NO175736B - Implantat til erstatning av en tann eller en del av benvevet - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår et implantat for å erstatte en tann eller en annen del av benhvev, hvor implantatet når styrke er ønsket, omfatter en metallkjerne som grenser til et bioglass eller Ca-P-glass som er gjort ikke-resorberbart ved tilsetning av metalloksyder, og hvor implantatet dessuten omfatter et Ca-P-glass som er resorberbart i ben eller biomasse.

De første forsøk på å plassere syntetiske materialer i vev ble ikke gjort før på slutten av det 18. århundre, selv om emnet alltid har vært av interesse for forskere. Disse studiene frembragte imidlertid ikke noen tilfredsstillende resultater. I stedet har det siden begynnelsen av 1950-årene med vekslende hell vært plassert titan eller tantalmetallblader i ben,

f.eks. kj evebenet.

FI-PS nr. 68217 viser en tidligere kjent implanteringsmetode. Elementene som benyttes ved denne metode er hydroksylapatitt og vitlochitt. Dette materialet har en lav mekanisk styrke og dets tofasekrystallisering er meget vanskelig å kontrollere. Videre er det meget vanskelig å styre dets hefting til ben og dets biologiske reaksjon.

De elementer som benyttes i fremgangsmåten i henhold til DE-PS nr. 3 611 139, er apatitt, som ikke er noen glassaktig forbindelse og som er mekanisk svak. Videre er det ikke mulig å kontrollere den.

Elementene som benyttes i henhold til US-PS nr. 4 120 730 er glass. I henhold til dette patentskrift dannes det isolerende legemer lik hydroksylapatitt i materialets struktur ved hjelp av krystallisering. Materialets reaksjonsgrad lar seg ikke kontrollere. Materialet har dårlige styrkeegenskaper.

Endelig beskriver US-PS nr. 4 259 072 en fremgangsmåte hvorved to separate deler føyes sammen med et glass-bindemiddel. Reaksjonen kan ikke kontrolleres.

På grunn av en vanskelig operasjon og infeksjonsfaren er de store subperiosteale konstruksjoner og de store endosteale blader blitt mindre og mindre populære. De har blitt erstattet av enkeltskruer (Brånemark, Straumann, Bioceram; ref. 1 Albrektson et al., spesialopptrykk, The long term efficacy of currently used dental implants. A review and proposed criteria of success. International J.Oral and Max. Fac. Implants 1, 1986) og av store koniske sylindre svarende til en enkel tannrot (Frialit, ref. 1). For de foreliggende metoder er det vanlig at konstruksjonen plasseres i alveolarbenet. Således er det mulig å oppnå en mekanisk kontakt mellom benet og implantatet. Implantatet trenger også gjennom gingiva og etterlater et synlig fremspring. Dette fremspring virker som en support for protesene. For å forhindre bakterieinvasjon er det nødvendig at epitelet festes nær overflaten av fremspringet. For å oppnå dette er det hele tiden påkrevet å holde området rent.

Feste av implantatet til benet ved de ovennevnte metoder blir ofte forhindret av et infiserende vevlag. Det er mulig å unngå dette problemet med en to-trinns operasjonsteknikk hvor implatantet dels skrus inn i benet under det første trinn (ad modum Brånemark, ref. l). Under det annet trinn av operasjonen, etter 3-6 måneder, plasseres et fremspring på implantatet. Resultatene har vært tilfredsstillende.

En rekke variasjoner av dette er blitt innført (IK-implantat, IMZ-implantat, Core-vent-implantat). Det benyttede materiale er titan eller Co-Cr-legering med titan med bruk av plas-masprøyting (Ti02)• Helbredelsesperioden er mellom 3 og 6 måneder, selv om produsenten stiller i utsikt en mulighet for øyeblikkelig belastning etter operasjonene. Hovedulempene er metodens vanskelighet og kompleksitet.

Enklere, men mer pålitelig er Straumann-metoden, hvor en hul perforert sylinder rager ut av gingiva og plasseres i benet bare med én operasjon. Materialet er en Co-Cr-legering som dekkes med Ti02 ved plastmasprøyting. Disse sylinderne ble trukket tilbake fra markedet i 198 6 på grunn av deres upålite-lighet.

For tiden foreligger en tredje type av implantat som er polykrystallinsk A1203-keramikk, Frialit-implantat, som plasseres direkte etter tannuttrekkingen i det utvidede rothullrom. På denne form smalner implantatet mot enden med tydelige trinn. På grunn av sprøheten til keramikken, kan disse implantatene bare benyttes til å bære en enkelt tann som står under et lite bitetrykk, slik det er tilfelle med fortennene.

De japanske implantatseriene "Bioceram" Al-krystallsafir av Kyocerans implantater er mindre enn Frialitimplantatene. Disse implantatene har høye verdier for andre styrkeegenskaper, men deres duktilitet er lav. Også glødingen må utføres omhyggelig på grunn av materialets sprøhet. De kliniske resultatene som er oppnådd, svarer ikke til resultatene som angis av produsenten. Det synes som om benfestet for Bioceram ikke er tilfredsstillende. Grunnen til dette er sannsynligvis overflatens inerte art og lave friksjon samt det lille overflateareal.

Selv en lang helbredelsesperiode synes ikke å være nok til å frembringe et sterkt feste.

Minimumsdimensjonene til ben som er nødvendig for store og enkle festemekanismer har en dybde på 10 mm og en bredde på 5,5 mm (Straumann). Etter tannuttrekking krymper alveolarbenet slik at det bare sjelden er nok igjen til å anbringe slike implantater.

Både titan og Al203-implantater er for store fordi den tynne konstruksjonen ellers ikke er istand til å motstå de nødvendige mekaniske påkjenninger. I tillegg er fremstillingen av titan vanskelig. På den annen side er små implantater (Brånemark) komplekse og kostbare og de minste, ikke-metalliske (Bioceramimplantater) er sprø.

De benyttede materialtyper kan klassifiseres på følgende måte:

1. Metaller, som ikke er biokompatible: Co-Cr-legeringer, rustfritt stål, Ni-legeringer, edelmetaller av type IV (Indumed, Holland). 2. Inerte materialer som ikke reagerer med vev, men som skaffer en tett kontakt med benet: A1203-keramikk, Ta- og Ti-metall, deres legeringer (TiV4A16), karbon i sine forskjellige former, Teflon. 3. Bioaktive materialer som fester seg aktivt og hurtig til benet, dvs. at de er overflatereaktive og frembringer benvekst: Hydroksylapatitt, CaP-glass og CaP-glasskeramikk, "bioglass".

Trikalsiumfosfat, dvs. TCP (resorberer, dvs. oppløses i vevet).

Sammensetningen og fremstillingsmetoden frembringer resorpsjon av disse materialene og de varierer fra å være helt resorberbare til ikke-resorberbare.

Den følgende tabell representerer de benyttede materialer og deres egenskaper.

For tiden er situasjonen for bioaktive materialer som følger: 1. Sammenføyning av hydroksylapatitt (HA) til metall er problematisk. En mekanisk forbindelse er blitt forsøkt, men er problematisk på grunn av sprøheten til HA og har ikke ført til tilfredsstillende resultater. Også plasmasprøyting er blitt forsøkt, men imidlertid er det ikke blitt vist at krystall-strukturen ville ha blitt bevart, men overflaten omformes til det helt resorberbare TCP og derfor er ikke sammenføyningen holdbar (World High Tee. Congress, Milano 1986). Også korall-basert HA har vist seg ikke å være noe bedre enn det syntetiske HA. Imidlertid er HA et billig materiale hvorpå kollagenfibrene til vevene fester seg og mineraliserer meget godt (Jarcho et al., en rekke studier; ref. 2 de Putter, de Lange, de Groot: Permucosal dental implants of dense hydroxyl apatite, fixation in alveolar bone, Abstract: Int. congress on tissue integration in oral and maxillofacial reconstruction, Brussel 1985). 2. CaP-glass og glasskeramiske materialer, dvs. såkalte bioglass er blitt iakttatt å ha et godt benfeste (Hencke et al., 1971; ref. 3 Gross et Strung: The interface of various glasses and glass ceramics with a bony implantation bed., J. Biomed. Mat. Res. 251-271: 19, 1985).

Reaksjonen er basert på dannelse av et Si02-rikt lag og på utfellingen av Ca og P. Ca og P krystalliserer seg deretter til HA rundt kollagenfibrene festet til overflaten.

En ideel metode vil oppfylle følgende krav:

1. Implantatet må være lite og sterkt og fullstendig

biokompatibelt

således er elastisk titan og potensielt allergene Ni- og

Cr-legeringer ikke egnet

resterende alternativer er tilstrekkelige edle legeringer

(Au-, Pt-, Pd-legeringer) eller en hard Ti02-legering.

2. Implantatet må ha en overflate som er i stand til å feste seg til ben og epitelium og det må ha en stimulerende virkning på benveksten.

Slike overflater er:

HA = hydroksylapatitt

TCP = trikalsiumfosfat

Bioglass eller glasskeramikk.

For tiden finnes det implantater som har en metallkjerne for å skaffe tilstrekkelig liten størrelse og høy styrke. Kjernen dekkes med et bioglass (CaP-glass) som ikke er resorberbart på grunn av dets metalloksidinnhold. I tillegg har den et ytre lag som resorberes i ben eller biomasse, fremstilt av CaP-glass (ref. US.Pat. nr. 4497629, Ogino et al.). Således er kravene 1 og 2 overfladisk oppfylt, men ettersom det ytre lag resorberes, oppnår imidlertid ikke det indre lag et tilfredsstillende feste til vevet.

Hensikten med den foreliggende oppfinnelse er å unngå de ovennevnte og andre ulemper og å forbedre festet av dentale implantanter ved bruk av hydroksylapatitt (HA). I henhold til den foreliggende oppfinnelse benyttes HA i det resorberbare ytre lag (resorberbare CaP-glass + HA) og fortrinnsvis også i det ikke-resorberbare indre lag (ikke resorberbart CaP-glass + HA). I tillegg blir sammenføyningen av disse to lag vesentlig forbedret med et mellomlag som har et CaP-glass med justerbar resorpsjonsrate og som fortrinnsvis inneholder HA.

De ovennevnte hensikter og andre fordeler oppnås i henhold til den foreliggende oppfinnelse ved at det for å styrke festet til vevet mellom de enkelte lag og metallkjernen, er tilsatt hydroksylhapatitt HA som legeringsmateriale i både det resorberbare Ca-P-glass og det Ca-P-glass som er gjort ikke-resorberbart ved hjelp av metalloksyder, og dessuten ved at det mellom disse lag er tilsatt et mellomlag sammensatt av en blanding av langsomt resorberbart Ca-P-Glass og hydroksylapatitt HA.

Mer nøyaktig omfatter det første ikke-resorberbare lag 10 til 100 vektprosent av CaP-glass og 0 til 90 vektprosent HA, det langsomt resorberbare mellomlag inneholder 10 til 100 vektprosent CaP-glass og 0 til 90 vektprosent HA, og det annet resorberbare lag inneholder 10 til 99 vektprosent CaP-glass og 1 til 90 vektprosent HA.

Det første lag kan gjøres ikke-resorberbart ved å tilsette et metalloksid eller -oksider. Passende metalloksider er oksider av titan, aluminium og sirkonium. Det første lag kan også gjøres ikke-resorberbart ved å variere forholdene mellom CaP, Si02 og/eller Na20 i CaP-glasset. 1 det følgende skal en anvendelse (A) av oppfinnelsen egnet for tenner, dvs. et intraosteal implantat, forklares i detalj, med henvisning til den ledsagende tegning.

Fig. 1 viser skjematisk de vanlig benyttede materialer.

Fig. 2 viser en prøvekonstruksjon benyttet i tannen.

Det viste implantat har i henhold til oppfinnelsen og som vist på fig. 2 en hard, overflateoksidert metallkjerne 1 (metall på keramikk-legeringer) med en varmeutvidelseskoeffisient på 10-15 x 10~<6>/K som dekkes med sterkt, tett og glatt, ikke-resorberbart bronsert bioglass, en blanding av CaP-glass og HA-keramikk 2 som har en midre varmeutvidelseskoeffisient på 9-14 x 10~<6>/K og er dekket med en blanding av CaP-glass og HA 3, som sintres til et tett eller porøst, nesten ikke resorberbart lag som dekkes med et myk CaP-glass-HA-blandingslag 4, som er resorberbart og begrenser benkontaktflaten, hvilket aktiverer benvekst og resulterer direkte i et mekanisk feste av ben til implantat uten å frembringe unødig trykk på benet.

Det ytre lag 4 kan også glasseres om ønskes. Således er løsningen en lagstruktur hvori det ytre lag 4 resorberer og det indre lag 2 på metallet ikke gjør det. Således kan resorpsjonen ikke fortsette hele veien til metalloverflaten, da laget 2 inneholder resorpsjonshindringer (f.eks. metalloksider). Mellom 2 og 4 foreligger det et semiresorberbart mellomlag i henhold til beskrivelsen av den anvendte oppfinnelse. I tillegg er HA satt til alle lagene 2,3 og 4 av CaP-glass. Sammenføyningen av lagene (og HA) til metallet og til hverandre er sterk og stabil på grunn av glasset. Spesielt må det bemerkes at også HA føyes til metallet. I de fleste tilfeller er det imidlertid mulig å oppnå et tilfredsstillende stabilt resultat når HA ikke tilsettes laget 2 på overflaten av metallet eller når CaP-glass-HA-blandingslagene 3 utelates.

Når det ikke er nødvendig med en sterk konstruksjon, utelates metallkjernen. Dette er mulig f.eks. når implantatet benyttes til benforsterkning.

Resorpsjonsraten for glass/HA-blandingen kan justeres ved kontroll av sammensetningen og med tilsetninger (metalloksider) på samme måte som raten for rene CaP-glass kan det. CaP-glass/HA-blandingens overflate i henhold til oppfinnelsen fester seg hurtig til cellene (i løpet av 1-8 timer) og mineraliseringen skjer også hurtig på grunn av forekomsten av mineraler i implantatet. Slikt benfeste er også sterkt i svake benstrukturer på grunn av materialenes stimulerende virkning på benveksten. Således kan implantantkonstruksjonen gjøres mindre enn tidligere. I tillegg støtter metallkjernen den keramiske konstruksjon som er festet til den når nødvendig. Ved glasser-ing av overflaten kan fremrykkingen av epitelium og løst bindevev mellom benet og implantaten forhindres. Videre anvendelser av oppfinnelsen kan fås med forskjellige konstruksjoner. Disse er vist i den følgende tabell (det er andre egnede sammensetninger for lagene 2,3 og 4):

overflaten av metallet kan ha tverrgående spor,

formen på implantatet kan være konisk, sylindrisk eller gjenget og dets størrelse kan variere:

tykkelse f.eks. 2,5-70 mm,

lengde f.eks. 7,0-700 mm

en keramisk hette kan plasseres på toppen av implantatet

under helbredelsesperioden

- implantanten kan helt innleires i benet under periosteum eller etterlates delvis utenfor gingiva.

Claims (2)

1. Implantat for å erstatte en tann eller en annen del av benhvev, hvor implantatet når styrke er ønsket, omfatter en metallkjerne (1) som grenser til et bioglass eller Ca-P-glass som er gjort ikke-resorberbart ved tilsetning av metalloksyder, og hvor implantatet dessuten omfatter et Ca-P-glass som er resorberbart i ben eller biomasse, karakterisert ved at det for å styrke festet til vevet mellom de enkelte lag og metallkjernen (1), er tilsatt hydroksylhapatitt HA som legeringsmateriale i både det resorberbare Ca-P-glass (4) og det Ca-P-glass (2) som er gjort ikke-resorberbart ved hjelp av metalloksyder, og dessuten ved at det mellom disse lag er tilsatt et mellomlag (3) sammensatt av en blanding av langsomt resorberbart Ca-P-Glass og hydroksylapatitt HA.

2. Implantat i henhold til krav 1, karakterisert ved at metallkjernen (1) når mindre styrke er ønsket, helt erstattes med ikke-resorberbart Ca-P-glass, og at biomassen forbindes med denne kjerne ved anvendelse av hydroksylapatitt HA som legeringsmateriale i mellomlaget.