DE102005038038A1

DE102005038038A1 - Werkzeuge zum Herstellen und Vorbereiten einer Bohrung zur Aufnahme von Zahnimplantaten und entsprechendes Zahnimplantat

Info

Publication number: DE102005038038A1
Application number: DE200510038038
Authority: DE
Inventors: Roland Streckbein
Original assignee: Streckbein Roland Drdr
Current assignee: Streckbein Roland Drdr
Priority date: 2005-08-09
Filing date: 2005-08-09
Publication date: 2007-02-15
Also published as: WO2007017257A2; WO2007017257A3; EP1915102A2; DE202006020925U1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Bohrer zum Herstellen einer Bohrung in einem Kieferknochen für die Verankerung eines Zahnimplantats, bestehend aus einem Schaft und einem konischen Schneidenteil, sowie einen Gewindeformer zum Herstellen eines Gewindes in einer Bohrung eines Kieferknochens zum Verankern von Zahnimplantaten, wobei die Bohrung als insgesamt konische Stufenbohrung ausgebildet ist, die sich von einem konischen, an die Öffnung der Bohrung anschließenden Anfangsabschnitt zu einem daran anschließenden Endabschnitt verjüngt. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung ein zweiteiliges Zahnimplantat, mit einem ersten, in einen Kieferknochen einschraubbaren Gewindeteil (10) und einem zweiten, daran befestigten Teil (20) für die Halterung einer Zahnkrone. Um Werkzeuge zum Herstellen und Vorbereiten von Gewindebohrungen in Kieferknochen sowie ein entsprechendes Implantat zu schaffen, welche eine höhere Erfolgswahrscheinlichkeit hinsichtlich der Dauerhaltbarkeit und des schnelleren Einheilens der Implantate bewirken, wird hinsichtlich des Bohrers vorgeschlagen, das er als Stufenbohrer ausgebildet ist, indem der Schneidenteil aus einem ersten konischen Frontabschnitt und einem daran anschließenden, ebenfalls konischen Basisabschnitt besteht, wobei der Bohrerdurchmesser sich am Übergang von dem Frontabschnitt auf den Basisabschnitt stufenartig um einen Betrag erweitert, der zwischen 10% und 25% des Durchmessers des Frontabschnitts unmittelbar vor dem Übergang ...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Werkzeuge für die Herstellung und Vorbereitung von Bohrungen für das Verankern von Zahnimplantaten sowie ein entsprechendes Zahnimplantat.
Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung einen Bohrer zum Herstellen einer Bohrung in Kieferknochen für die Verankerung von Zahnimplantaten, bestehend aus einem Schaft und einem konischen Schneidenteil. Entsprechende Bohrer sind im Stand der Technik bereits bekannt. Ebenso betrifft die vorliegende Erfindung einen Gewindeformer zum Herstellen eines Gewindes in einer Bohrung eines Kieferknochens zum Verankern von Zahnimplantaten, und zwar insbesondere in einer mit einem Bohrer gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellten Bohrung, wobei es allerdings grundsätzlich auch möglich wäre, den erfindungsgemäßen Gewindeformer in einer mit anderen Bohrwerkzeugen, aber im Ergebnis identisch hergestellten Bohrung zu verwenden.
Schließlich betrifft die vorliegende Erfindung auch ein Zahnimplantat, welches aus einem Gewindeteil und einem zweiten, eine Zahnkrone tragenden Teil besteht, die mit Hilfe einer Spannschraube miteinander verbindbar sind, wobei das Gewindeteil auf das mit dem Gewindeformer der vorliegenden Erfindung hergestellte Gewinde in der Bohrung des Kieferknochens abgestimmt ist.

Entsprechende Bohrer, Gewindeformer und Zahnimplantate sind prinzipiell im Stand der Technik bekannt. Allerdings sind die Erfolge, die man mit entsprechenden Implantaten erzielt, sehr unterschiedlich. Zum einen liegt dies an individuellen Unterschieden des Knochenaufbaus, der Knochenhaltbarkeit und des Knochenwachstums bei dem jeweiligen Patienten. Des weiteren hängt die Haltbarkeit, insbesondere bei Dauerbelastung, auch von der Gewindeform, dem Durchmesser und der Länge und Profiltiefe des im Kieferknochen hergestellten Gewindes ab und schließlich ist auch der Einheilvorgang von individuellen Faktoren abhängig. Der Erfinder hat jedoch festgestellt, daß, ungeachtet der vorgenannten und nur bedingt beeinflußbaren Faktoren, durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen eine bessere Haltbarkeit auch bei intensiver Belastung der Implantate und ein schnelle rer Einheilprozeß erzielt werden kann. Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, Werkzeuge zum Herstellen und Vorbereiten von Gewindebohrungen in Kieferknochen sowie ein entsprechendes Implantat zu schaffen, welche eine höhere Erfolgswahrscheinlichkeit hinsichtlich der Dauerhaltbarkeit und des schnelleren Einheilens der Implantate bewirken.

Hinsichtlich des eingangs genannten Bohrers wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Bohrer als Stufenbohrer ausgebildet ist, indem der Schneidenteil aus einem ersten konischen Frontabschnitt und einem daran anschließenden, ebenfalls konischen Basisabschnitt besteht, wobei der Bohrerdurchmesser sich am Übergang vom Frontabschnitt zum Basisabschnitt stufenartig erweitert um einen Betrag, der zwischen 10% und 25% des Durchmessers des Frontabschnitts unmittelbar vor dem Übergang zum Basisabschnitt beträgt.

Die Bohrung konisch auszuführen, ist im Prinzip bekannt. Erfindungsgemäß wird jedoch eine konische Stufenbohrung hergestellt, wobei der (bezogen auf den Kieferknochen) oberflächennahe Basisabschnitt aufgrund der stufenartigen Erweiterung eine im Durchschnitt 10–25% größere, aber dennoch leicht konische Bohrung erzeugt, während der anschließende, tiefer in den Kieferknochen eingebrachte Abschnitt der Bohrung einen entsprechend geringeren Durchmesser bei insgesamt konischem Verlauf hat. Der Frontabschnitt hat zweckmäßigerweise eine Länge zwischen 5 und 15 mm und der Basisabschnitt eine Länge von mindestens 1,5 mm, vorzugsweise von etwa 3 mm. In Bezug auf das später einzubringende Implantat bzw. in Bezug auf den zur weiteren Präparation der Bohrung zu verwendenden Gewindeformer ist der Durchmesser des erweiterten Bohrungsabschnitts, der den nah an der Oberfläche liegenden Kieferknochenbereich erfaßt, also die Corticalis des Kieferknochens, um etwa 5% kleiner als der zugehörige Gewindeabschnitt des Gewindefor mers, während aufgrund der stufenartigen Verjüngung der Bohrung (aus der Sicht von außen nach innen) der Durchmesser des tiefer liegenden Abschnitts der Bohrung, der im wesentlichen die sogenannte Spongiosa des Kieferknochens erfaßt, um etwa 15–30% kleiner ist als der Durchmesser des entsprechenden Abschnitts des Gewindeformers sowie des anschließend einzubringenden Implantats. Mit anderen Worten, sowohl der Gewindeformer als auch das entsprechende Implantat weisen keine dem Bohrer entsprechende, stufenförmige Verjüngung auf, sondern haben vielmehr einen gleichmäßig sich konisch verjüngenden Verlauf, wobei der Konuswinkel typischerweise in der Größenordnung von 4° bis 5° liegt und zweckmäßigerweise irgendwo im Bereich zwischen 2° und 10° liegen kann.

Die Bohrung wird also derart hergestellt, daß der erweiterte Abschnitt von der zu der Zahnreihe gerichteten Knochenoberfläche aus zunächst über eine Tiefe zwischen typischerweise 1,5 und 3 mm einen erweiterten Abschnitt aufweist und anschließend in einer Tiefe, die weitere 5–15 mm umfassen kann, entsprechend verjüngt ist. Wird nun ein Gewindeformer eingebracht, der mit einem ähnlichen Konuswinkel wie der Bohrer ausgestattet ist, jedoch keine stufenförmige Verjüngung bzw. Erweiterung aufweist, der allerdings so bemessen ist, daß der Durchmesser des erweiterten Abschnitts nach dem Eindrehen in die Bohrung um etwa 5% vergrößert ist, so wird entsprechend der Durchmesser des tiefer liegenden Bohrungsabschnitts um einen Betrag zwischen 15 und 30% aufgeweitet. Dabei ist der Gewindeformer bewußt nicht als Gewindeschneider ausgebildet, sondern, wie der Name schon sagt, als ein das Gewinde formendes Werkzeug, und zwar durch plastische Deformierung des Knochenmaterials. Demzufolge weist der Gewindeformer auch keine Schneidstollen oder dergleichen auf, wie sie ansonsten von Gewindeschneidwerkzeugen bekannt sind, sondern lediglich ein entsprechendes Gewinde, welches vorzugsweise gegenüber dem Knochenmaterial geringe Reibung aufweist und wie eine Schraube in die Vorbohrung eingedreht wird, wobei das Knochenmaterial durch die entsprechenden Gewindegänge nach außen weggedrängt und verdichtet wird. Die konische Grundform verteilt dabei den Gewindeformungsvorgang auf mehrere Umdrehungen des Gewindeformers. Wegen der erwähnten Durchmesserunterschiede wird dabei der Bereich der Spongiosa wesentlich stärker verformt und verdichtet als der Bereich der Corticalis. Dies entspricht auch den sehr unterschiedlichen Festigkeiten von Corticalis und Spongiosa.

Hinsichtlich des Gewindeformers ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß der Gewindeformer einen ersten vorderen Abschnitt und einen daran anschließenden zweiten Abschnitt aufweist, wobei der erste Abschnitt eine Länge zwischen 5 und 15 mm und der zweite Abschnitt eine Länge von mindestens 1,5 mm hat, und wobei der zweite Abschnitt ein im Vergleich zum ersten Abschnitt feineres Gewinde aufweist. Dies bedeutet, daß aufgrund der konischen Form und der stufenförmigen Verjüngung der Vorbohrung zunächst nur der vordere Abschnitt in den verjüngten, tiefer liegenden Abschnitt der Bohrung eindringt und darin das Gewinde ausformt, wobei dies der Bereich der Spongiosa des Knochens ist, der entsprechend leichter verformbar ist und auf diese Weise optimal verdichtet wird. Je nach der Tiefe des erweiterten Bereichs und je nach der Länge des ersten, vorderen Abschnitts des Gewindeformers greift der zweite Abschnitt des Gewindeformers (entsprechend dem Basisabschnitt des Bohrers) erst während der letzten 1–2 mm der schraubenförmigen Vorschubbewegung des Gewindeformers in den erweiterten Bereich der Bohrung ein, wobei zu berücksichtigen ist, daß sowohl die erweiterte Vorbohrung als auch der zweite Abschnitt des Gewindeformers ko nisch ausgebildet sind, so daß die ersten Gewindegänge des im zweiten Abschnitt vorgesehenen Feingewindes zunächst womöglich noch nicht oder nur leicht mit dem oberen Rand der erweiterten Bohrung in Kontakt treten. Ein nennenswerter Eingriff des oberen, zweiten Gewindeabschnitts des Gewindeformers erfolgt je nach Ausgestaltung unter Umständen erst während der letzten 1–1,5 mm der schraubenförmigen Vorschubbewegung des Gewindeformers. Da allerdings das Gewinde des zweiten Abschnitts des Gewindeformers ein Feingewinde ist und das Gewinde des ersten, vorderen Abschnitts des Gewindeformers demgegenüber ein Grobgewinde darstellt, das im übrigen auch ein tieferes Gewindeprofil erzeugt, können während des weiteren Eindrehens des Gewindeformers zusätzliche Verspannungskräfte auftreten, welche das Eindrehen des Gewindeformers erschweren und in gewissem Umfang auch zu einer leichten Deformation des weiter innen im Knochen liegenden Grobgewindes und des im Bereich der Corticalis liegenden Feingewindes führen können. Aus diesem Grund ist es zweckmäßig, wenn sich die Steigungen des Grob- und Feingewindes nicht oder zumindest nicht allzu stark unterscheiden, auch wenn in Extremfällen Unterschiede in den Steigungen von bis zu 50% möglich sind, wenn der Feingewindeabschnitt erst relativ spät, d.h. beispielsweise nur während der letzten Umdrehung des Gewindeformers in die Wand des erweiterten Bohrungsabschnitts eingreift. Zweckmäßiger ist es jedoch, den Unterschied in der Steigung geringer zu halten bzw. die Steigungen einander mehr anzunähern, so daß die Steigung des Feingewindes mindestens 60%, vorzugsweise 80 oder 90% des Grobgewindes beträgt. Das Feingewinde kann in einer bevorzugten Variante auch identisch dieselbe Steigung haben wie das Grobgewinde, wobei die Feingewindeeigenschaft, nämlich eine größere Zahl von Gewindegängen pro axiale Längeneinheit einfach dadurch erzielt werden kann, daß das Feingewinde des oberen Gewindeabschnitts mehrgängig, also z.B. zweigängig oder dreigängig hergestellt wird, während das Grobgewinde des ersten, vorderen Abschnitts nur eingängig ausgebildet wird. Alternativ könnte das Feingewinde mit einem getrennten Gewindeformer hergestellt werden, oder der das Feingewinde aufweisende Abschnitt des Gewindeformers könnte gegenüber dem das Grobgewinde aufweisenden Abschnitt drehbar sein, um die Zahl der Umdrehungen bzw. die Drehgeschwindigkeit beim Gewindeformen zwischen Grob- und Feingewinde entsprechend den unterschiedlichen Steigungen anzupassen.

Im Ergebnis hat das Feingewinde auch bei gleicher Steigung wie das Grobgewinde eine zwei- bis dreifach feinere Struktur und wird entsprechend auch mit einer geringeren Profiltiefe hergestellt, was dem festeren Material der Corticalis auch angemessen ist.

Der Gewindeformer ist vorzugsweise aus Edelstahl hergestellt und weist eine geringe Oberflächenrauhigkeit von weniger als 5 μ auf. Dies stellt sicher, daß beim Formen des Gewindes nur eine geringe Reibung auftritt und das Knochenmaterial effektiv verdrängt und nicht oder nur in geringern Umfang abgetragen wird. Noch besser ist es, wenn die Oberflächenrauhigkeit weniger als 5 μ beträgt und besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei welcher das Edelstahlmaterial des Gewindeformers auf eine Oberflächenrauhigkeit von weniger als 1 μ poliert ist. Insbesondere haben sich Gewindeformer mit elektropolierter Oberfläche und einer Oberflächenrauhigkeit von deutlich unter 1 μ, z.B. 0,4 μ, als gut geeignet erwiesen. Als Oberflächenrauhigkeit wird dabei der räumliche Mittelwert des Betrages der Abweichungen der Oberfläche von einer Mittelwertfläche angesehen.

Auch das Gewinde des Gewindeformers weist zusätzliche Besonderheiten auf. So ist das Profil des Grobgewindes des ersten Abschnitts und eventuell auch das Profil des Feingewindes des zweiten Abschnitts asymmetrisch ähnlich einem Sägezahnprofil ausgebildet, mit einer nach oben bzw. außen weisenden Flanke, die mit der Achse des Gewindeformers einen kleineren Winkel einschließt als die zweite Flanke des Gewindeprofils, die auf der anderen Seite des Gewindegrates liegt bzw. auf der anderen Seite an die erste Flanke anschließt und die einen relativ größeren Winkel mit der Achse des Gewindeformers einschließt. Der kleinere Winkel der ersten Flanke zur Achse des Gewindeformers liegt in der Größenordnung von 30° und ist auf jeden Fall kleiner als 40°, während der Winkel, den die zweite Flanke mit der Achse des Gewindeformers einschließt, größer als 60° ist und beispielsweise etwa 70 bis 80° oder auch mehr betragen kann.

Diese zweite Flanke ist bei einem entsprechenden Implantat zum Inneren des Kieferknochens hin gerichtet, während die erste Flanke nach außen zur Zahnseite hin gerichtet ist. Bekanntermaßen werden Zähne im Gebrauch in erster Linie auf Druck belastet, wobei in diesem Fall die zur Achse des Bohrers sehr viel stärker angestellten zweiten Flanken diese Druckbelastung aufnehmen und auf den Kieferknochen übertragen. Die demgegenüber geringeren Zugbelastungen können durch die mit der Achse des Gewindeformers kleineren Winkel einschließenden Flanken ohne weiteres aufgenommen werden und erlauben ein besseres elastisches Auffangen der auftretenden Kräfte.

Die beiden sich zwischen zwei Gewindegraten erstreckenden Flanken des Gewindeganges, von denen die eine relativ zur Achse des Gewindes stärker angestellt ist als die andere, sind im übrigen über einen gekrümmten Abschnitt mit wechselnden Krümmungsradien miteinander verbunden. In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung schließt an den ersten Flankenabschnitt (der mit der Achse des Gewindes den kleineren Winkel einschließt) zunächst ein Radius r₁ an, während an den anderen Flankenabschnitt ein Radius r₂ anschließt, der kleiner ist als der Radius r₁. Diese beiden Radien werden wiederum durch einen Übergangsradius r₃ miteinander verbunden, der größer ist als jeder der Radien r₁, r₂ und vorzugsweise auch größer als die Summe dieser beiden Winkel.

In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung liegt konkret der Radius r₁ im Bereich zwischen 0,2 und 0,3 mm, der Radius r₂ zwischen 0,1 und 0,2 mm und der Radius r₃ zwischen 0,35 und 0,7 mm.

Das entsprechende Implantat weist – abgesehen von noch zu diskutierenden Sonderfällen – ein mit dem Gewindeformer identisches Gewinde auf, wobei sich lediglich die axiale Länge des Feingewin deabschnitts bei dem Implantat von der axialen Länge des entsprechenden Feingewindes des Gewindeformers unterscheiden kann, da der Gewindeformer möglicherweise unterschiedlich tiefe Feingewinde herstellen soll, entsprechend der jeweiligen Tiefe des erweiterten Bohrungsabschnitts, während das Implantat bzw. der Gewindeteil des Implantats auf einen konkreten Anwendungsfall abgestimmt ist, bei welchem eine ganz bestimmte, feste Tiefe des erweiterten Bohrungsabschnitts vorliegt, der anschließend mit dem Feingewinde ausgestattet wurde.

Das Implantat ist, wie bereits erwähnt, zweiteilig ausgebildet und besteht aus einem Gewindeteil, der in die im Kieferknochen hergestellte Gewindebohrung eingeschraubt wird, und einen daran verankerten, eine Zahnkrone tragenden Teil. Die Verbindung erfolgt üblicherweise durch eine Spannschraube, die in ein Innengewinde eingeschraubt wird, welches in einer Aussparung des Gewindeteils des Implantats vorgesehen ist. Diese Aussparung erstreckt sich von der nach außen weisenden Stirnfläche des Gewindeteils nach innen und ist ebenfalls stufenförmig ausgebildet, wobei nur der weiter innen liegende Abschnitt ein passendes Innengewinde für die Spannschraube aufweist, während der daran anschließende und bis zur Stirnfläche des Gewindeteils reichende Abschnitt demgegenüber etwas erweitert ist und zweckmäßigerweise ein Sechskant- oder Achtkantprofil aufweist, welches als Verdrehsicherung wirkt. Auch andere Querschnitte, die als Verdrehsicherung wirken können, kommen selbstverständlich in Betracht.

Das zweite, eine Zahnkrone tragende Teil des Implantats weist ein entsprechendes Gegenstück zu der als Verdrehsicherung ausgebildeten Aussparung auf und wird in diese eingesteckt, wobei zusätzlich eine Spannschraube sich durch eine zentrale Bohrung des zweiten Teils hindurch bis in das Innengewinde der Aussparung des Gewindeteils erstreckt und eingeschraubt wird, wobei ein Kopf dieser Schraube sich an dem die zentrale Bohrung umgebenden Rand des zweiten Teils des Zahnimplantats abstützt.

Dabei ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß der den Gewindeabschnitt und den Kopf der Spannschraube verbindende Schaftabschnitt einen geringeren Durchmesser aufweist als es dem Kern des Gewindes der Spannschraube entspricht. Üblicherweise hat ein nicht mit Gewinde versehener Schaftabschnitt einer Spannschraube einen Durchmesser, der in etwa dem Außendurchmesser des Gewindeabschnitts entspricht, weil nämlich entsprechende Gewinde üblicherweise in einen zylindrischen Schaft eingebracht, d.h. eingepreßt oder eingedreht werden. Erfindungsgemäß ist jedoch vorgesehen, daß der Schaft der Spannschraube einen um 10–30% geringeren Durchmesser hat als es dem Kern des Gewindes entspricht. Konkret wird in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung eine Spannschraube mit einem M2-Gewinde verwendet, bei welcher der Durchmesser des den Gewindeabschnitt und den Kopf verbindenden Schafts nur ca. 1,6 mm beträgt.

Außerdem weisen die Übergänge dieses Schafts sowohl zum Kopf als auch zum Gewindeabschnitt der Spannschraube einen Radius von mindestens 0,1 mm, vorzugsweise von etwa 0,2 mm auf. Es hat sich gezeigt, daß eine so ausgebildete Spannschraube besser gegen unbeabsichtigtes Lösen gesichert ist und die beiden Teile des Implantats dauerhaft sicher zusammenhält.

Dabei versteht es sich, daß diese spezielle Form der Spannschraube, so wie sie eben beschrieben wurde, generell bei allen zweiteiligen Implantaten verwendet werden, unabhängig davon, ob sie die spezielle Gewindeform der vorliegenden Erfindung aufweisen.

Wie bereits erwähnt, ist es für den Gewindeformer bevorzugt, wenn der Feingewindeabschnitt mehrgängig ausgebildet ist, jedoch dieselbe Gewindesteigung aufweist wie der Grobgewindeabschnitt, der nur eingängig ausgebildet ist bzw. weniger Gewindegänge aufweist als der Feingewindeabschnitt. Abweichend von der ansonsten identischen Ausbildung der Gewinde des Gewindeformers und des Gewindeteils des Implantats kann jedoch bei dem Gewindeteil des Implantats das Feingewinde auch eine geringere Steigung aufweisen als das Grobgewinde. Aufgrund der konischen Form der Gewindebohrung kommt der Feingewindeabschnitt des Gewindeteils des Implantats ohnehin erst relativ spät, z.B. erst während des letzten Millimeters der axialen Bewegung, mit dem Feingewinde in Eingriff. Bei dem Gewindeformer tritt jedoch das Feingewinde früher mit der Bohrungswand in Eingriff, und je nach dem gewählten Konuswinkel und der Profiltiefe des Gewindes schon mit dem oberen Rand der erweiterten Bohrung. Deshalb sollten zum Formen des Gewindes Feingewinde und Grobgewinde die gleiche Steigung haben, weil ansonsten eines oder beide Gewinde zu stark deformiert und womöglich vollständig zerstört würden. Da jedoch das Gewindeteil des Implantats mit der fertigen Gewindebohrung zumindest im Bereich des Feingewindeabschnitts erst relativ spät mit dem korrespondierenden Feingewindeabschnitt der Gewindebohrung in Eingriff tritt, führt ein Unterschied in den Gewindesteigungen bei dem Gewindeteil des Implantats während des Einschraubens des Implantats zu einer Verspannung zwischen oberem und unterem Gewindeabschnitt, was den Sitz des Implantats in der Gewindebohrung noch verbessern kann und unter Umständen auch den Einheilvorgang beschleunigt, weil das unter Spannung stehende Knochenmaterial schneller dazu neigt, sich den Spannungsverhältnissen anzupassen und umzulagern.

Der Unterschied zwischen den Steigungen des Feingewindes und des Grobgewindes sollte allerdings genügend klein sein, um nicht die zuvor hergestellten Gewindegänge vollständig zu deformieren oder zu zerstören.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform und der dazugehörigen Figuren. Es zeigen:
1 ein zweiteiliges Zahnimplantat in einem Längsschnitt mit einer die beiden Teile verbindenden Spannschraube,
2 eine Außenansicht des Gewindeteils 10 des Implantats nach 1,
3 das Gewindeteil 10 des Implantats nach 1, teilweise im axialen Schnitt dargestellt,
4 aus dem Gewinde des Gewindeteils 10 entsprechend dem Kreis 4 in 2,
5 eine stirnseitige Draufsicht auf den Gewindeteil 10 von oben,
6 eine Seitenansicht einer Spannschraube und
7 die Ansicht einer Spannschraube von oben.
1 zeigt ein erfindungsgemäßes, zweiteiliges Implantat mit einem Gewindeteil 10, einem eine Zahnkrone tragenden Teil 20 und einer die beiden Teile 10, 20 verbindenden Spannschraube 30. Das zweite, eine Zahnkrone tragende Teil 20 des Implantats ist durchgehend hohl und weist eine zentrale Bohrung auf, die sich im unteren Bereich stufenförmig verjüngt, wobei das untere Ende des zweiten Teils 20 in einem Sicherungszapfen 31 endet, der ein achteckiges Außenprofil hat und in einer entsprechenden, achteckigen Aufnahme 4 des Gewindeteils 10 sitzt. Am oberen Ende weist das zweite Teil 20 noch eine Zahnkronenhalterung 32 auf. Das Gewindeteil 10 wird später noch ausführlich beschrieben. Wie bereits erwähnt, weist das Teil 10 eine zentrale Sackbohrung auf, die im oberen Bereich (axiale Länge e) zu einem achteckigen Aufnahmeprofil 4 für den Sicherungszapfen 31 erweitert ist und die im unteren Abschnitt (axiale Länge c) mit einem Innengewinde 11 versehen ist. In der bevorzugten Ausführungsform handelt es sich hier um ein metrisches Gewinde mit 2 mm Nenndurchmesser. Die Schraube 30 besteht aus einem Schraubenkopf 31, einem Schaft 32 und einem Gewindeabschnitt 33. Die Schraube 30 wird, ebenso wie auch der Gewindeteil 10, im Zusammenhang mit den weiteren Figuren noch ausführlich beschrieben.
2 zeigt nur das Gewindeteil 10 in einer Seitenansicht. Wie man sieht, hat das Gewindeteil 10 eine leicht konische Form, wobei der Konuswinkel der entsprechenden einhüllenden Konusfläche, d.h. der Öffnungswinkel diametral gegenüberliegender Seiten des Konus, etwa 5° beträgt, aber auch etwas kleiner oder größer gewählt werden könnte. Das insgesamt mit 10 bezeichnete Gewindeteil besteht aus einem unteren Gewindeabschnitt 1, welcher sich, einschließlich eines gewindefreien Spitzenabschnitts 8, über eine axiale Länge a erstreckt, und einen oberen Feingewindeabschnitt 2, der eine axiale Länge b hat (siehe 3). Im implantierten Zustand schließt der obere Rand des Feingewindeabschnitts 2 in etwa bündig mit der Oberfläche eines Kieferknochens ab, während der Abschnitt 1 vollständig im Inneren des Kieferknochens aufgenommen ist und sich insbesondere in der Spongiosa des Kieferknochens erstreckt, während der Feingewindeabschnitt 2 im wesentlichen auf die dichtere und härtere Außenwand des Knochens, die sogenannte Corticalis, beschränkt ist. Der untere Gewindeabschnitt 1 weist ein Grobgewinde mit einer Gewindeganghöhe H auf, während der obere Feingewindeabschnitt 2 nur eine Gewindeganghöhe h hat, allerdings als zweigängiges Gewinde ausgebildet ist, woraus sich ergibt, daß jeweils ein Gang den doppelten Wert der Ganghöhe h hat, die den axialen Abstand zweier aufeinanderfolgender Gewindegänge zeigt, die jedoch parallel nebeneinander in dem Feingewindeabschnitt umlaufen. Auch wenn der Unterschied zwischen dem Abstand h benachbarter Gewindegänge des Feingewindes im Bereich 2 und der Gewindeganghöhe H des Grobgewindebereichs 1 in den Figuren relativ groß dargestellt ist, beträgt dennoch bei einem zweigängigen Feingewinde der Wert h in etwa die Hälfte des Wertes H. Durch die Mehrgängigkeit kann die Steigung des Feingewindes trotz der größeren Zahl einzelner Gewindegänge pro axialer Längeneinheit der Steigung des Grobgewindes in dem Abschnitt 1 angenähert werden. Angedeutet ist in 2 noch durch gestrichelte Linien die innere Gewindebohrung 3 des Gewindeteils 10, die besser in dem axialen Schnitt gemäß 3 zu erkennen ist. Wie man in 3 sieht, hat die unten liegenden Spitze 8 des Gewindeteils 10, die als Konus mit einem Konuswinkel von etwa 90° ausgebildet ist, eine axiale Länge s, die typischerweise in der Größenordnung von 1 mm liegt oder etwas kleiner ist.
Die Begriffe "oben" und "unten" werden im Rahmen der vorliegenden Beschreibung entsprechend der Orientierung der Teile in den Figuren verwendet. Es versteht sich jedoch, daß die Lage dieser Teile im Kiefer eines Patienten von dieser Orientierung selbstverständlich abweicht, wobei weiterhin klar ist, daß die Spitze 8 immer im Inneren des Kieferknochens liegt, während der obere Rand des Feingewindeabschnitts 2 im wesentlichen mit der Oberfläche des Kieferknochens, in welchen die entsprechende Bohrung eingebracht ist, abschließt.
In der Darstellung gemäß 3 erkennt man genauer die Sackbohrung, bestehend aus der Achteckaufnahme 4 und dem Innengewindeabschnitt 3, die für die Verbindung mit dem oberen Teil 20 des Implantats vorgesehen ist, welcher eine entsprechende Zahnkrone trägt. Wie man sieht, ist die zentral in den oberen Abschnitt des Gewindeteils 10 eingebrachte Bohrung im oberen Teil zu einem achteckigen Profil erweitert, wobei man die achteckige Form des Profils am besten in der Draufsicht gemäß 5 erkennen kann. Dieser im Profil achteckige Hohlraum 4 dient als Aufnahme und Verdrehsicherung für einen entsprechend achteckig ausgebildeten Zapfen 21 des oberen Implantatteils 20. Diese Aufnahmebohrung verjüngt sich im weiteren Verlauf nach unten hin zu einer Gewindebohrung 3, die in der bevorzugten Ausführungsform ein M2-Innengewinde aufweist. Der Hohlraum 4 mit dem Achtkantprofil hat eine axiale Länge e und der daran anschließende Hohlraum, welcher das Innengewinde 3 aufweist, hat eine axiale Länge c. Dabei liegt die Länge e typischerweise in der Größenordnung von 1,5–2 mm und c in der Größenordnung von 2–4 mm.
In 4 erkennt man einen Ausschnitt des Gewindeprofils des Außengewindes des unteren Abschnitts 1 des Gewindeteils 10. Wie man sieht, hat das Gewinde ein Sägezahnprofil mit einer ersten, zur Achse flacher geneigten Flanke 6 und einer zweiten, zur Achse stärker geneigten Flanke 7, da bei weist die Flanke 7 nach unten, d.h. zum Inneren des Kieferknochens hin, während die Flanke 6 nach oben, zur Zahnreihe hin weist.
Wie man außerdem erkennt, sind die beiden Flanken 6 und 7 durch eine gekrümmte Fläche mit drei verschiedenen Radien miteinander verbunden, wobei die Beziehung gilt r₂ < r₁ < r₃ und wobei der Abschnitt mit dem Radius r₁ an die Flanke 6 anschließt, die Fläche mit dem Radius r₂ an die Flanke 7 anschließt und die Fläche mit dem Radius r₃ die mit r₁ und r₂ gekrümmten Flächen miteinander verbindet.
5 ist eine Draufsicht von oben auf Gewindeteil 10 des Implantats, so daß man in dieser Ansicht das Innengewinde 3 bzw. dessen Innendurchmesser und auch das Achtkantprofil 4 relativ gut erkennen kann. Das Achtkantprofil hat typischerweise ein lichtes Maß von etwa 2,5 mm, wobei der Gesamtdurchmesser D des oberen Abschnitts 2 des Gewindeteils 10 typischerweise zwischen 3,5 und 4,5 mm beträgt.
Die 5 und 6 zeigen die für die Verbindung der beiden Implantatteile verwendete Spannschraube 3. Die Spannschraube 3 weist, wie bereits erwähnt, einen Kopf 31 auf, der sich auf einem Absatz im Inneren der Bohrung des oberen Implantatteils 20 abstützt, der an dem Übergang von dem oberen Schaftabschnitt des Implantatteils 20 zu dem als Verdrehsicherung wirkenden Steckzapfen 21 ausgebildet ist. Die Spannschraube weist außerdem einen unteren Gewindeabschnitt 33, sowie einen den Gewindeabschnitt 33 und den Kopf 31 verbindenden Schaft 32 auf. Die Schraube 30 hat eine Länge, die typischerweise in einem Bereich von etwa 7–12 mm liegt, wovon je gut ein Viertel auf den Kopf 31 und den Gewindeabschnitt 33 entfallen und knapp die Hälfte auf den Schaft 32. Der Schaft 32 ist mit einem deutlich geringeren Durchmesser ausgebildet als der Gewindeabschnitt 33, wobei der Durchmesser d₁ des Schafts nur etwa zwei Drittel des Nenndurchmessers d₂ des Gewindeabschnitts 32 beträgt. Der Kopf 31 hat wiederum einen noch größeren Durchmesser d₃, der nochmals 10–15% größer ist als der Durchmesser des Gewindeabschnitts 33, was allein deshalb notwendig ist, weil der Gewindeabschnitt 30 durch die zentrale Bohrung des oberen Implantatteils hindurch und in die Gewindebohrung des unteren Implantatteils 10 eingebracht werden muß, während der Kopf sich gleichzeitig auf dem Rand der stufenartig verjüngten Bohrung des oberen Implantatteils 20 abstützen muß.
Als besonders günstig hat es sich auch erwiesen, wenn der Schaft 32 über einen Radius R in den Kopf 31 bzw. den Gewindeabschnitt 33 übergeht, wobei dieser Radius R mindestens 0,1 mm und vorzugsweise etwa 0,2 mm. betragen sollte.
Der Kopf 31 ist außerdem mit einer Innensechskantaufnahme 34 ausgestattet, in die ein passender Sechskantschlüssel eingesteckt werden kann, um die Schraube zu drehen. Der Innensechskant 34 ist vor allem in der Draufsicht auf den Schraubenkopf von oben gemäß 6 deutlich erkennbar.
In der bevorzugten Ausführungsform hat der Gewindeabschnitt 30 ein M2-Gewinde, wobei der Schaft 32 nur einen Durchmesser im Bereich zwischen 1,3 und 1,6 mm hat. Dies liegt zwischen 30 und 20% unterhalb des Nenndurchmessers des Gewindeabschnitts 33.
Das erfindungsgemäße Implantat erweist sich im Vergleich zu früheren Implantaten als haltbarer und besser belastbar und hat relativ kurze Einheilzeiten. Es versteht sich jedoch, daß die vorstehende Beschreibung nur eine bevorzugte Ausführungsform wiedergegeben hat, während die konkreten Ausführungsformen im Rahmen der unabhängigen Patentansprüche variiert werden können.
Für Zwecke der ursprünglichen Offenbarung wird darauf hingewiesen, daß sämtliche Merkmale, wie sie sich aus der vorliegenden Beschreibung, den Zeichnungen und den Ansprüchen für einen Fachmann erschließen, auch wenn sie konkret nur im Zusammenhang mit bestimmten weiteren Merkmalen beschrieben wurden, sowohl einzeln als auch in beliebigen Zusammenstellungen mit anderen der hier offenbarten Merkmale oder Merkmalsgruppen kombinierbar sind, soweit dies nicht ausdrücklich ausgeschlossen wurde oder technische Gegebenheiten derartige Kombinationen unmöglich oder sinnlos machen. Auf die umfassende, explizite Darstellung sämtlicher denkbarer Merkmalskombinationen wird hier nur der Kürze und der Lesbarkeit der Beschreibung wegen verzichtet.

Claims

Bohrer zum Herstellen einer Bohrung in einem Kieferknochen für die Verankerung eines Zahnimplantats, bestehend aus einem Schaft und einem konischen Schneidenteil, dadurch gekennzeichnet, daß der Bohrer als Stufenbohrer ausgebildet ist, indem der Schneidenteil aus einem ersten konischen Frontabschnitt und einem daran anschließenden, ebenfalls konischen Basisabschnitt besteht, wobei der Bohrerdurchmesser sich am Übergang von dem Frontabschnitt auf den Basisabschnitt stufenartig um einen Betrag erweitert, der zwischen 10% und 25% des Durchmessers des Frontabschnitts unmittelbar vor dem Übergang zum Basisabschnitt beträgt.
Bohrer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Frontabschnitt eine Länge zwischen 5 und 15 mm und der Basisabschnitt eine Länge von mindestens 1,5 mm hat.
Bohrer nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Konuswinkel des Bohrers sowohl für den Frontabschnitt als auch für den Basisabschnitt zwischen 2° und 10° und vorzugsweise für beide etwa 5° beträgt.
Gewindeformer zum Herstellen eines Gewindes in einer Bohrung eines Kieferknochens zum Verankern von Zahnimplantaten, wobei die Bohrung als insgesamt konische Stufenbohrung ausgebildet ist, die sich von einem konischen, an die Öffnung der Bohrung anschließenden Anfangsabschnitt zu einem daran anschließenden Endabschnitt verjüngt, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewindeformer einen ersten vorderen Abschnitt und einen daran anschließenden zweiten Abschnitt aufweist, wobei der erste Abschnitt eine Länge zwischen 5 und 15 mm hat und der zweite Abschnitt eine Länge von mindestens 1,5 mm hat, und wobei der zweite Abschnitt ein im Vergleich zum ersten Abschnitt feineres Gewinde aufweist.
Gewindeformer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewinde im ersten Abschnitt eingängig und im zweiten Abschnitt mehrgängig ist, insbesondere zwei oder drei Gewindegänge aufweist.
Bohrwerkzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steigung des Gewindes im zweiten Abschnitt zwischen 50% und 100% der Steigung des Gewindes im ersten Abschnitt beträgt.
Gewindeformer nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt eine gemeinsame konische Hüllfläche aufweisen.
Gewindeformer nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Konuswinkel des ersten und des zweiten Abschnitts zwischen 2° und 10°, insbesondere für beide bei etwa 5° liegt.
Gewindeformer nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewinde des ersten Abschnitts ein asymmetrisches Sägezahnprofil mit einer nach oben weisenden Flankenfläche ist, die mit der Achse des Bohrers einen deutlich kleineren Winkel einschließt als eine auf der anderen Seite eines Gewindegrates angrenzende, nach unten weisende Flankenfläche.
Bohrer nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel α₁ der nach oben weisenden Flankenfläche zu der Bohrerachse weniger als 40°, insbesondere zwischen 25 und 30° beträgt, während der Winkel der nach unten weisenden Flankenfläche zur Achse des Bohrers mehr als 60°, insbesondere etwa 70° beträgt.
Bohrer nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen benachbarten Flankenflächen ein abgerundeter Übergang vorgesehen ist mit einem an die erste Flankenfläche anschließenden Krümmungsradius r₁, einem an die zweite Flankenfläche anschließenden zweiten Krümmungsradius r₂, der kleiner ist als der erste Radius r₁ und einen dazwischen angeordneten Übergang mit einem Radius r₃, der größer ist als jeder der beiden Radien r₁ und r₂ und der vorzugsweise größer als die Summe r₁ + r₂ ist.
Gewindeformer nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel r₁ zwischen 0,2 und 0,3 mm, der Winkel r₂ zwischen 0,1 und 0,2 mm und der Winkel r₃ zwischen 0,35 und 0,7 mm beträgt.
Gewindeformer nach einem der Ansprüche 4 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewindeformer aus Edelstahl mit einer Oberflächenrauheit von weniger als 5 μ, insbesondere von weniger als 3 μ hergestellt ist.
Gewindeformer nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenrauheit weniger als 1 μ beträgt.
Zweiteiliges Zahnimplantat, mit einem ersten, in einen Kieferknochen einschraubbaren Gewindeteil (10) und einem zweiten, daran befestigten Teil (20) für die Halterung einer Zahnkrone, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewindeteil (10) ein zweistufiges Gewinde entsprechend dem Gewindeformer nach einem der Ansprüche 4 bis 14 aufweist.
Zahnimplantat nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der zur Außenseite der Kieferbohrung hin weisende Abschnitt des Gewindeteils eine stufenförmige Aussparung (34) aufweist, wobei eine tiefer reichende Aussparung kleineren Durchmessers mit einem Innengewinde (3) ausgebildet ist und ein an das Ende des Gewindeteils anschließender, weiterer Abschnitt der Aussparung mit einer Verdrehsicherung, vorzugsweise in Form eines Sechskant- oder Achtkantprofils (4) ausgestattet ist.
Zahnimplantat nach einem der Ansprüche 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß der die Zahnkrone tragende Abschnitt des Implantats mit Hilfe einer Spannschraube (3) an dem Gewindeteil (10) befestigt ist, welche in den Gewindeabschnitt (3) der Aussparung des Gewindeteils (10) einschraubbar ist und mit einem Schraubenkopf (31) an dem zweiten Teil (20) des Zahnimplantats gesichert ist, wobei Gewindeabschnitt (33) und Kopf (31) der Schraube (3) durch einen verjüngten Schaft (32) miteinander verbunden sind, dessen Durchmesser kleiner ist als der Kerndurchmesser des Gewindeteils (33) der Schraube.
Zahnimplantat nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern des Gewindeteils der Schraube einem metrischen M2-Gewinde entspricht, während der Schaft einen Durchmesser von 1,6 mm aufweist.
Zahnimplantat nach einem der Ansprüche 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Übergang des Schraubenschafts (32) sowohl zum Schraubenkopf (31) als auch zum Gewindeabschnitt (33) über einen Radius (R) erfolgt, der mindestens 0,1 mm, vorzugsweise etwa 0,2 mm beträgt.