DE202006013585U1

DE202006013585U1 - Verbindungselement für ein zweiteiliges Zahnimplantat aus Nichtmetall

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Publication number: DE202006013585U1
Application number: DE200620013585
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-08-31
Filing date: 2006-08-31
Publication date: 2006-11-02
Anticipated expiration: 2016-09-01

Abstract

Verbindungselement für zweiteiliges Zahnimplantat mit einem distalen und einem proximalen Implantatsteil, die in einem miteinander verbundenen Zustand an einer Verbindungsstelle wenigstens mittelbar aneinander angrenzen und im Bereich der Verbindungsstelle einander zugewandte Oberflächen aufweisen,
wobei
– in das distale Implantatsteil ein Verbindungselement in Form einer Gewindehülse eingebracht ist,
und außerdem
– zwischen dem distalen Implantatsteil und der Gewindehülse einander zugewandte Anschlagflächen vorgesehen sind, die bei der Montage und bei fertig montiertem Zahnimplantat die Montagekräfte von der Gewindehülse auf das distale Implantatsteil übertragen.

Description

Die Erfindung betrifft ein zweiteiliges Zahnimplantat. Ein distaler Implantatsteil ist als künstliche Zahnwurzel für die Implantation in einem Kieferknochen ausgebildet und ein proximaler Implantatsteil trägt im eingebauten Zustand eine künstliche Zahnkrone. Die Verbindung zwischen distalem und proximalem Implantatsteil ist derart, dass das proximale Ende des distalen Implantatsteils und das distale Ende des proximalen Implantatsteils geometrisch zueinander passend gestaltet sind und im implantierten Zustand des Schaftes aneinander angrenzen.
Die Erfindung betrifft insbesondere die Art und Weise der Unterbringung und Verwendung eines Verbindungselementes in Form einer metallischen Gewindehülse im distalen Implantatsteil, welches die Aufnahme für eine kraftschlüssige Verbindung in Form einer Verschraubung des distalen Implantatsteils mit dem proximalen Implantatsteil darstellt.
Zahnimplantate dienen dem Ersatz verloren gegangener Zähne. Bei Zahnimplantaten unterscheidet man ein- und zweiteilige Systeme. Die vorliegende Erfindung betrifft ein zweiteiliges System. Derartige zweiteilige Systeme besitzen einen distalen und einen proximalen Implantatsteil. Der distale Implantatsteil wird in den Kieferknochen eingebracht und verwächst dort mit dem Knochen. Das Verwachsen des distalen Implantatsteils mit dem Knochen wird im Folgenden als Osseointegration bezeichnet. Der proximale Implantatsteil – auch Aufbau oder Abutment genannt – ragt einige Millimeter in den Mundraum und dient als künstlicher Zahnstumpf. Im vorliegenden Fall bildet der distale Implantatsteil eine künstliche Zahnwurzel, während der proximale Implantatsteil den zuvor erwähnten künstlichen Zahnstumpf bildet. Der proximale Implantatsteil nimmt Zahnersatz verschiedenster Formen, zum Beispiel in Form einer Krone, auf und verbindet diese über den distalen Implantatsteil mit dem Kiefer.
Die Verbindung zwischen distalem und proximalem Implantatsteil bei zweiteiligen Implantaten wird im Folgenden auch mit Implantat-Abutment-Verbindung bezeichnet und mit IAV abgekürzt. Das proximale Ende des distalen Implantatsteils und das distale Ende des proximalen Implantatsteils sind geometrisch zueinander passend gestaltet und grenzen im implantierten Zustand des Schaftes aneinander an.
Der distale Implantatsteil und der proximale Implantatsteil werden üblicherweise in Längsrichtung, durch eine in Längsrichtung verlaufende Befestigungsschraube – auch Schraubbolzen genannt – miteinander verbunden. Die Geometrie des Verbindungsbereiches zwischen distalem Implantatsteil und proximalem Implantatsteil ist derart, dass die Verbindung zwischen beiden Implantatsteilen form- oder kraftschlüssig oder beides ist.
Die wichtigsten Anforderungen an die Verbindung zwischen distalem Implantatsteil und proximalem Implantatsteil sind: die Verbindung muss stabil sein, da sie enormen Kaukräften ausgesetzt ist. Die Passteile müssen sehr exakt gearbeitet sein und dürfen im zusammengefügten Zustand keine Spalte aufweisen. Der proximale Implantatsteil, soll jederzeit vom Implantat gelöst und wieder damit verbunden werden können. Der Aufbau soll durch andere Aufbauten ersetzt werden können. Die beiden Implantatsteile müssen im verbundenen Zustand starr und spielfrei, sowie gegen Verdrehen um die Implantatslängsachse gesichert sein. Die Verbindung muss so gestaltet sein, dass sie während des Verbleibens der montierten Implantatverbindung im Munde des Patienten, dauerhaft bestehen bleibt. Die IAV darf sich auch während immer wiederkehrender Krafteinwirkungen auf die Implantatsteile, bedingt durch Kauprozesse, keinesfalls dadurch verändern, dass sich die Schraubverbindung selbstständig lockert. Das Phänomen des sich selbstständig lösenden Schraubbolzens wird im Folgenden als Schraubenlockerung bezeichnet. Zur Erreichung der notwendigen Montagekraft für eine stabile IAV wird die Befestigungsschraube mit einem definierten Anzugdrehmoment eingeschraubt. Die geforderten Anzugdrehmomente variieren je nach Implantatsystem zwischen 20 Ncm bis 35 Ncm.
Die verbundenen Implantatsteile müssen in den Bereichen des Innengewindes des distalen Implantatsteils sowie des Außengewindes der Befestigungsschraube und der Schraubenkopfstirnfläche (Anschlagfläche) der Befestigungsschraube, sowie des Schraubenkopfsitzes des proximalen Implantatsteils sehr stabil sein, da sie der permanenten Montagekraft von, je nach Implantatsystem, 700 N bis 2000 N ausgesetzt sind. Diese definierte Montagekraft muss während der gesamten Dauer des Verbleibens, der miteinander montierten Implantatkomponenten im Munde des Patienten, aufrechterhalten bleiben. Zur Überprüfung der Funktionstüchtigkeit der IAV werden Testverfahren, wie z.B. der Versuchsaufbau nach der Norm DIN EN ISO 14801, angewandt. Eine gut funktionierende Schraubverbindung im Bereich der IAV ist so ausgelegt, dass sie viele Millionen Zyklen einer definierten auf die IAV einwirkenden Kraft schadlos und ohne Veränderung der Montagespannung übersteht.
Zweiteilige Zahnimplantate werden üblicherweise aus Titan gefertigt. Implantatkomponenten, welche aus Titan und nach dem Stand der Technik hergestellt sind, können diese Montagekräfte dauerhaft aufnehmen, ohne dass sie während des Montierens oder danach Schaden nehmen. Die Gewindeform bei einem Titanimplantat und der dazu passenden Befestigungschraube aus Titan ist üblicher weise in der Art eines Regelgewindes nach DIN 13-M 2 oder mit ähnlichem Durchmesser gestaltet. Gewinde dieser Art haben sich beim Einsatz in der dentalen Implantologie bewährt und wirken, bedingt durch ihre geometrische Form, begünstigend gegen mögliche Schraubenlockerungen. Auch die Tatsache, dass zwischen gleichen Materialpaarungen im Bereich der Gewindepartner größere Adhäsionskräfte bestehen als bei ungleichen Materialpartnern, wirkt sich begünstigend gegen mögliche Schraubenlockerungen aus.
Zweiteilige Zahnimplantate werden bislang nicht aus Keramik hergestellt. Ein besonderes Problem bei der Verwendung von Keramik als Werkstoff für zweiteilige Zahnimplantate besteht darin, dass aus Keramik hergestellte Implantatinnengewinde, den in der dentalen Implantologie geforderten Montagekräften nicht gewachsen sind. Auf Grund hoher, über der Belastbarkeit von Keramik hinaus auftretender Kerbspannungen im Bereich der annähernd scharfkantig gestalteten Radien von Gewindeformen mit dem Regelgewinde nach DIN 13, würde ein Keramikinnengewinde bei der geforderten Montagekraft im Bereich der annähernd scharfkantig gestalteten Radien zerstört werden. Würde man die Gewindeform im Bereich der annähernd scharfkantig gestalteten Radien stärker verrundet gestalten, um auftretende Kerbspannungen auf ein materialverträgliches Maß abzusenken, wäre die mögliche Gefahr von Schraubenlockerungen sehr groß. Bei der Verwendung einer Titanschraube in einem Keramikinnengewinde, würde das Potential für eine Schraubenlockerung durch die Verwendung einer ungleichen Materialpaarung für die beiden Gewindepartner und die daraus verminder ten Adhäsionskräfte zwischen den Gewindepartnern weiter ansteigen. Die Gefahr von möglichen Schraubenlockerungen könnte lediglich durch eine dauerhafte Verklebung der Schraubverbindung verhindert werden. Eine dauerhafte Verbindung zwischen Implantat und Aufbau ist jedoch nicht erwünscht, zumal sie das mögliche Behandlungsspektrum für eine Folgeversorgung extrem einschränken würde.
Aufgabe ist es, eine in Bezug auf die vorgenannten Problemstellungen verbesserte kraftschlüssige Verbindung in Form einer Schraubenverbindung für ein zweiteiliges Zahnimplantat, bestehend aus Keramik, unter Verwendung eines zusätzlichen Verbindungselementes, zu schaffen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein zweiteiliges Zahnimplantat gelöst, bei dem in einem distalen Implantatsteil, bestehend aus Nichtmetall, eine Gewindehülse, bestehend aus Metall, so eingebracht wird, dass beim Verbinden eines distalen Keramikimplantatsteils mit einem proximalen Implantatsteil, unter Verwendung einer Befestigungsschraube, bestehend aus Metall, die geforderte Montagekraft erreicht wird, ohne dass auch nur eines der Teile, während des Montierens oder danach, Schaden nimmt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsvariante weist ein einen distalen Implantatsteil bildender distaler Teilschaft eine zu seinem proximalen Ende hin offene Längsöffnung mit einer Innenwandung auf, die eine Grundgeometrie mit kreisförmigem Querschnitt besitzt. Der in Richtung proximal gerichtete Anteil der Längsöffnung bildet die Aufnahme für das distale Ende des Aufbauteilschaftes aus. An diesen in Richtung proximal gerichteten Anteil der Längsöffnung grenzt ein in Richtung distal verlaufender Anteil der Längsöffnung an, dessen Innenwandung die Grundgeometrie eines Innengewindes aufweist. Passend zu diesem Innengewinde ist das Außengewinde gestaltet, das sich über die komplette Außenwand einer Gewindehülse erstreckt. Die Außenwand der Gewindehülse besitzt ebenfalls eine Grundgeometrie mit kreisförmigem Querschnitt.
In die proximale Längsöffnung des distalen Implantatsteils wird in dessen Innengewinde eine Gewindehülse mit ihrem Außengewinde, vorzugsweise bestehend aus Metall, eingeschraubt. Die Verbindungsflächen zwischen Gewindehülse und dem distalen Implantatsteil sind so gestaltet, dass die relative Position der beiden Teile, sowohl in axialer Richtung als auch in rotatorischer Richtung, durch eng aufeinander aufliegende Flankenflächen, im Folgenden als Gewindeflanken bezeichnet, genauestens definiert wird. Beim Einschrauben der Gewindehülse in das distale Implantatsteil gleiten die Gewindeflanken der Gewindehülse beim weiteren Eindrehen in das proximale Ende des distalen Implantatsteils bis die Gewindehülse ihre axiale Endposition an einander zugewandten Anschlagflächen erreicht. Unter Verwendung eines definierten Anzugdrehmomentes wird die Gewindehülse somit dauerhaft an dieser Position im distalen Implantatsteil fixiert.
Die Gewindeflanken des Innengewindes des distalen Implantatsteils sind derart gestaltet, dass die durch die Montage des distalen Implantatsteils mit dem proximalen Implantatsteil auftretenden Kräfte keine Schädigung des Keramikmaterials zur Folge hat. Dazu ist das Innengewinde des distalen Implantatsteils so gestaltet, dass die Ubergänge zwischen den in Richtung proximal gerichteten Gewindeflanken und der Außenfläche des Innengewindes, welche den Innengewinde-Außen-Durchmesser definiert, mit einem Radius von 0,1 mm mindestens jedoch 0,05mm verrundet gestaltet sind. Diese im Folgenden mit R₁ bezeichneten Verrundungen senken beim Ubertragen der Montagekraft auf das Innengewinde des Keramikimplantats auftretende Kerbspannungen auf ein materialverträgliches Maß ab. Gemäß der vorangegangenen Beschreibung wird diese Gewindeform im Folgenden als modifiziertes Rundgewinde nach Mehrhof bezeichnet. Dieses modifizierte Rundgewinde nach Mehrhof lehnt sich mit der Form seiner Grundgeometrie an ein Rundgewinde nach DIN 405 an.
Der zur Verfügung stehende Raum für die Gewindehülse im Implantatsteil ist im Maß des Durchmessers, bedingt durch die geringen Größenverhältnisse von dentalen Implantaten, stark eingeschränkt. Dieser Umstand erfordert eine sehr dünnwandige Gestaltung der Gewindehülse. Um eine Schädigung der Gewindehülse während der Montage des distalen Implantatsteils mit dem proximalen Implantatsteil auszuschließen, ist das Außengewinde der Gewindehülse derart gestaltet, dass die Übergänge zwischen den nach distal gerichteten Gewindeflanken und der Innenflächen des Außengewindes, welche den Außengewinde-Kern-Durchmesser definieren, mit einem Radius von 0,05mm mindestens jedoch 0,01 mm verrundet gestaltet sind. Somit werden die auf das Titanmaterial einwirkenden Zugspannungen auf ein materialverträgliches Maß, unterhalb der Fließgrenze von Titan, abgesenkt.
Zur Sicherung der Gewindehülse an ihrer Endposition im Keramikimplantat wird zusätzlich ein biokompatibler Klebstoff, z.B. Kunststoffzement, verwendet. Noch bevor die Gewindehülse in das distale Implantatsteil eingeschraubt wird, wird eine definierte Menge des Klebers zum distalen Ende der proximalen Längsöffnung des distalen Implantatsteils hin, in dieses eingebracht. Nach dem Aushärten des Klebers ist die Gewindehülse an ihrer eingeschraubten Endposition dauerhaft mit dem Implantatsteil verbunden (verklebt). Zur Unterstützung der Verklebung sind im distalen Anteil des Innengewindes des Keramikimplantats und des Außengewindes der Metallgewindehülse Retentionen in Form von Vertiefungen angebracht, welche umlaufend um die Innenwandung des Implantatteils und umlaufend um die Außenwandung der Gewindehülse in deren Wandungen eingelassen sind. Der Kleber füllt diese Vertiefungen auf und verhindert nach seiner vollständigen Aushärtung eine Lösung der Klebeverbindung.
Die Gewindehülse weist eine, zu ihrem proximalen Ende hin offene Längsöffnung mit einer Innenwandung auf, die eine Grundgeometrie mit kreisförmigem Querschnitt besitzt. Die Innenwandung dieser Längsöffnung ist in Form eines Innengewindes nach DIN 13-M 2 gestaltet.
Bei der Montage des distalen Implantatsteils mit dem proximalen Implantatsteil werden die Montagekräfte somit zunächst von der Befestigungsschraube über das allgemeine Regelgewinde nach DIN 13-M 2 auf die Gewindehülse übertragen, welche ihrerseits über das modifizierte Rundgewinde nach Mehrhof mit dem Implantatsteil verbunden ist und die Montagekräfte an dieses weiterleitet.
Das Maß der Gewindesteigung des modifizierten Rundgewindes nach Mehrhof wird ausschließlich auf eine materialbegünstigende Ubertragung der Montagekraft ausgerichtet. Vorzugsweise wird in Relation zur Größe der Verrundung des Radius R₁ und des Durchmessers sowie der Flankenhöhe des Gewindes, die kleinstmögliche Gewindesteigung gewählt, um somit die kraftübertragende Oberfläche so groß wie möglich zu gestalten. Diese Angaben gelten sowohl für das Innengewinde des Implantatsteils als auch für das Außengewinde der Gewindehülse.
Als Ausführungsvariante können im Vergleich zur symmetrischen Gestaltung der Gewindeprofile, nach der Art des beschriebenen modifizierten Rundgewindes nach Mehrhof, die Gewindeprofile auch asymmetrisch gestaltet sein. Hierbei ist, wie auch beim modifizierten Rundgewinde nach Mehrhof, das Innengewinde des distalen Implantatsteils so gestaltet, dass die Ubergänge zwischen den in Richtung proximal gerichteten Gewindeflanken und der Außenfläche des Innengewindes, mit einem Radius von 0,1 mm, mindestens jedoch 0,05mm, verrundet gestaltet sind. Gemäß der vorangegangenen Beschreibung wird diese Gewindeform im Folgenden als verrundetes modifiziertes Sägengewinde nach Mehrhof bezeichnet. Dieses verrundete modifizierte Sägengewinde nach Mehrhof lehnt sich mit der Form seiner Grundgeometrie an ein Sägengewinde nach DIN 513 an. Erfindungsgemäß ist beim verrundeten modifizierten Sägengewinde nach Mehrhof der Winkel zwischen den in Richtung proximal gerichteten Gewindeflanken und der Außenfläche des Innengewindes kleiner bzw. steiler als zwischen den in Richtung distal gerichteten Gewindeflanken und der Außenfläche des Innengewindes. Bei dieser Ausführungsvariante ist die Gewindehülse ebenso wie bei der Gewindehülse mit modifiziertem Rundgewinde nach Mehrhof so gestaltet, dass die Ubergänge zwischen den nach distal gerichteten Gewindeflanken und der Innenflächen des Außengewindes, mit einem Radius von 0,05mm, mindestens jedoch 0,01 mm, verrundet gestaltet sind. Somit werden auch hier die auf das Titanmaterial einwirkenden Zugspannungen auf ein materialverträgliches Maß, unterhalb der Fließgrenze von Titan, abgesenkt. Erfindungsgemäß ist die Gewindehülse mit verrundetem modifizierten Sägengewinde nach Mehrhof derart gestaltet, dass der Winkel zwischen den in Richtung distal gerichteten Gewindeflan ken und der Innenfläche des Außengewindes kleiner bzw. steiler ist, als der Winkel zwischen der in Richtung proximal gerichteten Gewindeflanken und der Innenfläche des Außengewindes.
Die Verwendung einer Metallgewindehülse bietet gegenüber der direkten Verschraubung weiterhin den Vorteil, dass eine Metallgewindehülse bedingt durch ihren im Verhältnis zur Befestigungsschraube größeren Außendurchmesser die Montagekraft auf eine größere Oberfläche der in Keramik gestalteten Geometrien des Innengewindes des distalen Implantatsteils verteilt. Somit werden die auf die Keramikgeometrien einwirkenden Zugspannungen und Kerbspannungen weiter minimiert. Würde man eine Befestigungsschraube mit einem Durchmesser gleich dem der Gewindehülse verwenden, um auf diese verzichten zu können, würden auf Grund der größeren Oberfläche der Gewinde und der daraus resultierenden vergrößerten Reibungskräfte zwischen den Gewindepartnern, stark erhöhte Schraubenanzugdrehmomente notwendig werden, um die für die IAV notwendige Montagekraft zu erreichen. Diese erhöhten Schraubenanzugdrehmomente könnten die Verbindung zwischen Implantat und Knochen, des bereits osseointegrierten Implantates, gefährden.
Die Verwendung einer Metallgewindehülse bietet neben der materialgerechten Ubertragung der Montagekraft auf das Keramikimplantat zudem den Vorteil, dass nun, durch die Verwendung von Metall z.B. Titan, für das Innengewinde der Gewindehülse und der eben solchen Verwendung von Metall z.B. Titan für das Außengewinde der Befestigungsschraube, gleiche Materialien eingesetzt werden und somit hohe Adhäsionskräfte der Materialpartner zueinander bestehen. In Kombination mit dem bewährten Regelgewinde nach DIN 13 können somit Schraubenlockerungen ohne eine Verklebung der Gewindepartner miteinander weitestgehend verhindert werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsvariante weist ein, einen distalen Implantatsteil bildender distaler Teilschaft, eine zu seinem distalen Ende hin offene Längsöffnung mit einer Innenwandung auf, die eine Grundgeometrie mit kreisförmigem Querschnitt besitzt und an die flächige Vorsprünge in Längsrichtung des Teilschaftes verlaufend, angebracht sind. Die Gewindehülse besitzt eine zylindrische Außenwandung mit einer Grundgeometrie mit kreisförmigem Querschnitt, welche passend zur Längsöffnung des distalen Teilschaftes gestaltet ist. Vorzugsweise weist die Außenwandung der Gewindehülse in Längsrichtung verlaufende flächige Vertiefungen auf die derart an die flächigen Vorsprünge des distalen Teilschaftes angepasst sind, dass Flankenabschnitte der flächigen Vorsprünge des distalen Teilschaftes mit Flankenabschnitten der flächigen Vertiefungen der Gewindehülse derart zusammenwirken, dass sich die eng aneinander anliegenden Flächen gegenüberliegen und auf diese Weise die relative Position des distalen Teilschaftes und der Gewindehülse sowohl in axialer als auch in rotatorischer Richtung fixieren, wenn der distale Teilschaft und die Gewindehülse miteinander verbunden werden, beziehungsweise miteinander verbunden sind. Vorzugsweise wird die Gewindehülse, bestehend aus Metall z.B. Titan, am distalen Ende des distalen Implantatsteils in dieses eingebracht. Beim Verbinden der Gewindehülse mit dem distalen Implantatsteil gleiten die Außenwandungen der Gewindehülse beim weiteren Einbringen in das distale Ende des distalen Implantatsteils, bis die Hülse ihre axiale Endposition an einander zugewandten Anschlagflächen erreicht. Die Geometrie des distalen Implantatsteils und der Gewindehülse ist im Bereich der Verbindung zwischen beiden Schaftteilen vorzugsweise derart gestaltet, dass die Verbindung verdrehsicher ist. Die einander berührenden Flächen in axialer Richtung werden durch die gegenüberliegenden Flanken des proximalen Endes der Gewindehülse und der in Richtung distal gerichteten Flanke des distalen Teilschaftes gebildet. Sie wirken als Anschlagsflächen und bilden einen definierten Höhenanschlag. Die von der Befestigungsschraube auf die Gewindehülse übertragenen Montagekräfte werden somit auf die distale Fläche der Querschnittsverjüngung des distalen Implantatsteils übertragen. Der Ubergang zwischen der distalen Fläche der Querschnittsverjüngung des distalen Implantatsteils und der Innenwandung der zum distalen Ende des distalen Implantatsteils hin offenen Längsöffnung ist in Form einer größtmögli chen Verrundung, mindestens jedoch mit einem Radius von 0,05mm, gestaltet. Dadurch wird erreicht, dass die in diesem Bereich auftretenden Zugkräfte nicht über einem materialverträglichen Maß liegen. Auch bei dieser Ausführungsvariante wirkt sich die große kraftübertragende Fläche, auf Grund eines im Vergleich zum Durchmesser der Befestigungsschraube größeren Durchmessers der Gewindehülse, positiv auf die Kraftübertragung bei der Montage der IAV aus.
Die Gewindehülse weist eine zu ihrem proximalen Ende hin offene Längsöffnung mit einer Innenwandung auf, die eine Grundgeometrie mit kreisförmigem Querschnitt besitzt. Die Innenwandung dieser Längsöffnung ist in Form des bereits beschriebenen Innengewindes nach DIN 13 gestaltet.
Vorzugsweise wird nach dem die Gewindehülse in das distale Implantatsteil eingebracht ist, die zum distalen Ende des distalen Implantatsteils hin offene Längsöffnung mit einem Verschlusskörper, vorzugsweise bestehend aus Keramik, verschlossen, dessen Außenwandung eine Grundgeometrie mit kreisförmigem Querschnitt besitzt, welche geometrisch passend zu der Innenwandung der Längsöffnung des distalen Implantatsteils gestaltet ist. Beim Verbinden des Verschlusskörpers mit dem distalen Implantatsteil gleitet die Außenwandung des Verschlusskörpers beim weiteren Einbringen in das distale Ende des distalen Implantatsteils, bis er seine axiale Endposition an einander zugewandten Anschlagflächen erreicht. Der in das distale Implantatsteil eingebrachte Verschlusskörper komplettiert die Form des distalen Implantatsteils nach distal. Der Montagespalt zwischen distalem Implantatsteil und dem Verschlusskörper wird, nach dem Verbinden der beiden Teile miteinander, mit einem biokompatiblen Material verschlossen. Vorzugsweise wird ein Keramikmaterial oder Glasmaterial, welches auf den Wärmeausdehnungskoeffizienten des für die Implantatsteile verwendeten Keramikmaterials abgestimmt ist, während eines Brennvorgangs in den Montagespalt eingebracht bzw. eingebrannt und Bakteriendicht verschlossen.
Als Ausführungsvariante kann das erfindungsgemäße Verbindungselement neben der Verwendung in einem distalen Implantatsteil, bestehend aus Keramik z.B. Zirkoniumdioxyd, auch in einem aus Kunststoff z.B. Polyetheretherketon (PEEK) bestehenden distalen Implantatsteil Verwendung finden.
In den Figuren sind zwei Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Verbindungselementes für ein zweiteiliges Zahnimplantat aus Nichtmetall näher dargestellt. Von den Figuren zeigen:
1: eine perspektivische Darstellung des distalen Teilschaftes als distalem Implantatsteil; eine perspektivische Darstellung einer Gewindehülse mit Außengewinde; eine perspektivische Darstellung eines Aufbauteilschaftes als proximalem Implantatsteil; eine perspektivische Darstellung eines Schraubbolzens nach der Art einer Explosionszeichnung;
2: eine perspektivische Darstellung des distalen Teilschaftes als distalem Implantatsteil; eine perspektivische Darstellung einer Gewindehülse mit Außengewinde; eine perspektivische Darstellung eines Aufbauteilschaftes als proximalem Implantatsteil nach der Art einer Explosionszeichnung in detaillierter Form;
3: eine Darstellung des distalen Teilschaftes als distalem Implantatsteil des Schaftes nach der Art eines Schnittbildes;
4: eine Darstellung des distalen Teilschaftes als distalem Implantatsteil von proximal betrachtet;
5: eine Darstellung des Schaftes mit miteinander verbundener Gewindehülse nach der Art eines Schnittbildes;
6: eine Darstellung der Gewindehülse nach der Art eines Schnittbildes;
7: eine vergrößerte Detailansicht der miteinander verbundenen Gewindepartner;
8: eine Darstellung des Schaftes mit miteinander verbundener Gewindehülse nach der Art eines Schnittbildes als alternative Ausführung zu 5;
9: eine vergrößerte Detailansicht der miteinander verbundenen Gewindepartner als alternative Ausführung zu 7;
10: eine perspektivische Darstellung des distalen Teilschaftes als distalem Implantatsteil; eine perspektivische Darstellung einer Gewindehülse mit der Außenform einer Keilwelle; eine perspektivische Darstellung eines Verschlusskörpers, eine perspektivische Darstellung eines Aufbauteilschaftes als proximalem Implantatsteil; eine perspektivische Darstellung eines Schraubbolzens nach der Art einer Explosionszeichnung;
11: eine perspektivische Darstellung des distalen Teilschaftes als distalem Implantatsteil; eine perspektivische Darstellung einer Gewindehülse mit der Außenform einer Keilwelle; eine perspektivische Darstellung eines Aufbauteilschaftes als proximalem Implantatsteil nach der Art einer Explosionszeichnung in detaillierter Form;
12: eine Darstellung einer Gewindehülse von proximal betrachtet;
13: eine Darstellung einer Gewindehülse mit der Außenform einer Keilwelle; eine Darstellung eines Verschlusskörpers nach der Art eines Schnittbildes in detaillierter Form;
14: eine Darstellung des distalen Teilschaftes als distalem Implantatsteil des Schaftes nach der Art eines Schnittbildes;
15: eine Darstellung des Schaftes mit miteinander verbundener Gewindehülse und mit miteinander verbundenem Verschlusskörper nach der Art eines Schnittbildes;
16: eine Darstellung des distalen Teilschaftes mit seinen Bestandteilen, nämlich proximalem und distalem Teilschaft, Gewindehülse mit der Außenform einer Keilwelle, Verschlusskörper, Dichtkörper sowie Schraubbolzen zum Verbinden der Teilschäfte zum Schaft;
Bei dem in den Ausführungsbeispielen abgebildeten zweiteiligen Zahnimplantat wird ein proximaler Implantatsteil von einem Aufbauteilschaft 110 und ein distaler Implantatsteil von einem distalen Teilschaft 120 gebildet. Bei der Montage bilden der Schraubbolzen 160 und die Gewindehülse 140 die jenigen Teile, welche den in Längsrichtung verlaufenden Kraftschluss zwischen dem Aufbauteilschaft und dem distalen Teilschaft herstellen (siehe 1).
Wie der in 2 wiedergegebenen perspektivischen Darstellung der Gewindehülse 140 zu entnehmen ist, besitzt diese eine Außengeometrie mit Außengewinde. Die Gewindehülse weist einen Längsabschnitt 143 auf, in welchem umlaufend um die Gewindehülse, Retentionen in Form von Vertiefungen 148a in die Gewindegänge eingelassen sind.
In 3 ist der distale Teilschaft 120 geschnitten dargestellt. Dieser besitzt eine zu seinem proximalen Ende 22 hin offene Längsöffnung mit einer Innenwandung, die sich über den Längsabschnitt 121 erstreckt und die Grundgeometrie eines Innengewindes aufweist. In die Wandung des Innengewindes sind im Bereich des Längsabschnittes 123, umlaufend um die Längsachse (Z-Achse) des distalen Teilschaftes Retentionen in Form von Vertiefungen 128a eingelassen. Die Fläche 129 bildet den Tiefenanschlag für die einzuschraubende Gewindehülse (siehe auch 4 in der der distale Teilschaft von proximal dargestellt ist).
In 5 ist die mit dem distalen Teilschaft 120 verbundene Gewindehülse 140 geschnitten dargestellt. Die Fläche 149 der Gewindehülse hat Kontakt mit der Fläche 129 des distalen Implantatteils. Im Längsabschnitt 128 und 148 (siehe auch 6) der verbundenen Komponenten bilden die gegenüber liegenden Vertiefungen 128a und 148a einen Raum für den Gewindekleber.
In 6 ist die Gewindehülse 140 geschnitten dargestellt. Diese besitzt eine zu ihrem proximalen Ende offene Längsöffnung 142 mit einer Innenwandung die die Grundgeometrie eines Innengewindes nach DIN 13-M 2 aufweist, welches sich über den Längsabschnitt 147 erstreckt. Der oberste Bereich der Titanhülse ist bei der Verbindung einer Gewindehülse mit dem distalen Implantatsteil bei dem die Flächen 141 der Gewindehülse mit der proximalen Begrenzung des Längsabschnitts 121 des distalen Implantatsteils auf einem gleichen Niveau liegen noch nicht vollständig am Keramikgewinde abgestützt. Um zu vermeiden, dass der Schraubbolzen im obersten Bereich des Innengewindes der Gewindehülse die Gewindegänge etwas herauszieht, ist der Ansatz des Innengewindes ausgehend von der Fläche 141, welche die proximale Begrenzung der Gewindehülse darstellt, über die Höhe 146 von etwa einem Gewindegang in Richtung distal verlegt. Dadurch wird ein besserer Kraftfluss von dem Schraubbolzen über das Innengewinde der Gewindehülse zu dem Hülsenkörper h₂, weiter zu dem Aussengwinde der Gewindehülse bis zum Innengewinde des distalen Implantatsteils erreicht. Das Gewindeprofil 143 ist symmetrisch gestaltet.
In 6 und 7 ist die Gewindeart eines modifizierten Rundgewindes nach Mehrhof detailliert dargestellt. Es ist zu erkennen wie gering die Wandstärke der Gewindehülse h₂ dimensioniert ist.
In 7 ist zu erkennen, dass in Folge des Verbindens der Teilschäfte miteinander, die Gewindehülse durch das Anziehen des Schraubbolzens, mit ihren nach proximal gerichteten Gewindeflanken k an die nach distal gerichteten Gewindeflanken des Implantatteils K, gepresst werden und somit die Kontaktflächen Kd entstehen. Über diese Kontaktflächen wird die Montagekraft vom Außengewinde der Gewindehülse auf das Innengewinde des distalen Implantatsteils übertragen. Die Ubergänge zwischen den in Richtung proximal gerichteten Gewindeflanken K und der Außenfläche des Innengewindes, welche den Innengewinde-Außen-Durchmesser D des distalen Implantatteils 120 definieren, sind über den Längsabschnitt Rd1 mit dem Radius R₁ verrundet gestaltet. Dieser Radius beträgt 0,1 mm. Die Übergänge zwischen den in Richtung distal gerichteten Gewindeflanken k und der Innenfläche des Außengewindes, welche den Außengewinde-Innen-Durchmesser d₁ der Gewindehülse 140 definieren, sind über die Längsabschnitt rd₂ mit dem Radius r₂ verrundet gestaltet. Dieser Radius beträgt 0,05 mm. Die Gewindesteigung ist mit P bezeichnet. Der Abstand zwischen dem Außengewinde-Innen-Durchmesser d₁, der Gewindehülse 140 und dem Innengewinde-Innen-Durchmesser D₁ des distalen Implantatteils 120 bildet das Axialspiel der Gewindepaarung. Der Abstand zwischen dem Außengewinde-Außen-Durchmesser d, der Gewindehülse 140 und dem Innengewinde-Außen-Durchmesser D des distalen Implantatteils 120 bildet das Spitzenspiel der Gewindepaarung. Die Flankenwinkel FWa und FWb besitzen das gleiche Winkelmaß, wodurch sich ein symmetrisches Gewindeprofil ergibt. Die Flankenhöhe des Außengewindes der Gewindehülse 140 ist mit h₁ bezeichnet, die Flankenhöhe dessen Innengewindes ist mit h₃ bezeichnet. Die Flankenhöhe des Innengewindes des Implantatteils 120 ist mit H₁ bezeichnet.
Wie der in 8 wiedergegebenen perspektivischen Darstellung der Gewindehülse 140 zu entnehmen ist, besitzt diese eine Außengeometrie mit Außengewinde.
In 8 ist als Ausführungsvariante die mit dem distalen Teilschaft 120' verbundene Gewindehülse 140' dargestellt. Passend zu der Außengeometrie der Gewindehülse 140', welche als Außengewinde mit der Gewindeart eines verrundeten modifizierten Sägegewindes nach Mehrhof gestaltet ist, besitzt das Implantatsteil 120' eine zu ihrem proximalen Ende offene Längsöffnung 142' mit der Innengeometrie eines Innengewindes mit der Gewindeart eines verrundeten modifizierten Sägegewindes nach Mehrhof.
In 9 ist diese Ausführungsvariante der Gewindeart des verrundeten modifizierten Sägegewindes nach Mehrhof detailliert dargestellt. Es ist zu erkennen, dass die nach proximal gerichteten Flankenwinkel von 120' und 140' größer bzw. flacher sind als die nach distal gerichteten Flankenwinkel. Diese unsymmetrischen Ausführungen der Gewindepofile 143' und 123' stellen den einzigen Unterschied zu den bereits in 1 bis 7 beschrieben und bevorzugten symmetrischen Ausführungen der Gewindprofile 143 der Gewindehülse 140 und 123 des distalen Implantatteils 120 (siehe die 6 und 7) als modifiziertes Rundgewinde nach Mehrhof dar.
Wie den in den 10 und 11 wiedergegebenen perspektivischen Darstellungen der Gewindehülse 150 zu entnehmen ist, besitzt diese weitere Ausführungsvariante der Gewindehülse eine Außengeometrie in Form einer Keilwelle. Die Gewindehülse weist über ihre gesamte Länge hinweg flächige Vertiefungen 155 auf, die symmetrisch und im gleichen Abstand voneinander um den Umfang der Gewindehülse 150 angeordnet sind (siehe auch die 12 und 13). Beim Verbinden des Verschlusskörpers 190 mit dem distalen Implantatsteil 120'' gleitet die Außenwandung des Verschlusskörpers beim weiteren Einbringen in das distale Ende des distalen Implantatsteils, bis er seine axiale Endposition an einander zugewandten Anschlagflächen erreicht. In den 10, 11, 14, 15 und 16 ist wiedergegeben, dass der Verschlusskörper 150 eine in Richtung proximal gerichtete Anschlagfläche 199 besitzt, welche beim Verbinden des Verschlusskörpers mit dem distalen Implantatsteil seine axiale Begrenzung an der gegenüberliegenden nach distal gerichteten Anschlagfläche 129'' des distalen Implantatteils 120'' findet.
In 13 ist die Gewindehülse 150 geschnitten dargestellt. Diese besitzt eine zu ihrem proximalen Ende offene Längsöffnung 152 mit einer Innenwandung die die Grundgeometrie eines Innengewindes nach DIN 13-M 2 aufweist, welches sich über den Längsabschnitt 157 erstreckt. Das proximale Ende der Gewindehülse 150 bildet die Anschlagfläche 151.
In 14 ist dargestellt, wie die Längsöffnung des distalen Implantatsteils 120'', welche eine Grundgeometrie mit kreisförmigem Querschnitt aufweist im Bereich des Längsabschnittes 128'' eine Querschnittsverjüngung D₂'' aufweist. Diese Querschnittsverjüngung trennt die Längsabschnitte 124'' und 126''. Die nach distal gerichtete Wand 121'' der Querschnittsverjüngung D₂'' begrenzt den Längsabschnitt 126'' in Richtung proximal und bildet den Höhenanschlag für die Gewindehülse 150. An der Innenwandung der distalen Längsöffnung 127'' des distalen Implantatsteils sind symmetrisch und im gleichen Abstand voneinander um den Umfang und über die gesamte Länge des Längsabschnittes 125'' flächige Vorsprünge 125a'' angeordnet. Diese Flächigen Vorsprünge sind passend zu den flächigen Vertiefungen 155 gestaltet, die symmetrisch und im gleichen Abstand voneinander um den Umfang der gesamten Länge der Gewindehülse 150 hinweg angeordnet sind. Wenn der distale Teilschaft 120'' und die Gewindehülse miteinander verbunden sind (siehe die 15 und 16), ist die relative Position der beiden Teile sowohl in axialer Richtung als auch in rotatorischer Richtung durch eng aufeinander aufliegende Flankenflächen 155 beziehungsweise 125a'' genauestens definiert.
Die Geometrie des distalen Implantatsteils und der Gewindehülse ist im Bereich der Verbindung zwischen beiden Schaftteilen vorzugsweise derart gestaltet, dass die Verbindung verdrehsicher ist. Andere Formen der Gestaltung einer Verdrehsicherung als die der Keilwelle sind möglich.
Beim Verbinden der Gewindehülse mit dem distalen Implantatsteil gleiten die Außenwandungen der Gewindehülse beim weiteren Einbringen in das distale Ende des distalen Implantatsteils bis sie mit ihrer Anschlagfläche 151 ihre axiale Begrenzung an der gegenüberliegenden nach distal gerichteten Anschlagfläche 121'', des distalen Implantatteils 120'' (siehe auch die 14 und 15) erreicht.
Der Übergang zwischen der nach distal gerichteten Wand 121'', des distalen Implantatteils 120'' und der Außenfläche dessen distaler Längsöffnung 127'' ist mit einem Radius von 0,3 mm verrundet gestaltet. Diese Verrundung 120R'' senkt beim Übertragen der Montagekraft vom Schraubbolzen 160 über die proximale Begrenzung der Gewindehülse 150 auf die nach distal gerichteten Wand 121'' des distalen Implantatteils 120'', auftretende Kerbspannungen im Bereich der Querschnittsverjüngung D₂'' des Längsabschnittes 128'' des distalen Implantatsteils, auf ein Materialverträgliches Maß ab. Um den Radius 120R'' möglichst groß zu dimensionieren ist im Bereich des Längsabschnittes 123'' ein Freistich nach DIN 509- E angebracht, der die Vorsprünge 125a'' des distalen Implantatteils 120'' in diesem Bereich entfernt.
In 16 sind die wesentlichen Bestandteile des Schaftes für ein Zahnimplantat in einer Explosionszeichnung dargestellt, nämlich, die erfindungsgemäße Gewindehülse 150, der proximale Aufbauteilschaft 110, das distale Implantatsteil 120'', der Dichtkörper 130 zum Abdichten des Übergangs zwischen proximalem und distalem Teilschaft, der Schraubbolzen 160, der dem Verschrauben von proximalem und distalem Implantatsteil dient und der Verschlusskörper 190.

Claims

Verbindungselement für zweiteiliges Zahnimplantat mit einem distalen und einem proximalen Implantatsteil, die in einem miteinander verbundenen Zustand an einer Verbindungsstelle wenigstens mittelbar aneinander angrenzen und im Bereich der Verbindungsstelle einander zugewandte Oberflächen aufweisen, wobei – in das distale Implantatsteil ein Verbindungselement in Form einer Gewindehülse eingebracht ist, und außerdem – zwischen dem distalen Implantatsteil und der Gewindehülse einander zugewandte Anschlagflächen vorgesehen sind, die bei der Montage und bei fertig montiertem Zahnimplantat die Montagekräfte von der Gewindehülse auf das distale Implantatsteil übertragen.
Verbindungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindehülse von proximal in das distale Implantatsteil eingelassen ist.
Verbindungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl die Gewindehülse an Ihrer Außenwandung und das distale Implantatsteil an der Innenwandung seiner Längsöffnung die Grundgeometrie eines modifizierten Rundgewindes nach Mehrhof oder eines verrundeten modifizierten Sägengewindes nach Mehrhof aufweist.
Verbindungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Übergänge zwischen den, in Richtung proximal gerichteten Gewindeflanken und der Außenfläche des Innengewindes, des distalen Implantatteils, mit einem Radius von mindestens 0,05mm verrundet gestaltet sind.
Verbindungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Übergänge zwischen den nach distal gerichteten Gewindeflanken und der Innenflächen des Außengewindes der Gewindehülse, mit einem Radius von mindestens 0,01 mm verrundet gestaltet sind.
Verbindungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindehülse von distal in das distale Implantatsteil eingelassen ist.
Verbindungselement nach einem der Ansprüche 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsöffnung des distalen Implantatsteils eine Querschnittsverjüngung aufweist deren in Richtung distal gerichtete Fläche die Bewegung der Gewindehülse beim Verbinden der IAV in Richtung proximal begrenzt.
Verbindungselement nach einem der Ansprüche 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindehülse eine in Richtung proximal gerichtete Fläche besitzt, die beim Verbinden der IAV ihre Begrenzung an der in Richtung distal gerichteten Fläche im distalen Implantatsteil findet.
Verbindungselement nach einem der Ansprüche 1 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergang zwischen der nach distal gerichteten Fläche der Querschnittsverjüngung des distalen Implantatteils und der Außenfläche dessen distaler Längsöffnung mit einem Radius von mindestens 0,05mm verrundet gestaltet ist.
Verbindungselement nach einem der Ansprüche 1 oder 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die nach distal offene Längsöffnung des distalen Implantatteils nach dem Einbringen der Gewindehülse mit einem Verschlusskörper bakteriendicht verschlossen wird.
Verbindungselement nach einem der Ansprüche 1, 6 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschlusskörper in Richtung proximal gerichtete Anschlagflächen besitzt, welche die Tiefe des Eindringens des Verschlusskörpers in das distale Implantatsteil an dessen gegenüberliegenden Anschlagflächen begrenzen.
Verbindungselement nach einem der Ansprüche 1, 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass das distale Implantatsteil in Richtung distal gerichtete Anschlagflächen besitzt, welche die Tiefe des Eindringens des Verschlusskörpers in das distale Implantatsteil an dessen gegenüberliegenden Anschlagflächen begrenzen.
Verbindungselement nach einem der Ansprüche 1, 10, 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Montagespalt mit einem biokompatiblen Material verschlossen wird.
Verbindungselement nach einem der Ansprüche 1 oder 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das biokompatible Material, Glas, Keramik oder Kunststoff enthält.
Verbindungselement nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das biokompatible Material mittels eines thermischen oder chemischen Prozesses in den Montagespalt eingebracht wird.
Verbindungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das distale Implantatsteil und/oder der Verschlusskörper aus einem biokompatiblen metallfreien Material gefertigt sind.
Verbindungselement nach dem Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Material ZrO₂, ZrO₂/Al₂O₃/Y₂O₃ (ATZ), ZrO₂/Y₂O₃ (TZP), ZrO₂/Y₂O₃/Al₂O₃ (TZP-A) oder Polyetheretherketon (PEEK) enthält.
Verbindungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindehülse aus einem biokompatiblen Metall oder einer Metalllegierung gefertigt ist.
Verbindungselement nach dem Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Metall Titan ist, oder die Metalllegierung eine titanhaltige, goldhaltige oder platinhaltige Legierung, oder ein nicht rostender Stahl ist.