DE2733394B2 - Kunstzahn mit implantierbarer Zahnwurzel - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kunstzahn nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Die bekannten und derzeit am meisten verwendeten Implantate bestehen in ihrem Verankerungsteil aus ^h0 Metall und sind in Form einer Platte, Nadel oder Schraube ausgebildet. Allen diesen implantierbaren Körpern ist gemeinsam, daß die Verankerung der Prothese am Knochen auf einer rein mechanischen Verzahnung mit dem Knochen beruht. Eine direkte, ^h> übergangslose Verwachsung des Implantates mit dem Knochen ist dabei nicht möglich, vielmehr bildet sich im Grenzbereich zwischen Knochen und implantierten Körper stets eine mehr oder weniger dicke, bindegewebige Abkapslung, die bei Belastung der Prothese in ihrer Größe und Dicke noch zunimmt und den Beginn einer Abstoßungsreaktion darstellt Dieser Vorgang ist nach ' dem heutigen Erkenntnisstand auf ein Ineinandergreifen von biochemischen und biomechanischen Faktoren zurückzuführen.

Aus der DE-AS 1042 834 ist ein Kunstzahn der eingangs genannten Art bekanntgeworden, bei dem Elfenbeinpulver ist einen gewebefreundlichen Kunststoff eingelagert ist, wobei die Elfenbeinteilchen durch das Einschneiden eines Gewindes ggf. an der Oberfläche angeschnitten sein können. Elfenbein ist im wesentlichen mit Calciumphosphat gleichzusetzen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen implantierbaren Kunstzahn, bzw. einen Zahn mit implantierbarer Wurzel zu schaffen, die mit dem Kieferknochen dauerhaft verwachsen kann und auch bei hoher mechanischer Belastung, wie sie bei natürlichen Zähnen gegeben ist, keine Abstoßungsreaktion zwischen dem natürlichen Knochen und dem Implantat entstehen läßt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Kunstzahn der genannten Art dadurch gelöst, daß die resorbierbaren bioreaktiven Calciumphosphate als gesinterte Tricalciumphosphate und in Form von etwa kugelförmigen Partikeln mit einem Durchmesser zwischen 0,2 und 1,5 mm im Oberflächenbereich der Polymermatrix annähernd gleichmäßig tief eingebettet sind, die Partikel von einer dünnen Schicht aus nicht oder kaum resorbierbarem gesintertem Tetra-Calciumphosphat umgeben und derart angeschnitten sind, daß nur auf der der Polymermatrix zugewandten Seite die Schicht als Partikelüberzug vorhanden ist.

Tricalciumphosphat ist in VDI-Nachrichten, Jg. 27, 1974, Nr. 47, S. 1 als resorbierbare Substanz beschrieben, welche Knochengewebe die Möglichkeit zum Einwachsen und völligen Durchdringen bietet.

Demgegenüber besitzen die erfindungsgemäß in die Polymermatrix eingebetteten etwa kugelförmigen Partikel einen mehrkomponentigen schaligen Aufbau, und zwar bestehen sie im Kern aus einer resorbierbaren Calciumphosphatkeramik entsprechend der Zusammensetzung des Tricalciumphosphates (3CaO · 1 P₂O₅) und tragen eine dünne Schale aus einer anderen nicht oder kaum resorbierbaren Calciumphosphatkeramik, nämlich aus Tetracalciumphosphat (4CaO · IP₂O₅). Diese Ausbildung gewährleistet eine abgestufte Resorption der Calciumphosphatkomponenten und ein bioreaktives Verhalten der Zahnwurzel gegenüber dem Knochen. Das Tricalciumphosphat, also der Kern der kugelförmigen Partikel, wird relativ schnell resorbiert und simultan von neugebildeten Knochen ersetzt (vgl. K. Köster, E. Karbe, H. Kramer, H. Heide und R. König: Experimenteller Knochene^satz durch resorbierbare Calciumphosphat-Keramik, Langenbeck's Archiv für Chirurgie 341,77—86 (1976). Das Tetracalciumphosphat besitzt zwar eine ähnliche positive Reaktion gegenüber dem Knochen im Hinblick auf eine dichte Knochen-Keramik-Verbundbildung, wird aber nicht oder kaum resorbiert. Auf diese Weise wird bei der Wurzelkonstruktion des Kunstzahns eine innige Verbundbildung mit dem Knochen dadurch herbeigeführt, daß in die resorbierten Bereiche der Wurzeloberfläche neugebildetes Knochengewebe hineinwächst, das dann an den Innenflächen der Poren auf die nicht mehr oder kaum resorbierbare Tetracalciumphosphatkeramik stößt und somit stets ein knochenfreundliches Material antrifft.

Um diese abgestufte Resorption und das schnelle Hineinwachsen von neugebildetem Knochen in die implantierte Zahnwurzel im Kontakt mit dem Kieferknochen zu erleichtern, befinden sich die etwa kugelförmigen Calciumphosphatpartikel nur in dem Oberflächenbereich der Zahnwurzel und sind angeschnitten, derart, daß nur auf der der Polymermatrix zugewandten Seite die Schicht aus nicht oder kaum resorbierbarem, gesintertem Tetracalciumphosphat in Form des Partikelüberzuges vorhanden ist Die Polymermatrix der Zahnwurzel besteht z. B. aus Polymethylmethacrylat und Copolymeren, aus Polypropylen oder aus Polyäthylen und enthält zweckmäßigerweise in gleichmäßiger Verteilung 10 bis 20 Gew.-% Tricalciumphosphaf als feindispersen Füllstoff, wodurch auch die übrigen Teile der künstlichen Wurzel gewebefreundlich sind und direktes Anwachsen des Knochens zulassen.

In zweckmäßiger Ausbildung der Erfindung ist der Zahnwurzelkern einstückig aus gewebeverträglichem Metall, beschichtetem Metall, Metallkeramik oder dgl. hergestellt und bildet ein von Polymennatrix freies, die Anlagerung der Gingiva ermöglichendes Zwischenstück und berindet sich in dem Zwischenstück eine Innenbohrung zur stoßgedämpften Befestigung der Suprastruktur.

Die genannten Werkstoffe und der Aufbau der Zahnwurzel ermöglichen ein tatsächliches Verwachsen des Implantates mit dem Kieferknochen und ergeben so ein stabiles, belastungsfähiges Fundament für die in besonderer Weise aufmontierte, dentale Suprastruktui Der dichte Randabschluß im Bereich der Gingiva bewirkt eine völlige Abschirmung des Implantatlagers gegenüber dem Mundmilieu. Eine Überbeanspruchung des Implantatlagers wird schließlich durch die stoßgedämpfte Anbringung der SupraStruktur auf der Zahnwurzel vermieden. Durch diese Maßnahme ergibt sich eine den natürlichen Verhältnissen im Zahn nachgebildete Beweglichkeit der SupraStruktur bzw. der Zahnprothese, die bei ungünstigen Belastungsverhältnissen eine zu hohe oder in der Richtung ungünstige Krafteinwirkung auf die Verankerung im Kiefer abbaut und korrigiert

Grundsätzlich kann die Zahnwurzel in beliebigen Formen und Größen hergestellt werden, auch in Sattelform, je nach verfügbarem Implantationsraum. Ein sehr wichtiger Vorteil der Erfindung liegt somit darin, daß die künstliche Zahnwurzel nicht der natürlichen Zahnwurzel nachgebildet werden muß, sondern daß sie praktisch jede beliebige, den mechanischen Anforderungen oder den Gegebenheiten beim Implantieren angepaßte Form erhalten kann. Da die künstliche Zahnwurzel in ihrer äußeren Form und Abmessung dem Implantationsraum entsprechen soll, ist es auf einfache Weise möglich, mit Hilfe einer Knochenfräse auf einfache und schonende Weise, ggf. nach einer Schablone, den Impiantationsraum in den Kieferknochen einzuarbeiten.

Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnungen näher beschrieben.

Es zeigt in schematisch vereinfachter Darstellung

F i g. 1 in vergrößerter Darstellung im Axialschnitt den prinzipiellen Aufbau des Kunstzahnes gemäß einer Ausführungsart der Erfindung;

F i g. 2 in perspektivischer Darstellung eine weitere Ausführungsart der Zahnwurzel des Kunstzahnes und

F i g. 3 eine Knochenfräse mit zugehöriger Schablone

zur Herstellung eines Implantatlagers für einen Kunstzahn.

Nach der Darstellung in F i g. 1 besteht der erfindungsgemäße Kunstzahn im wesentlichen aus einer ■: enossalen Wurzel 1, dem Kern 2, dem von der Gingiva zu umschließenden Zwischenstück 3 und der Suprastruktur 4, hier beispielsweise einer Verblendkrone (Jacketkrone). Der stoßelastische Aufbau des Kunstzahnfts wird in dem hier gezeigten Beispiel dadurch

im erreicht, daß die Verblendkrone 4 auf eine Hülse 5 aufgesetzt ist, die eine Füllung aus Silikonkautschuk 5 enthält Annähernd zentrisch in den Silikonkautschuk eingefügt ist ein Gewindebolzen 7, der wiederum in eine mit einem Innengewinde versehene Bohrung 13 im

i> Zentrum des scheibenförmigen Zwischenstückes 3 eingeschraubt ist Das Zwischenstück 3 und der Kern 2 sind hier in einem Stück ausgebildet und bestehen aus Gold oder aus einem goldbeschichteten Material; Metallkeramik kommt ebenfalls als Material zur

Herstellung des Zwischenstückes 3 in Frage.

In eine Polymermatrix 8 der Zahnwurzel 1 sind nach dem dargestellten Ausführungsbeispiel im äußeren Bereich kugelförmige Partikel 9 von etwa 1 mm im Durchmesser eingebettet; der Einfachheit halber wur-

y> den in der schematischen Darstellung nach Fig. 1 nur links oben solche Partikel eingezeichnet, obgleich die gesamte Peripherie der Wurzel 1 mit einer Schicht aus kugelförmigen Partikeln 9 versehen ist Die kugelförmigen Partikel 9 bestehen aus resorbierbarer Tricalcium-

iii phosphatkeramik und sind bei der gezeigten Ausführungsform zu etwa einem Drittel ihres Umfanges angeschnitten, so daß der neugebildete Knochen bei Resorption des Materials des kugelförmigen Körpers in die Polymermatrix der Wurzel eindringen kann. Eine die

r. kugelförmigen Partikel umgebende dünne Schicht 10 besteht dagegen aus nicht oder kaum resorbierbarer Tetracalciumphosphatkeramik.

Die den Zahnhals bzw. das Zwischenstück 3 umschließende Gingiva ist in F i g. 1 mit der Bezugsziffer 11 bezeichnet, der symbolisch angedeutete Kieferknochen mit 12.

Die Form der Zahnwurzel 1 des Kunstzahnes kann nahezu beliebig gewählt und den jeweiligen anatomischen Gegebenheiten angepaßt werden. Während im

'τ Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 die Wurzel 1 in Form eines Kegelstumpfes ausgebildet ist, zeigt F i g. 2 eine langgezogene Version 1' der künstlichen Wurzel, die z. B. als Ersatz für mehrere nebeneinander liegende Zähne oder zur Anbringung eines hochbelasteten

ϊο Befestigungselementes für Zahnbrücken vorzuziehen sein dürfte. Der Zahnhals bzw. das Zwischenstück, das von der Gingiva möglichst vollständig umschlossen werden soll, ist in F i g. 2 mit 3' bezeichnet

Da das Implantatlager im Kieferknochen am

·)■' einfachsten mit einer rotierenden, gekühlten Knochenfräse 14, vgl. F i g. 3, eingearbeitet wird, ist die Form der Wurzel 1, Γ entweder ein rotationssymmetrischer Zylinder oder Kegelstumpf, oder sie bildet — ähnlich Fig.2 — einen in die Länge gezogenen Körper mit

w> halbkreisförmigen Enden, für den zweckmäßigerweise mit Hilfe einer entsprechenden Frässchablone 15 (Fig.3) das Implantatlager in den Kieferknochen gestaltet wird.

Die in F i g. 1 und 2 angedeutete, eingewölbte oder

h'i hohlkehlige Form des Zwischenstückes 3,3' unterstützt ein den natürlichen Verhältnissen angepaßtes Heranwachsen der Gingiva an dieses Zwischenstück und somit einen dichten Abschluß des enossalen Teiles bzw. der

Wurzel des erfingungsgemäßen Kunstzahnes.

Bei dem Implantieren der Zahnwurzel 1 ist zweckmäßig die Innenbohrung 13 (vgl. Fig. 1) durch eine nicht dargestellte Schraubkappe verschlossen, die nach dem Einwachsen der Wurzel 1,1' entfernt wird, worauf dann > die SupraStruktur 4 mit Hilfe des Schraubbolzens 7 eingesetzt werden kann. Ein späteres Austauschen der SupraStruktur bzw. der Teile 4—7 ist bei solcher Gestaltung des Kunstzahnes ebenfalls möglich.

Die viskoelastischen Eigenschaften des in der Hülse 5 ι«

befindlichen Polymeren können in weiten Grenzen variiert und somit den Forderungen optimal angepaßt werden. Wichtig ist, daß die SupraStruktur 4 über diese mit Kunststoff gefüllte Hülse 5 mit der Wurzel 1 derart verbunden ist, daß harte Stöße bei Fehlbelastung, z. B. bei unbeabsichtigtem Biß auf einen harten Gegenstand, abgedämpft werden. Außerdem vermag diese stoßelastische Befestigung der SupraStruktur die am Kiefer bei Belastungen auftretenden Relativbewegungen auszugleichen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Kunstzahn mit implantierbarer Zahnwurzel, bei dem die Zahnwurzel aus einer mit menschlichem Zellgewebe verträglichen, biostabilen Polymermatrix besteht, in welche resorbierbare, bioreaktive Teilchen aus Calciumphosphat eingelagert sind, wobei in die Matrix ein Kern als Verbindungsstück zur Anbringung einer dentalen SupraStruktur in Form einer Zahnkrone, eines Befestigungselementes für Zahnbrücken oder dgl. eingefügt ist und sich im Bereich des von der Gingiva umschlossenen Zahnhalses zwischen der SupraStruktur und der künstlichen Zahnwurzel ein Zwischenstück aus gewebefreundlichem, die direkte Anlagerung der Mundschleimhaut unterstützendes Material befindet, dadurch gekennzeichnet, daß die resorbierbaren bioreaktiven Calciumphosphate als gesinterte TricaJciumphosphate und in Form von etwa kugelförmigen Partikeln (9, 9') mit einem Durchmesser zwischen 0,2 und 1,5 mm im Oberflächenbereich der Polymermatrix (8, 8') annähernd gleichmäßig tief eingebettet sind, die Partikel (9,9') von einer dünnen Schicht (10) aus nicht oder kaum resorbierbarem gesintertem Tetra-Calciumphosphat umgeben und derart angeschnitten sind, daß nur auf der der Polymermatrix (8,8') zugewandten Seite die Schicht (10) als Partikelüberzug vorhanden ist.

2. Kunstzahn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß neben den etwa kugelförmigen Partikeln in die Polymermatrix (8, 8') ein im Vergleich zu den Partikeln (9, 9') feindisperser Füllstoff aus gesintertem resorbierbarem Tricalciumphosphat gleichmäßig verteilt eingelagert ist.

3. Kunstzahn nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der fein disperse Füllstoff in einer Menge zwischen 10 und 20 Gew.% bezogen auf die Polymermatrix (8,8') eingelagert ist.

4. Kunstzahn nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die etwa kugelförmigen Partikel (9,9') etwa zu einem Fünftel bis zur Hälfte ihres Umfanges angeschnitten sind.

5. Kunstzahn nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zahnwurzelkern (2) einstückig aus gewebeverträglichem Metall, beschichtetem Metall, Metallkeramik oder dgl. hergestellt ist und ein von Polymermatrix (8,8') freies, die Anlagerung der Gingiva ermöglichendes Zwischenstück (3, 3') bildet und daß sich in dem Zwischenstück (3, 3') eine Innenbohrung (13) zur stoßgedämpften Befestigung der SupraStruktur (5) befindet.