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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Zahn- oder Dentalstift, und
im Spezielleren einen Stift aus Verbundwerkstoff, der dazu ausgelegt
ist, vor seinem Einsetzen in den Wurzelkanal eines Zahns eines Patienten eine
bestimmt Farbe zu besitzen, die für seinen Durchmesser kennzeichnend
ist, und nach seinem Einsetzen in den Kanal diese Farbe wieder zu
verlieren.
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Bekanntlich
wurden auf dem Gebiet der Zahnheilkunde in den letzten Jahren die
Metallstifte, die zum Wiederaufbau von Zähnen verwendet wurden, die
wurzelbehandelt wurden bzw. deren Pulpa entfernt wurde, durch Stifte
aus Verbundwerkstoff ersetzt, die zahlreiche Vorteile und vor allem
eine bessere Beständigkeit
gegen Korrosionserscheinungen haben und ein Torsionsmodul aufweisen,
das vergleichbar mit demjenigen des Zahnbeins ist, was ihnen einen
besseren Zusammenhalt mit diesem verleiht. Bein Fixieren herkömmlicher
Stifte aus Verbundwerkstoff mittels Zement im Wurzelkanal, sind
auch Verbundstifte bekannt, die aus einem transparenten Material
bestehen, um Licht durchzulassen, wodurch die Polymerisierung eines
Befestigungsklebstoffs sichergestellt werden kann, wie im Patent
WO 01/08590 beschrieben
ist.
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Bekanntlich
stehen dem praktischen Arzt Stifte mit unterschiedlichen Durchmessern
sowie auch Bohrer zur Verfügung,
die diesen zugeordnet sind. Um diese Zuordnung jedes Paars Stift/Bohrer
auf schnelle und sichere Weise zu unterstützen, wurde vorgeschlagen,
ihnen eine gemeinsame Farbe zu geben. Somit ist der praktische Arzt
mit einem Blick in der Lage, diesen Zusammenhang herzustellen. Wenn
auch die Farbmarkierung am Bohrer keine besondere technische Schwierigkeit
darstellt, ist dies aber nicht so, was die Markierung des Stifts
betrifft. Dazu wurden bestimmte Mittel vorgeschlagen und insbesondere,
entweder den Stift in der Masse zu färben oder eine Farbe an einem
Ende von diesem aufzutragen, oder eine Ringdichtung oder eine gefärbte Hülse um seinen
Querschnitt aufzustecken.
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Wenn
auch die verschiedenen vorgeschlagenen Mittel es den praktischen Ärzten ermöglichen,
die Durchmesserkennzeichen der Stifte an ihrer Farbe leicht zu erkennen,
weisen sie dennoch jeweils erhebliche Nachteile auf.
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So
weisen die in der Masse gefärbten
Stifte den Nachteil auf, durch Lichtdurchlässigkeit einen Farbschimmer
zu erzeugen, wenn sie mit einem Zahnersatz aus Keramik verwendet
werden.
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Ein
Farbauftrag am Ende des Stifts verhindert seinerseits wiederum die Übertragung
von Licht direkt in sein Inneres, wodurch der praktische Arzt gezwungen
ist, den Stift vor seinem Einsetzen abzuschneiden. Außer der
zusätzlichen
Zwangsbedingung, welcher der praktische Arzt unterliegt, kann dieses
Verfahren jedoch nur mit Stiften durchgeführt werden, deren Länge feststeht
und vorbestimmt ist.
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Schließlich ist
auch das Anbringen einer Ringdichtung oder einer gefärbten Hülse an jedem
der Stifte in dem Maße
ein langwieriger und kostspieliger Vorgang, als er bislang mit der
Hand und zwar stiftweise erfolgt.
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Das
Dokument
US 2003/0027102
A1 beschreibt einen Zahnstift, der pigmentierte Fasern
enthält,
die es ermöglichen,
den Stift im Mund auszumachen. Das Dokument
FR 2752156 beschreibt einen Stift,
dessen Korpus für
einen bestimmten Durchmesser eine bestimmte Farbe hat.
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Die
vorliegende Erfindung hat es zur Aufgabe, einen Zahnstift nach Anspruch
1 vorzuschlagen, der, wenn er dem Arzt zur Verfügung gestellt wird, eine bestimmte
Farbe besitzt, die für
seinen Durchmesser kennzeichnend ist, und der aber dennoch, wenn
er in den Wurzelkanal eines Zahns eingesetzt ist, seine Färbung verliert,
wodurch jegliche Farberscheinung durch die Krone hindurch vermieden
wird. Außerdem
ist dieser Stift in der Lage, seine Farbe dann unter bestimmten
Bedingungen wieder anzunehmen, um seine Lokalisierung im Falle eines
neuen Eingriffs zu begünstigen.
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Man
weiß,
dass thermochrome Produkte, die momentan im Handel erhältlich sind,
aus Pigmenten bestehen, die in einem Farbzustand sind, wenn sie
sich unterhalb einer bestimmten Schwellentemperatur befinden, und
diese Farbe verlieren, sobald sie diese Schwellentemperatur überschreiten,
um wieder farbig zu werden, sobald die Temperatur wieder unter diese
Schwellentemperatur sinkt. Diese Pigmente sind vorzugsweise in Mikrokapseln
verpackt, was sie dann in Bezug auf ihr Umfeld chemisch stabil sein
lässt.
Manche dieser Pigmente werden in dieser Form von der Firma KELLY
CHEMICAL CORPORATION im Handel vertrieben. Solche Pigmente sind
in verschiedenen Farben, die durch den Verweis "Pantone", einem standardisierten Farbangleichungssystem,
gekennzeichnet sind, und für
verschiedene Schwellentemperaturen erhältlich.
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Die
Verwendung von solchen thermochromen Produkten in Zahnzement, der
dazu bestimmt ist, Inlays, Kronen oder Brücken zu befestigen, ist bekannt.
So beschreibt die Patentanmeldung
US
2002/0152929 ein solches Zahnfüllungsprodukt, das bei Umgebungstemperatur
und einer der Körpertemperatur
des Patienten nahekommenden Temperatur eine gebrochen weiße Tönung besitzt,
wodurch es nicht sichtbar ist, wenn es mit einer Krone aus Keramik
abgedeckt wird, und das, wenn es abgekühlt (oder je nach der Art des
verwendeten thermochromen Produkts erwärmt) wird, eine charakteristische
Farbe annimmt, wodurch der Arzt eventuelle Überstände des Produkts um den Zahn
herum ausmachen kann, die sich im Verlauf der Verfüllungsvorgangs
ergeben können,
um diese zu beseitigen, wobei das Füllungsprodukt dann wieder seine
ursprüngliche Tönung annimmt,
wenn der Wärmestimulus
aufhört.
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Erfindungsgemäß wird die
Menge des thermochromen Produkts, das in das Harzgrundmaterial eingebaut
wird, gleichzeitig ausreichend, um dem Stift eine Färbung zu
verleihen, die es dem Arzt ermöglicht,
ihn durch seine Farbe ausfindig zu machen (und ihn gegebenenfalls
dem entsprechenden Bohrer mit der gleiche Farbe zuzuordnen), und,
um ihn nicht lichtundurchlässig
zu machen, ausreichend gering ausgelegt, damit er während der gewöhnlichen
Beleuchtungszeit mit einer Polymerisierungsdentallampe ausreichend
Licht durchlassen kann, um die Polymerisierung eines Fixierungsprodukts
sicherzustellen.
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Vorzugsweise
liegt nach der vorliegenden Erfindung der Gehalt an thermochromem
Produkt zwischen 0,1 und 1 Gew.-% des Harzgrundmaterials und/oder
0,02 bis 0,2 Gew.-% des Stifts.
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In
einer Ausführungsform
der Erfindung ist das thermochrome Produkt so beschaffen, dass sein
Farbverlust bei einer Schwellentemperatur zwischen 30 und 40°C und vorzugsweise
um die 31°C
stattfindet.
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Die
verwendeten Pigmente können
vorteilhafter Weise in Mikrokapseln eingeschlossen sein, die sie vor
einem direkten Kontakt mit dem Harzgrundmaterial bewahren, und deren
Hülle aus
einem mit dem Grundmaterial des Stifts biokompatiblen Produkt besteht,
insbesondere einem Acrylharz.
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Erfindungsgemäß kann das
Harzgrundmaterial mindestens ein Monomer auf Basis von Bisphenol
A enthalten, wobei dieses Monomer auf Grundlage des Harzes BISGMA
sein kann.
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Außer der
Tatsache, dass es die vorliegende Erfindung dem Arzt ermöglicht,
die Art des Stifts angesichts seiner Farbe erkennen zu können, ist
sie ebenfalls von besonderem Interesse bei der Wiederbehandlung
eines zuvor versorgten Zahns. Im Falle des Wiederaufbaus eines wurzelbehandelten
Zahns mittels eines transparenten Stifts ist es nämlich für den Arzt,
der einen erneuten Eingriff am Zahn vornehmen möchte, aufgrund der Transparenz
des Stifts besonders schwierig, seine genaue Positionierung zu erkennen.
Erfindungsgemäß wird es
möglich,
den Stift erneut wahrnehmbar zu machen, indem man ihn seine Farbe
wieder annehmen lässt,
und zwar, indem man den oberen Teil des Zahns beispielsweise mit
einem auf ihn gerichteten Strahl kalten Mediums (Luft oder Wasser)
abkühlt.
Aufgrund der Reversibilität
des thermochromen Produkts verliert der Stift seine Farbe wieder,
sobald die Abkühlung
aufhört.
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Die
Erfindung hat auch ein Herstellungsverfahren nach Anspruch 12 durch
Pultrusion eines Stabs zum Gegenstand. Vorzugsweise liegt die Temperatur,
bei welcher die Pultrusion erfolgt, unter 200°C.
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Nach
der vorliegenden Erfindung wurde ein Dentalstift dadurch hergestellt,
dass dem Harz, das den Grundstoff eines Verbundstifts bildet, eine
bestimmte Menge thermochromer Pigmente zugesetzt wird. Genauer ausgedrückt besteht
der Zahnstift aus einem Harzgrundstoff, beispielsweise einem Epoxidharz-
oder Methacrylharzgrundstoff, in den eine bestimmte Menge thermochromer
Pigmente und herkömmlicher
Weise lange, in einer Richtung verlaufende und durchgehende Fasern,
die aus einem transparenten Material bestehen, und vor allem Fasern
eingemischt wurden, die ein strahlenundurchlässiges Produkt enthalten, wie
beispielsweise ein Metalloxid und insbesondere Zirkon. Das Ganze
wird gemäß eines
auf dem Gebiet der Dentalstifte bekannten Verfahrens, d.h. in zwei
wesentlichen Schritten hergestellt, und zwar einem ersten Schritt
der Pultrusion, die einen Stab liefert, und einem zweiten Schritt
der mechanischen Bearbeitung, in dessen Verlauf dem Stift seine
Form und seine Abmessungen verliehen werden.
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Der
Zahnstift nach der vorliegenden Erfindung muss Transparenzeigenschaften
aufweisen, die ihn, sobald er in den Wurzelkanal des Zahns eingesetzt
ist, Lichtstrahlen durch den Zahnkanal hindurchtreten und diese
Strahlung am Umfang des Stifts verteilen lassen, um die Polymerisierung
eine Verfüllungsprodukts
sicherzustellen, das zum Einsetzen zwischen den Dentalstift und
seiner Aufnahme vorgesehen ist. Ein solcher Zahnstift muss somit
Lichtdurchlässigkeits-
oder Transparenzeigenschaften haben, die ausreichen, damit der Polymerisierungsvorgang
mit Erfolg durchgeführt
werden kann.
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Der
Zahnstift nach der Erfindung muss außerdem, wenn er sich außerhalb
des Zahns befindet, und wenn er einer Umgebungstemperatur ausgesetzt
ist, d.h. die unter der Schwellentemperatur liegt, eine Färbung haben,
die ausreicht, damit der Arzt seine Farbe leicht erkennen kann.
Auf diese Weise wird es möglich, dem
Stift eine bestimmte Farbe zu verleihen, die vom Durchmesser des
Stifts abhängt
und der Farbe des Bohrers entspricht, den der Arzt verwendet, um
den Wurzelkanal des Zahns aufzubohren und ihn in den gewünschten
Durchmesser zu bringen.
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Die
diesem Stift zugeordnete Farbe wird durch die in der Masse von diesem
enthaltenen Eigenfarbe erhalten, und nicht durch einen Zusatz wie
beispielsweise einer Farbspur oder dem Anbringen einer diesem hinzugefügten farbigen
Ringdichtung, wodurch kostspielige Handgriffe wie auch Fehlerrisiken
vermieden werden.
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Erfindungsgemäß wird darauf
geachtet, dass die Menge an thermochromen Pigmenten, die dem Harzgrundstoff
zugesetzt werden, einerseits die mechanischen Güteeigenschaften des Stifts
nicht beeinträchtigt und
andererseits nicht den Durchlass der Lichtmenge behindert, die zur
Polymerisierung seines Fixierungsprodukts notwendig ist.
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In
der nachstehenden Tabelle I ist eine bestimmte Anzahl an Parameterm
für erfindungsgemäße Dentalstifte
dargestellt. Somit stellen die Spalten der nachstehenden Tabelle
aufeinanderfolgend den Bezug der verwendeten Farbe, den Prozentanteil
der Pigmente in einem Harzgrundstoff, der aus Bisphenol A besteht, den
interlaminaren Scherfestigkeitswert und die Biegefestigkeit, welcher
der Stift jeweils widerstehen kann, und schließlich noch den Durchlass des
Lichts am Anfang bzw. Ende der Polymerisierung dar, wobei diese Messungen
bei einer Umgebungstemperatur um die 25°C durchgeführt wurden, die sich also unter
der Schwellentemperatur ansiedelt. TABELLE
I
| Pigment
Pantone-Referenz | Prozentanteil
der Pigmente im Harz (in Gewicht) | Interlaminare Scherfestigkeit | Biegefestigkeit | Lichtdurchlass
in mm
– Beginn
der Polymerisation
– Ende
der Polymerisation |
| Farblos
(Ref.
JTO) | – | 65
MPa | 1600
MPa | 45
mm
40 mm |
| Gelb
YT-31
Pantone
108C | 0,6
% | 67
MPa | 1640
MPa | 20
mm
17,5 mm |
| Rot
RT-31
Pantone
186C | 0,6
% | 64
MPa | 1620
MPa | 20
mm
17,5 mm |
| Blau
BT-31
Pantone
301U | 0,3
% | 67
MPa | 1660
MPa | 17,5
mm
15 mm |
| Grün
DT-31
Pantone
335C | 0,4
% | 66
MPa | 1630
MPa | 20
mm
17,5 mm |
| Schwarz
LT-31
Pantone
5C2X | 0,4
% | 63
MPa | 1646
MPa | 20
mm
17,5 mm |
| Orange
OT-31
Pantone
021C | 0,2
% | 62
MPa | 1593
MPa | 30
mm
25 mm |
| Violett
VT-31
Pantone
278C | 0,4
% | 62
MPa | 1648
MPa | 25
mm
20 mm |
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Die
in dieser Tabelle wiedergegebenen Werte wurden aus Versuchen erhalten,
die an Stäben
aus Verbundwerkstoff mit einem Durchmesser von 2,5 mm durchgeführt wurden,
und die dann bearbeitet wurden, um Stifte herzustellen. Die mechanischen
Scher- und Biegeeigenschaften wurden jeweils nach den Standards
ISO 14130 und 14125 ermittelt.
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Der
Abstand zwischen den Auflagen betrug 12,5 mm für das interlaminare Scherverhalten
und 50 mm für
das Biegeverhalten.
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Der
aufgeführte,
den Lichtdurchlass betreffende Wert entspricht einer maximalen Länge der
Probe, die eine vollständige
Polymerisation eines Tropfens fotopolymerisierbaren Harzes ermöglicht,
das dazu bestimmt ist, die Fixierung des Stifts im Wurzelkanal des
Zahns sicherzustellen, und bei dem es sich um die Marken "SEALBOND BONDING
RESIN" oder "DENTIN ENAMEL RESIN" handelte, die von
der Firma BISCO hergestellt werden.
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Das
Protokoll, das erstellt wurde, um den Lichtdurchlass zu messen,
war folgendes:
- a) es wurde eine 50 mm lange
Probe genommen,
- b) diese Probe wurde alle 5 mm mit einer Gradeinteilung versehen
und in eine 1 mm dicke Platte aus schwarzem Kunststoff gesteckt,
die keine Lichtfilterung zuließ,
- c) auf das untere Ende der Probe wurde ein Tropfen polymerisierbaren
Harzes von der Art derjenigen, die zuvor erwähnt wurden, aufgetragen,
- d) das obere Ende der Probe wurde 40 Sekunden lang einer Bestrahlung
ausgesetzt, die von einer Polymerisierlampe mit einer Leistung von
400 W/cm2 abgegeben wurde,
- e) wenn das Harz unter diesen Beleuchtungsbedingungen nicht
ganz polymerisierte, wurde die Länge
der Probe um 5 mm gekürzt,
- f) die drei vorstehenden Arbeitsabläufe wurden solange wiederholt,
bis der Harztropfen vollständig
polymerisiert war.
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Unter
diesen Bedingungen entspricht der Lichtdurchlass der maximalen Länge der
Probe, die eine vollständige
Polymerisierung des Harztropfens ermöglicht.
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Wenn
man die Ergebnisse in Bezug auf den erfindungsgemäßen Stift
mit den Eigenschaften eines ansonsten identischen Stifts vergleicht,
in den aber kein thermochromes Produkt eingebaut worden war (siehe
1. Zeile der Tabelle), stellt man fest, dass die interlaminare Scherfestigkeitseigenschaft
praktisch insgesamt beibehalten wird, wie auch immer das verwendete
thermochrome Pigment war, und dass selbiges auch auf die Biegefestigkeit
zutrifft.
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Was
die Lichtdurchlasseigenschaft anbelangt, so stellt man fest, dass
diese in einem erheblichen Anteil gesenkt ist, man stellt aber auch
fest, dass sie es trotzdem ermöglicht,
eine totale Polymerisation bei einem Stift mit einer Länge von
16 mm zu bewerkstelligen, was (im Wesentlichen) der maximalen Länge der
Stifte entspricht, die in der Dentaltechnik verwendet werden.
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Selbstverständlich lassen
sich auch mehrere thermochrome Pigmente mit unterschiedlichen Farben verwenden,
um eine neue Farbe oder eine neue Farbtönung zu erhalten. TABELLE II
| Pigment
Pantone-Referenz | Prozentanteil
der Pigmente im Harz (in Gewicht) | Interlaminare Scherfestigkeit | Biegefestigkeit | Lichtdurchlass
in mm
– Beginn
der Polymerisation
– Ende
der Polymerisation |
| Grün: Mischung aus
Blau BT-31 und Gelb YT-31 | Blau
0,05 %
Gelb 0,25 % | 71
MPa | 1596
MPa | 25
mm
17,5 mm |
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Wie
in der vorstehenden Tabelle II dargestellt ist, hat man also in
den Harzgrundstoff, aus dem der Stift hergestellt wird, blaue und
gelbe Pigmente gemischt, die, sobald der Stift fertig ist, einen
grünen
Stift ergeben, dessen interlaminare Scher- und Biegeeigenschaften
vollkommen beibehalten sind, und dessen Durchlasscharakteristik
17,5 mm beträgt.
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Es
wird klar, dass, je höher
der Gehalt des Stifts an thermochromem Produkt ist, umso gesättigter
die Farbe des Stifts bei Umgebungstemperatur wird, was dazu führt, dass
einerseits seine Ortsbestimmung bei der Auswahl des Arztes vor dessen
Einsetzen in den Wurzelkanal und andererseits bei einem Wiedereingriff, wenn
der Zahn gekühlt
wird, begünstigt
wird, der Lichtdurchlass aber dann weniger gut sein wird, wenn der Stift
eingesetzt ist. Es wurde festgestellt, dass ein Gehalt an thermochromem
Produkt zwischen 0,02 und 0,2 Gew.-% des Stifts oder zwischen 0,1
und 1 Gew.-% des Harzgrundstoffs einen Lichtdurchlass sicherzustellen vermochte,
der ausreichte, um die Polymerisierung eines Fixierungsprodukts
ganz sicher zu gewährleisten, wobei
gleichzeitig ermöglicht
wird, dass der Stift bei Umgebungstemperatur eine Farbe behält, die
ausreicht, damit er leicht auffindbar ist.