DE3642901C2

DE3642901C2 -

Info

Publication number: DE3642901C2
Application number: DE19863642901
Authority: DE
Inventors: Walter Dipl.-Ing. 8000 Muenchen De Moser
Original assignee: Moser Walter Dipl-Ing 7090 Ellwangen De; NENTWIG GEORG-HUBERT DR 8000 MUENCHEN DE
Current assignee: Degudent GmbH
Priority date: 1986-12-16
Filing date: 1986-12-16
Publication date: 1989-11-16
Also published as: DE3642901A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Gewinde für die Verankerung enossaler Dentalimplantate im Kieferknochen. Dentalimplantate dienen zur Verankerung von Einzelkronen, von zahnärztlichen Brückenkonstruktionen, aber auch zur Stablisierung von Totalprothesen.

Derartige Implantate werden chirurgisch in den Kieferknochen eingesetzt. Zur primären Fixierung von Dentalimplantaten, die im enossalen Teil mit einem Außengewinde versehen sind, wird im Kieferknochen mit einem geeigneten Schneidwerkzeug, z. B. einem Gewindebohrer, ein Gewinde eingebracht. Bei geeigneten Gewindeformen werden auch Implantate mit selbstschneidenden Gewinden verwendet.

Verläuft die Einheilphase des Implantates, die etwa drei Monate beträgt, ungestört, so ist rund um den Implantatkörper Knochen angewachsen. Durch die Operation entstandene Hohlräume, etwa in den Gewindeflanken, sind dann mit Knochen ausgefüllt.

Bisher bekannte Gewindeformen berücksichtigen nicht

- die besondere Belastung der Implantatverankerung (fliegende Lagerung)
- die unterschiedlichen mechanischen Eigenschaften (E-Moduln) von Implantat und Knochen
- die unterschiedlichen Eigenshaften von kortikalem und spongiösem Knochen.

Wie aus spannungsanalytischen Untersuchungen hervorgeht (Siegele D. und Soltesz U., Z. Zahnärztl. Implantol. III, 161-169 (1987), führen unterschiedliche enossale Implantatgeometrien zu deutlichen Unterschieden in der Beanspruchung des Knochens. Sie zeigen speziell, daß Implantatformen mit zu kleinen Krümmungsradien oder geometrischen Unstetigkeiten wie Ecken oder Kanten zu relativ hohen Belastungen führen und dort Resorptionserscheinungen begünstigen (siehe auch DE 32 41 963). Diese Erkenntnisse finden keine Berücksichtigung in den Implantatgeometrien nach DE 31 36 601 A1 (Einschraubbares Knochenimplantat zur Aufnahme von Zahnersatz) und WO 81/02 666 (improved tooth implants).

Die Lockerung und damit das Versagen eines Implantates beginnt häufig mit der Bildung von Knochentaschen im zervikalen Bereich 3, in dem sich harter, druckempfindlicher kortikaler Knochen 5 befindet, oder mit osteolytischen Resorptionen um den gesamten Gewindebereich infolge ungünstiger Lastverteilung bei kaufunktioneller Beanspruchung.

Diese Phänomene wurden besonders bei Implantaten nach Art DE 31 36 602 A1 beobachtet. Durch die bikortikale Verankerung wird die Kaukraft im wesentlichen im Bereich der schmalen Kompaktazone aufgefangen, wodurch es zwangsläufig durch Überlastung zur Bildung von Knochentaschen kommen muß.

Das Verhältnis des Elastizitätsmoduls des Implantatwerkstoffes E ₃ (Rein-Titan) zum Elastizitätsmodul des kortikalen Knochens E ₁ (Fig. 1) beträgt etwa 10 : 1, zum Elastizitätsmodul des spondiösen Knochens E ₂ etwa 25 : 1. Dadurch übertragen bei einem Gewinde herkömmlicher Art (d. h. mit konstanter Flankengeometrie) die weiter zervikal im kortikalen Knochen 5 gelegenen Gewindegänge bei vertikaler Kaubelastung einen wesentlich größeren Kraftanteil als die weiter apikal im spongiösen Knochen 6 gelegenen, d. h. spongiösen Knochenbereich des Implantatlagers. Durch die sich verändernde Kurvenform der Gewindeflanken (Fig. 2) können bei dem hier vorgestellten Gewinde bei vertikaler Last Spannungen im zervikalen Bereich vermindert und die Lasteinleitung zum apikalen Bereich verlagert werden. Die sich nach apikal stark vergrößernde wirksame Gewindeflankenfläche vermeidet auch im spongiösen Bereich Überlastungen.

Bisherige Implantate weisen zwar konische Gewinde mit runden Flankengeometrien (z. B. DE 32 41 963 C1) bzw. konische abgestufte Geometrien (z. B. WO 81/02 666) auf, jedoch ist die Kurvenform dieser Geometrien über die Implantatlänge konstant.

Die Aufgabe der hier beschriebenen Erfindung ist es, durch die sich verändernde Kurvenform der Gewindeflanken des Sondergewindes (Fig. 1) die durch dieKaukraft F verursachten Spannungen längs des enossalen Implantatteils gemäß Fig. 2 zu beeinflussen.

Wissenschaftlich gesichert ist die biomechanische Erkenntnis, daß Spannungen zur Entlastung der zervikalen Region vor allem in apikalwärts gelegene spongiöse Knochenregionen eingeleitet werden sollen (siehe Siegele, D. und U. Soltesz, Z. Zahnärztl. Implantol III, 161-169 (1987)).

Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sind nachfolgend anhand der Fig. 1 bis 4 erläutert.

Fig. 1 enossaler Teil des Dentalimplantates mit Sondergewinde mit veränder licher Kurvenform der nach apikal weisenden Gewindeflanken, im Kieferknochen eingesetzt;

Fig. 2 Spannungsverteilung längs des Sondergewindes unter einer zervikalen und unter einer weiter apikalwärts liegenden Gewindeflanke;

Fig. 3 mechanische Federmodelle unterschiedlicher enossaler Implantatformen
a) Sondergewinde mit geraden apikalwärts weisenden Gewindeflanken,
b) Sondergewinde mit gekrümmten apikalwärts weisenden Gewindeflanken,
c) Implantat mit konstanter Kurvenform der Verankerungsgeometrie (Stufenzylinder);

Fig. 4 Kräfteverhältnisse bei horizontaler Kaubelastung.

Im Federmodell des hier beschriebenen Dentalimplantates (Fig. 3a und b) entspricht der E-Modul des spongiösen Knochens E ₂ (Fig. 1) der Steifigkeit der Federn. Das Implantat wird gegenüber dem spongiösen Knochen als unendlich steif angenommen (E ₃ << E ₂). Bei Belastung sinkt das Modell-Implantat um den Weg z in den Knochen ein. Dadurch werden die weiter apikal liegenden Federn stärker gespannt als die mehr zervikal liegenden Federn. Die Federspannungen des Modells entsprechen den im knöchernen Implantatlager induzierten Spannungen. Das Federmodell des im WO 81/ 02 666 beschriebenen Dentalimplantates (Fig. 3c) verdeutlicht, daß zwar durch die nach zervikal kleiner werdenden, senkrecht zur vertikalen äußeren Kraft F ausgerichteten Stufen die in den Knochen eingeleiteten Kräfte sich verringern, die auftretenden Spannungen jedoch konstant sind (F = A).

Die in DE 31 36 602 A1 und in DE 32 41 963 C1 beschriebenen Dentalimplantate weisen ebenfalls eine konstante Kurvenform der Gewindeflanken auf (gerade bzw. gekrümmte Form) und verursachen demzufolge konstante Spannungen im Knochen in den Gewindegängen längs des enossalen Implantatteils bei vertikaler Kaubelastung.

Im Falle der horizontalen Kaubelastung (Fig. 4) steht bei Verwendung des beschriebenen Gewindes im zervikalen Bereich eine vergrößerte Fläche senkrecht zur Kraftrichtung zur Verfügung. Dadurch vermindert sich die auftretende Spannung in diesem Bereich, was wiederum die Gefahr des Knochenabbaus (Knochentaschen bildung), hervorgerufen durch Überlastung, vermindert.

Bei den bisher bekannten Implantatformen bleiben auch bei dieser Belastungsrichtung durch die gleichbleibende Kurvenform der Gewindeflanken die Spannungsverhältnisse konstant.

Da eine gemäß Fig. 3a kontinuierlich verändernde Kurvenform der Gewindeflanke sehr schwierig herzustellen ist, wird eine gekrümmte Kurvenform der Gewindeflanken vorgeschlagen. Je nach Schnittiefe des einschneidigen Formwerkzeuges ergibt sich eine veränderte Kurvenform der Gewindeflanken (Fig. 3a zu b). Die Spannungsverteilung längs des Implantates wird dann durch die Kurvenform des einschneidigen Werkzeuges (z. B. Kreissegment in Fig. 2) durch die Bahn des Gewindegrundes längs des Implantates (Kegel in Fig. 1) und durch die Außenkontur (Zylinder und Kegel in Fig. 1) bestimmt. Durch entsprechende Wahl dieser Parameter kann die Spannungsverteilung gezielt beeinflußt werden.

Claims

Gewinde für Dentalimplantate, die in den Kieferknochen eingesetzt werden, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewinde über die Länge des enossalen Teils des Implantates eine veränderliche Kurvenform der nach apikal weisenden Gewindeflanken aufweist, um bei funktioneller Kaubelastung unter den Gewindeflanken eine unterschiedliche Zerlegung der Kräfte gemäß den Flächennormalen (7 in Fig. 2) und damit eine Reduzierung der Spannungen im Knochen im zervikalen Bereich zu erzielen.