DE20017185U1

DE20017185U1 - Implantable support element for the fixation of artificial teeth

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Publication number: DE20017185U1
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Priority date: 2000-10-06
Filing date: 2000-10-06
Publication date: 2000-12-14
Anticipated expiration: 2010-10-07

Description

Dipl.-Chem. Dr. Steffen ANDRAEDipl.-Chem. Dr. Steffen ANDRAE

Dipl.-Phys. Dieter FLACHDipl.-Phys. Dieter FLACH

Dipl.-Ing. Dietmar HAUGDipl.-Ing. Dietmar HAUG

Dipl.-Chem. Dr. Richard KNEISSLDipl.-Chem. Dr. Richard KNEISSL

Dipl.-Ing., Dipl.-Wirtsch.-Ing. Friedrich BAUERDipl.-Ing., Dipl.-Wirtsch.-Ing. Friedrich BAUER

Dipl.-Phys. Dr. Martin FRIESEDipl.-Phys. Dr. Martin FRIESE

Balanstraße 55Balanstrasse 55

D-81541 MünchenD-81541 Munich

Akte:
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Applicant:

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DAVYDOV, Anatoly BorisovichDAVYDOV, Anatoly Borisovich

IMPLANTIERBARES STUTZENDES ELEMENT FUR DIE BEFESTIGUNG VONIMPLANTABLE SUPPORTING ELEMENT FOR THE FASTENING OF KÜNSTLICHEN ZÄHNENARTIFICIAL TEETH

Die Erfindung betrifft das Gebiet der Medizintechnik, insbesondere Implantate, welche für die Wiederherstellung von Zähnen verwendet werden.The invention relates to the field of medical technology, in particular to implants used for the restoration of teeth.

Bekannt ist die Verwendung von stützenden Elementen (Stiften) aus Metall, die man im Voraus im Knochengwebe implantiert und auf denen man nach dem Einwachsen der Elemente die künstlichen Zähnen befestigt (M.N.P. Riger Finite Element stress analysis of root from implant J. of oral implantology 1988, vol. 14, N 4).It is known to use supporting elements (pins) made of metal, which are implanted in advance in the bone tissue and onto which the artificial teeth are attached after the elements have grown in (M.N.P. Riger Finite Element stress analysis of root from implant J. of oral implantology 1988, vol. 14, N 4).

Diese Implantate haben jedoch eine ganze Reihe von Nachteilen aufgrund der Eigenschaften und der Kennwerte der verwendeten Materialien. Nach der Herstellung der Prothesen kommt es aufgrund der Belastung durch das Kauen um das Implantat herum zu einer Resorption des Knochengewebes und zur Lockerung des Implantats, was im Zusammenhang mit den großen Unterschieden zwischen den Elastizitätsmodulen des Metalls und des Knochengewebes steht.However, these implants have a number of disadvantages due to the properties and characteristics of the materials used. After the prosthesis is made, the stress caused by chewing around the implant leads to resorption of the bone tissue and loosening of the implant, which is related to the large differences between the elastic moduli of the metal and the bone tissue.

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Es ist auch die Verwendung von implantierbaren stützenden Elementen bekannt, die aus Keramik (Prototyp) bestehen und bei dem oben beschriebenen Verfahren wie die Metallelemente eingesetzt werden (O.B. Brunski, Biomechanical consideration in dental implant deaing, J. of oral implantology, 1988, v. 14, N 2).The use of implantable supporting elements made of ceramic (prototype) is also known and is used in the same way as the metal elements in the procedure described above (O.B. Brunski, Biomechanical consideration in dental implant design, J. of oral implantology, 1988, v. 14, N 2).

Derartige Materialien besitzen im Vergleich zu metallischen Materialien eine bessere biologische Verträglichkeit und Beständigkeit im Organismus. Im Vergleich mit Knochengewebe hat die Keramik jedoch ein erheblich höheres Elastizitätsmodul. Das erklärt, warum derartige stützenden Elemente keine funktionale Dämpfung im Sinne einer elastischen Nachgiebigkeit an den erforderlichen Stellen des Implantats gewährleisten, und die am Ort der Konzentration der Spannungen auftretende Gewebezerstörung führt zu einer Lockerung des stützenden Elementes, wenn es die ihm zugedachte Funktion erfüllt.Such materials have better biological compatibility and durability in the organism compared to metallic materials. However, compared to bone tissue, ceramics have a significantly higher modulus of elasticity. This explains why such supporting elements do not provide functional damping in the sense of elastic flexibility at the required points of the implant, and the tissue destruction that occurs at the point of concentration of stress leads to a loosening of the supporting element when it is fulfilling its intended function.

Bekannt sind auch Konstruktionen mit einem inneren Dämpfungselement. Die Verwendung derartiger Implantate ist wegen ihrer komplizierten und kostenaufwendigen Konstruktion nur sehr eingeschränkt möglich (Materialien des Symposiums zu Fragen der Implantologie, 28.09.89 CNIIS)Constructions with an internal damping element are also known. The use of such implants is only possible to a very limited extent due to their complicated and costly construction (materials from the symposium on implantology issues, 28.09.89 CNIIS)

Ziel der vorliegenden technischen Lösung ist die Beseitigung aller obigen Nachteile, d.h. die Schaffung von Stützelementen, um die herum es nach ihrer Implantation zur Bildung eines eigenen Knochenregenerats kommt sowie zum anschließenden allmählichen Einwachsen des Knochengewebes in den implantierten Teil des stützenden Elementes.The aim of the present technical solution is to eliminate all of the above disadvantages, i.e. to create supporting elements around which, after their implantation, their own bone regenerate will form and the bone tissue will then gradually grow into the implanted part of the supporting element.

Das Material des erfindungsgemäßen Elements, das mit dem Knochengewebe in Kontakt kommt, weist ein Elastizitätsmodul auf, das dem Elastizitätsmodul des Knochengewebes sehr ähnlich ist, was zu einer funktionalen Dämpfung führt und die Lockerung des stützendes Elements während der DauerThe material of the element according to the invention which comes into contact with the bone tissue has a modulus of elasticity which is very similar to the modulus of elasticity of the bone tissue, which leads to functional damping and prevents the loosening of the supporting element during the period

- 3 seines
Gebrauchs ausschließt.- 3 of his
excludes use.

Man erreicht das Ziel dadurch, daß das stützende Element als eine starre Konstruktion ausgeführt ist, welche eine zweischichtige Umhüllung aufweist, die aus nicht-toxischen Polymermaterialien hergestellt ist, wobei eine der beiden Schichten, die an der Oberfläche der starren Konstruktion anliegt, aus einem im Organismus nicht löslichen synthetischen Polymermaterial hergestellt ist, während die zweite, mit dem Knochengewebe in Kontakt stehende Schicht aus einem im Organismus löslichen, biologisch abbaubaren Polymermaterial hergestellt ist, welches mit Fasern oder Fäden aus einem unlöslichen Polymermaterial verstärkt ist.The aim is achieved in that the supporting element is designed as a rigid construction having a two-layer covering made of non-toxic polymer materials, one of the two layers lying on the surface of the rigid construction being made of a synthetic polymer material that is insoluble in the organism, while the second layer in contact with the bone tissue is made of a biodegradable polymer material that is soluble in the organism and reinforced with fibres or threads made of an insoluble polymer material.

Als wesentlichen Unterschiede der Erfindung im Vergleich mit Analogen und Prototypen des Standes der Technik sind insbesondere die folgenden Punkte zu nennen:The following points are particularly important differences between the invention and analogues and prototypes of the prior art:

Das Element ist mit einer zweischichtigen Umhüllung versehen, die auf der Außenfläche des starren tragenden Stiftes angeordnet ist;The element is provided with a two-layer casing arranged on the outer surface of the rigid supporting pin;

die erste Schicht, die an der Oberfläche des zentralen Stifts anliegt, ist aus einem im Organismus nicht löslichen Polymermaterial hergestellt; die zweite Schicht, die im Kontakt mit dem Knochengewebe steht, ist aus einem nicht-toxischen im Organismus löslichen (biologisch abbaubaren) Polymermaterial gefertigt; the first layer, which lies on the surface of the central pin, is made of a polymer material that is insoluble in the organism; the second layer, which is in contact with the bone tissue, is made of a non-toxic polymer material that is soluble in the organism (biodegradable);

wobei die zweite Schicht mit Fasern oder Fäden aus einem im Organismus unlöslichen Polymermaterial verstärkt ist.wherein the second layer is reinforced with fibres or threads made of a polymer material that is insoluble in the organism.

Die Figuren 1 bis 4 zeigen die Konstruktion von Ausführungsformen des implantierbaren stützenden Elements für die Befestigung von künstlichen Zähnen gemäß der vorliegenden Erfindung.Figures 1 to 4 show the construction of embodiments of the implantable supporting element for the attachment of artificial teeth according to the present invention.

Das stützende Element weist einen starren zentralen Stift 1 auf, der aus Metall oder Keramik gefertigt sein kann, sowieThe supporting element comprises a rigid central pin 1, which can be made of metal or ceramic, and

eine Umhüllung 2, die eine erste Schicht 3 einschließt, die an der Oberfläche des Stifts anliegt und aus einem nicht-toxischen und im Organismus unlöslichen Polymermaterial mit den gewünschten mechanischen Festigkeitswerten hergestellt ist, sowie eine zweite Schicht 4, die aus einem im Organismus löslichen bzw. biologisch abbaubaren Polymermaterial hergestellt ist, welches mit Fäden 5 aus einem nicht-toxischen, im Organismus unlöslichen Polymermaterial verstärkt ist.a casing 2 which includes a first layer 3 which lies against the surface of the pin and is made of a non-toxic and insoluble polymer material with the desired mechanical strength values, and a second layer 4 which is made of a soluble or biodegradable polymer material which is reinforced with threads 5 made of a non-toxic, insoluble polymer material.

Der zentrale Stift 1 kann verschiedene an sich bekannte Formen aufweisen, z.B. die Form eines Zylinders, eines mehrkantigen Prismas oder einer Platte, in deren Oberflächen Kerben, Kanäle, Texutren oder Perforationen ausgebildet sein können.The central pin 1 can have various shapes known per se, e.g. the shape of a cylinder, a polygonal prism or a plate in the surfaces of which notches, channels, textures or perforations can be formed.

Die für die Umhüllung verwendeten Polymermaterialien können dem Fachmann an sich bekannte Polymermaterialien sein, insbesondere solche, wie sie in der Zahntechnik und Medizin verwendet werden. Die für die Außensicht der Umhüllung verwendeten Polymeren sind insbesondere auf medizinischem Gebiet verwendete biologisch abbaubare Homo- oder Coplymere, von denen dem Fachmann zahlreiche als Nahtmaterialien und Knochenreparaturmaterialien bekannt sind. Neben den in den Beispielen genannten synthetischen Polymeren Polyglykolsäure (Polyglykolid) sind insbesondere weitere Polyhdroxysäuren wie z.B. Polymilchsäure (Polylactid), insbesondere in Form geeigneter Copolymerer, zu nennen.The polymer materials used for the casing can be polymer materials known per se to the person skilled in the art, in particular those used in dentistry and medicine. The polymers used for the outer surface of the casing are biodegradable homo- or copolymers used in particular in the medical field, many of which are known to the person skilled in the art as suture materials and bone repair materials. In addition to the synthetic polymers polyglycolic acid (polyglycolide) mentioned in the examples, other polyhydroxy acids such as polylactic acid (polylactide), in particular in the form of suitable copolymers, should be mentioned.

Die unlöslichen Polymeren, die für die innere Schicht und die ARmierungsfasern und -fäden verwendet werden können, sind physiologsich unbedenkliche Polymere mit der erforderlichen Festigkeit und Beständigkeit in der physiologischen Umgebung des Implantats. Neben Polyamiden, z.B. Polyamid-6 (Capron) und aromatischen Polyamiden (z.B. Aramid) sind Polyester, insbesondere aromatische Polyester wie Polyethylenterephthalt, zu nennen. Für die Faserverstärkungen kommen auch hochfeste Fasern z.B. vom Polyimidtyp in Frage.The insoluble polymers that can be used for the inner layer and the reinforcement fibers and threads are physiologically harmless polymers with the required strength and durability in the physiological environment of the implant. In addition to polyamides, e.g. polyamide-6 (Capron) and aromatic polyamides (e.g. aramid), polyesters, especially aromatic polyesters such as polyethylene terephthalate, should be mentioned. High-strength fibers, e.g. of the polyimide type, can also be used for fiber reinforcements.

Nachfolgend werden einige Ausführungsbeispiele für die beschriebene Erfindung angeführt.Some embodiments of the invention described are given below.

Beispiel 1example 1

Das zu implantierende stützende Tragelement besteht aus einem zentralen tragenden Stift mit einem Durchmesser von 2mm und einer Länge von 12mm, der aus einem nichtrostenden Stahl hergestellt ist und im oberen Teil eine Öffnung mit einem Gewinde aufweist, die durch einen Pfropfen verschlossen ist, und aus einer Umhüllung, welche eine erste Schicht aufweist, die am Stift anliegt und aus Polyamid 12 mit einer Stärke von 0,5 - 0,9 mm besteht, sowie eine zweite Schicht (Außenschicht) mit einer Stärke von 0,3 - 0,6 mm, die aus Polyglykolid besteht und die mit einem Gemisch aus Capronfasern und Aramidfasern der Marke CBM verstärkt ist.The supporting element to be implanted consists of a central supporting pin with a diameter of 2 mm and a length of 12 mm, made of stainless steel and having a threaded opening in the upper part closed by a plug, and of a casing comprising a first layer, which lies against the pin and is made of polyamide 12 with a thickness of 0.5 - 0.9 mm, and a second layer (outer layer) with a thickness of 0.3 - 0.6 mm, made of polyglycolide and reinforced with a mixture of capron fibers and aramid fibers of the CBM brand.

Beispiel 2Example 2

Das zu implantierende stützende Element besteht aus einem zentralen Stift mit einem Durchmesser von 3,5-4 mm und einer Länge von 11-14 mm, der aus Keramik gefertigt ist und im oberen Teil eine Gewindeöffnung und einen Stopfen mit Gewinde hat, der ebenfalls aus Keramik besteht, und aus der Umhüllung, welche eine erste Schicht aufweist, die aus Polyethylenterephthalat besteht und eine Stärke von 0,4 - 0,8 mm aufweist und am Stift anliegt, sowie eine Außenschicht aus Oxycellulose mit einer Stärke von 0,5 - 0,8 mm, die mit Fäden aus Polyethylenterephthalat (Lafsan) armiert ist.The supporting element to be implanted consists of a central pin with a diameter of 3.5-4 mm and a length of 11-14 mm, made of ceramic, with a threaded opening in the upper part and a threaded plug, also made of ceramic, and of the casing, which has a first layer made of polyethylene terephthalate with a thickness of 0.4-0.8 mm, which is in contact with the pin, and an outer layer made of oxycellulose with a thickness of 0.5-0.8 mm, reinforced with polyethylene terephthalate threads (Lafsan).

Beispiel 3Example 3

Das zu implantierende Tragelement besteht aus einem tragendem zentralen Stift mit einem Durchmesser von 2,8 mm und einer Länge von 8-12 mm, welcher aus Titan gefertigt ist und an seinem oberen Ende ein Gewinde mit der Länge von 3-4 mm hat, und einer Umhüllung, welche eine erste innere Schicht mit einerThe support element to be implanted consists of a supporting central pin with a diameter of 2.8 mm and a length of 8-12 mm, which is made of titanium and has a thread with a length of 3-4 mm at its upper end, and a casing which has a first inner layer with a

Stärke von 0,21 bis 0,7 mm aufweist, die an der Oberfläche des Stiftes anliegt und aus einem Copolymer von Vinylpyrrolidon und Methylmetacrylat (Stickstoffgehalt 2,2 - 3,2 Gew.-%) besteht und mit einer verstärkenden Mischung aus einer säurebehandelten Capronfaser und der Aramidfaser Terlon armiert ist, sowie eine Außenschicht mit einer Stärke von 0,4 - 0,7 mm, die aus einer Mischung von Copolymeren von Vinylpyrrolidon mit Methylmetacrylat oder Butylmetacrylat der Marken PPM PPP -1 besteht, welche mit einer Mischung von modifizierten Capronfasern und der Aramidfaser Terlon armiert ist.Thickness of 0.21 to 0.7 mm, which lies on the surface of the pin and consists of a copolymer of vinylpyrrolidone and methyl methacrylate (nitrogen content 2.2 - 3.2 wt. %) and is reinforced with a reinforcing mixture of an acid-treated capron fiber and the aramid fiber Terlon, as well as an outer layer with a thickness of 0.4 - 0.7 mm, which consists of a mixture of copolymers of vinylpyrrolidone with methyl methacrylate or butyl methacrylate of the brands PPM PPP -1, which is reinforced with a mixture of modified capron fibers and the aramid fiber Terlon.

Beispiel 4Example 4

Das zu implantierende Tragelement besteht aus den Materialien gemäß Beispiel 3, wobei der zentrale Stift aus Titan in Form eines fünfseitigen Prismas mit einem Durchmesser von 4 mm und mit einer Länge von 14 mm hergestellt ist, der Endkanäle mit einer Tiefe von 0,5 mm mit einem Abstand von 3 bis 4 mm zwischen sich aufweist sowie ein Außengewinde an einem der beiden Enden des Stiftes mit einem Durchmesser von 3 mm für die äußere Kappe, die aus Titan oder Polytetrafluorethylen gefertigt ist.The support element to be implanted consists of the materials according to Example 3, wherein the central pin is made of titanium in the shape of a five-sided prism with a diameter of 4 mm and a length of 14 mm, which has end channels with a depth of 0.5 mm with a distance between them of 3 to 4 mm and an external thread at one of the two ends of the pin with a diameter of 3 mm for the outer cap made of titanium or polytetrafluoroethylene.

Beispiel 5Example 5

Ein zu implantierendes stützendes Element gemäß Beispiel 3, bei dem der zentrale Stift aus Titan besteht und die Form einer rechteckigen Platte mit Abmessungen von 10x6x2 mm und einem Vorsprung mit einer Höhe von 5 mm und einer Breite von 3mm an einer Plattenkante für die Befestigung der künstlichen Zähne aufweist.A supporting element to be implanted according to example 3, in which the central pin is made of titanium and has the shape of a rectangular plate with dimensions of 10x6x2 mm and a projection with a height of 5 mm and a width of 3 mm on one edge of the plate for the attachment of the artificial teeth.

Beispiel 6Example 6

Ein zu implantierendes stützendes Element gemäß Beispiel 3, bei dem der zentrale Stift aus Titan besteht und die Form einer rechteckigen Platte mit den Abmessungen 25x6x2 mm aufweist, dieA supporting element to be implanted according to Example 3, in which the central pin is made of titanium and has the shape of a rectangular plate with dimensions of 25x6x2 mm, which

Perforationen in Form von Öffnungen mit einem Durchmesser von 3 mm und zwei Vorsprüngen mit einer Höhe von 5 mm und einer Breite von 3 mm an einer Plattenkante für die Befestigung der künstlichen Zähne aufweist.
5Perforations in the form of openings with a diameter of 3 mm and two projections with a height of 5 mm and a width of 3 mm on one edge of the plate for the attachment of the artificial teeth.
5

Zusammenfassend ist zu sagen, daß die Erfindung für eine Verwendung in der Stomatologie bestimmt ist und insbesondere implantierbare Stützelemente betrifft, die für die Befestigung von künstlichen Zähnen eingesetzt we'rden.In summary, the invention is intended for use in stomatology and in particular relates to implantable support elements used for the attachment of artificial teeth.

Das technisches Resultat der Erfindung ist die Schaffung eines stützenden Elements, welches das Einwachsen des Knochengewebes in den implantierten Teil des Elements ermöglicht, sowie eine funktionale Dämpfung und eine Verringerung der Resorption des Kiefer-Knochengewebes bei seiner Verwendung.The technical result of the invention is the creation of a supporting element which enables the ingrowth of bone tissue into the implanted part of the element, as well as functional cushioning and a reduction in the resorption of the jaw bone tissue during its use.

Das stützende Element ist in Form einer starren Konstruktion (mit einem starren Stift) ausgebildet und weist eine zweischichtige Umhüllung auf. Die eine der beiden Schichten, die an der Oberfläche des Stifts anliegt, ist aus einem im Organismus nicht-löslichen synthetischen Polymermaterial hergestellt. Die zweite Schicht, die sich im Kontakt mit dem Knochengewebe befindet, ist aus einem im Organismus löslichen Polymermaterial (einem biologisch abbaubaren Polymer) gefertigt, welches mit Fasern oder Fäden aus einem unlöslichen Polymermaterial verstärkt ist.The supporting element is designed in the form of a rigid structure (with a rigid pin) and has a two-layer casing. One of the two layers, which is in contact with the surface of the pin, is made of a synthetic polymer material that is insoluble in the body. The second layer, which is in contact with the bone tissue, is made of a polymer material that is soluble in the body (a biodegradable polymer) and is reinforced with fibers or threads made of an insoluble polymer material.

Die Anmeldung erfolgt durch einen der Anmelder und Erfinder des russischen Patents Nr. 2147214 im Einklang mit einer ver-0 taglichen Vereinbarung mit den anderen Anmeldern/Erfindern des genannten Patents.The application is filed by one of the applicants and inventors of Russian Patent No. 2147214 in accordance with a contractual agreement with the other applicants/inventors of the said patent.

Claims

1. A support element to be implanted for the attachment of artificial teeth in the form of a rigid structure which is inserted into the bone tissue of the upper or lower jaw, the element being characterized in that it has a two-layer covering, the first, inner of the two layers, which lies against the surface of the rigid structure, being made of a synthetic polymer material which is insoluble in the organism, and the second layer, which is in contact with the bone tissue, being made of a polymer material which is soluble in the organism and which is reinforced with fibers or threads of an insoluble polymer material.

2. Support element according to claim 1, characterized in that the material in contact with the bone tissue has a modulus of elasticity which is similar to the modulus of elasticity of the bone tissue.

3. Support element according to claim 1 or 2, characterized in that the rigid supporting element is a substantially rigid central pin made of metal, in particular stainless steel or titanium, or a ceramic and has the shape of a cylinder, prism or plate.

4. Support element according to one of claims 1 to 3, characterized in that the insoluble polymer material of the first layer adjacent to the rigid pin is a non-toxic synthetic polymer material selected from a polyamide, a polyester and a vinyl polymer in the form of homo- or and copolymers, and that this polymer material is optionally reinforced with polymer fibers.

5. Support element according to one of claims 1 to 4, characterized in that the outer layer coming into contact with the bone tissue consists of a biodegradable polymer material which dissolves in the organism and is selected from a polyhydroxycarboxylic acid, oxycellulose and copolymers of vinylpyrrolidone with methyl methacrylate or butyl methacrylate, and is reinforced with fibers of an insoluble polymer material.