KR20190041051A - 임플란트용 픽스쳐 - Google Patents

Abstract

본 발명은 임플란트용 픽스쳐에 관한 것으로서,, 내부에 스크류삽입공이 형성된 픽스쳐본체와; 상기 픽스쳐본체의 외주연에 나선형태로 돌출되게 형성되는 나사산부를 포함하되, 상기 나사산부는, 상기 픽스쳐본체의 외주연으로부터 일정길이 수평하게 연장형성되는 단면형상이 사각형인 사각나사산과; 상기 사각나사산의 단부에서 외측으로 점차 두께가 좁아지게 연장형성되는 단면형상이 삼각형인 삼각나사산을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

임플란트용 픽스쳐{FIXTURE FOR IMPLANT}

본 발명은 임플란트용 픽스쳐에 관한 것으로서, 보다 자세히는 초기 고정력을 확보할 수 있으며 저작운동시 치조골과 나사산부로 인가되는 전단력을 줄일 수 있는 임플란트용 픽스쳐에 관한 것이다.

일반적으로 부주위나 관리소홀로 자연 치아가 부러지거나 치조골로부터 치아가 빠지게 되면 음식물을 저작할 수 없기 때문에 자연 치아가 결손된 치조골에 임플란트 매식체를 식립한 다음 매식체 상부에 인공치아(crown)을 고정시켜 자연 치아 대용으로 사용하게 되고, 이러한 시술방법을 임플란트 시술이라고 한다.

이러한 임플란트 시술(10)은 도 1에 도시한 바와 같이 치조골(A)의 식립홀(B)에 삽입되는 픽스쳐(11), 픽스쳐(11)에 삽입되는 어버트먼트(13) 및 픽스쳐(11)와 어버트먼트(13)를 결합시키는 어버트먼트 스크류(15)를 포함한다. 어버트먼트(13)의 상부에 인상채득(impression taking)하여 제조된 인공치아(17)를 결합시킨다.

이때, 픽스쳐(11)는 치조골(A)에 식립되어 인공치근을 형성하는 것으로서, 대략 원통형으로 이루어진다. 픽스쳐(11)는 어버트먼트(13)가 결합되기 전까지 치조골(A)에 삽입되어 픽스쳐(11)와 치조골(A) 사이에 골융합이 이루어져 초기 고정력이 형성되게 한다.

픽스쳐(11)의 초기 고정력은 식립 후 시술의 성패에 큰 영향을 미친다. 이러한 초기 고정력을 위해 종래 픽스쳐(20)는 도 2의 (a)에 도시된 바와 같이 외주연의 나사산(21)은 단면형상이 삼각형을 갖는 형태로 형성된다.

이렇게 나사산(21)이 삼각형 형상으로 형성되면, 셀프 테핑(selp-tapping)에 의해 시술이 쉬운 장점이 있다. 그러나, 픽스쳐(20)가 식립된 후 저작운동을 하게 되면, 나사산(21)과 치조골(A) 사이에 전단응력이 크게 발생되어 치조골이 파괴되기 쉽고, 나사산(21)과 치조골(A)의 강도와 탄성도의 차이가 고려되지 않아 치조골 파절 가능성이 높은 단점이 있다.

이러한 삼각형 나사산(21)을 갖는 픽스쳐(20)의 단점을 개선하고자, 도 2의 (b)에 도시된 바와 같은 나사산(31)의 단면형상이 사각형태로 형성된 픽스쳐(30)가 개발되었다. 나사산(31)이 사각형으로 형성되는 픽스쳐(30)의 경우, 저작운동을 하게 되면 전단응력이 적게 발생되어 응력 분산에 유리하고, 강력하고 정확한 힘의 전달이 가능한 장점이 있다.

그러나, 치조골(A)에 식립시 임플란트 외경에 해당하는 전체 부분을 드릴로 삭제한 후 안치하는 형태로 식립되어 초기 고정력이 없는 단점이 있다. 또한, 나사산의 모양이 직사각형의 구조를 가지므로 골이 성장하여 골융합이 완전히 이루어지기 전에는 전단력에 대한 저항이 없어 픽스쳐(30)가 제 위치에서 회전할 수 있는 단점이 있다.

본 발명의 목적은 상술한 문제를 해결하기 위한 것으로, 쉽게 시술이 가능하며 초기 고정력을 확보할 수 있으며, 식립 후 저작운동시 전단응력 발생을 줄일 수 있는 임플란트용 픽스쳐를 제공하는 것이다.

본 발명의 상기 목적과 여러 가지 장점은 이 기술분야에 숙련된 사람들에 의해 본 발명의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.

본 발명의 목적은 임플란트용 픽스쳐에 의해 달성될 수 있다. 본 발명의 임플란트용 픽스쳐는, 내부에 스크류삽입공이 형성된 픽스쳐본체와; 상기 픽스쳐본체의 외주연에 나선형태로 돌출되게 형성되는 나사산부를 포함하되, 상기 나사산부는, 상기 픽스쳐본체의 외주연으로부터 일정길이 수평하게 연장형성되는 단면형상이 사각형인 사각나사산과; 상기 사각나사산의 단부에서 외측으로 점차 두께가 좁아지게 연장형성되는 단면형상이 삼각형인 삼각나사산을 포함하는 것을 특징으로 한다.

일 실시예에 따르면, 상기 삼각나사산이 치조골과 닿는 단부의 각도는 30°~ 60°범위로 형성되고, 상기 나사산부의 피치간격은 상기 사각나사산의 두께보다 9배~11배 범위로 형성될 수 있다.

본 발명에 따른 임플란트용 픽스쳐는 사각나사산과 삼각나사산을 일체로 구비하여 사각나사산의 장점인 응력분산과 삼각나사산의 장점인 초기 고정력을 동시에 확보할 수 있는 장점이 있다.

이에 의해 저작운동이 행해질 때, 전단응력 발생을 최소화하여 치조골의 파절을 방지하여 결합안정성을 높일 수 있고, 체결력과 유지력을 동시에 개선할 수 있다.

도 1은 일반적인 임플란트 시술과정을 개략적으로 도시한 개략도,
도 2는 종래 픽스쳐의 나사산의 단면구조를 도시한 예시도,
도 3은 본 발명에 따른 픽스쳐의 구성을 도시한 사시도,
도 4는 본 발명에 따른 픽스쳐의 단면구성을 도시한 단면도,
도 5는 본 발명에 따른 픽스쳐의 나사산의 변형예를 도시한 예시도이다.

본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.

도 3은 본 발명에 따른 임플란트용 픽스쳐(100)의 구성을 도시한 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 임플란트용 픽스쳐(100)의 단면구성을 도시한 단면도이다.

본 발명에 따른 임플란트용 픽스쳐(100)는 치아에 임플란트를 시술할 때, 치아의 치근을 대체할 수 있는 수단으로 작용한다. 본 발명의 픽스쳐(100)는 전단응력 발생을 줄이는 사각나사산(131)과 초기 고정력을 확보할 수 있는 삼각나사산(133)이 일체로 형성되어 초기 고정력과 유지력을 동시에 확보할 수 있는 장점이 있다. 본 발명의 픽스쳐(100)가 치조골에 골융합에 의해 고정되면, 픽스쳐(100)의 상부에 어버트먼트(13)와, 어버트먼트 스크류(15)가 결합된다.

본 발명에 따른 임플란트용 픽스쳐(100)는 픽스쳐본체(110)와, 픽스쳐본체(110)의 외주면에 형성되어 픽스쳐본체(110)가 치조골(A)에 식립될 수 있게 하는 나사산부(130)를 포함한다.

픽스쳐본체(110)는 골조직에 삽입되어 인공치근을 형성하는 것으로, 전체적으로 상부에서 하부로 갈수록 점차 완만하게 감소되는 원기둥 형상으로 형성된다. 픽스쳐본체(110)는 티타늄으로 형성되는 것이 바람직하다. 특히, 본 발명의 픽스쳐본체(110)는 SLA 표면거칠기: (Ra) 2.8㎛ 이상, RBM 표면거칠기 :(Ra) 1.3~1.5㎛의 우수한 표면거칠기를 갖는 티타늄으로 형성된다. 이에 의해 치조골과 닿는 표면적이 향상되어 식립시 본칩(Bone Chip)과 골압박이 발생하지 않아 골치유가 빠른 장점이 있다.

픽스쳐본체(110)는 상술한 티타늄 소재 외에도 세라믹을 비롯한 인체에 무해한 생체의료용 소재가 사용될 수도 있다.

픽스쳐본체(110)의 내부에는 어버트먼트 스크류(15)가 삽입되는 스크류삽입공(120)이 함몰 형성된다. 스크류삽입공(120)은 어버트먼트 결합홈(121)과 나사홈(123), 스크류수용홈(125)이 상부에서 하부로 순차적으로 연속되게 형성된다. 어버트먼트 결합홈(121)은 어버트먼트(13)의 하단부가 삽입되고, 나사홈(123)은 어버트먼트 스크류(15)가 나사결합되고, 스크류수용홈(125)은 어버트먼트 스크류(15)의 하단부가 수용된다.

나사산부(130)는 픽스쳐본체(110)의 외주연을 따라 나선형태로 돌출되게 형성된다. 나사산부(130)가 치조골(A)을 향해 돌출 형성되어 치조골(A)과의 접촉면적을 증가시켜 빠른 골융합을 유도하게 된다. 본 발명의 나사산부(130)는 픽스쳐본체(110)로부터 일정 길이 수평하게 형성된 사각나사산(131)과, 사각나사산(131)의 단부에 연장형성되는 삼각나사산(133)을 포함한다.

일반적으로 치아는 교합시 수직하중에서 약 20°각도까지의 경사하중을 받는 구조를 갖는다. 피시술자가 저작운동을 하게 되면 치아에는 수직방향으로 인가되는 수직하중 뿐만 아니라 수평방향으로 인가되는 수평하중도 함께 받게 된다.

도 2의 (a)에 도시된 종래 픽스쳐(20)의 삼각형 나사산(21)은 저작운동에 의해 삼각형 나사산(21)으로 수직하중 또는 경사하중이 작용되면 두 경우 모두 치조골(A)과 픽스쳐(20) 사이에 전단응력이 발생하게 된다. 삼각형 나사산(21)은 저작운동으로 인해 인가되는 모든 하중으로부터 전단응력이 발생되므로 응력분산에 불리하고, 이로 인해 임플란트의 식립 안정성을 저하시켜 결합강도가 낮고 구조적으로 파손되기 쉬운 단점이 있다.

도 2의 (b)에 도시된 종래 사각형 나사산(31)은 저작시 사각형 나사산(31)으로 수직하중이 작용하면 수직응력만 작용하고, 전단응력은 작용하지 않는다. 또한, 20°각도의 경사하중이 사각형 나사산(31)에 작용할 때 사각형 나사산(31)에 인가되는 수직하중의 크기는 경사하중 × cos 20°이고, 전단하중의 크기는 경사하중 ×sin 20°의 분력이 발생된다.

따라서, 사각형 나사산(31)이 삼각형 나사산(21)에 비해 응력 분산에 유리하며, 강력하고 정확한 힘의 전달이 가능한 장점이 있다. 그러나, 사각형 나사산(31)은 치조골 삽입시 초기 고정력이 없어 픽스쳐(30)가 치조골 내부에서 이탈하거나 회전하는 문제가 있었다.

본 발명의 나사산부(130)는 사각나사산(131)과 삼각나사산(133)을 일체로 구비하여, 종래 삼각형 나사산(21)과 사각형 나사산(31)의 장점을 모두 채용하였다. 즉, 픽스쳐본체(110)와 직접 연장된 내측으로 사각나사산(131)을 일정 길이 형성하여 종래 사각형 나사산(31)의 장점인 저작운동시 치조골과 나사산부(130)로 인가되는 전단응력을 줄일 수 있으며, 사각나사산(131)의 외측으로 삼각나사산(133)을 연장하여 셀프 스레딩(Self-Threading)에 의한 쉬운 식립을 가능하게 하고, 초기 고정력을 확보할 수 있다.

여기서, 사각나사산(131)의 길이(ℓ1)와 삼각나사산(133)의 길이는 삼각나사산(133)의 각도(θ)와 사각나사산(131)의 두께에 따라 조절될 수 있다. 사각나사산(131)의 두께가 일정할 때, 삼각나사산(133)의 각도(θ)가 작을수록 삼각나사산(133)의 길이(ℓ2)가 사각나사산(131)의 길이(ℓ1) 보다 길어지게 된다.

일례로, 삼각나사산(133)의 각도(θ)가 30°이고, 사각나사산(131)의 두께가 0.3mm이고, 전체 나사산부(130)의 길이가 0.6mm일 때, 사각나사산(131)의 길이(ℓ1)는 0.123mm이고, 삼각나사산(133)의 길이(ℓ2)는 0.467mm이다.

한편, 도 5의 (a)와 (b)는 전체 나사산부(130)의 길이가 0.6mm이고, 사각나사산(131)의 두께가 0.3mm일 때, 삼각나사산(133)의 각도(θ2)가 45°일 때와, 각도(θ3)가 60°일 때의 경우를 각각 도시한 예시도이다.

도 5의 (a)에 도시된 바와 같이 삼각나사산(133a)의 각도(θ2)가 45°일 때, 사각나사산(131a)의 길이(ℓ3)는 0.301mm이고, 삼각나사산(133a)의 길이(ℓ4)는 0.299mm이다. 삼각나사산(133b)의 각도(θ3)가 60°일 때, 사각나사산(131b)의 길이(ℓ5)는 0.383mm이고 삼각나사산(133b)의 길이(ℓ6)는 0.217mm이다.

여기서, 삼각나사산(133)의 길이(ℓ2)가 길면 초기 고정력을 향상시킬 수 있는 장점이 있으나, 상대적으로 저작시 전단응력이 증가될 수 있는 단점이 있다.

이에 따라 삼각나사산(133)의 길이가 0.2mm 보다 짧으면 식립홀(B)에 제대로 결합되지 못하여 초기 고정력을 확보할 수 없고, 사각나사산(131)의 길이가 0.1mm 보다 짧으면 응력분산의 효과가 나타나지 않는다.

이에 따라 초기 고정력 확보와 응력분산의 두 가지 효과를 모두 확보하기 위해서 삼각나사산(133)의 각도는 30°~ 60°각도 범위로 형성되는 것이 바람직하다.

앞서 설명한 나사산부(130)의 길이와 사각나사산(131)의 두께는 일례일 뿐이며 피시술자의 골조건에 따라 다양하게 조절될 수 있다.

한편, 상하로 이웃한 나사산부(130) 사이의 피치(h)는 골밀도에 따른 골질의 탄성계수나 픽스쳐(100)를 형성하는 소재의 탄성계수를 고려하여 사각나사산(131)의 두께에 비해 9배~11배 이상 크게 형성될 수 있다. 일례로, 사각나사산(131)이 두께가 0.1mm이면, 피치(h)는 0.9mm~1.1mm 범위로 넓게 형성된다. 이렇게 피치(h)를 크게 형성하여 나사산 사이에 충분한 골량과 골접촉 면적을 확보할 수 있다.

또한, 나사산부(130)와 치조골(A)의 강성과 탄성력의 차이를 줄여 물리적 특성차이를 최소화해 강한 교합력에도 미세 골절의 가능성을 최소로 줄일 수 있다.

여기서, 나사산부(130) 사이의 피치(h)는 전체 픽스쳐(100)의 높이에 걸쳐 동일하게 적용되거나, 상부에서 하부로 갈수록 상이하게 조절될 수도 있다. 즉, 상부에는 피치를 사각나사산(131)의 두께의 10배로 형성하고, 하부에는 사각나사산(131)의 두께의 9배로 형성할 수 있다.

또한, 나사산부(130)의 전체 길이도 전체 픽스쳐(100)의 높이에 걸쳐 동일하게 적용되거나, 상부에서 하부로 갈수록 상이하게 조절될 수 있다. 즉, 상부에는 전체 길이를 0.6mm로 형성하고, 하부에는 전체 길이를 0.5mm로 형성할 수 있다.

이러한 구성을 갖는 본 발명의 임플란트용 픽스쳐(100)를 이용한 임플란트 식립 과정을 도 3 내지 도 4를 참조하여 설명한다.

임플란트 식립을 위해 도 1에 도시된 바와 같이 피시술자의 치조골(A)에 식립홀(B)을 드릴을 이용해 형성한다. 그리고, 식립홀(B)에 픽스쳐(100)를 식립한다.

본 발명의 픽스쳐(100)는 나사산부(130)의 단부에 형성된 삼각나사산(133)에 의해 식립홀(B)에 셀프 스레딩(Self-Threading)되며 쉬운 식립이 가능하다. 또한, 삼각나사산(133) 단부의 경사각도(θ)에 의해 식립홀(B)에 파고들게 되므로 초기 고정력을 확보할 수 있다.

픽스쳐(100)가 치조골(A)에 삽입된 상태로 골융합이 될 때까지 기다리게 된다. 이 때, 피시술자가 저작운동을 하게 되면, 나사산부(130)로 수직하중과 경사하중이 함께 인가된다. 픽스쳐본체(110)의 내측에 형성된 사각나사산(131)은 수직하중 인가시 전단응력이 발생되지 않으며, 경사하중이 인가되더라도 수직응력과 전단응력으로 응력이 분산된다.

이에 의해 픽스쳐(100)의 결합안정성이 높아지며, 보다 빠른 골융합을 유도하게 된다.

픽스쳐(100)와 치조골(A)의 골융합이 완료되면, 픽스쳐(100)의 스크류삽입공(120)으로 어버트먼트 스크류(15)가 삽입되고, 어버트먼트 스크류(15)의 상부로 어버트먼트(13)가 결합될 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 임플란트용 픽스쳐는 사각나사산과 삼각나사산을 일체로 구비하여 사각나사산의 장점인 응력분산과 삼각나사산의 장점인 초기 고정력을 동시에 확보할 수 있는 장점이 있다.

이에 의해 저작운동이 행해질 때, 전단응력 발생을 최소화하여 치조골의 파절을 방지하여 결합안정성을 높일 수 있고, 체결력과 유지력을 동시에 개선할 수 있다.

이상에서 설명된 본 발명의 임플란트용 픽스쳐의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

100 : 픽스쳐 110 : 픽스쳐본체
120 : 스크류삽입공 121 : 어버트먼트결합홈
123 : 나사홈 125 : 스크류수용홈
130 : 나사산부 131 : 사각나사산
133 : 삼각나나산
A : 치조골
B : 식립홀

Claims (2)

1. 내부에 스크류삽입공(120)이 형성된 픽스쳐본체(110)와;
   상기 픽스쳐본체(110)의 외주연에 나선형태로 돌출되게 형성되는 나사산부(130)를 포함하되,
   상기 나사산부(130)는,
   상기 픽스쳐본체(110)의 외주연으로부터 일정길이 수평하게 연장형성되는 단면이 사각형 형상인 사각나사산(131)과;
   상기 사각나사산(131)의 단부에서 외측으로 점차 두께가 좁아지게 연장형성되는 단면이 삼각형 형상인 삼각나사산(133)을 포함하는 것을 특징으로 하는 임플란트용 픽스쳐.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 삼각나사산(133)이 치조골과 닿는 단부의 각도는 30°~ 60°범위로 형성되며;
   상기 나사산부(130)의 피치간격은 상기 사각나사산(131)의 두께보다 9배~11배 범위로 형성되는 것을 특징으로 하는 임플란트용 픽스쳐.

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