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Die
Erfindung betrifft eine kieferorthopädische Verankerungsschraube
mit einem an einem Schraubenkopf angeformten, mit einem Gewinde versehenen
Gewindeschaft.
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In
der Kieferorthopädie
wird als therapeutisches Hauptziel die gezielte und gesteuerte Bewegung
von Zähnen
verfolgt. Eine derartige, translatorische oder auch rotatorische
Bewegung eines Zahns ist nur möglich,
indem im geeigneten Umfang eine Kraft auf den Zahn ausgeübt wird,
die diesen gegenüber
dem Kiefer bewegen kann. Diese Kraft wird sodann über geeignete
Fixierungsmittel über
vergleichsweise lange Zeiträume
auf den jeweiligen Zahn ausgeübt,
so lange, bis dieser die gewünschte Positionierung
und/oder Orientierung im Mundraum einnimmt. Zur gezielten Beaufschlagung
eines Zahns mit einer derartigen, geeignet gewählten Kraft, beispielsweise über Klammern,
Drähte,
Gummis oder andere geeignete kraftausübende Elemente ist jedoch eine
geeignete Abstützung
des kraftausübenden
Elements im Mundraum notwendig.
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Üblicherweise
wird eine derartige Abstützung
der kraftausübenden
Elemente an einem weiteren Zahn vorgenommen, wobei beispielsweise
zwei geeignet zueinander positionierte Zähne über ein Spannelement miteinander
verbunden werden, das anschließend
auf Zug vorgespannt wird. Ein derartiger Ansatz hat jedoch den Nachteil,
dass dabei konzeptbedingt zwei Zähne
symmetrisch mit Kräften
beaufschlagt werden, wobei dies aber eigentlich nur für einen
der Zähne
beabsichtigt und gewünscht
ist. Die gezielte Umpositionierung des einen Zahns geht somit notgedrungen
mit einer unerwünschten
oder nur bedingt akzeptablen Positionsveränderung des anderen Zahns einher.
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Um
dem entgegenzuwirken, kann alternativ auch eine Verankerung über einteilige
temporäre Schrauben,
die so genannten kieferorthopädischen Verankerungs schrauben,
erfolgen, die temporär
in den Kieferknochen eingebracht und nach erfolgter Verschiebung
des Zahns wieder entfernt werden. Im Gegensatz zu Dental-Implantatmaterialien,
die auf eine dauerhafte Integration in den Kieferknochen und ein
möglichst
langzeitstabiles Einwachsen ausgelegt sind, müssen derartige Verankerungsschrauben
somit derart eingebracht werden, dass ein späteres Entfernen aus dem Knochen
möglich
bleibt. Demgegenüber
ist bei der Verwendung derartiger Verankerungsschrauben aber notwendigerweise
zu beachten, dass während
der aktiven Therapiephase, also während der eigentlichen Krafteinleitung
der gewünschten
Kräfte
in den behandlungsbedürftigen Zahn,
ein zuverlässiger
und belastbarer Sitz der jeweiligen, als Gegenpunkt vorgesehenen
Verankerungsschraube unabdingbar ist.
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Dabei
ist zu beachten, dass die Verankerungsschraube nach dem Einschrauben
eine Festigkeit im Knochen aufweist, die auf der Verspannung der
Schraube mit dem Knochen basiert. Man bezeichnet diese Festigkeit
auch als Primärstabilität. Da der
Knochen aber einerseits auf mechanische Spannungen reagiert und
sich umlagert, nimmt diese Festigkeit infolge der Umlagerungen mit
steigender Tragezeit zunächst
ab. Ab der Besiedelung des Schraubenmaterials mit Zellen, insbesondere
Knochenzellen, baut sich andererseits aber auch eine weitere Festigkeit über den
Verbund der Zellen mit dem Schraubenmaterial auf. Man nennt dies
die Oseointegration. Die Festigkeit im Knochen sollte während der
gesamten Insertionsdauer ausreichend sein, um als Widerlager zur
Verschiebung von mindestens einem Zahn zu genügen. Da sich in bisherigen
Systemen die Primärstabilität jedoch
deutlich reduziert, bevor es zu einem ausreichenden Verbund zum
Knochen kommt, kann es in einer Zwischenphase zu einer im Vergleich
zur Primärstabilität deutlich reduzierten
Festigkeit kommen. In dieser Phase besteht die unerwünschte Möglichkeit,
dass die Schraube die notwendigen Kräfte nicht mehr übertragen kann
und verloren geht oder aus dem Knochen herausgezogen wird.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine kieferorthopädische Verankerungsschraube
der oben genannten Art anzugeben, mit der eine besonders ho he und
dauerhafte Festigkeit nach dem Einbringen in den Kieferknochen erreichbar
ist.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, indem
das Gewinde der Verankerungsschraube mit zumindest einem über die
Längsachse
des Gewindeschafts gesehen nicht konstanten Gewindeparameter ausgeführt ist.
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Die
Erfindung geht dabei von der Überlegung aus,
dass für
die gewünschte, über den
gesamten Behandlungszeitraum ausreichend hohe Festigkeit der eingebrachten
Verankerungsschraube insbesondere dasjenige Zeitintervall vor der
schließlich
einsetzenden Oseointegration als Basis für die Systemauslegung berücksichtigt
werden sollte, in dem die genannte Reduktion in der Festigkeit auftreten
kann. Dabei sollte berücksichtigt
werden, dass diese Festigkeitsreduktion vornehmlich eine Folge von
Umordnungs- oder Adaptationsprozessen im umgebenden Knochen in der
Art von Gefügeveränderungen
in Reaktion auf die eingebrachte Schraube ist. Zur Vermeidung einer
zu starken Festigkeitsreduktion sollten diese Effekte daher zumindest
teilweise gezielt reduziert werden, wobei zudem noch zusätzlich mechanische
Retention geboten werden sollte. Dies kann insbesondere erfolgen,
indem in unterschiedlichen Raumbereichen unterschiedliche Bedingungen
erzeugt werden, durch die die Festigkeit in ihrer Gesamtheit gesteigert
werden kann. Dazu ist vorgesehen, das Gewinde entlang der Längsachse
des Gewindeschafts geeignet ungleichmäßig auszuführen.
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Als
Gewindeparameter, also als für
die Charakterisierung des Gewindes besonders geeignete Angaben,
kommen dabei eine Mehrzahl von Parametern in Betracht. Insbesondere
ist ein Gewinde üblicherweise
durch die Gewindeparameter Gewindesteigung und Gewindetiefe definiert.
Die Gewindesteigung ist dabei definiert als die Positionsänderung
in Längsrichtung
der Gewindeachse pro Umdrehung, so dass die Gewindesteigung als
das Maß angesehen
werden kann, mit dem eine Schraube pro Umdrehung in einen Werkstoff
eindringt. Ein weiteres Gewindemerkmal ist die Gewindetiefe. Die
Gewindetiefe kennzeichnet, wie tief die Gewindegeometrie in den
Werkstoff eingeschnitten ist, und gibt somit ein Maß für die Profiltiefe
des Gewindes. Je größer die Gewindetiefe,
desto kleiner wird der Gewindekern des Bolzens bzw. der Schraube.
Vorteilhafterweise sind die Gewindesteigung und/oder das Gewindeprofil
als diejenigen Gewindeparameter vorgesehen, die über die Längsachse des Gewindeschafts
gesehen nicht konstant ausgeführt
sind.
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Im
Hinblick auf die gewünschte
Festigkeitserhöhung
ist dabei insbesondere eine ungleichmäßig ausgeführte Gewindesteigung vorteilhaft,
durch die geeignete Verspannungen im Knochengewebe induziert werden
können,
die sich festigkeitssteigernd auswirken. Insbesondere wird der Knochen,
in den die temporäre
Verankerungsschraube eingedreht wird, in Eindrehrichtung vom Gewinde
entweder gestaucht oder gestreckt. Durch die dadurch entstehende
zusätzliche
Verspannung des Knochens mit der Schraube wird der Anpressdruck
zwischen der temporären
Schraube und dem Knochen erhöht,
der sich unmittelbar auf die Festigkeit auswirkt.
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Durch
die alternativ oder zusätzlich
vorteilhafterweise vorgesehene Variation des Gewindeprofils als
nicht konstant gehaltener Gewindeparameter ist erreichbar, dass
der Knochen im vorgeschnittenen oder durch die Schraube selbst geschnittenen
Gewindegang in Längsrichtung
des Gewindeschafts gesehen ungleichmäßig komprimiert wird. Im Ergebnis erhält man dadurch
im Knochen gegenüber
der temporär
eingebrachten Schraube Hinterschneidungen, die die Retention erhöhen und
einer rotatorischen Bewegung entgegenwirken.
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Der
Querschnitt der kieferorthopädischen Verankerungsschraube,
insbesondere im Bereich ihres Gewindeschafts, kann in der Art gewöhnlicher Schraubenausführungen
rotations- oder zylindersymmetrisch und somit nahezu kreisförmig ausgeführt sein.
In besonders vorteilhafter Ausgestaltung ist der Gewindeschaft aber
auch im Bereich seines Querschnitts gezielt an das Auslegungsziel
einer hohen Festigkeit nach Einbringen der Schraube angepasst. Dabei
ist zweckmäßigerweise
der Erkenntnis Rechnung getragen, dass in einer gewissen Zeitspanne
nach dem Einbringen der Schraube ein Umbildungsprozeß im Knochen
stattfindet, in nerhalb dessen sich dieser an die Kontur der eingebrachten Schraube
anpasst, wobei sich die die Schraube ursprünglich fixierende Klemmwirkung
im umgebenden Knochenmaterial zunehmend vermindert. In diesem Zustand
setzt eine rotationssymmetrische Ausgestaltung des Gewindeschafts
mit annähernd
kreisförmigem
Querschnitt einer Rotationsbewegung der Schraube, die letztlich
zu einem Herauslösen
der Schraube führen
könnte,
allenfalls nur noch geringen Widerstand entgegen. Deutlich höhere Festigkeiten sind
in dieser Phase erreichbar, indem die Schraube im Bereich ihres
Gewindeschafts vorteilhafterweise für eine Rotationshemmung über Formschluß mit dem
umgebenden Knochenmaterial ausgestaltet ist. Dies ist erreichbar,
indem der Gewindeschaft geeignet unsymmetrisch bezüglich Rotation
um seine Längsachse
ausgebildet ist. Besonders vorteilhafterweise ist der Gewindeschaft
dazu im Querschnitt in etwa dreiecksförmig oder in Form eines Triovals
ausgeführt.
Eine derartige Ausgestaltung entspricht somit dem Fall, dass als
Gewindeparameter der Abstand des Gewindegangs von der Zentralachse
des Gewindeschafts nicht konstant ist.
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Als
weiterer nicht konstant gehaltener Gewindeparameter kommt beispielsweise
auch eine Einprägung
von Strukturen oder Löchern
in die Gewindeflanken in Betracht. Diese können durch geeignete Herstellungsverfahren,
wie beispielsweise spanabhebende oder formgebende Techniken, in
die Gewindeflanken eingebracht werden.
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Die
Variation des nicht konstant gehaltenen Gewindeparameters mit der
Position entlang der Längsachse
des Gewindeschafts kann insbesondere kontinuierlich, beispielsweise
linear oder einer anderen Funktion folgend, einmalig oder sequentiell
wiederholend, gleichmäßig oder
ungleichmäßig variierend,
vorgesehen sein. In besonders vorteilhafter Ausgestaltung weist
der Gewindeschaft aber eine Anzahl von in seiner Längsachse
gesehen hintereinander angeordneten Hauptzonen auf, in denen das Gewinde
jeweils mit annähernd
konstanten Gewindeparametern ausgeführt ist. Innerhalb einer Hauptzone
weist somit das Gewinde und damit in diesem Bereich auch das umgebende
Knochengewebe homogene Eigenschaften auf. Beim Übergang von einer Hauptzone
in die benachbarte Hauptzone ändern sich
die jeweils als nicht konstant vorgesehenen Gewindeparameter diskontinuierlich
oder sprunghaft. Durch eine geeignete Wahl und Dimensionierung der einzelnen
Hauptzonen ist dabei eine besonders individuelle Anpassung an die
Gegebenheiten im Kieferbereich erreichbar.
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In
besonders vorteilhafter Ausgestaltung weist der Gewindeschaft dabei
zwei Hauptzonen auf, wobei das Gewinde in der ersten Hauptzone eingängig und
in der dazu benachbarten zweiten Hauptzone zweigängig mit ansonsten gleichen
Gewindeparametern wie Gewindesteigung und Gewindeprofil ausgestaltet
ist. Dabei kann die erste Hauptzone als untere Hauptzone, also benachbart
zur Schneidspitze des Gewindeschafts, und die zweite Hauptzone als
obere Hauptzone, also positioniert zwischen der ersten Hauptzone
und dem Schraubenkopf, besonders vorzugsweise mit einer Schaftlänge der
zweiten Hauptzone von etwa 2 bis 3 mm, ausgestaltet sein. Durch einen
derartigen Aufbau kann nämlich
in besonders günstiger
Weise dem Knochenaufbau im Kiefer Rechnung getragen werden, wobei
zudem als besonders wünschenswert
angesehen wird, bei einem Versagen der Schraube eine Schraubenfraktur – im Gegensatz
dazu, dass die Gewindeflanken in der Gewindebohrung oder der Schraube
abgeschert werden oder dass sich das Material der Gewindebohrung so
stark dehnt, dass das Gewinde durchrutscht – unbedingt zu vermeiden.
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Zu
diesem Zweck sollte das Gesamtsystem somit darauf ausgelegt sein,
dass in der Art einer integrierten Sicherheitsreserve im Zweifelsfalle
das Gewinde im Knochen versagt, bevor die Schraube frakturiert.
Dazu sollte das Gewinde der Schraube weitgehend auf die Materialpaarung
Knochen/Titan abgestimmt sein. Da alle gängigen selbst schneidenden
Schraubentypen bei guter Knochenqualität frakturieren, bevor das Gewinde
im Knochen versagt, sollte das Gewinde für die genannte Sicherheitsreserve
im Knochen gezielt geschwächt
werden, wobei die Funktionalität
des Schraubengewindes unter gezielter Nutzung der anatomischen Gegebenheiten des
menschlichen Kiefers erreicht ist. Das Primärgewinde – im Bereich der ersten Hauptzone – befindet sich
nach Einbringung der Schraube nämlich
im Knochenbereich der Sprongiosa. Dort besteht keine Gefahr der
Frak tur der Schraube, da die Sprongiosa zu weich ist. Das Sekundärgewinde – im Bereich
der zweiten Hauptzone – ist
hingegen auf die Gegebenheiten der über der Sprongiosa befindlichen
Kompakta angepasst, die üblicherweise
eine Dicke von 2 bis 3 mm aufweist. Diese zeigt eine vergleichsweise größere Härte, so
dass in diesem Bereich mit erhöhter
Beanspruchung der Schraube und Bruchgefahr gerechnet werden muss.
Um dem entgegenzuwirken, ist das Gewinde in diesem Bereich durch
die zweigängige
Ausführung
gezielt geschwächt,
da insbesondere durch den hierdurch bedingten erhöhten Materialabtrag
aus der Knochensubstanz letztere geschwächt wird. Es handelt sich also
um zwei Gewindetypen für
zwei Vorgänge
(sicheres Eindrehen und Erhöhen
der Frakturfestigkeit) und zwei Knochentypen (Sprongiosa und Kompakta).
Durch die dennoch beibehaltene Gewindesteigung in beiden Hauptzonen
werden zusätzliche
Verspannungen in der Knochensubstanz zudem vermieden, so dass die
solchermaßen
ausgestaltete Schraube gerade für
einen Einsatz in diesem Bereich besonders geeignet ist.
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Die
Verankerungsschraube sollte für
eine besonders einfache Handhabbarkeit ausgelegt sein. Um dabei
die gezielte Beaufschlagung mit einem Anzugsdrehmoment und somit
die eigentliche Einbringung der Schraube besonders zu erleichtern,
ist der Schraubenkopf vorteilhafterweise in seiner Außenkontur
mit einer Mehrkantkontur, vorzugsweise mit einer Achtkantkontur,
ausgeführt.
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In
besonders vorteilhafter Ausgestaltung ist die kieferorthopädische Verankerungsschraube
für einen
gemeinsamen Einsatz mit in der Therapie üblichen Fixiermitteln geeignet
ausgelegt. Dazu zählen beispielsweise
Klammern, Drähte,
Federn und/oder Gummis. Vorteilhafterweise ist die Verankerungsschraube
daher derart geeignet ausgestaltet, dass die genannten, handelsüblichen
Fixiermittel ohne weiteren Aufwand am Schraubenkopf befestigt werden
können.
Dabei handelt es sich insbesondere um rechteckige Drähte mit
einer Breite von 0,018 und 0,022''. Dazu ist der Schraubenkopf
vorteilhafterweise in seiner Dachfläche mit einer Anzahl von, vorzugsweise
mit zwei sich kreuzenden, durchgängigen Profilvertiefungen
versehen. Diese sind in weiterer vorteilhafter Ausgestaltung hinsichtlich
ihres Querschnitts und/oder hinsichtlich ihrer Dimensionierung an
ein zahnthe rapeutisches Klammerelement der genannten Art angepasst.
Die Profilvertiefungen entsprechen somit in Bauweise und Funktion
den auch als „Slots" bezeichneten Fixierschlitzen
für derartige Fixiermittel,
wie sie beispielsweise bei den so genannten „Brackets", die zur Zahnbehandlung direkt auf
die Zähne
aufgeklebt werden, zum Einsatz kommen.
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In
weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist der Schraubenkopf an seiner
Seitenfläche
mit einer umlaufenden Fixiernut versehen. Diese kann als Hinterschneidung
dienen, um Fixiergummis für
die in den Profilvertiefungen geführten Drähte oder Fixiermittel geeignet
befestigen zu können.
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Vorteilhafterweise
ist die kieferorthopädische Verankerungsschraube
aus Titan als Basismaterial gefertigt.
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Die
mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin,
dass durch die variierenden Gewindeparameter gezielt lokal unterschiedliche Verhältnisse
in der Knochenmasse eingestellt werden können, die die Festigkeit der
eingebrachten Verankerungsschraube begünstigen. Die beschriebene Gestaltung
des Gewindes trägt
zur Steigerung der Primärstabilität und/oder
zur Steigerung der Festigkeit durch die Oseointergation bei.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
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1 bis 3 jeweils
eine kieferorthopädische
Verankerungsschraube
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4 den
Gewindeschaft an der kieferorthopädischen Verankerungsschraube
im Querschnitt, und
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5 den
Schraubenkopf der kieferorthopädischen
Verankerungsschraube in Aufsicht Gleiche Teile sind in allen Figuren
mit den selben Bezugszeichen versehen.
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Die
kieferorthopädische
Verankerungsschraube 1 gemäß 1 ist zur
temporären
oder vorübergehenden
Einbringung in den Kieferknochen eines Patienten vorgesehen. Dabei
soll die Verankerungsschraube 1 in der Art eines Wiederlagers
zur zuverlässigen
und belastbaren Befestigung von Fixier- oder sonstigen kraftausübenden Elementen
dienen, über
die im Rahmen der vorgesehenen Therapie translatorische oder rotatorische
Kräfte
auf den behandlungsbedürftigen
Zahn ausgeübt
werden, so dass dieser in eine gewünschte Position hinein verschoben
wird. Nach erfolgreich abgeschlossener Behandlung kann die Verbindungsschraube 1 dann
wieder aus dem Kiefer entnommen werden. Im Hinblick auf die gute
Verträglichkeit
mit menschlichem Gewebe ist die Verbindungsschraube 1 vollständig aus
Titan gefertigt.
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Die
Verbindungsschraube 1 umfasst einen an einem Schraubenkopf 2 angeformten
Gewindeschaft 4, der oberhalb einer Schneidspitze 6 ein
umlaufendes Gewinde 8 trägt. Die Schraube 1 kann
dabei in der Art einer Senkschraube ausgeführt sein, bei der die Schneidspitze 6 direkt
in unvorbehandelten Knochen Einbringen kann. Alternativ kann sie aber
auch für
einen Gebrauch in vorgebohrten Kanälen ausgelegt sein, wobei die
Schneidspitze 6 entsprechend gestaltet ist.
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Im
Hinblick auf die typischen bei der vorgesehenen kieferorthopädischen
Behandlung anfallenden Randbedingungen, wie beispielsweise zuverlässige Belastbarkeit über einen
längeren
Zeitraum hinweg, ist die Verankerungsschraube 1 für einen
besonders zuverlässigen,
auch mittelfristig besonders festen Sitz im Kieferknochen nach ihrer
Einbringung besonders ausgelegt. Dabei ist die Verbindungsschraube 1 gezielt
darauf ausgelegt, die erreichbare Festigkeit nach dem Einbringen
in den Knochen (sogenannte Primärfestigkeit)
dadurch zu stärken,
dass das Knochengefüge
durch die eingebrachte Schraube gezielt verspannt und somit die
Festigkeit besonders erhöht
wird. Zu diesem Zweck sind einer oder mehrere der Gewindeparameter
des Gewindes 8 über
die Längsachse
des Gewindeschafts 4 gesehen oder über den Gewindebereich 10 oder
die Gewindelänge
gesehen nicht konstant gehalten, sondern variieren ortsabhängig.
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Als
Gewindeparameter kommen dabei insbesondere die Gewindesteigung,
das Gewindeprofil, eine Oberflächenkontur
auf dem Gewinde (in die Gewindeflanken eingebrachten Löcher oder
Riefen) oder die Gangzahl des Gewindes in Betracht. Die Variation
des jeweiligen Gewindeparameters kann dabei stetig oder nicht stetig
erfolgen. Beispielsweise kann also eine kontinuierliche Variation
des jeweiligen Gewindeparameters, beispielsweise linear, nach einer
bestimmten Funktion, einmalig oder wiederholend, gleichmäßig oder
ungleichmäßig variierend ausgestaltet
sein, wobei im Wesentlichen eine kontinuierliche Variation entlang
der Längsachse
des Gewindeschafts 4 erfolgen kann. Alternativ kann aber auch
in der Art von sich sprunghaft ändernden
Parametern vorgesehen sein, dass der Gewindeschaft 4 eine
Anzahl von in seiner Längsachse
gesehen hintereinander angeordneten Hauptzonen 12 aufweist, wobei
innerhalb einer Hauptzone 12 Gewindeparameter konstant
gehalten werden, und wobei beim Wechsel von einer Hauptzone 12 in
die benachbarte Hauptzone 12 eine sprunghafte Veränderung
eines Gewindeparameters erfolgt.
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Im
Ausführungsbeispiel
nach 1 ist beispielhaft gezeigt, dass als nicht konstanter
Gewindeparameter die Gewindesteigung des Gewindes 8 kontinuierlich
in Richtung der Längsachse
des Gewindeschafts 4 variiert. Durch eine derartige Ausgestaltung,
also durch eine Variation der Gewindesteigung in Längsrichtung
der Schraube 1 gesehen, ist erreichbar, dass der Knochen,
in den die Verankerungsschraube 1 eingeschraubt wird, in
die Eindrehrichtung vom Gewinde 8 entweder gestaucht oder gestreckt
wird. Durch diese zusätzliche
Verspannung des Knochens mit der Verankerungsschraube 1 wird der
Anpressdruck zwischen der Verankerungsschraube 1 und dem
Knochen erhöht.
Bedingt durch die Erhöhung
des Anpassdrucks zwischen der Verankerungsschraube 1 und
dem Knochen steigt das Haft- und das Gleitreibungsmoment zwischen
diesen, welches nach dem Eindrehen nötig ist, um die Verankerungsschraube 1 wieder
zu lösen.
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Im
Ausführungsbeispiel
nach 2 ist hingegen derjenige Fall dargestellt, dass
der Gewindeparameter segmentweise konstant gehalten und lediglich
zwischen benachbarten Segmenten oder Hauptzonen 12 des
Gewindeschafts 4 sprunghaft verändert wird. Wie der Darstellung
in 2 entnehmbar ist, ist dabei in Längsrichtung
des Gewindeschafts 4 gesehen zwischen zwei Hauptzonen 12 mit jeweils
vergleichsweise steiler Gewindesteigung eine weitere Hauptzone 12 angeordnet,
die eine vergleichsweise deutlich flachere Gewindesteigung aufweist.
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Im
Ausführungsbeispiel
gemäß 3 ist wiederum
eine kieferorthopädische
Verankerungsschraube 1'' dargestellt,
bei der der Gewindeschaft 4 eine Mehrzahl von – in diesem
Fall zwei – Hauptzonen 12 aufweist,
in denen die Gewindeparameter jeweils konstant gehalten sind. In
dem hier dargestellten Fall ist eine obere Hauptzone 12 vorgesehen,
die im Vergleich zur darunterliegenden weiteren Hauptzone 12 ein
Gewinde 8 mit gleicher Gewindesteigung und gleichem Gewindeprofil
aufweist. Diese an sich identischen Gewinde in den Hauptzonen 12 unterscheiden
sich voneinander jedoch dadurch, dass das Gewinde 8 in
der unteren Hauptzone 12 als eingängiges und das Gewinde 8 in
der oberen Hauptzone 12 als zweigängiges Gewinde ausgeführt ist.
Bei gleicher Gewindesteigung weist das Gewinde 8 in der oberen
Hauptzone 12 somit genau doppelt so viele Gewinderippen
pro Längeneinheit
auf wie das Gewinde 8 in der unteren Hauptzone 12.
Die obere Hauptzone 12 umfasst dabei eine Länge von
etwa 2 bis 3 mm.
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Die
im Ausführungsbeispiel
gemäß 3 gezeigte
Verankerungsschraube 1'' ist in besonderem
Maße für einen
Einsatz im Kieferknochen unter Einhaltung hoher Sicherheitsvorkehrungen
ausgelegt. Dabei ist insbesondere als Auslegungsziel zugrunde gelegt,
dass ein unbedingt zu vermeidender Fall bei einem Versagen der Verankerungsschraube 1 der
Schraubenbruch ist, bei dem der Schraubenkopf 2 abreißt und der
restliche Schraubenkörper
im Kieferknochen steckenbleibt und anschließend herausgefräst werden
müsste.
Um diesen Fall gezielt und sicher zu vermeiden, ist die Verankerungsschraube 1'' gezielt dafür ausgelegt, dass im Versagensfall
anstelle eines Schraubenbruchs nicht der Schraubenkörper, sondern
vielmehr das Gewinde oder dessen Verankerung im Knochen versagt.
Dem entsprechend ist die Gewindekontur und die Zonenbildung gezielt
an eine typische Knochenschichtung im Kieferbereich angepasst. Ein
menschlicher Kiefer weist nämlich
eine vergleichsweise harte obere Schicht, die sogenannte Kompakta,
auf, die eine durchschnittliche Dicke von etwa 2 bis 3 mm hat. Darunterliegend
ist die sogenannte Sprongiosa, eine vergleichsweise weichere Knochenzone,
zu finden. An diese Verhältnisse
ist die Verankerungsschraube 1'' gemäß 3 gezielt
angepasst. Nach dem Eindrehen der Verankerungsschraube 1'' liegt nämlich die obere Hauptzone 12 im
Kiefer in etwa im Bereich der Kompakta, wie dies durch die Hilfslinien 14 angedeutet
ist. Dem gegenüber
liegt die untere Hauptzone 12 im Bereich der Sprongiosa.
Hinsichtlich der Festigkeit ist der Bereich in der Sprongiosa ein
untergeordnetes Problem, da diese üblicherweise bei der Einlagerung
der Verankerungsschraube 1'' keine ausreichende
Festigkeit bietet, um im Zweifelsfall einer Belastung bis zum Schraubenbruch
standhalten zu können.
Dies könnte
allenfalls im Bereich der Kompakta erfolgen. Im Bereich der Kompakta
ist durch die vorgesehenen zwei Gewindegänge aber die Dichte der Gewindeprofile
doppelt so hoch, was letztendlich den Halt und die Festigkeit des
Gewindes als solchen in diesem Bereich schwächt. Damit ist gezielt dafür gesorgt,
dass das Gewinde in diesem Bereich ausreichend schwach dimensioniert
ist, so dass vor einem Schraubenbruch zunächst das Gewinde in diesem
Knochenbereich nachgeben würde. Im Übrigen weisen
die Gewinde in beiden Hauptzonen 12 die gleiche Gewindesteigung
auf, so dass ansonsten ein besonders harmonisches und ungestörtes Eindrehen
der Verankerungsschraube 1'' erfolgen kann.
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Alternativ
oder zusätzlich
kann der ortsabhängig
variierende Gewindeparameter aber auch darin liegen, dass der Abstand
des Gewindeprofils von der Hauptachse der Verankerungsschraube 1, 1', 1'' ortsabhängig verändert wird. Ein Ausführungsbeispiel
dafür ist
in 4 dargestellt, wobei dort der Querschnitt des
Gewindeschafts 4 gezeigt ist. Der Gewindeschaft 4 weist
dabei annähernd
einen triovalen Querschnitt auf, so dass – wie dies durch die Pfeile 16 angedeutet
ist – abhängig von
der Position im Gewindegang und somit auch abhängig von der Position in Längsrichtung
der Verankerungsschraube 1, 1', 1'' sich
ein anderer Abstand des Gewindeprofils von der Schraubenachse 18 einstellt.
Durch eine derartige dreieckige oder triovale Kontur des Querschnitts
kann im Übrigen
auch erreicht werden, dass sich selbst nach den Adaptationsvorgängen im
Knochengewebe nach Einbringen der Schraube eine erhöhte Festigkeit
beim Sitz der Verankerungsschraube 1, 1', 1'' erreichen lässt. Dies ist dadurch erreichbar,
dass über
den normalen Gleit- oder Haftschluss hinaus bei einer derartigen
Ausgestaltung auch ein Formschluss erreichbar ist, der auch nach
den eintretenden Gefügeveränderungen
im Knochengewebe die Festigkeit der eingesetzten Schraube stützt.
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Wie
in der Draufsicht in 5 entnehmbar ist, ist der Schraubenkopf 2 mit
einer Achtkantkontur ausgeführt,
um somit die Montage und Demontage der Schraube im Kiefer unter
Verwendung geeigneter Werkzeuge zu erleichtern. Darüber hinaus
ist der Schraubenkopf 2 in seiner Dachfläche mit
zwei sich kreuzenden durchgängigen
Profilvertiefungen 20 versehen. Diese sind im Querschnitt
rechteckig ausgeführt
und hinsichtlich ihrer Dimensionierung – eine typische Breite von
0,018'' oder 0,022'' ist vorgesehen – an die üblicher Weise bei kieferorthopädischen Behandlungen
verwendeten Fixier- oder Stellenlemente, wie beispielsweise Klammern,
Drähte,
Federn oder Gummis angepasst. Die Profilvertiefungen 20 dienen
somit in der Art sogenannter Slots oder Kreuzslots zur Befestigung
der weiteren Fixiermittel, so dass eine zuverlässige Kraftübertragung auf den behandlungsbedürftigen
Zahn unter Verankerung am Kiefer erreichbar ist. Gerade über die
Anpassung der Dimensionierung oder Konturierung der Profilvertiefungen 20 an
die typischen Profile und Dimensionen dieser Fixiermittel, insbesondere über den
rechteckförmigen
Querschnitt, ist dabei auch erreichbar, dass die gewünschten
Kräfte
besonders zuverlässig übertragen
werden können,
und dass sowohl Translations- als auch Rotationskräfte übertragen
und fixiert werden können.
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- 1
- Verankerungsschraube
- 2
- Schraubenkopf
- 4
- Gewindeschaft
- 6
- Schneidspitze
- 8
- Gewinde
- 10
- Gewindebereich
- 12
- Hauptzone
- 14
- Hilfslinie
- 16
- Pfeile
- 18
- Schraubenachse
- 20
- Profilvertiefung