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Die vorliegende Erfindung betrifft
ein Verankerungssystem für
eine orthodontische Vorrichtung zum Heilen von Fehlausrichtung von
Zähnen,
welches einen Knochenanker aufweist, der chirurgisch in den subperiostalen
Kanal eines Patienten eingesetzt wird. Der Knochenanker weist eine
Knochenanlagefläche
auf, die gegen den Skelettknochen platziert wird, um die Osseointegration
mit dem Knochen zu ermöglichen.
Ein Abutment wird an dem Knochenanker befestigt, nachdem die Knochenintegration zwischen
dem Knochenanker und dem Skelettknochen erfolgt ist.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Skelettverformungen zeigen sich während des
Wachstums eines Menschen oder können
durch Ereignisse wie zum Beispiel Trauma, Tumonesektion oder systematischer
Erkrankung erworben werden.
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Die Korrektur von Knochenverformungen kann
eine chirurgische Behandlung erfordern, um die verformten Knochen
wieder in ein "normales" Verhältnis
zurück
zu positionieren, oder kann durch orthopädisch geführte Knochenbewegung erfolgen. Derzeit
werden Stifte oder andere transosseale (knochendurchdringende) Vorrichtungen
in Verbindung mit einigen chirurgischen Verfahren zum Verankern oder
Bewegen der Knochen verwendet, und um die Knochenposition während Behandlung
und Ausheilung aufrechtzuerhalten. Diese in den Markknochen eindringenden
knochendurchdringenden Vorrichtungen haben ihre Einschränkungen
in einigen Bereichen des menschlichen Skeletts. Im Kieferknochen gibt
es Zahnwurzeln und sich entwickelnde Schmelzkeime bei Jugendlichen,
die eine Verwendung von Stiften verhindern. Die Korrektur von Gesichtsverformungen
stellt klinische Herausforderungen dar, die zu dieser Erfindung
ge führt
haben. In anderen Bereichen, wie zum Beispiel dem Schädel, ist
der Knochen zu dünn,
um eine knochendurchstoßende
Vorrichtung zu stabilisieren. Falls oder wenn Druck ausgeübt wird,
werden die Stifte aus die Stellung losgelöst und verhindern die Korrektur
der Schädelverformung.
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Oft sind Zahnfehlausrichtungen die
frühesten
Anzeichen von maxillarer (Oberkiefer) oder mandibularer (Unterkiefer)
Wachstumsdisharmonie. Nach der Erkennung ist es möglich, das
Wachstum der Segmente des Schädel-Gesichts-Skeletts
zu leiten, um die Notwendigkeit einer chirurgischen Korrektur der
Deformierung zu minimieren. Maxillare Unterentwicklung (Defizienz)
existiert in allen drei Dimensionen. Querdefizienz des Oberkiefers
wird gewöhnlich
von Kieferorthopäden
mittels orthopädischer
Gaumenerweiterung behandelt. Morphologisch ist dies aufgrund des
Vorliegens einer offenkundigen Mittelgaumennaht möglich. Defizienz
im Oberkiefer in der vertikalen oder vorne – hinten (anterior – posterior,
A-P) Richtung ist durch orthopädische
geführte
Bewegungen nicht zufriedenstellend durchgeführbar aufgrund eines Fehlens
einer existierenden querverlaufenden Nahtlinie. Orthopäden verwenden orthopädischen
Zug primär
in der A-P-Dimension zum Steuern oder Leiten der Entwicklung des
Unterkieferknochens zu einer zu bevorzugenden Position. Unterkieferdefizienz
kann durch funktionale Vorrichtungen korrigiert werden, die den
Unterkiefer nach vorne positionieren und vermutlich ein hinten liegendes
kondyläres
Adaptionswachstum ermöglichen, das
den Unterkiefer in dieser vorderen Position stabilisiert.
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Patienten mit Gaumenspalte weisen
oft Quer-, vordere, hintere und vertikale Fehlbildung des Oberkiefers
auf. Die Behandlung dieser Patienten beinhaltet oft orthodontische
Ausrichtung der Zahnfach-(Zahnlager-)Segmente vor einer Knochentransplantation
der Zahnfachdefekte. Die Defekte können jedoch groß und schwer
zu handhaben sein, wenn der Patient jung ist. Das Milchzahngebiss
kann auch schwer zu handhaben sein, da nichtausreichende orthodontische
Verankerung vorliegt. Dies kann eine definitive Ausrichtung der
Bögen verhindern,
bis der Patient den Beginn deszweiten Lebensjahrzehnts erreicht
hat.
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Alle orthodontischen und orthopädischen Kräfte unterliegen
Newtons "Gesetz der reziproken Kräfte". Wenn eine Kraft angewendet
wird, um ein Objekt wie zum Beispiel einen Zahn zurückzuziehen, existiert
eine "gleiche und entgegengesetzte" Kraft zum Bewegen eines anderen
Zahns oder Objekts vorwärts.
Der Widerstandswert der Zähne
ist als Verankerung bekannt. Kieferorthopäden können diese reziproken Tendenzen
durch Verwendung einer als ein Kopfgestell bekannten extraoralen
Kraft verschieben, um den Widerstandswert der Zähne zu vergrößern.
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Die Mitarbeit des Patienten ist jedoch
oft unzureichend. Viele Patienten wollen das Kopfgestell nicht tragen,
was die orthodontische Therapie und oft das Endergebnis gefährdet. Orthodontische
Kräfte sind
gewöhnlich
durchgehend, sie wirken 24 Stunden am Tag. Realistisch werden die
meisten Patienten das Kopfgestell nicht länger als 10–12 Stunden am Tag tragen.
Deshalb wird die hintere Verankerung typischerweise 40–50% der
Zeit verstärkt.
Viel zu oft wird inkonsistente Verwendung oder offenkundige Nichteinhaltung
diesen Effekt noch mehr reduzieren. Der durch den Gaumen verlaufende
Bogendraht oder -stab allein wird reziproke Kräfte zwischen den Zähnen hervorrufen,
an denen der Draht befestigt ist. Er wird keine speziellen Eigenschaften
in diese Zähne über die
einfachen Zusatzwerte der selben beiden Zähne hinaus implantieren. Sowohl
Kieferorthopäden
als auch ihre Patienten werden eine Vorrichtung begrüßen, die
einfach zu installieren ist, die Notwendigkeit beseitigt, extraorale
Vorrichtungen zu tragen, dabei hilft, die Gesamtzeit zu verkürzen, und
ein vorhersagbareres Ergebnis erlaubt.
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Frühere Arbeiten in diesem Gebiet
belegen, dass in den Knochen eingesetzte Implantate (endosseale
Implantate) zum Verankern orthodontischer Kräfte für Zahnbewegung verwendet werden
können. Diese
Studien zeigen an, dass knochenintegrierte Implantate als Verankerung
für die
Neuausrichtung der Zähne
ohne reziproke Bewegung durch die Implantate verwendet worden sind.
Alle dieser Implantate wurden tief in den Knochen eingesetzt.
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In Knochen eingesetzte Implantate
sind aus zwei Gründen
nicht bei Kindern und Jugendlichen geeignet. Erstens und hauptsächlich werden
Knochen-Implantate in ein Loch eingesetzt, das in den Zahnfach-(Zahnlager-)Bereich
des Kieferknochens gebohrt wird. Einsetzung eines Knochen-Implantats in
diese Bereiche wird noch nicht durchgebrochene Zähne beschädigen, die in diesen Bereichen
gebildet werden. Da die kindlichen und jugendlichen Patienten noch
wachsen, wird ein Knochen-Implantat mit fortschreitender vertikaler
Entwicklung des Zahnfachknochens vergraben werden und würde fortschreitend
auf eine niedrigere Höhe
bis zu einem Punkt sinken, an dem es unzugänglich, nicht verwendbar, und
inhärent
schwer zu entfernen wird.
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Bei Kindern oder Jugendlichen mit
Schädelverformung
steht der Neurochirurg oder Facharzt für plastische Chirurgie oft
einem sehr schwierigen, gefährlichen
Eingriff gegenüber,
den Schädel
aufzuschneiden und abrupt die Schädelknochen umzupositionieren.
Dies beinhaltet beinahe immer Kommunikation mit der Schädelhöhle und
birgt damit die mit solchen Vorgehensweisen verknüpften schwerwiegenden
Risiken. Knochen durchstoßende
Stifte zum Verankern von Expansionsvorrichtungen im Schädel sind
unvereinbar, da sie in die harte Hirnhaut oder Stirnhöhle eindringen
würden,
oder aufgrund der Dünne
des Schädels
die Stifte aus ihrer Stellung gelöst werden und nicht in der
Lage sein würden,
die erforderlichen Knochenbewegungen zu verankern. Die Verwendung
knochendurchstoßender
Stifte in kleinen Knochen wie zum Beispiel den Händen ist ausgeschlossen, da
die Abmessung der Stifte größer als die
Markhöhle
der beabsichtigten Knochen ist.
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In der orthopädischen Chirurgie ist es manchmal
erforderlich, Vorrichtungen an einem Knochen zu befestigen. In dem
Fall von Trauma kann dies erforderlich sein, um die Fragmente zu
stabilisieren, während
der Heilungsprozess stattfindet. In anderen Fällen ist es erwünscht, Kräfte auf
einen Knochen auszuüben,
der mangelhaft hinsichtlich seiner Größe oder fehlgeformt ist. Es
gibt eine als Distraktionsosteogenese (DO) bezeichnete Technik,
die die Dehnung eines Knochens mit einer Dehnungsvorrichtung erlaubt,
nachdem die kortikale Oberfläche eingeschnitten
wurde.
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Zum Stabilisieren dieser Vorrichtung
werden Gewindestifte tief in den Knochen eingeführt. Diese Stifte sich als
knochendurchstoßende
Stifte bekannt. Sie arbeiten gut in langen Knochen, aber es besteht auch
die Notwendigkeit, Vorrichtungen an dünnen Knochen wie zum Beispiel
dem Schädel
oder Unterkiefer zu befestigen. Der subperiostale Knochenanker ist
erfolgreich in dieser Hinsicht getestet worden und wird Chirurgen
ermöglichen,
Vorrichtungen an kleinen oder dünnen
Knochen unter Verwendung von Oberflächeanhaftungstechnik zu befestigen.
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Die Ziele dieser Endung können wie
folgt festgestellt werden:
- 1. Sie sollte nicht
tief in den Knochen eindringen, sondern sollte an der kortikalen
Oberfläche
befestigt werden.
- 2. Sie sollte dünn
sein, um unter dem weichen Gewebe gegen den Knochen anzuliegen,
ohne eine merkliche Entzündung
oder Verdickung zu erzeugen.
- 3. Sie sollte Vielseitigkeit der Befestigung aufweisen, um eine
Rolle für
eine orthodontische Verankerung, eine orthopädische Verankerung anzunehmen,
oder andere Vorrichtungen wie zum Beispiel einen Schrittmacher,
ein Hörgerät, eine
Prothese, Insulinpumpe oder andere medizinische oder Dentalvorrichtung
am Knochen zu befestigen.
- 4. Sie muss ausreichende Scherfestigkeit aufweisen, um Kräften standzuhalten,
die von den orthodontischen oder orthopädischen Vorrichtungen auf sie
ausgeübt
werden, oder um Vorrichtungen zu stabilisieren, die an ihr befestigt
werden können.
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Der Stand der
Technik
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Die Verwendung von Implantaten zum
Ersetzen fehlender Zähne
ist in alten Dokumenten erwähnt.
In der modernen Zahnmedizin erfolgte eine Wiederaufnahme des Interesses
an der Verwendung von in Knochen eingesetzten Implantaten in den 1950er
Jahren.
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Die einzigen beiden Typen von Verankerungssystemen
für orthodontische
Vorrichtungen im Stand der Technik sind die seit Generationen verwendeten
Zahnmanschetten und die Verwendung derselben als Verankerungen,
und die jüngere
Verwendung zylindrischer, in Knochen eingesetzter Implantate als Verankerungen.
Diese in Knochen eingesetzten Implantate sind entweder unbeschichtete
oder beschichtete Implantate.
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Das Brånemark System®, das
in den frühen 1980er
Jahren eingeführt
wurde, hat gezeigt, dass ein in Knochen eingesetztes Implantat aus
kommerziellem reinen Titan als ein Abutment für orthodontische Vorrichtungen
verwendet werden kann. Wenn das Implantat für ausreichende Zeit unbelastet
ruhen gelassen wird, erfolgt Knochenintegration, Brånemark,
Zarb, Albrektsson, Tissue-Integrated Prothesis, [Gewebeintegrierte
Prothese] Quintessence Books 1985.
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Klinisch gibt es mit Hydroxylapatit
beschichtete, zylindrische, Knochen-Implantate seit 1984, Kent JN,
Block MS, et al.: Biointegrated hydroxylapatite coated dental implants
five year clinical observations [Biointegrierte hydroxylapatitbeschichtete
Zahnimplantate, fünf
Jahre klinische Beobachtung]. J Amer Dent Assoc., anerkannt 1990.
Beinahe alle Studien haben gezeigt, das beschichtete Knochen-Implantate
nach einer beträchtlichen
Zeitspanne nach der Implantation mehr Knochenkontakt als unbeschichtete
Implantate aufweisen.
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Das US-Patent Nr. 4,379,694, 12.
April 1978, Riess, offenbart zwei Formen beschichteter, Knochen-Implantate.
Eine Form ist eine flache Metallplatte mit einer Sattelform, die
in eine Vertiefung eingeführt
wird, welche durch Einschneiden in den Knochen ("milling prep of
the bone" – Fräsvorbereitung des
Knochens) gebildet wird. Dies ist daher ein in den Knochen eingesetztes
Implantat, da es unter die originale Außenfläche des Kieferknochens eingesetzt wird.
Um die Platte herum befindet sich eine Beschichtung aus einem geringeren
Teil von Polymethylmethacrylat (PMMA) und einem Hauptteil von resorbierbarem
gesintertem Trikalziumphoshat.
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Beide Versionen des Riess-Implantats
weisen eine Reihe von Öffnungen
in der Oberfläche
auf in die Tabletten aus Trikalziumphosphat eingeführt werden.
Es ist gut bekannt, dass Trikalziumphosphat schließlich in
Knochen resorbiert wird, wie durch Riess bestätigt wird, und Riess stellt
fest, das Knochen in diese Öffnungen
hineinwächst.
Dieses Knochenwachstum in die Öffnungen
würde einen
stabilen mechanischen Verschluss bilden, was einen jeglichen anderen
Typ von Bindung des Implantats an den Knochen irrelevant machen
würde.
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In einem Artikel, in dem seine Feststellung und
eine frühere
Studie zitiert sind, wird berichtet, dass Abreißtests gezeigt haben, dass
die durchschnittliche Bruchbelastung von β-TCP-Blöcken sich nicht bedeutend von
Hydroxalapatit untescheidet, und dass sich β-TCP direkt an den Knochen oder dazwischenliegendes
Fasergewebe bindet, Kotani S, Fujita T, Nakamura T, Yamamuro T,
Bone Bonding mechanism of β-tricalcium
phosphate [Knochenbindungsmechanismus von β-Trikalziumphosphat], J. Bio.
Mat. Res. 25: 1303–1315,
1991.
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Es ist ferner bereits bekannt, ein
subperiostales Implantat zum Verankern einer orthodontischen Vorrichtung
in Menschen zu verwenden, siehe WO 92 14417A. Die in Menschen verwendeten
subperiostalen Implantate sind oft auf zahnlose Patienten begrenzt
gewesen, bei denen existierenden Zähne nicht die Platzierung des
Implantats auf dem Kieferknochen behindern, wobei die Implantate
lediglich auf den Knochen aufgelegt wurden. Die subperiostalen Implantate
in Menschen sind verwendet worden, um einen oder mehrere künstliche
Zähne zu
verankern, wo die Grundkraft zusammendrückend und nicht scherend ist,
wie bei einem Anker, so dass das Implantat solchen Kräften nicht
standhalten muss.
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In Situationen, wo aufgrund des Verlustes
eines Knochens ein Knochen-Implantat kontraindiziert ist, ist ein
subperiostales Implantat verwendet worden. Eine Metallplatte wird
gegossen, um über
den Knochen, jedoch unter das Zahnfleisch oder die Wurzelhaut zu
passen. Ein solches Implantat ist im US-Patent Nr. 4,693,686, 15.
September 1987, Sendax gezeigt. Ein kleineres vorgefertigtes subperiostales
Implantat aus einer biegsamen Metallplatte ist im US-Patent Nr.
4,702,697, 27. Oktober 1987, Linkow offenbart.
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In einigen aufgezeichneten Fällen wurden
im Stand der Technik klassische subperiostale Implantate, die zum
Verankern künstlicher
Zähne verwendet und
mit Hydroxylapatit beschichtet wurden, in menschliche Kieferknochen
implantiert, und eine Bindung mit dem Knochen war feststellbar,
wenn das Implantat entfernt wurde.
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In WO 92 14417 A ist beschrieben,
wie ein solches subperiostales Implantat zum Verankern einer orthodontischen
Vorrichtung verwendet werden könnte.
Die vorliegende Erfindung ist eine Verbesserung eines solchen subperiostalen
Implantats.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Als ein orthodontisches Verankerungssystem
zur Behandlung von Wachstumsdisharmonie, Knochendeformation, Knochenatrophie,
und Fehlausrichtung der Zähne
wird ein subperiostaler Knochenanker chirurgisch in einen subperiostalen Kanal
am Skelettknochen gesetzt, wodurch Knochenintegration zwischen subperiostalem
Knochenanker-Knochenanlagefläche und
dem Knochen ermöglicht
wird. Sobald sich der subperiostale Knochenanker mit dem Knochen
integriert hat, werden verschiedene Vorrichtungen oder Abutments
an dem subperiostalen Knochenanker befestigt. Die Befestigung kann
aus einem Gaumenstab, einem Draht, Expansionsvorrichtungen oder
anderen an Zähnen
befestigten Vorrichtungen bestehen, die an entweder extraoralen
oder intraoralen Zugvorrichtungen befestigt werden können, um
die Knochensegmente zu bewegen oder orthopädisch umzupositionieren, oder anderen
orthopädischen
Belastungssystemen zum Umpositionieren des Knochens.
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Als ein orthopädischer Anker wird der subperiostale
Knochenanker chirurgisch in einem subperiostalen Kanal an einem
Skelettknochen platziert, damit Knochenintegration zwischen dem
subperiostalen Knochenanker und der Knochenoberfläche erfolgenden
kann. Nachdem Knochenintegration erfolgt ist, können Vorrichtungen an dem subperiostalen Knochenanker
mit dem Zweck der Führung
von Bewegung der Knochen befestigt werden, mit denen Knochenintegration
der subperiostalen Knochenanker stattgefunden hat, um die Knochen
für Korrektur von
Knochenverformungen näher
zueinander oder weiter voneinander weg zu bringen.
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Der subperiostale Knochenanker kann
auch mit dem Knochen knochenintegriert und zum Verankern verschiedener
anderer medizinischer oder prothetischer Vorrichtungen verwendet
werden. Die Kategorien dieses Typs umfassen Herzschrittmacher, Insulinpumpen,
Herzdefibrillatoren, Prothesewachsmodelle, etc., sind jedoch nicht
hierauf begrenzt.
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Die Erfindung umfasst dementsprechend mehrere
Schritte und den Bezug eines oder mehrerer solcher Schritte zu jedem
der anderen sowie die Vorrichtung, die Merkmale von Konstruktion,
Kombinationen von Elementen und Anordnungen von Teilen darstellt,
welche zum Bewirken solcher Schritte ausgelegt sind, dies alles
wie in der folgenden ausführlichen
Offenbarung exemplifiziert ist, und der Umfang der Erfindung wird
in den Patentansprüchen
definiert.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die Erfindung wird unter Berücksichtigung der
folgenden ausführlichen
Beschreibung derselben besser verstanden werden und die anderen
Aufgaben als die oben aufgeführten
werden deutlich werden. Diese Beschreibung bezieht sich auf die
beiliegenden Zeichnungen, in denen zeigen:
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1 eine
perspektivische Ansicht eines Knochenankers des Standes der Technik,
die ein mögliches,
daran befestigtes Abutment zeigt;
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2 eine
Explosionsseitenansicht des Knochenankers und Abutments von 1;
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3 eine
Ansicht des Knochenankers von 1 von
unten;
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4 eine
Oberflächenansicht
von 1, die die Gewindeöffnung darstellt;
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5 eine
Oberflächenansicht
einer alternativen Ausführungsform
des Knochenankers des Standes der Technik, die zwei Gewindeöffnungen darstellt;
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6 eine
intraorale Ansicht mit dem Knochenanker und einem Typ von Abutment
mit einem Gaumendraht, verbunden mit zwei umhüllten Zähnen;
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7 eine
intralorale Ansicht des Knochenankers des Standes der Technik und
eines Typs von Abutment mit einem gegossenen Gaumenstab, befestigt
an zwei umhüllten
Zähnen;
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8 den
Knochenanker verbunden mit einem Typ von Abutment, das an eine mit
zwei Backenzähnen
verbundene orthodontische Expansionsvorrichtung gelötet ist;
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9 eine
Vorderansicht eines Knochenankers gemäß der vorliegenden Erfindung,
die einen subperiostalen Knochenanker 102, ein Abutment 120,
einen Zylinder 150, und eine Zylinderschraube 170 und
Abutmentschraube 140 teilweise im Schnitt zeigt;
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10 eine
Bodenansicht des subperiostalen Knochenankers 102 von 9;
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11 eine
Draufsicht des subperiostalen Knochenankers 102 von 9;
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12 eine
invertierte Seitenansicht des subperiostalen Knochenankers 102 von 9;
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13 eine
Querschnittansicht des subperiostalenKnochenankers 102 von 12;
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14 eine
Seitenansicht einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung eines subperiostalen Knochenankers 114;
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15 eine
Querschnittansicht des subperiostalen Knochenankers 114 von 14;
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16 eine
Bodenansicht einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung, eines subperiostalen Knochenankers 116;
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17 eine
Querschnittansicht des subperiostalen Knochenankers 116 von 16;
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18 eine
Bodenansicht einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung, eines subperiostalen Knochenankers 118;
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19 eine
Querschnittansicht des subperiostalen Knochenankers 118 von 18
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20 eine
gedrehte Seitenansicht des Zylinders 150 von 9;
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21 eine
Bodenansicht des Zylinders 150 von 9;
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22 eine
Querschnittansicht des Zylinders 150 von 20;
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23 eine
Seitenansicht des Zylinders 165, einer alternativen Ausführungsform
des Zylinders 150 von 20;
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24 eine
Bodenansicht des Zylinders 165 von 23;
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25 eine
Querschnittansicht des Zylinders 165 von 23;
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26 eine
Draufsicht des Abutments 120 von 9;
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27 eine
Querschnittansicht, teilweise im Schnitt, des Abutments 120 von 26;
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28 eine
Bodenansicht des Abutments 120 von 26;
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29 eine
gedrehte Seitenansicht der Abutmentschraube 140 von 9;
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30 eine
Querschnittansicht der Abutmentschraube 140 von 29;
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31 eine
Seitenansicht einer Abdeckschraube 180;
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32 eine
Seitenansicht einer Abdeckschraube 186, einer alternativen
Ausführungsform der
Abdeckschraube 180 von 31;
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33 eine
Querschnittansicht der Abdeckschraube 186 von 32; und
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34 eine
gedrehte Seitenansicht, teilweise im Schnitt, der Zylinderschraube 170 von 9.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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A. Orthodonische Anwendungen
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Das orthodontische Verankerungssystem (20)
des Standes der Technik umfasst zwei Teile; den subperiostalen Knochenanker
(21) und das Abutment (22). Diese sind mit einem
Gaumenstab (24) oder Gaumendraht (28) verbunden,
der an Kronen oder Bändern
(25) um die Zähne
befestigt ist, um unbeweglich gehalten zu werden. Das Abutment,
der Gaumenstab und der Gaumendraht, wie sie dargestellt sind, werden
gewöhnlich
bei der orthodontischen Behandlung verwendet.
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Wie in den 1 bis 4 gezeigt
ist, weist der subperiostale Knochenanker (21) eine kreisförmige Oberfläche (30)
auf, die die Knochenanlagefläche darstellt.
Die kreisförmige
flache Form ist nur ein Beispiel. Der subperiostale Knochenanker
kann oval, quadratisch, rechteckig, dreieckig sein oder eine jegliche
andere Form aufweisen, um den auf ihn einwirkenden Kräften standzuhalten.
Es kann bevorzugt sein, eine konkave oder konvexe Form von kleineren oder
größeren Radien
zu haben, um zur Kontur der Knochenoberfläche zu passen, auf die er aufgebracht
werden wird. Diese Knochenanlagefläche (30) ist mit einer
gleichmäßig pyramidenförmigen Struktur dargestellt,
welche sowohl den Oberflächenbereich vergrößert als
auch besser in der Lage ist, den Scherkräften standzuhalten, die durch
die orthodontischen oder orthopädischen
Kräfte
auferlegt werden. Es wird erwartet, dass andere Auslegungen widerstandsfähiger gegen
Scherkräfte
sein können.
Eine Formgebung mit ringförmigen
Nuten stellt eine alternative Ausführungsform dar. Die Anzahl
und Größe der Nuten
kann von der gezeigten Form variiert werden. Der subperiostale Knochenanker
(21) weist eine Oberfläche
mit einem schrägen
Außenbereich
(31) und einem mittleren kreisförmigen Bereich (36)
auf. Der Außenbereich
(31) schließt
an den äußeren Umfang
der Ankerknochenanlagefläche
(30) an. Die Mitte der unteren Oberfläche (36) weist wenigstens
eine Gewindeöffnung
(32) auf. Es kann mehr als eine Gewindeöffnung vorhanden sein, je nach
der Notwendigkeit, Drehkräften
standzuhalten. Wenn der subperiostale Knochenanker zuerst installiert
wird, wird in der Gewindeöffnung
(32) eine konventionelle Heilschraube, nicht gezeigt, installiert,
um das Eindringen von angrenzendem Gewebe in die Öffnung zu verhindern.
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Der erste Knochenanker hatte einen
Durchmesser von 8 mm (50 Quadratmillimetern). Die kleinere Größe bietet
einen großen
Vorteil darin, dass er einfacher einzuführen und weniger empfindlich
gegenüber
topographischen Variationen der Knochenoberfläche ist. Es wird ferner erwartet,
dass größere Größen von
150 Quadratmillimetern oder größer benötigt werden
können,
um Torsionskräften
standzuhalten.
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Die Struktur des subperiostalen Knochenankers
(21) besteht aus Titanlegierung. Es wird erwartet, dass
andere geeignete Materialien stattdessen verwendet werden können.
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Diese werden Metalle, Kunststoffe
und Verbundstoffe einschließen.
Die Oberfläche,
außer
der Anlagefläche
(30) zwischen Knochenanker und Knochen, ist glatt. Der
Umfang ist dünn
und abgeschrägt, um
Beschädigung
von weichem Gewebe zu verhindern.
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Der Knochenanker wies eine Beschichtung aus
Kalziumhydroxylapatit von 50 Mikron auf. Die Dicke der Beschichtung
kann variieren und die Oberfläche
kann eine andere knochenaktive Beschichtung als Kalziumhydroxylapatit
aufweisen. Die Kalziumhydroxylapatitbeschichtung wurde unter Verwendung konventioneller
Praktiken durch Plasmasprühen
auf das Metall aufgebracht. Dieses Spray besteht aus einer überhitzten
Lösung
von Hydroxylapatit aufgebracht auf die angeraute Titanlegierung.
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5 ist ähnlich zu 4, hat jedoch eine ovale
Form und weist zwei Gewindeöffnungen
(32) auf. Diese Ausführungsform
ermöglicht
zwei Befestigungen an der selben Vorrichtung. Dies kann nützlich zum
Verhindern von Dreh- oder Torsionsreaktionen sein.
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Wie in 6 gezeigt
ist, wird der Gaumendraht (28) an die beiden Bänder (25)
von zwei Backenzähnen
oder anderen Zähnen
gelötet
und drückt gegen
den Hals (34) des Abutments (22). Dieser Gaumendraht
(28) kann aus 0,051 Zoll orthodontischem Edelstahldraht
hergestellt werden.
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7 zeigt
den gegossenen Gaumenstab (24), der an zwei Bänder (25)
gelötet
ist, die an Backenzähne
zementiert sind. Dieser Gaumenstab (24) ist an ein konventionelles
prothetisches Abutment geschraubt, welches in den subperiostalen
Knochenanker (21) geschraubt ist. Der gegossene Gaumenstab
ist starrer und kann nützlicher
für kritische
Kontrolle der Verankerung, höhere
Kraftstärken,
oder zum Wegbewegen eines oder mehrerer Zähne sein.
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8 zeigt
einen subperiostalen Knochenanker (21) verbunden mit einer
orthodontischen Expansionsvorrichtung (40), die mit einem
massiven transpalatalen Stab (29) verbunden ist, welcher
an Manschetten (25) an zwei Backenzähnen gelötet ist. Aktivie rung der Expansionsvorrichtung
(40) wird die Backenzähne,
an die die Bänder
(25) zementiert sind, wegschieben.
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Die 9 bis 13, 20 bis 22, 26 bis 31 und 34 offenbaren
eine bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung. Die Grundkomponenten dieser Ausführungsform sind ein subperiostaler
Knochenanker 102, ein Abutment 120, eine Abutmentschraube 140, ein
Zylinder 150, eine Zylinderschraube 170 und eine Abdeckschraube 180.
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Der subperiostale Knochenanker 102 ist
allgemein ähnlich
zu dem subperiostalen Knochenanker 21, der in den 1–4 gezeigt
ist. Es sind eine Knochenanlagefläche 103, 7,7 mm2, eine zylindrische Außenfläche 106, ein abgeschrägter Außenbereich 107,
eine obere ebene Außenfläche 108 und eine äußere Sechskantfläche 109 vorhanden.
Von der Mitte der äußeren Sechskantfläche 109 nach
unten offen ist eine Gewindeöffnung 111.
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Die Knochenanlagefläche 103 des
subperiostalen Knochenankers 102 weist beabstandete, sich kreuzende
Nuten 104 auf, die gleichförmige Pyramiden 105,
von 1,6 mm2 bilden, jeweils mit einer Neigung
von 45°.
Es ist eine mittlere Pyramide umgeben von neun vollständigen Pyramiden
und 16 Teilpyramiden vorhanden. Die Knochenanlagefläche 103 ist mit
Kalziumhydroxylapatit beschichtet.
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Das Abutment 120 ist allgemein
zylindrisch mit einer Mittelöffnung
oder Bohrung. Das Abutment 120 weist eine obere ebene Außenfläche 121 auf,
unter der sich eine zylindrische Außenfläche 123 befindet,
unter der eine abgeschrägte
Außenfläche 124 vorgesehen
ist. Unter der abgeschrägten
Außenfläche 124 befindet
sich die untere ebene Außenfläche 125.
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Angrenzend an die Innenkante der
oberen ebenen Außenfläche 121 und
an der Oberseite der Öffnung
befindet sich eine obere abgeschrägte Innenfläche 127, die zu einer
inneren Zwölkantfläche 128 führt, unter
der sich eine untere abgeschrägte
Innenfläche 129,
eine obere zylindrische Innenfläche 130 und
eine obere ebene Innenfläche 131 befindet. Unter
der oberen ebenen Innenfläche 131 befindet sich
eine innere Sechskantflä che 133,
unter der eine untere ebene Innenfläche 134 liegt, unter
der sich eine untere zylindrische Innenfläche 135 befindet,
die an die untere ebene Außenfläche 125 angrenzt.
Die innere Zwölfkantfläche 128 und
die obere ebene Innenfläche 131 sind
um 15° versetzt
aus einem Grund, der im Folgenden noch erklärt wird.
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Die untere ebene Außenfläche 125 ruht
auf der oberen ebenen Außenfläche 108 des
subperiostalen Knochenankers 102. Die innere Sechskantfläche 133 passt über die äußere Sechskantfläche 109 des
subperiostalen Knochenankers 102, was bei Verriegelung
in richtiger Position wie im Folgenden erklärt, entweder seitliche oder
Drehbewegungen des Abutments 120 in Bezug sowohl zu dem
subperiostalen Knochenanker 102 als auch dem Knochen des Patienten
verhindert.
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Die Abutmentschraube 140 weist
an der Oberseite eine äußere Sechskantfläche 141 auf,
unter der sich eine zylindrische Außenfläche 142 befindet,
in der eine zylindrische Außennut 143 vorgesehen
ist. Unter der zylindrischen Außenfläche 142 befindet
sich ein Außenhals 144,
unter dem ein Schaft 146 mit Außengewinde vorgesehen ist.
Von der äußeren Sechskantfläche 141 hängt eine Öffnung 147 mit
Innengewinde ab.
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Ein konventioneller O-Ring (nicht
gezeigt) passt in die äußere zylindrische
Nut 143 der Abutmentschraube 140. Die Abutmentschraube 140 passt
in gleitenden Eingriff in die Öffnung
des Abutments 120, wobei die zylindrische Außenfläche 142 mit
der oberen zylindrischen Innenfläche 130 des
Abutments 120 ineinander greift. Die Oberfläche unter der
zylindrischen Außenfläche 142 ruht
auf der unteren ebenen Innenfläche 143 für das Abutment 120. Der
Schaft 146 mit Außengewinde
geht durch die Öffnung
des Abutments 120 hindurch und wird in den Gewindeöffnung 111 des
subperiostalen Knochenankers 102 durch Festziehen der äußeren Sechskantfläche 141 geschraubt.
Die Oberseite der äußeren Sechskantfläche 141 steht über die
Oberseite des Abutments 120 so vor, dass der Orthodont
die Abutmentschraube 140 auf dem subperiostalen Knochenanker 102 festziehen
kann. Wenn die Abutmentschraube 140 festgezogen wird, wird
der O-Ring zusammengedrückt,
wodurch eine Ansammlung von Speichel in der Gewinde öffnung 111 des
subperiostalen Knochenankers 102 unter der oberen ebenen
Außenfläche 108 verhindert
wird.
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Der Zylinder 150 weist eine
obere ebene Außenfläche 151 auf,
unter der sich eine obere abgeschrägte Außenfläche 152 und eine obere
zylindrische Außenfläche 153 befindet.
In den Seiten der oberen zylindrischen Außenfläche 153 sind horizontale Öffnungen 154 vorgesehen,
in die konventioneller orthodontischer Draht 194 oder Teile
einer orthodontischen Vorrichtung passen. Unter der oberen zylindrischen
Außenfläche 153 befindet
sich eine untere abgeschrägte
Außenfläche 155,
und eine äußere ebene
Mittelfläche 156.
Unter der äußeren ebenen Mittelfläche 156 befindet
sich eine äußere Sechskantfläche 157,
unter der sich eine untere ebene Außenfläche 158 befindet.
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Durch die Achse des Zylinders 150 hindurch verläuft eine Öffnung mit
einer oberen zylindrischen Innenfläche 159, einer oberen
ebenen Innenfläche 160,
einer inneren zylindrischen Mittelfläche 161, einer abgeschrägten Innenfläche 162 und
einer unteren zylindrischen Innenfläche 163.
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Die untere ebene Außenfläche 158 des
Zylinders 150 ruht auf der oberen ebenen Außenfläche 121 des
Abutments 120. Die untere zylindrische Innenfläche 163 passt über die äußere Sechskantfläche 141 der
Abutmentschraube 140. Der Durchmesser der unteren zylindrischen
Innenfläche 163 ist
größer als
der maximale Durchmesser der äußeren Sechskantfläche 141,
so dass die Drehposition der äußeren Sechskantfläche 141 nicht
die Drehposition des Zylinders 150 beeinflusst.
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Die äußere Sechskantfläche 157 des
Zylinders 150 wird fest mit der oberen ebenen Innenfläche 131 des
Abutments 120 zusammengefügt. Wenn das Abutment 120 in
richtiger Stellung verriegelt bleibt, kann der Zylinder 150,
und folglich die orthodontische Vorrichtung in 12 Positionen in
30° Inkrementen
verriegelt werden. Da die innere Zwölfkantfläche 128 und die innere
Sechskantfläche 133 der
oberen zylindrischen Innenfläche 130 um
15° versetzt
sind, können
die obere zylindrische Innenfläche 130 und der Zylinder 150 gleichzeitig
gedreht und in 24 verschiedenen Drehpositionen in 15° Inkrementen
verriegelt werden.
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Die Zylinderschraube 170 weist
eine obere ebene Außenfläche 171,
eine obere zylindrische Außenfläche 172,
einen Außenhals 173 und
einen Schaft 174 mit Außengewinde auf. Von der oberen ebenen
Außenfläche 171 hängt eine
innere Sechskantfläche 176 ab.
Die Zylinderschraube 170 passt in und durch die Öffnung des
Zylinders 150.
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Der Boden der oberen zylindrischen
Außenfläche 172 ruht
auf der oberen ebenen Innenfläche 160 des
Zylinders 150. Der Schaft 174 mit Außengewinde
wird in die Öffnung 147 mit
Innengewinde der Abutmentschraube 140 geschraubt und greift
mit dieser ineinander. Die Orthodont zieht die Zylinderschraube 170 durch
Verwendung eines konventionellen Werkzeugs mit der inneren Sechskantfläche 176 fest.
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Das Abutment 120, der Zylinder 150,
die Abutmentschraube 140 und die Zylinderschraube 170 weisen
eine bekannte Auslegung auf und stellen Standardkomponenten des
Nobelpharma Implant Systems dar. Sie sind hier nicht detailliert
beschrieben, außer
wenn sie sich von den bekannten Komponenten unterscheiden.
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Die Abdeckschraube 180,
auch als eine Heilschraube bezeichnet, weist einen geschlitzten
Kopf 181, eine obere ebene Fläche 182, eine untere
ebene Fläche 183,
einen äußeren Hals 184 und
einen Schaft 185 mit Außengewinde auf.
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Die Abdeckschraube 180 wird
in die Gewindeöffnung 111 des
subperiostalen Knochenankers 102 eingeführt. Die Abdeckschraube 180 verbleibt
in der Gewindeöffnung 111 des
subperiostalen Knochenankers 102, bis die Knochenbindung
vollständig ist
und das Abutment 120, der Zylinder 150, und die orthodontische
Vorrichtung befestigt werden. Die Zusammensetzung des subperiostalen
Knochenankers 102, des Abutments 120, der Abutmentschraube 140,
des Zylinders 150 und der Abdeckschraube 180 besteht
aus handelsüblichem
reinem Titan.
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Die 16 & 17 offenbaren
eine alternative Ausführungsform
des subperiostalen Knochenankers 102, der in den 9–13 gezeigt
ist. Der subperiostale Knochenanker 116 umfasst drei Zapfen 117, die
sich unter die Knochenanlagefläche 103 erstrecken.
Diese Zapfen 118 werden in den Knochen gebohrt, wenn der
subperiostale Knochenanker 116 in dem subperiostalen Kanal
platziert wird. Die Zapfen 117 durchstoßen die Oberfläche des
Knochens und halten den subperiostalen Knochenanker 116 an richtiger
Stelle, wenn die Knochenintegration erfolgt.
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Die 18 & 19 offenbaren
eine alternative Ausführungsform
des subperiostalen Knochenankers 102, der in den 9–13 gezeigt
ist. Der subperiostale Knochenanker 118 weist ein mit Gewinde versehenes
durchgehendes Loch 119, und, wie in den 32 & 33 gezeigt ist, eine Abdeckschraube 186 mit
einem spitzen Ende 187 auf. Wenn die Abdeckschraube 186 in
den subperiostalen Kanal gesetzt wird, wird das spitze Ende 187 in
das mit Gewinde versehene durchgehende Loch 119, durch
den subperiostalen Knochenanker 118 und in den Knochen
geschraubt. Das mit Gewinde versehene durchgehende Loch 119 durchstößt die Oberfläche des Knochens
und hält
den subperiostalen Knochenanker 116 an richtiger Stelle,
während
Knochenintegration erfolgt.
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Eine alternative Ausführungsform
erlaubt dem Orthodonten, die orthodontische Vorrichtung zu drehen.
Wie in den 14 & 15 & 23–25 gezeigt ist, weist der subperiostale
Knochenanker 114 keine äußere Sechskantfläche auf.
Daher kann das Abutment 120 frei auf dem subperiostalen
Knochenanker 114 gedreht werden, bis die Abutmentschraube 140 festgezogen
wird. Wie in den 30–32 gezeigt ist, weist der
Zylinder 165 eine untere abgeschrägte Innenfläche 166 anstelle der
wie in 27 gezeigten äußeren Sechskantfläche 157 auf.
Daher kann sich der Zylinder 165 frei auf dem Abutment 120 drehen, bis
die Abdeckschraube 180 festgezogen wird.
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Das Abutment 120 kann unterschiedliche Längen aufweisen,
um zu ermöglichen,
dass sich die orthodontische Vorrichtung in verschiedenen Abständen zum
Knochen befindet, an den der subperiostale Knochenanker 102 gebunden
wird. In diesem Fall wird die obere zylindrische Innenfläche 130 des
Abutments 120 länger
oder kürzer
gestaltet werden. Die passende zylindrische Außenfläche 142 der Abdeckschraube 140 wird
zur Anpassung auch länger
oder kürzer
gestaltet werden.
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B. Behandlungsverfahren
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Das orthodontische Verankerungssystem (20)
wird im Mund des Patienten in zwei Schritten installiert. Diese
Schritte werden für
das Verständnis der
Erfindung verallgemeinert. Das Beispiel wird so gewählt, dass
sich die Position zwischen den permanenten ersten Backenzähnen des
Oberkiefers befindet.
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Unter lokaler Betäubung wird ein Einschnitt im
vor deren Gaumen durchgeführt
und ein subperiostaler Kanal so erzeugt, dass der Kanal den subperiostalen
Knochenanker an der vorgeschlagenen Stelle platzieren wird. Konservative
Austrennung wird verwendet werden, damit die Gaumenrückbiegung
minimal und nur auf die Stelle des subperiostalen Knochenanker beschränkt wird,
um Wanderung des subperiostalen Knochenankers zu verhindern. Ein
oder mehrere subperiostale Knochenanker werden abhängig von
den Behandlungsanforderungen platziert. Frühere Erfahrung zeigt, dass
sorgfältige chirurgische
Technik zu sicherer Positionierung dieser subperiostalen Knochenanker
führen
wird, ohne dass Haltedrähte,
etc. benötigt
werden, um den Knochenkontakt auf flachen Oberflächen aufrechtzuerhalten. Auf
gekrümmten
Oberflächen
kann jedoch eine kleine Schraube oder Naht benötigt werden, um den subperiostalen
Knochenanker während
Knochenintegration in der bevorzugten Position zu halten.
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Der subperiostale Knochenanker wird
gewöhnlich
steril vom Hersteller geliefert. Er wird in den subperiostalen Kanal
gelegt, wobei große
Sorgfalt darauf verwendet wird, ihn direkt gegen den Gaumenknochen
zu platzieren. Der Einschnitt wird unter Verwendung von 4-0 Polyglactinnähten geschlossen. Dem
Patienten wird ein Rezept für
Antibiotika (typischerweise Penizillin oder Doxycyclin) und Schmerzmittel
gegeben. Dieser kurze chirurgische Eingriff sollte dem Patienten
nur minimale Unbequemlichkeit verursachen. Der Patient wird zuhause
von dem Chirurgen für
Nachsorge angerufen und zum Entfernen der Fäden eine Woche nach der Operation
besucht. Der Patient steht während
der Heilperiode unter regelmäßiger Beobachtung.
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Zwölf Wochen werden zugestanden,
damit Heilung und Knochenintegration erfolgen können. Der subperiostale Knochenanker
benötigt
die gleiche Knochenintegrationszeit wie diejenige, die für Knochenintegration
von mit Kalziumhydroxylapatit beschichteten, in Knochen eingesetzten
Implantaten benötigt
wird. Zum Freilegen des subperiostalen Knochenankers wird der Patient
lokal betäubt,
und ein kleiner Einschnitt wird direkt über dem subperiostalen Knochenanker
vorgenommen, der nur die Heilschraube (26) freilegt, welche
den kreisförmigen Mittelteil
(36) bedeckt und in das Innengewinde (32) jeder
Vorrichtung eingesetzt wurde. Das Abutment (22) wird in
den subperiostalen Knochenanker geschraubt. Das überlagernde weiche Gewebe kann auf
eine Dicke von 3 mm verdünnt
werden, um Reinigung der Abutmentschulter zu ermöglichen. Ein Abdruck wird genommen,
um die Bänderabutmentvorrichtung
und Gaumenkonturen auf einen Arbeitsguss zu übertragen. Dieser Arbeitsabdruck
wird in einem Dentallabor dazu verwendet, um den Gaumendraht oder
gegossenen Gaumenstab herzustellen, der an die Bänder gelötet werden wird.
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Der Gaumendraht (28) muss
starr sein und einen sehr großen
Durchmesser aufweisen. Ansonsten wird eine Verbiegung dieses Drahts
erfolgen und eine gewisse Vorwärtsbewegung
der Zähne,
an denen er befestigt ist, wird resultieren. Der Gaumendraht in
dem dargestellten Beispiel wurde aus 0,051 Zoll orthodontischem
Edelstahldraht in Versuchen hergestellt, die von den Erfindern durchgeführt wurden.
Nachdem die Herstellung abgeschlossen ist, wird die Baugruppe aus
Draht-Bändern
oder Stab-Bändern
an dem subperiostalen Knochenanker befestigt und an die zu stabilisierenden
Zähne zementiert.
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In dem gegebenen Beispiel wurden
die verbleibenden vorderen Zähne
unter Verwendung konventioneller orthodontischer Geräte zurückgezogen. Da
die verankerten Zähne
sich nicht bewegten, war die Verwendung von Zusatzgeräten wie
zum Beispiel Kopfgestellen, intraoralen Gummibändern, oder anderen Verstärkungsvorrichtungen
nicht erforderlich. Die Stellung der Zähne in bezug zu dem subperiostalen
Knochenankern kann durch Röntgenaufnahmen oder
physikalische Messungen gemessen und aufgezeichnet werden.
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Zum Abschluss der orthodontischen
Behandlung, wenn die Vorrichtung nicht mehr benötigt wird, wird die Entfernung
eine sehr kurze und einfache Prozedur darstellen, genau wie die
Einsetzung. Unter Verwendung lokaler Betäubung wird ein Einschnitt vorgenommen,
der den gesamten subperiostalen Knochenanker freilegt. Unter Verwendung
einer zu diesem Zweck ausgelegten Zange wird der subperiostale Knochenanker
entfernt.
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C. Behandlungsbericht
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In einer gleichzeitigen Untersuchung
wurden zwei subperiostale Knochenanker an dem Ramus eines Hundes
befestigt. Beide Vorrichtungen wurden Scherfestigungsuntersuchungen
unterzogen, die 160 bis 162 Pfund jeweils von Scherkraft erforderten,
um die mit Kalziumhydroxylapatit beschichteten subperiostalen Knochenanker
aus ihrer Stellung loszulösen. Basierend
auf diesen mechanischen Untersuchungen von subperiostalen Knochenankern
werden die subperiostalen Knochenanker kontinuierlich ausgeübten orthodontischen
oder orthopädischen
Kräften standhalten,
die allgemein im Bereich von 6 Unzen bis 20 Pfund liegen.
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Zum weiteren Bestätigen dieses Konzepts haben
klinische Versuche der Erfinder unter Verwendung von mit Kalziumhydroxylapatit
beschichteten dentalen subperiostalen Knochenankern und orthodontischen
Verankerungssystemen (20) gezeigt, dass ein auf dem Knochen
des Oberkiefers platzierter, mit Kalziumhydroxylapatit beschichteter
subperiostaler Knochenanker als ein Anker für orthodontische Behandlung
verwendet werden kann. An diesen subperiostalen Knochenankern befestigte
Zähne bewegten
sich nicht, wohingegen die nicht durch die subperiostalen Knochenanker
stabilisierten Zähne sich
bemerkenswert bewegten, wenn sie der reziproken Kraft ausgesetzt
wurden.
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Die Oberfläche des subperiostalen Knochenankers,
die gegen den Knochen anliegen wird, kann, wie gezeigt, strukturiert
sein, um den Oberflächenbereich
und Widerstand gegen Scherkräfte
zu vergrößern. Dies
ist nicht erforderlich, wenn eine Vorrichtung mit glatter Oberfläche mit
geeigneten Stärken für die ausgelegten
Kraftbelastungen knochenintegriert wird. Wenn der subperiostale
Knochenanker eine biologisch inaktive Substanz darstellt, muss er mit
einem knochenaktiven Material wie zum Beispiel Kalziumhydroxylapatit
beschichtet werden, um Knochenintegration zu fördern. Wenn ein subperiostale Knochenanker
selbst knochenaktiv ist, wie zum Beispiel ein Kunststoff oder Kollagen,
dann kann die zusätzliche
Beschichtung mit einem knochenaktiven Material unnötig sein.
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Es wird ferner verstanden werden,
dass die folgenden Patentansprüche
alle generischen und speziellen Merkmale der hier beschriebenen
Erfindung und alle Feststellungen des Umfangs der Erfindung abdecken
sollen, die wortlautgemäß sozusagen
dazwischen fallen.