JP2005518867A - セルフドリリングインプラント - Google Patents

Abstract

【課題】歯科用インプラント。
【解決手段】本体部分と頭部とを有し、本体部分は頭部から遠い側にある基端部分と、この基端部分に隣接したリードネジ山部分と、このリードネジ山部分に隣接した中間ネジ山部分と、頭部に隣接した先端ネジ山部分とを有し、頭部の内部には義歯を収容するための中央ボアとネジ山とが形成され、基端部分にはインプラントを回転したときに骨を切削する少なくとも１つの切削エッジを有し、さらに、本体部分は少なくとも１つのフルート（縦溝）を有し、このフルートは切削エッジで切り取られた骨片の除去を助けるための第１端部を少なくとも１つの切削エッジの近傍に有する。好ましくは、少なくとも２つの切削エッジと少なくとも２つのフルートとを有し、フルートは頭部へ向かって先端方向へ延び、中間部分の端部で終わり、先端ネジ山部分にはフルートを含む部分がない。

Description

本発明は、歯科の義歯の分野、特に歯科用インプラントに関するものである。

骨一体化（osseointegration）とは、臨床学的には無生物材料を機能装着している間にその材料を骨に臨床上無症候状態でリジッドに固定、保持させるプロセスと定義される。典型的な歯科のインプラントは上顎または下顎に骨一体化され、それに義歯が安定にアンカーされる。骨一体化を成功させるには手術部位でインプラントと骨組織とを互いに密に接触させる必要がある。インプラントは時間の経過とともに骨と一体化する（この間インプラントを動かしてはいけない）。インプラントが十分に一体化した後に義歯をインプラントに取り付けることができる。インプラントは義歯の安定な支持構造の役目をする。

インプラントの一体化作業では手術部位にインプラントを密着固定する必要があり、この手術部位へのインプラントの一体化作業では確実に骨一体化を行うために各種の技術が用いられている。例えば、ミクロレベルでの骨一体化を促進するための表面処理技術や表面輪郭を加工してマクロレベルでの骨一体化を助ける技術が挙げられる。従来用いられている多くのインプラントの外面にはネジ付が付けられている。このネジ付外面のネジ山が骨一体化操作でエイド（補助）の役目をする。

こうした典型的なインプラントを取り付ける際にはインプラントを取り付けるのに適した穴（ソケット）を作らなければならない。口腔外科医はドリルで患者の骨に適切な寸法の穴を開ける必要があるが、歯科用インプラントと同じ直径のドリルを用いて高速で穴をあけると骨にネクローシスを引き起こす危険がある。そのため一般にはそうした攻撃的でない方法を用いて穴を開ける。

通常は口腔外科医は穴をあけるドリルのサイズを徐々に大きくし、３〜５回かけて最終的に典型的なインプラントを収容するのに十分な大きさの直径を有する１つの穴にする。一回目のドリル操作では相対的に小さな穴を開け、ドリルの直径を順番に少しずつ大きくして穴の内径を拡大し、最後に所望の直径にする。許容可能な直径まで穴が拡大したときに骨に形成された穴に歯科用インプラントを差し込むことができる。このインプラント一体化が成功するか否かは骨とインプラント表面との間でミクロレベルで骨一体化が達成されるか否かのみに頼っている。そして、この骨一体化を成功させるためには骨に開けた穴にインプラントをぴったりと正確に取り付ける必要がある。しかし、一連のドリリング操作は揺れ（ウオビング）等のために変動するため、ぴったりと嵌めることは難しい。

そのため、一般には穴を所望の直径まで広げた後に口腔外科医はさらにさらに別のステップを実施する。この別のステップではドリルで形成した穴の表面にタップを用いてネジが切られ、それによって骨に達する基端部に螺旋状のネジ山が作られる。
「基端（proximal）」という用語は、手術部位が存在する骨の中心に最も近い方向または表面を表す時に用い、逆に、「先端（distal）」という用語は、骨の中心から離れた方向または表面を表す時に用いる。すなわち、タップ操作によって基端部では骨に達する螺旋ネジ山が作られる。

タップで使用したネジ山に対応するネジ山を外面に有するインプラントをタップ切削した穴のボアに螺合した後、手術部位は自然治癒するように処置される。時間が経過するとインプラントはタッピングされた骨と一体化する。手術部位での骨のネクローシスを避けるためにドリル操作およびタッピング操作は強くしないことが要求される。一般にドリル速度はかなり遅く、大抵は毎分１５回転である。
上記のような時間のかかる操作が必要である。一般には５回のドリル操作後にタッピングを行う。全ての操作はかなり遅い速度で行なわなければならない。このことは上記外科操作が複数のシテップを要し、これら全てのステップが低速度で行われ、従って、外科治療に長時間を要し、精度が低下するということを意味している。さらに、上記の外科操作はドリルセットやタップを含めた多くの工具を必要とする。

本発明は上記欠点のない歯科用インプラントを提供する。

本発明の歯科用インプラントは本体部分と頭部とを有し、本体部分は頭部から遠い側にある基端部分と、この基端部分に隣接したリードネジ山部分と、このリードネジ山部分に隣接した中間ネジ山部分と、頭部に隣接した先端ネジ山部分とを有している。頭部の内部には義歯を収容するための中央ボアとネジ山とが形成されている。基端部分にはインプラントを回転したときに骨を切削する少なくとも１つの切削エッジを有している。本体部分はさらに、少なくとも１つのフルート（flute、縦溝）を有している。このフルートは切削エッジで生じた骨片の除去を助けるための第１端部を少なくとも１つの切削エッジ近傍に有している。

好ましい実施例の本発明歯科用インプラントは少なくとも２つの切削エッジと少なくとも２つのフルートとを有している。特に好ましい実施例では各フルートは頭部へ向かって先端方向に延びているが、中間部分の端部で終わっている。従って、先端ネジ山部分はフルート表面を含む部分を持たない。

［図１］はセルフドリリング（self−drilling）インプラント１０を示している。インプラント１０は本体部分１２と頭部１４とを有している。インプラント１０は縦軸線１６を有している。この軸線１６は頭部１４から頭部１４から遠い方の基端部分１８へ延びている。本体部分１２は基端部分１８と、リードネジ山部分２０と、中間ネジ山部分２２と、先端ネジ山部分２４とを有している。先端ネジ山部分２４は頭部１４に隣接している。
本体部分１２は一対のフルート（縦溝）部分２６、２８を有している。第１のフルート部分２６は［図１］に見える。第２のフルート部分２８の一部が［図２］に見える。
リードネジ山部分、中間ネジ山部分および先端ネジ山部分のピッチは同じで、インプラントが回転したときにネジは骨に切られた螺旋溝に沿って進む。

基端部分１８は［図２］に最もよく示されている。基端部分１８は第１切削刃（ブレード）４０と第２切削刃５０とを有している。第１切削刃４０は切削エッジ４２を有し、第２切削刃５０は切削エッジ５２を有している。第１フルート部分２６の一つの端部は第１切削刃４０の切削エッジ４２の隣りにあり、第２フルート部分２８の一つの端は第２切削刃５０の切削エッジ５２の隣りにある。第１切削刃４０および第２切削刃５０は縦軸線１６に対して互いに反対側に実質的に対称に配置され、切削エッジ４２と５３は縦軸線１６から基端部１８の先端面まで外側へ延びている。基端部１８の表面の先端エッジは［図２］の円６０で示されている。切削エッジ４２および５２の放射方向外側端部は［図２］に示す点４３および５３の所にある。

切削エッジ４２および５２を骨にセットし、インプラント１０を回転すると、切削エッジ４２、５２は患者の骨から骨片を切り取る。切削エッジ４２および５２によって切削された骨片は第１フルート部分２６および第２フルート部分２８の中へ流入する。［図１］から分るように、フルート部分を形成する前のインプラント１０は略円筒形のネジ付外側表面を有しているが、それを切り取っることでフルート部分、すなわち切除部分（relieved portion）ができる。［図１］に示すフルート部分２６は縦軸線１６に対してほぼ平行に延びている。従って、切削エッジ４２で切り取られた骨片はフルート部分に沿って先端方向へ流れる。

本発明のインプラント１０はセルフタッピング・セルフドリリングインプラントである。一般に、セルフタッピングとよばれる部品はホストの部位（この場合には骨）の中に食い込んでいかなければならない。切除された骨材料はネジ山の頂が骨を貫通することで圧縮されるか、逆に、ネジ山の頂が通れるように切除されなければならない。木ネジを軟らかい木材中にネジ込む場合には木材はネジ山の頂の片側に圧縮され、ネジは木材中を前進でき、ネジ山の頂は木材中に収容される。しかし、骨の場合にはこのような大きな圧縮はネジ山の頂部位に損傷を与え、ときにはネクローシスを起こすことがあるため許されない。ネジ表面近傍の骨の表面が圧縮によって損傷されないようにするためには切除された材料を取付部位から除去しなければならない。ホストの材料を大きく圧縮しない状態で切除された材料を除去するには取付部位の外部に通路を設けることしかない。本発明のインプラント１０には骨片を除去するための通路がフルート部分２６および２８によって与えられる。この通路をできるだけ短くするためにフルート部分２６および２８は軸線１６に対してほぼ平行に延びている。一般に、フルート部分２６および２８はリードネジ山部分２０および中間ネジ山部分２２の表面に沿って軸線１６と平行に延びている。しかし、以下で説明する理由から、フルート部分２６および２８は中間ネジ山部分２２の終端で終わっており、先端ネジ山部分２４には達していない。

インプラント１０を取り付ける際には、先ず最初にインプラントを取り付けるための外科手術部位の準備を行う。インプラントは柔組織とインプラントとを直接係合させることで取り付けできる。一般的な状況下では柔組織を切開し、必要な場合にはプロフィリングドリルを用いて顎骨の軸線１６上の所望位置に小凹点を作る。これによってインプラントの位置決めができる。次に、インプラントの頭部１４を以下で説明する工具で把持する。インプラント１０に基端方向への圧力を加え、インプラント１０を回転する。切削エッジ４２、５２が取付部位でホストから骨片の除去を始める。切削エッジによって生じた骨片はフルート部分２６、２８に沿って先端方向へ押し流される。インプラントの取付を容易にするためにネジ山部分２０、２２、２４の頂にも鋭い切削エッジが形成されている。インプラントは基端方向へ回転しながら進み、ネジ山の頂は切除後のホストの骨と係合する。この操作はインプラントが所望深さの所に取り付けられるまで続ける。

インプラントが基端方向へ進むにつれて、骨片はフルート部分２６、２８に流れ込み、ホストの骨の先端面より先端方向上方へ延びたこれらのフルート部分の所ではフルート部分２６、２８の外へ流れ出る。フルート部分２６の先端３０は［図１］で見られる。第２フルート部分２８もこの先端で終わっている。この第２フルート部分２８の先端は軸線１６に沿った軸線方向の上記先端３０の直径方向反対側の近傍に位置している。

フルート部分２６の先端３０は、インプラントが所望の取付深さに達した時にホストの骨の中に収容されている。［図１］に示すように先端ネジ山部分２４には追加的な数巻きのネジ山がある。［図１］では約３巻きのネジ山が付けてある。換言すれば、フルート部分２６、２８は先端ネジ山部分２４には達していない。
先端ネジ山部分２４をホスト部位に切り込む際に骨片がフルート部分２６、２８の外部へ最終的に流れ出るのを容易にするために必要に応じて外科医は取付部位を洗浄して追加の骨片を除去することができる。

インプラントが所望取付深さに達したときに骨片中はフルート部分２６、２８の中に維持されているのが望ましい。フルート部分２６、２８が先端ネジ山部分に達していないことによって骨片はフルート部分に満たされた状態を容易に維持できる。フルート部分２６および２８はインプラント１０の略円筒形のネジ山表面から切り出された表面を有するので、フルート部分２６、２８の表面はホストの骨から軸線１６に対して放射方向にかなり離れている。フルート部分２６、２８の表面とホストの骨の表面との間が離れているため、少なくともフルート部分２６、２８の表面の近傍での骨一体化法が不十分になるおそれがある。しかし、骨片をフルート部分２６、２８に満たした状態を維持することによって骨片を隣接するホストの骨と一体化でき、それによってホストの骨をフルート部分２６、２８の表面と一体化させることができる。ホストの骨をフルート部分２６、２８の表面近傍で確実に一体化させるためにフルート部分２６、２８の表面に骨一体化が促進されるような任意の処理をすることができる。この処理には例えばサンドブラストまたはガラスビーズ等によるブラスチングによる粗面処理、酸処理、その他の表面改質技術がある。

フルート部分２６、２８の表面以外のインプラント１０の表面は相対的に平滑である。ネジ山の頂から谷底までの表面および互いに隣接する谷底の間の谷はインプラントが取付部位に螺合されたときにホストの骨に沿って前進するが、その際に骨の損傷を最小にするために、この表面を相対的に滑らかにしてインプラント表面の骨に対する摺動を容易にする。しかし、インプラントの取り付けが終わると骨一体化が行われる。既に述べたように、骨一体化効果がより多く起るのはインプラント外面の螺旋ネジであるが、インプラント表面で直接行われるミクロの骨一体化もインプラントの安定性に関する大きな要因である。従って、上記表面は骨一体化が行われないほど平滑な表面にはしない。

インプラントおよびインプラントのネジ付部分を収容するための開口部をインプラントがどのようにして骨に作るかは［図１］から理解できよう。［図１］には切削エッジ４２、５２が概念的に示してある。この切削エッジ４２、５２が軸線１６からリードネジ山部分２０のネジ山の最初の巻きの近傍のインプラント外周まで放射方向外側へ延びていることは［図２］から分かる。リードネジ山部分２０、中間ネジ山部分２２および先端ネジ山部分２４のネジ山は通常の頂および谷底を有している。リードネジ山部分２０は３つの巻きのネジ山を有している。［図１］に６２で示した線は最初の３つの巻きの頂きに接している。この線６２は軸線１６に平行ではない。線６２は先端方向に軸線１６に対して外側へ延びている。すなわち、リードネジ山部分２０のネジ山の頂が描く直径は基端部から先端方向へ向かって増加する。従って、インプラントを回転すると、リード部分のネジ山の頂がより大きな直径を切除し、最後に中間ネジ山部分２２のネジ山の頂が収容される。このようにして、ネジ山のリード部分の３つの巻きの部分が進む間にネジ山の頂を収容するのに必要な骨の部分を頂が拡大する。

［図２］から分るように、軸線１６の放射方向外側に位置する切削エッジの端部は切削エッジ４２、５２の点４３、５３の所にある。すなわち、切削エッジ４２、５２はこの点４３、５３で規定される直径の外側にネジ山の谷底を収容するように骨を切削する。この点は［図１］に点４３として示されている。［図１］に示した線４５はインプラントの軸線１６に平行で、上記の切削エッジ４２の外側端部４３を通る線である。［図１］の線４７は中間部分２２および先端分２４のネジ山の谷底を通る線である。線４５は切削エッジ距離とよばれる距離だけ軸線１６からズレている。線４７は谷底線とよばれ、軸線１６から谷底線までの距離は谷底距離とよばれる。線４７と線４５との間の距離は矢印４９間で表される。

［図１］に示した距離４９はインプラントが骨へ向かって基端方向へ進む間に骨の表面に加えられる圧縮量を表している。骨は切削エッジ４２、５２によって切除され、円筒形の穴が残る。頭部のネジ山の頂によってさらに骨の切除が行われる。リード部分のネジ山の頂が骨の所定の位置を通過すると、骨は距離４９で示される総量だけ圧縮される。

軸線に対する線６２の角度が圧縮率を決める。すなわち、インプラント１２の回転速度が一定とすると、線６２と軸線１６との間の角度が大きければ大きいほど圧縮速度は速くなる。インプラントはリードネジ山部分の巻き数を増減させることによって所望の任意の圧縮率が得られるように設計することができる。

線４７と線４５との間の距離４９によって骨の表面が受ける圧縮率が決まる。その大きさは切削エッジ４２、５２の放射方向長さを変えることによって変えることができる。下にある骨との一体化を容易にするためにはある程度圧縮するのが望ましいということは当業者には理解できよう。しかし、圧縮し過ぎると圧縮された骨細胞がネクローシスする等の問題を引き起こすことがある。弱い低密度の骨にインプラントを取り付ける場合には、距離４９を大きくし、軸線１６と線４７との間の放射方向距離の１／３まで大きくすることができる。しかし、密度が高い骨ではそれよりはるかに小さく圧縮量でよく、約５％しか圧縮しない。この分野の当業者に周知のように人間の顎骨はかなり密度の異なる部分から成っている。上顎の背部は下顎の前部よりも柔らかい。相対的に柔らかい（すなわち低密度の）骨では高い圧縮量および高い圧縮率でも骨を損傷させない。しかし、高密度の骨ではそれよりはるかに低い圧縮量および圧縮率しか許容されないであろう。

［図１］に示すように、中間ネジ山部分２２は基端部１８から数えて４つ目のネジ山の巻きの頂から始まる。線６４は中間ネジ山部分２２および先端ネジ山部分２４のネジ山の頂と合流している。線６４は軸線６４に平行である。このことは中間ネジ山部分２２および先端ネジ山部分２４をホストの骨に通せるようにするためにネジ山の頂を収容するのに追加の切除が必要ないということを意味している。同様に、中間ネジ山部分２２および先端ネジ山部分２４のネジ山の谷底を結ぶ谷底線４７も軸線１６と平行である。これら２つのファクターは基端部１８およびリードネジ山部分２０が所定位置を通過すればその所定位置の骨を追加的に切除する必要がないということを意味している。

埋め込んだインプラント１０の表面の周りでホストの骨が成長し、その表面を取りこむことで骨一体化が起こる。基端部１８の全表面、リードネジ山部分、中間ネジ山部分２２および先端ネジ山部分２４の全てがホストの骨に密接する。セルフタッピング インプラントが骨に入る際にインプラントとホストの骨との間には余分な空間や隙間は全く生じない。ホストの骨と密接しないインプラントの部分はフルート部分２６、２８の表面部分だけである。そのためフルート部分２６、２８の周方向幅をできるだけ小さくし、インプラントの取付時に生じた骨片がフルート部分に沿って流れ、切除動作が行われる部位から離すための十分な空間を設ける必要がある。既に述べたように、フルート部分２６、２８の表面とそれを取り囲むホストの骨とで区画される通路は切削エッジによって切除された骨片で満たされている。この通路はインプラントが基端方向へ所望取付深さまで進んだときに骨片が入ったまま残るのが望ましい。フルート部分２６、２８は先端ネジ山部分２４に達していないので、先端ネジ山部分２４近傍のインプラント１０の表面の全周で周方向で接触する。上部の３巻きのネジ山（先端ネジ山部分２４のネジ山）は上方皮質と接触してインプラント上部と良く係合する。インプラントの安定化は主としてこの上方皮質で起こるので、一体化に使用可能な表面積を最大限設けるのが望ましい。そのための一つの方法はフルート部分２６、２８を骨片除去に必要な距離以上に先端方向に延ばさないことである。

インプラント１０の頭部１４はほぼ円筒形の外面７０を有している。この略円筒形表面７０の直径は中間および先端ネジ山部分のネジ山谷底の直径と実質的に等しくすることができる。頭部１４の円筒形表面７０の先端は外側に広がるテーパの付いた表面７２と一体になっている。

［図１］では頭部１４の一部が断面で示してある。頭部１４は内部ボア８０を有している。この内部ボア８０は軸線１６に対して一般に同心である。ボア８０の基端部にはネジ８２を付けることができる。このボア内部のネジ８２はインプラント１０に他の種々の構造物を固定するためのものである。治療の初期段階では治療キャップ（healing cap）を用いてボア８０の先端を閉じる。そして、インプラントを義歯の支持に用いるときには、ボア８０の内部ネジ８２とは逆のネジ山を有する橋脚歯に義歯を取り付ける。

ボアの基端部は８４で示されている。［図１］からわかるように、フルート２６の先端３０はボア８０の内部ネジ８２から基端方向に離れているのが好ましい。そうしないと、フルート２６の放射方向深さがボア８０と先端ネジ山部分２４の谷底との間の壁中に侵入することになり、ボアの直径を小さくしなければならなくなり、望ましくない。フルート２６、２８の放射方向深さはフルートの基端部で最大になり、フルートの放射方向深さのテーパはフルートの先端近傍でゼロになる。

インプラント１０は人体との一体化に適した任意の材料で作ることができる。一般に、そうした材料としてはチタン、チタン合金等の金属が挙げられるが、ステンレス鋼等の他の材料を用いることもできる。

インプラントを取り付けるためには取付部位を準備する必要がある。プロフィリングドリルを用いて顎骨に小凹点を作る。この小凹点はインプラントの軸線１６に対して所望位置に位置させる。次に、インプラント１０の頭部１４を把持する標準的な歯科医の工具でインプラントを把持する。インプラント１０の頭部１４は取付具とインプラント１０との間が相対回転しないように把持される。次いで、インプラントに基端方向への圧力を加え、工具でインプラントを回転する。インプラントが所望深さに位置決めされた時にインプラントの頭部から工具を外す。その後、治療キャップをインプラントの頭部に差し込み、手術部位を治療キャップで一時的に閉じてインプラントを骨と一体化させる。一般に、一体化するには４〜６ヵ月かかる。インプラントが一体化した後に手術部位の先端を切開し、内部ボア８０内のネジ山８２を用いて義歯をインプラントに取り付ける。

以上、本発明の好ましい実施例を説明したが、本発明は種々変更できるということは明らかである。

本発明の歯科用インプラントの実施例の側面図で、一部は破断図で示してある。 図１のインプラントの端面図。

Claims (14)

1. 本体部分と頭部とを有し、本体部分は頭部から遠い側にある基端部分と、この基端部分に隣接したリードネジ山部分と、このリードネジ山部分に隣接した中間ネジ山部分と、頭部に隣接した先端ネジ山部分とを有し、頭部の内部には義歯を収容するための中央ボアとネジ山とが形成され、基端部分にはインプラントを回転したときに骨を切削する少なくとも１つの切削エッジを有し、さらに、本体部分は少なくとも１つのフルート（縦溝）を有し、このフルートは切削エッジで切り取られた骨片の除去を助けるための第１端部を少なくとも１つの切削エッジの近傍に有することを特徴とする歯科用インプラント。
2. 本体部分が縦軸線と外面とを有し、少なくとも１つフルートが本体部分の外面に沿って縦軸線にほぼ平行に延びている請求項１に記載の歯科用インプラント。
3. インプラントが少なくとも２つの切削エッジと少なくとも２つのフルートとを有する請求項１に記載の歯科用インプラント。
4. インプラントが２つの切削エッジと２つのフルートとを有する請求項２に記載の歯科用インプラント。
5. フルートが基端部分から本体部分のリードネジ山部分および中間ネジ山部分に沿って延びている請求項２に記載の歯科用インプラント。
6. フルートが先端を有し、この先端が先端ネジ山部分の基端近傍にある請求項５に記載の歯科用インプラント。
7. フルートがフルート表面を有し、このフルート表面が骨一体化を助けるために粗面になっている請求項５に記載の歯科用インプラント。
8. 本体部分のリードネジ山部分の表面と中間ネジ山部分の表面とが滑らかである請求項７に記載の歯科用インプラント。
9. リードネジ山部分が少なくとも３回巻かれたネジ山を有する請求項５に記載の歯科用インプラント。
10. ネジ山が頂を有し、リードネジ山部分の３回巻かれたネジ山の頂を結ぶ頂線が縦軸線に対して先端方向かつ放射方向外側へ延びている請求項９に記載の歯科用インプラント。
11. 中間ネジ山部分および先端ネジ山部分のネジ山の頂を結ぶ線が縦軸線に対してほぼ平行である請求項１０に記載の歯科用インプラント。
12. 中間ネジ山部分および先端ネジ山部分のネジ山の谷底を通って延びる谷底線が、縦軸線に平行でかつ縦軸線から谷底の距離だけズレており、切削エッジが縦軸線からそれぞれの切削エッジ端部まで放射方向外側へ延びており、切削エッジ端部が縦軸線から切削エッジの距離だけズレており、さらに、谷底距離が切削エッジの距離よりも大きい請求項１０に記載の歯科用インプラント。
13. 谷底距離と切削エッジ距離との差が谷底距離の１／３以下である請求項１２に記載の歯科用インプラント。
14. 上記の差が谷底距離の５パーセント（５％）以下である請求項１３に記載の歯科用インプラント。

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