WO2010106401A1

WO2010106401A1 - Implante dental com transdutor de força fazendo interface com um nervo

Info

Publication number: WO2010106401A1
Application number: PCT/IB2009/055607
Authority: WO
Inventors: Jorge Serafim Sobrado Marinho
Original assignee: Clínica Médica Santo António De Joane, Lda.
Priority date: 2009-03-16
Filing date: 2009-12-09
Publication date: 2010-09-23
Also published as: US8790117B2; PT104438A; JP5567652B2; BRPI0924847A2; EP2409666A1; EP2409666B1; US20120064486A1; JP2012520714A; MX2011009674A; PT104438B

Abstract

Esta invenção compreende num dispositivo biónico de transdução da pressão mastigatória em estímulo eléctrico, capaz de ser percepcionado pelo organismo na forma de estímulo nociceptivo, desencadeando por parte do organismo uma resposta motora adequada de defesa ou diminuição da contracção muscular. Uma realização preferencial compreende condutor (1), interface com as estruturas nervosas (2), pilar protésico (3, 4), e dispositivo de processamento e transdutor de força (5).

Description

Title of Invention: DISPOSITIVO BIÓNICO DE SENSIBILIDADE

MASTIGATÓRIA E DE OCLUSÃO MANDIBULAR

Domínio técnico da invenção

[1] Esta invenção tem aplicação nas áreas de Medicina, Medicina Dentária, e de

Gerontologia, possibilitando a restituição da sensibilidade proprioceptiva e táctil na mastigação, bem como melhorar as capacidades de equilíbrio e esteriotaxia nos indivíduos desdentados totais ou nos desdentados parciais. Utilizando tecnologias de Nanotecnologia, Microelectrónica, Biónica e Biofísica.

Sumário

[2] O objectivo da presente invenção compreende fornecer um dispositivo biónico de sensibilidade da mastigação e da oclusão mandibular.

[3] O dispositivo é caracterizado por compreender um ou mais transdutores do esforço mecânico da mandíbula em um sinal eléctrico apto para interface com as estruturas nervosas.

[4] Numa realização preferencial da presente invenção, o dispositivo é caracterizado por compreender pelo menos um transdutor do esforço mecânico da mandíbula em impulso eléctrico (5), pelo menos um fio condutor do referido impulso eléctrico (1), e pelo menos uma placa de interface para estruturas nervosas (2).

[5] Como é compreensível, o transdutor pode ser localizado em várias situações, que compreendem toda a zona mandibular-maxilar, em qualquer tipo de apoios mecânicos.

[6] Numa realização ainda mais preferencial da presente invenção, o dispositivo é caracterizado por compreender pelo menos um transdutor do esforço mecânico de implante dentário em impulso eléctrico (5), compreendendo igualmente pelo menos um fio condutor do referido impulso eléctrico (1), e pelo menos uma placa de interface para estruturas nervosas (2).

[7] Uma outra realização mais preferencial da presente invenção, compreende adicionalmente um dispositivo de processamento de dados, nomeadamente apto para produzir um impulso eléctrico gradual em relação directa com a intensidade do esforço mecânico, e uma fonte de energia, nomeadamente uma bateria.

[8] Numa realização ainda mais preferencial da presente invenção, o transdutor (5) é piezo-eléctrico.

[9] Numa ainda outra realização igualmente preferencial da presente invenção, o fio condutor (1) compreende um núcleo de cobre (6) revestimento isolante (7), nomeadamente silicone ou politetrafluor-etileno, e revestimento bio-compatível (8), nomeadamente malha de titânio (8). Numa ainda outra realização igualmente preferencial da presente invenção, a placa de interface (2) compreende uma membrana neuro-compatível em poliglicano ou poligluconato de sódio (9), na qual estão embebidos um ou mais de: condutor em cobre (10), placa em ouro (12), placa revestida em ouro (12), e malha em titânio (11).

Uma outra realização ainda mais preferencial da presente invenção, compreende um pilar protetico universal, de acordo com qualquer uma das realizações anteriores caracterizado por compreender o referido dispositivo biónico de sensibilidade mastigatória e de oclusão mandibular.

Uma ainda outra realização igualmente preferencial da presente invenção, compreende um implante dentário de acordo com qualquer uma das realizações anteriores caracterizado por compreender o referido dispositivo biónico de sensibilidade mastigatória e de oclusão mandibular.

A presente invenção é assim útil para as áreas de Medicina, Neurologia, Estom- atologia, Medicina Dentária, Cirurgia Maxilo-Facial e de Gerontologia, e utiliza tecnologias de Nanotecnologia Electrónica e de Biomecânica.

A invenção que ora se pretende apresentar, tem uma vantagem estrutural de poder ser utilizada em um qualquer implante de qualquer marca, já colocado no osso ou a implantar. Não é necessário alterar a linha de fabrico para a produção de implantes com particulares características de superfície, dirigidos para sensibilidade dentária. O Pilar com o dispositivo biónico gerador do impulso eléctrico para a estimulação nervosa, poderá ser instalado a qualquer momento após a colocação prévia de um implante e depois de verificada a osteointegração.

A invenção que ora se pretende apresentar, tem ainda uma vantagem funcional de gerar um impulso eléctrico de estimulação nervosa proprioceptiva cuja magnitude estará em relação directa com a intensidade da força de oclusão mastigatória. Deste modo, torna-se possível proporcionar ao cérebro informação de retroacção acerca da magnitude e do tipo de forças mastigatórias que estão a ser desenvolvidas pelo aparelho estomatognático naquele momento.

Esta informação proporciona ao cérebro informação eferente de regulação e modulação das forças de contracção muscular do aparelho estomatognático permitindo assim poupar o conjunto implantes/prótese fixa sobre implantes ao stress estrutural das forças de sobrecarga, responsáveis pela fadiga do material e pelas microfracturas estruturais.

As vantagens do invento, face ao que é já conhecido, compreendem ainda:

1. Reposição da sensibilidade dentária - que constitui uma importante função para o controle da postura e equilíbrio do corpo

2. Reposição da sensibilidade mastigatória - que contribui para o melhor equilíbrio e preservação da marcha nos pacientes com mais idade. 3. Adaptável a qualquer implante já existente no mercado - podendo ser montado mesmo em pacientes que já disponham de implantes na boca.

4. Entrega do estímulo eléctrico correspondente à pressão exercida durante a mastigação, directamente nas terminações nervosas do nervo trigémeo - permitindo assim uma sensibilidade proprioceptiva e discriminativa muitíssimo mais precisa do que aquela que é percepcionada apenas pela condução óssea.

5. Prevenção de sobrecarga (over-load)- exercida pelas forças da mastigação sobre os dispositivos protéticos ou de substituição anatómica ancorados nos implantes, deste modo poderão ser evitados os acidentes de fadiga do material ou avaria estrutural do conjunto implante/prótese e diminuirão deste modo as visitas ao consultório para reparação das próteses instaladas.

6. Melhor percepção da textura e dureza dos alimentos - permitindo uma mastigação mais eficaz com maior satisfação e prazer para o paciente, aumentando a confiança do paciente, e em consequência a procura das técnicas de reabilitação oral com implantes dentários.

Antecedentes da Invenção

[18] O documento DE3444780 advoga a utilização de um implante dentário constituído por três camadas de material, a saber: 1- Titânio como núcleo, 2- superfície de revestimento intermédio constituída por cerâmica bioactiva e 3- Fibras de carbono, fixas à superfície externa da cerâmica bioctiva. O inventor afirma que a sensibilidade conferida por este implante, advém da transmissão óssea das cargas recebidas pelo implante, e distribuídas à periferia óssea pelos filamentos de fibra de carbono.

[19] A invenção que ora se pretende apresentar, baseia-se no conceito de utilização de um qualquer implante, não sendo necessário fabricar implantes com superfícies especialmente concebidas para proporcionar sensibilidade às forças de mastigação e pressão de oclusão dentárias.

[20] A sensibilidade é transmitida por um impulso eléctrico gerado numa estrutura que é fixa na cabeça do implante, (adiante designada como pilar) e que aloja no seu interior um mecanismo biónico que faz a conversão de uma força de compressão, em impulso eléctrico capaz de ser percepcionado pelas terminações nervosas do nervo trigémeo.

[21] A invenção que ora se pretende apresentar, tem ainda uma vantagem estrutural de poder ser utilizada em um qualquer implante de qualquer marca, já colocado no osso ou a implantar, porque: 1- Não é necessário alterar a linha de fabrico para a produção de implantes com particulares características de superfície, dirigidos para sensibilidade dentária. 2- O Pilar com o dispositivo biónico gerador do impulso eléctrico para a estimulação nervosa, poderá ser instalado a qualquer momento após a colocação prévia de um implante e depois de verificada a osteointegração.

[22] A invenção que ora se pretende apresentar, tem uma vantagem funcional de gerar um impulso eléctrico de estimulação nervosa proprioceptiva cuja magnitude estará em relação directa com a intensidade da força de oclusão mastigatória.

[23] Existem hoje em dia vários procedimentos para substituição da dentição, baseados na tecnologia de implantes dentários, e que se podem dividir em dois grandes grupos: 1- próteses removíveis sobre implantes, são usadas durante o dia, e retiradas após as refeições, e antes de deitar. Os conectores que as ligam aos implantes têm apenas o objectivo de permitir o mínimo de estabilidade e segurança durante a fonação, respiração, e mastigação. As forças desencadeadas pelo trabalho de mastigação não são transmitidas aos implantes segundo o eixo de inserção daqueles, mas antes segundo planos tangenciais, não sendo portanto percepcionadas através da condução óssea. 2- Próteses fixas sobre implantes mediante dispositivos de retenção fixa e definitiva, tais como pilares e parafusos adaptados à cabeça ou base dos implantes. Estes dispositivos protéticos asseguram a solidez do conjunto prótese/implantes, e assim a transmissão das forças mastigadoras directamente para a estrutura dos implantes, que as dissipará para o osso circundante. A sensibilidade óssea é uma sensibilidade visceral vaga, imprecisa, não discriminativa, muito parecida com a sensibilidade profunda viscero- abdominal. Os pacientes a quem foram colocadas próteses fixas implanto suportadas, debatem-se na mastigação com o problema de adequar a intensidade das forças mastigatórias ao tipo de alimentos, sua textura e dureza, sendo por vezes frequente o fenómeno de sobrecarga, que tem como consequência a fadiga do material empregue na confecção das próteses, sejam elas em metal e cerâmica, em acrílico, ou totalmente minerais como zircónio e cerâmica. O aparecimento de micro fissuras após algum tempo de utilização, (que será tanto mais rápido quanto menor a rigidez do material em causa) irá dar lugar a fracturas dos materiais de revestimento, e até em alguns casos, a fracturas estruturais tais como rompimento de parafusos e de pilares que conduzirão à avaria definitiva das próteses implantas suportadas.

[24] O documento DE3444780 pretende dar uma configuração morfológica de raiz

dentária ao implante, quanto a mobilidade, resistência, e sensibilidade à pressão, no entanto não dispõe de nenhum mecanismo específico que garanta a geração, transporte e entrega de um estímulo eléctrico que estimule as terminações nervosas do nervo responsável pela sensibilidade dentária.

[25] A presente invenção, sim que dispõe de um dispositivo biónico alojado num pilar de implante que o torna sensível às forças de pressão mastigatória (ou outras com elas relacionadas). As forças são transformadas em impulsos eléctricos de magnitude e intensidade adequados a serem perceptíveis pelas terminações nervosas do nervo trigémeo. O impulso eléctrico é transportado por um fio condutor de cobre revestido de um invólucro biocompatível, em cuja extremidade distai se encontra uma plataforma de rede metálica de titâneo envolta em poligluconato de sódio e que se adapta às terminações nervosas do nervo mentoniano, ou do nervo infra-orbicular, ambos ramos do nervo trigémeo. Deste modo, torna-se possível proporcionar ao cérebro informação de retroacção acerca da magnitude e do tipo de forças mastigatórias que estão a ser desenvolvidas pelo aparelho estomatognático naquele momento. Esta informação proporcionará ao cérebro informação eferente de regulação e modulação das forças de contracção muscular do aparelho estomatognático permitindo assim poupar o conjunto implantes/prótese fixa sobre implantes ao stress estrutural das forças de sobrecarga, responsáveis pela fadiga do material e pelas microfracturas estruturais.

[26] As vantagens do invento, face ao que é já conhecido, são:

1. A sensibilidade dentária, constitui uma importante função para o controle da postura e equilíbrio do corpo

2. A sensibilidade mastigatória nunca antes tinha sido valorizada pelos diferentes fabricantes de implantes, no entanto a função de sensibilidade dos dentes naturais, contribui segundo investigação científica actual, para o melhor equilíbrio e preservação da marcha nos pacientes com mais de 70 anos de idade.

3. Este invento poderá ser adaptado a qualquer implante já existente no mercado, podendo ser montado mesmo em pacientes que já disponham de implantes na boca.

4. Enquanto o invento DE3444780 assenta no princípio da condução da sensibilidade através do osso circundante ao implante, o presente invento realiza a entrega do estímulo eléctrico correspondente à pressão exercida durante a mastigação, directamente nas terminações nervosas do nervo trigémeo, permitindo assim uma sensibilidade proprioceptiva e discriminativa muitíssimo mais precisa do que aquela que é percepcionada apenas pela condução óssea, tratando-se esta de sensibilidade visceral profunda indefinida.

A importância económica da invenção reside em três aspectos fundamentais: a. Previne a ocorrência do fenómeno de sobrecarga (over-load) exercido pelas forças da mastigação sobre os dispositivos protéticos ou de substituição anatómica ancorados nos implantes. Deste modo poderão ser evitados os acidentes de fadiga do material ou avaria estrutural do conjunto implante/prótese. Diminuirão deste modo as visitas ao consultório para reparação das próteses instaladas.

b. Ao contribuir para uma melhor percepção da textura e dureza dos alimentos, permitirá uma mastigação mais eficaz com maior satisfação e prazer para o paciente. Aumentará a confiança do paciente, e em consequência a procura das técnicas de reabilitação oral com implantes dentários.

c. Ao permitir a percepção da posição relativa da mandíbula em relação com a cabeça e o corpo, fornece uma orientação espacial melhorada com ganhos na marcha e no equilíbrio.

Descrição da invenção [27] Esta invenção representa um avanço fundamental à generalidade dos implantes dentários comercializados até à data, pois aproxima os dispositivos de substituição anatómica (prótese dentária fixa sobre implantes) à função primordial dos dentes durante a mastigação, que é o de fornecer ao cérebro informação da quantidade de força necessária e suficiente para a correcta mastigação dos alimentos ingeridos num determinado momento. Até agora toda a tecnologia à volta dos implantes, tem-se centrado no fenómeno da osteointegração; a procura de novos desenhos do perfil dos implantes, a par com a pesquisa de novos tipos de superfície, que permitam uma melhor biocompatibilidade e em consequência uma mais rápida osteointegração, revelaram- se úteis até hoje como resolvendo apenas o aspecto da rapidez de osteointegração, contra a biofuncionalidade do conjunto Implante/prótese dentaria. Assim subsiste o fenómeno da possível sobrecarga de força mastigatória pela dificuldade que o cérebro tem em avaliar a dureza dos alimentos ingeridos, e deste modo poder enviar ordens aos músculos da mastigação para empregar a quantidade de força contráctil adequada ao esforço da mastigação em tempo real.

[28] Uma realização preferencial da presente invenção compreende 5 cinco elementos: 1- Pilar protésico modificado possuindo encaixe adequado para implantes de conexão interna ou para implantes de conexão externa. 2- Micro-chip equipado com dispositivo de avaliação de pressão, e dispositivo de processamento de dados e transdução da força mecânica em impulso eléctrico gradual em relação directa com escala de intensidade de pressão mastigatória ou de oclusão. 3- Unidade de fornecimento de energia (bateria) que alimentará o funcionamento do micro-chip. 4- Fio condutor do impulso eléctrico gerado no micro-chip, constituído por 3 camadas: a) Fio interior capilar de cobre ou outro metal condutor eléctrico, b) Primeiro revestimento do fio condutor, realizado com material inerte e não condutor de electricidade (teflon). c) Revestimento externo constituído por malha de titânio para ser biologicamente compatível e/ ou muco integrável. 5- Placa de interface com as estruturas nervosas, constituída por um núcleo de lamelas metálicas disposta radialmente, e embebidas no seio de material

poliglicano.

[29] Explicando o funcionamento do invento, rege-se do modo seguinte:

[30] Durante o processo normal de mastigação, são aplicadas forças sobre o pilar

modificado, as quais são detectadas pelo micro-chip que as transforma em relação directa com a sua magnitude, em impulsos eléctricos que são gerados no micro-chip e enviados pelo cabo condutor, para a placa de interface aplicada na vizinhança de uma terminação nervosa, a qual irá entregar o impulso eléctrico ao tecido nervoso. A terminação nervosa de um dos nervos do V par craniano, conduzirá o estímulo aos centros sensitivos do V par craneano onde serão integrados e interpretados correspondendo de seguida, uma resposta motora ao conjunto dos músculos do sistema estomatognático.

[31] A forma mais usual de realização do invento, compreende a colocação de cada um dos pilares modificados, sobre implantes localizados nos quatro quadrantes da boca: hemi-maxilar superior direito; hemi-maxilar superior esquerdo; hemi-mandíbula direita; hemi-mandíbula esquerda. Desta forma teremos um dispositivo a estimular cada uma das terminações nervosas dos quatro feixes nervosos respectivamente as raízes V2, V3 direita e esquerda do V par craniano, ou nervo Trigémeo.

[32] Características Técnicas da invenção compreendem:

1. Pilar Protetico Universal, adaptável em qualquer implante dentário

2. Micro-chip residente no pilar, autor dos estímulos eléctricos em intensidade e frequência adaptados às terminações nervosas sensitivas do V Par Craniano

3. Sistema de envio do estímulo eléctrico através de um cabo isolado e de diâmetro filiforme, terminando numa película de metal nobre, revestida de poliglicano, a qual assentará directamente na terminação nervosa do nervo trigemio.

[33] As características opcionais, que não são obrigatórias para a invenção, mas que têm carácter inventivo ou novidade, compreendem:

1. O transporte diferido do estímulo eléctrico desde a sua génese no pilar sobre o implante, até à terminação das raízes V2 ou V3 do nervo trigémeo

2. O chip que transforma as forças de pressão em estímulos eléctricos de amplitude e frequência modulados para serem perceptíveis pelas terminações nervosas.

3. A possibilidade de fazer a colocação do chip em pilares 'ad novo' sobre implantes já instalados na cavidade oral.

Descrição das Figuras

[34] Para uma mais fácil compreensão da invenção juntam-se em anexo as figuras, as quais, representam realizações preferenciais do invento que, contudo, não pretendem, limitar o objecto da presente invenção.

[35] Figura 1: Representação esquemática do dispositivo onde:

(1) representa fio condutor dos impulsos eléctricos,

(2) representa placa de interface com as estruturas nervosas,

(3) representa pilar protésico,

(4) representa pilar protésico, e

(5) representa dispositivo de processamento e transdutor de força.

[36] Figura 2: Representação esquemática detalhada do dispositivo onde:

(1) representa fio condutor dos impulsos eléctricos,

(2) representa placa de interface com as estruturas nervosas,

(3) representa pilar protésico,

(4) representa pilar protésico,

(5) representa dispositivo de processamento e transdutor de força (6) representa núcleo do fio condutor, nomeadamente em cobre,

(7) representa revestimento isolante do fio condutor, nomeadamente em silicone,

(8) representa revestimento bio compatível do fio condutor, nomeadamente em malha de titânio,

(9) representa uma membrana neuro-compatível, nomeadamente em poliglicano,

(10) representa uma malha bio-compatível, nomeadamente em titânio,

(11) representa um condutor da placa de interface, nomeadamente em cobre, e

(12) representa uma placa, nomeadamente em ouro ou revestida a ouro.

[37] Figura 3: Representação esquemática de montagem mecânica do conjunto do dispositivo e pilar prostético.

Claims

Dispositivo biónico de sensibilidade da mastigação e da oclusão mandibular caracterizado por compreender transdutor (5) do esforço mecânico da mandíbula em um sinal eléctrico apto para interface com estruturas nervosas.

Dispositivo biónico de acordo com a reivindicação anterior caracterizado por compreender transdutor do esforço mecânico da mandíbula em impulso eléctrico (5), fio condutor do referido impulso eléctrico (1), e placa de interface para estruturas nervosas (2).

Dispositivo biónico de acordo com a reivindicação anterior caracterizado por compreender transdutor do esforço mecânico de implante dentário em impulso eléctrico (5), fio condutor do referido impulso eléctrico (1), e placa de interface para estruturas nervosas (2).

Dispositivo biónico de acordo com a reivindicação anterior caracterizado por compreender adicionalmente um dispositivo de processamento de dados, nomeadamente apto para produzir um impulso eléctrico gradual em relação directa com a intensidade do esforço mecânico, e uma fonte de energia, nomeadamente uma bateria.

Dispositivo biónico de acordo com a reivindicação anterior caracterizado por o transdutor (5) ser piezo-eléctrico.

Dispositivo biónico de acordo com a reivindicação a anterior caracterizado por o fio condutor (1) compreender um núcleo de cobre (6) revestimento isolante (7), nomeadamente silicone ou politetrafluor-etileno, e revestimento bio-compatível (8), nomeadamente malha de titânio (8).

Dispositivo biónico acordo com a reivindicação anterior caracterizado por a placa de interface (2) compreender uma membrana neuro-compatível em poliglicano ou poligluconato de sódio (9), na qual estão embebidos um ou mais de: condutor em cobre (10), placa em ouro (12), placa revestida em ouro (12), e malha em titânio (11).

Pilar protetico universal, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores caracterizado por compreender o referido dispositivo biónico de sensibilidade mastigatória e de oclusão mandibular.

[Claim 9] Implante dentário de acordo com qualquer uma das

reivindicações anteriores caracterizado por compreender o referido dispositivo biónico de sensibilidade mastigatória e de oclusão mandibular.