KR101608167B1 - 임플란트 유닛 - Google Patents

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KR101608167B1
KR101608167B1 KR1020150000784A KR20150000784A KR101608167B1 KR 101608167 B1 KR101608167 B1 KR 101608167B1 KR 1020150000784 A KR1020150000784 A KR 1020150000784A KR 20150000784 A KR20150000784 A KR 20150000784A KR 101608167 B1 KR101608167 B1 KR 101608167B1
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Abstract

본 발명은 응력 완화가 가능한 치과용 임플란트 유닛에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 임플란트 유닛은, 치조골에 결합되며 내부에 중심축을 따라 장공이 형성된 인공 치근; 상기 인공 치근의 장공에 삽입 결합된 중간 구조체; 및 상기 중간 구조체의 상단부에 결합된 지대주를 포함하고, 상기 인공 치근의 상기 장공의 하부는 경사면을 갖고, 상기 중간 구조체의 하부도 경사면을 가지며, 상기 장공의 경사면과 상기 중간 구조체의 경사면의 적어도 일부가 서로 접한다.

Description

임플란트 유닛{Implant unit}
본 발명은 임플란트 유닛에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 응력 완화가 가능한 치과용 임플란트 유닛에 관한 것이다.
인공 치아는 사람의 자연 치아와 외형 및 기능면에서 거의 동일한 상태가 되도록 인위적으로 만들어낸 치아이다. 상기 인공 치아는 충치와 같은 여러 가지 요인에 의해 자연 치아가 결손되었을 경우 자연 치아를 대체하는 용도로 사용된다.
치과적 질병의 증상과 예후에 따라 상기 인공 치아로서 자연 치아를 대체하고자 할 경우에 일반적으로 브릿지, 틀니 또는 치조골 내의 매식이란 세 가지 접근 방법이 있다. 상기 브릿지의 경우, 건강한 인접 치아를 깎아내야만 하므로 자연 치아의 손상을 가져오게 되고, 치아 뿌리가 없어 저작력이 약화될 뿐만 아니라 수명도 십년 정도로 그리 길지 못한 문제점이 있다. 상기 틀니의 경우에는 자연 치아의 손상과 치조골이 사용 과정에서 점진적으로 흡수되는 현상과 사용시 구강으로부터 분리되거나 사용자에게 구강 내 이물감을 주어 불편한 문제점이 있다. 따라서, 상기 브릿지 및 틀니는 치조골이 튼튼한 이상 그 적용이 점차 줄어들고 있는 실정이다.
반면, 인공 치아를 치조골에 매식하는 임플란트 방법은 치조골이 치료에 적합한 상태를 유지하는 한, 인접한 자연 치아에 손상을 주지 않으면서 독립적 시술이 가능하고, 매식이 완료된 후에는 자연 치아와 구별하기 어려울 정도로 외형과 기능이 우수하여 그 적용이 확대되고 있다. 또한, 이에 적용되는 임플란트 유닛은 관리 상태에 따라 수명이 반영구적이어서 바람직하다.
인공 치아를 치조골에 매식하기 위한 종래의 임플란트 유닛은 일반적으로 치아 역할을 하는 보철물(crown), 치아의 뿌리 역할을 하는 인공 치근(fixture)와 상기 보철물과 상기 인공 치근 사이를 연결하는 지대주(abutment)를 포함한다. 상기 임플란트 유닛의 경우, 사용자가 음식물을 씹어서 섭취하는 행위 등을 통해 구강 내에서 지속적인 하중이 반복될 때, 치조골이 파괴되거나 지속적인 응력 집중에 의해 치조골의 흡수 현상이 발생할 수 있으며, 추가적인 병증을 유발하거나 수명 감소의 요인이 되는 경우가 있다. 또한, 이미 치조골의 흡수가 많이 진행된 경우, 종래의 임플란트 유닛은 부가적인 뼈 이식 없이는 시술이 어렵거나 불가능한 문제가 있다. 예를 들어, 상악 구치부의 경우 부비동(상악동)과의 거리가 가깝거나, 하악 구치부의 경우 신경과의 거리가 짧아, 부가적인 뼈 이식 수술이 필요한 경우가 그러하다.
따라서, 본 발명의 해결하고자 하는 기술적 과제는 상기 임플란트 유닛의 반영구적 사용과 사용에 따른 추가 병증을 방지하기 위하여 임플란트 유닛에 발생할 수 있는 지속적인 응력을 완화 및 해소할 수 있고, 환자의 치조골이 상대적으로 많이 흡수되어도 부가적인 뼈 이식 없이 즉각적인 시술이 가능한 임플란트 유닛을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 치과용 임플란트 유닛은, 치조골에 결합되며 내부에 중심축을 따라 장공이 형성된 인공 치근; 상기 인공 치근의 장공에 삽입 결합된 중간 구조체; 및 상기 중간 구조체의 상단부에 결합된 지대주를 포함하고, 상기 인공 치근의 상기 장공의 하부는 경사면을 갖고, 상기 중간 구조체의 하부도 경사면을 가지며, 상기 장공의 경사면과 상기 중간 구조체의 경사면의 적어도 일부가 서로 접한다.
일 실시예에서, 상기 장공의 상기 경사면과 상기 중간 구조체의 상기 경사면은 동일한 단면을 가짐으로써 면접할 수 있다. 상기 인공 치근의 상기 장공의 측부 상에 노치부가 형성되고, 상기 중간 구조체의 측부 상에 노치부가 형성되며, 상기 인공 치근의 노치부와 상기 중간 구조체의 노치부 사이에 체결링이 삽입되어, 상기 인공 치근과 상기 중간 구조체가 서로 체결될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 인공 치근의 상기 장공의 측벽에 스텝부가 제공되고 상기 중간 구조체의 측벽에도 상기 스텝부에 대응되는 카운터 스텝부가 제공될 수 있다. 상기 인공 치근의 상기 장공과 상기 중간 구조체 사이에 적어도 하나 이상의 유격이 형성될 수 있다. 상기 적어도 하나 이상의 유격은, 상기 인공 치근의 상기 장공의 상부와 상기 중간 구조체 사이의 제 1 유격, 상기 인공 치근의 상기 장공의 스텝부와 상기 중간 구조체의 카운터 스텝부 부근의 제 2 유격, 또는 상기 중간 구조체의 하단부와 인공 치근의 상기 장공의 저부 사이의 제 3 유격을 포함할 수 있다. 또한, 상기 적어도 하나 이상의 유격 내에 생체 적합성 물질, 윤할 성분 및 고분자 탄성체가 채워질 수 있다.
일 실시예에서, 상기 인공 치근은 상부 표면의 가장자리 일부 영역에서 깊이 방향으로 형성된 트렌치에 의해 정의되는 응력 감소용 갭을 포함할 수 있다. 상기 응력 감소용 갭은 빈 상태이거나 생체 적합성 재료에 의해 내부가 채워질 수 있다.
본 발명은 인공 치근과 지대주의 사이에 응력을 흡수 및 분산시키는 중간 구조체를 갖는 임플란트 유닛을 제공함으로써, 이미 치조골의 흡수가 상대적으로 많이 일어난 경우에도 부가적인 뼈 이식없이 임플란트 유닛의 시술이 가능하다. 또한, 이러한 중간 구조체에 의해 응력 완화를 통해 치조골이 보호됨으로써 임플란트 유닛의 수명이 연장된다. 또한, 본 발명의 실시예에 따르면 응력 완화 구조에 의해 상악 구치부의 경우 부비동(상악동)과의 거리가 가깝거나, 하악 구치부의 경우 신경과의 거리가 짧아도, 부가적인 뼈 이식 수술없이 임플란트 유닛이 매식될 수 있는 이점이 있다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 임플란트 유닛을 도시한 단면도이고, 도 1b는 인공 치근에 중간 부재 및 지대주가 결합되는 방법을 도시하며, 도 1c는 중간 구조체의 상단부의 평면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 임플란트 유닛을 도시하는 단면도이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 임플란트 유닛을 도시하는 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.
또한, 이하의 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위해 과장된 것이며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상, 단계, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 단계, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.
또한, 본 명세서에서 사용된 "연결"이라는 용어는 어떤 부재들이 직접적으로 연결된 것을 의미할 뿐만 아니라, 부재들 사이에 다른 부재가 더 개재되어 간접적으로 연결된 것까지 포함하는 개념이다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 임플란트 유닛(100)을 도시한 단면도이고, 도 1b는 인공 치근(110)에 중간 구조체(123) 및 지대주(120)가 결합되는 방법을 도시하며, 도 1c는 중간 구조체(123)의 상단부(123U)의 평면도이다.
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예 따른 임플란트 유닛(100)은 치조골(101)에 매식되는 인공 치근(110), 인공 치근(110)의 내부에 삽입 고정되는 중간 구조체(123), 중간 구조체(123)의 상단부에 안착되는 지대주(120) 및 상기 중간 구조체(120)와 지대주(120)를 결합하는 결합 부재(130)를 도시한다. 지대주(120) 상에는 인공 치아(140)가 결합될 수 있다.
인공 치근(110)은 잇몸(102)으로 덮힌 하지의 치조골(101)에 직접 매식되어 기둥 역할을 한다. 본 발명의 실시예에서, 인공 치근(110)의 최대 직경 또는 폭은 1 mm 내지 6 mm의 범위 내이며, 바람직하게는 1 mm 내지 3 mm 의 범위 내이다. 인공 치근(110)의 외측 몸체(111)는 치조골(101)에 매식되어 치조골(101)과 융합될 수 있다. 도 1a에 도시된 외측 몸체(111)는 테이퍼 형상을 갖지만, 이는 예시적일 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 외측 몸체(111)는 일정한 폭을 갖는 필라(pillar) 형태이거나 부분적으로 테이퍼 형상과 필라 형상의 구조를 가질 수도 있다. 일부 실시예에서는, 외측 몸체(111)의 외 표면에 쓰레드가 제공될 수도 있다. 도 1a는 나사산(112)과 같은 요철 패턴을 갖는 쓰레드를 도시하며, 이 경우, 인공 치근(110)은 이식시 치조골(101)에 나사 결합에 의해 고정될 수 있다.
인공 치근(110)은 티타늄(Ti), 텅스텐(W), 알루미늄(Al), 하프늄(Hf), 니오븀(Nb), 탄탈륨(Ta), 지르코늄(Zr), 백금(Pt), 또는 이들 중 어느 하나의 합금을 포함할 수 있다. 상기 금속 재료들은 예시적이며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 부식이 없고 적합한 강도와 생체 적합성을 갖는 다른 금속, 금속이 아닌 세라믹 인공뼈 재료 또는 이들의 복합 재료가 인공 치근(110)에 적용될 수 있다.
일부 실시예에서, 인공 치근(110)은 그 표면 상에 생체 활성이 작고 치조골(101)과의 반응성을 촉진하여 결합력이 향상되도록 생체 활성이 우수한 수산화아파타이트[Ca10(PO4)6(OH)2, HA]와 같은 인산칼슘계 세라믹 코팅층을 포함할 수도 있다. 다른 실시예에서, 인공 치근(110) 상에 TiO2, Ta2O5, Nb2O5, ZrO2, SiO2, RuO2, MoO2, MoO3, VO, VO2, V2O3, V2O5, CrO2, 또는 CrO3 와 같은 금속 세라믹이 코팅될 수도 있다. 이들 재료들은 예시적이며, 당업자라면 상기 코팅 재료로서 골유착을 촉진할 수 있는 임의의 재료가 적용될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
인공 치근(110)의 내부에는 중심축을 따라 장공(113H)이 형성된다. 장공(113H) 내에 중간 구조체(123)이 삽입된다. 장공(113H)의 저면에는 도시된 바와 같이 반구형으로 오목한 표면이 형성될 수 있다. 그러나, 이는 예시적이며, 장공(113H)의 저면은 평평할 수도 있다. 장공(113H)은 도 1b에 도시된 바와 같이 적어도 하부가 테이퍼형일 수 있다. 이러한 테이퍼형의 장공(113H)은 하부의 경사면(110a)로부터 제공된다. 경사면(110a)은 도시된 것과 같이 직선 단면을 갖거나 가변적 곡률을 갖는 아치 단면을 가질 수 있으며, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 경사면(110a)의 수직 높이는 보철물(140)과 지대주(120)를 제외한 인공 치근과 이에 결합된 중간 구조체(123)의 높이의 30 % 내지 70 %의 범위 내일 수 있다. 이 범위 내에서 주로 응력이 집중되며 경사면(11a)은 이를 분산 및 흡수하는 역할을 한다.
장공(113H)은 경사면(110a)으로부터 연장된 측부 상에 노치부(110b)를 가질 수 있다. 노치부(110b)는 체결 링(124)이 삽입되어 그 움직임이 제한되는 영역이다. 일부 실시예에서는, 상기 측부 상에 스텝부(110c)가 더 제공될 수 있다. 스텝부(110c)는 장공(113H) 내에 삽입된 중간 구조체(123)로부터 전달되는 수직 응력을 수평 방향으로 분산시키는 역할을 한다. 스텝부(110C)는 수평 방향의 형상에 한정되는 것은 아니며, 경사면(110A)의 기울기에 비해 더 완만한 기울기를 가짐으로써 단차를 형성할 수 있으면 된다.
장공(113H)의 내부로 삽입 고정되는 중간 구조체(123)의 측부는 하부쪽으로장공(113H)의 경사면(110a)의 기울기와 동일하거나 더 큰 기울기를 갖는 경사면(123S)을 갖는다. 장공(113H)의 경사면(110a)과 중간 구조체(123)의 측부의 경사면(123S)은 적어도 일부가 서로 면접할 수 있다. 장공(113H)의 경사면(110a)과 중간 구조체(123)의 측부의 경사면(123S)은 직선 단면을 갖거나 가변적 곡률을 갖는 아치 단면을 가질 수 있으며, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
바람직하게는, 장공(113H)의 경사면(110a)과 중간 구조체(123)의 측부의 경사면(123S)은 서로 동일한 단면을 가짐으로써 완전히 면접할 수도 있다. 그 결과, 임플란트 유닛(100A)의 상부의 보철물(140)로부터 하부의 인공 치근(110)에 대하여 중심축(CL)을 따라 작용하는 수직 응력은 테이퍼 형의 경사면(123S)에 의해 수직 응력이 인공 치근(110)에 고르게 분산된다. 그에 의해 치조골(101)을 보호하여 임플란트 유닛(110A)의 수명을 연장할 수 있다. 또한, 이러한 경사면(123S)은 중간 구조체(123)가 인공 치근 홈(113H) 내에서 연직 하방으로 침강하는 것의 제한 부재(limiter)로서 작용할 수도 있다.
중간 구조체(123)의 측부에도 장공(113H)과 유사하게 체결링(124)의 일부가 삽입되어 체결링(124)의 움직임을 제한하는 노치부(123b)가 형성된다. 장공(113H)에 삽입된 중간 구조체(123)는 소정의 결합 부재에 의해 장공(113)과 체결될 수 있다. 도 1b에는 상기 결합 부재로서 링(124)이 예시되어 있다. 체결링(124)은 금속으로 형성될 수 있다. 예를 들면, 링(124)은 형상기억합금 또는 고탄성 금속을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 결합 부재는 마찰 클립일 수도 있다.
장공(113H)의 노치부(110b)와 중간 구조체(123)의 측면의 노치부(123b)는 각각의 중심축(CL)에 수직하는 환영 홈 패턴일 수 있다. 중간 구조체(123)의 노치부(123b)에 체결링(124)을 끼워 넣으면, 체결링(124)이 중간 구조체(123)에 체결된다. 링(124)이 고탄성 금속인 경우, 링(124)은 중간 구조체(123)에 압착될 수 있다. 이 경우, 체결링(124)의 일부가 중간 구조체(123)의 측면 상에서 그 일부가 돌출될 수 있다. 장공(113H) 내부로 체결링(124)이 체결된 중간 구조체(123)를 삽입하면 장공(113H)의 노치부(110b)에 체결링(124)이 삽입되면서 중간 구조체(123)와 인공 치근(110)의 체결을 유도할 수 있다.
일부 실시예에서, 인공 치근(110)의 장공(113H) 내에 스텝부(110C)이 제공된 경우, 인공 치근(110)의 스텝부(113H)에 대응되는 구성으로서 중간 구조체(123)의 측벽에도 카운터 스텝부(123c)이 제공되며, 이들 스텝부들은 장공(113H) 내에 중간 구조체(123)가 정상 체결되는 경우 0.5 mm 정도의 유격을 갖도록 설계되어 인공 치근(110)과 중간 구조체(123)가 서로 꽉 맞물리는 것을 유도할 수 있다. 인공 치근(110)의 최대 직경 또는 폭은 3 mm 내지 6 mm의 범위 내일 수 있다. 인공 치근(110)의 길이는 3 mm 내지 15 mm의 범위 내일 수 있다.
중간 구조체(123)의 상부(123U)에는 지대주(122)가 결합된다. 이를 위해 중간 구조체(123)의 상부(123U)는 인공 치근(110)보다 더 돌출되어 지대주(120)가 탑재될 수 있는 영역이 확보될 수 있다. 중간 구조체(123)의 상부(123U) 상에 탑재된 지대주(120)의 회전과 슬립을 방지하기 위해 중간 구조체(123)의 상부(123U)는 지대주(120)의 결합을 위한 영역을 확보할 수 있다. 중간 구조체(123)의 상부(123U)는 원형 단면을 갖는 원뿔 테이퍼에 한정된 것은 아니며, 사각, 오각 또는 육각 형태의 다각형 단면 패턴을 갖는 다각형뿔 또는 타원형 단면 패턴을 갖는 타원뿔 테이퍼를 가질 수 있다. 도 1c는 예시적인 6각 형태의 다각형 테이퍼를 도시한다. 중간 구조체(123)의 상부(123U)에 안착되는 지대주(120)도 이러한 다각형뿔 또는 타원뿔 테이퍼를 수용할 수 있는 대응 형상을 갖는 홈 영역(122)을 가질 수 있다.
지대주(120)는 인공 치아 또는 보철물(140)을 탑재하기 위한 지지체로서의 역할을 수행한다. 지대주(120)의 저부(122)는 인공 치근(110)의 내측 몸체(113)의 상단부(116)를 수용하여 안착되기 위한 홈 영역을 가질 수 있다. 인공 치근(110)의 내측 몸체(113)의 상단부(116)가 상방으로 폭이 좁아지는 테이퍼형인 경우 지대주(120)의 홈 영역(122)과 중간 구조체(123)의 상단부(123U)의 접촉 면적을 증가시키고 경사면을 제공함으로써 지대주(120)의 저부(122)와 중간 구조체(123)의 결합 부위에서 발생하는 응력을 분산시켜 피로도를 감소시킬 수 있다. 이로써, 본 발명의 실시예에 따르면, 임플란트 유닛(100)의 수명이 증가되고, 시술시 상기 경사면이 가이드 역할을 하여 지대주(120)의 저부(122)와 내측 몸체(113)의 결합을 용이하게 할 수 있다.
지대주(120)는 티타늄(Ti), 의과용 스테인레스 스틸(surgical stainless steel), 금(Au), 백색 세라믹 지르코늄(Zr) 및 그 등가물 중에서 선택된 어느 하나로 형성될 수 있으나, 본 발명에서 지대주(120)의 재질을 한정하는 것은 아니다. 예를 들면, 지대주(120)는 전체적으로 또는 부분적으로 형상기억합금으로 제조될 수도 잇다.
일 실시예에서, 지대주(120)의 상부 및/또는 하부에 각각 요철 패턴(121, 122)이 제공될 수 있다. 상부의 요철 패턴(121)은 이에 결합되는 인공 치아 또는 보철물(140)의 결합력을 향상시킬 수 있다. 하부의 요철 패턴(122)은 인공 치근(110) 중에서 내측 몸체(113)의 상단부와 결합시 지대주(120)의 상대 회전을 방지하여 안정된 결합을 유도할 수 있다.
중간 구조체(123)의 상단부(123U)에 탑재된 지대주(120) 상에는 인공 치아 또는 보철물(140)이 탑재된다. 지대주(120)와 중간 구조체(123) 사이의 결합은 스크류(130)에 의해 강하게 체결될 수 있다. 중간 구조체(123)의 내측에는 결합 홈(123h)이 제공되고, 결합 홈(123h)의 내부에 스크류(130)가 나사산 체결될 수 있다. 지대주(120)를 중간 구조체(123)의 상단부(123U)에 체결하는 방식은 스크류 체결에 한정되는 것은 아니며, 상기 스크류 체결을 대체하거나 이와 함께 공지의 다른 체결 구조가 적용될 수도 있을 것이다. 스크류(130)는 기계적 강성이 약할 수 있는 인공 치근(110)의 기계적 강성을 향상시킬 수 있는 티타늄(Ti), 또는 의과용 스텐레스 스틸(surgical stainless steel)과 같은 금속 또는 이의 합금 재료로 형성될 수 있다.
상기 실시예에 따르면, 중간 구조체(123)에 의해 인공 치근(110)의 매식 후에 즉시 기능이 가능하다. 또한, 중간 구조체(123)는 음식물의 저작 과정이나 이갈이 또는 이악물기와 같은 위해한 충격으로부터 임플란트 유닛과 치조골을 보호할 수 있도록 한다. 또한, 임플란트 유닛(100A)은 뼈의 흡수가 많이 되어, 상악 구치부의 경우 부비동(상악동)과의 거리가 가깝거나, 하악 구치부에서 신경과의 거리가 짧아 정상적인 길이의 임프란트 유닛을 매식할 수 없는 경우에도 부가적인 뼈 이식 수술 없이도 응력분산을 통해 정상적 기능을 하는 임프란트 유닛을 시술할 수 있는 이점이 있으며, 정상적인 길이의 임프란트 유닛을 매식할 수 있는 경우에는 바로 보철물(140)을 임프란트 시술시 함께 제작하여 즉시 기능이 가능하도록 할 수 있다.
인공 치근(110)의 폭이 작아질수록 인공 치근(110)의 이식을 위한 뼈 이식과 같은 추가적인 수술이 생략될 수 있어, 인공 치근(110)의 빠른 이식이 가능하고, 이로써 수술 후 통증, 치유 기간이 감소되고 비용이 절감되는 이점이 있다. 특히, 치조골(101)이 상대적으로 많이 흡수되어 얇아지거나 치아 사이의 간극이 상대적으로 좁은 환자의 경우, 작은 직경의 인공 치근(110)을 적용하는 것이 바람직하다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따르면, 1 mm 내지 3 mm 의 작은 직경을 갖는 인공 치근(110)을 적용함으로써, 응력 감소용 갭(115)에 의해 크기가 큰 임플란트 유닛에서 얻을 수 있는 정도의 응력의 흡수 및 분산 효과를 얻을 수 있다. 또한, 전술한 바와 같이 임플란트 유닛(100A)은 응력의 흡수 및 분산 효과를 통해 시술 후 예후를 양호하게 할 수 있고 치경부(임플란트 유닛(100A)과 잇몸(102)이 만나는 부위)에서 응력을 줄여 치조골(101)의 흡수를 막음으로써 임플란트 유닛(100A)의 수명을 연장시킬 수 있다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 임플란트 유닛(100B)을 도시하는 단면도이다. 도시된 구성 요소들 중 전술한 구성 요소들과 동일한 참조 번호를 갖는 구성 요소에 관하여는 모순되지 않는 한 전술한 개시 사항이 참조될 수 있다.
도 2를 참조하면, 임플란트 유닛(100B)은, 치조골(101)에 매식되는 인공 치근(110), 중간 구조체(113)의 상단부(116)에 결합되는 지대주(120) 및 지대주(120)를 인공 치근(110)에 결합시키는 결합 부재(130)를 포함할 수 있다. 환자의 치조골이 다소 약한 경우, 임플란트 유닛(100B)은 중간 구조체(113)와 인공 치근(110) 사이의 결합이 다소 느슨하게 이루어질 수 있도록, 중간 구조체(113)와 인공 치근(110)의 장공(113H) 내에 적어도 하나 이상의 유격(R1, R2, R3)을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서는, 이들 유격들(R1, R2, R3) 내에는 생체 적합성 물질 중에서 중간 구조체(113)와 인공 치근(110)의 체결을 쉽게 하는 윤할 성분이 채워질 수도 있다. 일부 실시예에서, 인공 치근(110)의 장공(113H)의 상부와 중간 구조체(123) 사이의 제 1 유격(R1)에는 부드러운 테이퍼형 링이나 클립, 또는 탄성 소재가 채워질 수도 있다. 제 2 유격(R2) 및 제 3 유격(R3)은 빈 공간으로 잔류될 수도 있다.
일 실시예에서, 생체 적합성을 갖는 고분자 탄성체가 하나 이상의 유격(R1, R2, R3)의 내부를 채울 수도 있다. 생체 적합성을 갖는 고분자 탄성체는 폴리비닐파이롤리돈 (polyvinylpyrrolidone, PVP) 또는 폴리에틸렌글리콜 (polyethylene glycol, PEG), 폴리-카프로락톤(poly-carprolactone)과 같은 합성 고분자 또는 젤라틴, 키토산, 히알루론산, 알긴산과 같은 천연 고분자 일 수 있다. 이들 재료들은 예시적일 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 다른 공지의 생체 적합성 수지가 적용될 수도 있다.
인공 치근(110)의 장공(113H)의 스텝부(110c)와 중간 구조체(123)의 카운터 스텝부(123c)의 체결 부근에 형성되는 제 2 유격(R2)과 중간 구조체(123)의 하단부(123L)와 인공 치근(110)의 장공(113H)의 저부 사이의 제 3 유격(R3)에 전술한 고분자 탄성체 또는 윤할제가 채워지기 위해 중간 구조체(123)의 표면에는 이들 탄성체 또는 윤할제의 유체가 흐를 수 있도록 하는 그루브 패턴이 형성될 수도 있다.
전술한 제 1 내지 제 3 유격(R1, R2, R3)에 의해 임플란트 유닛(100B)의 매식 후 기능이 즉시 가능하다. 또한, 중간 구조체(123)는 음식물의 저작 과정이나 이갈이 또는 이악물기와 같은 위해한 충격으로부터 임플란트 유닛과 치조골을 보호할 수 있도록 한다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 임플란트 유닛(100C)을 도시하는 단면도이다. 도시된 구성 요소들 중 전술한 구성 요소들과 동일한 참조 번호를 갖는 구성 요소에 관하여는 모순되지 않는 한 전술한 개시 사항이 참조될 수 있다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 임플란트 유닛(100C)은, 치조골(101)에 매식되는 인공 치근(110), 중간 구조체(123)의 상단부(126)에 결합되는 지대주(120) 및 지대주(120)를 인공 치근(110)에 결합시키는 결합 부재(130)를 포함한다. 인공 치근(110)은 외측 몸체(111), 내측 몸체(113) 및 외측 몸체(111)와 내측 몸체(113)의 사이의 응력 감소용 갭(115)을 포함한다. 외측 몸체(111)와 내측 몸체(113)은 일체이지만, 이는 예시적일 뿐, 외측 몸체(111)와 내측 몸체(113)은 서로 별개의 부품일 수도 있다.
내측 몸체(113)의 내부는 중심축(도 1b의 CL 참조)을 따라 깊이 방향의 장공(113H)을 갖는다. 장공(113H) 내에 중간 구조체(123)가 삽입된다. 장공(113H)은 도 3a에 도시된 바와 같이 적어도 하부가 테이퍼형일 수 있으며, 중간 구조체(123)도 상기 테이퍼형에 맞추어 테이퍼 형상을 갖는다. 이에 의해 임플란트 유닛(100C)의 상부의 보철물(140)로부터 하부의 인공 치근(110)에 대하여 중심축(CL)을 따라 작용하는 수직 응력은 테이퍼 형이 갖는 경사면(110a)에 의해 수직 응력이 인공 치근(110)에 고르게 분산된다. 그에 의해 치조골(101)을 보호하여 임플란트 유닛(100C)의 수명을 연장할 수 있다. 또한, 이러한 경사면(110a)은 중간 구조체(123)가 내측 몸체(113)의 장공(113H) 내에서 연직 하방으로 침강하는 것의 제한 부재(limiter)로서 작용할 수도 있다.
임플란트 유닛(100C)은 뼈의 흡수가 많이 되어, 상악 구치부의 경우 부비동(상악동)과의 거리가 가깝거나, 하악 구치부에서 신경과의 거리가 짧아 정상적인 길이의 임프란트 유닛을 매식할 수 없는 경우에도 부가적인 뼈 이식 수술 없이도 응력분산을 통해 정상적 기능을 하는 임프란트 유닛을 시술할 수 있는 이점이 있으며, 정상적인 길이의 임프란트 유닛을 매식할 수 있는 경우에는 바로 보철물(140)을 임프란트 시술시 함께 제작하여 즉시 기능이 가능하도록 할 수 있다.
홈(113H)에 삽입된 중간 구조체(123)는 소정의 결합 부재에 의해 내측 몸체(113)와 체결될 수 있다. 도 3a 및 도 3b에는 상기 결합 부재로서 체결링(124)이 예시되어 있다. 체결링(124)은 금속으로 형성될 수 있다. 예를 들면, 체결링(124)은 형상기억합금 또는 고탄성 금속을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 결합 부재는 마찰 클립일 수도 있다. 또는, 상기 결합 부재 대신에, 중간 구조체(123)와 내측 몸체(113)에 서로 체결 가능하도록 형성된 대응되는 요철 패턴을 양쪽에 부설하여 구현될 수도 있다.
인공 치근(110)은 상부 표면의 가장자리의 일부 영역에서 깊이 방향으로 형성된 트렌치에 의해 껍질과 같은 외측 몸체(111)를 남기면서 정의되는 응력 감소용 갭(115)을 갖는다. 인공 치근(110)은 응력 감소용 갭(115)을 기준으로 잇몸(102) 쪽으로 노출되는 외측 몸체(111)와 인공 치근(110)의 중심축(도 1b의 CL) 쪽의 내측 몸체(113)를 갖는다. 외측 몸체(111)와 내측 몸체(113)의 사이의 응력 감소용 갭(115)은 중심축(CL)으로부터 외측 몸체(111)가 소정 두께를 확보할 수 있도록 일정 거리만큼 이격되어 인공 치근(110)의 상단부으로부터 하단부을 향하여 일정 깊이를 갖도록 형성될 수 있다. 인공 치근(110)의 중심축(CL)을 따라 응력 감소용 갭(115)이 일정한 깊이(h)와 일정한 폭(t)을 갖는 트렌치 형태로 형성될 수 있다.
일 실시예에서 외측 몸체(111)와 내측 몸체(113)는 일체의 바디에 응력 감소용 갭(115)을 형성하는 가공(machining)에 의해 제조되며, 이 경우 외측 몸체(111)와 내측 몸체(113)는 일체이다. 도 1a는 외측 몸체(111)와 내측 몸체(113)가 일체로 형성된 것을 예시한다. 그러나, 이는 예시적이며, 외측 몸체(111)와 내측 몸체(113)은 별개의 파트일 수도 있으며, 외측 몸체(111)와 내측 몸체(113)는 나사산 체결에 의해 서로 결합될 수도 있다.
인공 치근(110)의 외측 몸체(111)는 치조골(101)에 매식되어 치조골(101)과 융합될 수 있다. 도 3a에 도시된 외측 몸체(111)는 테이퍼 형상을 갖지만, 이는 예시적일 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 외측 몸체(111)는 일정한 폭을 갖는 필라(pillar) 형태이거나 부분적으로 테이퍼 형상과 필라 형상의 구조를 가질 수도 있다. 일부 실시예에서는, 외측 몸체(111)의 외 표면에 쓰레드가 제공될 수도 있다. 도 1a는 나사산(112)과 같은 요철 패턴을 갖는 쓰레드를 도시하며, 이 경우, 인공 치근(110)은 이식시 치조골(101)에 나사 결합에 의해 고정될 수 있다.
응력 감소용 갭(115)은 도 3a에 도시된 바와 같이 빈 상태이거나 생체 적합성 재료가 내부를 채울 수도 있다. 응력 감소용 갭(115)은 인공 치근(110)의 외측 몸체(111)에 대하여 보철물(140)을 통해 전달되는 응력에 의한 내측 몸체(111)의 탄성적 거동을 보장한다. 그에 의해 인공 치근(110)으로 직접 전달되거나 인공 치근(110)과 외측 몸체(111)의 계면에 인가되는 응력 집중을 감소시키거나 억제할 수 있다. 예를 들면, 사용자가 음식물을 저작하는 동안 보철물(140)에 걸리는 하중은 지대주(120)를 통하여 인공 치근(110)으로 전달될 수 있으며, 이 경우 응력 감소용 갭(115)에 의해 인공 치근(100)의 내측 몸체(113)가 외측 몸체(115)에 고정된 채로 상단부(116)가 중심축(CL)을 기준으로 흔들리는 방식으로 상기 하중의 흡수 및 분산이 달성될 수 있다.
응력 감소용 갭(115)은 중심축(CL)에 수직하고 이를 감싸는 환형 단면 패턴 패턴을 가질 수 있다. 상기 환형 단면 패턴은 보철물(140)에 랜덤한 방향으로 작용하는 응력의 흡수를 위해 중심축에 수직 방향의 단면들이 환형인 트렌치 형상을 가질 수 있다. 그러나, 본 발명이 상기 환형 단면 패턴에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 다른 실시예에서, 응력 감소용 갭(115)은 응력의 흡수 및/또는 탄성적 거동에 대한 방향성을 부여할 수 있도록 중심축(CL)에 수직하고 이를 감싸는 타원형 단면 패턴을 갖거나 일정한 길이의 원호형 또는 타원호형 단면 패턴을 가질 수도 있다. 또한, 응력 감소용 갭(115)은 응력 흡수 및 분산이 필요한 부분에만 형성될 수 있으며, 이를 위해 응력 감소용 갭(115)은 환형이 아닌 1/2 Φ, 1/3 Φ, 또는 1/4 Φ와 같은 둘레를 갖는 호 또는 아치 형태로 형성될 수 있다. 또한, 이러한 부분적인 호 또는 아치 형태는 대칭 형태 또는 비대칭 형태를 가질 수도 있다.
응력 감소용 갭(114)의 깊이(h)는 외측 몸체(11)의 전체 높이보다는 작게 형성되며, 인공 치근(110)이 갖는 길이의 5 % 내지 95 % 의 범위 내에서 형성될 수 있지만, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 응력 감소용 갭(115)의 깊이(h)가 작아질수록 내측 몸체(113)와 외측 몸체(111) 사이의 상대 변위가 어려워져 강성을 갖게 되고, 응력의 흡수 및 분산 효과가 감소된다. 응력 감소용 갭(114)의 깊이(h)가 커질수록 응력의 흡수 및 분산 효과가 커지게 된다. 그러나, 응력 감소용 갭(114)의 깊이(h)가 너무 커지면 인공 치근(110)의 외측 몸체(111)가 내측 몸체(113)로 휘어지거나, 내측 몸체(113)가 외측 몸체(111)에 대해 갖는 기계적 힘이 약해져서 소성 변형되는 것과 같이 충분한 탄성 복원력을 확보할 수 없게 되므로, 재료에 따라 일정한 깊이를 갖도록 제한될 수 있다. 도 3a에서는, 응력 감소용 갭(115)의 깊이가 인공 치근(110)이 갖는 길이의 대략 50 %가 되는 것이 예시되어 있다.
본 발명의 실시예에서, 인공 치근(110)의 최대 직경 또는 폭은 1 mm 내지 6 mm의 범위 내이며, 바람직하게는 1 mm 내지 3 mm 의 범위 내이다. 응력 감소용 갭(115)의 폭(t)은 0.1 mm 내지 1.5 mm의 범위 내일 수 있으며, 바람직하게는, 0.1 mm 내지 1 mm 의 범위 내일 수 있다. 인공 치근의 길이는, 3 mm 내지 15 mm의 범위 내일 수 있다. 이들 수치 범위는 예시적이며, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
인공 치근(110)의 폭이 작아질수록 인공 치근(110)의 이식을 위한 뼈 이식과 같은 추가적인 수술이 생략될 수 있어, 인공 치근(110)의 빠른 이식이 가능하고, 이로써 수술 후 통증, 치유 기간이 감소되고 비용이 절감되는 이점이 있다. 특히, 치조골(101)이 상대적으로 많이 흡수되어 얇아지거나 치아 사이의 간극이 상대적으로 좁은 환자의 경우, 작은 직경의 인공 치근(110)을 적용하는 것이 바람직하다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따르면, 1 mm 내지 3 mm 의 작은 직경을 갖는 인공 치근(110)을 적용함으로써, 응력 감소용 갭(115)에 의해 크기가 큰 임플란트 유닛에서 얻을 수 있는 정도의 응력의 흡수 및 분산 효과를 얻을 수 있다. 또한, 전술한 바와 같이 임플란트 유닛(100A)은 응력의 흡수 및 분산 효과를 통해 시술 후 예후를 양호하게 할 뿐만 아니라, 응력 감소용 갭(115)은 치경부(임플란트 유닛(100C)과 잇몸(102)이 만나는 부위)에서 응력을 줄여 치조골(101)의 흡수를 막음으로써 임플란트 유닛(100C)의 수명을 연장시킬 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명이 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

Claims (10)

  1. 치조골에 결합되며 내부에 중심축을 따라 장공이 형성된 인공 치근;
    상기 인공 치근의 상기 장공에 삽입 결합된 중간 구조체; 및
    상기 중간 구조체의 상단부에 결합된 지대주를 포함하고,
    상기 인공 치근의 상기 장공과 상기 중간 구조체 사이에 적어도 하나 이상의 유격이 형성된 임플란트 유닛.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 인공 치근의 상기 장공의 하부는 경사면을 갖고, 상기 중간 구조체의 하부도 경사면을 가지며, 상기 장공의 경사면과 상기 중간 구조체의 경사면의 적어도 일부가 서로 접하고, 상기 장공의 상기 경사면과 상기 중간 구조체의 상기 경사면은 동일한 단면을 가짐으로써 면접하는 임플란트 유닛.
  3. 치조골에 결합되며 내부에 중심축을 따라 장공이 형성된 인공 치근;
    상기 인공 치근의 상기 장공에 삽입 결합된 중간 구조체; 및
    상기 중간 구조체의 상단부에 결합된 지대주를 포함하고,
    상기 인공 치근의 상기 장공의 측부 상에 노치부가 형성되고, 상기 중간 구조체의 측부 상에 노치부가 형성되며, 상기 인공 치근의 노치부와 상기 중간 구조체의 노치부 사이에 체결링이 삽입되어, 상기 인공 치근과 상기 중간 구조체가 서로 체결되는 임플란트 유닛.
  4. 치조골에 결합되며 내부에 중심축을 따라 장공이 형성된 인공 치근;
    상기 인공 치근의 상기 장공에 삽입 결합된 중간 구조체; 및
    상기 중간 구조체의 상단부에 결합된 지대주를 포함하고,
    상기 인공 치근의 상기 장공의 측벽에 스텝부가 제공되고 상기 중간 구조체의 측벽에도 상기 스텝부에 대응되는 카운터 스텝부가 제공되는 임플란트 유닛.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나 이상의 유격은, 상기 인공 치근의 상기 장공의 상부와 상기 중간 구조체 사이의 제 1 유격, 상기 인공 치근의 상기 장공의 스텝부와 상기 중간 구조체의 카운터 스텝부 부근의 제 2 유격, 또는 상기 중간 구조체의 하단부와 인공 치근의 상기 장공의 저부 사이의 제 3 유격을 포함하는 임플란트 유닛.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 적어도 하나 이상의 유격 내에 생체 적합성 물질, 윤할 성분 및 고분자 탄성체가 채워지는 임플란트 유닛.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 중간 구조체의 표면에 그루브 패턴이 형성된 임플란트 유닛.
  9. 치조골에 결합되며 내부에 중심축을 따라 장공이 형성된 인공 치근;
    상기 인공 치근의 상기 장공에 삽입 결합된 중간 구조체; 및
    상기 중간 구조체의 상단부에 결합된 지대주를 포함하고,
    상기 인공 치근은 상부 표면의 가장자리 일부 영역에서 깊이 방향으로 형성된 트렌치에 의해 정의되는 응력 감소용 갭을 포함하는 임플란트 유닛.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 응력 감소용 갭은 빈 상태이거나 생체 적합성 재료로 내부가 채워진 임플란트 유닛.
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