DE2628443A1

DE2628443A1 - Schraubenfoermiges knochenimplantat aus keramik

Info

Publication number: DE2628443A1
Application number: DE19762628443
Authority: DE
Inventors: Masaya Hirabayashi; Haruyuki Kawahara
Original assignee: Kyoto Ceramic Co Ltd
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1975-06-24
Filing date: 1976-06-24
Publication date: 1976-12-30
Also published as: JPS524298U; DE2628443C2; JPS5519525Y2

Description

Die Erfindung betrifft ein schraubenförmiges Knochenimplantat aus Keramik, das auf seinem Außenumfang einen Gewindeteil hat und durch Einschrauben in einen Knochen implantierbar ist. Es handelt sich dabei um ein Knochenimplantat (einen Stift) für die Zahn- oder die chirurgische Behandlung.

Derartige Implantate finden seit kurzem im Zuge des Fortschritts der somatologischen Technik weitverbreitete Anwendung. Die Erfinder des vorliegenden Gegenstandes haben sich lange Zeit der Entwicklung, Anwendung und klinischen Erprobung eines schraubenförmigen Keramik-Implantates gewidment, das hauptsächlich aus Aluminiumoxid-Keramikstoffen gefertigt ist, die sich dem Knochengewebe in einem Knochen besser anpassen und weniger toxisch sind als Metallglieder. Bei dem bekannten schraubenförmigen Knochenimplantat ist längs des Implantates in dessen Axialrichtung ein einziger durchgehender Gewindegang ausgebildet, und Knochen und Implantat werden miteinander verschraubt, um die Stärke oder Festigkeit der Implantation zu erhalten. Nach dem Implantieren ist das Implantat, wenn es als Halterung für einen künstlichen Zahn in der Dentalmedizin verwendet wird, der durch Stoßbeanspruchung des künstlichen Zahnes verursachten Spannungskonzentration ausgesetzt. Wird das Implantat als Brückenstift in der orthopädischen Chirurgie verwendet, so ist es Biege- und Scherbeanspruchungen durch die Brücke vom Kopfteil des Implantates ausgesetzt. Andererseits ist das Implantat, wenn es mit dem Knochen lediglich über sein Gewinde verbunden ist, relativ weniger widerstandsfähig gegen solche äußeren Krafteinwirkungen, und es löst sich im verschraubten Bereich leichter, als allgemein angenommen wird. Wenn das Implantat sich einmal gelockert hat, muß es durch Nachoperation wieder richtiggestellt werden, und der Patient erleidet zusätzliche Schmerzen. Eine der möglichen Ursachen einer Lockerung des Implantates ist in der selbstregulierenden Eigenschaft des Knochens, derzufolge er bestrebt ist, in Bezug auf einen spannungskonzentrierten Bereich spannungsfrei zu werden, sowie darin zu sehen, daß der Knochen (das Knochengewebe) im spannungsbeanspruchten Teil das Phänomen der sogenannten "Knochenausdünnung" (Absorption) zeigt und sich zurückbildet, und man nimmt allgemein an,
<NichtLesbar>

Um diese Nachteile weitmöglichst zu beheben, wurde von den vorliegenden Erfindern bereits vorgeschlagen, das obere Ende des Implantates mittels einer Mutter fest anzuziehen oder die mit der Knochenoberfläche in Berührung stehende Oberfläche durch Anbringen eines Flanschteiles am oberen Ende des Implantates zu vergrößern.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die gleiche Wirkung ohne Anwendung solcher zusätzlicher Teile durch besondere Ausgestaltung des Gewindeteiles zu erzielen.

Ein Knochenimplantat der eingangs genannten Art ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß der Gewindeteil einen Gewindegang aufweist, der durch einen ihn schneidenden Einschnitt teilweise durchbrochen ist, so daß die Fortschreitrichtung des Schraubengewindes unterbrochen wird, wobei der teilweise durchbrochene Gewindegang in Abständen oder periodisch in Axialrichtung des Gewindeteils angeordnet ist.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung im einzelnen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 im Aufriß die prothetische Struktur eines in den Knochen implantierten erfindungsgemäßen Implantates;

Fig. 2 einen Schnitt in der Schnittebene II-II in Fig. 1;

Fig. 3 im Aufriß eine andere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Implantates; und

Fig. 4 einen Schnitt in der Schnittebene IV-IV in Fig. 3.

Die Verbesserungen im Gewindeteil des erfindungsgemäßen Knochenimplantates zielen darauf ab, eine Axialbewegung und Verdrehung des Implantates dadurch zu verhindern, daß Durchbrechungen in Form von Einkerbungen oder Einschnitten in den Gewindegängen oder Windungen des Gewindeteils des Implantates vorgesehen sind und dadurch die Windungen in der Gewindefortschreitrichtung unterbrochen werden, so daß neues Knochengewebe in die Einschnitte eindringen und das Gewebe dort wachsen bzw. sich ausdehnen und verknöchern kann, wobei die Einschnitte in bestimmter Weise so angeordnet sind, daß sie das Verschrauben der Gewinde nicht behindern.

Bei dem erfindungsgemäßen Implantat i nach den beiden im folgenden beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen handelt es sich um ein schraubenförmiges Knochenimplantat für die Dentalmedizin, und beiden Ausführungsformen ist gemeinsam, daß das Implantat auf seinem Außenumfang einen Gewindeteil 1 hat, der in das Knochengewebe eingeschraubt wird und an seinem oberen Ende ein drehbares hexagonales Werkzeugansetzstück 13 hat. Der Gewindeteil 1 hat auf den Gewindegängen Einschnitte oder Kerben 2, die hier in zwei verschiedenen bevorzugten Ausführungsformen gezeigt sind.

Der Einschnitt 2 bei der ersten Ausführungsform verläuft über das Implantat oder den Stift i in im wesentlichen rechtem Winkel zu dessen Axialrichtung innerhalb des Bereiches eines Gewindeganges 11 und schneidet den Gewindegang 11 kreisförmig ab. In dem nicht den kreisförmigen Einschnitt 2 schneidenden Teil verbleibt daher der Gewindegang 11, so daß ein durchbrochener Gewindegang 111 entsteht, der die Fortschreitrichtung des Gewindes unterbricht. Der durchbrochene Gewindegang 111 ist bei dieser Ausführungsform so ausgelegt, daß die Durchbrechung in jeder dritten Windung in festen Abständen in Axialrichtung des Gewindeteils 1 erscheint. Der kreisförmige Einschnitt 2 ist mehr als 0,5 mm tief, so daß neugebildetes Knochengewebe im Einschnitt 2 wachsen und sich verknöchern kann, wodurch dann der Einschnitt 2 ausgefüllt wird. Ferner ist die Bodenfläche dieses Einschnitts in Achsrichtung des Implantates i etwas tiefer eingeschnitten als die Bodenfläche des Gewindebodens 12. Wenn bei dieser Ausbildung die Steigung der Gewindegänge 11 des Schraubgewindeteils 1 verhältnismäßig klein ist, so kann der kreisförmige Einschnitt mitunter zwei benachbarte Windungen oder Gewindegänge 11 und 11 überspannen; aber auch in einem solchen Fall muß mindestens ein vollständiger Gewindegang (Windung) 11 jeweils zwischen den benachbarten teilweise durchbrochenen Gewindegängen 111 und 111 eingeschaltet sein, um ein Mindestmaß an Gewindepaß- oder Verschraubfestigkeit des Implantates i sicherzustellen. Um den Bereich der Proliferation (Wachsung) und Ossifikation (Verknöcherung) des neugebildeten Knochengewebes auszudehnen, ist es zwar wünschenswert, daß der Boden des Einschnitts 2 dichter bei der Achse des Implantates i liegt; wenn jedoch der Durchmesser des Implantates i klein ist, sollte zweckmäßigerweise der Einschnitt 2 flach sein, damit das Implantat i nicht unvorhergesehen an mechanischer Stärke verliert.

Fig. 3 und 4 zeigen eine andere Ausführungsform, die von der ersten Ausführungsform verschieden ist, bei welcher die Gewindedurchbrechung nicht-kontinuierlich ist. Dies ist der Fall, wo die teilweise durchbrochenen Gewindegänge 111 kontinuierlich in Axialrichtung des Gewindeteils 1 des Implantates i ausgebildet sind. Und bei dieser Ausführungsform des durchbrochenen Gewindeganges 111 ist berücksichtigt, daß eine Schraube nicht ihrer Verschraubungsfunktion beraubt werden sollte. Und zwar ist der teilweise durchbrochene Gewindegang nach Fig. 3 und 4 im Bereich einer Windung mit einem Einschnitt 2 versehen, der eine kleine Breite hat, im wesentlichen rechteckig und longitudinal (oder schräg) ausgebildet ist und die betreffende Windung schneidet, so dass der Gewindegang über einen Bereich, der kleiner ist als der zirkulare Windungsbereich, teilweise durchbrochen ist und auf diese Weise solche Einschnitte periodisch in der Gewindefortschreitrichtung im festen Winkel von 90° um die Achse des Implantates i angeordnet sind. Die Einschnitte 2 in ihrer gesamten Anordnung sind alternierend zueinander in Längsrichtung des Gewindes angebracht, so dass die durchbrochenen Gewindegänge kontinuierlich in Axialrichtung des Gewindeteils vorgesehen werden können. Statt im festen Winkel von 90° können die Einschnitte auch im Winkel von 120° oder in einem beliebigen anderen Winkel verteilt sein. Und statt einer Windung nur einen Einschnitt 2 zuzuweisen, kann man auch mindestens zwei Einschnitte in symmetrischer Anordnung für eine Windung vorsehen, beispielsweise je einen Einschnitt 2 in symmetrischer Position an den Enden des Durchmessers eines Kreises um die Achse des Implantates i. In diesem Fall können die beiden Einschnitte auch in alternierender Beziehung zur Gewindefortschreitrichtung angeordnet sein (beispielsweise um 90° versetzt in Bezug auf den oberen und den unteren Gewindegang).

Die Wahl des Bereiches, in welchem der Einschnitt 2 ausgebildet ist, sowie der Anzahl der Einschnitte 2 für einen Schraubengang sollte so getroffen werden, dass bei kleiner Steigung der

Gewindegänge 11 Einschnitte 2 kleiner Breite in großer Anzahl und umgekehrt bei großer Gewindesteigung Einschnitte großer Breite in kleiner Anzahl und großen Abständen vorgesehen sind.

Wie ersichtlich sind bei der gezeigten Ausführungsform die Einschnitte 2 in ihrer Gesamtanordnung in nicht-kontinuierlicher Weise miteinander alternierend in Längsrichtung des Gewindeganges 11 ausgelegt, so dass vermieden wird, dass die Schraube gegen die Seite, auf welcher der Einschnitt angebracht ist, gespannt und in ihrer Funktion beeinträchtigt wird.

Bei beiden beschriebenen Ausführungsformen verwendet man als Material für das Implantat i vorzugsweise einen einkristallinen Körper aus Aluminiumoxid-Keramik oder einen polykristallinen Sinterkörper aus Aluminiumoxid-Keramik, was jedoch die Verwendung anderweitiger Keramikstoffe nicht ausschließt. Wo nötig, kann man, um postoperativ die Lage des Implantates i im Röntgenogramm ausmachen zu können, dem Keramikstoff ein röntgenstrahlenundurchlässiges Zusatzmittel, wie in der USA-Patentanmeldung Ser.No. 546,023 beschrieben, vorzugsweise beimischen.

Wenn das Implantat i der beschriebenen Ausbildung in die im Knochen b vorgeformte Gewindebohrung b[tief]1 mittels eines an den Werkzeugansetzteil 13 des Implantates i angesetzten Schraubwerkzeuges eingeschraubt ist, dringt im Verlaufe von Tagen nach der Operation neugebildetes Knochengewebe in den Einschnitt 2 des durchbrochenen Gewindeganges 111 ein und wächst und verknöchert dort, so dass der Einschnitt 2 im wesentlichen ausgefüllt wird, bis sich dort ein kreisförmiges Band oder ein Bolzen aus dem neuen Gewebe gebildet hat. Die Fixierkraft oder Haltestärke des Implantates aufgrund des neugebildeten Knochengewebes macht sich in ein paar Monaten hervorragend bemerkbar.

Wenn daher unter diesen Umständen eine Lockerung zwischen der Gewindebohrung b[tief]1 des Knochens und dem Gewindeteil 1 des Implantates i auftritt, so kann durch das kreisförmige Band oder den Bolzen aus neugebildetem Gewebe im Einschnitt 2, das sich in Abständen oder durchgehend in der Gewindefortschreitrichtung angesiedelt hat, verhindert werden, dass das Implantat i abgezogen wird oder sich um seine Achse verdreht. Auf diese Weise wird erreicht, dass das erfindungsgemäße Implantat im in den Knochen eingeschraubten Zustand nach der Implantation keine Defekte hervorruft und den stabilen Implantationszustand über einen langen Zeitraum beibehalten kann. Was die Ausbildung des teilweise durchbrochenen Gewindeganges betrifft, so wird durch die jeweilige Einschaltung einer vollständigen Windung 11 zwischen durchbrochenen Windungen 111 bei der ersten Ausführungsform sowie durch die Anordnung je eines Einschnittes 2 in jeder von kontinuierlich angeordneten durchbrochenen Windungen in alternierender Beziehung bei der zweiten Ausführungsform verhindert, dass eine ungleichmäßige Verschraubung, durch welche die Schraube nach einer Seite gespannt oder gedrückt wird, entsteht, so dass eine ausgeglichene Implantationsfestigkeit durch die kombinierte Wirkung der Schraubverbindung und der Ausfüllung und Verkittung mit neugebildetem Knochengewebe in Richtung der Achse und um die Achse des Implantates i nach der Implantation erzielt werden kann.

Wie oben beschrieben, wird durch die Erfindung eine spürbare Wirkung insofern erzielt, als das Implantat durch einfaches maschinelles Einarbeiten von einen teilweise durchbrochenen Gewindegang bildenden Einschnitten in den Gewindeteil des Implantates über lange Zeiträume stabilisiert werden kann und dadurch dem Patienten mögliche zusätzliche Schmerzen und Unannehmlichkeiten durch prothetische Behandlung oder Herausfallen des Implantates nach der Implantation erspart bleiben.

Vorstehend ist also ein schraubenförmiges Knochenimplantat (Stift) aus Keramik beschrieben, von dessen Gewindegängen einige durch den dazwischen angebrachten Einschnitt durchbrochen sind. Durch Implantieren des Implantates in einen Knochen wird es möglich, dass neugebildetes Gewebe im Einschnitt des teilweise durchbrochenen Gewindeganges wächst und verknöchert, wodurch verhindert wird, dass das Implantat in seiner Axialrichtung abgezogen wird oder sich verdreht, so dass das Implantat über lange Zeiträume im stabil implantierten Zustand bleibt.

Claims

1.) Schraubenförmiges Knochenimplantat aus Keramik, das auf seinem Außenumfang einen Gewindeteil hat und durch Einschrauben in einen Knochen implantierbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewindeteil (1) einen Gewindegang (111) aufweist, der durch einen ihn schneidenden Einschnitt (2) teilweise durchbrochen ist, so dass die Fortschreitrichtung des Schraubengewindes unterbrochen wird, wobei der teilweise durchbrochene Gewindegang in Abständen oder periodisch in Axialrichtung des Gewindeteils angeordnet ist.

2.) Knochenimplantat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der durchbrochene Gewindegang die Form eines Gewindeganges hat, der im Bereich von ein oder zwei Windungen kreisförmig und teilweise durch einen kreisförmigen Einschnitt, der das Implantat in im wesentlichen rechtem Winkel zu seiner Axialrichtung schneidet, unterbrochen ist, und dass der durchbrochene Gewindegang in Abständen auf dem Gewindeteil in dessen Axialrichtung angeordnet ist.

3.) Knochenimplantat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der teilweise durchbrochene Gewindegang die Form eines Gewindeganges hat, der im Bereich einer Windung von einem longitudinalen oder schrägen Einschnitt teilweise durchbrochen ist, wobei dieser Einschnitt periodisch in Axialrichtung des Gewindeteils so angeordnet ist, dass zwischen den benachbarten Windungen ein Einschnitt nicht in Ausrichtung mit dem anderen gebracht werden kann.

4.) Knochenimplantat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Einschnitt (2) mehr als 0,5 mm tief ist, derart, dass neugebildetes Gewebe eindringen, wachsen und verknöchern kann.

5.) Knochenimplantat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es aus einem einkristallinen Körper aus Aluminiumoxid-Keramik oder aus einem polykristallinen Sinterkörper aus Aluminiumoxid-Keramik besteht.

6.) Knochenimplantat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der teilweise durchbrochene Gewindegang periodisch so ausgelegt ist, dass mindestens eine undurchbrochene Windung jeweils zwischen zwei durchbrochene Windungen eingeschaltet ist.

7.) Knochenimplantat nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der longitudinale oder schräge Einschnitt periodisch in einem festen Winkel um die Implantatachse in der Gewindefortschreitrichtung verteilt angeordnet ist, wobei die Einschnitte in ihrer Gesamtanordnung in Längsrichtung des Gewindeganges miteinander alternierend vorgesehen sind.

8.) Knochenimplantat nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der feste Winkel 90° oder 120° beträgt.

9.) Knochenimplantat nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der longitudinale oder schräge Einschnitt mindestens paarweise pro Windung in symmetrischer Anordnung zur Implantatachse vorgesehen ist, wobei die beiden Einschnitte des Paares miteinander alternierend im festen Winkel in Gewindefortschreitrichtung angeordnet sind.

10.) Knochenimplantat nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Einschnitte des Paares auf dem Durchmesser eines Kreises um die Implantatachse angeordnet sind.

11.) Prothetische Anordnung aus autonomischem Knochen unter Verwendung eines schraubenförmigen Knochenimplantates aus Keramik, dadurch gekennzeichnet, dass das Knochenimplantat durch Einschrauben in den Knochen implantiert ist und eine Anzahl von Einschnitten aufweist, die den

Gewindeteil des Implantates schneiden und den Gewindegang teilweise durchbrechen, so dass der Gewindegang in der Gewindefortschreitrichtung unterbrochen wird, und die in Abständen oder periodisch in Axialrichtung des Gewindeteils angeordnet sind, und dass neugebildetes Gewebe in die Einschnitte eingedrungen, dort gewachsen und verknöchert ist, derart, dass ein axiales Herausziehen und ein Verdrehen des Implantates um seine Achse verhindert wird.

12.) Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Implantat um ein Knochenimplantat für dentalchirurgische Zwecke handelt.

13.) Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Implantat um ein Knochenimplantat für Zwecke der orthopädischen Chirurgie handelt.