RU2438619C1

RU2438619C1 - Intraosseous osteointegrated implant for tooth replacement

Info

Publication number: RU2438619C1
Application number: RU2010131434/14A
Authority: RU
Inventors: Игорь Владимирович Родионов (RU); Игорь Владимирович Родионов; Константин Георгиевич Бутовский (RU); Константин Георгиевич Бутовский
Priority date: 2010-07-26
Filing date: 2010-07-26
Publication date: 2012-01-10

Abstract

FIELD: medicine. ^ SUBSTANCE: invention refers to medical equipment, and can be used in making cylindrical and conical implants for tooth replacements. The intrabone osteointegrated implant for tooth replacement is represented in the form of a cylinder and has structural osteointegration elements on a surface of an intrabone portion. The structural osteointegration elements represent macronotches and macroprojections which are formed by sockets partially overlapping each other and having the same diameter and depth. The whole surface of the intrabone portion is coated with a microporous layer of bioactive ceramics. ^ EFFECT: provided higher bone fixation strength of the implant at various engraftment stages. ^ 2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к медицинской технике и может использоваться при изготовлении цилиндрических и конических имплантатов для зубного протезирования.The invention relates to medical equipment and can be used in the manufacture of cylindrical and conical implants for dental prosthetics.

Существует множество конструктивно-технических исполнений внутрикостных имплантатов, служащих искусственными опорами для несъемных зубных протезов. Несмотря на многообразие применяемых конструкций имплантатов и комплекс созданных их функциональных качеств, остаются неразрешенными проблемы эффективного приживления изделий на разных стадиях имплантации при сохранении высокой прочности первичного закрепления в кости и последующего окончательного закрепления в отдаленный период.There are many structural and technical versions of intraosseous implants that serve as artificial supports for fixed dentures. Despite the variety of implant designs used and the complex of their functional qualities created, the problems of effective engraftment of products at different stages of implantation remain unresolved, while maintaining high strength of the primary fixation in the bone and subsequent final fixation in the distant period.

Для решения указанных медико-технических проблем являются целесообразными разработка и применение имплантатов с макро- и микроструктурными элементами поверхности внутрикостной части для улучшения условий биомеханического взаимодействия поверхности имплантата с окружающей костью. Совокупность данных структурных элементов поверхности позволит обеспечить как надежную первичную фиксацию имплантата в костной ткани, так и его последующее прочное остеоинтеграционное закрепление без опасности отторжения.To solve these medical and technical problems, it is advisable to develop and use implants with macro- and microstructural elements of the surface of the intraosseous part to improve the conditions of biomechanical interaction of the implant surface with the surrounding bone. The combination of these structural elements of the surface will provide both reliable primary fixation of the implant in the bone tissue, and its subsequent strong osseointegration fixation without the risk of rejection.

Известны зубные имплантаты (патенты РФ №2154439, №2356515, №2097003, №2158117, №2375011, №2372875), имеющие макроструктурные элементы (лыски, шлицы, распирающие приспособления, резьбу, канавки и т.п.) на внутрикостной части, служащие для фиксации конструкции в кости. Однако данные элементы позволяют обеспечить надежное закрепление имплантатов в альвеолярном гребне челюсти только на ранней стадии их приживления и не создают технической возможности для остеоинтеграционного закрепления на более поздних стадиях имплантации. Общим недостатком указанных конструкций является отсутствие на поверхности внутрикостной части микроструктурных элементов (микропор, микровпадин, микротрещин и т.п.) для прорастания костных клеточных структур и создания усиленной механической связи с костью, что характеризует остеоинтеграционный тип закрепления повышенной прочности.Known dental implants (RF patents No. 21544439, No. 2356515, No. 2097003, No. 2158117, No. 2375011, No. 2372875) having macrostructural elements (flats, splines, abrasive devices, thread, grooves, etc.) on the intraosseous part, serving to fix the structure in the bone. However, these elements make it possible to ensure reliable fixation of implants in the alveolar crest of the jaw only at an early stage of their engraftment and do not create the technical possibility for osseointegration fixation at later stages of implantation. A common drawback of these structures is the absence on the surface of the intraosseous part of microstructural elements (micropores, microcavities, microcracks, etc.) for the germination of bone cell structures and the creation of enhanced mechanical connection with the bone, which characterizes the osseointegration type of fastening of increased strength.

Наиболее близким по технической сущности предполагаемого изобретения является конструкция внутрикостного цилиндрического имплантата (патент РФ №2097003), состоящая из крепежной части и опорной внутрикостной части, выполненной с полусферическим апикальным основанием и имеющей на своей поверхности от 10000 до 50000 глухих микроуглублений различных формы и направления. Существенным недостатком данной конструкции является то, что имеющаяся микроструктура в виде множества глухих микроуглублений не позволяет обеспечить прочную первичную фиксацию имплантата в кости из-за отсутствия на поверхности внутрикостной части элементов макроструктуры (в частности, поверхностных выступов различной конфигурации), которые необходимы для создания сопротивления смещениям имплантата на ранней стадии приживления и повышения его опороспособности при функционировании.The closest in technical essence of the alleged invention is the design of the intraosseous cylindrical implant (RF patent No. 2097003), consisting of a fastening part and a supporting intraosseous part made with a hemispherical apical base and having on its surface from 10,000 to 50,000 blind microdeeps of various shapes and directions. A significant drawback of this design is that the existing microstructure in the form of many deaf micro-depressions does not allow for a solid primary fixation of the implant in the bone due to the absence of macrostructure elements (in particular, surface protrusions of various configurations) on the surface that are necessary to create resistance to displacement the implant at an early stage of engraftment and increase its supportability during operation.

Задачей изобретения является создание имплантата с остеоинтеграционными макро- и микроструктурными элементами внутрикостной поверхности, обеспечивающими его прочную фиксацию в кости на всех стадиях приживления и в процессе функционирования.The objective of the invention is the creation of an implant with osseointegration macro- and microstructural elements of the intraosseous surface, ensuring its strong fixation in the bone at all stages of engraftment and in the process of functioning.

Поставленная задача решается за счет выполнения внутрикостного остеоинтегрируемого имплантата в форме цилиндра с полусферическим апикальным основанием и расположенными на поверхности макро- и микроструктурными элементами, причем элементы макроструктуры представляют углубления и выступы, образованные частично перекрывающими друг друга лунками, одинаковыми по диаметру и глубине, а элементы микроструктуры представляют поры, впадины и другие неровности рельефа, созданные путем покрытия поверхности внутрикостной части микропористым слоем биоактивной керамики для получения развитой микроструктуры и увеличения фактической площади контакта с окружающей костью.The problem is solved by performing an intraosseous osseointegrated implant in the form of a cylinder with a hemispherical apical base and macro- and microstructural elements located on the surface, and the macrostructure elements represent recesses and protrusions formed by partially overlapping holes with the same diameter and depth, and microstructure elements represent pores, depressions and other bumps in the relief created by coating the surface of the intraosseous part with microporous a layer of bioactive ceramics to obtain a developed microstructure and increase the actual area of contact with the surrounding bone.

На чертеже приведена предлагаемая конструкция цилиндрического имплантата, включающая внутрикостную часть 1 с полусферическим апикальным основанием 2 и расположенными на поверхности остеоинтеграционными элементами в виде макроуглублений 3 и макровыступов 4, образованных частично перекрывающими друг друга лунками, оси которых направлены перпендикулярно оси имплантата. Данные лунки формируются путем электроискровой обработки поверхности. Вся внутрикостная поверхность дополнительно покрыта микропористым слоем биоактивной керамики (на чертеже показан в виде множества точек) с использованием метода порошкового плазменного напыления и имеет микрорельеф, благоприятствующий остеоинтеграции. При этом диаметр и глубина лунок определяются, исходя из условий протекания репаративного остеогенеза, и выбираются из следующих пределов значений: диаметр - от 1,0 мм до 3,0 мм, глубина - от 0,5 мм до 1,0 мм. Микроструктура биокерамического слоя создается с учетом условий эффективного проникновения костных клеток в микроуглубления рельефа поверхности и ускоренной остеоинтеграции и имеет относительную шероховатость на уровне 0,2-0,35 (безразмерный параметр), радиус пор 10-125 мкм, глубину пор 5-25 мкм, величину суммарной открытой пористости 15-40%.The drawing shows the proposed design of a cylindrical implant, including the intraosseous part 1 with a hemispherical apical base 2 and osseointegration elements located on the surface in the form of macrodeeps 3 and macroprotrusions 4 formed by partially overlapping holes, the axes of which are directed perpendicular to the axis of the implant. These wells are formed by electrospark surface treatment. The entire intraosseous surface is additionally covered with a microporous layer of bioactive ceramics (shown in the drawing as a plurality of dots) using the method of powder plasma spraying and has a microrelief that favors osseointegration. The diameter and depth of the holes are determined based on the conditions of the course of reparative osteogenesis, and are selected from the following limits of values: diameter - from 1.0 mm to 3.0 mm, depth - from 0.5 mm to 1.0 mm. The microstructure of the bioceramic layer is created taking into account the conditions for effective penetration of bone cells into micro-depressions of the surface topography and accelerated osseointegration and has a relative roughness of 0.2-0.35 (dimensionless parameter), pore radius 10-125 μm, pore depth 5-25 μm, the value of the total open porosity of 15-40%.

Описанная совокупность элементов внутрикостной части характеризует ее поверхностную систему с эффективной остеоинтеграционной структурой, обеспечивающей высокий уровень приживления и надежность функционирования имплантата в кости челюсти.The described set of elements of the intraosseous part characterizes its surface system with an effective osseointegration structure that provides a high level of engraftment and the reliability of the functioning of the implant in the jaw bone.

При установке имплантата в предварительно сформированное костное ложе достигается прочная первичная фиксация внутрикостной части за счет имеющихся на ее поверхности макровыступов, упирающихся в стенки ложа и создающих сопротивление смещениям имплантата в различных направлениях. Окончательное высокопрочное закрепление имплантата в ложе на более поздней стадии приживления обеспечивается за счет заполнения макроуглублений поверхности окружающей костной тканью (макроостеоинтеграция) и дополнительного прорастания костных клеток в микроуглубления биоактивного керамического слоя (микроостеоинтеграция), покрывающего всю внутрикостную поверхность имплантата. В результате происходит наиболее эффективное взаимодействие имплантата с костью при протекании процессов его макро- и микроостеоинтеграции, повышается уровень приживляемости и минимизируется опасность отторжения имплантата.When installing the implant in a preformed bone bed, a strong primary fixation of the intraosseous part is achieved due to the macroprotrusions on its surface, abutting against the walls of the bed and creating resistance to the displacement of the implant in different directions. The final high-strength fixation of the implant in the bed at a later stage of engraftment is ensured by filling macrodevelopments of the surface with surrounding bone tissue (macroosteointegration) and additional germination of bone cells into microdeeps of the bioactive ceramic layer (microosteointegration), covering the entire intraosseous surface of the implant. As a result, the most effective interaction of the implant with the bone occurs during the course of its macro- and micro-osteointegration processes, the level of engraftment increases and the risk of implant rejection is minimized.

Таким образом, за счет выполнения имплантата с макро- и микроструктурными элементами поверхности создается прочная фиксация конструкции на всех стадиях приживления с формированием усиленной механической связи с костной тканью. Это позволяет исключить смещение имплантата при действии жевательных нагрузок, существенно повысить его опороспособность и надежность функционирования на протяжении всего срока имплантации.Thus, due to the implementation of the implant with macro- and microstructural surface elements, a strong fixation of the structure is created at all stages of engraftment with the formation of enhanced mechanical connection with the bone tissue. This allows you to eliminate the displacement of the implant under the action of chewing loads, significantly increase its supportability and reliability during the entire period of implantation.

Claims

1. An intraosseous osseointegrated implant for dental prosthetics, made in the form of a cylinder and having structural osseointegration elements on the surface of the intraosseous part, characterized in that the structural osseointegration elements are made in the form of macrodeeps and macroprotrusions, which are formed by partially overlapping holes with the same diameter and depth while the entire surface of the intraosseous part is covered with a microporous layer of bioactive ceramics.

2. The implant according to claim 1, characterized in that the holes are made with a diameter of 1-3 mm, a depth of 0.5-1 mm.