DE2419080A1

DE2419080A1 - Implantat zum implantieren in knochen, insbesondere fuer die verwendung in der zahnheilkunde

Info

Publication number: DE2419080A1
Application number: DE2419080A
Authority: DE
Inventors: Horst Prof Dr Med Kirschner
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1974-04-20
Filing date: 1974-04-20
Publication date: 1975-11-06

Description

Implantat zum Implantieren in Knochen. insbesondere für die Verwendung in der Zahnheilkunde In der Human- und Tiermedizin werden gewebefremde Implantate verwendet, die in den Knochen einheilen sollen und die gegebenenfalls z.B. zur Verankerung von prothetischen Hilfsteilen dienen. Besonders häufig tritt dieses Problem in der Zahnheilkunde auf, in der die Implantate z.B. zur Verankerung von Zahnersatz benötigt werden. Als Beispiele aus der übrigen Medizin sei angegeben die Verwendung von Implantaten in der Orthopädie, Chirurgie, Hals-Nasen-Ohrenheilkunde etc. Hier können z.B. Substanzverluste des Knochens eine sogenannte Endprothese erfordern, die dann im verbleibenden vitalen Restknochen verankert werden muß und einheilt.
Für eine gute Einheilung von Implantaten in den Knochen ist Voraussetzung, daß die Implantate möglichst genau in den Knochen eingepaßt sind und die Möglichkeit besteht, daß Knochensubstanz in das Implantat einwachsen kann. Nur dann erreicht man, daß neuer Knochen in das Implantat einwächst. Bestehen zwischen Implantat und Knochenwand größere Spalte, so werden diese häufig nicht mit Knochenmasse, sondern mit Bindegewebe ausgefüllt, was naturgemäß den Halt des Implantats im Knochen gefirdet. Hat das Implantat eine glatte Oberfläche, wie sie z.B. Metall oder Kunststoff haben können, so wächst das Originalgewebe (Knochen) gar nicht in das Implantat ein.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Implantat zu schaffen, das sich genau in den Knochen einpassen läßt und dessen Außenseite so beschaffen ist, daß eine feste Einheilung des Knochens in die Peripherie des Implantates hinein stattfinden kann.
Das erfindungsgemäße Implantat ist durch die Kombination folgender Merkmale gekennzeichnet: a) Rotationssymmetrische Außenform, die zylindrisch ist oder sich zu ihrem vorderen Ende hin verjüngt, b) innerer, mechanisch fester Kern als Aufnahme eines Halte- und/oder Stützteiles, c) Außenmantel aus poröser Keramikmasse, der mit dem Kern fest verbunden ist.
Die rotationssymmetrische Außenform, die zylindrisch ist oder sich zu ihrem vorderen Ende hin verjüngt, eignet sich zur genauen Einpassung in den Knochen, da mit einer Knochenfräse, deren Form an das Implantat angepaßt ist, eine passende Kavität in den Knochen gefräst werden kann. Dies ist deshalb möglich, weil die Kavität durch bloßes Einsenken der rotierenden Fräse in die Knochenmasse hergestellt wird, also nicht durch Ausarbeiten eines Loches mit einem Bohrer oder einer Fräse, deren Durchmesser wesentlich kleiner ist als das herzustellende Loch. Die Möglichkeit, ein Loch durch bloßes Einsenken zu bilden, ist nur gegeben, wenn das Bohrwerkzeug zylindrisch ist oder sich zu seinem vorderen Ende hin verjüngt, also z.B. Kegelform hat. Unter "vorderem Ende" wird hier das Ende verstanden, das am tiefsten in die Knochenmasse eingelassen wird. Die Herstellung tiefer Implantationslöcher im Knochen ist schonend nur mit Hilfe von Implantationsfräsen möglich, die einen Kühlmittelkanal aufweisen, der in der Nähe der Schneiden der Fräsen mündet. Hierdurch ist auch bei tiefen Löchern die Möglichkeit einer so intensiven Kühlung gegeben, daß die verbleibende Knochensubstanz nicht geschädigt wird, da das Kühlmittel am Ort der Wärmeentstehung zugeführt wird.
Auch fördert das Kühlmittel Knochenspäne über Spannuten nach außen, wodurch ein Klemmen der Fräse vermieden wird, was weiterhin für die Genauigkeit der Kavität von Vorteil ist.
Der Außenmantel des Implantates aus poröser Keramikmasse ermöglicht ein Eindringen (Einwachsen) von Knochensubstanz in das Implantat hinein, so daß schließlich ein sehr fester Verbund zwischen vitalem Knochen und Implantat erreicht wird.
Wegen der genauen Einpassung des Implantats in das gebohrte Loch, bestehen zwischen Knochenwand und Implantat keine Zwischenräume, so daß auch eine unmittelbare Fixierung des Implantates in die Knochenkavität gegeben ist. Auch können sich in der folgenden Einheilungsphase keine bindegewebigen Zwischenschichten bilden.
Ist ein Implantat gemäß einer Weiterbildung der Erfindung zusätzlich mit einigen zirkulär verlaufenden Rillen oder anderen Unebenheiten versehen~, so kann auch Bindegewebe in größerer Menge nur in diesen Bereichen einsprießen; das gewährleistet eine vor allen Dingen schnelle zusätzliche Fixierung des Implantates im Knochen. Wie umfangreiche Tierversuche gezeigt haben, werden auch diese breiteren Weichgewebezonen später mineralisch maskiert.
Der mechanisch feste Kern des Implantates kann aus einer Metall-Legierung bestehen, die mit der Keramikmasse sich verbindende Oxyde bildet. In Betracht kommen aber auch andere Materialien zur Stabilisierung. So ist insbesondere eine Hartkeramikmasse aus Aluminiumoxydkeramik geeignet, wie sie von der VITA Zahnfabrik Säckingen unter dem Namen VITADUR verkauft wird.
Der stabilisierende Kern kann verschiedene Formen aufweisen.
So kann er beispielsweise als zylindrisches Röhrchen mit oder ohne Innengewinde ausgebildet sein. Der Kern kann auch teils als zylindrischer, massiver Stift und teils als Röhrchen ausgebildet sein. Ein Röhrchen eignet sich besonders gut als Halterung für später anzubringende prothetische Hilfsteile, da in das Röhrchen ein glatter Stift oder ein Gewindestift (wenn das Röhrchen ein Innengewinde aufweist) eingesetzt werden kann. Der Kern kann auch über mindestens einen Teil seiner Länge als Gewindestift ausgebildet sein. Ein herausragendes Ende des Gewindestiftes ist ebenfalls gut als Verankerungselement geeignet. Der Kern kann eine Kopfplatte aufweisen, die den gleichen Durchmesser hat wie das an die Kopfplatte angrdnzende Ende des Implantat-Außenmantels. Eine solche Kopfplatte schützt die unter ihr befindliche Keramikmasse, so daß ein Abbau derselben durch mechanische Beanspruchung vermieden wird.
Die Poren im Außenmantel haben vorteilhafterweise einen Durchmesser von mindestens 100/u. Die Mindestporengröße von i00/u hat sich als besonders vorteilhaft für das Einwachsen von Knochensubstanz in den Außenmantel erwiesen.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung besteht der Außenmantel aus 7 bis 20 Gewichtsprozenten veraschtem Dentin- oder Knochenmehl mit einer Korngröße zwischen 60 und 100 mesh und 80 bis 93 Gewichtsprozenten einer dentalen Aufbrenn-Keramikmasse. Die Knochen- oder Dentinmasse wird bei ca. + 800 0C verascht, zermahlen, und gleichmäßig in den angegebenen Verhältnissen mit der Leramikmasse vermischt. Bei dem Aufbrennprozeß, bei dem eine Temperatur von ca. + 1000 0C angewendet wird, gibt das Knochen- oder Dentinmehl Kohlendioxyd (cm2) ab. Infolge dieser Abgabe bilden sich in der Keramikmasse Poren mit einer Größe von 100/u oder mehr, was für die Einheilung des Knochens in das Implantat hinein von Vorteil ist, wie dies schon weiter oben erwähnt wurde.
Der Außenmantel kann auch aus einer wie oben beschriebenen Aluminiumoxydkeramik bestehen, die dann porös ausgebildet ist. Auch in diesem Fall kann die Oberfläche Vertiefungen aufweisen.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist der Außenmantel an seinem hinteren Ende eine Glasurschicht auf, die beispielsweise eine Tiefe von 2 mm haben kann. Die Glasurschicht bringt den Vorteil, daß sich Schleimhaut an das aus dem Knochen herausragende Implantatnende straff anlegen kann.
Ein erfindungsgemäßer Implantationssatz ist gekennzeichnet durch mindestens ein, vorzugsweise mehrere Implantate verschiedener Größe, wie sie zuvor beschrieben wurde und den verschiedenen Implantaten zugeordnete formgerechte Implantationsfräsen, die einen Kühlmittelkanal enthalten, der nahe bei den Schneiden der Fräse mündet und die so profiliert sind, daß sie ein Bohrloch bilden, in das das zugeordnete Implantat genau hineinpaßt.
Die Zusammenstellung von Implantaten und Implantationsfräsen zu einem Satz hat den Vorteil, daß bei der Durchführung einer Implantation die jeweils richtige Fräse zur Verfügung steht und dadurch die Gefahr vermieden ist, daß der Behandler nicht genau passende Löcher fräst, wodurch die Einheilung des Implantates grundsätzlich in Frage gestellt wird. Der Erfolg beruht ja wesentlich mit darauf, daß das Implantat genau in den vitalen Knochen eingepaßt wird. Dank der Verwendung von Implantationsfräsen mit Kühlkanal wird während-des Fräsens eine wirksame Kühlung am Ort der Spanabnahme, also am Ort der Wärmeentstehung, bewirkt, so daß der Knochen nicht die kritische Temperatur von 50 bis 53 0C erreicht, die zu einer Schädigung des Knochengewebes führen würde. Die Lebenderhaltung der Knochen substanz ist eine wesentliche Voraussetzung dafür, daß eine Einheilung stattfindet, d.h. vom Rand des Bohrloches her Knochenmasse in das Implantat einwächst.
Für zahnmedizinische Zwecke sind zylindrische Implantate mit einem Durchmesser zwischen 3 und 5 mm gut geeignet, wobei eine Durchmesserstufung von 0,5 mm eine genügend feine Unterteilung darstellt. Der genannte Implantationssatz enthält deshalb vorzugsweise Implantate in diesem Durchmesserbereich und mit dieser Durchmesserstufung sowie zugeordnete Implantationsfräsen mit Kühlmittelkanal.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung weiterhin erläutert. Es zeigen: Fig. 1 einen vergrößerten Querschnitt durch ein Implantat gemäß der Erfindung sowie in Explosionsdarstellung mit dem Implantat zu verbindende Teile, Fig. 2 eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung bei einer anderen Ausführungsform des Implantates und Fig. 3 eine Ansicht einer Implantationsfräse.
Das Implantat nach Fig. 1 hat einen insgesamt mit 1 bezeichneten Kern, eine Zwischenschicht 2 aus einer Keramik-Aufbrennbindemasse und einen Außenmantel 3, der über die Zwischenschicht 2 fest mit dem Kern 1 verbunden ist.
Es sei angenommen, daß der Kern 1 aus einer Metall-Legierung besteht, die Oxyde bilden kann, die sich mit der Zwischenschicht 2 verbinden. Die Außenform des Kernes 1 ist im wesentlichen zylindrisch. Er hat einen unteren massiven Teil 4 und ist an seinem Ende bei 5 kuppenförmig abgerundet. Der obere Teil 6 des Kernes ist hohl ausgebildet und hat ein Innengewinde 7.
An seinem oberen Ende hat der Kern eine Kopfplatte 8, deren Oberseite 9 eben und deren Unterseite als konkav gewölbte Fläche 10 ausgebildet ist, die in den zylindrischen Schaftteil übergeht.
Die Zwischenschicht 2 dient zur Verbindung des Kernes 1 mit dem Mantel 3. Sie besteht aus einer handelsüblichen keramischen Bindemasse.Sie wird durch Aufbrennen auf dem Kern 1 befestigt.
Diese Aufbrenntechnik ist an sich bekannt. Danach wird der Mantel 3 aufgebracht, und zwar ebenfalls durch Aufbrennen.
Die Masse, aus der der Mantel besteht, kann wie folgt zusammengesetzt sein: 7 bis 20 Gewichtsprozente veraschtes Dentin- oder Knochenmehl mit einer Korngröße zwischen 60 und 100 mesh, 80 bis 93 Gewichtsprozente einer handelsüblichen dentalen Aufbrenn-Keramikmasse.
Das Knochen- oder Dentinmehl wurde zuvor bei ca. + 800 0C verascht und vor dem Aufbrennen gleichmäßig mit der Keramikmasse vermischt. Beim Aufbrennen der Keramikmasse mit einer Temperatur von ca. + 1000 0C gibt das Knochen- oder Dentinmehl Kohlendioxyd (cm2) ab. Durch diese Abgabe entstehen in der Masse Poren 11, deren Einzeldurchmesser im Mittel mindestens 100#u beträgt.
Am oberen Ende des Mantels 3 befindet sich eine Glasurschicht 12, die eine Breite von z.B. 2 mm haben kann. Die Glasurschicht soll bezwecken, daß sich die Schleimhaut an den glasierten Teil des Implantates glatt anlegt.
Das vordere Ende 33 des Implantats ist kuppenförmig abgerundet.
Um eine Vorstellung über die Größe des Implantats zu geben, sei bemerkt, daß der Außendurchmesser D für ein in der Human- Zahnheilkunde zu verwendendes Implantat im allgemeinen zwischen 3 und 5 mm liegt, während die Länge L in der Regel ein Mehrfaches des Durchmessers D beträgt. übliche Längen L liegen zwischen 10 mm und 16 mm. Der Durchmesser der Kopfplatte 8 ist gleich wie der Durchmesser D des zylindrischen Implantats im übrigen. Das Gewinde 7 kann einen Nenndurchmesser von z.B.
mm mmaufweisen.
Das Implantat gemäß Fig. 2 unterscheidet sich vom Implantat nach Fig. 1 dadurch, daß der hier mit der Bezugszahl 13 versehene Kern als Röhrchen ausgebildet ist, das auch wieder aus einer Metall-Legierung hergestellt sein kann, jedoch sehr gut auch aus einer Hartkeramikmasse bestehen kann. Besonders gut geeignet ist Aluminiumoxydkeramik, wie sie von der Firma VITA Zahnfabrik Säckingen unter dem Namen VITADUR verkauft wird. Das Kernrdhrchen-13 ist durchgehend glatt ausgebildet, d.h. seine Bohrung 14 enthält kein Gewinde. Das Einbringen eines Gewindes in Hartkeramikmaterial ist ja nicht ohne weiteres möglich.
In Fig. 3 ist eine insgesamt mit 15 bezeichnete Implantationsfräse dargestellt. Die Fräse hat einen Schaft 16 und einen im wesentlichen zylindrischen Arbeitsteil 160. Am unteren Ende des Arbeitsteiles befinden sich Schneiden 17, 18. Längs dem Arbeitsteil verlaufen zwei Spannuten 19, von denen in Fig. 3 nur eine zu sehen ist.
Im Zentrum der Fräse ist ein Kühlmittelkanal 20 angeordnet, der mit Austrittsöffnungen 21 kommuniziert, die am unteren Ende der Fräse in der Nähe der Schneiden 17, 18 in den Spannuten 19 mündet. Der Kühlmittelkanal 20 ist an seinem oberen Ende durch ein Röhrchen 22 gebildet, das in nicht näher dargestellter Art und Weise mit einem Zuleitungssystem für Kühlflüssigkeit verbunden ist. Am oberen Ende des Schaftes 16 befindet sich eine Mitnehmerfläche 23 zur drehfesten Verbindung mit einem zahnäntlichen Hand- oder Winkelstück.
Eine variierte Ausführungsform, nämlich eine kegelige Form, der Fräse ist bei 24 strichpunktiert dargestellt.
Bei der Implantation eines Implantats wird in den Knochen 25 (siehe Fig. 2), z.B. einen Kieferknochen, mittels einer Implantationsfräse ein Loch 26 gebohrt. Dieses Loch wird durch bloßes Absenken der rotierenden und gekühlten Fräse hergestellt. Der Durchmesser d der Fräse ist an den Durchmesser D des Implantats angepaßt, d.h. im Falle eines zylindrischen Implantats wird eine zylindrische Fräse verwendet, die den gleichen Durchmesser wie das einzupflanzende Implantat hat. Während des Bohrens wird dank reichlicher Kühlmittelzufuhr über den Kanal 20 eine übermäßige Wärmeentwicklung vermieden, so daß die Knochenmasse 25 nicht geschädigt wird. Hierzu ist es erforderlich, daß die kritische Temperatur für den Knochen (+ 50 bis + 53 OC) nicht erreicht wird. Dies ist gerade bei tiefen Löchern 26 nur durch das spezielle Kühlprinzip möglich, da die Kühlflüssigkeit unmittelbar an der Scimeidstelle zugeführt wird. Würde ohne Kühlung gebohrt, so käme es unweigerlich zu einer Koagulationsnekrose an den die Knochenkavität begrenzenden Knochenwänden; damit wäre die Einheilung des Keramikimplantates von vorneherein stark gefährdet, wenn nicht gar aussichtslos.
Nach Herstellen des Bohrloches wird das Implantat unter mäßigem Druck in das Bohrloch eingesteckt. Zwischen der Außenseite des Implantats und der Wand des Loches 26 besteht kein Zwischenraum. Die Knochenmasse 25 dringt beim Einheilen in die Poren 11 des Implantats ein.
Im Implantat können ca. 6 Wochen nach Einpflanzung prothetische Hilfsmittel befestigt werden. In Fig. 1 ist ein Halterungsteil 27 gezeigt, das eine Kopfplatte 28 und einen fest mit dieser verbundenen Gewindestift 29 aufweist. Der Gewindestift 29 paßt in das Innengewinde 7. Auf die Kopfplatte 28 kann z.B. ein napfförmiges Teil 30 aufgelötet werden, das als Fassung für ein Druckknopfteil 31 dient, über das ein Ring 32 gerastet werden kann, der mit einer Zahnprothese verbunden ist.
In Fig. 2 ist ein Halterungsteil 27' gezeigt, das ebenfalls eine Kopfplatte 28 aufweist, jedoch einen glatten Stift 29', der sich in den Hohlraum 40 des Röhrchens 13 einstecken läßt und dort z.B. mittels Zement befestigt werden kann.
In Betracht kommen auch andere als zylindrische Formen des Implantats, z.B. kegelförmige Implantate. Es werden dann kegelförmige Implantationsfräsen 24 verwendet. Im Prinzip ist jede Implantatform möglich, die zylindrisch ist oder sich nach vorne hin verjüngt. Für ein genaues Passen ist lediglich erforderlich, daß die Bohrung im Knochen durch bloßes Einsenken des Fräsers hergestellt werden kann, was sich im Prinzip mit allen rotationssymmetrischen Formen erreichen läßt, die keine Unterscheidungen aufweisen.

Claims

Patentansprüche:

(19 Implantat zur Implantation in Knochen, insbesondere fur die Verwendung in der Zahnheilkunde, gekennzeichnet durch die Wombination folgender Merkmale: a) Rotationssymmetrische Außenform, die zylindrisch ist oder sich zu ihrem vorderen Ende hin verjüngt, b) innerer, mechanisch fester Kern (1; 13) als Aufnahme eines Halte- und/oder Stützteiles (27; 27'), c) Außenmantel (3, 3') aus poröser keramikmasse, der mit dem Kern (1; 1') fest verbunden ist.

Implantat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich an seiner Außehfläche Vertiefungen befinden, vorzugsweise in Form von Umfangsrillen.

3. Implantat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das vordere Ende des Implantats als abgerundete Kuppe (33) ausgebildet ist.

4. Implantat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (1) aus einer Metall-Legierung ver besteht, die mit der Keramikmasse sich/bindende Qxyde bildet.

5. Implantat nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daB der Kern (13) aus Hartkeramik, insbesondere aus Aluminiumoxydkeramik besteht.

6. Implantat nach einem der vorhervehenden Anspruche, dadurch gekennzeichnet, da der Kern (1; 13) über mindestens einen Teil seiner Lange als zylindrisches Röhrchen mit oder ohne Innengewinde (7) ausgebildet ist.

7. Implantat nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dab der Kern über mindestens einen Teil seiner Lange als Gewindestift ausgebildet ist.

8. Implantat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dab der Kern (1) eine Kopfplatte (8) aufweist, die den gleichen Durchmesser hat wie das an die Kopfplatte (8) angrenzende Ende des Auf3enmantels (3).

9. Implantat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, da die Poren (11) im Außenmantel (3; 3') einen Durchmesser von mindestens 100/u aufweisen.

10. Implantat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, da der Mantel (3; 3') aus Aluminiumoxydkeramik besteht.

11. Implantat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dav der Aubenmantel (3; 3m) 7 bis 20 Gewichtsprozente veraschtes Dentin- oder Knochenmehl mit einer Korngrölle zwischen 60 und 100 mesh und 80 bis 93 Gewichtsprozente einer dentalen Aufbrenn-Keramikma ss e enthalt.

12. Implantat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Auifenmantel (3; 3 t ) auf den Kern (1; 13) autgebrannt ist, wobei vorzugsweise zwischen Mantel (3; 31) und Kern (1; 13) eine Aufbrenn-Bindemasse angeordnet ist.

13. Implantat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dab der Aubenmantel (3) an seinem hinteren Ende eine zirkulare Glasurschicht (12) aufweist.

14. Implantationssatz, gekennzeichnet durch mindestens ein,vorzugsweise mehrere Implantate verschiedener Größe nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche und den verschiedenen Implantaten zugeordnete Implantationsfräsen (15), die einen Kühlmittelkanal (20) enthalten, der nahe bei den Schneiden (17, 18) der Fräse mündet und die so profiliert sind, daß sie ein Bohrloch (26) bilden, in das das zugeordnete Implantat genau hineinpaßt.

15. Implantationssatz nach Anspruch 14,für die Human-Zahnheilkunde, dadurch gekennzeichnet, da die Implantate Auf3endurchmesser zwischen 3 und 5 mm aufweisen, wobei vorzugsweise eine Durchmesserstufung von 0,5 mm vorgesehen ist.

L e e r s e i t e