NL192026C

NL192026C - Implanteerbaar kunstmatig gebidselement.

Info

Publication number: NL192026C
Application number: NL8900452A
Authority: NL
Original assignee: Mitsubishi Mining & Cement Co
Priority date: 1988-02-23
Filing date: 1989-02-23
Publication date: 1997-01-07
Also published as: FR2627378A1; GB8904188D0; NL192026B; NL8900452A; DE3905608C2; JPH01214360A; US4957437A; GB2216013A; FR2627378B1; GB2216013B; DE3905608A1; JP2580677B2

Description

1 192026

Implanteerbaar kunstmatig gebitselement

De onderhavige uitvinding betreft een implanteerbaar kunstmatig gebitselement, waarvan de wortel een busvormige buitenmantel heeft uit een bio-verenigbaar composietmateriaal, omvattende 40-95 gew.% 5 calciumfosfaat en 60-5 gew.% organisch polymeer, bestemd om in de tandholte door het kaakbot omsloten te worden en hieraan vast te groeien, waarbij binnen de buitenmantel een metalen busvormig deel is aangebracht en binnen dit deel een metalen stijl om hierop de bovenbouw van het gebitselement te steunen en waarbij binnen het gebitselement een elastisch bufferorgaan aanwezig is.

Een dergelijk gebitselement is bekend uit de Japanse octrooipublicatie 152.449/1987. Bij het hierin 10 beschreven gebitselement is een elastische tussenlaag tussen de binnenwand om de buitenmantel en buitenwand van de metalen bus aangebracht en is de metalen stijl stijf vastgezet in de holte van de metalen bus. Gebleken is dat met een dergelijke constructie niet voldoende bufferwerking verkregen wordt, zodat de omvang van de mogelijke beweging van de metalen stijl onder de druk van het gebitselement dat op de stijl aangebracht wordt, kleiner is dan bij natuurlijke gebitselementen. Bovendien kan het kunstmatige gebits-15 element niet in een vorm vervaardigd worden die voldoende sterkte en voldoende bewegingsomvang van de metalen stijl heeft.

Het is het doel van de onderhavige uitvinding deze nadelen te vermijden.

Dit doel wordt bij een hierboven beschreven gebitselement verwezenlijkt doordat het metalen busvormige deel star in de holte van de buitenmantel is bevestigd en dat de metalen stijl door twee in de stijlrichting op 20 afstand van elkaar geregen elastische bufferorganen wordt ondersteund in het metalen busvormige deel, waarbij de stijl volledig vrij blijft van de binnenwand van het metalen busvormige deel. Het gebitselement volgens de onderhavige uitvinding heeft een aanzienlijke sterkte en een elasticiteitsmodules vergelijkbaar met die van het botweefsel van het lichaam. Bovendien is voldoende beweging mogelijk waardoor de eigenschappen van gebruikelijke gebitselementen benaderd worden.

25 Opgemerkt wordt dat uit het Britse octrooischrift 2.063.680 een implantaat bekend is waarbij een busvormige buitenmantel aanwezig is binnen welke zich een van schroefdraad voorziene stift bevindt waarop via een bijzonder gevormd vrij uiteinde het gebitselement in nauwere zin aangebracht wordt. Tussen de van schroefdraad voorziene stift en het busvormige deel is een ééndelig bed uit kunststof materiaal aangebracht. De busvormige buitenmantel is vervaardigd uit een keramisch materiaal op basis van 30 aluminiumoxyde zonder aanwezigheid van een bioverenigbaar composiet. Door het zich over het gehele grensoppervlak tussen stift en busvormige buitenmantel uitstrekken van het bed kunststofmateriaa! wordt een veel te stijve constructie verkregen waarmee niet de met natuurlijke gebitselementen vergelijkbare bevestiging in de kaak verkregen kan worden.

35 De uitvinding zal thans meer gedetailleerd uitgelegd worden aan de hand van een kunstmatig gebitselement.

Het kunstmatig gebitselement 10 omvat een buitenmantel 11 vervaardigd uit een composiet materiaal met verenigbaarheid met levende weefsels, zoals van het alveolaarbeen 18, een metalen bus 13 met een 40 opening 12 daarin die binnen de busvormige buitenmantel 11 is aangebracht en daaraan bevestigd, een metalen stijl 14 ingebracht in de opening 12 van de metalen bus 13 en ten minste twee elastische bufferorganen 16,17 elk op afstand liggend en aangebracht in de tussenruimte 15 tussen de metalen bus 13 en de metalen stijl 14.

De busvormige buitenmantel 11 is uit een samengesteld of composiet materiaal, dat 40 tot 95 gew.% van 45 een calciumfosfaatveibinding en 60 tot 5 gew.% van een organisch polymeer bevat. Indien het aandeel van de calciumfosfaatverbinding minder dan 40 gew.% is, wordt groei van nieuw been vertraagd en kost het veel tijd voordat het samengestelde materiaal verenigd is met het alveolaarbeen. Indien het aandeel calciumfosfaatverbinding groter dan 95 gew.% is, ontstaan moeilijkheden bij het bewerken en bijgevolg bij de industriële massaproduktie van gebitselementen. Opgemerkt wordt dat met de 40 tot 95 gew.% van de 50 calciumfosfaatverbinding, een relatief grote hoeveelheid nieuw been gevormd wordt om het kunstmatige materiaal van het gebitselement, doordat de fysische eigenschappen ervan die van natuurlijk been benaderen. Bovendien benadert van het gebitselement de elasticiteitsmodulus die van een natuurlijk gebitselement en heeft het een buitengewoon goede bewerkbaarheid, hierdoor kan het gebitselement met een bepaalde afmeting in massaproduktie vervaardigd worden.

55 Voorbeelden van de bovengenoemde calciumfosfaatverbindingen omvatten tricalciumfosfaat, hydroxyapa-tiet, tetracalciumfosfaat, oxyapatiet, calciumpyrofosfaat, fluorapatiet, een verbinding waarin hydroxylgroepen van hydroxyapatiet gedeeltelijk gesubstitueerd zijn door fluor-ionen, brushiet (CaHP04.2H20) en een 192026 2 mengsel daarvan. Van deze calciumfosfaatverbindingen, worden een of een mengsel van twee of meer van die welke een snellere vormingssnelheid van nieuw.been vertonen, d.w.z. tricalciumfosfaat, hydroxyapatiet, fluorapatiet of tetracalciumfoslaat, bij voorkeur gebmikt. In het bijzonder heeft hydroxyapatiet de grootste vormsnelheid van nieuw been en daarom wordt aan deze verbindingen het meest de voorkeur gegeven.

5 Aan hydroxyapatiet verkregen bij warmtebehandeling bij een temperatuur niet lager dan 500°C, bij voorkeur niet lager dan 700°C wordt in het bijzonder de voorkeur gegeven, omdat dit een bijzonder aanzienlijke snelheid van vorming van nieuw been heeft. Hoewel geen bovengrenstemperatuur voor warmtebehandeling bestaat, begint hydroxyapatiet uiteen te vallen bij een te hoge temperatuur zodat warmtebehandeling bij een lagere temperatuur dan de temperatuur van het uiteenvallen van hydroxyapatiet uitgevoerd moet worden.

10 De calciumfosfaatverbindingen kunnen hetzij kunstmatig zijn gesynthetiseerd met bekende werkwijzen, zoals de natte, droge of hydrotheimale werkwijze, of kunnen verkregen zijn uit menselijk of dierlijk been. De calciumfosfaatverbindingen gebmikt bij de onderhavige uitvinding kunnen poedervormig, korrelvormig of in de vorm van een poreus lichaam aanwezig zijn, op voorwaarde dat de verbindingen mengbaar zijn met monomeren van de organische polymeren.

15 Er bestaat geen bijzondere beperking met betrekking tot de organische polymeren, op voorwaarde dat de polymeren niet toxisch zijn voor het levende organisme en affiniteit vertonen met de calciumfosfaatverbindingen. Bijgevolg worden polymeren van het carbonzuursoort, zoals polylactaatzuur of polyglycolzuur, polymeren van het carboxylaatsoort zoals polymethylmethacrylaat, hierna afgekort met PMMA of poly(tri-fluorethylmethacrylaat), hierna afgekort met PTFEMA, of alkeenpolymeren, zoals polyetheen of polypropeen 20 gebmikt. Van deze polymeren vertonen PMMA en PTFEMA aanzienlijker affiniteit met calciumfosfaatverbindingen en aanzienlijke sterkte en daarom wordt daaraan in het bijzonder de voorkeur gegeven. PTFEMA vertoont vooral de meest aanzienlijke affiniteit met calciumfosfaatverbindingen en daarom wordt daaraan het meest de voorkeur gegeven.

Het samengestelde materiaal kan vervaardigd worden door het mengen en roeren van een pasta 25 bevattende het polymeer en het monomeer van het organische polymeer met de calciumfosfaatverbinding en het polymeriseren van het mengsel door verwarmen.

Hoewel de busvormige buitenmantel 11 een glad uitwendig oppervlak kan hebben, wordt aan een ingedeukt oppervlak dat afwisselende uitsteeksels 11a en uitsparingen 11b heeft zoals getoond de voorkeur gegeven, aangezien de spanning voortgebracht tijdens kauwen verdeeld wordt en vrijgegeven wordt door 30 het vergrote hechtgebied tussen het samengestelde materiaal en het nieuwe been, terwijl de belasting uitgeoefend op de beenweefsels verminderd wordt. De schroeflijnvormige uitvoering van de uitsteeksels 11a en de uitsparingen 11b is het meest wenselijk, aangezien het gebitselement 10 vastgehouden zal worden zodra dit in het alveolaarbeen 18 geïmplanteerd is. Hoewel het benedendeel 11c van de busvormige buitenmantel gevormd kan zijn als een plat oppervlak, wordt in het bijzonder de voorkeur gegeven aan een 35 half bolvormige gedaante van de benedenzijde 11c zoals getoond, aangezien dit verdeling van de spanning tijdens het kauwen bevordert.

De metalen bus 13 en de metalen stijl 14 kunnen gevormd worden uit bekende bioverenigbare metaal-materialen, zoals titaan, kobaltchroomlegering of roestvast staal (soort 316L), zolang de metalen voldoen aan de voorwaarden van sterkte en hardheid voor het gebitselement 10. De metalen bus 13 kan eendelig 40 zijn. Indien de metalen bus 13 van het gedeelde soort is, kan deze gevormd worden door een bovendeel 13a en een benedendeel 13b, zoals afgebeeld, welke boven- en benedendelen 13a, 13b met enigerlei werkwijze bekend in de stand der techniek met elkaar verbonden worden. Indien de bus 13 van het gedeelde soort is, wordt de handeling van het aanbrengen van het gebitselement 10 uitgevoerd in twee stappen, namelijk een eerste stap van het volledig implanteren van de busvormige buitenmantel 11 en het 45 benedendeel 13b in het alveolaarbeen 18, het bedekken van de busvormige buitenmantel 11 en het benedendeel 13b met tandvleesslijmvlies 19 en het in staat stellen volledig met het been te verenigen en een tweede stap van het uitvoeren van een tandheelkundige handeling voor het verwijderbaar verbinden en bevestigen van het bovendeel 13a en de metalen stijl 14 aan het benedendeel 13b, zoals door een van schroefdraad voorziene verbinding. Aan de metalen bus 13 van het gedeelde soort wordt in het bijzonder de 50 voorkeur gegeven, omdat bacteriële infectie en trechtervormige absorptie van het alveolaarbeen om het verzonken gebitselement 10 door een dergelijke handeling voorkomen kan worden en de delen kunnen gemakkelijk verwisseld worden indien het noodzakelijk is deze te wisselen door schade of langdurig gebruik van het gebitselement. Er wordt de voorkeur aan gegeven dat het deel van het basisorgaan 13 dat in aanraking komt met het tandvleesslijmvlies 19 zo vloeiend mogelijk is. Een hoog polymeer bioverenigbaar 55 materiaal 20, zoals collageen of fibronectine, dat geplaatst is bij het deel van het metalen basisorgaan 13 in aanraking met het tandvleesslijmvlies 19 is zeer doelmatig om tandvleesontsteking te voorkomen. Het materiaal 20 wordt bij voorkeur bevestigd aan het benedenraakgebied tussen het metalen basisorgaan 13 3 192026 en het tandvleesslijmvlies 19 zoals door plasmapolymerisatie. De metalen bus 13 en de metalen stijl 14 kunnen met enige bekende werkwijze vervaardigd worden, zoals draaien of behandelen met elektrisch ontladen.

Door het plaatsen van twee of meer bufferorganen in de ruimte 15 tussen de metalen bus 13 en de 5 metalen stijl 14 in een op afstand liggend verband ten opzichte van elkaar, zal het gebitselement 10 eigenschappen vertonen lijkend op die van de natuurlijke tand om een voldoende beweegbaarheid van de metalen stijl 14 voort te brengen. Hoewel de plaats en het aantal elastische bufferorganen 16, 17 vrij gekozen kunnen worden afhankelijk van de positie van het te behandelen gebitselement en het stel gebitselementen, kunnen de bufferorganen op elke plaats in de spleet of holte tussen het metalen 10 basisorgaan 13 en de metalen stijl 14 geplaatst worden zolang voldoende bufferwerking ten opzichte van de tanddruk verkregen kan worden. Voor het voortbrengen van een voldoende bewegingsomvang van de metalen stijl 14, moeten de elastische bufferorganen 16,17 in op afstand liggend verband geplaatst worden, zodat een ruimte 15 ertussen gehandhaafd kan worden. Het elastische bufferorgaan 17, kan zijn opgenomen binnen een uitsparing 14a in het voorste deel van de metalen stijl 14 bij een laagste deel 12a van de 15 opening 12 van de metalen bus 13, zoals getoond is. Eveneens kan een uitsparing 14b gevormd worden bij een bovendeel van de metalen stijl 14, terwijl een overeenkomstige uitsparing 13c in het bovendeel 13a van de metalen bus 13 gevormd kan worden en het ringvormige elastische bufferorgaan 16 kan in deze uitsparingen 13c, 14b aangebracht worden zoals getoond, op zodanige wijze dat het bufferorgaan 16 niet alleen de bufferwerking uitvoert maar eveneens de rol speelt van het verbinden van de metalen bus 13 met 20 de metalen stijl 14. Met het gebruik van de elastische bufferorganen 16, 17, eveneens geschikt voor het verbinden van de onderdelen van het gebitselement, hoeft de tolerantie in afmeting voor de metalen bus 13 en de metalen stijl 14 minder beperkt te zijn.

Als elastische buffermaterialen worden bij voorkeur synthetische mbbersoorten, zoals polyurethaanrub-ber, polyfluoretheenrubber of rubber van het fluorsoort of polysiloxanrubber met een Young’s modulus van 2 25 tot 250 kg/cm2 en bij voorkeur 40 tot 180 kg/cm2 gebruikt. In de praktijk kan elk elastisch materiaal met duurzaamheid en aanzienlijke sterkte gebruikt worden.

Buffermaterialen met verschillende waarden van de elasticiteitsmodulus kunnen gebruikt worden afhankelijk van de plaats waarin de bufferorganen 16,17 aangebracht worden binnen de ruimte 15 voor het verwezenlijken van de gewenste bufferwerking ten opzichte van de tanddruk.

30 De buitenmantel 11 en de metalen bus 13 kunnen aan elkaar bevestigd worden met in de handel verkrijgbaar tandkleef middel, zoals kleef middelen van het methylmethacrylaatsoort. De elastische bufferorganen 16,17 tussen de metalen bus 13 en de metalen stijl 14 kunnen rechtstreeks aangebracht worden op het oppervlak van de metalen bus 13 en/of de metalen stijl 14 of kunnen in het bijzonder van vormgeving voorzien worden zoals hierboven beschreven voor het door vorm grendelen een aanbrengen aan het 35 metalen basisorgaan 13 en de metalen stijl 14. Een tandkroon 21 wordt bevestigd aan de metalen stijl 14 met gebruik van het bovengenoemde kleef middel.

Voorbeeld I

Zoals in de figuur getoond, werden een busvormige buitenmantel 11 gevormd uit een samengesteld 40 materiaal bevattende 78 gew.% hydroxyapatiet en 22 gew.% PTFEMA en een benedendeel 13b van de metalen bus 13 gevormd uit titaan aan elkaar bevestigd. Het ontstaande samenstel werd gevuld in een deel van een tremolaar gebitselement van een hond rechtstreeks in aanraking met het alveolaarbeen 18 en werd daarin geïmplanteerd, zodat de bovenrand van het samenstel gelijk lag met de bovenrand van het been 18. Het zo ingegraven samenstel werd vervolgens geheel bedekt met een tandvleesslijmvlies 19. Nadat de 45 busvormige buitenmantel 11 en het alveolaarbeen 18 met elkaar verenigd waren, werd het tandvleesslijmvlies 19 geopend en werd een bovendeel 13a van de metalen bus 13 met schroefdraad verbonden aan het benedendeel 13b. Een collageen deel 20 werd eerder bevestigd door plasmapolymerisatie aan het bovendeel 13a zodat het deel collageen 20 als het biomateriaal met hoog moleculegewicht geplaatst werd tussen het bovendeel 13a en het tandvleesslijmvlies 19 en nauw in aanraking gebracht met het tandvlees-50 slijmvlies 19.

Een elastisch bufferorgaan 17 werd bevestigd in een uitsparing 14a van de metalen stijl 14, die vervolgens in deze toestand ingebracht werd in de opening 12 vein de metalen bus 13. Nadat de twee uitsteeksels op het ringvormige elastische bufferorgaan 16 in een ringvormige uitsparing 14b bevestigd werden in de metalen stijl 14 en in een ringvormige uitsparing 13c van het bovendeel 13a, werden het 55 bovendeel 13a en de metalen stijl 14 met elkaar verbonden door het ringvormige elastische bufferorgaan 16. Tot slot werd een tandkroon 21 op de metalen stijl 14 opgebracht.

Zoals in de figuur getoond, werd een ruimte 15 gevormd tussen de metalen bus 13 en de metalen stijl

Claims

192026 4 14. Als resultaat werden bevredigend afsluiten en het gevoel overeenkomstig aan dat van een natuurlijk gebitselement verkregen. Röntgenonderzoek toonde dat het alveolaarbeen 18 en het kunstmatige gebits-element 10 met elkaar verenigd waren en er ontstond geen trechtervoimige absorptie. 5 Vergelijkingsvoorbeeld I Een elastisch orgaan werd geplaatst en gevuld in een ruimte tussen een uit een geheel gevoimde metalen bus (niet van het gedeelde soort zoals in voorbeeld I) en een metalen stijl, zodat geen ruimte bestaat daartussen om zo een kunstmatig gebitselement te vormen. Het gebitselement werd in een handeling met een stap geïmplanteerd in plaats van de handeling met twee stappen zoals volgens vooibeeld I, aangezien 10 de tandheelkundige handeling met twee stappen niet uitgevoerd kon worden. Voldoende druk vrijgevend effect kon niet verkregen worden, zodat bij röntgenanalyse trechtervormige absorptie bleek plaats te vinden in het alveolaarbeen. Uiteindelijk viel het kunstmatige gebitselement uit. 15 Conclusies

1. Implanteerbaar kunstmatig gebitselement, waarvan de wortel een busvormige buitenmantel heeft uit een bio-verenigbaar composiet-materiaal, omvattende 40-95 gew.% calciumfosfaat en 60-5 gew.% organisch polymeer, bestemd om in de tandholte door het kaakbot omsloten te worden en hieraan vast te groeien, 20 waarbij binnen de buitenmantel een metalen busvomnig deel is aangebracht en binnen dit deel een metalen stijl om hierop de bovenbouw van het gebitselement te steunen en waarbij binnen het gebitselement een elastisch bufferorgaan aanwezig is, met het kenmerk, dat het metalen busvormige deel (13) star in de holte van de buitenmantel (11) is bevestigd en dat de metalen stijl (14) door twee in de stijlrichting op afstand van elkaar geregen elastische bufferorganen (16, 17) wordt ondersteund in het metalen busvormige deel, 25 waarbij de stijl (14) volledig vrij blijft van de binnenwand van het metalen busvormige deel.

2. Implanteerbaar kunstmatig gebitselement volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het metalen busvormige deel (13) gevormd wordt door een bovendeel (13a) en een benedendeel (13b), die via schroefdraad met elkaar verbonden zijn en waarbij een polymeer bioverenigbaar materiaal (20) met hoog moleculegewicht bevestigd is aan de onderkant van het benedendeel (13a) in aanraking met tandvlees- 30 slijmvlies (19). Hierbij 1 blad tekening