DE4229241A1 - Kieferimplantat - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Kieferimplantat nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Es ist bei der endostealen Implantation bekannt, ein Implantat in die knöcherne Struktur des Kiefers einzuführen. In bzw. um das Implantat wächst Gewebe ein, wodurch eine Integration in die Knochenstruktur erfolgt.

Zur Unterstützung des Fixierens des Implantats in die Knochen­ struktur ist es bekannt, mechanische Hilfsmittel, wie z. B. Schrauben, vorzusehen. Ein besonderes Problem besteht allge­ mein in der Materialauswahl für das Implantat, so daß eine ausreichende Knochenintegration ermöglicht wird.

Als Implantatmaterial sind Titan und Keramiken, wie beispiels­ weise Aluminiumoxid oder Hydroxylapatit bekannt geworden. Künstliche Zähne oder Implantate, die einen Metallkern und eine auf dem Metallkern aufgebrachte keramische Beschichtung aufweisen, sind ebenfalls vorbekannt. Bei diesen Implantaten treten jedoch Probleme aufgrund der unzureichenden Verbindung zwischen dem Metallkern und der aufgebrachten Keramik auf.

Um die Beanspruchung des Implantates, die während des Kauens erzeugt wird in dem neugebildeten Knochen in vorteilhafter Weise zu verteilen, ist es aus der DE 39 05 608 A1 bekannt, das Kontaktierungsteil eines Implantates so auszubilden, daß es eine bestimmte Oberfläche aufweist. Diese Oberfläche be­ sitzt abwechselnde Vorsprünge und Vertiefungen, die auch eine spiralförmige Konfiguration aufweisen können.

Im Verhältnis zum technologischen Aufwand bei der Herstellung einer derartig strukturierten Oberfläche ist die Erhöhung bzw. Vergrößerung der für das Einwachsen in die Knochenstruktur wirksamen Oberfläche relativ gering.

Aus der DE 34 21 046 C2 wird ein Kieferimplantat vorgeschla­ gen, welches über seine Längsausdehnung verschieden gestaltete Abschnitte aufweist.

So besitzt das apikale Ende des Kieferimplantates einen, die Größe einer Halbkugel übertreffenden Kugelabschnitt. Ein zweiter bis vierter Abschnitt weist eine jeweils verän­ derte Querschnittsfläche auf, wobei alle Abschnitte einen im wesentlichen elliptischen Querschnitt besitzen.

Mit der Lehre nach der DE 34 21 046 C2 soll ein Implantat ge­ schaffen werden, welches aufgrund seiner Form über ein verbes­ sertes Einwachsverhalten verfügt und bei dem die auftretenden Kräfte in einer günstigen Weise verteilt werden.

Mittels des elliptischen Querschnittes erhält das Implantat eine weitestgehende Verdrehsicherung, jedoch ist aufgrund der nicht vorhandenen Rotationssymmetrie die Herstellung des Im­ plantates, bezogen auf die vorgegebene Querschnittsfläche, aufwendig.

In einem ersten Abschnitt, der offensichtlich von Knochenge­ webe umgeben wird, sind auf der Oberfläche des Kieferimplanta­ tes einzelne, halbkugelförmige Noppen ausgebildet. Das Implan­ tat selbst besteht aus hochreinem Aluminiumoxid.

Das vorstehend skizzierte Kieferimplantat besitzt zwar eine geringe Querschnittsfläche in dem Bereich, der zur Einlagerung in die Ephitel- und Knochendurchtrittstelle vorgesehen ist, allerdings muß zum Erreichen einer ausreichenden Verwachsungs­ oberfläche der Querschnitt bzw. die Oberfläche in anderen Ab­ schnitten selbst wieder vergrößert werden. Dies gelingt mit den vorgeschlagenen Maßnahmen jedoch nur unzureichend. Demzu­ folge ergibt sich ein unzureichendes Verwachsen des Implantats mit dem Knochengewebe mit der Folge einer nicht ausreichenden Haftung im Knochen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht nunmehr darin, ein Kieferim­ plantat vorzuschlagen, welches eine ausreichende Haftung und Festigkeit, bezogen auf das umgebende Knochengewebe sichert, wobei die Technologie und der Aufwand bei der Herstellung der­ artiger Implantate vereinfacht werden soll.

Des weiteren soll die Verträglichkeit bzw. Akzeptanz des Im­ plantats, bezogen auf das lebende Knochengewebe, erhöht wer­ den.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt gemäß den Merkmalen des kenn­ zeichnenden Teils des Patentanspruches 1.

Die Unteransprüche zeigen vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Grundgedankens der Erfindung.

Das erfindungsgemäße Kieferimplantat besitzt einen mit einfa­ cher geometrischer Konfiguration ausgestatteten Grundkörper. Auf diesen Grundkörper werden, vorteilhafterweise aus dem gleichen Material wie der Grundkörper selbst, mehrere Kugel­ schichten aufgebracht. Im Ergebnis dessen steht eine äußere Kugeloberfläche mit dicht gepackten einzelnen Kugeln zur Ver­ fügung. Diese Kugeloberfläche besitzt annähernd die gleiche Form wie der Grundkörper.

Trotz der dichten Packung der Kugeln auf der Kugeloberfläche ergeben sich zwischen den Kugeln Freiräume, welche zu einer erheblichen Verbesserung des Einwachsverhaltens von Knochenge­ webe führen. Die wirksame Oberfläche des derart ausgeführten Kieferimplantates beträgt ein Vielfaches bezogen auf herkömm­ liche Implantate.

Eine weitere Erhöhung der Haftfestigkeit des Implantates im Kieferknochen kann durch gezielte Fehlstellen in Form einzel­ ner fehlender Kugeln in der äußeren Kugeloberfläche erreicht werden.

Trotz einer annähernd regulären Form der einzelnen Kugeln er­ gibt sich eine irreguläre Gestalt der äußeren Oberfläche bezo­ gen auf die Anordnung und Packung der einzelnen Kugeln unter­ einander bzw. ihrer Zwischenräume: Diese irreguläre Form führt zu einem bisher nicht bekannten ausgezeichneten Verwach­ sungsprozeß.

Es liegt im Sinne der Erfindung, daß die Schichten im wesent­ lichen aus Kugeln, Kugelteilen oder anderen krummflächig be­ grenzten Körpern bestehen.

Vorteilhafterweise ist der Grundkörper des Kieferimplantates aus Titanmaterial hergestellt. Die die verschiedenen Kugel­ schichten bildenden Kugeln bestehen ebenfalls aus Titan. Auch ist es möglich, die Titankugeln oberflächlich mit einer Biokeramikschicht zu versehen, so daß die Verträglichkeit beim Einsetzen und beim Einwachsprozeß des Implantates weiter er­ höht wird. Als Beschichtungsmaterial ist außerdem Titannitrid oder Tantal geeignet. Die Reinheit des verwendeten Titans ist größer 99%, vorzugsweise 99,6%.

Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Implantates be­ steht in dem günstigen Verhältnis zwischen Länge und Durchmes­ ser sowie der realisierten, wirksamen Oberfläche. Hierdurch kann das Implantat ohne großräumige Verletzung des umgebenden Knochens eingesetzt werden, wodurch sich der Hei­ lungsprozeß verkürzt.

Die im wesentlichen zylindrische Außenform des Implantats ver­ einfacht die Maßnahmen zur Aufnahme desselben in den Kiefer­ knochen.

Aufgrund der irregulären Struktur der Frei- bzw. Zwischenräume zwischen den Kugeln, insbesondere der äußeren Kugeloberfläche und des hier einwachsenden Knochengewebes kann das Kieferim­ plantat einen runden bzw. kreisförmigen Querschnitt aufweisen. Die Gefahr des Herausdrehens oder -lösens des Implantates besteht aus dem vorstehenden Grund nicht.

Der Aufbau bzw. die Ausbildung des erfindungsgemäßen Kieferim­ plantates soll anhand der nachstehenden Figuren bzw. Abbildun­ gen näher erläutert werden. Hierbei zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Kieferimplantat;

Abb. 2-4 elektronenmikroskopische Aufnahmen zur Verdeutli­ chung des Einwachsens von Knochengewebe in das Im­ plantat.

Gemäß Fig. 1 besitzt ein Grundkörper 1 einen kegelstumpfförmi­ gen Abschnitt 2 mit Bohrung und Innengewinde 3, wobei das In­ nengewinde 3 der Befestigung eines künstlichen Zahnes dient. Der in das Knochengewebe zu integrierende Implantations­ abschnitt 4 besitzt eine Stiftform mit im wesentlichen kreisrundem Querschnitt, wobei ein Kopfbereich 5 im wesent­ lichen halbkugelförmig ausgebildet ist. Auf dem Implantations­ abschnitt 4 einschließlich dem Kopfbereich 5 sind mehrere Kugelschichten 6 aufgebracht.

Die äußere Kugeloberfläche 7 ist durch ein dichtgepacktes Ge­ bilde von einzelnen Kugeln 8 und Zwischenräumen 9 gekennzeich­ net.

Zur Verdeutlichung der Größenverhältnisse sei angemerkt, daß der Durchmesser des Implantationsabschnittes 4 etwa 1 bis 2 mm beträgt. Der Gesamtdurchmesser des Implantates, einschließlich der Kugelschichten 6, beträgt vorteilhafterweise 3 bis 4 mm.

Der Durchmesser einer Kugel 8 liegt im Bereich zwischen 60 und 120 µm.

Selbstverständlich ist es auch möglich, den Implantationsab­ schnitt 4 selbst zu strukturieren, d. h. mit Einkerbungen (nicht gezeigt) zu versehen. Zum Erzielen einer ausreichenden Haftfestigkeit des Implantates im Kieferknochen ist dies je­ doch nicht erforderlich.

In einem Ausführungsbeispiel besitzt die Oberfläche der Kugeln 8 eine nicht gezeigte Keramikbeschichtung. Diese Keramikbe­ schichtung dient der Erhöhung der Bioverträglichkeit des Im­ plantates.

Als Beschichtungsmittel wird beispielsweise auch Titannitrid oder Tantal verwendet.

Mit der Abb. 2 wird in anschaulicher Weise mittels einer elek­ tronenmikroskopischen Aufnahme deutlich gemacht, wie das Auf­ füllen der Zwischenräume mit Knochengewebe im Prozeß des Ein­ wachsens erfolgt. Das hier gezeigte Implantat war über einen Zeitraum von 3 Monaten einem Verwachsungsprozeß ausgesetzt. Die Extraktionskraft betrug bei dem gezeigten Implantat 900 Pond, wobei Vergleichsimplantate nur eine Haftfestigkeit von maximal 700 Pond aufwiesen.

Die Abb. 3 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt der Abb. 2. Die Gesamtvergrößerung betrug hier 1 : 250.

Auch hier ist das Einwachsen des Knochengewebes um die Ku­ geloberfläche bzw. in den Zwischenräumen deutlich zu erkennen.

Mit der Abb. 4 wird in einer Vergrößerung von 1 : 1000 ein Aus­ schnitt mit Zwischenräumen mehrerer Kugeln der Kugeloberfläche illustriert.

Einerseits ist hier eine vorteilhafte Mikro-Oberflächenrauhig­ keit der einzelnen Kugeln, die durch das gewählte Material er­ reicht wird und andererseits das bereits ausgebildete Knochen­ gewebe zu erkennen.

Mit dem erfindungsgemäßen Kieferimplantat ist es zusammenfas­ send möglich, bei geringen äußeren Abmessungen des Implan­ tates, nämlich der Länge bzw. des Durchmessers des zu implan­ tierenden Abschnittes selbst, eine außerordentlich große wirk­ same Oberfläche zu erreichen. Diese Oberfläche wird durch meh­ rere Kugelschichten realisiert. Durch die Kugeloberfläche der äußeren Kugelschicht und die gebildeten Zwischenräume erfolgt ein Verwachsen mit Knochengewebe derart, daß bisher nicht ge­ kannte, hervorragende Hafteigenschaften bei ausgezeichneter Bioverträglichkeit bzw. Körperakzeptanz des Implantats er­ reicht werden.

Claims (11)

1. Kieferimplantat mit einem im wesentlichen rotationssymme­ trischen Grundkörper und Mitteln zur Befestigung eines künstlichen Zahnes, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Oberfläche eines Implantationsabschnittes (4) des Grundkörpers (1) mindestens eine dichtgepackte Kugelschicht (6) angeordnet ist.

2. Kieferimplantat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere, vorteilhafterweise zwei übereinanderliegende Ku­ gelschichten (6) vorhanden sind.

3. Kieferimplantat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugelschichten (6) aus Kugeln, Kugelteilen oder ande­ ren krummflächig begrenzten Körpern bestehen.

4. Kieferimplantat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (1) und die Kugelschicht (6) aus demselben Material bestehen.

5. Kieferimplantat nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Material hochreines Titan ist.

6. Kieferimplantat nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Grundkörpers (1) sowie der Kugelschich­ ten (6) mit einer Keramikschicht überzogen ist.

7. Kieferimplantat nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Grundkörpers (1) sowie der Kugelschich­ ten (6) mit einer Titannitrid-Beschichtung überzogen ist.

8. Kieferimplantat nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Grundkörpers (1) sowie der Kugelschich­ ten (6) mit einer Tantalschicht überzogen ist.

9. Kieferimplantat nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Kugeln (8) der Kugeloberfläche (7) Zwischen­ räume (9) gebildet sind.

10. Kieferimplantat nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der die Kugelschichten (6) bildenden Ku­ geln (8) im Bereich von 60 bis 120 µm liegt.

11. Kieferimplantat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Implantationsabschnitt (4) des Grundkörpers (1) einen im wesentlichen halbkugelförmig ausgebildeten Kopfbereich (5) aufweist.