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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein rotationssymmetrisches Verankerungselement
(Implantat) zur Verankerung im Knochengewebe, beispielsweise zur
permanenten Verankerung von künstlichen
Zähnen
und Zahnbrücken
im Kieferknochen. Das Verankerungselement besteht aus einem biokompatiblen Material,
beispielsweise Titan, und soll im Knochengewebe inkorporiert werden.
Nach der Implantation liegt der obere Teil des Implantats außerhalb
des Knochengewebes und ist zum Zweck der Befestigung eines Abstandstücks oder
einer Prothesenstruktur gestaltet.
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Es
ist bereits allgemein bekannt, mit Hilfe von Knochen-Verankerungselementen
aus Titan orale und extraorale Prothesen permanent im Knochengewebe
zu verankern. Um ein Lockern der Prothese zu vermeiden, ist es notwendig,
eine Einheilperiode mit direktem Kontakt zu schaffen, das heißt eine
exakte Übereinstimmung
ohne dazwischen liegendes, verbindendes Gewebe zwischen dem Verankerungselement
und dem umgebenden Knochengewebe. Es hat sich herausgestellt, dass
ein derartiger direkter Kontakt zwischen dem Knochen-Verankerungselement
und dem umgebenden Knochengewebe die besten Bedingungen für die permanente
Verankerung von beispielsweise Zahnprothesen leistet.
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Die
Verankerungselemente, die in den meisten Fällen schraubenförmig sind,
werden in den zu diesem Zweck speziell präparierten Kieferknochen in einem
zweistufigen Vorgang chirurgisch eingesetzt oder die Operation wird
ansonsten in einem Schritt durchgeführt. Bei dem zweistufigen Vorgang,
der bis jetzt für
Kieferknochenoperationen am geeignetsten war, wird das Verankerungselement
in einer ersten Operation chirurgisch in den Knochen eingesetzt, worauf
eine angemessene Einheilperiode folgt, während welcher die obere Endfläche des
Verankerungselementes vollständig
von einer intakten Schleimhaut abgedeckt ist. Während der Heilphase wächst das Knochengewebe
fest auf und bildet mit dem implantierten Verankerungselement eine
Einheit. In einer zweiten Operation wird das Verankerungselement freigelegt,
indem die Schleimhaut chirurgisch durchstochen wird und ein Verlängerungsstück oder
Abstandsstück
an dem Verankerungselement befestigt wird. Wenn die Operation in
einem Schritt durchgeführt
wird, darf das Verankerungselement bereits von Anfang an die Schleimhaut
durchstoßen,
wonach nach einer geeigneten Einheilperiode die Befestigung des
Abstandstückes
ohne Blutverlust (ohne chirurgischen Eingriff) durchgeführ werden
kann.
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Das
Abstandsstück
ist im Allgemeinen an dem Verankerungselement mittels einer Abstandsschraube
befestigt, die in eine zentrale Innengewindebohrung im Verankerungselement
eingeschraubt ist. Alternativ kann das Abstandsstück über eine Schraube
oder einen Stift, der in diese Bohrung hinein geht, im Verankerungselement
zementiert sein.
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Eine
derartige Bohrung in dem zentralen Befestigungsteil des Verankerungselementes
ist jedoch bezüglich
der Bedingungen seiner Implantation ein begrenzender Faktor. Die
Innenbohrung stellt einen Produktionsschritt dar, der die Kosten
erhöht,
nicht zuletzt weil das Gewinde mit kleinen Abmessungen und hoher
Präzision
geschnitten werden muss.
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Zusätzlich bringt
die zentrale Bohrung unvermeidlich eine Materialverringerung in
dem belasteten Teil des Verankerungselementes, was heißt, dass
ein erhöhtes
Bruchrisiko besteht, es sei denn diese wird auf eine geeignete Art
und Weise kompensiert, im Allgemeinen, indem das Verankerungselement
dicker als es ansonsten der Fall wäre, gemacht wird. Das Verankerungselement
hat somit einen Minimaldurchmesser, der aus Gründen der Festigkeit, wegen der
Kräfte,
welchen das Element beispielsweise im Kieferknochen während des
Kauens ausgesetzt ist, nicht unterschritten werden kann. In der
schwedischen Patentanmeldung 95.03291-8 – Dan Lundgren – ist beispielsweise
auch vorgeschlagen worden, eine Prothesenstruktur direkt an dem
Verankerungselement ohne irgendein dazwischen liegendes Abstandsstück zu befestigen.
Ein Vorteil einer derartigen Lösung
besteht darin, dass eine Komponente weniger benötigt wird. Die zentrale Bohrung
in dem oberen Teil des Verankerungselements kann auch mit einem
kleineren Durchmesser versehen sein, was das Einsetzen von etwas
schlankeren Verankerungselementen erlaubt, ohne dass irgendein Risiko des
Brechens unter Berücksichtigung
der Tatsache, dass die Materialdicke zwischen der zentralen Bohrung
und der Umfangsfläche
des Verankerungselementes zu klein ist, besteht. Selbst in diesem
Fall ist es jedoch immer noch notwendig, obwohl die Bohrung mit
einem kleineren Durchmesser gestaltet sein kann, eine Bohrung zu
haben, die die Materialdicke verringert und daher unvermeidlich
den kleinsten kritischen Durchmesser des Verankerungselementes begrenzt.
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Es
gibt viele Gründe
dafür,
warum es wünschenswert
ist, schlankere Verankerungselemente zu verwenden. Derartige Elemente
können
in Knochenbereichen verwendet werden, wo die zur Verfügung stehende
Knochenbreite sehr viel kleiner als zuvor ist. Es gibt eine Anzahl
von derartigen Anwendungen, bei den die zur Verfügung stehende Knochenbreite
zu klein gewesen ist, um die Verwendung von heutigen Implantaten
in einer klinisch zuverlässigen
Weise zuzulassen, weil diese Implantate zu dick gewesen sind.
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Es
ist bereits allgemein bekannt, ein Knochen-Verankerungselement ohne
eine obere Bohrung und mit einer darauf aufgesetzten mutterartigen Hülse zu gestalten,
siehe hierzu die
US 4,122,605 – Hirabayashi
und andere. Die Hülse
n ist auf das Verankerungselement an der gewünschten Position so aufgeschraubt,
dass sie an der Bodenfläche
einer Bohrung 6 in der Knochenoberfläche b
1 anliegt.
Die Prothesenstruktur in Form eines Zahns ist dann an der Hülse mittels
Zement 4 befestigt. Die Aufgabe dieser Anordnung ist jedoch unterschiedlich,
nämlich eine
Gegenkraft zum Knochen zu schaffen, um die Stabilität zu erhöhen.
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Obwohl
eine derartige Konstruktion es in der Theorie möglich machen sollte, schmalere
Befestigungen zu verwenden, ist die praktische Anwendung begrenzt.
Wenn die mutterartige Hülse
als Abstandsstück
funktionieren würde,
dann würde
diese keine exakte Position in Relation zu der gewindeförmigen Umfangsfläche haben,
mit allen Nachtei len, die dies mit sich bringt, und eine offene
mutterartige Hülse
erlaubt offensichtlich nur zementierte Lösungen.
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Die
GB-A-1291470 offenbart ein rotationssymmetrisches Verankerungselement,
wie im Oberbegriff des Patentanspruches 1 der vorliegenden Anmeldung
definiert, sowie ein Abstandsstück
zur Befestigung an dem Verankerungselement, wie im Oberbegriff des
Patentanspruches 5 definiert.
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verankerungselement
zur Verfügung
zu stellen, das die Implantationsmöglichkeiten vereinfacht, beispielsweise
die Anzahl der erforderlichen Komponenten reduziert, und das Vorteile
bezüglich
der Herstellungstechnik hat, bei dem die Befestigung zwischen Verankerungselement
und Abstandsstück durch
eine Schraubverbindung mit der Flexibilität, die eine derartige Verbindung
kennzeichnet, gebildet werden kann.
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Eine
weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine dichtere Verbindung zur
Verfügung
zu stellen, um das Risiko von Bakterienbefall und Eindringen von
Entzündung
in das weiche Gewebe, das die Anschlussstelle zwischen den zwei
Implantationsteilen umgibt, zu verringern.
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Eine
weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verankerungselement zur
Verfügung
zu stellen, das in Knochenbereichen mit sehr viel kleinerer Knochenbreite,
als dies zuvor möglich
gewesen war, zum Einheilen gebracht werden kann, ohne dass sich
mit Lösen
oder Brechen des Verankerungselementes befasst werden muss und das
unter anderem nicht von den vorstehend in Verbindung mit Hirabayashi und
anderen erörterten
Nachteilen begleitet ist.
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Gemäß der Erfindung
wird dies durch die Tatsache gelöst,
dass das Verankerungselement die Merkmale hat, wie sie im Patentanspruch
1 angegeben sind.
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Ein
auf diese Art und Weise gestaltetes Verankerungselement hat mehrere
Vorteile:
- – Das
Verankerungselement ist leichter zu implantieren, da es für die Abstandsbefestigung
eine Komponente weniger hat.
- – Das
Verankerungselement ist leichter herzustellen.
- – Das
Verankerungselement kann in Kiefern mit Zahnköpfen mit sehr kleiner (buccolingualer)
Knochenbreite implantiert werden.
- – Das
Verankerungselement kann in mediodorsaler Richtung des Zahnkopfes
enger zusammen platziert werden als dies bei traditionellen Verankerungselementen
möglich
war.
- – Die
Verankerungselemente können
häufig
zwischen Mandibularbogen und dem Lingual platziert sein und in einigen
Fällen
auch in der buccalen Knochenoberfläche des unteren Kiefers.
- – Die
Positionierung zwischen Mandibularbogen und Buccal/Lingual-Knochenoberfläche bedeutet, dass
in dem gleichen buccolingualen Querschnitt statt einem manchmal
zwei Verankerungselemente platziert sein können. Dies schafft insgesamt
die gleiche Stabilität
wie im Fall eines dickeren Verankerungselementes im gleichen Bereich.
- – Die
Positionierung der schlankeren Implantate bedeutet, dass diese bis
zu einem größeren Maß als dickere
Implantate, anstatt im spongiösen (Grobgitter)
Knochen im kompakten Knochen platziert werden können, wodurch ihre Kontaktoberfläche mit
dem umgebenden Knochen vergrößert wird.
- – Der
kleine Durchmesser der Verankerungselemente heißt, dass sie an mehreren Orten
platziert werden können,
wo ein begrenzter seitlicher Knochenraum besteht.
- – Die
Verankerungselemente können
auch an den Oberseiten der interalveolaren Knochensepta während oder
nach dem Ziehen von Zähnen
platziert werden, so dass sie als temporäre oder permanente Direktimplantate
verwendet werden können.
- – Die
chirurgische Technik ist vereinfacht, weil es möglich ist, eine einstufige
Technik zu verwenden und das Abschneiden der Kanten kann hiermit
beseitigt werden.
- – Es
besteht keine Notwendigkeit, große Hautlappen anzuheben, wodurch
der Komfort des Patienten erhöht
wird, den Kieferknochen schont und den Eingriff leichter macht.
- – Der
Anschluss zwischen dem Verankerungselement und dem Abstandsstück oder
der Prothesenstruktur kann hermetisch dicht gemacht werden oder
kann in alternativen Ausführungsformen überhaupt
weggelassen werden, bei denen Implantat und Abstandsstück ein durchgehendes Stück bilden.
Dadurch wird das Risiko von bakteriellem Befall und Eindringen von
Entzündungen in
das die Verbindung umgebende weiche Gewebe eliminiert.
- – Weil
das Abstandsstück
mit seiner Höhe
an die Dicke des weichen Gewebes angepasst werden kann, kann ein
optimales ästhetische
Erscheinungsbild erzielt werden.
- – Weil
das Verankerungselement einen kleinen Durchmesser haben kann und
somit nur sehr wenig Raum benötigt,
ist es auch sehr gut für
die Verwendung bei der kieferorthopädischen Behandlung (Korrektur
der Zähne)
zu verwenden, das heißt
einer schrittweisen Regulierung der Zähne unter Verwendung von relativ
kleinen Kräften.
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Die
Erfindung wird nun im Einzelnen im Folgenden anhand der begleitenden
Zeichnungen beschrieben, in welchen zeigt:
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1 eine
Seitenansicht eines traditionell schraubenförmigen Verankerungselementes
(Implantats) in einer Standardgestaltung;
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2 ein
schraubenförmiges
Verankerungselement gemäß der Erfindung
in einer Seitenansicht und einer Ansicht von oben;
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3 Beispiele von unterschiedlichen Abstandsstücken für das Verankerungselement;
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4 das
Verankerungselement, das mit einem solchen Abstandsstück und einem
so genannten Goldzylinder zur Befestigung einer Prothesenstruktur
versehen ist, und
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5 ein
Abstandselement, das aus einer externen Abstandshülse und
einer mit einem Innengewinde versehenen Sperrhülse besteht.
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Das
in der 1 gezeigte, bekannte Verankerungselement (Implantat)
besteht aus Titan oder einem anderen biokompatiblen Material. Es
hat einen mit Gewinde versehenen Teil 1, der in ein Loch,
welches zuvor im Knochen hergestellt (gebohrt) worden ist, so eingeschraubt,
dass seine Endfläche 2 ungefähr auf einer
Höhe mit
der Knochenoberfläche
zu liegen kommt, die in der Figur mit 3 bezeichnet ist.
Das Implantat hat an seinem oberen Teil einen äußeren Werkzeuggriff in Form
eines sechseckigen Teils 4 und ein Gewindeloch (Bohrung) 5 zur
Befestigung eines Verlängerungsstückes oder
Abstandsstückes, wenn
der in der Einleitung beschriebene, zweistufige Vorgang implementiert
wird. Bei diesem Vorgang ist das Verankerungselement während der
Einheilperiode durch eine Abdeckschraube abgedeckt, die fest in diese
Bohrung 5 eingeschraubt ist.
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2a zeigt eine entsprechende Seitenansicht
eines Verankerungselementes (Implantat) gemäß der Erfindung. Auch in diesem
Fall hat das Element eine mit einem Außengewinde versehene Umfangsfläche 6,
aber es hat keine Innenbohrung zum Befestigen eines Abstandsstückes oder
einer prothetischen Struktur. Statt dessen ist die Endfläche (Giebelfläche) 7 des
Verankerungselementes mit einem inneren Werkzeuggriff in Form eines
Schraubendreherschlitzes, eines Innensechsecks oder anderen inneren
Werkzeuggriffes 8, wie beispielsweise gemäß der schwedischen
Patentanmeldung 96.03477-2, Jörnéus und
anderen, zum Eingreifen eines Werkzeuges versehen, um das Verankerungselement
in ein Loch einzuschrauben, das in dem Knochen ausgebildet ist,
siehe hierzu 2b, die das Verankerungselement
von oben, und 2c, die den Querschnitt
durch den oberen Teil des Verankerungselementes zeigt.
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An
der Oberseite in der Nähe
der oberen Endfläche 7 geht
die gewindeförmige
Umfangsfläche in
einen glatten, ohne Gewinde versehenen Teil 9 über, der
zwischen 0,5 mm und 5 mm, vorzugsweise zwischen 1 und 2 mm Länge haben
kann. Der gewindelose Teil 9 ist konisch geformt und verengt
sich in Richtung auf die obere Endfläche 7. Der Konuswinkel kann
innerhalb weiter Grenzen variieren, liegt jedoch vorzugsweise zwischen
5° und 30°. Zwischen
der schraubenförmigen
Umfangsfläche
und dem sich verengenden Teil befindet sich in diesem Fall ein dazwischen
liegender, sich aufweitender Teil 10, der ein schlankeres
Verankerungselement repräsentiert,
der zwischen der zylindrischen, mit Gewinde versehenen Umfangsfläche und
dem konischen Teil 9 einen Übergang bildet.
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Der
konische Teil der Umfangsfläche
liegt nahe der oberen Endfläche 7 des
Verankerungselementes, jedoch zweckmäßigerweise mit einem leichten
Abstand d zur oberen Endfläche,
so dass auch zwischen dem glatten konischen Teil 9 und
der oberen Endfläche 7 ein
Außengewindeteil 11 liegt.
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Das
Verankerungselement besteht aus einem Material, das einen ausreichenden
Grad an Biokompatibilität
und Festigkeit hat, um in der Lage zu sein, permanent als ein Knochenanker
für prothetische
Strukturen in Form von Kronen, Brücken oder anderen Prothesen
zu dienen. Diese können
aus Keramikmaterialien, Metallen oder gewebekompatiblem Kunststoff
oder Kombination aus denselben bestehen.
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Für unterschiedliche
Indikationen können unterschiedliche
Kombinationen an Materialien verwendet werden. Wenn beispielsweise
aus Platzgründen
das Verankerungselement ein sehr kleines Volumen haben soll, kann
es einen Kern aus besonders festen Legierungen und einer Beschichtung
aus reinem Titan und/oder Hydroxyapatit bestehen, um dadurch die
Festigkeit des Verankerungselementes zu erhöhen, während gleichzeitig die Bindung
an den umgebenden Knochen optimiert ist. Das Verankerungselement
kann auch auf eine bekannte Art und Weise mit einem Typ von Wachstumsfaktor
beschichtet sein, der die schnelle Knochenbildung stimuliert und
somit das Annahmevermögen
des Elementes verbessert.
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Ein
Abstandsstück 12 ist
auf eine solche Art und Weise gestaltet, dass es am Halsteil des
Verankerungselementes befestigt werden kann, wie dies in 3 gezeigt ist. Das Abstandsstück ist als
eine Hülle
gestaltet, die in diesem Fall einen Durchgangskanal 13 hat,
der in seinem äußeren Teil
ein Innengewinde 14 hat, das mit den Gewindegängen an
der Umfangsfläche
des Verankerungselementes übereinstimmt
und an seinem inneren Teil eine glatt geschliffene konische Fläche 15 hat,
die mit dem konischen Teil 9 zusammenpasst. Diese Anordnung
erlaubt eine enge Befestigung zwischen dem Verankerungselement und
dem Abstandsstück.
Die Reibungskraft zwischen den zwei kongruenten, glatt bearbeiteten
Umfangsoberflächen,
kann eingestellt werden, einerseits als Funktion der Anziehkraft
oder Wahl des Materials und andererseits als Funktion des Konuswinkels
der Oberflächen.
Wenn dieser Winkel ausreichend klein ist, können die zwei Komponenten so
fest angezogen werden, dass es praktisch unmöglich ist, sie voneinander
zu unterscheiden (kalt schweißen).
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Das äußere Profil
des Abstandsstückes
besteht aus einem unteren Teil 16, der sich auf die obere
Endfläche
hin konisch aufweitet und der nach der Befestigung am Verankerungselement
eine Verlängerung
des Übergangsteils 10 bildet,
und einem äußeren Teil 16', der sich auf
die obere Endfläche
hin konisch verengt. Zwischen den zwei Teilen befindet sich eine
ringförmige
Schulter 17, an der die Basis eines konischen, so genannten
Gold-Zylinders 18 anliegen soll. Konische Gold-Zylinder
dieser Art sind an sich allgemein bekannt und bilden normalerweise
einen Teil der prothetischen Struktur, siehe beispielsweise US Des.
Nr. 353,674, und werden daher hier nicht im Einzelnen beschrieben.
Der Gold-Zylinder 18 ist an der Abstandshülse mittels
einer Sperrschraube 19 befestigt, deren Gewinde zum Innengewinde 14 der
Abstandshülse
passt.
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Alternativ
kann der Durchgangskanal 13 aus zwei Gewindebohrungen mit
unterschiedlichen Durchmessern bestehen, einerseits einem weiteren Teil 14', der zum Gewinde
der Umfangsfläche
des Verankerungselementes passt, und einem kleineren Teil 20 für eine kleinere
Befestigungsschraube 19, wie dies in der 3b gezeigt
ist.
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Der äußere, konisch
sich verengende Teil der Abstandshülse ist zweckmäßiger Weise
mit ebenen Eingriffsflächen 21 für ein Befestigungswerkzeug versehen,
das zum Befestigen einer Prothese verwendet wird, um zu verhindern,
dass das Anzugsmoment auf das Verankerungselement übertragen
wird.
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In
der in der 3b gezeigten Variante ist der
obere Teil der Abstandshülse
mit einem Eingriffsteil, beispielsweise einem Sechseck 22,
für ein
entsprechendes Befestigungswerkzeug versehen.
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In
der 4 ist das Verankerungselement mit sowohl befestigter
Abstandshülse 12 als
auch Gold-Zylinder 18 gezeigt.
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Der
Durchmesser des Verankerungselementes kann in Abhängigkeit
von dem Anwendungsbereich von mehreren Zehntel Millimeter aufwärts variieren.
Eine normale Abmessung für
die kieferorthopädische
Verankerung zur Korrektur von Zähnen wäre höchstwahrscheinlich
1 mm, während
2 bis 3 mm höchstwahrscheinlich
eine normale Abmessung für
die Verankerung von prothetischen Strukturen wären, obwohl größere Abmessungen
in Betracht gezogen werden können.
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Die
Art und Weise, mit welcher das Ende 23 des Verankerungselementes
gestaltet ist, bildet keinen Teil der vorliegenden Erfindung und
wird daher nicht im Einzelnen beschrieben. Es kann selbstschneidend
sein und drei symmetrisch angeordnete Kanäle 24 mit Schneidkanten
haben, wie dies schematisch in 2 gezeigt
ist.
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5 zeigt
ein Abstandsstück,
das aus zwei Teilen besteht, einerseits aus einer äußeren Abstandshülse 35 mit
einer innen liegenden konischen Fläche 36, die am konischen
Teil des Verankerungselementes auf die gleiche Art und Weise wie
bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen befestigt wird
und andererseits einer inneren Sperr hülse 37 mit einem Innengewinde 38 zum
Befestigen am oberen Befestigungsgewinde 11 des Verankerungselementes.
Die innere Sperrhülse
erstreckt sich nach unten in eine ringförmige Aussparung 39 in
der Abstandshülse 35 und
liegt mit ihrem Basisteil am Boden 40 dieser Aussparung
an. An der Oberseite hat die Sperrhülse ein Innengewinde 41 für eine Befestigungsschraube
für die
prothetische Befestigung. Die Abstandshülse 35 kann beispielsweise
wie das Verankerungselement aus Titan bestehen, während die Sperrhülse aus
Gold bestehen kann.
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Das
zweiteilige Abstandsstück
kann in solchen Fällen
verwendet werden, bei denen eine in Rotationsrichtung fixierte Abstandsstütze erforderlich ist,
beispielsweise im Fall von Abstandshülsen mit asymmetrischer äußerer Geometrie
(oval, elliptisch oder dergleichen) oder im Fall von winkelförmigen Abstandsstücken. Durch
Anziehen der Sperrhülse 37 an
der Abstandshülse 35 kann
diese in einer definierten Drehposition fixiert werden. Der äußere obere
Teil der Sperrhülse
hat zu diesem Zweck einen Werkzeuggriff in Form eines Sechsecks 42.
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Die
Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Beispiele begrenzt,
sondern kann innerhalb des Umfangs der anhängenden Patentansprüche variiert
sein. Somit ist hervorzuheben, dass das Verankerungselement sowohl
für zweistufige
als auch einstufige Vorgänge
zur Implantation im Knochengewebe verwendet werden kann.