DD300579A7 - Verfahren und einrichtung zur einbringung stomatologischer implantate - Google Patents

Abstract

Die Einrichtung zur Einbringung stomatologischer Implantate wird in der Kiefer-Gesichtschirurgie sowie der Stomatologie zur rationellen Ausarbeitung paszgenauer Schlitze im Kieferknochen bei der Implantation von Blattimplantaten verwendet. Die Ultraschallsaege besteht aus einem elektromechanischen Wandler und einem Applikator, dessen Arbeitssegment einen Steg und eine verzahnte Scheibe besitzen. Eine Schulter begrenzt die Eindringtiefe des Arbeitssegments. Der elektromechanische Wandler ist mit einer sterilisierbaren Griffhuelse ueberzogen, die eine einseitige Verlaengerung zur Abstuetzung des Zeigefingers des Operateurs aufweist. Der Applikator ist mit einer Hartstoffschicht vorzugsweise auf der Basis von Titannitrid versehen. Fig. 1{Kiefer-Gesichtschirurgie; Stomatologie; Implantation; Blattimplantat; Schlitz; Kieferknochen; Ultraschallsaege; Applikator; Arbeitssegment; Eindringtiefe; Hartstoffschicht; Titannitrid}

Description

Hierzu 3 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Einbringung stomatologischer Implantate, die eine knochenschonende, subtile Schnittführung ermöglicht und ein paßgenaues Implantatbett schafft.

Charakterlsi Ik des bekannten Standes der Technik

Die BefestigLng von Zahnersatz erfolgt zunehmend durch enossal verankerte Implantate. Eine bewährte Implantatart, die die Kaukräfte physiologisch günstig im Knochengewebe dos Kiefers verteilt, ist das blattförmige Metallimplantat.

Problematisch ist die Ausarbeitung eines paßgerechten Schlitzes im Kiefernknochen als Voraussetzung für ein schnelles Einwachsen und dauerhaften Sitz des Implantates. Bisher erfolgte die Ausarbeitung des Knochenschlitzes mit rotierenden Sägen oder Fräsern. Fräser haben den Nachteil, daß keine Paßgenauigkeit zwischen Schlitz und Implantat erreichbar ist. (vgl. hierzu auch Zeitschrift „Die Quintessenz", 11/1986, S. 1837-1842,2023-2031).

In DE-OS 2505914 wird deshalb ein Führungssystem zum paßgenauen Fräsen eines Schlitzes in einen Kieferknochen vorgestellt.

Durch dessen Anwendung kann die Paßgenauigkeit verbessert werden, der Vorgang ist jedoch zeitaufwendig und die Vorrichtung ist durch die vielen Einzelteile unter Implantationsbedingungen schwer zu handhaben. Es bestehen Probleme der Spanabführung, Kühlung und Standzeit der Schablone. Es entstehen Knochentrümmer und die Schnittflächen weisen tiefe Rillen auf.

Kreissägen, wie sie in DEi-OS 2714321, DE-OS 2743771, DE-AS 3342413 und DD-WP 228698 beschrieben sind, erzeugen gerade, paßgenaue Schlitze, haben aber solche Abmessungen, daß sie im hinteren Seitenzahnb6reich und in kleineren Zahnlücken nicht mehr anwendbar sind. Bei Abnehmen des störenden Sägeblattschutzes bestoht eine erhebliche Gefahr der Weichteile- oder Zahnverletzung. Es ist nur ein geringer Teil des Sägeblattdurchmessers für die Schlitzausarbeitung nutzbar und es entstehen kreisbogenförmige Schlitze, die spezielle Implantatformen bedingen. In DD-WP 228698 wird ein kreissägenförmiger Knochenschlitzfräser mit Hartstoffbeschichtung beschrieben, der jedoch koiner Ultraschallbeanspruchung ausgesetzt wird. Damit liegen für die Beschichtung vollkommen andere Haftungs- und Verschleißbedingungen vor.

Bekannt ist die Anwendung von chirurgischen Sägen, die im unteren Ultraschallbereich zu Resonanzschwingungen angeregt werden.

In SU-URS 797675 und DE-AS 2361583 sind Ultraschallsägen für die allgemeine Chirurgie beschrieben.

Die Arbeitssegrnente dieser Ultraschallsägen sind üblichen Handsägen nachgebildet. Eigene Untersuchungen mit diesen Sägen haben gezeigt, daß durch die großen Längen der Arbeitssegmente oder unsymmetrischer axialer Querschnittsgeometrie Biegeschwingungen auftreten, die in Verbindung mit der Kerbwirkung der Verzahnung zum Bruch der dynamisch extrem hoch belasteten Arbeitssegmente führen.

Die bekannten Ultraschallsägen werden für Osteotomien an kleinen Knochen bei speziellen Indikationen vorteilhaft eingesetzt

(z. B. Rippen, Hand- und Fußknochen), sind jedoch aufgrund der Geometrie der Arbeitssegmente für die vorliegende Aufgabe nicht geeignet.

ZIoI der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, eine Einrichtung zur paßgenauen Verankerung stomatologischer Blattimplantate zu schaffen, bei der vor allem Schonung des Knochengewebes und Rationalität des operativen Vorgehens erreicht werden.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zu schaffen, die eine schnelle, gewebeschonende und paßgenaue Einbringung von Blattimplantaten für Zahnersatz ermöglicht.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch Anwendung einer der Form und der Größe des Implantats angepaßten Ultraschallsäge zur Ausarbeitung des Schlitzes im Kieferknochen gelöst. Nach konventioneller Freilegung des Knochens im Implantationsgebiet wird die Lage des Implantats markiert. Dann wird mit der Ultraschallsäge der Schütz in den Kieferknochen eingearbeitet.

Die Ultraschallsäge ist ein Handinstrument, bestehend aus einem ansich bekannten elektromechanischen Ultraschallwandler und einem verjüngt ausgebildeten Applikator mit an gearbeitetem Arbeitssegment. Wandler und Applikator schwingen als longitudinal Halbwelienresonatoren in ihrer Eigenfrequenz, die zwischen 20 und 40 kHz liegt. Sie sollten im Schwingungsbauch lösbar verbunden sein. Der Übergang vom rotationssymmetrischen Schaft des Applikator zum flachen Arbeitssegment ist erfindungsgemäß als Schulter ausgebildet, die eine Tiefenbegrenzung bei der Implantatbettausarbeitung bewirkt. Dadurch wird bei Implantation im Seitenzahnbereich des Unterkiefers eine Verletzung des Nervus alveolaris inferior ausgeschlossen. Das Arbeitssegment der Ultraschallsäge besteht erfindungsgemäß aus einem Steg, dessen Höhe dem Enddurchmesser des rotationssymmetrischen Applikatorteils entspricht und dessen Dicke kleiner als die Dicke der sich anschließenden verzahnten Scheibe ist. Der Durchmesser dieser verzahnten Scheibe ist mindestens um die doppelte SH jozahntiefo größer als die Höhe des Stegs. Sie ist an ihrem freien Kreisumfang verzahnt und in Richtung des Kreismittelpunktes beidseitig schüsseiförmig vertieft. Bei dieser Gestaltung liegen die Sägezähne in einer dynamisch gering belasteten Zone des Applikator, da die innere Werkstoffbeanspruchung im Schwingungsbauch ein Minimum ist. Außerdem haben die Sägezähne die größte Dicke des Arbeitssegments und ein Verklemmen der Säge oder unnötige Erwärmung des Knochengewebes infolge von Reibung werden vermieden.

Entspricht der Radius der verzahnten Scheibe dem Radius an der Stirnseite des Implantats, so wird auch seitlich eine gute Passung des Implantats im Knochen erreicht.

Durch die Ultraschallschwingungen mit einer Amplitude von 30-60Mm dringen die Sägezähne in den Knochen ein bis sich die Zahnzwischenräume mit Knochengewebe gefüllt haben. Infolge zusätzlicher Hubbewegungon durch die Hand des Operateurs erfolgt das Ausräumen der Zahnzwischenräume und die Velrängerung des Schlitzes. Ein großer Teil der in den Knochen eingekoppelten Ultraschallenergie wird in Wärme umgewandelt. Die schlechte Wärmeleitfähigkeit des Knochens von etwa 0,55W · m~'K~' führt in Verbindung mit seiner großen Ultraschallabsorption zu einem Wärmestau in der Schnittzone. Zur Vermeidung von thermischen Schädigungen des Knochengewebes ist deshalb mit sterilem Wasser oder physiologischer Kochsalzlösung zu kühlen. Der Schlitz wird durch ständige oszillierende Buwegungen der Säge von der Hand des Operateurs bis zur erforderlichen Länge und Tiefe ausgearbeitet. Eine gerade Schnittführung wird durch die instrumentengeometrie erreicht. Zur erfind'jngsgemäßen Lösung der Aufgabenstellung ist die Zahnbreite der Ultraschallsäge 0,01 mm bis 0,1 mm kleiner als die Breite des Implantats. Dadurch wird ein straffer Sitz des Implantats gewährleistet. Unter der Voraussetzung, daß das Implantat eine biologisch inerte oder bioaktive Oberfläche hat, sind durch die gute Paßgenauigkeit beste Bedingungen für oin schnelles und festes Einwachsen in den Knochen gegeben. Rasterelektronenmikroskopische Schnittflächenuntersuchungen zeigten, daß Ultraschallsägen glattere Schnittflächen als rotierende Sägen oder Fräser erzeugen, wodurch die Implantateinheilung begünstigt wird.

Der Applikator besteht aus einem dynamisch hoch belastbaren, dämpfungsarmen Titanwerkstoff. Bei Verschleiß der Verzahnung ist ein Nacharbeiten nicht möglich, da Form und Größe des Arbeitssegments nicht mehr dem Implantat entsprechen würden und sich die Eigenresonanzfrequenz unzulässig erhöht. Zur Verbesserung der Standzeit und der Kavitationsbeschichtung des Applikators ist deshalb eine Hartstoffbeschichtung auf der Basis von Titannitrid vorteilhaft. Die Schicht ist bei dynamischer Belastung im Ultraschallbereich überraschenderweise sehr ha ft feat und kavitationsresistent. Das Gehäuse des Ultraschallwandlers, ist mit einer thermisch sterilisierbaren Griffhülse überzogen, die zur Abstützung des Zeigefingers des Operateurs während des Sägevorganges eine einseitige Verlängerung in Richtung des Arbeitssegments aufweist und am Ende mit Bohrungen versehen ist. Die Griffhülse ist durci geeignete Befestigungsmittel am Gehäuse des elektromechanischen Wandlers in beliebiger radialer Stellung arretierbar, das Instrument wird zum Sägen im Kammgriff umfaßt. Durch Auflage des gestreckten Zeigefingers auf die Gehäuseverlä igerung wird das Handinstrument während der Operation sicher geführt.

Die Ergonomie des Handinstruments wird durch Anwendung eines zur Längsachse des elektromechanischen Wandlers geneigte'n Applikaters verbessert. Dazu ist die Stirnfläche des Applikators entsprechend angeschrägt. Eine andere Möglichkeit zur Verbesserung der Ergonomie wird durch Biegung des Appükators vor dem Arbeitssegment erreicht. Durch diese Gestaltung kann der Operateur das Handinstrumont relativ flach halten und gelangt mühelos in den hinteren Seitenzahnbereich. Die Anwendung der Ultraschallsäge ermöglicht eine vergleichsweise schnelle, gewebeschonend'j und stabile Implantation. Die Druckkräfte auf den Knochen sind vergleichsweise gering. Sie liegen unter 10 N. Beim Fräsen lii'gen die Druckkräfte um 20 N. Die Ultraschallsäge verletzt überraschenderweise keine Weichteile bei kurzzeitiger ungewollter 3erührung. Es ist eine gute Übersichtlichkeit im Operationsgebiet vorhanden.

Die Implantation von Zahnersatz mit Hilfe der erfindungsgemäßen Einrichtung ist ein patientenschonendes und sicheres Verfahren.

Ausführungsbolsplol

Die Erfindung soll nachstehend durch Ausführungsbeispiele anhand von 7 Zeichnungen erläutert werden. Es zeigen

Fig. 1: die Seitenansicht der Ultraschallsäge,

Fig. 2: die Draufsicht der UlUaschallsägo,

Fig. 3: die Seitenansicht des Arbeitssegments,

Fig.4: die Draufsicht des Arbeitssegments,

Fig. 5: das Implantat,

Fig.6: eine andere Ausführungsform der Ultraschallsäge und

Fig.7: eine weitere Ausführungsform der Ultraschallsäge.

Figur 1 und Figur 2 zeigen ein Ausführungsbeispiel der Ultraschallsäge. Sie besteht im wesentlichen aus einem piezoelektrisch arbeitenden elektromechanischen Wandler 3, einem Applikator sowie einer Griff hülse 1 mit einer integrierten Spülkanüle 5. Der ansich bekannte elektromechanische Wandler 3 ist als Koppelschwinger konstruiert und rechnergestützt dimensioniert. Seine Resonanzfrequenz beträgt 26,5 ± IkHz.

Der Applikator hat die gleiche longitudinale Eigenfrequenz wie der elektromechanische Wandler 3. Er verjüngt sich definiert in Richtung eines Arbeitssegments 4 und verstärkt die Schallintensität. Er besteht aus einem dynamisch hoch belastbaren, dämpfungsarmen Titenwerkstoff und ist mit einer etwa 2μηι dicken Titannitridschicht versehen.

Die rohrförmige Griffhülse 1 ist in Richtung des Arbeitssegments 4 einseitig verlängert, damit dev Operateur während des Sägevorganges seinen ausgestreckten Zeigefinger darauf abstützen kann. Zur Verhinderung des Abrutschens ist die Verlängerung der Griffhülse 1 am Ende mit mehreren Bohrungen 8 versehen.

Die Spülkanüle 5 wird in einem Schlitz 2 der Griffhülse 1 über den elektromechanischen Wandler 3 nach vorn geführt und ist mit ihr verlötet. Im vorderen Teil ist die Spülkanüle 5 unter der Griffhülse 1 entlang geführt und endet kurz vor der Schulter 12, ohne den schwingenden Applikator zu berühren. Der elektromechanische Wandler 3 wird vor der Operation kaltsterilisiert, vorzugsweise durch Gassterilisation. Die Griffhülse 1 mit integrierter Spülkanüle 5 und der Applikator sind dampfsterilisierbar. Das chirurgische Handinstrument wird steril komplettiert. Dazu wird der Applikator mit einem Gewindestift an den elektromechanischen Wandler 3 geschraubt und mit einem Maulschlüssel an einer Schlüsselfläche 7 festgezogen. Die Griffhülse 1 wird von vorn über das Handinstrument geschoben und in der gewünschten radialen Stellung mit einer Klemmschraube arretiert. Dann wird über ein flexibles Anuchlnßkabel 10 das Handinstrument an den Ultraschallgenerator angeschlossen und die Resonanzfrequenz sowie die Schallintensität werden voreingestellt. Die Spülkanüle 5 ist am Ende mit einem Schlauchnippel 6 versehen. Dieses wird mit einem Infusionsschlauch 9 verbunden durch den sterile Kühlflüssigkeit über Schwerkraftinfusion zugeführt wird.

Figur 3 und Figur 4 zeigen das erfindungsgemäß ausgebildete, der Implantatform und -größe angepaßte Arbeitssegment 4. Der Übergang von einem rotationssymmetrischen Applikatorteil 11 zu einem prismatischen Arbeitssegment 4 ist als Schulter 12 ausgebildet, die als Schnittiefenbegrenzung dient. Die Länge L des Arbeitssegments 4 bestimmt somit die Tiefe des Schlitzes. Sie ist 1 mm größer als die Höhe H des enossal zu verankernder Implantatteils in Figur 5. Das Arbeitssegment besteht aus einem Steg, dessen Höhe C dem Enddurchmesser des rotationssymmetrischen Applikatorteils 11 entspricht und einer verzahnten Scheibe, deren Durchmesser D um 2 mm größer ist als die Höhe C des Stegs, da die Sägezahntiefe 1 mm beträgt. Der Sägezahnabstand beträgt ebenfalls 1 mm. In der Mitte ist die verzahnte Scheibe des Arbeitssegments 4 mit einer beidseitigen flachen Vertiefung 13 versehen, um die Reibung des Arbeitssegments an den Schnittkanten zu vermindern. Die Sägezahnbreite B₂ des Arbeitssegments 4 wird günstig 0,01-0,1 mm schmaler als die Breite B des Implantats in Figur 5 gewählt. Dadurch wird oin straffer Sitz des Implantats bei Schonung des Knochengewebes erreicht.

Das enossal zu verankernde Teil des Implantats besitzt parallele Seitenflächen, damit die Kaukräfte physiologisch günstig in den Knochen eingeleitet werden. Die Einbringung eines Blattimplantates nach Figur 5 mit den Maßen B = 1mm, H = = 6 mm und einer Länge von 15mm im Seitenzahnbereich des Unterkiefers erfolgt in Lokalanästhesie. Nach konventioneller Freilegung des Kr.ochens wird die Lage des Schlitzes auf der Knochenoberfläche markiert. Danach wird die Ultraschallsäge in der Mitte des einzubringenden Schlitzes auf den Knochen aufgesetzt und Kühlflüssigkeit zugeführt. Durch den Operateur wird i ι ein Pedal die Ultraschallsäge in kurzen Intervallen aktiviert. Dabei dringen die Sägezähne 14 bis zur Ausfüllung der Zahnzwischenräume in den Knochen ein. Durch zusätzliche Hubbewegung von Hand des Operateurs wird der Schlitz in der Tiefe unter ständiger Kühlung mit physiologischer Kochsalzlösung erweitert bis die Schulter 12 der Ultraschallsäge die Knochenoberfläche berührt und der Schlitz die entsprechende Länge aufweist. Dann wird das Blattimplantat in den ausgearbeiteten Schlitz eingedrück: und derWundverschluß vorgenommen. Nach wenigen Tagen ist das Implantat belastbar uno wird mit einer Suprakonstruktion verr.ehen. Figur 6 zeigt eine andere Ausführungsform der Erfindung. Der Applikator besitzt eine schräge Stirnfläche. Dadurch ist seina Längsachse 16 um den entsprechenden Winkel zur Längsachse 15 des elektromechanischen Wandlers 3 geneigt. Bei einem gewählten Winkel von 15° wird eine Verbesserung der Handhabung bei Beibehaltung der longitudinalen Hauptschwingungsrichtung erreicht.

Figur 7 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, die eine bessere Zugänglichkeit der Ultraschallsäge zum Kieferknochen im hinteren Seitenzahnbereich ermöglicht. Dazu ist der Applikator im vorderen Teil gebogen, so daß die Längsachse 17 d&c Arbeitssegments 4 im Winkel von 15° bis 35° gegenüber der Längsachse 16 des Applikator geneigt ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:

DE-OS 2505914 (A 61 C 8/00)

DD 228 698 (A 61 C 3/12)

SU 797 675 (A 61 B 17/32)

Heinz Wiehert, Dr. med. dent.: Die Anwendung von Ultraschall in der Endodontie; Die Quintessenz; Berlin, (1986) 12, S.1837-1844 Henning Rocke, Dr. med. dent.: Endosonies - eine r ögliche Verbesserung in der Aufbereitung des Wurzelkanals; Die Quintessenz; Berlin, (1986) 12, S.2023-2031·

Claims (4)

1. Einrichtung zur Einbringung stomatologischer Implantate, bestehend aus einer Ultraschallsäge, deren Applikator sich aus einem rotationssymmetrischen Applikatorteil und einem Arbtitssegment zusammensetzt, aas eine beidseitige schüsseiförmige Vertiefung besitzt, gekennzeichnet dadurch, daß das Arbeitssegment (4) aus einem Steg und einer sägezahnartig/ verzahnten Scheibe (14) besteht und der Übergang zum rotationssymmetrischen Applikatorteil (11) als Schulter (12) ausgebildet ist, wobei die Höhe (C) des Stegs dem Enddurchmesser des rotationssymmetrischen Applikatorteils (11) entspricht ;jnd gleichzeitig die Dicke des Stegs kleiner ist als die Dicke der sägezahnartig verzahnten Scheibe (14), deren Durchmesser (D) mindestens um die doppelte Sägezahntiefe größer ist als die Höhe (C) des Stegs und deren Breite (Bz) 0,01 mm bis 0,1 mm kleiner ist als die Breite (B) des enossal zu verankernden Implantatteils.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse des elektromechanischen Wandlers (3) mit einer arretierten sterilisierbaren Griffhülse (1) überzogen ist, die einseitig in Richtung des Arbeitssegmentes (4) um Fingerlänge verlängert ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Applikator gegenüber der Längsachse (15) des elektromechanischen Wandlers (3) in einem Winkel von 15° bis 25° geneigt ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, d adurch gekennzeichnet, daß der Applikator im vorderen Teil gekrümmt ist, so daß die Längsachse (17) dos Arbeitssegments (4) gegenüber der Längsachse (16) des Applikators vorzugsweise um 15° bis 35° geneigt ist.