DE202023102667U1

DE202023102667U1 - Aufsatz und Instrument zur Bearbeitung der Oberfläche eines Implantats

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Publication number: DE202023102667U1
Application number: DE202023102667.2U
Authority: DE
Original assignee: Universitaet Heidelberg Koerperschaft Des Oeffentlichen Rechts; Universitaet Heidelberg
Current assignee: Universitaet Heidelberg Koerperschaft Des Oeffentlichen Rechts; Universitaet Heidelberg
Priority date: 2023-05-16
Filing date: 2023-05-16
Publication date: 2023-06-12
Anticipated expiration: 2033-05-17

Abstract

Aufsatz (1) für ein Instrument (10) zur Bearbeitung der Oberfläche eines Implantats (20), dadurch gekennzeichnet, dass der Aufsatz (1) zum Umformen der Oberfläche des Implantats (20) eingerichtet ist.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft einen Aufsatz für ein Instrument zur Bearbeitung der Oberfläche eines Implantats. Weiter betrifft die Erfindung ein Instrument zur Bearbeitung der Oberfläche eines Implantats, eine Verwendung des erfindungsgemäßen Aufsatzes für ein Instrument zur Bearbeitung der Oberfläche eines Implantats, insbesondere eine Verwendung des erfindungsgemäßen Instruments zur Bearbeitung der Oberfläche eines Implantats, sowie ein Verfahren zur Bearbeitung der Oberfläche eines Implantats.
Hintergrund
Dentalimplantate sind häufig von Entzündungsreaktionen um das Implantat herum betroffen. Verursacher können Bakterienbeläge sein, die sich an einer implantatgetragenen Krone angesammelt haben. Dort schädigen sie zunächst die Schleimhaut, was häufig unbemerkt bleibt. Der weitere Verlauf der sogenannten Periimplantitis äußert sich jedoch durch einen fortschreitenden Knochenverlust an der periimplantären Schleimhaut um das osseointegrierte Implantat.
Es ist bekannt, dass die Plaqueansammlung und somit eine Entzündung durch die rauen Mikro- und Makrostrukturen der Implantatgewinde begünstigt wird. Ein sehr häufig angewandter Therapieansatz bei auftretenden Entzündungen ist daher die Glättung der Implantatoberfläche im oberen Schaftbereich, die sogenannte Implantoplastik. Im Rahmen dieser Behandlung der Periimplantitis werden vorhandene Gewindeflanken entfernt und die freiliegende Implantatoberfläche geglättet und poliert, so dass das Implantat nach der Infektion dekontaminiert werden kann. Hierbei soll die mikrobiologische Belastung besonders in schwer zugänglichen Bereichen der Mikro- und Makrogeometrie des Implantates reduziert werden.
Zur Glättung der Implantatoberfläche im Rahmen der Implantoplastik werden verschiedene Schleifmittel wie beispielsweise Diamantbohrer oder Hartmetallfräsen eingesetzt. Ein Problem bei den derzeitigen Protokollen ist jedoch, dass die mit hoher Geschwindigkeit rotierenden Instrumente unerwünschte mechanische, thermische und biologische Veränderungen an dem Implantat sowie am Knochen und Weichgewebe um das Implantat herum verursachen. Hierzu zählt beispielsweise die Kontamination des periimplantären Weich- und Knochengewebes mit beim Schleifen anfallenden Titanspänen. Zudem hat sich gezeigt, dass mit den derzeitigen Protokollen nicht die Glätte erreicht werden kann, die erforderlich ist, um die Implantatoberfläche langfristig bakterienfrei zu halten. Ein weiteres Problem besteht darin, dass die abrasiven Verfahren nicht nur die Implantatoberfläche verändern, sondern auch zu einem Materialverlust und einer Verringerung des Durchmessers der Implantate führen. Dies wirkt sich je nach Implantattyp und -durchmesser negativ auf die mechanischen Eigenschaften des Implantats aus, bis hin zu dem Risiko einer Implantatfraktur durch prothetische Belastung.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Nachteile des Stands der Technik zu überwinden. Insbesondere liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Aufsatz für ein Instrument zur Bearbeitung der Oberfläche eines Implantats bereitzustellen, mit welchem einer Periimplantitis effektiv entgegengewirkt und gleichzeitig ein langzeitstabiles Implantat gewährleistet werden kann. Darüber hinaus sollen auch ein Instrument zur Bearbeitung der Oberfläche eines Implantats, eine Verwendung des erfindungsgemäßen Aufsatzes, insbesondere des erfindungsgemäßen Instruments, sowie ein Verfahren zur Bearbeitung der Oberfläche eines Implantats vorgeschlagen werden.
Erfindung
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die oben genannten Aufgabe für einen Aufsatz für ein Instrument zur Bearbeitung der Oberfläche eines Implantats dadurch gelöst, dass der Aufsatz zum Umformen der Oberfläche des Implantats eingerichtet ist. Insbesondere kann der Aufsatz einen Kopf umfassen, wobei der Kopf des Aufsatzes zum Umformen der Oberfläche des Implantats eingerichtet ist. Bei dem Implantat handelt es sich insbesondere um ein Dentalimplantat. Das Implantat weist beispielsweise vor einer Bearbeitung der Oberfläche des Implantats ein Feingewinde im koronalen Bereich auf. Der Aufsatz dient insbesondere zur Bearbeitung der freiliegenden Implantatoberfläche.
Darunter, dass der Aufsatz, insbesondere der Kopf des Aufsatzes, zum Umformen der Oberfläche des Implantats eingerichtet ist, wird insbesondere verstanden, dass der Aufsatz, insbesondere der Kopf des Aufsatzes, eingerichtet ist, die Oberfläche des Implantats in eine andere Form zu bringen, wobei dabei zumindest im Wesentlichen kein Material von dem Implantat entfernt wird. Vielmehr meint ein Umformen ein gezieltes plastisches Verformen der Oberfläche des Implantats. Der Materialabtrag von der Oberfläche des Implantats ist bei Verwendung des Aufsatzes zumindest signifikant geringer als bei abrasiven Verfahren. Insbesondere wird zumindest im Wesentlichen kein Material abgetragen.
Insbesondere ist der Aufsatz, insbesondere der Kopf des Aufsatzes, zum Glätten der Oberfläche des Implantats mittels Umformens eingerichtet. Denkbar ist beispielsweise, dass der Aufsatz, insbesondere der Kopf des Aufsatzes, eingerichtet ist, Oberflächenrauhigkeitswerte von Ra ≤ 0,4 µm, vorzugsweise Ra ≤ 0,35 µm, der Oberfläche des Implantats zu erreichen.
Es hat sich gezeigt, dass mit Hilfe eines Aufsatzes gemäß dem ersten Aspekt die Oberfläche eines Implantats geglättet werden kann, ohne dass die mechanische Festigkeit des bearbeiteten Implantats beeinträchtigt wird. Anders als mit herkömmlichen abrasiven Aufsätzen kann ein Materialverlust mit dem Aufsatz gemäß dem ersten Aspekt zumindest im Wesentlichen vermieden werden. Gleichzeitig kann auch eine Freisetzung von Titanpartikeln zumindest im Wesentlichen vermieden werden. Statt Material von der Oberfläche des Implantats zu entfernen, wird dieses vielmehr mittels des Aufsatzes umgeformt und vorzugsweise zumindest teilweise verdichtet, sodass die Implantatwand sogar gestärkt werden kann. Hierdurch können die mechanischen Eigenschaften des Implantats, wie beispielsweise die Bruchfestigkeit, zumindest erhalten, wenn nicht sogar verbessert werden. Insbesondere eignet sich der Aufsatz zur Bearbeitung von Implantaten mit reduziertem Durchmesser und/oder geringen Wandstärken.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die oben genannte Aufgabe für ein Instrument zur Bearbeitung der Oberfläche eines Implantats, das Instrument umfassend einen Schaft mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende, und einen Aufsatz, wobei der Aufsatz mit dem ersten Ende des Schafts verbunden ist, dadurch gelöst, dass der Aufsatz zum Umformen der Oberfläche des Implantats eingerichtet ist. Das Instrument zur Bearbeitung der Oberfläche des Implantats umfasst insbesondere einen Aufsatz gemäß dem ersten Aspekt.
Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die oben genannte Aufgabe gelöst durch eine Verwendung eines Aufsatzes gemäß dem ersten Aspekt in einem Verfahren zur Bearbeitung der Oberfläche eines Implantats, insbesondere in einem implantoplastischen Verfahren. Insbesondere wird die Aufgabe gelöst durch die Verwendung eines Instruments gemäß dem zweiten Aspekt in einem Verfahren zur Bearbeitung der Oberfläche eines Implantats, insbesondere in einem implantoplastischen Verfahren. Mit Hilfe des Verfahrens können insbesondere Oberflächenrauhigkeitswerte von Ra ≤ 0,4 µm, vorzugsweise Ra ≤ 0,35 µm, der Oberfläche des Implantats erreicht werden. Nach einem optionalen Polierschritt können beispielsweise Oberflächenrauhigkeitswerte von Ra ≤ 0,2 µm erreicht werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die oben genannte Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Bearbeitung der Oberfläche eines Implantats, wobei das Verfahren ein Umformen der Oberfläche des Implantats umfasst. Das Umformen der Oberfläche des Implantats kann beispielsweise mit einem Aufsatz gemäß dem ersten Aspekt, insbesondere mit einem Instrument zur Bearbeitung der Oberfläche des Implantats gemäß dem zweiten Aspekt, durchgeführt werden.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben und werden nachfolgend im Einzelnen erläutert.
Gemäß einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der Kopf des Aufsatzes zumindest abschnittsweise eine zumindest im Wesentlichen glatte Oberfläche auf. Besonders bevorzugt weist der gesamte Kopf des Aufsatzes eine zumindest im Wesentlichen glatte Oberfläche auf. Der Kopf des Aufsatzes ist vorzugsweise zumindest abschnittsweise nicht diamantiert. Insbesondere ist der gesamte Kopf des Aufsatzes, insbesondere der gesamte Aufsatz, nicht diamantiert. Dadurch, dass der Kopf des Aufsatzes nicht diamantiert ist, kann eine abrasive Wirkung des Aufsatzes und damit ein Abtragen des Materials an der Oberfläche des Implantats bei Verwendung des Aufsatzes vermieden werden. Im Gegensatz zu herkömmlichen abrasiven Verfahren wird das Material des Implantats mittels des Aufsatzes nicht abgetragen, sondern vielmehr umgeformt, und kann sogar verdichtet werden. Insbesondere umfasst der Kopf des Aufsatzes zumindest abschnittsweise keine Beschichtung. Während herkömmliche Aufsätze beispielsweise mit einer Diamantbeschichtung versehen sind, ist der Kopf des Aufsatzes vorzugsweise zumindest abschnittsweise unbeschichtet.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Aufsatz zum mechanischen Schwingen eingerichtet. Insbesondere ist der Kopf des Aufsatzes zum mechanischen Schwingen eingerichtet. Bei dem mechanischen Schwingen kann es sich beispielsweise um ein hochfrequentes mechanisches Schwingen handeln. Denkbar ist beispielsweise, dass der Aufsatz, insbesondere der Kopf des Aufsatzes, mittels Ultraschalls zum mechanischen Schwingen anregbar ist. Das mechanische Schwingen kann beispielsweise Frequenzen oberhalb von 20 kHz umfassen. Unter einem mechanischen Schwingen kann beispielsweise ein Vibrieren verstanden werden. Besonders bevorzugt ist der Aufsatz eingerichtet, um mit hoher Frequenz und relativ geringer Amplitude zu vibrieren.
Der Aufsatz ist insbesondere dazu eingerichtet, eine Klopfbewegung durchzuführen. Mittels der Klopfbewegung des Aufsatzes kann wiederum die Oberfläche des Implantats umgeformt werden. Das Klopfen kann ein plastisches Umformen der Oberfläche des Implantats bewirken. Der Aufsatz, insbesondere der Kopf des Aufsatzes, kann vorzugsweise zum Dengeln der Oberfläche des Implantats verstanden werden. Unter einem Dengeln kann im vorliegenden Fall ein Glätten einer Oberfläche durch Hämmern verstanden werden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Aufsatz mittels Druckluft zum mechanischen Schwingen anregbar. Die mechanischen Schwingungen des Aufsatzes, insbesondere des Kopfs des Aufsatzes, können beispielsweise mittels Druckluft erzeugt werden. Hierzu kann eine Drucklufteinrichtung vorgesehen sein, mittels welcher der Aufsatz zum mechanischen Schwingen angeregt wird.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst der Aufsatz, insbesondere der Kopf des Aufsatzes, ein Material, welches eine härtere Härte als das Material der Oberfläche des Implantats aufweist. Insbesondere umfasst der Aufsatz, insbesondere der Kopf des Aufsatzes, ein Material, welches eine härtere Härte als Titan aufweist. Titan wird üblicherweise als Material für Zahnimplantate eingesetzt. Gründe hierfür sind beispielsweise die Biokompatibilität, damit einhergehende kürzere Einheilzeiten sowie eine hohe Belastbarkeit und Langlebigkeit.
Dadurch, dass der Aufsatz, insbesondere der Kopf des Aufsatzes, ein Material mit einer härteren Härte als das Material der Oberfläche des Implantats umfasst, kann vorzugsweise sichergestellt werden, dass sich der Aufsatz während des Umformens der Oberfläche des Implantats nicht verformt. Dadurch kann wiederum eine hohe Lebensdauer des Aufsatzes gewährleistet und Abrieb am Aufsatz vermieden werden. Dadurch, dass der Kopf des Aufsatzes ein Material mit einer härteren Härte als Titan umfasst, kann vorzugsweise das Titan des Implantats mittels des Aufsatzes verdichtet werden.
Der Aufsatz, insbesondere der Kopf des Aufsatzes, kann beispielsweise ein Hartmetall umfassen. Insbesondere besteht der Aufsatz aus einem Hartmetall. Denkbar ist beispielsweise, dass der Aufsatz, insbesondere der Kopf des Aufsatzes, Wolframcarbid umfasst. Wolframcarbid zeichnet sich durch besondere Härte aus, die beinahe so hoch ist wie die von Diamant. Denkbar ist auch, dass der Aufsatz Wolframcarbid mit Kobalt umfasst. Wolframcarbid-Kobalt-Hartmetalle sind Hartmetalle, die hauptsächlich aus Partikeln aus Wolframcarbid bestehen, die durch eine Bindephase aus Kobalt zusammengehalten werden. Vorzugsweise umfasst der Aufsatz, insbesondere der Kopf des Aufsatzes, ein Material, welches eine Härte von > 900 HV, bevorzugt > 1.000 HV, besonders bevorzugt ≥ 1.400 HV, aufweist. Besonders bevorzugt umfasst der Aufsatz, insbesondere der Kopf des Aufsatzes, ein Material mit einer Härte von 1400 bis 1500 HV. Härten zwischen 1400 und 1500 HV können beispielsweise mit Wolframcarbid mit Kobalt erzielt werden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Kopf des Aufsatzes zumindest im Wesentlichen kugelförmig, eiförmig oder knospenförmig ausgebildet. Der Kopf des Aufsatzes umfasst beispielsweise eine Form, die einen punktförmigen Kontakt mit der Oberfläche des Implantats erlaubt. Denkbar ist auch, dass der Kopf des Aufsatzes eine Form umfasst, die einen flächigen Kontakt mit der Oberfläche des Implantats erlaubt. Die Kopfform des Aufsatzes kann beispielsweise abhängig von dem Anwendungszweck des Aufsatzes gewählt werden. Der Kopf des Aufsatzes kann auch eine Form umfassen, welche bei Verwendung des Aufsatzes eine Unwucht des Aufsatzes verursacht. Denkbar ist beispielsweise, dass der Kopf des Aufsatzes durch eine Kugel, insbesondere eine Präzisionskugel, gebildet wird. Eine Präzisionskugel umfasst beispielsweise die Qualität G10. Der Kopf weist beispielsweise einen Durchmesser von 1,5 bis 3,5 mm, bevorzugt 2 bis 3 mm, beispielsweise 2,5 mm auf.
Der Aufsatz kann einen Schaft umfassen, wobei der Schaft des Aufsatzes ebenfalls unterschiedliche Formen aufweisen kann. Denkbar ist beispielsweise, dass der Schaft des Aufsatzes zumindest abschnittsweise gerade und/oder gebogen ist. Mit Hilfe eines gebogenen Schafts des Aufsatzes können insbesondere weiter hinten im Mundraum liegende Implantate erreicht werden. Denkbar ist auch, dass die Form des Kopfs und/oder des Schafts des Aufsatzes je nach Anwendungsabsicht individuell angepasst wird.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der Aufsatz zumindest abschnittsweise einen Kühlkanal zum Transport von Kühlflüssigkeit auf. Der Kühlkanal kann beispielsweise durch einen zumindest teilweise hohlen Abschnitt des Aufsatzes gebildet werden. Der Kühlkanal kann sich beispielsweise von einem dem Kopf des Aufsatzes gegenüberliegenden Ende des Aufsatzes bis zu einer Öffnung, insbesondere einem Schlitz, entlang des Aufsatzes, insbesondere unterhalb des Kopfes des Aufsatzes, erstrecken. An dem Kopf des Aufsatzes gegenüberliegenden Ende des Aufsatzes kann der Aufsatz beispielsweise eine Öffnung aufweisen, durch welche Kühlflüssigkeit in den Kühlkanal des Aufsatzes hineingelangen kann. Der Kühlkanal endet beispielsweise in einem Schlitz in dem Aufsatz, vorzugsweise in dem Schaft des Aufsatzes, durch welchen Kühlflüssigkeit austreten kann. Denkbar ist, dass die Kühlflüssigkeit durch einen Schlitz unterhalb des Kopfes des Aufsatzes aus dem Kühlkanal austreten kann. Auch wenn sich der Kühlkanal beispielsweise lediglich durch einen Abschnitt des Aufsatzes, insbesondere des Schafts des Aufsatzes, erstreckt und die Kühlflüssigkeit damit nur durch diesen Abschnitt des Aufsatzes transportiert wird, kann vorzugsweise auch der Kopf des Aufsatzes durch die Wärmeleitung des Materials des Aufsatzes zumindest teilweise gekühlt werden. Gleichzeitig kann mit Hilfe aus dem Aufsatz austretender Kühlflüssigkeit auch die Oberfläche des Implantats während der Bearbeitung zumindest teilweise gekühlt werden. Auf diese Weise kann insbesondere ein Überhitzen des Kopfs des Aufsatzes und/oder des Implantats vermieden werden. Bei der Kühlflüssigkeit kann es sich beispielsweise um Wasser handeln. Denkbar ist insbesondere die Verwendung einer sterilen Kühlflüssigkeit.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist der Aufsatz lösbar mit dem Schaft des Instruments zur Bearbeitung der Oberfläche des Implantats verbunden. Denkbar ist beispielsweise, dass der Aufsatz mittels einer Schraub- oder Steckverbindung mit dem Schaft des Instruments zur Bearbeitung der Oberfläche des Implantats verbunden ist. Der Aufsatz lässt sich vorzugsweise auf einfache Weise mit dem Schaft verbinden und wieder lösen. Hierdurch wird vorteilhaft eine Austauschbarkeit des Aufsatzes ermöglicht. Denkbar ist beispielsweise, dass insbesondere für verschiedene klinische Situationen und/oder Positionen, an denen Implantate angeordnet sind, unterschiedliche Formen von Aufsätzen vorteilhaft sein können. Denkbar ist insbesondere, dass je nach Anwendungsgebiet die Verwendung eines Aufsatzes mit einer geraden oder gebogenen Form bevorzugt wird.
Alternativ ist denkbar, dass der Aufsatz einstückig mit dem Schaft des Instruments zur Bearbeitung der Oberfläche des Implantats ausgebildet ist. Der Aufsatz kann insbesondere eine Spitze des Schafts bilden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist das zweite Ende des Schafts zur Verbindung mit einem Druckluftsystem ausgebildet. Insbesondere ist das zweite Ende des Schafts zur Verbindung mit einem Anschlussschlauch, insbesondere einem Turbinenschlauch, eines Druckluftsystems ausgebildet.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung umfasst der Schaft einen Airscaler. Der Aufsatz ist insbesondere zur Verbindung mit dem Airscaler ausgebildet. Bei einem Airscaler handelt es sich um eine durch Druckluft angetriebene Vorrichtung. Airscaler eignen sich insbesondere dazu, einen verbundenen, beispielsweise eingeschraubten Aufsatz, mit hoher Frequenz und relativ geringer Amplitude vibrieren zu lassen. Bislang werden Airscaler als Handinstrumente zur Entfernung von supragingivalen Konkrementen eingesetzt. Der Airscaler kann beispielsweise mit 4 bis 5 bar Druck betrieben werden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weisen der Aufsatz und/oder der Schaft des Instruments zur Bearbeitung der Oberfläche eines Implantats zumindest abschnittsweise einen Kühlkanal zum Transport von Kühlflüssigkeit auf. Der Kühlkanal kann sich beispielsweise von dem ersten Ende des Schafts zu dem zweiten Ende des Schafts des Instruments zur Bearbeitung der Oberfläche des Implantats erstrecken. Denkbar ist, dass insbesondere das zweite Ende des Schafts zur Verbindung mit einem Anschlussschlauch eines Kühlflüssigkeitsreservoirs ausgebildet ist. Auch der Aufsatz kann zumindest abschnittsweise einen Kühlkanal aufweisen. Der Kühlkanal des Aufsatzes steht insbesondere in Fluidverbindung mit dem Kühlkanal des Schafts des Instruments zur Bearbeitung der Oberfläche des Implantats, wenn der Aufsatz mit dem Schaft verbunden ist.
Die hierin beschriebenen Aspekte sollen auch in Kombination miteinander offenbart verstanden werden. Ebenfalls sollen die hierin beschriebenen vorteilhaften Ausgestaltungen der unterschiedlichen Aspekte auch in Kombination mit den übrigen Aspekten offenbart verstanden werden. So gelten beispielsweise die Ausführungen zu dem Aufsatz des ersten Aspekts auch für das Instrument des zweiten Aspekts und umgekehrt.
Weitere Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung werden in der folgenden detaillierten Beschreibung einiger beispielhafter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung erläutert.
Figurenliste
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele und Varianten der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Die Aspekte der Offenbarung können am besten aus der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Figuren verstanden werden. Die Figuren sind schematisch und vereinfacht, sie zeigen nur Details, um das Verständnis der Ansprüche zu verbessern, während andere Details weggelassen werden. Für identische oder korrespondierende Teile werden durchgängig die gleichen Bezugsziffern verwendet. Die einzelnen Merkmale jedes Aspekts können jeweils mit beliebigen oder allen Merkmalen der anderen Aspekte kombiniert werden. Diese und andere Aspekte, Merkmale und/oder technische Wirkungen sind aus den nachstehend beschriebenen Abbildungen ersichtlich und werden durch diese verdeutlicht:

1a, b zeigen schematische Darstellungen von aus dem Stand der Technik bekannten Aufsätzen für ein Instrument zur Bearbeitung der Oberfläche eines Implantats;
2 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausgestaltung eines Aufsatzes für ein Instrument zur Bearbeitung der Oberfläche eines Implantats gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung;
3 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausgestaltung eines Instruments zur Bearbeitung der Oberfläche eines Implantats gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung;
4 zeigt eine schematische Darstellung eines Versuchsaufbaus zur Simulation von implantoplastischen Verfahren mit aus dem Stand der Technik bekannten Aufsätzen sowie Aufsätzen gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung;
5 zeigt die Materialverluste nach einer Behandlung von Implantaten mittels aus dem Stand der Technik bekannten Aufsätzen und mittels eines Aufsatzes gemäß einer Ausgestaltung des ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung; und
6a, 6b zeigen die Oberflächenmorphologien von mittels aus dem Stand der Technik bekannten Aufsätzen und mittels eines Aufsatzes gemäß einer Ausgestaltung des ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung behandelten Implantaten.

In 1a und 1b sind aus dem Stand der Technik bekannte Aufsätze 1' (H379 der Firma Komet), 1'' (H379UF der Firma Komet) mit eiförmigen Köpfen 2', 2'' für ein zahnärztliches Instrument gezeigt. Die Köpfe 2', 2'' der Aufsätze 1', 1'' weisen Schneiden in Form von Riefen auf der Oberfläche auf, mit deren Hilfe die Oberfläche eines Implantats im Rahmen einer Periimplantitisbehandlung abgeschliffen wird. Während der Bearbeitung der Oberfläche eines Implantats rotieren die Aufsätze 1', 1'' hierzu, wie durch die jeweiligen Pfeile angedeutet wird. Während der Kopf 2' des Aufsatzes 1' über seinen Umfang verteilt zwölf Schneiden aufweist, weist der Kopf 2'' des Aufsatzes 1'' dreißig Schneiden auf.
In 2 ist eine Ausgestaltung eines Aufsatzes 1 für ein Instrument zur Bearbeitung der Oberfläche eines Implantats gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung gezeigt. Der Kopf 2 des Aufsatzes 1 ist im Wesentlichen kugelförmig ausgebildet, wobei der Kopf 2 nicht diamantiert ist. Vielmehr ist die Oberfläche des Kopfes 2 des Aufsatzes 1 glatt und unbeschichtet ausgebildet. Der Kopf 2 des Aufsatzes 1 weist beispielsweise einen Durchmesser von 2,5 mm auf. Der Aufsatz 1 ist zum Umformen der Oberfläche des Implantats 20 eingerichtet. Insbesondere ist der Aufsatz 1 zum mechanischen Schwingen eingerichtet. Hierzu ist der Aufsatz 1 mittels Druckluft zum mechanischen Schwingen anregbar. Der Pfeil in beide Richtungen soll andeuten, dass der Kopf hin- und her schwingen kann, um beispielsweise eine Klopfbewegung durchzuführen. Ein mit Hilfe des Aufsatzes 1 zu bearbeitendes Implantat ist beispielsweise aus Titan hergestellt, während der Aufsatz 1 aus Wolframcarbid mit Kobalt hergestellt ist. Die Härte des Aufsatzes 1 liegt zwischen 1.400 HV und 1.500 HV. Damit umfasst der Aufsatz 1 ein Material mit einer härteren Härte als die Oberfläche des Implantats 10.
In 3 ist ein Instrument 10 zur Bearbeitung der Oberfläche eines Implantats gezeigt. Das Instrument 10 umfasst einen Schaft 3 mit einem ersten Ende 3a und einem im Wesentlichen gegenüberliegenden zweiten Ende 3b. Bei dem Schaft 3 handelt es sich um einen Airscaler. Weiter umfasst das Instrument 10 einen Aufsatz 1, der lösbar mit dem ersten Ende 3a des Schafts 3 verbunden ist. Der Aufsatz 1 umfasst dazu an einem dem Kopf 2 gegenüberliegenden Ende 1b ein Gewinde für eine Schraubverbindung mit dem Schaft 3. Auf der Innenseite einer Ausnehmung an dem ersten Ende 3a des Schafts 3 ist ebenfalls ein Gewinde vorgesehen. Der Aufsatz 1 kann so in eine Ausnehmung des Schafts 3 an dem ersten Ende 3a des Schafts 3 hineingeschraubt und bei Bedarf gewechselt werden.
Der Kopf 2 des Aufsatzes 1 ist zum Umformen der Oberfläche eines Implantats eingerichtet. Das zweite Ende 3b des Schafts 3 des Instruments 10 zur Bearbeitung der Oberfläche des Implantats ist zur Verbindung mit einem Druckluftsystem (nicht gezeigt) eingerichtet. Das zweite Ende 3b des Schafts kann beispielsweise mittels einer Schnelldrehkupplung an einen Anschlussschlauch, insbesondere einen Turbinenschlauch, anschließbar sein. Mittels des Druckluftsystems kann der Aufsatz 1 zum mechanischen Schwingen angeregt werden. Auch hier soll durch den Pfeil ein mechanisches Schwingen des Aufsatzes 1 angedeutet werden.
Der Schaft 3 des Instruments 10 zur Bearbeitung der Oberfläche des Implantats weist einen Kühlkanal 4 zum Transport von Flüssigkeit auf. Der Kühlkanal 4 erstreckt sich von dem zweiten Ende 3b des Schafts 3 bis zu dem ersten Ende 3a des Schafts 3. An dem zweiten Ende 3b des Schafts 3 kann beispielsweise auch ein Anschlussschlauch (nicht gezeigt) zur Bereitstellung einer Kühlflüssigkeit vorgesehen sein. Auch der Aufsatz 1 weist zumindest abschnittsweise einen Kühlkanal 4 zum Transport von Kühlflüssigkeit auf. Der Kühlkanal 4 endet beispielsweise in einem Schlitz in dem Aufsatz 1, insbesondere in dem Schaft des Aufsatzes 1, durch welchen Kühlflüssigkeit (angedeutet durch Tropfen) austreten kann. Auch wenn sich der Kühlkanal 4 lediglich über einen Abschnitt des Aufsatzes 1 erstreckt und die Kühlflüssigkeit damit nur durch diesen Abschnitt des Aufsatzes transportiert wird, wird auch der Kopf 2 des Aufsatzes 1 durch die Wärmeleitung des Metalls zumindest teilweise gekühlt.
Gleichzeitig wird durch die austretende Kühlflüssigkeit auch die Oberfläche des zu bearbeitenden Implantats zumindest teilweise gekühlt.
In 4 ist ein Versuchsaufbau 30 zur Simulation von implantoplastischen Verfahren unter standardisierten Bedingungen schematisch dargestellt. In dem Versuchsaufbau wird ein Implantat 20 entlang der Achse eines Elektromotors fixiert, der auf einem Zwei-Achsen-Tisch platziert ist. Auf diese Weise kann das Implantat 20 verschoben und um die eigene Achse gedreht werden. Die apikale Hälfte des Implantats 20 wird in einen 3D-gedruckten Implantathalter eingesetzt, wobei die koronale Hälfte des Implantats 20 freiliegt. Der Implantathalter wird dann an dem Elektromotor befestigt, der die Implantate 20 mit einer festgelegten Anzahl an Umdrehungen pro Minute (U/min) dreht.
Zum Vergleich der aus dem Stand der Technik bekannten Aufsätze 1', 1" gemäß 1a und 1b mit dem Aufsatz 1 gemäß 2 wurden sowohl mit den Aufsätzen 1', 1" als auch mit dem Aufsatz 1 implantoplastische Verfahren simuliert. Zur Bearbeitung der Oberfläche des Implantats 20 wurden die Aufsätze 1' und 1" mit einem chirurgischen Handstück von NSK (nicht gezeigt) bzw. der Aufsatz 1 mit einem Airscaler 5 verbunden. Das Handstück bzw. der Airscaler 5 wurden mittels eines 3D-gedruckten Spannelements 6 fixiert. Zwanzig zylindrische, schraubenförmige Grad IV Zahnimplantate mit einem Durchmesser von 4,1 mm wurden auf zwei Versuchsgruppen (jeweils n=10) verteilt. In der ersten Versuchsgruppe („BUR“) wurden die Oberflächen der Implantate zunächst mit dem Aufsatz 1' grob und anschließend mit dem Aufsatz 1" fein bearbeitet. In der weiteren Versuchsgruppe („AIRSCALER“) wurden die Oberflächen der Implantate mit dem Aufsatz 1 bearbeitet. Während der Bearbeitung der Oberfläche des Implantats 20 wurden die Aufsätze 1, 1', 1" jeweils mit einer konstanten Kontaktkraft von 1 N (± 0,1 N) auf die Oberfläche des jeweiligen Implantats 20 abgesenkt. Die Behandlung der Implantate 20 begann am Implantathals und verlief in Richtung der Implantatspitze.
In 5 sind die Materialverluste nach einer Behandlung von Implantaten mittels der aus dem Stand der Technik bekannten Aufsätze 1', 1" („BUR“) und mittels eines Aufsatzes 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel des ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung („AIRSCALER“) gezeigt. Während auf der linken Seite ein unbehandeltes Implantat 20 („ORIGINAL“) dargestellt ist, ist in der Mitte ein Implantat 20* gezeigt, welches mittels des Aufsatzes 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel des ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung behandelt wurde („AIRSCALER“), und auf der rechten Seite ein Implantat 20', welches mittels der aus dem Stand der Technik bekannten Aufsätze 1', 1" behandelt wurde („BUR“).
Der 5 ist zu entnehmen, dass der Materialverlust nach einer Bearbeitung der Implantatoberfläche mittels der aus dem Stand der Technik bekannten Aufsätze 1', 1" signifikant höher ist gegenüber einer Bearbeitung mittels des Aufsatzes 1 gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung. Während der koronale Teil des unbehandelten Implantats 20 mit dem Gewinde einen Durchmesser von D1 aufweist, weist der koronale Teil des bearbeiteten Implantats 20* einen Durchmesser D2 auf, der dem Durchmesser D1 im Wesentlichen entspricht. Der koronale Teil des bearbeiteten Implantats 20 konnte mit Hilfe des Aufsatzes 1 vollständig geglättet werden, ohne dass dabei ein größerer Materialverlust verursacht wurde. Der koronale Teil des mit den Aufsätzen 1', 1" bearbeiteten Implantats 20' weist dagegen unterschiedliche Durchmesser D3 bzw. D4 auf, die aufgrund des Materialabtrags durch die abrasive Behandlung mit den Aufsätzen 1', 1" gegenüber den Durchmessern D1 bzw. D2 deutlich geringer sind.
Der mittlere Substanzabtrag nahm von koronal nach apikal hin ab. Der Masseverlust Δm wurde in einen mittleren Substanzabtrag dm umgerechnet: $d m = \frac{Δ m}{ρ \cdot 2 π r \cdot H}$
wobei die Dichte ρ = 4,5 mg/mm³, der Radius r = 2,05 mm und die Höhe H = 4 mm betrug. Der Substanzverlust bei Implantaten der Gruppe AIRSCALER lag unter 50 µm und war deutlich geringer verglichen mit der Vergleichsgruppe BUR, bei welcher im Mittel etwa 175 µm Wandstärke verloren gingen.

In den 6a und 6b sind Oberflächenmorphologien eines mittels aus dem Stand der Technik bekannten Aufsätzen 1', 1" (Vergleichsgruppe „BUR“) behandelten Implantats 20' und eines mittels eines Aufsatzes 1 gemäß eines Ausführungsbeispiels des ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung („AIRSCALER“) behandelten Implantats 20* gezeigt. Die Analyse mittels eines Rasterelektronenmikroskops (REM-Analyse) zeigt, dass die aus dem Stand der Technik bekannten Aufsätze 1', 1" oberflächliche, lineare Schleifspuren auf der Oberfläche des bearbeiteten Implantats 20' hinterlassen, die durch den Fräsprozess verursacht werden. Außerdem sind die Titanpartikel in dem Versuchsgebiet unregelmäßig verteilt. Im Gegensatz dazu wurde mit dem Aufsatz 1 gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung die aufgeraute Titanoberfläche des Implantats 20* so modifiziert, dass der Übergang zwischen Gewindekamm und - wurzel nicht erkennbar ist. Die REM-Analyse bei höherer Vergrößerung zeigt eine glatte, homogene Oberfläche ohne Rillen und wellenförmige Fadenkompression. Tabelle 1

Oberfläche	R_a [µm]	R_z [µm]	S_a [µm]
	MW (SD)	MW (SD)	MW (SD)
ORIGINAL	0,89 (0,07)	5,45 (0,47)	0,68 (0,05)
BUR	0,42 (0,03)	3,05 (0,36)	0,36 (0,03)
AIRSCALER	0,33 (0,06)	2,80 (0,53)	0,25 (0,11)

Tabelle 1 sind die ermittelten Rauheitskennwerte für die ursprüngliche Implantatoberfläche („ORIGINAL“) und die beiden Versuchsgruppen („BUR“ und „AIRSCALER“) zu entnehmen. Hierbei gibt R_a den Mittenrauwert, R_z die mittlere Rautiefe, S_a die mittlere arithmetische Höhe, MW den Mittelwert und SD die Standardabweichung an. Insbesondere die mittleren Rauigkeiten (Ra, Sa) sind bei den mit dem Aufsatz 1 der Gruppe AIRSCALER bearbeiteten Implantatoberflächen signifikant geringer als bei den mit den bekannten Aufsätzen 1', 1" der Vergleichsgruppe BUR bearbeiteten Implantaten.

Claims

Aufsatz (1) für ein Instrument (10) zur Bearbeitung der Oberfläche eines Implantats (20), dadurch gekennzeichnet, dass der Aufsatz (1) zum Umformen der Oberfläche des Implantats (20) eingerichtet ist.
Aufsatz (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kopf (2) des Aufsatzes (1) zumindest abschnittsweise eine zumindest im Wesentlichen glatte Oberfläche aufweist.
Aufsatz (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufsatz (1) zum mechanischen Schwingen eingerichtet ist.
Aufsatz (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufsatz (1) mittels Druckluft zum mechanischen Schwingen anregbar ist.
Aufsatz (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufsatz (1), insbesondere der Kopf (2) des Aufsatzes (1), ein Material umfasst, welches eine härtere Härte als das Material der Oberfläche des Implantats (20), insbesondere Titan, aufweist.
Aufsatz (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kopf (2) des Aufsatzes (1) zumindest im Wesentlichen kugelförmig, eiförmig oder knospenförmig ausgebildet ist.
Aufsatz (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufsatz (1) zumindest abschnittsweise einen Kühlkanal (4) zum Transport von Kühlflüssigkeit aufweist.
Instrument (10) zur Bearbeitung der Oberfläche eines Implantats (20), das Instrument (10) umfassend: - einen Schaft (3) mit einem ersten Ende (3a) und einem zweiten Ende (3b), und - einen Aufsatz (1), insbesondere einen Aufsatz (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Aufsatz (1) mit dem ersten Ende (3a) des Schafts (3) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufsatz (1) zum Umformen der Oberfläche des Implantats (20) eingerichtet ist.
Instrument (10) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufsatz (1) lösbar mit dem Schaft (3) verbunden ist.
Instrument (10) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Ende (3b) des Schafts (3) zur Verbindung mit einem Druckluftsystem eingerichtet ist.
Instrument (10) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaft (3) einen Airscaler (5) umfasst.
Instrument (10) nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufsatz (1) und/oder der Schaft (3) zumindest abschnittsweise einen Kühlkanal (4) zum Transport von Kühlflüssigkeit aufweisen.
Verwendung eines Aufsatzes (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, insbesondere eines Instruments (10) nach einem der Ansprüche 8 bis 12, in einem Verfahren zur Bearbeitung der Oberfläche eines Implantats (20), insbesondere in einem implantoplastischen Verfahren.