten keramischen Grundmassen sind grossenteils keine Porzellane im Sinne der klassischen 15 Bezeichnung, d.h. keine Gemische aus Quarz, Feldspat und Kaolin, sondern Porzellanerzeugnisse im weiteren Sinn, die hinsichtlich der Zusammensetzung, Formgebung und Brennweise keine Ähnlichkeit mit Normalporzellan haben. Bezüglich dieser Terminologie wird insbesondere auf einen Artikel 20 von Dr. Walter Pralow, Säckingen, in der Zeitschrift «Das Dental-Labor» Heft 2/1969, S. 66 ff., verwiesen. Dass sich für diese Massen ebenfalls die Bezeichnung «Keramische Massen» eingebürgert hat, liegt daran, dass diese Massen nach keramischen Methoden aufbereitet werden, obwohl sie 25 hinsichtlich ihrer Zusammensetzung den Gläsern sehr nahestehen.

Bevorzugt werden Massen verwendet, deren Brenntemperatur in Bereichen von 900 bis 1400 °C, vorzugsweise 900 bis 1200 °C, liegen.

30 Die Fasern werden vorzugsweise mit Längen von 0,3 bis 60 mm verwendet, wobei sich Längen von etwa 1 bis 30 mm besonders eignen.

Die Dicke der verwendeten Fasern geht maximal bis etwa 600 (im, wobei Fasern mit einer Dicke von etwa 1 bis 35 100 (im bevorzugt werden. Für die Herstellung von dentalkeramischen Massen, die als Aussenschicht auf Implantate aufgebracht werden, haben sich Whisker mit Dicken von etwa 1 bis 20 (im als geeignet erwiesen, wobei Dicken bis etwa 10 (im besonders günstig sind. Die bislang besten Er-40 gebnisse wurden mit ß-Siliciumkarbid-Whiskern erzielt, die eine Dicke von etwa 1 bis 3 (im aufwiesen.

Sehr gute Ergebnisse lieferten Basaltfäden und Kohlefasern mit einer Dicke von etwa 6 [im.

Um die erwünschte Verstärkungswirkung im Material zu 45 erzielen, sollen mindestens 5 Vol.-% Fasern zugegeben werden. Für die Bildung einer mit Vakuolen durchsetzten Schicht, die ein Einwachsen von Knochensubstanz erleichtert, genügen dagegen relativ geringe Zusätze von Fasern zu den keramischen Grundmassen. Versuche haben gezeigt, so dass hierfür 0,01 bis 0,02 Vol.-% Fasern, bezogen auf die keramische Grundmasse im noch nicht verarbeiteten pulvrigen Zustand, ausreichen können.

Für die Bildung der mit Vakuolen durchsetzten Schicht werden - bezogen auf das Gewicht der keramischen Grund-55 masse im noch nicht verarbeiteten pulverisierten Zustand -die Fasern bevorzugt mit etwa 0,01 bis 2 Gew.-% zugegeben, wobei man mit Mengen von etwa 0,02 bis etwa 0,05 Gew.-% hervorragende Ergebnisse erzielt.

Wenn die keramischen Massen jedoch als verstärkter so Verbundwerkstoff dienen sollen, empfiehlt sich eine Zugabe von 5 5 bis 50 Gew.-%, bevorzugt 10 bis 25 Gew.-%.

In einer speziellen Ausgestaltung enthalten die keramischen Massen eine Beimischung von feinstverteiltem metallischem Silber. Diese silberhaltigen keramischen Massen wer-65 den bevorzugt bei enossalen Halbimplantaten an denjenigen Stellen verwendet, an denen die Implantate aus dem Körpergewebe austreten, d.h. an denjenigen Stellen, an denen eine erhöhte Infektionsgefahr besteht. Bei Kunstzähnen ist dies

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der Austrittsbereich der Zahnwurzel aus dem Kieferknochen in die Mundhöhle. Dort wird beispielsweise die silberhaltige keramische Masse auf die künstliche Zahnwurzel als etwa 2 mm breiter Ring aufgebracht, so dass sie wegen der antibakteriellen Wirkung des Silbers als Barriere gegen ein Eintreten von Bakterien in den Kieferbereich dient.

Das Einbringen des feinstverteilten metallischen Silbers in die keramische Masse kann folgendermassen bewirkt werden: Der keramischen Grundmasse - vorzugsweise einer Dentinmasse - wird Silbernitrat in einer Menge von etwa 1 bis 50 Gew.-%, vorzugsweise 5 bis 30 Gew.-%, zugegeben. Das Gemisch wird anschliessend mit einem photographischen Entwickler angeteigt, wodurch metallisches Silber ausfallt. Das getrocknete und zerriebene Produkt wird anschliessend in der vorbeschriebenen Weise mit Fasern versetzt und weiter verarbeitet.

Die beschriebenen keramischen Massen haben den Vorteil, dass sie ohne grossen apparativen Aufwand bei Bedarf verarbeitet werden können, beispielsweise in kleineren dentalkeramischen Labors, mit denen auch Einzelzahnärzte ausgerüstet sein können. Die beschriebenen keramischen Massen bedeuten somit eine deutliche Verbesserung auf dem Gebiet der Zahnprothetik, da, wie aus den folgenden Ausführungen noch näher ersichtlich wird, hierdurch eine einfache und rasche Herstellung von zu den Normalzähnen formgetreuen und zugleich mit dem Gewebe verträglichen Direktimplantaten gelingt, was bisher nicht möglich war. Die Verwendung dieser Direktimplantate ist somit nicht nur aus ästhetischen Gründen, sondern auch aus Gründen einer medizinischen Indikation ein erheblicher Fortschritt.

Die beschriebenen keramischen Massen lassen sich selbstverständlich nicht nur im Dentalbereich, sondern auch im Bereich von allen anderen Knochen- und Gelenkimplantaten sowie als Herzklappenersatz verwenden.

Die keramischen Massen können von dem sie verarbeitenden Techniker den jeweiligen Anforderungen entsprechend jeweils neu aus den Fasern und einer entsprechenden keramischen Grundmasse zusammengemischt werden. In diesem Fall ist es vorteilhaft, wenn die Fasern in abgepackten Mengen bezogen werden können.

In vielen Fällen ist es jedoch vorzuziehen, wenn die keramischen Massen bereits fertiggemischt vorliegen und lediglich aufgebracht und gebrannt werden müssen. Bei einer Reihe von Fasern genügt es, hierzu die Fasern mit der entsprechenden Länge und der entsprechenden Dicke mit der zugehörigen Menge der pulverformig vorliegenden keramischen Grundmasse zu vermischen. Bei anderen Fasern ist dies jedoch nicht ohne weiteres möglich, da diese aufgrund grosser Oberflächenenergien zu Knäueln oder Bündeln zusammengehalten werden, was ein Vermischen mit den keramischen Grundmassen erschwert. Dies ist insbesondere bei Whiskern der Fall, wobei besonders bei ß-Siliciumkarbid-Whiskern Probleme auftreten. In diesen Fällen werden die Fasern mit einem unter der Sintertemperatur der keramischen Grundmassen flüchtigen Medium zusammengebracht, das eine Oberflächenenergie aufweist, die eine Trennung der Fasern ermöglicht oder bewirkt. Hierbei werden vorzugsweise derartige Medien verwendet, die bei Zimmertemperatur erstarren und bei einer etwas höher liegenden Temperatur flüssig sind. Die Trennung der Fasern geschieht dadurch, dass die Fasern mit den verflüssigten Medien vermischt werden. Beispiele von derartigen für die Trennung der Fasern geeigneten Medien sind Kunststoffe, Kunstharze, Wachse, Glyzerin oder Kakaobutter, die sich besonders bei der Trennung von ß-Siliciumkarbid-Whiskern, Basaltfasern und Kohlefasern bewährt haben.

Die keramischen Grundmassen können anschliessend eingerührt werden oder erst unmittelbar vor der Verarbeitung der keramischen Massen, wozu das die Trennung hervorrufende Medium wieder über seinen Erstarrungspunkt hinaus erwärmt wird.

Besonders günstig ist es, die keramischen Massen nach ihrer Aufbereitung in dosierten Mengen in kleine Gefasse, z.B. in Mischkapseln, abzugeben und sie in diesen erstarren zu lassen. Bei der Verarbeitung der keramischen Massen werden diese dann in ihren Gefassen erwärmt, so dass sie hieraus unmittelbar aufgetragen und verarbeitet werden können.

Beim Brennen derart aufbereiteter keramischer Massen wird der Muffelofen zunächst auf eine Temperatur erhitzt, bei der die keramischen Massen noch nicht versintern, bei der jedoch die eine Trennung der Fasern hervorrufenden Medien verdampfen oder sublimieren. Erst anschliessend wird die Temperatur auf die Brenntemperaturen der den keramischen Massen zugrundeliegenden Grundmassen erhöht und der Brennvorgang in an sich bekannter Weise durchgeführt.

Für die keramischen Grundmassen können sog. Kernmassen verwendet und mit den entsprechenden Fasern, insbesondere Whiskern, in ausgerichteter Form vermischt werden, wobei in diesem Falle das entstandene erfindungsge-mässe keramische Material bevorzugt als Kernmasse zur Herstellung von Dental-Implantaten oder zur Herstellung von Kugelgelenken bei Gelenkprothesen zum Einsatz kommt. In diesem Fall wird die Beimischung der Fasern grösser als 5 Gew.-% oder 5 Vol.-% gewählt, damit man eine gute Stabilität in den erzeugten Keramiken erhält.

Besondere Vorteile ergeben sieh jedoch bei der Anwendung der keramischen Massen, wenn diese als Aussenschicht auf Implantate aufgebrannt werden, so dass sie einen Kno-chenhaut-bzw. Wurzelhautersatz bilden. Die keramische Grundmasse kann hierbei eine Kernmasse oder eine Dentin-Masse sein, wobei ihre spezielle Zusammensetzung davon abhängt, ob das Implantat als Metall-Keramik oder Hart-Keramik hergestellt wird.

Die Implantate erhalten dabei von aussen nach innen die folgenden Schichtungsmöglichkeiten:

a) Dentinmasse mit Fasern, aufgebrannt auf einer Kernmasse ohne Fasern;

b) Dentinmasse mit Fasern, aufgebrannt auf einer Dentinmasse ohne Fasern, die gegebenenfalls auf eine Kernmasse aufgebrannt ist;

c) Kernmasse mit Fasern, aufgebrannt auf eine Kernmasse ohne Fasern.

Wenn die keramische Masse als Knochenhaut- oder Wurzelhautersatz die äusserste Schicht eines Knochen- oder Zahnwurzel-Implantates bildet, wird sie bevorzugt in einer Dicke von etwa 0,1 bis 0,7 mm aufgebracht. Für Dental-Implantate beträgt die Dicke bevorzugt etwa 0,3 bis 0,5 mm. Die erwünschten Vakuolen in dieser Schicht, die das Einwachsen des Gewebes ermöglichen, entstehen beim Aufbrennen der keramischen Massen, solange dieses nicht unter grossen Druckeinwirkungen geschieht. Bei geringen Konzentrationen der Fasern in der Grundmasse, d.h. bei einem Anteil von Fasern zwischen etwa 0,01 bis 1 Gew.-%, ergeben Drücke von bis zu 0,5 bar gute Ergebnisse. Bei grösseren Konzentrationen sind höhere Drücke notwendig, da das gebrannte Produkt ansonsten zu grossporig und spröde werden würde. Wenn die Fasern Metall-Fasern sind, wird das Aufbrennen zur Vermeidung von Oxydationen im Vakuum oder unter einem Schutzgas durchgeführt. Wenn das Aufbrennen in geschlossenen Formen erfolgt, ist dies unter Umständen entbehrlieh. Die Grösse und die Anzahl der Vakuolen, d.h. die Porosität der durch die erfindungsgemässe keramische Masse erzeugten Knochenhaut-Ersatzschicht, lässt sich durch die jeweilige Zugabe von Fasern in das kerami-

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sehe Grundmaterial steuern. Die innerhalb der angegebenen Werte geeignetsten Mischungen lassen sich für die einzelnen Fasern durch einfache Versuche ermitteln. Wenn die Vakuolen etwa 10 bis 200 (im im Durchmesser und/oder in der Tiefe betragen, ist klinisch ein gutes Einwachsen der Implantate zu erwarten. Die vorstehend angegebenen Werte sind als Mittelwerte zu verstehen. Neben Vakuolen der genannten Grösse kann eine Vielzahl von kleinen und kleinsten Vakuolen entstehen. Auch die Entstehung von einzelnen etwas grösseren Vakuolen stört nicht.

Wenn die keramischen Massen beim Sintern stark druckverdichtet werden, lässt sich das Entstehen der Vakuolen verringern und schliesslich verhindern. Derartige Massen, die vorzugsweise mit Kernmassen als keramischen Grundmassen hergestellt werden, eignen sich besonders für den inneren Aufbau der Implantate, da diese eine sehr hohe Festigkeit erhalten. Zur Erreichung einer guten Homogenität sind sehr hohe Drücke notwendig, die beispielsweise in einem Bereich zwischen etwa 10 000 und 25 000 kp/cm2 liegen.

Bei diesen auf Belastung ausgelegten Keramiken ist es besonders vorteilhaft und in einigen Fällen notwendig, dass die Fasern in der keramischen Masse ausgerichtet sind. Die Ausrichtung der Fasern in den keramischen Grundmassen ist relativ schwierig. In einigen Fällen gelingt eine brauchbare Ausrichtung durch das die Trennung der Fasern bewirkende Medium, wenn dieses eine geeignete Oberflächenenergie hat. Auch bekannte gravimetrische und/oder Strömungsverfahren ermöglichen eine Ausrichtung. Bei den metallenen Fäden kann eine Ausrichtung durch elektromagnetische Felder erzielt werden. Eine weitere Möglichkeit zur Ausrichtung der Fasern besteht darin, diese in Form von Geflechten, Netzen, Matten oder Geweben einzubringen (oder in Form von Faservliesen, Vliesstoffen oder Filzen, wenn es auf eine bestimmte geometrische Ausrichtung nicht ankommt und lediglich sichergestellt sein soll, dass in bestimmten Bereichen der Keramik eine grössere, dort jedoch gleichmässige Verteilung der Fasern vorliegt).

Gemäss einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung werden Keramik-Massen mit ausgerichteten Fasern dadurch erhalten, dass die keramischen Massen mittels des die Trennung der Fasern bewirkenden Mediums zu dünnen band-oder plattenartigen Streifen verarbeitet und dass diese Streifen schichtweise um einen Kern herumgewickelt werden.

Dies kann vorzugsweise mittels beheizter Walzen erfolgen, durch die bereits ein Teil des die Fasern trennenden Mediums ausgetrieben wird.

Die keramischen Massen können zur Herstellung von Knochenimplantaten jeglicher Art verwendet werden. Besonders eignen sie sich jedoch für dental-prothetische Elemente. In diesen können sie, abgesehen von den vorstehend beschriebenen Verwendungsmöglichkeiten, bei denen sie im wesentlichen die Knochen-oder Wurzelhaut von Implantaten bilden, auch zur Herstellung von Kronen, Inlays, On-lays oder Brückenkonstruktionen verwendet werden, dort insbesondere in druckverdichteter Form, wobei sie eine feste und widerstandsfähige Auflage für eine Dentin- und/oder eine Schmelzmasse bilden. Diese dental-prothetischen Elemente können mit natürlichen und künstlichen Wurzeln sowie mit Metall- und Kunststoffkonstruktionen für Brücken verwendet werden.

Die Erfindung soll im folgenden anhand der beiliegenden Zeichnungen näher für den Fall von dental-keramischen Massen und Zahnimplantaten sowie Zahnwurzelimplantaten im einzelnen beschrieben werden. Selbstverständlich können die in diesem speziellen Zusammenhang beschriebenen Techniken auch zur Herstellung von anderen knochenartigen Implantaten verwendet werden.

Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemässes Zahnimplantat und dessen Herstellung durch eine spezielle erfindungsgemässe Porzellan-Presstechnik;

Fig. 2 zeigt die Herstellung eines Zahnwurzelimplantats gemäss einer Variante der erfindungsgemässen Porzellan-Presstechnik;

Fig. 3 zeigt eine weitere Variante der in Fig. 2 gezeigten Porzellan-Presstechnik;

Fig. 4 zeigt die Herstellung einer mehrgliedrigen Brücke aus einem faserverstärkten Material nach einer weiteren Variante der erfindungsgemässen Porzellan-Presstechnik.

Die in Fig. 1-3 dargestellten Techniken sind primär zur Herstellung von Implantaten gedacht, die formgetreu die extrahierten Zähne oder die extrahierten Zahnwurzeln wiedergeben. Diese Implantate sollen im Wurzelbereich mit einer aus den erfindungsgemässen keramischen Massen hergestellten Überzugsschicht versehen sein, welche eine Vielzahl von . Vakuolen enthält, die das Einwachsen des Gewebes und damit eine sichere Halterung des Implantats ermöglichen. Die in Fig. 4 beschriebene Technik dient zur Herstellung von druckverdichteten Keramiken, die keine Vakuolen enthalten.

Die erfindungsgemässen Implantate sind aus verschiedenen, einander umhüllenden Schichten aufgebaut, in ähnlicher Weise wie die durch herkömmliche Porzellan-Presstech-niken oder Metall-Keramik-Techniken hergestellten dental-prothetischen Elemente.

Fig. 1 zeigt im Innern einer Kuvette, auf die weiter unten im Zusammenhang mit den Porzellan-Pressverfahren noch näher eingegangen wird, einen erfindungsgemässen Kunstzahn 1 im Längsschnitt. Bei diesem Kunstzahn sind Krone und Wurzel in einem Arbeitsgang einstückig hergestellt.

Fig. 2 zeigt ebenfalls im Innern einer Kuvette im Querschnitt einen Zahnwurzelersatz 2 während des Brennvorgangs zu einem Zeitpunkt, an dem gerade damit begonnen wird, ein Verstärkungselement in den Kernbereich einzubringen.

Der Kunstzahn 1 und der Zahnwurzelersatz 2 haben in dem Wurzelbereich 2a den gleichen schichtweisen Aufbau. Sie bestehen, von innen nach aussen betrachtet, aus einer Kernmasse 3, in die gegebenenfalls ein Verstärkungselement 4 eingebettet ist. Die Kernmasse 3 ist aussen von einer Dentin-Masse 5 schichtartig umgeben, auf die aussen eine Schicht 6 der erfindungsgemässen keramischen Masse aufgebracht ist. Die Schicht 6 besteht ebenfalls aus einer Dentin-Masse oder Kernmasse, die erfindungsgemäss mit dünnen anorganischen Fasern versetzt ist, deren Schmelzpunkt erheblich höher liegt als die Temperatur, bei der die Massen des Kunstzahns 1 bzw. des Zahnersatzes 2 gesintert werden. Die Schicht 6, deren Dicke bevorzugt etwa 0,3 bis 0,5 mm beträgt, ist, wie vorstehend schon mehrfach beschrieben, mit einer Vielzahl von Vakuolen durchsetzt, die ein Einwachsen eines Knochengewebes ermöglichen, wenn der Wurzelbereich 2a in eine künstliche oder natürliche Zahnalveole des Kiefers implantiert ist.

Da die Dentin-Masse in den Schichten 5 und 6 die gleiche ist, äussert sich die in den Figuren dargestellte Tren-nungslinie zwischen diesen Schichten beim tatsächlichen Schnitt durch einen Kunstzahn oder einen Zahnwurzelersatz lediglich dadurch, dass unterhalb der Trennlinie keine Fasern liegen und dass die Porosität, d.h. die Tiefenerstrek-kung, der mit Vakuolen versetzten Aussenschicht im wesentlichen an dieser Stelle endet.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Kunstzahn 1 unterscheidet sich der Aufbau des mit dem Wurzelbereich 2a einstückig ausgebildeten Kronenbereichs 7 von demjenigen des Wurzelbereiches 2a lediglich dadurch, dass anstelle der Schicht 6 aus erfindungsgemässen keramischen Massen eine

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Schicht 8 aus einer Schmelzmasse und gegebenenfalls eine Schicht 9 aus einer Glas-Klar-Masse aufgetragen ist. Selbstverständlich kann der Kunstzahn im Kronenbereich 7 in an sich bekannter Weise auch mit Effekt-Massen und/oder Farben versehen sein, welche dazu dienen, den Kunstzahn an die benachbarten natürlichen Zähne im Gebiss optisch anzupassen. Es ist auch möglich, im Wurzelbereich 2a auf die Schicht 5 aus einer Dentin-Masse zu verzichten, wobei in diesem Fall die keramische Grundmasse der Schicht 6 anstatt aus einer Dentinmasse auch von einer Kernmasse gebildet sein kann. Die Herstellung eines derartigen Kunstzahnes nach einer Variante des erfindungsgemässen Pressverfahrens zeigt Fig. 3.

Der Kunstzahl 1 und der Zahnwurzelersatz 2 lassen sich aus metall-keramischen Massen oder aus Hartporzellan-Massen oder aus Vitadur- oder Vitadur-S-Massen herstellen, wobei entsprechende Kernmassen, entsprechende Dentin-Massen - auch in der Schicht 6 - sowie entsprechende Schmelzmassen und entsprechende Glas-Klar-Massen verwendet sind. Im Falle von metall-keramischen Massen besteht das Verstärkungselement 4 aus Metall, während es im Falle von hart-keramischen Massen ein Hartkeramik-Stäbchen, -Röhrchen oder -Blättchen, vorzugsweise aus Aluminiumoxyd, ist.

Bevor auf die in Fig. 1 und 2 dargestellten speziellen erfindungsgemässen Porzellan-Presstechniken eingegangen wird, soll daraufhingewiesen werden, dass die erfindungsgemässen künstlichen Zähne und Zahnwurzeln auch in üblicher Weise durch freies Modellieren nach einer Form und schichtweises Brennen hergestellt werden können. Dieses Verfahren unterscheidet sich bezüglich seiner Durchführung, insbesondere der jeweils anzuwendenden Brenntemperaturen, nicht von herkömmlichen Keramik-Techniken. Es braucht daher hierauf im vorliegenden Rahmen nicht näher eingegangen zu werden, wobei auf die diesbezügliche bekannte Literatur verwiesen wird.

Gegenüber einem Herstellungsverfahren, bei dem die einzelnen Schichten frei moduliert und aufgebrannt werden,

sind jedoch die erfindungsgemässen Porzellan-Presstechniken vorzuziehen, da es mit diesen gelingt, über Abgüsse der natürlichen Zahnalveolen und/oder mit Abgüssen der extrahierten Zahnwurzel oder des extrahierten Zahns, die gegebenenfalls an Defektstellen entsprechend ergänzt werden, einen originalgetreuen Kunstzahn oder Zahnwurzelersatz kurzfristig herzustellen, der beispielsweise wenige Stunden nach der Extraktion des Zahnes fertiggestellt und in die Zahnalveole eingesetzt werden kann.

Die in Fig. 1 schematisch dargestellte Porzellan-Presstechnik stellt eine Weiterentwicklung der als «Droege-Tech-nik» bekannten Porzellan-Presstechnik dar. Diese bekannte Porzellan-Presstechnik ist beispielsweise in der Zeitschrift «Zahnärztliche Welt/Rundschau» Heft 15, 78. Jahrgang 1969, s. 682-687, und in der Zeitschrift «Das Dental-Labor» Heft 8/1970 sowie in der Fachzeitschrift der schweizerischen Zahntechnikervereinigung «Die Zahntechnik» Nr. 1/1969 beschrieben, auf die hiermit verwiesen wird. Dort sind auch Beispiele für Vorrichtungen zur Durchführung derartiger Pressverfahren dargestellt, insbesondere Küvetten und Öfen. Es wird daher im folgenden nur soweit auf diese bekannte Porzellan-Presstechnik eingegangen, als dies zum Verständnis der erfindungsgemässen Unterschiede notwendig ist.

Fig. 1 zeigt zwei Küvettenhälften 10 und 11, die mit einer Einbettmasse 12 eben gefüllt sind. In die Einbettmasse der unteren Küvettenhälften 11 wird vor deren Erhärten ein originalgetreues Wachsmodell mit der labialen oder lingualen Seite nach unten gekehrt eingebettet. Hierbei wird darauf geachtet, dass das Wurzelende 2c in Richtung auf eine am Rande der Küvettenhälfte 11 angebrachte Ausnehmung 13

zeigt, wobei in die Einbettmasse von dem Wurzelende 2c bis zu der Ausnehmung 13 eine gusskanalartige Nut eingebracht wird, was vorzugsweise durch Ausschneiden der erhärteten Einbettmasse geschieht. Es ist jedoch auch möglich, in die Einbettmasse einen dem Gusskanal entsprechenden Wachsstreifen vor dem Erhärten der Einbettmasse einzulegen.

Nach dem Erhärten der Einbettmasse in der unteren Küvettenhälfte 11 wird ein entsprechender Gegenguss in der oberen Küvettenhälfte lo gemacht. Anschliessend wird das Wachsmodell ausgebrüht, gegebenenfalls auch das Wachs, das den zu der Ausnehmung 13 führenden Kanal füllt. Anstelle des zu der Ausnehmung 13 führenden Kanals 14 oder zusätzlich zu diesem kann ein weiterer entsprechend hergestellter Kanal 20 vorgesehen sein, der von dem Kronenbereich 7 zu einer in der Küvettenhälfte 11 angebrachten Ausnehmung 21 führt. Wenn der Kanal 20 - wie später noch näher beschrieben - zur Einführung der Verstärkung 4 dienen soll, verläuft dieser bevorzugt in axialer Verlängerung des Kunstzahns 1.

In die auf diese Weise in den Küvettenhälften 10 und 11 erzeugten Hohlräume werden die Porzellanmassen anschliessend in an sich bekannter Weise schichtweise aufgebracht, wobei auf die Wandung der Küvette im Wurzelbereich 2a eine Schicht der erfindungsgemässen keramischen Masse, im Kronenbereich eine Schicht 9 der Glas-Klar-Masse und eine Schicht 8 aus Schmelzmasse aufgebracht wird. Durch kräftiges Riffeln oder durch Ultraschall werden die mit Wasser oder einer entsprechenden Anmischflüssigkeit angeteigten Massen verdichtet. Gleiches gilt für die anschliessend eingebrachte Schicht 5 aus einer Dentin-Masse und die darauf aufgebrachte Schicht 3 aus einer Kernmasse. Um die Brand-schwindung auszugleichen, werden die Massen in einer derartigen Menge aufgegeben, dass sie hügelartig über die Oberkante der Küvette hinausreichen. In die Kernmasse kann des weiteren das Verstärkungselement 4 eingelegt werden.

Das Brennen des Kunstzahnes erfolgt in an sich bekannter Weise, so dass hierauf nicht näher eingegangen werden muss, wobei die Küvetten gegeneinander geführt und aneinander gepresst werden, sobald eine ausreichende Brenntemperatur erreicht ist, so dass die Massen in den beiden Küvettenhälften 10 und 11 zu dem einheitlichen Kunstzahn 1 zusammensintern. Durch den von der Zahnwurzel 2c zu der Ausnehmung 13 führenden Kanal 14, der bei der Beschik-kung der Küvette mit den Einbettmassen nicht gefüllt wird, und/oder durch den Kanal 20 fliesst der Überschuss der Keramik-Massen, wie durch das Bezugszeichen 15 angedeutet, nach aussen hinaus. Auf diese Weise wird vermieden, dass zwischen den Küvettenwandungen und der äussersten Schicht des Kunstzahnes ein Druck aufgebaut wird, der grösser ist als der Druck, der zu einem ordnungsgemässen Zusammensintern der Massen benötigt wird. Ein zu hoher Druck würde nämlich dazu führen, dass die Vakuolen im Wurzelbereich 2a, die sich dort in der erfindungsgemässen keramischen Masse ausbilden, mehr oder weniger zugepresst werden.

An dem aus der Sicht von Fig. 1 linken Ende der Küvettenhälfte 11 ist ein Winketstück 16 befestigt, das mit seinem freien Ende 16a im Abstand von der Wandung der Küvette 11 längs dieser nach oben reicht. In dem freien Ende 16a des Winkelstücks 16 ist der Ausnehmung 13 gegenüberliegend eine Bohrung 17 angebracht, deren Durchmesser in etwa dem Aussendurchmesser eines Hartporzellan-Stäbchens oder -Röhrchens 4a entspricht, so dass dieses in der Bohrung 17 axial geführt wird. Diese Konstruktion ermöglicht es, das Verstärkungselement 4 in das Innere des Kunstzahnes 1 mittels eines Stempels 18 einzupressen. Das in Fig. 1 verkürzt dargestellte Stäbchen 4a wird in diesem Fall nach Erreichen der Sintertemperatur aus der Sicht von Fig. 1 mittels des

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Stempels 18 soweit nach rechts verschoben, dass sein vorderes Ende in etwa die Lage einnimmt, die das aus der Sicht von Fig. 1 rechte Ende des Verstärkungselements 4 zeigt. Die lichte Weite der Öffnung 13 und des Kanals 14 sind dabei derart gewählt, dass das überschüssige Material 15 an dem eingeführten Stäbchen leicht vorbeifliessen kann.

Wenn anstelle des Kunstzahnes 1 ein Formkörper aus den erfindungsgemässen keramischen Massen gebrannt werden soll, bei dem diese zur Vermeidung der Vakuolen und zur Erzielung einer optimalen Festigkeit druckverdichtet sind, kann wie vorstehend beschrieben verfahren werden, wobei in diesem Fall lediglich die lichte Weite der Ausnehmung 13 und des Kanals 14 so eng gewählt wird, dass hierdurch nur wenig oder gar kein Material nach aussen austreten kann, wenn das Stäbchen 4a von dem Stempel 18 eingedrückt wird. Der Kanal 20 bzw. die Ausnehmimg 21 sind hierbei verschlossen.

Fig. 2 zeigt eine Variante des vorstehend beschriebenen erfindungsgemässen Porzellan-Pressverfahrens, bei dem man mit einer Gussform oder Küvette 19 auskommt, in deren Einbettmasse 12 ein Modell des Zahnwurzelersatzes 2 mit nach unten gekehrtem Wurzelende 2c vollständig eingeführt ist. Das Material wird in die Form in entsprechender Weise, wie vorstehend anhand von Fig. 1 beschrieben, eingebracht. Die notwendige Verdichtung beim Brennen wird dadurch erreicht, dass die gesamte Brennkammer 19, in der sich die Küvette befindet, unter Überdruck gesetzt wird, gegebenenfalls unter Verwendung eines Schutzgases.

Der in Fig. 2 dargestellte Zahnwurzelersatz 2 erhält in der Kernmasse 3 ebenfalls eine Verstärkung durch Einpressen eines entsprechenden Verstärkungselements 4. Wenn das Verstärkungselement 4 ausreichend dick ist, kann darauf verzichtet werden, die Brennkammer unter Druck zu setzen, da dann durch das Einpressen des Verstärkungselements eine ausreichende Verdichtung erzielt wird. Während bei der Verfahrungsführung gemäss Fig. 1 beim nachträglichen Einpressen des Stäbchens oder Röhrchens 4a in die Kernmasse dessen über das Wurzelende 2c hinausstehendes Ende mit dem sich in diesem Bereich ebenfalls ansammelnden überflüssigen Material nach der Fertigstellung des Kunstzahnes abgetragen werden muss, kann das nach oben über die Oberfläche 2d des Zahnwurzelersatzes 2 hinausstehende freie Ende der Verstärkung 4 als Halterung für die später aufzusetzende Krone sowie zur temporären Befestigung und Abstützung des implantierten Zahnwurzelersatzes an Nachbarzähnen dienen.

Fig. 3 zeigt eine Weiterbildung der Porzellan-Presstech-nik von Fig. 2. Die Einbettmasse 12 in der Küvette 25 bildet wie bei Fig. 2 eine dem zu erzeugenden Zahnwurzelersatz als Negativ entsprechende Form. Diese Form ist mit einer Schicht 26 der erfindungsgemässen keramischen Masse ausgekleidet, welche nach dem Brennen die poröse Aussen-schicht bilden soll und aus einer mit den anorganischen Fasern versetzten Dentin- oder Kernmasse besteht. Der verbleibende Innenraum der Form ist mit einer Dentin- oder Kernmasse 3 ausgefüllt. Auf der Küvette ist, wie durch die Strichpunktierung 27 angedeutet, ein Aufsatz 28 befestigt, der zwei zueinander zentrische Bohrungen 29 und 30 enthält. Die engere 30 der beiden Bohrungen mündet mit ihrem unteren Ende in die Form. Ein Verstärkungselement 24, dessen Aussendurchmesser dem Innendurchmesser der Bohrung 30 entspricht - im dargestellten Fall ein an seinem unteren Ende verschlossenes Hartporzellan - oder Metallröhrchen - wird, wie in Fig. 3 dargestellt, von einem in der grösseren Bohrung 29 geführten Stempel 31 nach unten in die Dentin- oder Kernmasse hineingepresst, wenn diese gesintert ist, was über einen im Boden der Küvette 25 angebrachten Thermofühler 33 ermittelt wird.

Über eine Kraftmessdose 32 wird bewirkt, dass die Kraft P, welche auf den Stempel 31 drückt, einen bestimmten Wert nicht übersehreitet. Durch eine entsprechende Änderung dieser Kraft wird die Nachverdiehtung des gesinterten in der s Form befindlichen Materials gesteuert und damit auch die Porosität der Aussenschieht 26 in Abhängigkeit von ihrer Faser-Konzentration.

Die in Fig. 3 gezeigte Anordnung lässt sich entsprechend der Darstellung von Fig. 4 auch dazu verwenden, druckver-io dichtete Formkörper herzustellen, wie beispielsweise die gezeigte dreigliedrige Brücke 35, die eine Dentin-Aussenschicht 34 und eine mit Fasern versetzte Kernmasse 35 enthält. Das hier nicht benötigte Verstärkungselement ist weggelassen. Anstelle seiner füllt die Kernmasse 35 die Bohrung 30 und 15 die Bohrung 29 unterhalb des Stempels 31 aus.

Vor Durchführung des jeweiligen Pressvorganges empfiehlt es sich, die Küvetten einem leichten Vakuum auszusetzen, um in dem Material befindliche Luftbläsehen zu entfernen, welche ansonsten die Qualität des Endproduktes stören 2o könnten.

Zur Herstellung eines naturgetreuen Zahnwurzelersatzes oder Kunstzahnes wird ein formgetreues Negativ benötigt, aus dem in der oben beschriebenen Weise der Zahnwurzelersatz oder der Kunstzahn gefertigt wird. Das Negativ muss 25 aus einer Einbettmasse bestehen, die ein möglichst kleines thermisches Ausdehnungsvermögen hat. Dieses sollte nicht grösser als 1% sein (z.B. Deguvest der Firma Degussa oder Neo-Brillat der Firma Dentalchemie c.c. Schrepfer, Marburg/Lahn). Die Herstellung des Negativs geschieht erfin-30 dungsgemäss folgendermassen:

Vor Extrahieren des Zahnes oder der Zahnwurzel wird ein Gesamtabdruck des Kiefers hergestellt. Anschliessend erfolgt die Extraktion des Zahnes oder der Zahnwurzel. Nach einer Korrektur des Zahnfleischrandes, bei dem überstehen-35 des Zahnfleisch abgeschnitten und Taschen bereinigt werden, gegebenenfalls nach einem Vertiefen des Zahnfachs mittels einer Fräse oder eines Rosenbohrers und nach einer Blutstillung mittels eines gefässverengenden Mittels, wird eine gummielastische Abdruckmasse in das Zahnfach einge-40 drückt. Durch Einsetzen des zu Beginn erstellten Gesamtkieferabdrucks, der ebenfalls im Bereich des extrahierten Zahnes mit Abdruckmasse gefüllt ist, kann auf diese Weise ein «Zahn- oder Wurzelpositiv» erstellt werden. Nach Herstellung von Gipsmodellen kann das Zahnpositiv, welches 45 formgetreu das Wurzelfach und die ursprüngliche Krone wiedergibt, im Kronenbereich zu der gnathologisch optimalen Form ergänzt werden. Aus dem gegebenenfalls ergänzten Zahnpositiv wird dann unter Erstellung von Gipsmodellen das erwünschte Negativ gebildet.

so Nach dem Brennen des Kunstzahnes oder der Wurzel und dem Abkühlen werden Grate von überstehendem Material entfernt. Der Wurzelbereich wird des weiteren nach Abdeckung der Krone, beispielsweise mittels Wachs, leicht mit einem Sandstrahlgebläse behandelt, vorzugsweise mit fein-55 stem Karborund, so dass die Poren der Ersatz-Wurzelhaut geöffnet werden. Im Kronenbereich erhält der Kunstzahn des weiteren einen Glanzbrand.

Der gesamte Vorgang kann, vom Zeitpunkt des Extrahierens aus gerechnet, innerhalb von drei Stunden durch-60 geführt werden, so dass nach Ablauf dieser Zeit ein Implantieren des Kunstzahnes oder der Zahnwurzel in das Zahnfach möglich ist. In der Zwischenzeit empfiehlt es sich, die Alveole mittels einer am Zahnfleisch haftenden Folie zu ver-schliessen und/oder die Alveole mit einer sterilen Tam-65 poneinlage auszufüllen, die mit einem bakteriziden Mittel, wie beispielsweise Merfen, getränkt ist.

Der implantierte Kunstzahn oder Zahnwurzelersatz wird bis zum Einwachsen des Knochengewebes in die Vakuolen

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an den Nachbarzähnen verankert. Falls zunächst lediglich ein Zahnwurzelersatz implantiert wird, kann die Verankerung über das nach oben hinausstehende freie Ende des Stäbchens 4 erfolgen. Es ist jedoch auch möglich, die Zahnwurzel mit einer Bohrung zu versehen, in die ein Stift von einem Stützgerüst eingreift, das mit den Nachbarzähnen verbunden ist. Die Fixierung des Implantats an den Nachbarzähnen kann nach frühestens sechs Wochen, spätestens nach drei Monaten wieder entfernt werden, da das Implantat zu diesem Zeitpunkt mit der Knochensubstanz ausreichend verwachsen ist und normal belastet werden kann. Zu diesem Zeitpunkt wird auch ein implantierter Zahnwurzelersatz mit der entsprechenden Krone versehen, die in herkömmlicher Weise aufgebracht werden kann.

Vorstehend war die Erfindung anhand von naturgetreuen Dental-Implantaten beschrieben worden. Es versteht sich jedoch, dass nach der Erfindung auch vorgefertigte prothetische Elemente hergestellt werden können, welche die erfindungsgemässen keramischen Massen als Aussenschicht und/oder im Falle einer Verwendung von druckverdichteten Massen als Verstärkung enthalten. Diese Elemente lassen sich auch in einen zahnlosen Kiefer einsetzen, wozu entsprechende Löcher, vorzugsweise mit einer geeigneten und genormten Fräse, erzeugt werden. Auch ein Übernähen der implantierten Wurzeln mit den Schleimhaut-Periostlappen ist möglich, andernfalls muss das Implantat durch Verstreben mit noch vorhandenen Zähnen fixiert werden.

Ergänzend wird auf eine weitere Variante der vorliegenden Erfindung verwiesen. Diese besteht darin, einen Kunstzahn oder Zahnwurzelersatz aus herkömmlichen dental-ke-ramischen Massen, insbesondere metall-keramische Massen oder Hartpozellan-Massen, in formgetreuer Form herzustellen und im Zahnwurzelbereich beispielsweise mittels eines Sandstrahlgebläses eine dünne Schicht abzutragen, auf die anschliessend eine erfindungsgemässe keramische Masse aufgebrannt wird, so dass die Zahnwurzel als Wurzelhautersatz eine mit Vakuolen durchsetzte Schicht erhält. Da das Grundmaterial für die erfindungsgemässe keramische Masse in diesem Fall das gleiche sein kann wie das der darunterliegenden Schicht, ist das Aufbrennen der erfindungsgemässen keramischen Massen völlig unproblematisch, so dass man eine innige und feste Verbindung erhält, ohne ein Abblättern oder Ausbrechen befürchten zu müssen.

Im folgenden sollen ergänzend einige Beispiele für den Aufbau von erfindungsgemässen Implantaten angegeben werden, bei denen die Fasern Siliciumkarbid-Whisker sind:

Beispiel 1

Auf einen Wironstift mit einem Durchmesser von 3 mm wurde eine Detrey VMK Grundmasse in einer Dicke von etwa 1 mm aufgebrannt. Eine Detrey VMK Dentin-Masse wurde hierauf in einer Dicke von etwa 1 mm aufgetragen und anschliessend aufgebrannt. Auf den so vorbereiteten Stift wurde eine erfindungsgemässe keramische Masse aus Detrey VMK Dentin-Masse mit einer Beimengung von 0,2 Gew.-% ß-Siliciumkarbid-Whisker, bezogen auf das Trok-kengewicht der Dentin-Masse, aufgetragen und anschliessend aufgebrannt. Die erfindungsgemässe keramische Masse war dabei auf folgende Weise hergestellt:

In einer Petri-Schale wurden ß-Siliciumkarbid-Whisker in Glyzerin suspendiert. Anschliessend wurde die genannte Dentin-Masse beigemischt und das Glyzerin anschliessend durch Verdampfen entfernt. Die hierdurch entstandene, in Form eines trockenen Pulvers vorliegende keramische Masse wurde in üblicher Weise mit destilliertem Wasser angeteigt und wie vorstehend erwähnt verarbeitet.

Das entstandene Produkt weist eine poröse Oberfläche auf mit Vakuolen von einer Grösse bis zu 200 |rm.

Beispiel 2

Auf einen vorbereiteten Stift wie in Beispiel 1 wurde eine erfindungsgemässe keramische Masse aufgebrannt, die sich von der in Beispiel 1 lediglich dadurch unterscheidet, dass die Beimengung der ß-Siliciumkarbid-Whisker mit 0,5 Gew.-% erfolgte. Die fertigen Implantate zeigen eine mit Vakuolen versetzte Oberfläche, die jedoch etwas dichter ist als die bei Beispiel 1 erhaltene.

Beispiel 3

Auf einen Stift mit dem in Fig. 1 beschriebenen Aufbau wurde eine erfindungsgemässe keramische Masse aufgebrannt, welche als keramische Grundmasse eine Detrey VMK Dentin-Masse enthielt. Die Beimischung der ß-Siliciumkarbid-Whisker erfolgte in einer Menge von 0,15 Gew.-%, bezogen auf das Trockengewicht der Dentin-Masse.

Zur Herstellung der in diesem Fall verwendeten erfindungsgemässen keramischen Masse wurden die Whisker in erwärmte Kakaobutter eingerührt, wobei anschliessend die entsprechende Menge der Dentin-Masse beigemischt wurde. Die hierbei entstandene Paste wurde direkt auf den Stift aufgetragen. Das Brennen des Implantats erfolgte mit der üblichen Temperatur. Auch dieses Implantat zeigte eine gute Va-kuolenbildung.

Beispiel 4

Ein Versuch entsprechend Beispiel 3, jedoch mit einer auf 0,01 Gew.-%, bezogen auf das Trockengewicht der Dentin-Masse, herabgesetzten Beimischung von ß-Siliciumkarbid-Whiskern brachte ebenfalls eine gute Vakuolenbildung.

Beispiel 5

a) Eine Vitadur-Dentin-Masse wurde mit etwa 0,1 Gew.-% Basaltfasern versetzt, die einen Durchmesser von etwa

6 (im und Längen von etwa 1 mm aufwiesen. Dieses Gemisch wurde mit etwa 10 Gew.-% erwärmter Kakaobutter angeteigt. Die gebildete Masse wurde in einer Dicke von etwa 400 um auf die Wandung eines Zahnwurzelnegativs aufgetragen, das in einer Formmasse hergestellt worden war. Im Bereich der Durchtrittsstelle der Zahnwurzel durch den Kieferknochen wurde ein etwa 2 mm breiter Ring wieder sorgfältig von der Masse befreit.

b) Eine Vitadur-Dentin-Masse wurde mit 30 Gew.-% Silbernitrat versetzt, mit einem Photo-Entwickler angeteigt -zur Umsetzung des Silbernitrats in feinverteiltes metallisches Silber - und anschliessend getrocknet sowie zerrieben. Das getrocknete Produkt wurde mit etwa 10 Gew.-% Kakaobutter angeteigt und in den gereinigten Ringbereich der Wurzel-durchtrittsstelle in dem Zahnwurzelnegativ mit einer Dicke von etwa 400 (xm aufgetragen.

c) Bei etwa 500 °C wurde das gemäss a) und b) auf seiner Wandung bedeckte Zahnwurzelnegativ etwa 10 Minuten entgast, bis die zunächst schwarze Porzellan-Masse eine weisse Farbe angenommen hat.

d) Der Ofen wurde anschliessend auf eine Temperatur von etwa 920 °C gebracht. Bei dieser Temperatur wurde die Porzellan-Masse 10 Minuten lang gebrannt.

e) Nach einem Abkühlen bis auf Handwärme wurde der Zahnwurzelkern mit einer Vitadur-Kernmasse ausgefüllt, die mit einer Modellierflüssigkeit in üblicher Weise angeteigt war.

f) Bei einer Temperatur von 1020 °C wurde die Masse in einem Ofen entsprechend Fig. 3 10 Minuten lang gebrannt.

g) Anschliessend wurde ein Hartporzellanstäbchen aus A1203 vom Kronenteil her mittels des Stempels in den mit den Porzellan-Massen gefüllten Hohlraum des Zahnwurzelnegativs eingedrückt. Der Ofen wurde hierauf abgeschaltet.

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h) Nach einem Abkühlen unter 700 °C wurde die Küvette aus dem Ofen genommen.

i) Nach dem Erkalten wurde die künstliche Zahnwurzel ausgebettet, gesäubert und in das vorhandene Gipsmodell von Gebiss und Zahnalveole eingepasst.

j) Die Zahnwurzel wurde anschliessend vorsichtig mit einer Diamantpapier-Scheibe abgezogen und sehr vorsichtig mit einem Sandstrahl abgestrahlt. Die entstandenen Vakuolen waren hierdurch geöffnet.

k) Nach einem Sterilisieren wurde die Zahnwurzel implantiert und über einen Zeitraum von 6 Wochen an den Nachbarzähnen fixiert.

(Die im Bereich des Durchtritts der Zahnwurzel durch den Kieferknochen angebrachte Silberschicht war röntgeolo-gisch nachweisbar).

Beispiel 6

Der Versuch von Beispiel 5 wurde bezüglich der Schritte a)-j) wiederholt, wobei jedoch anstelle der Basaltfasern 0,05 Gew.-% von Kohlenstoff-Fasern verwendet wurden, die ei-5 nen Durchmesser von etwa 6 (im und Längen von etwa 1 mm aufwiesen. Das Brennen erfolgte im Vakuum, um eine Oxydation der Kohlenstoff-Fasern zu verhindern. Man erhielt ein Implantat mit einer festen, von relativ gleichförmigen Vakuolen durchsetzten Oberfläche.

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Beispiel 7

Der Versuch von Beispiel 6 wurde mit sehr gutem Ergebnis mit der gleichen Menge (0,05 Gew.-%) ß-Siliciumkarbid-Whiskern wiederholt, die eine Länge von etwa 2 mm auf-i5 wiesen.

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3 Blatt Zeichnungen

Claims

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1. Prothetische Elemente, dadurch gekennzeichnet, dass sie durch Brennen eines Gemisches, das eine keramische Grundmasse und dünne anorganische Fasern enthält, deren Schmelztemperatur über der Sintertemperatur der keramischen Grundmasse liegt, erhalten wurden.

2. Prothetische Elemente nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundmassen und die Fasern so aufeinander abgestimmt sind, dass die Grundmasse im schmelzflüssigen Zustand die Fasern nicht auflöst.

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PATENTANSPRÜCHE

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3. Prothetische Elemente nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundmasse aus für Knochenersatz vorgesehenen Keramikmassen, glaskeramischen Materialien und dental-keramischen Massen, insbesondere Dental-Keramik-Massen, Metall-Keramik-Massen und Aluminiumoxyd-Keramik-Massen, besteht.

4. Prothetische Elemente nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern in Form von Whiskern, Filamenten, Drähten, Stapelfasern, Kurzfasern, Fäden, geschnittenen Fäden, Stapelfaser-Vor-garnen, Rovings, Netzen, Geflechten, Matten, Faservliesen, Vliesstoffen, Filzen, Geweben oder Gemischen derselben in der keramischen Masse vorliegen.

5. Prothetische Elemente nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Fasern Fasern aus reinem Quarz, Kohlenstoff-Fasern, Basaltfasern, Metall-Filamente, wie Stahl-Filamente, Niob-Filamente, Molyb-dän-Filamente, Wolfram-Filamente, Filamente mit Wolfram-Seele, wie Borfaden, insbesondere Siliciumkarbid-be-schichtete und nitrierte Borkarbid-Fäden, Siliciumkarbid-Fäden, Titandiborid-Fäden, keramische Fasern, insbesondere synthetische keramische Fasern, wie Berylliumoxyd, Borkarbid, Bornitrid, Aluminiumoxyd, Kaolinfasern, Mul-lit, Zirkondioxyd, Zirkonsilikat, und/oder Whisker, wie Chrom-, Eisen-, Kobalt- und Nickel-Whisker, insbesondere Berylliumoxyd-Whisker, Borkarbid-Whisker, Graphit-Whisker, Magnesiumoxyd-Whisker, Aluminiumnitrid-Whisker, Aluminiumoxyd-Whisker, bevorzugt Saphir-Whisker, Siliciumkarbid-Whisker, wie a-Siliciumkarbid- und bevorzugt ß-Siliciumkarbid-Whisker, Siliciumnitrid-Whisker sowie polykristalline Metallfaden, insbesondere sog. Schladitz-Whisker, verwendet werden.

6. Prothetische Elemente nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Länge der Fasern von 0,3 bis 60 mm, bevorzugt 1 bis 30 mm.

7. Prothetische Elemente nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern eine Dicke von 0,5 bis 100 um aufweisen, wobei bevorzugt Whisker und/oder Basaltfasern und/oder Kohlefasern mit .l bis 20 Jim verwendet werden.

8. Prothetische Elemente nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Beimischung von feinstverteiltem metallischen Silber.

9. Prothetische Elemente nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Metalloder eine Hartkeramik-Einlage oder -Basis enthalten, auf welcher die keramische Masse als Aussenschicht aufgebracht ist.

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10. Prothetische Elemente nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass sie zwischen der Metall- oder der Hartkeramik-Einlage und der mit Fasern versetzten keramischen Masse eine Zwischenschicht aus Metallkeramik- oder Hart-keramik-Kernmassen enthalten und dass die mit Fasern versetzte keramische Grundmasse eine Dentin- oder Kern- oder Schmelz-Keramik-Masse ist.

11. Prothetische Elemente nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass unter der mit Fasern versetzten Keramik-Masse eine Schicht aus einer reinen Dentin-Keramik-Masse aufgebracht ist.

12. Prothetische Elemente nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mit Fasern versetzte keramische Masse eine Deckschicht mit einer Dik-ke von 0,1 bis 0,7 mm, bevorzugt 0,3 bis 0,5 mm, bildet, die mit Vakuolen durchsetzt ist.

13. Prothetische Elemente nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser und/oder die Tiefe der Vakuolen 10 bis 300 (im beträgt.

14. Verfahren zur Herstellung von prothetischen Elementen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine pulvrig-keramische Grundmasse mit entsprechenden Mengen von dünnen anorganischen Fasern, deren Schmelztemperatur über der Sintertemperatur der keramischen Grundmasse liegt, zu einem annähernd homogenen trockenen Gemenge vermischt und anschliessend bei der Sintertemperatur der keramischen Grundmasse gebrannt wird.

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15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern, bevorzugt wenn diese zur Knäuelbildung neigen, vor ihrem Vermischen mit der keramischen Grundmasse mit einem unter der Sintertemperatur der keramischen Grundmasse flüchtigen Medium zusammengebracht werden, das eine Oberflächenenergie aufweist, die eine Trennung der Fasern ermöglicht oder bewirkt.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass als Medium zur Trennung der Fasern ein Kunststoff, ein Wachs, Glyzerin oder bevorzugt Kakaobutter verwendet wird.

17. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass ein bei Zimmertemperatur erstarrendes Medium zum Trennen der Fasern verwendet wird, das bis zur Verflüssigung erhitzt und anschliessend im schmelzflüssigen Zustand mit den Fasern vermischt wird, und dass die keramische Grundmasse vor dem Erkalten des zur Trennung der Fasern verwendeten Mediums beigemischt wird.

18. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundmasse mit Silbernitrat vermengt und anschliessend mit einem photographischen Entwickler ange-teigt wird, so dass metallisches Silber ausfällt.

19. Verfahren gemäss Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass auf den Wandungen einer Gegenform die an-geteigte keramische Masse soweit aufgetragen wird, wie das Implantat in den Körper eingesetzt wird, dass hierauf Dentin- und Kernmassen im Überschuss aufgebracht werden und dass die Gegenform anschliessend auf die Sintertemperatur der keramischen Masse erhitzt und dass auf die geschmolzene Masse ein Druck ausgeübt wird, wobei über zumindest einen in die Gegenform reichenden Auslass dafür Sorge getragen wird, dass das gesinterte Material durch den Auslass austreten kann, damit zwischen den Küvetten und dem zu bildenden Implantat keine hohen Drücke entstehen.

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20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass in das Innere eine Metall- oder Hartkeramikeinlage eingebracht wird, vorzugsweise durch Einpressen während des Sintervorganges.

21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck auf das gesinterte Material über das Einpressen der Metall- oder Hartkeramikeinlage ausgeübt wird.

22. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Material in der Gegenform vor dem Pressen einem Unterdruck ausgesetzt wird.

23. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die auf die Wandung der Gegenform aufgebrachte keramische Masse vorgebrannt wird, bevor die Gegenform mit einer Dentin- oder Kernmasse gefüllt wird.

24. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 23, da5

25. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil der Fasern 5 bis 50 Gew.-% beträgt.

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durch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des Implantats im zu implantierenden Bereich mit einem Sandstrahlgebläse behandelt wird, um eine vollständigere Öffnung der Vakuolen zu erreichen, wobei der nichtimplantierte Bereich gegebenenfalls abgedeckt wird, insbesondere mit einem Wachs oder einer Plastikfolie.

26. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil der Fasern 10 bis 25 Gew.-% beträgt.

27. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil der Fasern bei einer Verwendung als s Wurzelhaut-oder Knochenhautersatz 0,01 bis 1 Gew.-% beträgt.

28. Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil der Fasern 0,02 bis 0,05 Gew.-% beträgt.