DE3918309C2 - Schraubenimplantat für einen Kieferknochen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Schraubenimplantat für einen Kieferknochen, bestehend aus einem in den Kieferknochen einschraubbaren, mit Gewinde versehenen konischen Implantatkörper, an dem ein Ansatz aus Implantathals und konischem Implantatpfosten zur Aufnahme eines Zahnersatzes oder einer Subkonstruktion angeformt ist.

Zahnimplantate sind in zahlreichen Gestaltungen bekannt. Nur wenige davon haben in die Praxis Eingang gefunden, wobei insbesondere Nadelimplantate, Klingen- oder Plattimplantate und Schraubenimplantate verwendet wurden. Aber auch die zunehmend als besonders bevorzugt angesehenen Schraubenimplantate konnten die in sie gesetzten Hoffnungen nicht erfüllen. Die vorgeschlagenen Ausführungsformen haben sich als mangelhaft erwiesen, insbesondere wegen ihrer unzulänglichen Verankerung, der bewirkten Schädigungen der Knochensubstanz sowie der umständlichen Einlegung.

In der DE 22 55 916 A ist ein Schraubenimplantat beschrieben, das ein helikoidal ausgebildetes Gewinde sowie einen im wesentlichen konstanten Außendurchmesser aufweist. Mit einer solchen Gewindeausbildung soll eine gute anfängliche Verankerung erzielt und der Verankerungseffekt im Verlauf der Zeit noch verbessert werden. Dies trifft jedoch nicht zu. Der Durchmesser des Schaftes ist verhältnismäßig groß und beim Implantieren schneidet sich das Gewinde in das Knochenbett ein, wobei Zerstörungen der Knochensubstanz nicht zu vermeiden sind. In den Gewindegängen werden Leerräume gebildet, die die Haltbarkeit des Implantats beeinträchtigen und außerdem Infektionsherde darstellen. Ferner kann das starre, nicht biegbare Schraubenimplantat nicht ausgerichtet werden. In der Regel ist ein Kürzen eines zu langen Implantats nur durch Zurechtschleifen des an dem vom Implantathals getragenen Pfeilers oder Pfostens möglich. Dies ist für den Patienten besonders unangenehm, da das Schleifen nach dem Einlegen des Implantats erfolgt.

Eine weitere Ausführungsform eines Schraubenimplantats ist aus der DE 31 36 602 A1 bekannt, das einen konischen Schraubenschaft mit einer Gewinde-Helix aufweist. Auch dieser Vorschlag hat zum Ziel, dem Implantat eine größere Festigkeit im implantierten Zustand zu verleihen. Aus dieser Druckschrift wird deutlich, dass bei Schraubenimplantaten der Form eines Gewindes eine besondere Bedeutung der Aufgabe zugemessen wird. So werden sehr genaue Angaben gemacht. Aus den Gängen der Gewinde-Helix sind in Bogenabständen, die kleiner als 360° jedoch ungleich 180° sind, etwa radial gerichtete, vom Umfang der Helix ausgehende V-förmige Ausschnitte ausgespart, deren Spitzen im Bereich der Schaftoberfläche liegen. Ferner sind in Eindrehrichtung noch vorspringende Anschärfungen vorgesehen. Es wird also ein sehr scharfschneidendes Gewinde verlangt und es ist offensichtlich, dass sich ein solches Implantat verhältnismäßig tief in die Knochensubstanz einschneidet. Daraus ergeben sich aber die gleichen Nachteile, nämlich Zerstörungen und Leerraumbildung wie bei der erstgenannten Ausführungsform. Hinzu kommt, dass ein Ausrichten des eingelegten Implantats nicht möglich ist und es müssen auch hier zur Anpassung Schleifarbeiten durchgeführt werden.

Aus der DE 26 00 639 A1 ist ein Einsatz für ein Zahnbett bekannt, in der ein nicht biegbarer Befestigungsfortsatz und ein Gewinde aufweist. Der Öffnungswinkel des äußeren Begrenzungskegels des Gewindes zum Öffnungswinkel des den Gewindekern einhüllenden Kegels stehen im Verhältnis 1 : 1. Beide Öffnungswinkel liegen bei ca. 10°.

Aus der DE 32 41 963 C1 ist ein schraubenförmig ausgebildetes Kieferimplantat aus keramischem Werkstoff bekannt, das an seinem unteren, zur Verankerung im Kieferknochen vorgesehenen Teil als konische, an ihrem Ende abgerundete Schraube ausgebildet ist und an seinem Oberteil eine Hohlkehle zur Anlagerung der Epitel-Manschette und eine Öffnung zur Aufnahme eines Zahnträgers aufweist und das zum sofortigen Einsetzen nach der Extraktion eines Zahnes vorgesehen ist. Zwischen dem Oberteil und dem als konische Schraube ausgebildeten unteren Teil befindet sich ein Ringwulst und zumindest zwei ringförmige Einkerbungen, wobei der Durchmesser des Ringwulstes kleiner ist als der Durchmesser der Gewindespitzen beim obersten Gewindegang des unteren Teils des Kieferimplantates. Zur Erzielung einer besonders sicheren Verankerung ist der untere Teil des Kieferimplantates mit konkaven Gewindegängen versehen. Der Öffnungswinkel des äußeren Begrenzungskegels des Gewindes zum Öffnungswinkel des den Gewindekern einhüllenden Kegels stehen im Verhältnis 1 : 1.

Es ist bereits seit langer Zeit bekannt, welche Erfordernisse ein Implantat erfüllen muß, um haltbar verankert zu werden. Neben Vermeidung von Leerräumen im Knochengewebe soll das Implantat auch an seinen beiden Enden eine Abstützung im Knochen, also der kompakten Knochensubstanz des Alveolar-Kammes und der Gegenkortikalis finden. Leerräume können aber in der Regel nur dann vermieden werden, wenn beim Einschneiden des Schraubenimplantates keine Zerstörungen der durchquerten Knochensubstanz stattfindet. Bei den bekannten Schraubenimplantaten kann dies durch das verhältnismäßig tiefe Eindringen der schneidenden Gewindegänge nicht ausgeschlossen werden. Durch die zerstörten Gewebeteile und die auftretenden Leerräume im Bereich des Implantates ist aber die Primärstabilität nicht gewährleistet, von der die spätere Retention abhängig und die für einen kraftschlüssigen Verbund von Implantat und Knochen maßgeblich verantwortlich ist. Zu beachten ist, dass insbesondere im Frontzahnbereich des Unterkiefers die Länge des Schraubenimplantats zur Abstützung an der dem Eintritt gegenüberliegenden Knochensubstanz entscheidend ist. Dazu muß entweder ein Implantat mit genau passender Länge ausgesucht werden oder, wie bereits erwähnt, das aus dem Kiefer vorstehende Ende, also der Implantatpfosten gekürzt bzw. zurechtgeschliffen werden.

Die DE 20 18 330 A offenbart ein Kieferimplantat mit spitz zulaufenden Gewindegängen (Fig. 1 und 2). Das Verhältnis zwischen den Winkeln des äußeren und inneren Begrenzungskegel des Gewindes liegt bei ca. 2,6.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schraubenimplantat für einen Kieferknochen zu schaffen, das sich durch eine hohe Primärstabilität bereits beim Einschrauben auszeichnet.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen.

Das speziell gestaltete Kompressionsgewinde setzt nach Durchtritt der kompakten Knochensubstanz des Alveolarkammes die kontaktierten spongiöse Knochensubstanz, also das Knochengewebe unter einen allmählich ansteigenden Pressdruck, wobei eine außerordentlich hohe Primärstabilität bereits beim Einschrauben erreicht wird. Unter Kompressionsgewinde wird ein Gewinde verstanden, das kegelförmig ausgebildet ist. Damit das den Implantatkörper umgebende Knochengewinde innerhalb seines Elastizitätsbereichs verformt, aber nicht zerstört wird, muß der Öffnungswinkel des äußeren Begrenzungskegels α1 in einem bestimmten Wertebereich liegen. Es hat sich herausgestellt, dass eine Verformung des Knochengewebes innerhalb des Elastizitätsbereiches des Knochengewebes dann noch gegeben ist, wenn der Winkel α₁ zwischen 2 und 4 Grad, vorzugsweise zwischen 2,7 Grad und 3,5 Grad liegt. Darüber hinaus muß auch die Ausbildung der Gewindegänge auf den Winkel α₁ bzw. die Elastizität des Knochengewebes abgestimmt sein. Es hat sich gezeigt, dass eine konkave Ausbildung der Gewindegänge von Vorteil ist, wobei der Öffnungswinkel α₁ des äußeren Begrenzungskegels zum Öffnungswinkel α₂ des den Gewindekern des Kompressionsgewindes einhüllenden Kegels im Verhältnis 1 zu 0,6 bis 1 zu 0,85 steht. Der maximale Außendurchmesser des Gewindes liegt bei 2 bis 2,5 mm, was vom jeweiligen Einsatzbereich (z. B. Backenzähne) abhängt.

Wenn die konkave Ausgestaltung der Gewindegänge im wesentlichen kreisbogenförmig ist, erfolgt eine gleichmäßige radiale Verdrängung der Knochensubstanz, die die Rundung zwischen den Gewindewendeln ausfüllt, so dass keinerlei Leerräume mit all ihren bekannten Folgeerscheinungen auftreten. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Krümmungsradius r_G jedes Gewindeganges größer als ein Drittel der Gewindesteigung h. Ein bevorzugter Wert ist r_G = h/2. Die Gewindesteigung h liegt bei 1,3 bis 1,8 mm, vorzugsweise bei 1,5 mm.

Ein mit diesen Parametern ausgebildetes Gewinde gewährleistet eine sichere Verankerung des Implantatkörpers im Kieferknochen und ist gleichzeitig derart auf die Elastizitätseigenschaften des Knochengewebes abgestimmt, dass keinerlei Leerräume zwischen Knochengewebe und Implantatkörper auftreten können.

Dank der Formgebung des Implantatkörpers erfolgt beim Einschraubvorgang ein selbsttätiges Zentrieren nach einem vorgegebenen Bohrkanal. Der Durchmesser des Implantats ist klein gehalten.

Das Ausrichten des Implantatpfostens nach dem Einlegen kann dadurch verbessert werden, dass der Durchmesser D_B der Biegezone zur Länge L_B der Biegezone im Verhältnis 1 zu 1,5 bis 1 zu 3 steht.

Als besonders vorteilhaft hat sich ein Verhältnis von 1 zu 2,6 herausgestellt. Der Durchmesser in der Biegezone liegt im Bereich von 1,5 bis 2 mm, vorzugsweise bei 1,7 mm. Es hat sich überraschend gezeigt, dass bei diesen Längenverhältnissen ein relativ großer Biegungswinkel nämlich bis zu 30 Grad, erreichbar ist, wobei die Größe der Biegezone klein gehalten werden kann, was insbesondere aufgrund der beengten Platzverhältnisse im Kieferbereich von Bedeutung ist. Der erzielbare große Biegewinkel bietet den Vorteil, dass die Bohrung, in die das Implantat eingeschraubt wird, bezüglich des anzubringenden Zahnersatzes nicht in der vorgeschriebenen Art und Weise ausgerichtet sein muß. Hinsichtlich der Ausrichtung der Bohrachse sind die Anforderungen geringer als bei den bekannten Schraubenimplantaten. Dies bedeutet, dass die Bohrungen zügiger durchgeführt werden können als die Bohrung für die Schraubenimplantate nach dem Stand der Technik.

Da das Schraubenimplantat soweit eingeschraubt wird, dass die Biegezone im Bereich des Zahnfleisches liegt, ist es von Vorteil, dass der Biegeradius r_B in der Biegezone bei einer Biegung von α_B gleich 30 Grad kleiner = 3 mm beträgt. Dieser geringe Biegeradius gewährleistet, dass sich die Biegung auf den Zahnfleisch-Bereich beschränkt.

Um ein Korrigieren des bereits ausgerichteten Implantatpfostens zu ermöglichen, ist es von Bedeutung, dass die Biegezahl der Biegezone bei Hin- und Herbiegungen des Implantatpfostens bei einem jeweiligen Biegewinkel von 30 Grad ca. 3 bis 4 beträgt. Dies bedeutet, dass ein mehrmaliges Ausrichten des Implantatkopfes möglich ist, ohne dass der Implantathals Risse zeigt oder der Implantatpfosten vollständig abreißt. Dadurch kann weitaus exakter gearbeitet werden, als mit den Schraubenimplantaten nach dem Stand der Technik.

Trotz der großen Flexibilität, die das erfindungsgemäße Schraubenimplantat bietet, liegt die Zugfestigkeit des Implantathalses bei einem Biegewinkel von 30 Grad noch mindestens bei 2400 N.

Gemäß einer besonderen Ausführungsform weist der Implantathals mindestens einen sich verbreiternden Übergangsabschnitt auf, der an die Biegezone angrenzt und dessen Krümmungsradius r_A 2 bis 3 mm beträgt. Dieser Übergangsbereich kann sowohl zwischen Biegezone und Schraubgewinde als auch zwischen Biegezone und Implantatpfosten angeordnet sein. Da, wie bereits oben ausgeführt wurde, der Implantathals mit der Biegezone im Bereich des Zahnfleischs liegt, ist es besonders wichtig, dass nach dem Ausrichten des Implantatpfostens das Zahnfleisch ohne Bildung von Leerräumen sich dicht an den Implantathals anlegt. Ein Krümmungsradius von 2 bis 3 mm in diesen Übergangsbereichen gewährleistet, dass aufgrund der Elastizitätseigenschaften des Zahnfleisches keine Leerräume entstehen.

Zum Einlegen des Implantats wird zunächst mit einem kleindimensionierten Implantatbohrer, dessen Durchmesser kleiner ist als der größte Durchmesser des Implantatkörpers vorgebohrt. Dies stellt einen kleinen Eingriff dar, bei dem die Knochensubstanz nicht zerschnitten und nur sehr wenig von dieser Knochensubstanz entfernt wird. Durch das vorgebohrte Implantatbett wird das Implantat axial eingeführt.

Durch den Bohrkanal kann mittels einer Sonde die genaue Tiefe von Alveolarkamm einer Sonde die genaue Tiefe vom Alveolarkamm bis zum Gegenkortikalis gemessen und fixiert und damit die Länge des Implantatkörpers bestimmt werden. Falls das einzulegende Implantat nun etwas länger ist, kann es einfach durch Abschleifen am Implantatfuß auf die erforderliche Länge gekürzt werden. Hierbei muß darauf geachtet werden, dass der Implantatfuß kugelförmig ausgebildet ist, so dass ein Abstützen auf dem Gegenkortikalis ohne Verletzen des Knochengewebes möglich ist. Der Kugelradius der Spitze liegt Vorzugsweise bei 0,5 mm.

Das endgültige Einlegen des Schraubenimplantats kann in einfachen, zügig aufeinanderfolgenden Arbeitsschritten durchgeführt werden, nämlich Vorbohren eines engen Kanals bzw. Implantatbettes, Abmessen der erforderlichen Länge des Implantatkörpers und gegebenenfalls Kürzen dieses Körpers am Implantatfuß, Einschrauben des Implantats und Ausrichten des Implantatpfostens. Mit dem erfindungsgemäßen Schraubenimplantat ist stets ein Optimum an Passgenauigkeit und Implantatsitz zu erzielen. Während des Biegevorgangs ist die Parallelität mit den Restzähnen oder die Lotrechte mit dem Kieferkamm kontrollierbar und vergleichbar.

Beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht des Implantats

Fig. 2 eine Seitenansicht des Implantats mit gebogenem Implantatpfosten

Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung des Implantathalses.

Das Schraubenimplantat weist einen konischen Implantatkörper 1 mit einem Kompressionsgewinde 2 auf, dessen Gewindegänge 3 konkav ausgebildet sind. Der Konus des Implantatkörpers 1 wird durch den Öffnungswinkel α₁ des äußeren Begrenzungskegels charakterisiert. Der Gewindekern ist ebenfalls konisch ausgebildet und wird durch den inneren Kegel beschrieben, dessen Öffnungswinkel mit α₂ bezeichnet ist.

Die größte Tiefe 3a beträgt vorzugeweise etwa ein Drittel der Höhe der Gewindegänge 3.

Wie in der Fig. 2 näher dargestellt ist, sind die Gewindegänge kreisbogenförmig ausgebildet, wobei der Radius r_G etwa gleich der halben Steigung h ist. In der Fig. 2 gezeigten Darstellung sind die Abmessungen nicht maßstabsgetreu dargestellt.

Am oberen Ende schließt sich an das Kompressionsgewinde 2 eine Implantatschulter 4 an, die einen als Biegezone 6 gestalteten Implantathals 5 trägt.

Wie in der Fig. 3 vergrößert dargestellt ist, weist der Implantathals 5 zwei Übergangsbereiche 10 und 11 auf, die sich in Richtung auf den Implantatpfosten 7 bzw. die Implantatschulter 4 verbreitern und einen Krümmungsradius r_A aufweisen. Der Implantatpfosten 7 verjüngt sich konisch nach oben und weist am oberen Endbereich jeweils zwei gegenüberliegende Flächen 8 auf. Diese Flächen 8 bilden einen Vierkant, der zum Ankoppeln eines Instruments, das als Einschraubhilfe, als Pfostenbieger und als Ausrichter dient. Der Kopf 9 des Implantatpfostens ist halbkugelförmig gerundet. Der Konus des Implantatpfostens 7 setzt sich, im Spitzkant gesehen, über die gesamte Länge ohne Unterbrechung fort, so daß die Führungslinien erhalten bleiben.

In der Fig. 2 ist der Implantatpfosten um einen Winkel α_B gebogen, wobei sich im Bereich der Biegezone eine Krümmung mit dem Krümmungsradius r_B ausbildet, der im Bereich zwischen 2 und 3 mm liegt. Obwohl ein Biegewinkel bis zu 30 Grad ohne Beschädigung des Implantathalses möglich ist, kann die Biegezone klein gehalten werden.

Da am Implantatpfosten 7 weder vor noch nach dem Einlegen des Implantats irgendwelche Veränderungen vorgenommen werden müssen, können genormte Übertragungskappen mit einem Innenkonus verwendet werden, der die gleiche Gradzahl aufweist, wie der Implantatpfosten. Dadurch ist eine exakte Abdrucknahme der entsprechenden Kieferregion möglich. Da der Konus der Abdruckpins wieder dem des Implantatpfostens 7 entspricht, ist im Gegenabdruck präzise die Implantatstellung wiedergegeben. Somit sitzen die anzufertigenden Primär- oder Subkonstruktionen absolut paßgenau.

Das Schraubenimplantat besteht vorzugsweise aus einer Titanlegierung und seine Oberfläche ist mit einer Schutzschicht aus Titanoxyd nach ASTM F 86-68 passiviert.

Claims (8)

1. Schraubenimplantat für einen Kieferknochen, bestehend aus einem in den Kieferknochen einschraubbaren, konischen Implantatkörper (1), an dem ein Ansatz aus Implantathals (5) und Implantatpfosten zur Aufnahme eines Zahnersatzes oder Subkonstruktion angeformt ist, wobei der Implantatkörper (1) mit einem Gewinde (2) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewinde des Implantatkörpers (1) als Kompressionsgewinde (2) mit konkaven Gewindegängen (3) derart ausgebildet ist, daß der Öffnungswinkel α₁ des äußeren Begrenzungskegels des Gewindes zum Öffnungswinkel α₂ des den Gewindekern des Gewindes einhüllenden Kegels im Verhältnis 1 zu 0,6 bis 1 zu 0,85 stehen.

2. Schraubenimplantat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Krümmungsradius r_G jedes Gewindeganges (3) größer als ein Drittel der Gewindesteigung h ist.

3. Schraubenimplantat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Krümmungsradius r_G gleich h/2 beträgt.

4. Schraubenimplantat nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Implantathals (5) als Biegezone (6) ausgebildet ist, deren Durchmesser D_B zu deren Länge L_B im Verhältnis 1 zu 1,5 bis 1 zu 3 steht.

5. Schraubenimplantat nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Biegeradius r_B der Biegezone (6) bei einer Biegung von α_B = 30 Grad 3 mm beträgt.

6. Schraubenimplantat nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Biegezahl der Biegezone (6) bei Hin- und Herbiegungen des Implantatpfostens (7) um 30 Grad 3 bis 4 beträgt.

7. Schraubenimplantat nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugfestigkeit des Implantathalses (5) bei einem Biegewinkel von 30 Grad mindestens 2.400 N beträgt.

8. Schraubenimplantat nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Implantathals (5) mindestens einen sich verbreiternden Übergangsabschnitt (10 oder 11) aufweist, der an die Biegezone (6) angrenzt und dessen Krümmungsradius r_A 2-3 mm beträgt.