-
Somatisches Element aus Einkristall-Saphirkeramik
-
und Verfahren zu dessen Herstellung Die Erfindung betrifft ein somatisches
Element aus Einkristall-Saphir- (a-A1203 Korund) -Keramik, das als Implantat für
die Zahnchirurgie oder als Implantat für die orthopädische Chirurgie verwendbar
ist, sowie ein Verfahren zu dessen Hersteliung.
-
Bisher wurde Metall (z.B. rostfreier Stahl, Kobalt, Chrom-Legierung,
metallisches Titan, metallisches Tantal, Nickel-Chrom-Legierung etc.) als Material
zur Verwendung in einem somatischen Element der beschriebenen Art benutzt, aber
man muß allgemein sagen, daß ein somatisches Element, welches aus einem solchen
Metall hergestellt ist, in vielen Fällen hinsichtlich seiner sog. "Affinitäte gegenüber
umgebendem Gewebe (wie z.B. seiner Haftfähigkeit an dem Gewebe, seiner Benetzbarkeit
durch das Gewebe) geringwertig ist, und zusätzlich besteht die Möglichkeit, daß
das somatische Element die Tendenz zu seiner Ionisierung durch Speichelflüssigkeit,
Aussonderung des Mundes, Speisen, Körperfluide, Blut und dergl. hat,
und
dadurch zur Erzeugung von nachteiligen Wirkungen der metallischen Ionen auf den
menschlichen Körper. Als positives Beispiel einer solchen Tatsache seien hier die
Berichte erwähnt, wonach es im Falle von rostfreiem Stahl, der am allgemeinsten
als somatisches Element für die orthopädische Chirurgie verwendet wird, notwendig
ist, eine wiederholte Operation an dem betreffenden Bereich vorzunehmen, um das
Element in einer gewissen Zeitdauer nach der Operation daraus zu entfernen. Andererseits
ist es im Falle eines somatischen Elements aus polykristalliner Keramik so, daß
das Element zwar in seiner Affinität bezüglich des Gewebes, von dem es umgeben wird,
ausgezeichnet ist und daß es weiterhin chemisch außerordentlich stabil ist, so daß
keine Notwendigkeit besteht, das Element nach der Operation aus dem Implantationsbereich
zu entfernen, aber ein solches Element hat den Nachteil, daß es gegenüber einem
metallischen Teil in seiner mechanischen Festigkeit geringwertig ist. Im Hinblick
auf diese Tatsache wurden vom Anmelder der vorliegenden Anmeldung verschiedene Erfindungen
zur Verbesserung der mechanischen Festigkeit eines somatischen Elements aus Keramik
vorgeschlagen. Das bisher durch die Erfindungen vorgeschlagene somatische Element
hing von dem Aufbau des Elements selbst bezüglich der nachoperativen Festigkeit
des implantierten Elements ab. Beispielsweise ergab sich bei dem Gegenstand der
früheren deutschen Patentanmeldung P 25 40 077.5 eine derartige strukturelle Bedeutung
insofern, als eine Anzugskraft, die durch Anbringung einer Mutter mittels Gewinde
auf dem oberen Ende eines schraubenartigen Implantatstifts aus Keramik, der im Knochengewebe
eingebettet war (und nötigenfalls durch Anbringung der Mutter mittels Gewinde über
dem unteren Teil des Stifts, der durch das Knochengewebe hindurch vorsteht), dazu
benutzt wurde, den Implantatstift an dem Knochengewebe so zu befestigen, daß der
Implantatstift äußeren Kräften, wie z.B.
-
wiederholten Bißstößen, gewachsen war, die nach der Implantation auf
den Stift ausgeübt wurden. In ähnlicher Weise wurde
bei dem Gegenstand
der deutschen Patentanmeldung P 26 15 116.6 dem strukturellen Gesichtspunkt in der
Weise Rechnung getragen, daß ein schraubenartiger Implantatstift aus Keramik am
Umfang mit einem horizontalen Flansch versehen wurde, der als Stabilisierungssitz
wirkt, indem der Flansch dicht bzw. eng in eine Gegenbohrung eingesetzt wurde, die
in einem kortikalen Knochen (Hartgewebe) ausgebildet wurde, und zwar in dem Zustand
des Stiftes, in dem dieser durch Gewinde in den Knochen eingefügt wurde, so daß
der Stift auf diese Weise der äußeren Kraft widerstehen konnte, die später darauf
zur Einwirkung kam.
-
Mit der vorliegenden Erfindung soll im Unterschied von der konventionellen
Betrachtungsweise ein somatisches Element aus Einkristall-Saphir-Keramik (a-Al203)
zur Verfügung gestellt werden, das im Hinblick auf seine kristalline Struktur in
seiner mechanischen Festigkeit, in der Flexibilität und der Affinität gegenüber
dem Gewebe (insbesondere osteoplastische Zellen) ausgezeichneter ist als polykristalline
Keramik aus verschiedensten keramischen Materialien.
-
Allgemein zeigt polykristalline Keramik, z.B. eine Probe von polykristalliner
Aluminiumoxid-Keramik (eine stabförmige Probe von 3 mm Durchmesser, x auf die weiter
unten näher eingegangen werden wird), eine Biegefestigkeit von nur 2500 bis 3500
kg/cm2, und zwar wegen ihrer internen Mikrostruktur, die die Gegenwart von Verunreinigungen
(BindemittelS Kornwachstumsverzögerungsmittel, etc.> in der Kristallkorngrenze
ermöglicht, während im Gegensatz hierzu eine Probe aus Einkri 5 tall-Saphir-Keramik
keine derartige Kri stallko rn grenze hat und aus einer vollständigen Einkristallstruktur
besteht, was zur Folge hat, daß die letztere Art von Keramik Biegefestigkeiten in
der Größenordnung von 10 000 kg/cm2 besitzt und auch in ihrer Flexibilität polykristallinen
keramischen Materialien bei weitem überlegen ist. Darüberhinaus
verhindert
im Falle der polykristallinen Keramik die Gegenwart von feinen Hohlräumen in der
Kristallkorngrenze die Affinität der Keramikmaterialien gegenüber dem diese umgebenden
Gewebe und hat die Tendenz, die Haftfähigkeit der Keramikmaterialien an dem umgebenden
Gewebe herabzusetzen, wogegen Einkristall-Keramikmaterialien deswegen, weil sie
keine solche, die Affinität hemmenden Kristallkorngrenzen enthalten, insbesondere
in ihrer Affinität gegenüber umgebendem Gewebe ausgezeichnet sind, In diesem Zusammenhang
sei, was später in näheren Einzelheiten erörtert werden wird, darauf hingewiesen,
daß die Einkristall-Saphir-Keramik in stabförmiger, säulenförmiger, plattenförmiger
oder ähnliche Form von Einkristall aus a-A1203 erhalten werden kann, und wenn die
Keramik für ein somatisches Element verwendet wird, dann wird sie mittels eines
Diamantschleifwerkzeugs oder dergl.
-
zu der gewünschten Form geschnitten und bearbeitet, wie sie für ein
Teil der zahnärztlichen oder der orthopädischen Chirurgie für einen gebrochenen
Knochen geeignet ist, und solche geeigneten Formen sind z.B. ein schraubenartiger
Implantat stift, ein zungenartiger Implantatstift, ein stiftartiger Implantantstift
und eine Druckplatte, wobei im Ergebnis scharfe Endkanten auf derAußenseite des
Elements ausgebildet werden, und gleichzeitig verbleiben in ähnlicher Weise scharfe,
wellenartige Narben bzw8 Schrammen durch das Schrei den und Bearbeiten auf der bearbeiteten
Oberfläche. Es ist eine theoretisch gesicherte Tatsache, daß diese kantigen Teile
nicht nur die Affinität des Elements zum Knochengewebe um die Teile herum herabsetzen,
sondern diese Teile bilden, wenn sie während einer langen Zeit im Knochengewebe
implantiert bleiben, Ursachen für die Entwicklung von Knochengeschlruren bzw. -krebsS
und zwar wegen der Beanspruchung, die durch die kantigen Teile wiederholt auf das
Knochengewebe zur Einwirkung gebracht wird. Außerdem wird es durch die Gegenwart
von Narben bzw. Schrammen, die durch das Schneiden und Formen ausgebildet worden
sind, ermöglicht, daß sich ein
neues Knochengewebe teilweise in
den kantigen Teilen allein stark vermehrt und einen Grund des Hemmnisses für das
Wachsen eines gleichförmigen Knochengewebes bildet. Zusätzlich zu derartigen Befürchtungen
und Nachteilen, die sich aus einer medizinischen Betrachtungsweise allein ergeben,
bewirkt die Gegenwart der Narben bzw. Schrammen eine Beanspruchs- bzw.
-
Spannungskonzentration in dem mit Narben bzw. Schrammen versehenen
Bereich im Falle eines solchen homogenen Körpers wie einem Einkristall, so daß auf
diese Weise eine rapide Herabsetzung der Festigkeit des Elements bis auf einen Festigkeitsgrad
von etwa 6000 kg/cm2 bewirkt wird. Demgemäß zeichnet sich die Erfindung dadurch
aus, daß die kantigen Enden zu einer glatten Oberfläche gerundet werden, um die
Möglichkeit zur Entwicklung von Geschwüren bzw. Krebs auszuschalten, und dadurch,
daß die gleichförmige Entwicklung von Knochengewebe bewirkt wird, indem die Narben
bzw. Schrammen, die auf der bearbeiteten Oberfläche des Elements verblieben sind,
mittels chemischen Hochtemperaturpolierens mit geschmolzenem Salz oder Hochtemperatur-Feuerpolierens
mit Wasserstoff nach der Bearbeitung des Elements entfernt werden, und weiterhin
dadurch, daß die Biegefestigkeit, die dem Einkristall inhärent ist, wiederhergestellt
wird, oder eine größere Festigkeit als diese erzeugt wird.
-
Das somatische Element nach der Erfindung und das Verfahren zur Herstellung
dieses Elements, der Oberflächenzustand des Elements in seinem Herstellungsstadium
und die Biegefestigkeit des Elements werden nachstehend anhand einiger bevorzugter
Ausführungsbeisplele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 8 der Zeichnungen
in näheren Einzelheiten erläutert; es zeigen: Fig. 1 bis 3 Längs Längsschnittansichten
von jeweils ei nem Element nach der Erfindung, daa in einem Zahnimplantat verwendet
wird;
Fig. 4 den Fall, in dem ein erfindungsgemäßes Element als
Implantat zur Behandlung eines gebrochenen Knochens verwendet wird, wobei Fig. 4a
eine perspektivische Ansicht einer Druckplatte und Fig. 4b eine Längsschnittansicht
ist, die den Zustand der Druckplatte zeigt, wenn diese an dem gebrochenen Knochen
angebracht ist; und Fig. 4 bis 8 Mikrophotographien des Oberflächen-zustands eines
Einkristall-Saphir-Keramikelements bei verschiedenen Zuständen bzw. Bearbeitungsstufen
dieses Elements.
-
(I) Verfahren zur Herstellung eines Einkristall-Saphir-Materials Ein
Material aus a-A1203 wurde mittels Hochfrequenz induktionserhitzung im Schmelztiegel
geschmolzen, und es wurde ein Einkristall-Saphirkeim in das geschmolzene Material
eingetaucht. Beim Anheben des Keims von dem geschmolzenen Material wurde von letzterem
durch Oberflächenspannung des geschmolzenen Materials ein Einkristall-Festkörper
aus a-Al203 in der Form einer Stange erhalten. Dieses Verfahren ist an sich als
Czochralski-Prozeß bekannt, aber die Verwendung einer Einrichtung zur kontinuierlichen
Bildung eines Einkristalls, die als 11EFG-Prozeß', bezeichnet wird und eine Verbesserung
gegenüber dem Czochralski-Prozeß darstellt, ist industriell vorteilhaft. Gemaß diesem
EFG-Prozeß wird eine Form, die in ihrer Benetzbarkeit bezügliches eines geschmolzenen
Materials ausgezeichnet ist, in ein geschmolzenes Material getaucht, und der Keim
wird von dem geschmolzenen Material durch die Form angehoben, und zwar mit dem Ergebnis,
daß eine verfestigte Einkristallmasse einer gewünschten Querschnittskonfiguration
erhalten werden kann, z.B. mit einer stabförmigen, einer plattenförmigen, einer
rohrförmigen oder ähnlichen Konfiguration. Zum Beispiel ist der Oberflächenzustand
eines stabförmigen Einkristallmaterials mit einem Durchmesser von 3 mm, das mit
einer Geschwindigkeit von 20 mm/min von dem Material, das bei einer Temperatur von
20500C in einer Argonatmosphäre geschmolzen
worden war, gemäß dem
EFG-Prozeß angehoben wurde, glatt, jedoch ist eine ungleichmäßige Schicht dispergiert,
und dieses Einkristallmaterial hatte eine Biegefestigkeit in der Größenordnung von
8000 bis 10 000 kg/cm².
-
(II) Schneiden und Bearbeiten des somatischen Elements Ein Einkristallmaterial
wurde mittels eines Diamantschleifwerkzeugs zu einem somatischen Element einer gewünschten
Konfiguration geschnitten und geformt. Beispielsweise hatte das Äußere des Einkristallmaterials
gemäß Abschnitt (I), das durch eine Maschine mittels eines Diamantschleifwerkzeugs
Nr. 250 geschnitten worden war, sehr scharfe Kanten, und die Oberfläche des Materials
war wegen des Vorhandenseins der Schneidnarben bzw. -schrammen rauh, und die Biegefestigkeit
des Materials lag in der Größernordnung von 6000 kg/cm².
-
(III) Entfernung der Schneidschrammen bzw. narben Wie beschrieben
wurde, verbleiben scharfkantige und eintauchwellenartige Schneidnarben bzw. -schrammen
(für den Begriff nNarbe bzw. Schramme" wird nachstehend zusammengefaßt der Begriff
"Schramme" benutzt) auf der Oberfläche des somatischen Elements aus Einkristall
nach dem Schneiden und Bearbeiten, und die Schrammen werden entfernt, so daß die
scharfen Kanten ausgerundet werden und sich eine glatte Oberfläche ergibt sowie
die Biegefestigkeit des Elements wiederhergestellt und verbessert wird, und zwar
geschieht das in der nachfolgend erläuterten Weise.
-
(III) -A. Hochtemperatur-Feuerpolieren mit Wasserstoff Ein Einkristallmaterial
wurde nach dem Schneiden und Bearbeiten einem Hochtemperatur-Feuerpolieren mit Wasserstoff
bei 1200 bis 1900°C, vorzugsweise bei 1500 bis 17000C, ausgesetzt, so daß auf diese
Weise die scharfen Kanten ausgerundet und die Oberfläche des Materials geglättet
wurde.
Beispielsweise wurde das Einkristallmaterial nach dem Schneiden und Bearbeiten einem
Hochtemperaturpolieren bei einer Temperatur von 1550-°C während 20 Minuten in einer
Atmosphäre von reduzierendem Gas (H2)ausgesetzt. Von der Oberfläche des so behandelten
Materials waren die scharfen Kanten entfernt worden, und diese Oberfläche war bei
weitem glatter als diejenige des Materials, die sich nach dem Schneiden und Bearbeiten
ergeben hatte, jedoch waren in der Oberfläche noch gewisse Unregelmäßigkeiten verblieben.
Die Biegefestigkeit dieses Materials war auf etwa 9000 bis 10 000 kg/cm2 wiederhergestellt
worden. Darüberhinaus ist festzustellen, daß dann, wenn die Temperatur niedriger
als 12000C ist, ein Oberflächenpolieren nicht in genügender Weise ausgeführt wird,
und wenn die Temperatur höher als 1900°C ist, erfolgt das Oberflächenpolieren so
sehr kräftig, daß eine Deformation des geformten Körpers selbst an der Einkristalloberfläche
beginnt und der Körper seine Konfiguration merklich verändert, so daß.er für einen
Gebrauch ungeeignet wird. Die Temepratur beträgt vorzugsweise 1500 bis 1700°C.
-
(III)-B. Chemisches Hochtemperaturpolieren mit geschmolzenem Salz
Wenn das Einkristallmaterial nach dem Schneiden und Bearbeiten in geschmolzenes
Salz eingetaucht wurde, das aus einem der folgenden Salze ausgewählt worden war:
Borat, Molybdat (Na2Mo2O7, Li Mo207, PbMoO4 etc.),Wolframat (Na2W207, Li2W207, PbWO4
etc.) und Vanadiumpentoxid (V205), dann kann es leicht zum Schmelzen gebracht werden,
da die größeren Schneidschrammen den größeren Reaktionsoberflächenbereich bilden,
und die gesamte Oberfläche nähert sich einer glatten Form. Beispielsweise wurde
Einkristallmaterial nach dem Schneiden und Bearbeiten in ein geschmolzenes Salz
von Borax bei 11000C während etwa 10 Minuten eingetaucht und einem chemischen Hochtemperaturpolieren
mit geschmolzenem
Salz unterworfen. Das so behandelte Material
hat eine regelmäßigere Oberfläche als ein Material, das einem Hochtemperatur-Feuerpolieren
mit Wasserstoff ausgesetzt worden war, aber es verbliebennoch feine,Tjnregelmäßigkeiten
auf der Oberfläche. Die Biegefestigkeit des so behandelten Materials war auf einen
Wert von 10 000 bis 12 000 kg/cm2 wiederhergestellt und verbessert worden. Wenn
ein geschmolzenes Salz von Molybdat anstelle des von Borat verwendet wird, dann
kann das Material bei 12000C für ungefähr 20 Minuten in das geschmolzene Salz getaucht
werden, und wenn ein geschmolzenes Salz von Vanadiumpentoxid verwendet wird, dann
kann das Material bei 14000C für etwa 10 Minuten in das geschmolzene Salz getaucht
werden, wobei die gleichen Ergebnisse erhalten werden. In ähnlicher Weise kann ein
geschmolzenes Salz von einer der folgenden Verbindungen verwendet werden: Wolframat,
Bleioxid und Natrium- oder Kaliumcarbonat.
-
(III)-C. Kombinierte Anwendung des chemischen Hochtemperaturpölierens
mit geschmolzenem Salz und des Hochtemperatur-Feuerpolierens mit Wasserstoff Zum
Beispiel wurde das Einkristallmaterial nach dem Schneiden und Bearbeiten zunächst
einem chemischen Hochtemperaturpolie.ren mit geschmolzenem Salz. unter den gleichen
Bedingungen unterworfen, wie sie..im Aachxlitt (III)-B. beschrieben sind, und dann
wurde es einem Hochtemperatur-Feuerpolieren mit Wasserstoff unter den gleichen Bedingungen
ausgesetzt, wie sie im Abschnitt (III)-A. beschrieben sind.
-
Das so behandelte Material war in seinem Oberflächenzustand angenähert
so, wie ihn das Einkristaliniaterial zeigt, das aus dem geschmolzenen Salz herausgenommen
worden war, jedoch ist es viel homogener und es wurden überhaupt keine Unregelmäßigkeiten
bemerkt. Weiterhin war die Biegefestigkeit des Materials bis auf einen Wert von
15 000 bis 20 000 kg/cm2 verbessert worden. Diese Festigkeit ist höher als die Festigkeit,
die der Einkristall inhärent hat, nachdem er aus dem geschmolzenen Salz herausgezogen
worden war, und es ist
in diesem Z-usamme-nhang darauf hinzuweisen,
daß die Biegefestigkeit von rostfreiem Stahl 10 000 bis 12 000 kg/cm² beträgt Wie
oben erläutert worden war, können dann, wenn das Material einem chemischen Hochtemperaturpolieren
mit geschmolzenem Salz und/oder einem Hochtemperatur-Feuerpolieren mit Wasserstoff
ausgesetzt wird, nicht nur die scharfen - Endkanten eines somatischen Element entfernt
werden, sondern die Oberfläche des somatischen Elements kann geglättet werden, und-außerdem
kann die Biefestigkeit des Elements verbessert werden, und zwar durch einen sehr
einfachen Vorgang. Auf diese Weise ist das erfindungsgemäße Verfahren industriell
bei weitem vorteilhafter als das mechanische Schleifen, das eine schrittweise Herabsetzung
der Körnigkeit des Schleifstein erfordert, damit man eine glatte Oberfläche erhält.
-
Nunmehr soll zur weiteren Erläuterung der Erfindung näher auf die
Figuren der Zeichnung eingegangen werden, wobei die Fig. 1 bis 4 Ausführungsformen
von somatischen Elementen nach der Erfindung zeigen, die für zahnärztliche Implantation
verwendet werden, sowie außerdem ein orthopädisches, chirurgisches Teil zur Behandlung
eines gebrochenen Knochens.
-
B e i s p i e l 1 Ein säulenförmiges Einkristall-Saphirmaterial, das
durch den EFG-Prozeß gemäß Abschnitt (I) erhalten worden war, wurde mittels des
im Abschnitt (II) beschriebenen Verfahrens geschnitten und bearbeitet, und es wurde
danach zum Zwecke der Entfernung der Schneidschraumen mittels des Verfahrens behandelt,
das im Abschnitt (III) beschrieben ist, und zwar unter Verwendung eines borat-Polierbades
Durch die auf
diese Weise ausgeführte Behandlung wurde ein mit
einem Flansch versehenes, schraubenartiges Implantationsteil il erhalten, wie es
in Fig. 1 gezeigt ist, bei dem eine glatte Oberfläche über das ganze Teil vorhanden
ist. Das Implantationsteil il wurde auf dem Umfang seines Hauptkörpers 1 so ausgebildet,
daß es in einen Kieferknochen b eingesetzt werden konnte, und zwar mit Gewindegängen
10, die in ein Stich- bzw. Gewindeloch 5 eingeschraubt wrden können das in dem Kieferknochen
b ausgebildet ist. Der Kopf 2 des Implantatteils il ist ein Teil, das als Aufnahmeteil
für ein Antriebswerkzeug (nicht dargestellt) dient, wenn das Teil in das Stichloch
eingeschraubt werden soll, und der Kopf 2 dient außerdem als Teil, über das ein
künstlicher Zahn t aufgesetzt bzw. angebracht wird, und zwar durch ein Rlebe- bzw.
Haftfüllmaterial 4. Der Kopf 2 ist durch Bearbeiten als sechseckige Säule ausgebildet
worden. Darüberhinaus ist ein scheibenförmiger, horizontaler Flansch 3 an der Umfangsgrenze
zwischen dem Hauptkörper 1 und dem Kopf 2, und dieser Horizontalflansch 3 ist dazu
geeignet, dicht bzw. fest in eine Gegenbohrung 6 eingefügt zu werden, die in dem
oberen Hartgewebe b1 ausgebildet worden ist, und zwar kann diese Einfügung in dem
Zustand des Implantatteils b1 vorgenommen werden, in dem letzteres in den Knochen
eingeschraubt wird, und dieser Flansch dient weiterhin als Stabilisierungssitz.
-
Es sei darauf hingewiesen, daß in Fig. 1 mit f eine Schleimhaut des
Zahnfleisches bezeichnet ist (das gleiche gilt für die Fig. 2 und 3); b2 ist ein
Weichgewebe des Knochens und b3 ist ein Hartgewebe unterhalb des Weichgewebes (das
gleiche gilt auch für die Fig. 2, 3 und 4b)..
-
Das mit einem Flansch versehene Implantationsteil ii wird strukturell
in seiner mechanischen Festigkeit so verbessert, daß es wiederholten äußeren Kräften,
die sich durch Bißstöße ergeben, widerstehen kann,und zusätzlich hat das Teil il,
da es aus Einkristall-Saphirmaterial hergestellt ist,
eine viel
höhere mechanische Festigkeit als ein polykristalliner Keramik-Implantationsstift
der gleichen Form und Abmessung. Selbst der Hauptkörper 1, der einen Durchmesser
von 3 mm hat, kann derartigen wiederholten äußeren Kräften in genügender Weise widerstehen,
wogegen die Möglichkeit bestand, daß ein polykristalliner Keramik-Implantationsstift
zerbrochen wird, was von der darauf einwirkenden Spannung bzw.
-
Belastung abhängt. Röntgenoskopische Beobachtungen, die 6 Monate nach
der Operation durchgeführt wurden, zeigten, daß kein Teil des Teils il gebrochen
war und daß das Teil auch keinerlei Bewegung ausgeführt hatte, sondern daß das Gewebe
um das Teil il vollständig nachgewachsen war und daß das Teil eine ausgezeichnete
Affinität zum Gewebe hatte und daß weiterhin keine Bildung einer durch Brechung
bzw. Zerbröckelung eines Knochengewebes bewirkten Tasche stattgefunden hatte.
-
Beispiel 2 Ein säulenförmiges, schraubenartiges Implantationsteil
i2, das eine glatte Oberfläche hat, wie es in Fig. 2 gezeigt ist, wurde durch Schneiden
und Bearbeiten eines Einkristall-Saphirmaterials erhalten, sowie durch Entfernen
der auf der Oberfläche des Materials durch das Schneiden und Bearbeiten gebildeten
Schrammen von der Oberfläche des Implantationsteils, und zwar in der Weise, wie
im Beispiel 1 beschrieben. Das erhaltene Implantationsteil i2 wird mit einem kontinuierlichen
Gewinde versehen, und der untere Teil des Gewindes wird als Gewindeeingriffsteil
11 benutzt, der dazu geeignet ist, in ein Stich- bzw. Gewindeloch 5 implantiert
zu werden, das in dem Kieferknochen b ausgebildet ist, welcher dem Hauptkörper 1
zugeordnet ist, und der obere Teil des Gewindes wird als Gewindeverbindungsteil
12 benutzt, auf den eine Mutter n aufgeschraubt werden kann, und zwar auf dem freiliegenden
Teil oberhalb der oberen Oberfläche des Kieferknochens b, und schließlich wird der
Kopf 2
des Gewindes, der so bearbeitet ist, daß er eine Sechskantsäule
bildet, als Teil benutzt, an dem ein Schraubenantriebswerkzeug angreifen kann. Die
Mutter n ist aus polykristalliner Aluminiumoxid Keramik hergestellt. Die Mutter
n ist im Gewindeeingriff auf dem Gewindeteil 12 des Hauptkörpers 1 in der Weise
angebracht, daß die Unterseite dert Mutter in engen Kontakt mit dem Boden der Gegenbohrung
6 kommt, die auf der oberen Oberfläche des Hartgewebe b1 oberhalb des Kieferknochens
b ausgebildet worden ist. Weiterhin wird ein künstlicher Zahn t über die Mutter
n aufgesetzt, und zwar durch ein Klebendes bzw. haftendes Füllmaterial 4, so daß
auf diese Weise die Prothese-Anbringungsoperation vollendet ist.
-
Da das implatationsteil i2, das vorstehend beschrieben wurde, strukturell
so ausgebildet ist, daß es mittels einer Schraubenanzugekraft der Mutter n am Kieferknichen
b befestigt werden kann, kann es den äußeren Kräften, die durch Bißstöße erzeugt
werden, genügend widerstehenn und zusätzlich hierzu kann das Implantationsteil i2
deswegen, weil es aus einem Einkristall-Saphirmaterial hergestellt ist, die gleiche
Wirkung und den gleichen Effekt erzeugen, wie das Implantationsteil im Beispiel
1.
-
B e i s p i e l 3 Ein plattenförmiges Einkristall-Saphirmaterial,
das durch den im Abschnitt (I) erläutern EFG Prozeß erhalten worden war, wurde gemäß
dem im Abschnitt (II) beschriebenen Prozeß geschnitten und bearbeitet, und dann
wurden die Schrammen, die durch das Schneiden und Bearbeiten ausgebildet worden
waren, durch den im Abschnitt (III)-B. dargelegten Prozeß entfernt, und zwar unter
Verwendung eines Molybdatbades, so daß man einen biattartigem Implantatstift i3
erhielt, der über seine ganze Oberfläche glatt war, wie in Fig. 3 gezeigt. Dieser
blattartigen implantatstift wurde zu prothetischen Zwecken benutzt, indem ein Hauptkörper
durch
die Schleimhaut f des Zahnfleisches hindurchgesteckt und
dieser Hauptkörper 1 im Kieferknochen b eingebettet wurde, wobei ein künstlicher
Zahn t über einen sproßförmigen Kopf 2 bzw. auf diesem Kopf angebracht wurde.
-
Gemäß röntgenoskopischen Beobachtungen, die 6 Monate nach der Ausführung
der Operation durchgeführt wurden, war das Gewebe um den Stift i3 gut neu gewachsen
bzw. gewuchert, und es war keine Bewegung des Stifts i3 feststellbar, und noch viel
weniger irgendein Bruch des Stifts.
-
Beispiel 4 Ein gebogenes, plattenförmiges Einkristall-Saphirmaterial,
das durch den EFG-Prozeß, wie er in Abschnitt (I) beschrieben worden ist, erhalten
wurde, wurde geschnitten und geformt, und die Schrammen, die auf der Oberfläche
des Materials durch das Schneiden und Formen ausgebildet worden waren, wurden durch
den im Abschnitt (III)-A. beschriebenen Prozeß entfernt, so daß man eine Druckplatte
i4 für die orthopädische Behandlung eines gebrochenen Knochens erhielt, wobei die
Druckplatte i4 über ihre gesamte Oberfläche glatt war und Sitftdurchgangslöcher
7 aufwies, wie in Fig. 4a gezeigt ist. Andererseits wurde, wie Fig. 4b zeigt, ein
schraubenartiger Implantationsstift i5 aus gebildet (bzw wurden mehrere diese Stifte
ausgebildet), der ein äußeres Gewinde 10 hatte, das auf einem Hauptkörper ausgebildet
worden war, und der weiterhin ein Angriffs- bzw. Eingriffsteil für die Aufnahme
bzw. den Angriff eines Antriebsw.erkzeugs Intr en sechseckiges säulenförmiges Teil
hatte, und zwar an seinem Kopf 2, und dieses Angriffs- bzw. Eingriffsteil wurde
in der gleichen Weise erhalten, wie bei dem Implantat ii in Beispiel 1. Die Druckplatte
i4 wurde auf dem Umfang eines gebrochenen Armknochens b angebracht, und zwar in
dem Zustand des gebrochenen Teils des Armknochens, in dem dieser Ende-an-Ende angeordnet
war (mit dem geringstmöglichen Spalt zwischen beiden Enden),
und
die Druckplatte wurde am Umfang durch die schraubenartigen Implantationsstifte is
befestigt, und zwar indem diese in Stich- bzw. Gewindelöcher eingeschraubt wurden,
die im Armknochen b ausgebildet worden waren. Gemäß röntgenoskopischen Beobachtungen,
die 6 Monate nach der Ausführung der Operation vorgenommen worden waren, war ein
Knochengewebe graduell in dem Spalt im gebrochenen Teil neu gewachsen bzw. gewuchert.
Das zeigt, daß die Kompressionsplatte i4 ziemlich natürlich an dem Armknochen b
angebracht ist, und zwar trotz der heftigen Bewegung, die vom Armknochen ausgeführt
wurde. Darüberhinaus zeigte sich gemäß röntgenoskopischen Beobachtungen, die ein
Jahr nach der Operation durchgeführt wurden, kein Anzeichen, daß der Knochen im
Knochengewebe in der Nähe der Kompressionsplatte i4 und der schraubenartigen Implantationsstifte
i5 geschwächt oder zerbröckelt war, und es zeigten sich auch keinerlei Spuren eines
Bruchs eines Stiftes i5.
-
Wie sich aus der Beschreibung und den oben beschriebenen und veranschaulichten
Beispielen entnehmen läßt, ergeben sich aufgrund der Erfindung solche charakteristischen
Eigenschaften, wie mechanische Festigkeit, die dem Einkristall inhärent ist, ausgezeichnete
Flexibilität und hervorragende Affinität gegenüber dem umgebenden Gewebe bei der
vollen Verwendung, indem bei der Erfindung Einkristall-Saphir-Keramik als Material
für ein somatisches Element verwendet wird, das zu einer gewünschten Konfiguration
geformt und auf seiner gesamten Oberfläche einer Endbehandlung unterworfen wird,
durch die es eine glatte Oberfläche erhält, und zwar dadurch, daß die scharfen Kanten
und die durch Schneiden hervorgerufenen Schrammen auf der Oberfläche des Material
entfernt werden. Demgemäß kann das somatische Element gemäß der Erfindung selbst
dann, wenn es sehr klein ausgeführt wird, z.B.
-
mit einem Durchmesser von 3 mm, was bisher bei polykristalliner Keramik
unmöglich war, äußeren Kräften genügend widerstehen,
so daß es
möglich geworden rist, die Begrenzung des Bereichs und der Ausbiliwlg eines implantationsteils
auf diesen Grad herabzusetzen.
-
Beim Essen von harten Lebensmitteln gibt der Kieferknochen auch nach,
und beim Bewegen eines Arms gibt der Armknochen auch nach. Aber da das somatische
Element nach der Erfindung eine ausgezeichnete Flexibilität hat, gibt es auch einem
Druck der beschriebenen Art in Ansprechung auf ein solches Nachgeben des Kieferknochens
und des Armknochens nach, was zur Folge hat, daß das Element weniger bruchanfällig
ist. Weiterhin hat das somatische Element nach der Erfindung keine Gefahr der Entwicklung
von Knochengeschwüren bzw. Knochenkrebs zur Folge, sondern es ist dem Neuwachsen
bzw. Nachwuchern eines umgebenden Gewebes positiv bzw. zwangsweise förderlich, weil
das im Element verwendete Material Keramik ist, und weil das Element keine scharfen
Endkanten hat und darüberhinaus auf der Oberfläche glatt ist. Und schließlich ist
das Element auch frei von Toxizität und infolgedessen erfordert es nicht die Möglichkeit
einer solchen Herausnahme eines Implantationsteils durch erneute Operation, wie
es der Fall bei einem somatischen Element aus Metall ist.
-
Nachstehend seien die Mikrophotographien gemäß den Figs 4 bis 8 näher
erläutert: Die Fig. 4 ist eine Mikrophotographie in tausendfacher Vergrößerung,
die den Oberflächenzustand eines Einkristall-Saphirkeramikelements zeigt, nachdem
das Element aus dem Schmelztiegel gezogen worden ist. Die Fig. 5 zeigt eine der
Fig. 4 ähnliche bzw. gleichartige Photographie, jedoch in dem Zustand des Elements,
der sich nach dessen Schneiden und Bearbeiten ergibt. Fig. 6 ist eine der Fig. 5
gleichartige bzw. ähnliche Photographie, jedoch wurde sie gemacht, nachdem das Element
einem chemischen Hochtemperaturpolieren
mit geschmolzenem Salz
unterworfen worden war.
-
Schließlich ist Fig. 7 eine der Figv 5.ähnliche bzw. gleichartige
Photographie, jedoch wurde sie aufgenommen, nachdem das Element einem Hochtemperatur-Feuerpolieren
mit Wasserstoff ausgesetzt worden war. Endlich zeigt Fig. 8 eine der Fig. 5 ähnliche
bzw. gleichartige Photographie, wobei das Element aber anfänglich einem chemischem
Hochtemperaturpolieren und danach einem Hochtemperatur-Feuerpolieren ausgesetzt
wurde.
-
Kurz zusammengefaßt betrifft die Erfindung ein somatisches Element
aus Einkristall-Saphirkeramik, das als Implantat für die zahnärztliche Chirurgie,
für die orthopädische, prothetische Chirurgie und dergl. verwendet werden kann,
und dieses Element ist ausgezeichnet in seiner mechanischen Festigkeit, in seiner
Flexibilität und in seiner Affinität gegenüber umgebendem Gewebe, und zwar letzteres
so sehr, daß es Befürchtungen einer Knochengeschwürentwicklung bzw. der Entwicklung
eines Knochenkrebses ausschaltet und das Nachwachsen bzw. -wuchern eines gleichförmigen
Knochengewebes um das implantierte somatische Element herum erleichtert.