RU207683U1

RU207683U1 - INTRAOSEOUS DENTAL IMPLANT

Info

Publication number: RU207683U1
Application number: RU2021120223U
Authority: RU
Inventors: Денис Анатольевич Романов; Сергей Юрьевич Пронин; Кирилл Валерьевич Соснин; Станислав Владимирович Московский; Артем Дмитриевич Филяков
Priority date: 2021-07-08
Filing date: 2021-07-08
Publication date: 2021-11-11

Abstract

Полезная модель относится к хирургической стоматологии и может быть использована для протезирования на титановых имплантатах, на поверхность которых нанесено танталовое покрытие, модифицированное ионами азота, с целью получения биосовместимых низкомодульных сплавов системы Ti-Ta-N.Имплантат содержит элемент крепления протеза, элемент герметизации полости, образуемой внутри имплантата и лунки, внутрикостную часть в виде сквозного полого цилиндра с внутренним резьбовым участком со стороны коронковой части. Имплантат выполнен из титана ВТ-1.0. На наружную поверхность полого цилиндра нанесено посредством электровзрывного напыления, с последующим азотированием и импульсно-периодической электронно-пучковой обработкой, биоинертное танталовое покрытие системы Ti-Ta-N. Элемент крепления протеза выполнен разборным из гингивальной и ортопедической частей, имеющих форму усеченного конуса и скрепленных между собой большими основаниями в коронковой части резьбового участка полого цилиндра посредством винта ортопедической части. Элемент герметизации полости, образуемой внутри имплантата и лунки, выполнен на конце внутреннего резьбового участка полого цилиндра в виде плотного кольцевого соединения острый уступ - резьбовая клапан-заглушка конической формы из пластически деформируемого титана ВТ-1.00.Нанесенный поверхностный слой обладает антибактериальным эффектом, что увеличивает срок службы имплантатов, и расширяет область практического применения, а также снижает вероятность преждевременного выхода имплантата из строя. 1 ил.The utility model relates to surgical dentistry and can be used for prosthetics on titanium implants, on the surface of which a tantalum coating modified with nitrogen ions is applied, in order to obtain biocompatible low-modulus alloys of the Ti-Ta-N system. The implant contains an element for fixing a prosthesis, an element for sealing a cavity, formed inside the implant and the socket, the intraosseous part in the form of a through hollow cylinder with an internal threaded section on the side of the coronal part. The implant is made of VT-1.0 titanium. On the outer surface of the hollow cylinder, a bioinert tantalum coating of the Ti-Ta-N system was applied by means of electroexplosive spraying, followed by nitriding and pulse-periodic electron-beam processing. The prosthesis attachment element is made of collapsible gingival and orthopedic parts, having the shape of a truncated cone and fastened together by large bases in the coronal part of the threaded section of the hollow cylinder by means of a screw of the orthopedic part. The element for sealing the cavity formed inside the implant and the socket is made at the end of the internal threaded section of the hollow cylinder in the form of a tight ring joint, a sharp ledge - a conical threaded plug valve made of plastically deformable titanium VT-1.00. The applied surface layer has an antibacterial effect, which increases the period service of implants, and expands the field of practical application, as well as reduces the likelihood of premature failure of the implant. 1 ill.

Description

Полезная модель относится к хирургической стоматологии и может быть использована для протезирования на титановых имплантатах, на поверхность которых нанесено танталовое покрытие, модифицированное ионами азота, с целью получения биосовместимых низкомодульных сплавов системы Ti-Ta-N.The utility model relates to surgical dentistry and can be used for prosthetics on titanium implants, on the surface of which a tantalum coating modified with nitrogen ions is applied, in order to obtain biocompatible low-modulus Ti-Ta-N alloys.

Известен внутрикостный зубной имплантат, содержащий элемент крепления протеза, элемент герметизации полости, образуемой внутри имплантата и лунки, внутрикостную часть в виде сквозного полого цилиндра, отличающийся тем, что последний выполнен из титана ВТ-1.0, с внутренним резьбовым участком со стороны ее коронковой части, причем на наружной поверхности полого цилиндра, преимущественно в средне-апикальной части, выполнена крупная резьба, являющаяся конической относительно ее впадин с продольными пазами и поперечными сквозными отверстиями в них, а на остальной его части выполнена мелкая резьба, элемент крепления протеза выполнен разборным из гингивальной и ортопедической частей, имеющих форму усеченного конуса и скрепленных между собой большими основаниями в коронковой части резьбового участка полого цилиндра посредством винта ортопедической части, при этом элемент герметизации полости, образуемой внутри имплантата и лунки, выполнен на конце внутреннего резьбового участка полого цилиндра в виде плотного кольцевого соединения острый уступ - резьбовая клапан-заглушка конической формы из пластически деформируемого титана ВТ-1.00 (RU №2655198 МПК А61С 8/00, опубл. 24.05.2018).Known intraosseous dental implant containing an element for fixing the prosthesis, an element for sealing the cavity formed inside the implant and the hole, the intraosseous part in the form of a through hollow cylinder, characterized in that the latter is made of titanium VT-1.0, with an internal threaded section from the side of its coronal part, moreover, on the outer surface of the hollow cylinder, mainly in the mid-apical part, a large thread is made, which is conical relative to its depressions with longitudinal grooves and transverse through holes in them, and on the rest of its part there is a fine thread, the prosthesis attachment element is collapsible from gingival and orthopedic parts having the shape of a truncated cone and fastened to each other by large bases in the coronal part of the threaded section of the hollow cylinder by means of the screw of the orthopedic part, while the element for sealing the cavity formed inside the implant and the socket is made at the end of the internal threaded section of the hollow cylinder in the form of a tight ring joint, a sharp ledge - a conical threaded plug-valve made of plastically deformable titanium VT-1.00 (RU No. 2655198 MPK A61S 8/00, publ. 24.05.2018).

Данное техническое решение является наиболее близким по технической сущности и выбрано авторами за прототип.This technical solution is the closest in technical essence and was chosen by the authors as a prototype.

Недостатком прототипа являются низкие антибактериальные свойства поверхности титана марки ВТ-1.00, которые могут поспособствовать его преждевременному выходу из строя (Huang H.-L., Antibacterial and biological characteristics of tantalum oxide coated titanium pretreated by plasma electrolytic oxidation [Text] / H.-L. Huang, M.-T. Tsai, Y.-J. Lin, Y.-Y. Chang // Thin Solid Films. - 2019. - V. 688, Is. 137268. - p.9).The disadvantage of the prototype is the low antibacterial properties of the surface of titanium grade VT-1.00, which can contribute to its premature failure (Huang H.-L., Antibacterial and biological characteristics of tantalum oxide coated titanium pretreated by plasma electrolytic oxidation [Text] / H.- L. Huang, M.-T. Tsai, Y.-J. Lin, Y.-Y. Chang // Thin Solid Films. - 2019. - V. 688, Is. 137268. - p.9).

Техническая проблема, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение, заключается в создании поверхностного защитного слоя имплантата, обладающего антибактериальным эффектом, что увеличивает срок службы имплантатов за счет нанесения на его поверхность биоинертного покрытия.The technical problem to be solved by the proposed technical solution is to create a surface protective layer of the implant with an antibacterial effect, which increases the service life of the implants by applying a bioinert coating to its surface.

Для решения указанной технической проблемы во внутрикостном зубном имплантате, содержащем элемент крепления протеза, элемент герметизации полости, образуемой внутри имплантата и лунки, внутрикостную часть в виде сквозного полого цилиндра, выполненного из титана ВТ-1.0 с внутренним резьбовым участком со стороны ее коронковой части, причем на наружной поверхности полого цилиндра, преимущественно в средне-апикальной части, выполнена крупная резьба, являющаяся конической относительно ее впадин с продольными пазами и поперечными сквозными отверстиями в них, а на остальной его части выполнена мелкая резьба, элемент крепления протеза выполнен разборным из гингивальной и ортопедической частей, имеющих форму усеченного конуса и скрепленных между собой большими основаниями в коронковой части резьбового участка полого цилиндра посредством винта ортопедической части, при этом элемент герметизации полости, образуемой внутри имплантата и лунки, выполнен на конце внутреннего резьбового участка полого цилиндра в виде плотного кольцевого соединения острый уступ - резьбовая клапан-заглушка конической формы из пластически деформируемого титана ВТ-1.00, согласно полезной модели на наружную поверхность полого цилиндра нанесено посредством электровзрывного напыления, с последующим азотированием и импульсно-периодической электронно-пучковой обработкой, биоинертное танталовое покрытие системы Ti-Ta-N.To solve this technical problem in an intraosseous dental implant containing an element for fixing the prosthesis, an element for sealing the cavity formed inside the implant and the socket, the intraosseous part in the form of a through hollow cylinder made of VT-1.0 titanium with an internal threaded section on the side of its coronal part, and on the outer surface of the hollow cylinder, mainly in the mid-apical part, a large thread is made, which is conical relative to its depressions with longitudinal grooves and transverse through holes in them, and on the rest of its part there is a fine thread, the prosthesis attachment element is collapsible from gingival and orthopedic parts having the shape of a truncated cone and fastened to each other by large bases in the coronal part of the threaded section of the hollow cylinder by means of the screw of the orthopedic part, while the element for sealing the cavity formed inside the implant and the hole is made at the end of the internal threaded section of the hollow cylinder in the form of a tight ring joint sharp ledge - a conical threaded plug made of plastically deformable titanium VT-1.00, according to the utility model, applied to the outer surface of the hollow cylinder by means of electroexplosive spraying, followed by nitriding and pulse-periodic electron-beam processing, bioinert tantalum coating of the Ti-Ta-N system.

Технический результат, получаемый при осуществлении полезной модели, заключается в том, что при электрическом взрыве танталовой фольги продукты разрушения образуют плазменную струю, служащую инструментом формирования на поверхности титановых имплантатов покрытия на основе тантала. Электровзрывное напыление приводит к формированию танталового покрытия с высокой адгезией с титановым имплантатом. Азотирование электровзрывных танталовых покрытий приводит к внесению в поверхностный слой ионов азота, которые обеспечивают антибактериальный эффект. Импульсно-периодическая электронно-пучковая обработка приводит к формированию в покрытии высокодисперсной и однородной структуры. Поверхность покрытия приобретает зеркальный блеск. Преимущество заявляемого способа по сравнению с прототипом заключается в формировании поверхностного слоя с высокой адгезией покрытия с подложкой из титана, низкой шероховатостью и гомогенизированной структурой, обладающего антибактериальным эффектом, что увеличивает срок службы имплантатов, и расширяет область практического применения, а также снижает вероятность преждевременного выхода имплантата из строя.The technical result obtained in the implementation of the utility model consists in the fact that during an electric explosion of a tantalum foil, the products of destruction form a plasma jet, which serves as a tool for forming a coating based on tantalum on the surface of titanium implants. Electroexplosive spraying leads to the formation of a tantalum coating with high adhesion to the titanium implant. Nitriding of electroexplosive tantalum coatings leads to the introduction of nitrogen ions into the surface layer, which provide an antibacterial effect. Pulsed-periodic electron-beam treatment leads to the formation of a highly dispersed and homogeneous structure in the coating. The surface of the coating acquires a mirror-like shine. The advantage of the proposed method in comparison with the prototype is the formation of a surface layer with high adhesion of the coating to a titanium substrate, low roughness and a homogenized structure, which has an antibacterial effect, which increases the service life of implants, and expands the area of practical application, and also reduces the likelihood of premature implant exit out of service.

Процесс нанесения биоинертных танталовых покрытий, модифицированных ионами азота, на титановые имплантаты, включающий электрический взрыв танталовой фольги массой 100-600 мг, формирование из продуктов взрыва импульсной многофазной плазменной струи, оплавление ею поверхности титанового имплантата при поглощаемой плотности мощности 1,5-1,8 ГВт/м², осаждение на поверхность продуктов взрыва, формирование на ней биоинертного танталового покрытия, азотирование в течении 3-5 часов при температуре 500-600°С и последующую импульсно-периодическую электронно-пучковую обработку поверхности покрытия при поглощаемой плотности энергии 20-40 Дж/см², длительности импульсов 150-200 мкс и количестве импульсов 3-5 импульсов.The process of applying bioinert tantalum coatings modified with nitrogen ions on titanium implants, including an electric explosion of a tantalum foil with a mass of 100-600 mg, the formation of a pulsed multiphase plasma jet from the explosion products, and its melting of the titanium implant surface at an absorbed power density of 1.5-1.8 GW / m ^2, the deposition on the surface of the explosion products, forming thereon bioinert tantalum coating, nitriding during 3-5 hours at a temperature of 500-600 ° C and subsequent periodic pulsed electron-beam treatment of the surface coverage of absorbed energy density at 20-40 J / cm ² , pulse duration 150-200 μs and the number of pulses 3-5 pulses.

Пример 1.Example 1.

Поверхностный защитный слой, наносимый на наружную поверхность внутрикостного зубного имплантата, выполненного в виде полого цилиндра с крупной резьбой, преимущественно расположенной в его средне-апикальной части, являющийся конической относительно ее впадин с продольными пазами и поперечными сквозными отверстиями в них, а на остальной части которого выполнена мелкая резьба. Электровзрывное напыление танталового покрытия производилось на установке ЭВУ 60/1 ОМ (Автоматизированная электровзрывная установка для повышения эксплуатационных характеристик материалов / Ю.Д. Жмакин, Д.А. Романов, Е.А. Будовских и др. // Промышленная энергетика. - 2011. - №6. С. 22-25). Сформированной из танталовой фольги массой 100 мг плазменной струей оплавляли поверхность титанового имплантата при поглощаемой плотности мощности 1,5 ГВт/м² и формировали на ней электровзрывное покрытие на основе тантала. Азотирование проводили в течение 3 часов при температуре 500°С. Последующую импульсно-периодическую электронно-пучковую обработку поверхности покрытия проводили при поглощаемой плотности энергии 20 Дж/см², длительности импульсов 150 мкс и количестве импульсов 3 имп. Азотирование и последующую импульсно-периодическую электронно-пучковую обработку проводили на установке «КОМПЛЕКС» (объект инфраструктуры зарегистрирован на сайте http://www.ckp-rf.ru https://www.hcei.tsc.ru/ru/cat/unu/unikuum/03_06.html).A surface protective layer applied to the outer surface of an intraosseous dental implant, made in the form of a hollow cylinder with a large thread, mainly located in its mid-apical part, which is conical relative to its depressions with longitudinal grooves and transverse through holes in them, and on the rest of which fine thread is made. Electroexplosive spraying of a tantalum coating was carried out on an EVU 60/1 OM installation (Automated electroexplosive installation to improve the performance of materials / Yu.D. Zhmakin, D.A. Romanov, E.A. Budovskikh et al. // Industrial energy. - 2011. - No. 6. P. 22-25). Formed from tantalum foil weighing 100 mg of the plasma jet melts the surface of a titanium implant with the absorbed power density of 1.5 GW / m ² and formed thereon electroexplosive coating based on tantalum. Nitriding was carried out for 3 hours at a temperature of 500 ° C. Subsequent repetitively pulsed electron-beam treatment of the coating surface was carried out at an absorbed energy density of 20 J / cm ² , a pulse duration of 150 μs and a number of pulses of 3 pulses. Nitriding and subsequent pulse-periodic electron-beam processing were carried out at the COMPLEX installation (the infrastructure object is registered on the website http://www.ckp-rf.ru https://www.hcei.tsc.ru/ru/cat/unu /unikuum/03_06.html).

Пример 2.Example 2.

Обработке подвергали наружную поверхность внутрикостного зубного имплантата, выполненного в виде полого цилиндра с крупной резьбой, преимущественно расположенной в его средне-апикальной части, являющийся конической относительно ее впадин с продольными пазами и поперечными сквозными отверстиями в них, а на остальной части которого выполнена мелкая резьба. Электровзрывное напыление танталового покрытия производили на установке ЭВУ 60/10 М (Автоматизированная электровзрывная установка для повышения эксплуатационных характеристик материалов / Ю.Д. Жмакин, Д.А. Романов, Е.А. Будовских и др. // Промышленная энергетика. - 2011. - №6. С. 22-25). Использовали танталовую фольгу массой 600 мг. Сформированной плазменной струей оплавляли поверхность Т-образной косой пластины при поглощаемой плотности мощности 1,8 ГВт/м² и формировали на ней электровзрывное покрытие на основе тантала. Азотирование проводили в течение 5 часов при температуре 600°С. Последующую импульсно-периодическую электронно-пучковую обработку поверхности покрытия проводили при поглощаемой плотности энергии 40 Дж/см², длительности импульсов 200 мкс и количестве импульсов 5 имп. Азотирование и последующую импульсно-периодическую электронно-пучковую обработку проводили на установке «КОМПЛЕКС» (объект инфраструктуры зарегистрирован на сайте http://www.ckp-rf.ru). Деление азота в камере составляло 10⁵ Па.The outer surface of an intraosseous dental implant, made in the form of a hollow cylinder with a large thread, predominantly located in its mid-apical part, which is conical relative to its depressions with longitudinal grooves and transverse through holes in them, and on the rest of which a fine thread is made, was subjected to processing. Electroexplosive spraying of a tantalum coating was carried out on an EVU 60/10 M installation (Automated electroexplosive installation to improve the performance of materials / Yu.D. Zhmakin, D.A. Romanov, E.A. Budovskikh et al. // Industrial Energy. - 2011. - No. 6. P. 22-25). Used tantalum foil weighing 600 mg. The formed plasma jet was used to melt the surface of a T-shaped oblique plate at an absorbed power density of 1.8 GW / m ² and formed an electroexplosive coating based on tantalum on it. Nitriding was carried out for 5 hours at a temperature of 600 ° C. The subsequent repetitively pulsed electron-beam treatment of the coating surface was carried out at an absorbed energy density of 40 J / cm ² , a pulse duration of 200 μs, and a number of pulses of 5 pulses. Nitriding and subsequent repetitively pulsed electron-beam processing were carried out at the COMPLEX facility (the infrastructure object is registered on the website http://www.ckp-rf.ru). The division of nitrogen in the chamber was 10 ⁵ Pa.

Предлагаемая полезная модель поясняется чертежом, где представлен общий вид, совмещенный с фронтальным разрезом внутрикостного зубного имплантата.The proposed utility model is illustrated by a drawing, which shows a general view, combined with a frontal section of an intraosseous dental implant.

Конструкция предлагаемого внутрикостного зубного имплантата выполнена в виде сквозного полого цилиндра с наружной мелкой резьбой 1 и крупной резьбой 2 в средне-апикальной части, являющаяся конической относительно ее впадин с продольными пазами 3 и с поперечными сквозными отверстиями в них 4. Внутренняя полость имплантата содержит цилиндрический участок 5, а со стороны коронковой части - резьбовой участок 6, на конце которого выполнено плотное кольцевое соединения острый уступ 7 - резьбовая клапан-заглушка 8 конической формы из пластически деформируемого титана ВТ-1.00.The design of the proposed intraosseous dental implant is made in the form of a through hollow cylinder with an external fine thread 1 and a large thread 2 in the mid-apical part, which is conical relative to its depressions with longitudinal grooves 3 and with transverse through holes in them 4. The internal cavity of the implant contains a cylindrical section 5, and from the side of the crown part - a threaded section 6, at the end of which a tight annular connection is made with a sharp ledge 7 - a threaded plug valve 8 of a conical shape made of plastically deformable titanium VT-1.00.

Элемент крепления протеза - абатмент - выполнен разборным и содержит гингивальную 9 и ортопедическую 10 части, по форме усеченных конусом и скрепленных между собой большими основаниями в коронковой части резьбового участка посредством винта 11 ортопедической части.The prosthesis attachment element - the abutment - is collapsible and contains a gingival 9 and an orthopedic 10 part, truncated in a cone shape and fastened together by large bases in the coronal part of the threaded section by means of a screw 11 of the orthopedic part.

Инсталляцию предлагаемого внутрикостного зубного имплантата производят согласно описанию, приведенному в прототипе RU №2655198.The installation of the proposed intraosseous dental implant is carried out according to the description given in the prototype RU No. 2655198.

Использование предлагаемого технического решения позволяет по сравнению с прототипом сформировать поверхностный слой с высокой антибактериальной активностью, что увеличивает срок службы имплантатов, и расширяет область практического применения.The use of the proposed technical solution allows, in comparison with the prototype, to form a surface layer with high antibacterial activity, which increases the service life of the implants, and expands the field of practical application.

Claims

Intraosseous dental implant containing an element for fixing the prosthesis, an element for sealing the cavity formed inside the implant and the hole, the intraosseous part in the form of a through hollow cylinder made of VT-1.0 titanium, with an internal threaded section from the side of its coronal part, and on the outer surface of the hollow cylinder , in the mid-apical part, a large thread is made, which is conical relative to its depressions with longitudinal grooves and transverse through holes in them, and on the rest of its part there is a fine thread, the prosthesis attachment element is made of collapsible gingival and orthopedic parts having the shape of a truncated cone - a conical threaded plug valve made of plastically deformable titanium VT-1.00, characterized in that a bioinert tantalum coating of the Ti-Ta-N system is applied to the outer surface of the hollow cylinder by means of electroexplosive spraying, followed by nitriding and pulse-periodic electron-beam processing.