DE102005024894A1

DE102005024894A1 - Implant for a tooth which provides accelerated bone formation and having a piezoelectric element

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Publication number: DE102005024894A1
Application number: DE102005024894A
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-02-04
Filing date: 2005-05-31
Publication date: 2006-08-10

Abstract

The dental implant (1) has a neck part (2) which is anchored in the gum and a head (3) connected to the neck and which remains visible. At least one piezoelectric element (4) is built into the implant in the longitudinal direction. The electrodes of this element are arranged on the outer surface of the implant. Independent claims also cover a method of accelerating bone formation in dental implantation.

Description

Die Erfindung befasst sich mit einem Implantat für einen Zahn mit einem Hals, der im Kiefer verankert wird, und mit einem damit verbundenen Kopf, der sichtbar bleibt. Darüber hinaus befasst sich die Erfindung mit einem Verfahren zur Beschleunigung der Knochenbildung in der dentalen Implantologie.The Invention relates to an implant for a tooth with a neck, which is anchored in the jaw, and with an associated head, the remains visible. About that In addition, the invention is concerned with a method for accelerating the Bone formation in dental implantology.

Nach einer erfolgten Zahn-Extraktion wird regelmäßig in die entstandene Lücke ein Implantat eingesetzt. Dabei kommen häufig Implantat-Compounds zum Einsatz, deren unterer Teil – im Folgenden Hals genannt – aus einem Metall (z.B. Titan) und dessen oberer Teil – im Folgenden Kopf genannt – aus einem keramischen Werkstoff gefertigt ist. Der im Zuge der Extraktion des Zahnes entstandene Krater im Kiefer des Patienten wird durch das Implantat geschlossen. Hierfür wird der Hals in den Krater eingeschraubt, um so einen festen und nachhaltig dauerhaften Halt des Implantats zu gewährleisten. Wesentlich für die Entstehung eines solchen dauerhaften Halts ist es, dass sich rund um das Implantat im Krater neue Knochensubstanz bildet, die letztlich das Implantat im Bereich seines Halses einwachsen lässt. Das Problem ist jedoch, dass Zahn-Extraktionen mit zunehmendem Lebensalter erfolgen, jedoch gerade mit zunehmendem Lebensalter die Regenerationsfähigkeit der Knochensubstanz stark abnimmt.To a completed tooth extraction is regularly in the resulting gap Implant used. Implant compounds often come to this Insert, whose lower part - im Following neck called - out a metal (e.g., titanium) and its upper part - hereinafter Head called - out is made of a ceramic material. The in the course of extraction The crater formed in the patient's jaw is penetrated by the tooth the implant is closed. Therefor the neck is screwed into the crater, so a firm and to ensure sustained permanent retention of the implant. Essential for The emergence of such a permanent halt is that itself around the implant in the crater forms new bone substance, the ultimately, the implant grows in the area of his neck. The The problem, however, is that tooth extractions increase with age take place, but especially with increasing age, the ability to regenerate the bone substance decreases sharply.

Daher ist es Aufgabe der Erfindung, ein Implantat und ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, bei deren Einsatz die Knochenbildung rund um den Hals des Implantats beschleunigt wird.Therefore It is an object of the invention to provide an implant and a method for disposal to put at their use, the formation of bone around the neck of the Implant is accelerated.

Die Aufgabe wird durch ein Implantat mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8 gelöst. Dadurch, dass im Implantat in Längsrichtung mindestens ein Piezoelement eingebaut ist, ent steht beim Kauen zwischen den beiden Enden jedes Piezoelements während der Druckphase eine Spannung, die beim Öffnen des Kiefers und der Entspannung des Piezoelements wieder verschwindet. Dadurch, dass die Elektroden des Piezoelements an der Außenfläche des Implantats angeordnet sind, wird diese ständig sich ändernde Spannung an den das Implantat umgebenden Knochenrand bzw. das ihn umgebende Zahnfleisch weitergegeben. Dies ist vergleichbar mit den in der Zwischenzeit angewandten Heilmethoden im orthopädischen Bereich, bei denen im Wesentlichen wirksame Potentiale von außen an die Knochensubstanz gebracht werden. Beispielsweise gibt es in der Orthopädie ein Verfahren, wo Elektroden in der Nachbarschaft der Bruchstelle am Knochen angebracht werden, die mit einer externen elektrischen Spannungsquelle galvanisch verbunden sind und so die oben genannten elektrischen Potentiale erzeugen können. Darüber hinaus gibt es in der Orthopädie Verfahren, bei denen die elektrischen Potentiale durch Einstrahlung über ein hochfrequentes, externes elektrisches Feld entstehen. Diese „Reizstrom"-Therapie wird durch das erfindungsgemäße Implantat sowie das erfindungsgemäße Verfahren auf die Implantologie im Dentalbereich übertragen. Um dieses grundlegende Prinzip zu übertragen, sind die anderen Geometrien im Mundbereich sowie die Unmöglichkeit, Elektroden mit einer externen elektrischen Signalquelle galvanisch zu verbinden, zu beachten. Durch die erfindungsgemäße Verwendung eines Piezoelements wird der benötigte Effekt eines „Reizstroms" somit auf sehr kleinem Raum innerhalb des Implantats erzeugt, ohne dass externe Spannungsquellen nötig sind.The The object is achieved by an implant having the features of the patent claim 1 and a method having the features of claim 8 solved. Thereby, that in the implant in the longitudinal direction at least a piezoelectric element is installed ent stands when chewing between the both ends of each piezoelectric element during the printing phase a voltage, when opening of the jaw and the relaxation of the piezo element disappears again. Characterized in that the electrodes of the piezoelectric element on the outer surface of the Implant are arranged, this is constantly changing voltage to the implant surrounding bone margin or the surrounding gums passed. This is similar to the healing methods used in the meantime in the orthopedic Area where essentially effective potentials from the outside to the Bone substance are brought. For example, there is one in orthopedics Procedure where electrodes in the vicinity of the fracture site on the bone be attached with an external electrical power source are electrically connected and so the above-mentioned electrical Can generate potentials. About that There is also something in orthopedics Method in which the electrical potentials by irradiation over a high-frequency, external electric field arise. This "stimulation current" therapy is going through the implant according to the invention and the inventive method implantology in the dental field. To this basic Transfer the principle are the other geometries in the mouth area as well as the impossibility Electrodes with an external electrical signal source galvanic to connect, to pay attention. By the inventive use of a Piezo element is the required Effect of a "stimulus current" thus on very small Space generated within the implant, without external power sources are necessary.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Piezoelement zwischen Hals und Kopf angeordnet ist. Da die beiden Teile Hals und Kopf regelmäßig sowieso aus unterschiedlichen Werkstoffen bestehen, müssen diese miteinander verbunden werden. Durch die Anordnung des Piezoelements zwischen diesen beiden Teilen ist es nicht nötig, die bislang schon bekannten Implantate vom Aufbau her völlig neu zu konzipieren.A advantageous development of the invention provides that the piezoelectric element is arranged between the neck and the head. Because the two parts neck and head regularly anyway made of different materials, they must be connected become. By the arrangement of the piezoelectric element between these two Sharing is not necessary the previously known implants from the structure completely new to design.

Eine weiter vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Piezoelemente zu einem Piezo-Stack verbunden sind. Dadurch lässt sich eine Summierung der einzelnen Spannungen eines einzelnen Piezoelements erreichen, so dass bei einem vorgegebenen Stauchprozess der Piezoelemente eine höhere Spannung an den beiden Enden des Piezo-Stacks erzeugt werden kann.A further advantageous embodiment of the invention provides that the piezo elements are connected to a piezo stack. This can be done a summation of the individual voltages of a single piezoelectric element reach, so that in a given compression process of the piezo elements a higher Voltage can be generated at the two ends of the piezo stack.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Piezoelemente ringförmig in den Hals integriert sind. Da der Hals in den Knochen eingeschraubt wird, muss gerade an dieser Stelle das Knochenwachstum so schnell wie möglich erfolgen, damit das Implantat schnellstmöglich gut im Kiefer hält. Werden die Piezoelemente an dieser Stelle ringförmig angeordnet, sind keine Leitungen zu Elektroden nötig, um die Spannung an die gewünschten Stellen zu leiten, sondern sie sind schon von Hause aus an diesen Stellen.A Further advantageous development of the invention provides that the piezoelectric elements ring integrated into the neck. Because the neck is screwed into the bone At this point, bone growth must be so fast as possible, so that the implant as soon as possible good in the jaw holds. If the piezo elements are arranged in a ring at this point, they are not Leads to electrodes necessary, to the voltage to the desired To lead posts, but they are already at home on these Put.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Piezoelemente mehrere Kontaktelektroden aufweisen, die an der Außenfläche des Halses und/oder des Kopfes angeordnet sind. Dadurch wird die Spannung, die das Knochenwachstum anregt, an die exakt benötigten Stellen geführt, so dass eine möglichst schnelle feste Verbindung des Implantats im Kiefer erfolgt. Bevorzugt liegen die Elektroden des Piezoelements im eingesetzten Zustand des Implantats am umgebenden Knochenrand und/oder am Zahnfleisch an.A further advantageous embodiment of the invention provides that the piezoelectric elements have a plurality of contact electrodes, which are arranged on the outer surface of the neck and / or the head. As a result, the tension that stimulates bone growth is guided to the exact points required so that the implant can be connected as fast as possible in the jaw. Preferably, the electrodes of the piezoelectric element are in the inserted state of the implant at the surrounding Kno edge of the skin and / or on the gums.

Bevorzugt ist das Piezoelement entweder als ein Quarz oder eine Keramik ausgebildet. Piezoelemente aus Quarz sind in der Technik schon seit Jahrzehnten gut bekannt und können somit in sehr preiswerter Art und Weise in der dentalen Implantologie eingesetzt werden. Bei einem keramischen Piezoelement besteht der Vorteil darin, dass die meisten Köpfe der Implantate ebenfalls aus einem keramischen Werkstoff bestehen. Somit ist eine gute Integration des keramischen Piezoelements in den keramischen Kopf möglich.Prefers the piezoelectric element is designed either as a quartz or a ceramic. Piezo elements made of quartz have been in the art for decades well known and can thus used in a very inexpensive manner in dental implantology become. With a ceramic piezoelectric element, the advantage is that most heads the implants also consist of a ceramic material. Thus, a good integration of the ceramic piezoelectric element in the ceramic head possible.

Weitere Vorteile der Erfindung werden anhand des in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert. Die einzige Figur zeigt hierbei
eine Ansicht eines schematisch dargestellten erfindungsgemäßen Implantats.Further advantages of the invention will be explained with reference to the embodiment shown in the figure. The only figure shows here
a view of a schematically illustrated implant according to the invention.

In der einzigen Figur ist ein Implantat 1 lediglich schematisch dargestellt. Einem Fachmann ist es jedoch klar, wie ein Hals 2 im unteren Bereich des Implantats 1 und ein Kopf 3 im oberen Bereich des Implantats 1 in Realität aussehen.In the single figure is an implant 1 only shown schematically. However, it is clear to a person skilled in the art, like a neck 2 in the lower part of the implant 1 and a head 3 in the upper area of the implant 1 to look in reality.

Am Hals 2 ist regelmäßig ein Gewinde ausgebildet, mit dem er in den Krater eingedreht werden kann, der nach einer Zahn-Extraktion im Kieferknochen vorhanden ist. Der Hals ist meist aus einem Metall, meist Titan, gefertigt. Im oberen Bereich des Implantats 1 ist ein Kopf 3 ausgebildet, der dem sichtbaren Teil des extrahierten Zahns entspricht. Demnach ist der Kopf 3 regelmäßig nicht aus Metall, sondern einem keramischen Werkstoff gefertigt. Somit hat dieser ein Aussehen, das einem natürlichen Zahnschmelz sehr nahe kommt.On neck 2 is regularly formed a thread with which it can be screwed into the crater, which is present after a tooth extraction in the jawbone. The neck is usually made of a metal, usually titanium. In the upper area of the implant 1 is a head 3 formed corresponding to the visible part of the extracted tooth. Accordingly, the head is 3 regularly not made of metal, but a ceramic material. Thus, this has an appearance that comes very close to a natural tooth enamel.

Im dargestellten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel des Implantats 1 ist zwischen dem Kopf 3 und dem Hals 2 ein Piezoelement 4 angeordnet, das aus einer Piezo-Keramik ausgeführt ist. Dadurch ist eine gute Verbindung mit dem Kopf 3 aus keramischem Material möglich. Das Piezoelement 4 ist ringförmig ausgestaltet.In the illustrated embodiment of the implant according to the invention 1 is between the head 3 and the neck 2 a piezo element 4 arranged, which is made of a piezo ceramic. This is a good connection with the head 3 made of ceramic material possible. The piezo element 4 is designed ring-shaped.

Neben der Ausführung als Piezo-Keramik kann das Piezoelement 4 ebenso aus einem Quarz bestehen. Es ist lediglich erfindungswesentlich, dass es sich um ein Material handelt, das bei einer Änderung seiner Höhe entlang der Längsrichtung 5 des Implantats 1 unterschiedliche Potentiale an seiner Ober seite und seiner Unterseite erzeugt. Solche Piezoelemente 4 sind aus dem Stand der Technik gut bekannt.In addition to the design as piezo ceramic, the piezoelectric element 4 also consist of a quartz. It is only essential to the invention that it is a material that changes its height along the longitudinal direction 5 of the implant 1 generates different potentials on its upper side and its underside. Such piezo elements 4 are well known in the art.

Das Piezoelement 4 muss möglichst gute physiologische Eigenschaften aufweisen und gut verträglich für den Körper sein. Hierfür kommen entweder sehr kleine kristalline Strukturen (Quarze) in Betracht oder piezo-keramische Elemente mit Titanat- oder Zirkonat-Dotierung, die wie weitere dotierte Keramiken häufig in technischen Applikationen Anwendung finden.The piezo element 4 must have the best possible physiological properties and be well tolerated by the body. Either very small crystalline structures (quartzes) or piezo-ceramic elements with titanate or zirconate doping, which, like other doped ceramics, are frequently used in technical applications, are suitable for this purpose.

Im eingesetzten Zustand des Implantats 1 ist das Piezoelement 4 entspannt, so dass keine Potentiale an seiner Ober- und Unterfläche gegeben sind. Bei einem Druck auf das Piezoelement 4 in Längsrichtung 5 des Implantats 1, wird das Piezoelement 4 gestaucht und dadurch ein Potential zwischen seiner Oberseite und seiner Unterseite erzeugt. In der Figur ist dies durch ein „Plus"-Zeichen an der Oberseite des Piezoelements 4 und ein „Minus"-Zeichen an der Unterseite des Piezoelements 4 angedeutet. Es ist natürlich genauso möglich, dass die Spannung gerade mit entgegen gesetzten Vorzeichen an der jeweiligen Stelle entsteht.In the inserted state of the implant 1 is the piezo element 4 relaxed, so that no potentials are given on its upper and lower surface. At a pressure on the piezo element 4 longitudinal 5 of the implant 1 , becomes the piezo element 4 compressed and thereby generates a potential between its top and bottom. In the figure, this is indicated by a "plus" sign on the top of the piezo element 4 and a "minus" sign on the underside of the piezo element 4 indicated. Of course, it is just as possible that the voltage arises just with opposite signs at the respective point.

Die Längenänderung durch Druck entlang der Längsrichtung 5 entsteht automatisch beim Kauen, da auf die Kauflächen des Implantats 1 Druck in der Längsrichtung 5 durch den im anderen Kiefer gegenüberliegenden Zahn (bzw. ebenfalls ein Implantat) ausgeübt wird. Somit entsteht bei jeder Kaubewegung ein unterschiedliches Potential an der Oberseite und der Unterseite des Piezoelements und beim Entlasten, also beim Öffnen des Kiefers, geht dieses Potential wieder auf Null zurück. Da das Piezoelement 4 im eingesetzten Zustand des Implantats 1 direkt an dem Zahnfleisch bzw. der den Hals 2 umgebenden Knochensubstanz anliegt, wird eine Art „Reizspannung" auf das Zahnfleisch bzw. die Knochensubstanz weitergeleitet. Es handelt sich hierbei um die analoge Anwendung eines Verfahrens aus der Orthopädie, wo Knochenbrüche durch elektrische Stimulation im Bereich der Bruchstelle behandelt werden und ein schnelleres Zusammenwachsen der Knochenteile dadurch erzielt wird.The change in length by pressure along the longitudinal direction 5 arises automatically when chewing on the occlusal surfaces of the implant 1 Pressure in the longitudinal direction 5 by the opposite tooth in the other jaw (or an implant) is exercised. Thus, each chewing motion creates a different potential at the top and the bottom of the piezoelectric element and when unloading, so when opening the jaw, this potential goes back to zero. Because the piezo element 4 in the inserted state of the implant 1 directly on the gum or the neck 2 An analogous application of an orthopedic procedure, where fractures are treated by electrical stimulation in the area of the fracture site, and a faster fusion of the bone parts, is passed on to the gum tissue or bone substance achieved thereby.

Dieses moderne Verfahren aus der Orthopädie – wo entgegen der früheren Lehre der absoluten Ruhigstellung nun mit Stimulation gearbeitet wird – wird auf das Gebiet der Zahnmedizin übertragen. Da allerdings die Geometrien und Ausmaße in der Zahnmedizin stark von denen der Orthopädie verschieden sind, konnte bislang mit dieser orthopädischen Methode nicht gearbeitet werden. Mittels der Erfindung ist dies nunmehr auch in der dentalen Implantologie möglich, wo nur sehr kleine Volumina zur Verfügung stehen. Anders als in der Orthopädie ist es mit der erfindungsgemäßen Ausbildung eines Implantats 1 auch gar nicht nötig, von außen Spannung an den Knochen heranzubringen, da dies automatisch beim natürlichen Prozess des Kauens durch das Piezoelement 4 im Implantat 1 geleistet wird.This modern procedure in orthopedics - where, contrary to the former teaching of absolute immobilization, stimulation is now being used - is transferred to the field of dentistry. However, since the geometries and dimensions in dentistry are very different from those of orthopedics, so far could not work with this orthopedic method. By means of the invention, this is now also possible in dental implantology, where only very small volumes are available. Unlike in orthopedics, it is with the inventive design of an implant 1 Neither is it necessary to apply tension to the bone from the outside, since this is automatically the case during the natural process of chewing through the piezoelectric element 4 in the implant 1 is done.

Das dargestellte Ausführungsbeispiel ist lediglich exemplarisch zu verstehen. Ebenso ist es möglich, mehrere Piezoelemente 4 sowohl zwischen Hals 2 und Kopf 3 als auch an der Außenfläche des jeweiligen Elements oder selbst innerhalb der jeweiligen Elemente anzuordnen. Hierbei kommt insbesondere eine Anordnung eines keramischen Piezoelements 4 innerhalb des Kopfes 3 in Frage. Da in den Fällen der Anordnung innerhalb des Implantats 1 das Potential an der Oberseite bzw. Unterseite des Piezoelements 4 nicht direkt an das Zahnfleisch bzw. den zum schnellen Wachstum anzuregenden Knochen gelangen kann, sind Leitungen zu Elektroden, die an der jeweiligen Stelle auf der Außenfläche des Kopfes 3 bzw. des Halses 2 angeordnet sind, nötig.The illustrated embodiment is le to understand by way of example only. It is also possible to have several piezo elements 4 both between the neck 2 and head 3 and to be arranged on the outer surface of the respective element or even within the respective elements. In this case, in particular, an arrangement of a ceramic piezoelectric element 4 within the head 3 in question. Because in the cases of the arrangement within the implant 1 the potential at the top or bottom of the piezoelectric element 4 can not pass directly to the gum or bone to be stimulated for rapid growth, leads are to electrodes that are in place on the outer surface of the head 3 or the neck 2 are arranged, necessary.

Mehrere einzelne Piezoelemente 4 können auch zu einem ganzen Piezo-Stack zusammengeführt werden, so dass höhere Spannungen an der Oberseite bzw. Unterseite des gesamten Piezo-Stacks bei gleicher Belastung des Implantats 1 in Längsrichtung 5 erzeugt werden können.Several individual piezo elements 4 can also be merged into a single piezo stack, allowing for higher voltages at the top or bottom of the entire piezo stack, with the same loading on the implant 1 longitudinal 5 can be generated.

Es hängt immer davon ab, welche Spannungen im Einzelfall benötigt werden und an welchen Punkten diese angreifen sollen. Darauf ist die konkrete Ausgestaltung des Implantats 1 mit der Anordnung eines oder mehrerer Piezoelemente 4 an der jeweils geeigneten Stelle auszurichten.It always depends on which tensions are needed in each case and at which points they should attack. This is the specific design of the implant 1 with the arrangement of one or more piezo elements 4 at the appropriate place.

11: Implantatimplant
22: Halsneck
33: Kopfhead
44: Piezoelementpiezo element
55: Längsrichtunglongitudinal direction

Claims

Implant ( 1 ) for a tooth with a neck ( 2 ), which is anchored in the jaw, and with an associated head ( 3 ), which remains visible, characterized in that in it in the longitudinal direction ( 5 ) at least one piezoelectric element ( 4 ) whose electrodes are located on the outer surface of the implant ( 1 ) are arranged.

Implant ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the piezo element ( 4 ) between neck ( 2 ) and head ( 3 ) is arranged.

Implant ( 1 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the piezoelectric elements ( 4 ) are connected to a piezo stack.

Implant ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the piezoelectric elements ( 4 ) ring around the neck ( 2 ) are integrated.

Implant ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the piezoelectric elements ( 4 ) have a plurality of contact electrodes, which on the outer surface of the neck ( 2 ) and / or the head ( 3 ) are arranged.

Implant ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the electrodes of the piezoelectric element ( 4 ) in the inserted state of the implant ( 1 ) abut the surrounding edge of the bone and / or the gums.

Implant ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the Piezoele element ( 4 ) is formed as a quartz or a ceramic.

Method for accelerating bone formation in dental implantology, characterized in that the potentials arising during a chewing movement are implanted into an implant ( 1 ) integrated piezo element ( 4 ) are in contact with the implant ( 1 ) surrounding bone margin and / or gums.

Method according to claim 8, characterized in that for the implementation of an implant ( 1 ) is used according to one of the claims 1 to 7.