DE3901640A1

DE3901640A1 - Zahn-stiftaufbau

Info

Publication number: DE3901640A1
Application number: DE3901640A
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: COMPODENT RESEARCH AND APPLIC
Current assignee: COMPODENT RESEARCH AND APPLIC
Priority date: 1988-01-21
Filing date: 1989-01-20
Publication date: 1989-08-10
Also published as: GB8901174D0; IL88170A0; GB2214087A; FR2626167A1

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Zahn-Stiftaufbau sowie Ver fahren zu seiner Herstellung. Insbesondere betrifft die Er findung einen Zahn-Stiftaufbau aus einem verstärkten Kompo sit-Werkstoff.

Zahn-Stiftaufbauten der hier beschriebenen Art werden in der üblichen Zahnversorgung sowie der Herstellung von beschädig ten Zahnstrukturen verwendet. Ein wieder hergestellter Zahn ist schematisch in Fig. 1 dargestellt. Fig. 1(a) zeigt einen Querschnitt durch einen Zahn, der mit der Ziffer 1 be zeichnet ist. Der Zahn wurde nach dem Verlust der klinischen Krone (des oberen Zahnbereichs) etwas oberhalb der Zahn fleischlinie 2 repariert. Die Zahnwurzel 3 hat einen Haupt- Wurzelkanal 4, der wurzelbehandelt wurde. Der behandelte Wurzelkanal 4 beherbergt den Zahn-Stift oder -Aufbau, wel cher mit den Wänden des Wurzelkanals über einen Zement oder einen anderen Binder fest verbunden ist.

Der Kopf 6 des Aufbaus 5 ragt über die beschädigte Zahnlinie 7 hinaus und stellt die Grundlage für den Wiederaufbau des beschädigten Zahns dar. Eine Matrix 8 wird mit einem Kernma terial 9 gefüllt. Nach Beendigung der Herstellung des Kerns wird der neu aufgebaute Kern mit einer künstlichen Krone be deckt, wodurch die Wiederherstellung des Zahns abgeschlossen ist.

Fig. 1(b) zeigt einen Querschnitt des Zahns von Fig. 1(a) längs der horizontalen Ebene AA. In dieser Zeichnung ist der den Zahn-Stiftaufbau 1 umgebende Zement 10 zu sehen. Zu er kennen sind auch die zwei Rillen 11, deren Bedeutung nach stehend erörtert wird.

Zahn-Stiftaufbauten der in Fig. 1 dargestellten Art werden in der Zahnarztpraxis in großem Umfang verwendet. Die be kannten Aufbauten bestehen aus Metall. Sie weisen verschie dene Nachteile auf, die durch die Erfindung überwunden wer den sollen. Stiftaufbauten aus Metall sind häufig nur schwierig und mit erheblichem Aufwand zu entfernen, wobei der Zahn gefährdet wird. Das Erfordernis unplanmäßiger wei terer Reparaturen am behandelten Zahn macht jedoch in be stimmten Fällen die Entfernung des Stiftaufbaus notwendig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Zahn-Stift aufbau mit verbesserten mechanischen Eigenschaften bereitzu stellen, der vom Zahnarzt leicht wieder aus dem Zahn ent fernt werden kann, ohne daß eine wesentliche Beschädigung des Zahns erfolgt.

Die Möglichkeit, einen Stiftaufbau, der fest im Zahn einze mentiert ist, ohne Beschädigung des Zahns wieder entfernen zu können, stellt eine erhebliche Verbesserung im Vergleich zu den bekannten Aufbauten dar. Die Lösung der Aufgabe be ruht auf der Ausnutzung der Eigenschaften des Komposit-Werk stoffs, der für den Aufbau der Erfindung verwendet wird. Ob wohl der Aufbau leicht von der Umhüllung befreit und rasch und einfach entfernt werden kann, behält er seine Festig keitseigenschaften bei.

Gegenstand der Erfindung ist demnach ein Zahn-Stiftaufbau aus verstärktem Komposit-Werkstoff, der dadurch gekennzeich net ist, daß er einen im wesentlichen zentral angeordneten Faden oder Garn umfaßt, um den/das ein Kunstharz gegossen ist, wobei das Kunstharz vorzugsweise Fasern enthält.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die den zentralen Faden umgebenden Fasern und/oder das Kunstharz nicht an jenen gebunden.

Die Fasern können in dem Komposit-Werkstoff in unterschied licher Weise vorliegen. In einer bevorzugten Ausführungsform sind sie um den zentralen Faden oder das zentrale Garn ge wickelt. Ein solcher zentraler Faden ist jedoch nicht erfor derlich, wenn der Zahn-Stiftaufbau der Erfindung nach dem Pultrusions- oder Spritzgußverfahren hergestellt wird. Die Fasern werden mit dem Harz imprägniert. Das Harz verbindet die Fasern miteinander und mit dem zentralen Faden.

Die in dem Kunstharz enthaltenen Fasern bestehen aus Poly äthylen, insbesondere Polyäthylen hoher Qualität, Polypropy len, insbesondere Polypropylen hoher Qualität, Keramik, Koh lenstoff, Graphit, Nextel 312 (ein Gemisch von 62% Al₂O₃, 24% SiO₂ und 14% B₂O₃), Nextel 440 (ein Gemisch von 70% Al₂O₃, 28% SiO₂ und 2% B₂O₃), Al₂O₃, Quarz, Glas, hochreinem Siliciumdioxid (über 98% SiO₂), SiO₂ oder Kevlar (Aramidfasern von DuPont).

Der/das zentrale Faden oder Garn, der/das üblicherweise aus einem Metall gefertigt ist, kann in einer anderen bevorzug ten Ausführungsform der Erfindung auch aus einer der vorste hend aufgeführten Fasern bestehen. Wenn ein nichtmetalli scher zentraler Faden verwendet wird, müssen jedoch andere Mittel benutzt werden, die den Stiftaufbau strahlungsun durchlässig machen, so daß er im Röntgenstrahl erkannt wer den kann. Dies kann beispielsweise in einer dem Fachmann ge läufigen Weise durch Zusatz von strahlungsundurchlässigen Füllstoffen zu dem Kunstharz erreicht werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beträgt das Gewichtsverhältnis zwischen Faser und Kunstharz etwa 55:45 bis 75:25. Das Verhältnis zwischen Faser und Kunstharz kann vom Fachmann im Einzelfall in geeigneter Wei se je nach der gewünschten Festigkeit des Werkstoffs festge legt werden, wobei jedoch der vorstehend angegebene Bereich im allgemeinen der geeignete ist.

Der Durchmesser des zentralen Fadens beträgt etwa 0,1 bis 0,5 mm. Bevorzugt ist der Bereich von 0,2 bis 0,4 mm. Der Zweck des zentralen Fadens besteht in der Schaffung ausrei chender Festigkeit für den Stiftaufbau. Der Durchmesser des Fadens bestimmt sich somit im Einzelfall aufgrund der ge wünschten Eigenschaften des Aufbaus. Wenn ein Metall verwen det wird, sind bioverträglicher Edelstahl und Titan-Legie rungen bevorzugt. Geeignete Edelstähle sind Stoffe aus den Reihen 300 oder 400 SS sowie hitzebehandelbare Edelstähle der Qualität PH.

Als Kunstharz eignen sich alle Harze, die für Formkörper aus Komposit-Werkstoff, wie den Stiftaufbau der Erfindung ver wendet werden können. Das Harz muß allerdings bioverträglich sein. Bevorzugte Kunstharze sind Acryl-, Polyäthylen-, Poly propylen-, Polycarbonat-, Epoxy- und Polysulfonharze, BISGMA-Harze (Bisphenolglycidylmethacrylat), Nylon 6 oder Isosit (polymeres Material für die Zahnreparatur).

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der zentrale Faden mit einem Haftlöser behandelt. Wenn der Auf bau entfernt werden soll, wird der zentrale Faden freigelegt und kann verhältnismäßig leicht herausgezogen werden. Die verbleibenden, den Faden umgebenden Fasern und das Kunstharz können dann leicht ausgebohrt werden.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfin dung ist der zentrale Faden mit einem Material beschichtet, das einen niedrigen statischen Reibungskoeffizienten auf weist. Die Entfernung des zentralen Fadens wird dabei durch die Verminderung des Widerstandes erleichtert, der von dem Faden gegen das Herausziehen entgegengesetzt wird.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der zentrale Faden mit einem Ablösematerial auf Teflon- Basis oder Silicon-Basis beschichtet.

Die Länge des zentralen Fadens ist vorzugsweise geringer als die Gesamtlänge des Stiftaufbaus. Dies erlaubt die Einstel lung der Länge des Aufbaus, ohne daß der zentrale Faden freigelegt wird.

Der Zahn-Stiftaufbau der Erfindung besitzt mechanische Ei genschaften, die in gegenüber den beim Kauen auftretenden Beanspruchungen beständig machen. Insbesondere weist er eine doppelte Scherkraft von mindestens 10 kg bei einem Durchmes ser von 1 mm auf, gemessen nach ASTM B 565-76. Gewöhnlich können jedoch mit den Stiftaufbauten der Erfindung doppelte Scherkräfte erreicht werden, die viel höher sind, beispiels weise 50 kg.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfin dung weist der Stiftaufbau mindestens eine Rille zur Auf nahme von überschüssigem Zement und zur Verhinderung einer Drehung des Stiftes auf. Der oder die Rillen sind im wesent lichen parallel zur Achse des Stiftes.

Ein Zahn-Stiftaufbau der Erfindung ist schematisch in Fig. 2 dargestellt. Fig. 2(a) zeigt eine Seite des Aufbaus, auf der die flache Seite des Kopfes 12 des Aufbaus zu sehen ist. Dieser flache Kopf ist ebenso wie die Rillen 13 in dieser bevorzugten Ausführungsform zur Erleichterung der Handhabung durch den Zahnarzt vorgesehen. Diese Merkmale sind jedoch nicht wesentlicher Bestandteil der Erfindung. Mindestens eine Rille 14 ist in dem Aufbau vorgesehen. Sie dient zwei Zwecken: Durch sie kann während der Befestigung überschüssi ger Zement austreten, wodurch Restbeanspruchungen vermindert werden, und sie fixiert die Stellung des Stiftaufbaus in der Wurzel, da sie ihre Drehung darin verhindert. Der Aufbau weist ferner ein halbkugelförmiges oder geschoßförmiges Ende 15 auf, wie dies bei Stiftaufbauten für diesen Zweck üblich ist. Dies verhindert zu große Spannungen in der Wandung des Wurzelkanals und im Apicalbereich.

Fig. 2(b) zeigt den Stiftaufbau von Fig. 2(a) um 90° ge dreht, wobei jetzt der dünne Bereich des Kopfes zu sehen ist. Fig. 2(c) ist eine Aufsicht auf einen Querschnitt des Aufbaus von Fig. 2(a) längs der Ebene AA. In Fig. 2(c) ist der zentrale Faden 16 zu sehen. In dieser besonderen Ausfüh rungsform der Erfindung sind zwei Rillen 14 vorgesehen.

Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch einen Stiftaufbau der Er findung mit entfernbarem zentralen Faden gemäß einer bevor zugten Ausführungsform der Erfindung. Der zentrale Faden ist mit 16 bezeichnet. Sein unteres Ende 17 befindet sich etwa 1 bis 2 mm über der Spitze 15 des halbkugelförmig geformten Endes des Stiftaufbaus. Damit sind kleinere Längenkorrektu ren möglich. Das obere Ende 18 des zentralen Fadens befindet sich ebenfalls etwa 1 bis 2 mm unter dem oberen Bereich des Kopfes 12. Dies vermeidet unbeabsichtigtes Freilegen des zentralen Fadens während des Wiederaufbaus der Zahnkrone.

Wenn der Stiftaufbau entfernt werden soll, wird der Kopf 12 bis zum oberen Ende 18 des zentralen Fadens 16 herausge bohrt, der Faden herausgezogen und dann der Rest des Aufbaus ausgebohrt. Hierzu kann der leere Kanal des zentralen Fadens als Bohrachse benutzt werden.

Der Zahn-Stiftaufbau der Erfindung kann nach verschiedenen bekannten Verfahren hergestellt werden. Bevorzugte Verfahren sind Pultrusion, Flechten, Fadenwicklung und Spritzguß. Die se Verfahren sind dem Fachmann geläufig und müssen deshalb nicht im einzelnen erläutert werden. Eine kurze Beschreibung der vier bevorzugten Herstellungsverfahren wird jedoch nach stehend gegeben.

Fadenwicklung

Nach dem Fadenwicklungsverfahren werden die Fasern aus einer stationären Position um einen sich drehenden Dorn gewickelt; vgl. Fig. 4. Der sich drehende Dorn wird im Fall des Stift aufbaus der Erfindung zu dem zentralen Faden. Die Fasern werden von einem Übertragungskopf in gesteuerten Winkeln ab gegeben, was Optimierung der mechanischen Eigenschaften er möglicht. Der Kettenwinkel kann von kleinen Winkeln, d.h. nahezu längs verlaufenden Fasern, bis zu großen Winkeln von nahezu 90° zur Dornachse, d.h. quer verlaufenden Fasern rei chen. Bei nasser Aufwicklung wird das Harz während der Auf wicklung aufgebracht. Bei der trockenen Aufwicklung werden die Fasern vorimprägniert. Die Härtung kann bei Raumtempera tur oder erhöhter Temperatur ohne Druck erfolgen.

Pultrusion

Die Pultrusionstechnik (Strangziehverfahren) ermöglicht die Herstellung von Strukturprofilen, wie des Stiftaufbaus der Erfindung, aus Verbundwerkstoffen auf kontinuierlicher Ba sis. Das Verfahren ist in Fig. 5 schematisch dargestellt. Die Fasern und der zentrale Faden werden gezogen und auf den gewünschten Winkel eingestellt, der Optimierung der mechani schen Eigenschaften ermöglicht. Das getrocknete orientierte Faserpaket wird kontinuierlich auf einem zylindrischen Dorn geformt. Dann wird das ausgerichtete Faserpaket durch Hin durchpumpen des Harzes durch das Paket mit diesem impräg niert. Überschüssiges Harz läuft in den Vorratsbehälter zu rück und das imprägnierte Paket wird zu einer formenden Düse geführt, in der die gewünschte Fertigform (Stiftform) erhal ten wird. Die Härtung kann entweder bei Raumtemperatur oder erhöhter Temperatur erfolgen.

Spritzguß

Das Spritzgußverfahren ermöglicht die automatisierte Her stellung von fertigen Verbund-Stiftaufbauten in hoher Pro duktivität. Nach diesem Verfahren werden die Fasern ge schnitten und mit dem Harz vermischt. Das Gemisch wird er hitzt, bis das Harz geschmolzen ist, und dann unter hohem Druck in eine kalte geschlossene Form gespritzt. Das Harz kühlt rasch in der Form, wobei der Druck der Schnecke auf rechterhalten wird. Der abgekühlte fertige Stiftaufbau wird dann aus der Form entnommen.

Flechten

Das Flechten ist ein Verfahren zur raschen Verstärkung von Gegenständen. Bei dieser Technik werden Fasern über den zen tralen Faden gelegt, die in Form eines Rohres ineinander verwebt sind. Die Fasern können trocken, feucht oder vorim prägniert sein. Beim Flechten mit trockenen Fasern wird das Harz entweder durch Übertragungsguß oder in einer anderen geeigneten Weise später aufgebracht. Im Fall des Naßflech tens kann die Härtung bei Raumtemperatur oder durch Erhitzen erfolgen. Wenn mit vorimprägnierten Fasern geflochten wird, kann die Härtung in einem Ofen oder Autoklaven erfolgen. Das Flechten kann auch mit der Pultrusion kombiniert werden.

Die endgültige Form des Stiftaufbaus kann bei jedem der er läuterten Herstellungsverfahren entweder durch maschinelle Bearbeitung oder Formen mit Hilfe eines Formwerkzeugs oder in einer Kombination beider Verfahren erhalten werden.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die endgültige Form des Stiftaufbaus in einem heißen Form werkzeug geschaffen. Dabei erhalten beide Enden des Stiftes nur Harz, wobei die fadenfreien Enden entstehen. Die Porosi tät des Materials wird auf einen geringstmöglichen Wert ein gestellt, der vorzugsweise nicht über 3% liegen soll.

Die Oberfläche des Stiftaufbaus ist für seine günstigste Wirkung ebenfalls von Bedeutung. Oberflächenbehandlungen des Aufbaus sind deshalb zweckmäßig. Derartige Oberflächenbe handlungen sind dem Fachmann bekannt. Hierzu gehören z.B. Sand- oder Glaskugelstrahlen, Aufrauhen mit feinem Sandpa pier und die Reinigung der aufgerauhten Oberfläche mit einem Lösungsmittel, Wasser oder nach einem anderen Reinigungsver fahren, um bestmögliche Haftung sicherzustellen.

Der Stiftaufbau der Erfindung besitzt verbesserte Eigen schaften und bietet wichtige Vorteile, die bei den herkömm lichen Aufbauten fehlen. Beispielsweise schafft der Kompo sit-Werkstoff, aus dem der Stift besteht, eine verbesserte Haftung mit dem umgebenden Zement. Die Scherkraft der Haf tung des Zements an der Komposit-Oberfläche ist viel höher als die entsprechende zu einer Metalloberfläche, wie Titan oder Edelstahl, aus denen die bekannten Stiftaufbauten be stehen. Die Festigkeit dieser Haftung und die Möglichkeit des leichten Einbaus vermindern beim Einbau auftretende Kräfte, die häufig für das Aufbrechen der Zahnwurzel bei der Verwendung herkömmlicher Stifte verantwortlich sind. Der Stift kann auch durch Bohren verhältnismäßig leicht entfernt werden, was bei Stiften aus Hartmetall nicht möglich ist.

Claims

1. Zahn-Stiftaufbau aus verstärktem Komposit-Werkstoff, da durch gekennzeichnet, daß er einen im wesentlichen zen tral angeordneten Faden oder Garn umfaßt, um den/das ein Kunstharz gegossen ist, wobei das Kunstharz vorzugsweise Fasern enthält.

2. Stiftaufbau nach Anspruch 1, in dem das Kunstharz Fasern enthält.

3. Stiftaufbau nach Anspruch 2, in dem die Fasern um den zentralen Faden oder das zentrale Garn gewickelt sind.

4. Stiftaufbau nach Anspruch 3, in dem die Faser eine Poly äthylen-, Polypropylen-, Keramik-, Kohlenstoff-, Gra phit-, Nextel 312, Nextel 440, Aluminiumoxid-, Quartz-, Glas-, Siliciumdioxid- oder Kevlar-Faser ist.

5. Stiftaufbau nach den Ansprüchen 1 bis 4, in dem der zen trale Faden oder das zentrale Garn aus Hochdruck-Poly äthylen-, Hochdruck-Polypropylen-, Keramik-, Kohlen stoff-, Graphit-, Nextel 312, Nextel 440, Aluminium oxid-, Quarz-, Glas-, Siliciumdioxid-, SiO₂- oder Kev lar-Faser ist.

6. Stiftaufbau nach den Ansprüchen 1 bis 4, in dem der zen trale Faden oder das zentrale Garn aus Metall besteht.

7. Stiftaufbau nach Anspruch 6, in dem das Metall Edelstahl oder eine Titanlegierung ist, wobei der Edelstahl vor zugsweise ein Material aus den Reihen 300 oder 400 SS oder der bioverträgliche, in der Hitze behandelbare Edelstahl PH ist.

8. Stiftaufbau nach Anspruch 1, in dem das Gewichtsverhält nis zwischen Faser und Kunstharz von etwa 55:45 bis 75:25 reicht.

9. Stiftaufbau nach Anspruch 8, in dem der Durchmesser des zentralen Fadens etwa 0,1 bis 0,5 mm beträgt.

10. Stiftaufbau nach Anspruch 9, in dem das Kunstharz ein Polyäthylen, Polypropylen, ein Acrylharz, ein Polycarbo nat, ein Epoxyharz, ein Polysulfon oder BISGMA-Harz oder Nylon 6 oder Isosit ist.

11. Stiftaufbau nach Anspruch 1 mit einer doppelten Scher kraft von mindestens 10 kg für einen Aufbau von 1 mm Durchmesser, bestimmt nach ASTM B565-76.

12. Stiftaufbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er mindestens eine Rille für die Entfernung von über schüssigem Zement und zur Verhinderung einer Drehung des Aufbaus aufweist, wobei der/die Rille(n) im wesentlichen parallel zur Achse des Aufbaus verläuft.

13. Stiftaufbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die umgebenden Fasern und/oder das Kunstharz nicht an den zentralen Faden gebunden sind.

14. Stiftaufbau nach Anspruch 1, in dem der zentrale Faden mit bioverträglichen haftungslösenden Mitteln behandelt ist.

15. Stiftaufbau nach Anspruch 14, in dem der zentrale Faden mit einem Material beschichtet ist, das einen niedrigen statischen Reibungskoeffizient aufweist.

16. Stiftaufbau nach Anspruch 15, in dem der zentrale Faden mit einem Ablösematerial aus Teflon oder auf Siliconba sis beschichtet ist.

17. Verfahren zur Herstellung eines Stiftaufbaus nach An spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es nach dem Pul trusions- oder Flechtverfahren durchgeführt wird.