DE19907420A1

DE19907420A1 - Subperiostales Implantatsystem zur prolongierten Induktion der Knochenneubildung

Info

Publication number: DE19907420A1
Application number: DE1999107420
Authority: DE
Inventors: Hans-Ludwig Graf; Alexander Hemprich; Jan Richter; Thomas Hermann; Torsten Remmerbach
Original assignee: Universitaet Leipzig
Current assignee: Universitaet Leipzig
Priority date: 1999-02-20
Filing date: 1999-02-20
Publication date: 2000-09-07
Anticipated expiration: 2019-02-21
Also published as: DE19907420B4

Abstract

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Implantatsystem zu entwickeln, das eine schrittweise Knochenneubildung durch schrittweise individuell steuerbare Implantataktivierung ermöglicht. Dabei soll die Verwendung autologen Knochens und/oder die Nutzung alloplastischer Knochenersatzmaterialien und/oder die Verwendung eines in einem Schritt präformierten Hohlraumes (Membrantechnik) und/oder die risikoreiche Zerlegung des Restknochens in Fragmente vermieden werden. DOLLAR A Das Implantatsystem besteht aus einem perforierten, zwischen den Kieferknochen und das Periost anzuordnenden Kraftverteiler (1) mit einer Ausdehung in der Größe des zu bildenden Alveolarknochens und einer oder mehrerer, sich auf dem Kieferknochen oder jeweils auf einem auf dem Kieferknochen aufgesetzten und mit diesem verankerten Widerlager (4) abstützenden Stellschrauben (3), die über eine Bohrung (2) mit Gewinde etwa im rechten Winkel mit dem Kraftverteiler (1) verbunden sind. DOLLAR A Das Implantatsystem dient zur Knochenlagerbildung und/oder Knochenlagerverbesserung in Zusammenhang mit zahnärztlich prothetischen Versorgungen.

Description

Die Erfindung betrifft ein aktives subperiostales Implantatsystem, das zur Knochen lagerbildung und/oder Knochenlagerverbesserung in Zusammenhang mit zahnärztlich prothetischen Versorgungen dient.

Durch Einsatz dieses Implantatsystems kann verlorengegangener Knochen neu gebildet werden. Das hierfür verwendete Implantatsystem ist in der Lage, nach der aktiven Phase der Knochenneubildung im Kiefer zu verbleiben um nunmehr eine prothetische Konstruktion zu tragen.

Implantationen sind inzwischen fester Bestandteil des zahnärztlichen Therapiespek trums. Sie stellen oft die bessere, manchmal die einzige Möglichkeit prothetischer Versorgung dar. Aus der Fachliteratur läßt sich belegen, daß Implantationen dort, wo sie aus zahnärztlicher Sicht am notwendigsten sind, mangels Knochenangebot oft unmöglich werden (Lentrod [1980], Moser und Nentwig [1987], Foitzik und Sutter [1990]).

Dem begegnen die Verfahren der knochenlagerbildenden und knochenlagerver bessernden Chirurgie. Ihr Risiko ist stets höher als das einer "Standardimplantation" in ein implantatadäquates Knochenlager. Pars pro toto geben Nyström et al. (1993) und Donovan (1994) für Implantationen in Knochentransplantate vom Becken zwischen 14% und 56% Mißerfolg an. Die Sinusbodenelevation wird mit einer Mißerfolgsquote zwischen 7% und 23% beschrieben (Jensen et al. 1990; Tidwell et al. 1992). Miß erfolge mit der Technik der Guided-bone-regeneration (GBR) bewegen sich je nach Autor unter 10% (Buser 1992) bzw. erreichen bis 40 Prozent (Khoury, pers. Mitt. 1992). Die Kallusdistraktion befindet sich im Experimentalstadium.

Zudem existieren Unterschiede zwischen den bei den oben angegebenen Techniken verwendeten Materialien. Als "Golden Standard" gilt die Verwendung autologen Knochens mit den besten Erfolgsaussichten. Diesem Verfahren haftet aber die Notwendigkeit des Zweiteingriffes zur Materialentnahme an, der den Patienten intra operativ und postoperativ zusätzlich belastet. Unkalkulierbare postoperative Resorp tionen am neu aufgebauten Knochenlager schränken das Therapieergebnis zusätzlich ein und machen Überextensionen des aufzubauenden Knochenlagers notwendig. Aus diesem Grunde ist man dazu übergegangen, die Implantation in ein solches Knochen lager frühestens nach 4 Monaten durchzuführen, wenn der Umfang der Resorptionen erkennbar ist. Allerdings sind dann ggf. auch Reduktionen des Knochenlagers notwen dig.

Um dem Problem des den Patienten belastenden Zweiteingriffes zu begegnen, wur den in den letzten zwei Jahrzehnten Therapieansätze mit alloplastischen Knochen ersatzwerkstoffen entwickelt. Neben synthetischen Materialien kamen auch modifi zierte tierische Substanzen zum Einsatz. Beispiele sind α-Trikalziumphosphat, 3- Trikalziumphosphat, Biovitrokerame und Hydroxylapatite in verschiedenen Partikelfor men. Therapien mit diesen Materialien sind operationstechnisch einfacher durch zuführen, weisen aber erhebliche Nachteile hinsichtlich der Struktur des erzeugten Gewebes auf. Es handelt sich in jedem Falle um keramo-ossäre oder keramo-fibröse Regenerate, die auf Grund der pathophysiologischen Fremdkörperreaktion entstehen, jedoch niemals um physiologische Knochensubstanz.

Aus gleichem Grunde, jedoch mit ähnlich problematischem Ergebnis werden Membran-Techniken der Guided Bone Regeneration verwendet. Hier wird über ein Space-Maker-System in einem Schritt ein einblutungsfähiger Hohlraum über dem Knochen erzeugt, in dem sich unter dem Schutz der Membran Knochen bilden soll. Da auch die Membran vom Organismus als Fremdkörper erkannt wird, führt die Fremdkör perreaktion (vor allem in den deckenden Weichteilen), die in ihrer pathophysiologi schen Grundlage eine Entzündung ist, zu häufigen Wundheilungsstörungen mit anschließenden Therapieversagern.

Aus der DE 42 23 153 ist ein Implantat zur Befestigung eines Zahnersatzes am Kiefer bekannt, das insbesondere einen Träger und eine diesen überdeckende Membran aufweist. Das Implantat wird auf den zu behandelnden Kieferknochenbereich aufge setzt, wobei in dem dadurch schlagartig erzeugten Hohlraum zwischen Knochen einerseits und Trägergerüst mit Membran andererseits die Knochenbildung ermöglicht werden soll. Der Einsatz eines derartigen Implantates ist mit allen Problemen der Membrantechnik verbunden. Dazu kommt noch die schlechte Anpaßbarkeit an die konkrete anatomische Situation und die Unmöglichkeit das Implantat im Falle infektiös entzündlicher Probleme entfernen zu können.

Die neuerdings auch in der dento-alveolären Chirurgie verwendeten Technik der Kallus-Distraktion nach Ilizarov setzt das Vorhandensein teilbaren Knochens voraus. Dies ist aber unter den beengten Verhältnissen einer Zahnlücke (lücken begrenzende Zähne, die bei der Osteotomie gefährdet werden) bzw in der Nähe anderer schonungspflichtiger Strukturen (Gesichtsnerven) oft nicht möglich.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Implantatsystem zu entwickeln, das eine schrittweise Knochenneubildung durch schrittweise individuell steuerbare Implantat aktivierung ermöglicht. Dabei soll die Verwendung autologen Knochens und/oder die Nutzung alloplastischer Knochenersatzmaterialien und/oder die Verwendung eines in einem Schrittes präformierten Hohlraumes (Membrantechnik) und/oder die risikoreiche Zerlegung des Restknochens in Fragmente vermieden werden.

Die Aufgabe wird durch ein zumindest teilweise subperiostal zu plazierendes Im plantatsystem gelöst. Dieses besteht aus einem perforierten, der Knochenoberfläche zu adaptierenden, subperiostalen mechanischen Kraftverteiler und einer oder mehre ren krafteinleitenden Stellschrauben. Der Kraftverteiler ist in seinen geometrischen Dimensionen dem neuzubildenden Knochenareal angepaßt. Er ist vorteilhaft aus einem biokompatiblen Werkstoff, wie einem Titangitter, hergestellt und läßt sich in einem Kraftbereich, der über den im Nutzungsfall auftretenden Kräften liegt, zur Anpassung an die präexistente Knochenkontur plastisch verformen. Das Verhältnis zwischen tragender Fläche zu Lochfläche beträgt zwischen 1 : 1 und 1 : 4, vorzugsweise etwa 1 : 2. Die Strebenstärke liegt zwischen 0,4 mm und 1,5 mm, vorzugsweise etwa 1,0 mm. Der Durchmesser der Perforationen liegt zwischen 1,0 mm und 3,0 mm, vorzugsweise bei etwa 1,7 mm. Am Ort der Stellschrauben weist der Kraftverteiler eine ringförmige, das Innengewinde aufnehmende Verstärkung auf. Zur Verbindung mit der späteren prothetischen Konstruktion ist das Kopfteil der Stellschrauben wie der Kopf eines zahnärztlichen Implantates ausgebildet. Gegebenenfalls verfügt das Implantat system über ein den Stellschraubenfuß aufnehmendes Widerlager.

Das Implantat nutzt durch aktive Aufdehnung und/oder Anhebung der Knochenhaut deren osteogenetische Potenz, um in steuerbaren Ausmaßen eine Knochenneu bildung zu erzielen. Hierzu wird der perforierte Kraftverteiler, z. B. ein Titangitter, subperiostal eingebracht und in regelmäßigen Abständen derart aktiviert, daß er sich und somit das Periost von der Knochenoberfläche abhebt. Der entstandene Hohlraum füllt sich mit Knochen aus. Die gerichtete Bewegung des Titangitters gelingt dabei mittels einer oder mehrerer Schrauben, die per Gewinde mit dem Kraftverteiler verbun den sind und sich im vorhandenen Knochen abstützen. Nach Abschluß der aktiven Phase der Knochenbildung wird das Implantat entfernt oder verbleibt im Kieferkno chen, um eine prothetische Versorgung tragen zu können.

Im folgenden wird das erfindungsgemäße Implantatsystem in einem Ausführungsbei spiel erläutert. Die zugehörigen Zeichnungen zeigen in Fig. 1 das Implantatsystem nach dem Einsetzen des Kraftverteilers und einer Steilschraube und in Fig. 2 das Implantatsystem in der Phase des Knochenwachstums.

Das Implantat besteht aus dem Kraftverteiler (Titangitter) 1 mit der Gewindebohrung 2 zur Aufnahme der Stellschraube 3. Die Stellschraube 3 stützt sich auf dem Kiefer knochen über das Widerlager 4 ab. Am Ort der Bohrung zur Aufnahme der Stell schraube 3 weist der Kraftverteiler (Titangitter) 1 eine ringförmige Verstärkung 5 auf, die ein Innengewinde aufnimmt. Der Kraftverteiler (Titangitter) 1 wird zwischen den Kieferknochen und das Periost angeordnet und hat eine Ausdehnung in der Größe des zu bildenden Alveolarknochens. Die Strebenstärke beträgt 1,0 mm und der Abstand zwischen den Streben 1,7 mm.

Das Einsetzen des Implantates erfolgt in der einer dem Zahnarzt geläufigen Art und Weise. An der zum Einsetzen vorgesehenen Stelle wird die Schleimhaut aufgeschnit ten und der Kieferknochen freigelegt. Es folgt das Adaptieren des Kraftverteilers 1 an die Knochenoberfläche, so daß dieser spaltfrei anliegt. Danach wird die Wunde in geeigneter Weise chirurgisch verschlossen. Nach 10 Tagen Einheilungszeit erfolgt in Anästhesie das Einsetzen der Stellschraube 3, die nunmehr in Intervallen über eine längere Zeit im Uhrzeigersinn gedreht wird, bis sie den Anschlag erreicht hat. Das erfindungsgemäße Implantatsystem hat den Vorteil, daß die Knochenneubildung individuell steuerbar ohne Eingriffe am Knochen selbst erfolgt. Hierzu wird die osteo genetische Potenz der Knochenhaut genutzt. Nach Abschluß der aktiven Phase wird das Implantat entfernt oder verbleibt im Kieferknochen, um eine prothetische Versor gung tragen zu können.

Claims

1. Subperiostales Implantatsystem zur prolongierten Induktion der Knochenbildung, gekennzeichnet dadurch, daß das Implantat aus einem perforierten, zwischen den Kieferknochen und das Periost anzuordnenden Kraftverteiler (1) mit einer Aus dehnung in der Größe des zu bildenden Alveolarknochens und einer oder mehre rer, sich auf dem Kieferknochen oder jeweils auf einem auf dem Kieferknochen aufgesetzten und mit diesem verankerten Widerlager (4) abstützenden Stellschrau ben (3) besteht, die über eine Bohrung (2) mit Gewinde etwa im rechten Winkel mit dem Kraftverteiler (1) verbunden sind.

2. Implantatsystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Kraftverteiler (1) aus einem biokompatiblen Material besteht.

3. Implantatsystem nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß der Kraft verteiler (1) aus einem Titangitter mit einem Verhältnis von tragender Fläche zu Lochfläche zwischen 1 : 1 und 1 : 4 besteht.

4. Implantatsystem nach Ansprüch 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß der Kraft verteiler (1) aus einem Titangitter mit einem Verhältnis von tragender Fläche zu Lochfläche von etwa 1 : 2 besteht.

5. Implantatsystem nach Anspruch 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß der Kraft verteiler (1) aus einem Titangitter mit einer Strebenstärke von 0,4 mm bis 1,5 mm und einer Perforation mit einem Durchmesser von 1,0 mm bis 3,0 mm besteht.

6. Implantatsystem nach Anspruch 1 bis 5, gekennzeichnet dadurch, daß der Kraft verteiler (1) aus einem Titangitter mit einer Strebenstärke von etwa 1,0 mm und einer Perforation mit einem Durchmesser von etwa 1,7 mm besteht.

7. Implantatsystem nach Anspruch 1 bis 6, gekennzeichnet dadurch, daß der Kraft verteiler (1) am Ort der Bohrung (2) zur Aufnahme der Stellschraube (3) eine ringförmige, das Innengewinde aufnehmende Verstärkung (5) aufweist.

8. Implantatsystem nach Anspruch 1 bis 7, gekennzeichnet dadurch, daß die zur Anhebung des Kraftverteilers (1) dienenden Stellschrauben (3) nach Erreichen der vorgegebenen Knochendimension im Kiefer verbleiben und zur Verbindung mit einer prothetische Konstruktion den Schraubenkopf in Form eines üblichen Im plantatkopfes ausgebildet haben.