WO2013186351A1 - Biegbarer wurzelstift - Google Patents

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Publication number
WO2013186351A1
WO2013186351A1 PCT/EP2013/062354 EP2013062354W WO2013186351A1 WO 2013186351 A1 WO2013186351 A1 WO 2013186351A1 EP 2013062354 W EP2013062354 W EP 2013062354W WO 2013186351 A1 WO2013186351 A1 WO 2013186351A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
root
pin
post
tooth
root canal
Prior art date
Application number
PCT/EP2013/062354
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Andrej M. KIELBASSA
BÖHME (KURT ERICH), Joachim
Daniela EDEL
Andrea-Bettina WIECHMANN
Jan Müller
Peter Marquardt
Original Assignee
Zahnarztpraxis Dr. Derya Müller-Ugur, Dr. Jan Müller
Marquardt - Kleb-, Dicht- Und Beschichtungsstoffe E. K.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zahnarztpraxis Dr. Derya Müller-Ugur, Dr. Jan Müller, Marquardt - Kleb-, Dicht- Und Beschichtungsstoffe E. K. filed Critical Zahnarztpraxis Dr. Derya Müller-Ugur, Dr. Jan Müller
Publication of WO2013186351A1 publication Critical patent/WO2013186351A1/de

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Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61C—DENTISTRY; APPARATUS OR METHODS FOR ORAL OR DENTAL HYGIENE
    • A61C13/00—Dental prostheses; Making same
    • A61C13/225—Fastening prostheses in the mouth
    • A61C13/30—Fastening of peg-teeth in the mouth

Definitions

  • the invention relates to a root post for insertion into a root canal of a tooth, wherein the pin consists of an elastic, in particular rubber-elastic plastic and is at least partially conical.
  • Teeth including human teeth, have a complex structure (FIG. 1).
  • the visible part of a tooth consists of enamel, a ceramic-like substance (material: calcium hydroxyl apatite Ca 5 ((P04) 3 (OH)), which is followed by the dentin inside, a bone-like substance of calcium hydroxyapatite and organic
  • Substances mainly collagens.
  • this dentin there is a cavity down to the apex of the root, the so-called root canal, in which the tooth nerve is located next to the dental pulp, thus living and pain-sensitive tissue.
  • This organic tissue may become inflamed (bacterial) and requires healing, as commonly called, "root canal treatment” ( Figure 2), in which the inflamed tissue and its cause must be removed, for which there are special partially diamond-coated ones Milling to allow opening of the root canal ( Figure 2b), the tissue and the infected portion of the dentin are then removed ( Figure 2c) to ensure that all bacteria have been removed, using the filing tool employed for this purpose on the one hand, it is flexible and can thus follow the individual course of the root canal, on the other hand, it tapers slightly conically towards the tip to allow optimal material removal without the tool getting stuck and preserving the basic anatomy of the root canal.
  • the cavities formed along the dilated root canals are usually filled with gutta-percha, a viscoelastic substance that is partly thickened
  • Milk juice is made from tropical trees. Subsequently, the previously diseased tooth with a filling, an inlay or a crown can be supplied close to the oral cavity or closed. However, the tooth to be treated is considerably weakened by the mechanical treatment in its stability. In addition, the oxidation of not removed
  • Pulp tissue tissue of the dental bone to a dark to black discoloration can lead to long-term medical and cosmetic reasons often a crown is to be considered.
  • Root posts that are anchored in extra-drilled (substantially enlarged) areas to about half of the root canal to provide better anchoring for a root canal
  • Post constructions of fiber-reinforced epoxy resins eg ComposiPost (RTD), Glassix and Carbonite (NORDIN), Easypost (Krugg, Milan, Italy), Parapost Fiber White (Coltene / Whaledent, Mawhaw, NJ, USA), FibreKor (Jeneric Pentron, Wallingsford, CT, USA), Ghima White (Ghimas, Casalecchio di Reno, Bologna, Italy), DT Light Post (RTD / VDW, Germany), FRC Postec (Ivoclar Vivadent, Schaan, Liechtenstein), Luscent Anchors (Dentatus, New York , NY, USA), Fototech (Isasan Carbotech, Caronno Petrusella, Italy) have good clinical
  • root canal treated tooth significantly increased.
  • the fractures are more often located in the cervical areas.
  • root posts made of fiber-reinforced epoxy resins have favorable biomechanics, are in part removable, biocompatible and show favorable aesthetic properties (see above).
  • Partially stabilized zirconia ceramic posts are available with good aesthetic and material properties. It is a matrix of cubic zirconia with precipitates of tetragonal zirconia (so-called t-Zr0 2 ), which transforms under mechanical stress into the monoclinic phase, thereby greatly increasing the toughness of the material (ie the resistance to crack propagation). Due to the development of a special glass ceramic (eg Empress Cosmo), which can be pressed on customized Zr0 2 - ceramic root posts, the manufacture is one - piece, semi - assembled
  • Pen abutments became possible. Advantages are the white color (the main application area is therefore the anterior region of the maxilla), translucency and biocompatibility as well as the high strength.
  • a disadvantage is the very high modulus of elasticity of the ceramic pins, which, as already described above for the metallic pins, can lead to an increase in the risk of longitudinal fractures and thus ultimately to tooth loss.
  • All of these pins made of metal, composites and zirconia ceramics are rigid root posts with a considerably larger diameter than the already prepared root canal has to offer.
  • the illustrations (FIG. 5) show on the left a rigid pin of a composite material and on the right a previously set rigid pin. Such rigid pins can only be used in anterior teeth or molars with relatively straight roots.
  • Fig. 6 shows the filling of the root canal with filler pins from gutta-percha (top), filling the root tip with gutta-percha at
  • Root posts require such caulking to fill in the lower part of the root canal, which is not reached by the conventional post (Fig. 6 - below).
  • Gutta-percha can only be used for filling purposes and not for holding subsequent crowns, since the viscoelastic material, even in its commercially available form (with a range of fillers for processing, radiopacity etc.) can not absorb the necessary tensile forces.
  • the reinfection rate of the gutta-percha-filled root canal after a few hours or days when exposed to bacteria at the canal entrance is about 20% to 40%.
  • the object of the invention was to provide a significantly reduced root post, which replaces the known gutta-percha root filling and does not have the disadvantages or deficiencies of the prior art and its space does not exceed the existing after root canal preparation anyway cavity and at the same time the required mechanical Strength characteristics to the occurring tensile, thrust and
  • a root post may be provided for insertion into a root canal of a tooth which does not have the disadvantages or deficiencies of the prior art.
  • the root post which is also referred to as a pin in the context of the invention, consists of an elastic, in particular a rubber-elastic plastic and is at least partially conical.
  • the flexible pin according to the invention can be used for root canal filling.
  • the flexible root post according to the invention is therefore to be used particularly successfully in endodontology.
  • it is partially conical and preferably has a parallel-walled upper area.
  • the flexible root post is preferably made of a plastic that allows flexibility up to 90 degrees. This means that the pin can be bent or bent almost at right angles.
  • the root post preferably has a length of 20-30 mm. Due to the at least partial conical configuration of the pin, the root post has a so-called tip and a region in the opposite part of the tip, which can be configured in particular parallel-walled.
  • the conicity has a range between 1, 5 and 2.5 degrees.
  • the tapered portion of the pin has a diameter of 0.3-0.35 mm and the portion facing away from the tip has a diameter of 0.8-0.9 mm.
  • the entire root post is formed in its basic form as a taper pin and has the preferred length of 20 - 30 mm and at one end a diameter of 0.3 - 0.35 mm and at the opposite end a diameter of 0.7 - 0.9 mm.
  • the pin according to the invention improves the stability of the crown particularly well. Unlike the means of the prior art, therefore, the pin according to the invention improves the stability of the crown particularly well. Unlike the means of the prior art, therefore, the pin according to the invention improves the stability of the crown particularly well. Unlike the means of the prior art, therefore, the pin according to the invention improves the stability of the crown particularly well. Unlike the means of the prior art, therefore, the pin according to the invention improves the stability of the crown particularly well. Unlike the means of the prior art, therefore, the
  • root pin not only for filling purposes, but also to improve the holder of subsequent crowns are used, since the pin on tensile and shear forces reacts much better than the devices of the prior art. This also reduces the reinfection rate due to bacteria in the filled root canal. It was also completely surprising that during and after the introduction of the pen according to the invention the
  • Root fractures, pin breaks and retention losses occur to a much lesser extent than the prior art pins. Due to the dimensioning of the root post, the post can react with forces that occur so that no splitting or other pin fractures occur. Even high bending stresses of the root post do not lead to splicing. For example, prior art posts which have fibers with a higher longitudinal stiffness in the center of the post and fibers with less longitudinal stiffness in the marginal area do not permit the tensile stresses in the core
  • plastics refer to materials whose essential constituents consist of such macromolecular organic compounds which are produced synthetically or by modification of natural products. In many cases they are meltable and formable under certain conditions (heat and pressure).
  • the plastics also include the rubbers and the chemical fibers.
  • thermosets thermosets
  • elastomers thermosets
  • carbon-based and / or silicon-based plastics in particular unsaturated polyester resins comprising cellulose nitrate
  • the skilled worker is familiar with other plastics which may also be preferred.
  • plastic in the design of the root post the pin has elastic, in particular rubber-elastic properties, which have numerous advantages over the rigid post pins described in the prior art.
  • the root post is made of a polymer having elastic or rubber-elastic properties.
  • polymers designate, in particular, a substance which consists of a collective of chemically uniform structure, but generally with respect to
  • Macromolecules preferably have the same structure and differ only by their
  • Polymers may be selected from the group comprising inorganic polymers,
  • organometallic polymers wholly or partially aromatic polymers, homopolymers, copolymers, biopolymers, chemically modified polymers and / or synthetic polymers are selected and include polyethylene, polypropylene, polyvinyl chloride, polystyrene,
  • a miniaturized flexible post especially with the preferred conicities, lengths and diameters, is provided which replaces the classic, conventional gutta-percha root canal filling. It was completely surprising that with the help of the root post according to the invention, the entire root canal, beginning at the root tip and independent of the root curvature can be filled bacteria-tight so that it does not have the disadvantages of the prior art, with the use of the root post no further opening and weakening of the tooth interior becomes necessary.
  • the plastic is a fiber-filled plastic, wherein the fibers are preferably carbon fibers, dyneema fibers and / or glass fibers. Investigations show that
  • POM polyoxymethylene
  • the root post preferably has retentions arranged at right angles to the extension direction.
  • the roughness may preferably be designed such that it consists of optical lenses or alternative light-diffusing geometries in order to be able to illuminate the processed root canal completely or partially through the root post.
  • the similar to the root post of a smooth spherical cap increases are made.
  • roughness can also be realized by creating recesses in the root post, either by a suitably manufactured tool or subsequently to the preparation of the post by further abrasive or coating application processes or a combination of abrasive and coating processes.
  • a lenticular or all round rounded micro-roughness on the pin surface has the advantage that no force peaks arise under partial surface structures when loaded, which can lead to pin failure or decementing.
  • the root posts from radiopaque polymer in order to achieve an adequate X-ray contrast (ideally 400% AI to 600% AI).
  • the unit of radiopacity is an aluminum reference (% AI). Since pure aluminum has approximately the same radiopacity as dentin, a value of 100% Al corresponds to the brightness of dentin in the X-ray image.
  • the unit of radiopacity is an aluminum reference (% AI). Since pure aluminum has approximately the same radiopacity as dentin, a value of 100% Al corresponds to the brightness of dentin in the X-ray image.
  • the geometric size and the geometric shape of the root pin according to the invention allow a particularly good sealing of the tooth root canal.
  • the preparation of the posts is preferably done by the injection molding of plastics.
  • the recesses in the injection mold can in this case parallel to the parting plane of the
  • Tools are lying or perpendicular to it.
  • the recesses for the root posts can be in Injection direction of the injection molding or perpendicular to the injection molding of the injection molding.
  • the production of the root posts by means of such a tool is preferably carried out in micro injection molding.
  • the casting of plastics for the production of the root posts is preferred.
  • the tools are geometrically similar to those for the production by injection molding of plastics.
  • tools for the casting of plastics are alternatively also those tools into consideration, which have no parting plane.
  • Silicon-based plastics are especially suitable as materials for the casting of plastics.
  • carbon-based plastics are also possible for casting.
  • thermosets Another preferred alternative is the preforming of so-called prepregs for thermosets and the subsequent heating to the reaction temperature of these materials.
  • the root post has an overall length of 15 to 35 mm, preferably 20 to 30 mm, particularly preferably 22.5 to 27.5 mm.
  • the pin at the tip has a diameter of 100 ⁇ to 500 ⁇ , preferably 200 ⁇ to 400 ⁇ , more preferably 270 ⁇ to 330 ⁇ on.
  • the taper preferably extends over a portion of the total length or over the full length
  • the taper is 0.1 ° to 8 °, preferably 1 ° to 6 °, particularly preferably 2 ° to 4 °.
  • the preferred root post is bendable by 5 ° to 180 °, preferably 30 ° to 150 °, particularly preferably 60 ° to 120 °, in particular when the root post has the particularly preferred size dimensions and has been produced from preferred materials.
  • the most preferred dimensioning is a 25 mm overall post with a 2 ° conicity, the tapered post having a diameter of 0.3-0.35 mm at the tapered end and a diameter at the opposite end from 0.7 to 0.9 mm, preferably 0.8 mm.
  • the dimensions and properties of the root post are not a selection of common sizes and properties, which are only one for the expert
  • root post Design possibilities that he would provide without inventive step for a root pin.
  • the common sizes currently used for root posts mean that the root canal can not be reliably sealed bacteria-proof, which leads to a weakening of the tooth root and thus increases the fracture risk. It was completely surprising that the miniaturized root pin seals the tooth, such as gutta-percha pins, without, however, having the disadvantages of the gutta-percha pins.
  • the other root posts of the prior art in particular those made of metal or ceramic or composites do not allow bacteria-proof filling.
  • the root post according to the invention has the typical cylindrical shape for a pen.
  • the root post according to the invention has substantially the same material properties in the entire post body, so that it lacks the zones disclosed, for example, in WO 2006/1 17239.
  • the restoration or the structure of lost tooth hard substance is aimed at. It is therefore with these pins to the anchoring of stump abutments.
  • the devices described in the prior art are therefore not suitable for bacteria-proof root canal filling.
  • the pores of the devices described in the cited prior art or the hollow body are therefore not features of the pen according to the invention.
  • the pin according to the invention therefore corresponds in its basic structure to the pen in
  • a cylindrical pin which, however, according to the invention at least one end has said conical taper or it corresponds in its basic form a tapered pin (standardized to DIN1).
  • the pin according to WO 2006/1 17239 A1 is not a pin in the sense of the invention, since the device of the prior art is a construction which has at least three different geometric structures (hollow base body, zones with reduced and increased bending strength and axial displacement elements such as grooves).
  • the preferred pin according to the invention is shown in Fig. 4, which represents the substantially uniform taper pin or cylindrical pin character of the device according to the invention.
  • the device according to WO 2006/1 17239 A1 can not be a pin, for example in the sense of a conical or cylindrical pin, since the notion of conical or cylindrical pins reflects a device which is standardized.
  • the standard of the pen also shows Fig. 4, whereas the device according to WO 2006/1 17239 A1 is not a pin in the sense of the standardized term of the taper pin or cylinder pin.
  • the standardized terms taper pin or cylinder pin or substantially cylindrical pin with a conical shape on at least one of the two ends of the pin is not freely interpretable by those skilled in the art, since he recognizes that the device according to WO 2006/1 17239 A1 no pin in the sense standards such as ISO, EN or DIN standards (eg DIN7, DIN1, EN ISO 22339, EN IS02338).
  • the root post according to the invention it is preferably a substantially symmetrical body of revolution, which can also be described in its essential basic geometric form as a conical or cylindrical pin.
  • Basic form means that the concrete root post compared to a standard taper pin slight deviations may have, for example, at least one substantially planar surface (base or top surface) at the pin ends (basic shape of a truncated cone).
  • this preferably also relates to the material design.
  • the root post according to the invention does not have two or more types of fibers incorporated therein because of its manufacture. A displacement channel or other technical features such as an opening according to the root post of DE 10 2009 019769 A1 are not part of the root post according to the invention.
  • the root post, which has different types of fibers, is less suitable for root canal filling than the pen of the invention.
  • the pin according to DE 10 2009 09769 A1 is due to the fiber with a lower longitudinal stiffness in the edge region less well suited for bacteria-tight filling of the root canal.
  • the pin material of the root post advantageously enters into a chemical bond with plastics used for bonding. It is also preferred that the pin material is transparent.
  • the pin is advantageously produced by means of injection molding of plastic or casting of plastic or rapid tooling.
  • the post has at least one of the following properties: a.
  • the property of the pin material, in particular the tensile strength allows the pin material
  • the property of the pin material allows the production as a micro-injection molded plastic part
  • the long, slim root post can reliably and form-true from the tool
  • the production of the root pin is inexpensive and possible under clean room conditions; e. the long, slim root post can be well processed by clinicians in clinical use;
  • the invention relates to a use of a fiber-filled plastic for producing a root post, wherein the root post is elastic and at least partially conical.
  • the preferred root post allows filling of an entire root canal beginning at the root apex. Surprisingly, it is possible by the elastic property of the root post to fill the root canal bacteria-independent, regardless of the root curvature. This represents a considerable advantage over the prior art.
  • This novel root pin fills the entire root canal, starting at the root apex and independent of the root curvature.
  • the dimensions of the flexible miniaturized pin do not require further opening of the tooth interior or root canals during root canal preparation and avoid significant weakening of the tooth and increased fracture risk.
  • the pins should advantageously be about 25 mm long and at the top have a diameter of preferably about 300 ⁇ .
  • the conicity starting from the tip should advantageously be 2 ° and preferably at least over 20 mm. From a length of 20 mm, the remaining pin end in a preferred embodiment could optionally be parallel-walled without further conicity or tapered to the end.
  • the material of the root post is in particular such that it
  • the preferred pen material is a chemical composite with the preferred pen material
  • the pen material with his Special micro-retentive surface can also be anchored in the root canal with bacteria-resistant cementum (zinc phosphate cements, calcium carbonates mixed with hydrogenated calcium chloride, MTA (mineral trioxide aggregate) cements, etc.). It may further be preferred that the surface of the root post is modified by a method known to the person skilled in the art. In particular, it may be advantageous if the surface has a roughness, in particular micro-roughness.
  • a coating be made with a suitable material and improve this composite. Furthermore, it is preferred that the material used for the
  • Production of the root post is processed in an injection molding machine (melting, holding, injection under high pressure, cooling, demolding).
  • Another advantage is a variant of the material as a transparent material, since this would have the advantage of light pipe, so that light-curing adhesives and composites could be used for gluing.
  • the preferred root post is not only suitable for the subsequent supply with a crown due to its mechanical properties, but additionally allows significantly improved sealing properties in comparison with gutta-percha, without putting the root under tension.
  • plastic-based sealers and adhesive root canal filling materials which have been developed following the success of the adhesive technique in restorative therapy, represent a preferred alternative to the gutta-percha / sealer technique.
  • a coating of the root posts is advantageous.
  • Advantageous techniques include, in particular, low-cost mold making of brass as rapid tooling, as well as manufacturing under
  • the preferred root pin fulfills different requirements regarding its processing, as well as the mechanical stability and flexibility in the later end product.
  • the mold must preferably be filled as homogeneously as possible with the plastic used.
  • the production of the root posts is to be realized under cleanroom conditions.
  • Fig. 7 shows a schematic representation of the data of a tensile test for detecting the modulus of elasticity ( ⁇ ), here the example of steel.
  • ⁇ modulus of elasticity
  • process properties of the material such as viscosity or melt index, are advantageously investigated in order to obtain information about the
  • the dependence of the modulus on the temperature can be determined by means of torsion pendulum (FIG. 8) in order to check whether the introduced fillers are chemically inert in the filled plastic or whether the plastic chemically changes.
  • torsion pendulum elastic and viscous portions of the module can advantageously be detected separately.
  • Fig. 9 shows a principle of the DMA (a) and sample holders for the different load types: 3-point bend (b), dual cantilever bend (c), d), shear (e) and pull (f), factory pictures of the company NETSCH [5]).
  • Preheat temperatures for the root posts can be named.
  • rapid tooling means that (i) a small tool is created with which parameters can be determined where the preferred product is
  • Inexpensive brass inlays are made for a small stem tool to enable quick and multiple re-designs. These small tools from the Rapid Tooling are mounted on a micro injection molding machine Babyplast and preferred embodiments of the post are made with the preferred material. These are clinically in one Dental practice tested (handling and adhesion in the tooth) and these results recursively in design and processing attributed (see below).
  • the root posts are preferably placed under clinical conditions by dentists in real tooth roots. Subsequently, horizontal cuts are sawn out of the tooth roots and the adhesion of the root pin to the tooth is determined by means of a push-ouf test.
  • This "component test” as a determination (i) of the integral properties of the root canal in clinical use (ii) the adhesion properties of the root post in the tooth is carried out in collaboration with dentists.
  • the material parameters of the preferred root post can be determined and, if necessary, the shape quickly modified.
  • the manufactured molds are in the
  • the preferred root post fulfills the following properties or criteria: ⁇
  • the material properties in particular the tensile strength
  • Root posts Methods for making and processing a preferred root post
  • the parameters for the injection process are determined (pressure, holding pressure, temperature,
  • the specimen must be ready for assembly for the respective stations for material testing.
  • Manufacturing process is to pay attention to a good demolding and dimensional accuracy of the root posts. If errors should occur, the process must be optimized (rework the injection mold with regard to geometry and surface, variation of the production parameters). Cleanroom technology for micro injection molding (Flow-Box)
  • the samples according to DIN are produced by means of plastic injection molding on the micro injection molding machine type "Babyplast.” Based on the knowledge for processing the unfilled plastic, the processing parameters are to be selected. Zuqzhouest
  • the individual root posts are in terms of their elastic and plastic
  • Tensile testing machine The aim is to provide mechanical characteristics (modulus of elasticity, yield strength) for the new composite material.
  • the experiments should be carried out to such an extent that statistical statements can be made about the respective test series.
  • the manufactured root posts are subjected to a bending test.
  • the samples are to be tested beyond their load limit.
  • the flexural modulus, the load limit and the fracture behavior are determined. Following are the results of the
  • Material parameters are melt flow index (MFI) and volume flow index (MVI). Development of processing parameters for the plastic material in a test form
  • the distribution of the fibers in the material must be checked.
  • the material samples are examined by means of a SEM (scanning electron microscope). The samples are cut up and used for the SEM

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Abstract

Die Erfindung beschreibt einen Wurzelstift zum Einbringen in einen Wurzelkanal eines Zahnes, wobei der Stift aus einem elastischen Kunststoff besteht und zumindest teilweise konisch ausgestaltet ist.

Description

BIEGBARER WURZELSTIFT
Die Erfindung betrifft einen Wurzelstift zum Einbringen in einen Wurzelkanal eines Zahnes, wobei der Stift aus einem elastischen, insbesondere gummi-elastischen Kunststoff besteht und zumindest teilweise konisch ausgestaltet ist.
Zähne, auch menschliche Zähne, sind komplex aufgebaut (Fig. 1 ). Der sichtbare Teil eines Zahnes besteht aus dem Zahnschmelz, einer keramikähnlichen Substanz (werkstoffkundlich: Kalziumhydroxyl-apatit Ca5((P04)3(OH)), an das sich im Inneren das Zahnbein (Dentin) anschließt, eine knochenähnliche Substanz aus Kalziumhydroxylapatit und organischen
Substanzen (vorrangig Kollagenen). In diesem Dentin befindet sich bis in die Wurzelspitze ein Hohlraum, der sog. Wurzelkanal, in dem sich neben dem Zahnmark auch der Zahnnerv befindet, somit lebendes und schmerzempfindliches Gewebe.
In der Fig. 2 sind Teilschritte der klassischen Wurzelkanalbehandlung gezeigt: a) erkrankter Zahn mit bakteriellem Befund, b) Eröffnung von Zahn und Wurzelkanal, c) Ausfeilen des Wurzelkanals und somit Entfernung infizierten Zahnmarks (Pulpa), sowie Desinfektion, d) Auffüllen der eröffneten Bereiche mit einem thermoplastischen Material (Guttapercha) und anschließende Versorgung der eröffneten Zahnkrone mit einer Füllung, Teilkrone o.ä. Dieses organische Gewebe kann sich (bakteriell) entzünden und bedarf für die Heilung einer im allgemeinen Sprachgebrauch so genannten„Wurzelbehandlung" (Fig. 2), bei der das entzündete Gewebe sowie deren Ursache entfernt werden muss. Hierfür gibt es spezielle z. T. diamantierte Fräsen, die es erlauben, den Wurzelkanal zu eröffnen (Fig. 2b). Anschließend wird das Gewebe sowie der infizierte Anteil des Dentins entfernt (Fig. 2c), um sicherzustellen, dass alle Bakterien beseitigt wurden. Das hierfür eingesetzte Feilwerkzeug ist dabei so beschaffen, dass es zum Einen flexibel ist und damit dem individuellen Verlauf des Wurzelkanals folgen kann. Zum Anderen ist es leicht konisch zur Spitze zulaufend, um einen optimalen Materialabtrag zu ermöglichen, ohne dass das Werkzeug stecken bleibt sowie die grundsätzliche Anatomie des Wurzelkanals erhalten werden kann.
Die entlang der erweiterten Wurzelkanäle entstandenen Hohlräume werden üblicherweise mit Guttapercha gefüllt, einer viskoelastischen Substanz, die zum Teil aus dem eingedickten
Milchsaft tropischer Bäume hergestellt wird. Anschließend kann der vormals erkrankte Zahn mit einer Füllung, einem Inlay oder einer Krone dicht zur Mundhöhle versorgt bzw. verschlossen werden. Der zu behandelnde Zahn wird jedoch durch die mechanische Aufbereitung erheblich in seiner Stabilität geschwächt. Hinzu kommt, dass die Oxidation von nicht entfernten
Pulpageweberesten („Nervengewebe") des Zahnbeins zu einer Dunkel- bis Schwarzverfärbung führen kann, so dass langfristig aus medizinischen und kosmetischen Gründen oftmals eine Krone in Erwägung zu ziehen ist.
Bei der Versorgung mit einer Krone stellt sich die Frage der mechanischen Befestigung, um die auftretenden Zug-, Schub- und Torsionsspannungen aufzunehmen, die beim Kauvorgang neben den mechanisch unkritischen Druckspannungen auftreten.
In der Endodontologie werden bereits Glas-, Quarz-, Carbon-, Titan- und Keramikstifte als zusätzliches Verankerungselement für koronale Aufbaufüllungen verwendet (Fig. 3). In der Fig. 3 ist das Einbringen von Wurzelstiften als Befestigung von Aufbaufüllungen und den
abschließenden Zahnkronen dargestellt. Es handelt sich bei diesen Stiften um weitestgehend starre, unflexible Wurzelstifte mit einem nahezu immer erheblich größeren Durchmesser als der bereits aufbereitete Wurzelkanal zu bieten hat. Aus diesem Grund wird mit speziellen Bohrern ungefähr die Hälfte der Länge des bestehenden Wurzelkanals entsprechend erweitert (Fig. 3-2) und die Stifte nachfolgend adhäsiv befestigt oder zementiert. Die kommerziell erhältlichen Wurzelstifte und Füllstifte lassen sich grob in zwei Kategorien einteilen:
• Füllstifte, die den eröffneten Hohlraum verschließen (klassischer Fall: Stifte aus
Guttapercha). Diese sind flexibel ausgeführt, um dem individuellen Verlauf des
Zahnwurzelkanals folgen zu können, sind aber nicht als Halterung für eine nachfolgende
Aufbaufüllung bzw. zur Stabilisierung der Krone geeignet, da die Zugfestigkeit des Materials nur sehr gering ist und dafür nicht ausreicht. Darüber hinaus ist die Dichtigkeit bei erneutem bakteriellen Kontakt nur unzureichend.
• Wurzelstifte, die in extra aufgebohrten (erheblich erweiterten) Bereichen bis etwa zur Hälfte des Zahnwurzelkanals verankert werden, um als bessere Verankerung für eine
Aufbaufüllung bzw. Krone zu dienen. Diese sind weitestgehend starr und können daher dem individuellen Verlauf des Zahnwurzelkanals nicht folgen. Sie sollen zwar die auftretenden Kräfte einer Krone aufnehmen können und an die verbleibende Zahnwurzel weiterleiten, bedingen aber somit gleichzeitig eine weitere Schwächung der Zahnwurzel und damit des Frakturrisikos.
Die Idee der momentan verfügbaren Stifte zielt ausschließlich auf eine bessere Befestigung der nachfolgenden Aufbaufüllung ab. Nachteilig stellt sich aus mechanischer und medizinischer Sicht unter anderem der erhebliche Platzbedarf für die Stifte dar.
Durch den erheblich vergrößerten Hohlraum in der Zahnwurzel sinkt die mechanische Stabilität des Zahns weiter und es kann langfristig zu Rissen und Brüchen im Zahn kommen. Solche Zähne können dann nicht mehr erhalten werden, was zwangsläufig zu einer Extraktion führt. In der Endodontologie werden, neben den als klassisch zu bezeichnenden Stiftsystemen auf Metallbasis, heute vermehrt Keramikstifte auf Zirkoniumoxid-Keramikbasis als zusätzliches Verankerungselement für koronale Aufbaufüllungen verwendet.
Die Vor- und Nachteile des jeweiligen Materials lassen sich wie folgt zusammenfassen:
Bei Wurzelstiften aus Metall gibt es ein umfangreiches Systemangebot, es liegen klinische Langzeiterfahrungen über Jahrzehnte vor und man spricht hier immer noch von der
Standardtherapie. Nachteilig sind die Korrosionsproblematik, ungünstige ästhetische
Eigenschaften (inserierte Metallstifte lassen Zähne oft dunkel erscheinen, was insbesondere für Frontzähne sehr unerwünscht ist), hohes E-Modul (damit verbunden eine hohe Steifigkeit und geringe Flexibilität) und die so genannte Keilwirkung ("wedge effect") von Metallstiften. Da das E- Modul des Wurzeldentins erheblich geringer als das der Metallstifte ausfällt, resultiert in
Abhängigkeit von der Zeit und den Belastungen oftmals eine Längsfraktur der Wurzel, so dass eine Zahnextraktion unvermeidlich wird.
Bei mit Guttapercha beschichteten Wurzelstiften aus Metall bleibt außerdem das Problem, dass im unteren Wurzelbereich auf Grund der großen mechanischen Reibebelastungen das
Guttapercha vom Metallstift abgestreift wird und dadurch die abdichtende Funktion verloren geht.
Stiftaufbauten aus faserverstärkten Epoxidharzen (z. B. ComposiPost (RTD), Glassix und Carbonite (NORDIN), Easypost (Krugg, Milan, Italien), Parapost Fiber White (Coltene/Whaledent, Mawhaw, NJ, USA), FibreKor (Jeneric Pentron, Wallingsford, CT, USA), Ghima White (Ghimas, Casalecchio di Reno, Bologna, Italien), DT Light Post (RTD/VDW, Deutschland), FRC Postec (Ivoclar Vivadent, Schaan, Liechtenstein), Luscent Anchors (Dentatus, New York, NY, USA), Fototech (Isasan Carbotech, Caronno Petrusella, Italien) verfügen über gute klinische
Eigenschaften.
Ihre dentinähnliche Elastizität reduziert die Rate der Längsfrakturen im Vergleich zu metallischen Stiftsystemen. Aufgrund der präparationsbedingten Schwächung ist jedoch auch bei diesen Stiften das Frakturrisiko gegenüber einem gesunden oder (ausschließlich)
wurzelkanalbehandelten Zahn deutlich erhöht. Die Frakturen sind allerdings häufiger in den Zahnhalsbereichen lokalisiert. Wurzelstifte aus faserverstärkten Epoxidharzen weisen jedoch eine günstige Biomechanik auf, sind zum Teil wieder entfernbar, biokompatibel und zeigen günstige ästhetische Eigenschaften (s. o.).
Wurzelstifte aus teilstabilisierter Zirkoniumoxid-Keramik stehen mit guten ästhetischen und werkstofflichen Eigenschaften zur Verfügung. Es handelt sich hierbei um eine Matrix aus kubischem Zirkonium mit Ausscheidungen aus tetragonalem Zirkonia (sogenanntes t-Zr02), das sich unter mechanischer Spannung in die monokline Phase umwandelt und dadurch die Zähigkeit des Materials (also der Widerstand gegen Rissausbreitung) stark erhöht. Durch die Entwicklung einer speziellen Glaskeramik (z. B. Empress Cosmo), die als individueller Stumpfaufbau an konfektionierte Wurzelstifte aus Zr02- Keramik angepresst werden kann, ist die Herstellung einteiliger, halbkonfektionierter
Stiftaufbauten möglich geworden. Vorteile sind die weiße Farbe (der Haupteinsatzbereich ist daher die Frontzahnregion des Oberkiefers), Transluzenz und Biokompatibilität sowie die hohe Festigkeit. Nachteilig ist hingegen das sehr hohe E-Modul der Keramikstifte, welches wie bereits weiter oben bei den metallischen Stiften beschrieben, zu einer Erhöhung des Längsfrakturrisikos und somit letztendlich zum Zahnverlust führen kann.
Darüber hinaus weisen diese Stifte eine extrem hohe Härte auf, so dass meist ein Wurzelstift aus Zirkonium nicht wieder (ohne Zerstörung der Zahnwurzel) entfernt werden kann. Konfektionierte Wurzelkanalstifte aus Zirkoniumoxid-Keramik zeigen im Labortest eine nur unzureichende
Retention (Halt im Wurzelkanal) und es gibt nur unzureichende klinische Langzeiterfahrungen.
Es handelt sich bei all diesen Stiften aus Metall, Kompositen und Zirkoniumoxid-Keramik um starre Wurzelstifte mit einem erheblich größeren Durchmesser als der bereits aufbereitete Wurzelkanal zu bieten hat. Die Abbildungen (Fig. 5) zeigen links einen starren Stift aus einem Kompositmaterial und rechts einen bereits gesetzten starren Stift. Solche starren Stifte können nur in Frontzähnen oder Backenzähnen mit relativ geraden Wurzeln eingesetzt werden.
Außerdem ist es nachteilig, dass die Zahnwurzel für eine Aufnahme der Stifte weitaus umfangreicher ausgebohrt werden muss, als es für die Beseitigung der Entzündung notwendig wäre.
Von diesen Wurzelstiften (als Halteelemente für eine Krone) zu unterscheiden sind reine Füllstifte (oder Füllungen) aus Guttapercha, einer viskoelastischen, jedoch nur bedingt dichten Substanz. Diese Stifte aus Guttapercha werden in den Wurzelkanal eingebracht, um die von der
Entzündung befreite Wurzel vollständig zu verschließen und damit einen weiteren Befall mit Bakterien zu verhindern. Dies ist bei Wurzelbehandlungen der Fall, bei denen die spätere Krone am Zahn selbst befestigt werden kann (Fig. 6 - oben). Fig. 6 zeigt das Auffüllen des Wurzelkanals mit Füllstiften aus Guttapercha (oben), Auffüllen der Wurzelspitze mit Guttapercha bei
Verwendung eines konventionellen Wurzelstifts (unten). Aber auch beim Einsatz von
Wurzelstiften ist ein solches Abdichten notwendig, um den unteren Teil des Wurzelkanals auszufüllen, der vom konventionellen Wurzelstift nicht erreicht wird (Fig. 6 - unten). Die
Verarbeitung von Guttapercha bei Wurzelbehandlungen erfolgt nach einem Verfahren aus dem Jahre 1967 von Herb Schilder, das von Stephen Buchanan seit 1987 bis etwa 2004 weiterentwickelt wurde und unter dem Namen "Continuous Wave of Obturation" bekannt wurde.
Hierbei werden verschiedene Geräte eingesetzt, um Guttapercha in den thermoplastischen Zustand zu versetzen und gleichzeitig in den Wurzelkanal zu drücken, wobei sich eine Art Verdichtungsstoß durch das Material fortsetzt und dadurch in Verbindung mit einem sog.
„Sealer" auch kleine Risse und Fissuren in der Zahnhartsubstanz verschlossen werden.
Man unterscheidet die Downpack- und die Backfill Phase. Zusätzlich existieren Sondertechniken wie die„Thermo Hydraulic Condensation" und die thermomechanische Kondensation nach McSpadden, bei der ein Guttapercha-Stift unter Rotation in den Wurzelkanal eingeführt wird und die Reibungswärme für die notwendige Plastifizierung sorgt. Jüngste Untersuchungen zeigen jedoch, dass die "Continuous Wave of Obturation"-Technik nach Buchanan eine schnelle und qualitativ so hochwertige Technik darstellt, dass diese derzeit als Goldstandard angesehen wird [3].
Unabhängig von der Methode der Verarbeitung weist Guttapercha allerdings eine Reihe von Nachteilen auf:
Guttapercha kann nur zu Füllzwecken und nicht zur Halterung nachfolgender Kronen genutzt werden, da das viskoelastische Material auch in seiner kommerziell erhältlichen Form (mit einer Reihe von Füllstoffen für Verarbeitung, Röntgenopazität etc.) die notwendigen Zugkräfte nicht aufnehmen kann.
Die Reinfektionsrate des mit Guttapercha gefüllten Wurzelkanals nach wenigen Stunden bzw. Tagen bei Bakterienexposition am Kanaleingang beträgt ca. 20% bis 40%.
Die mechanische Kondensation des Guttaperchas während des Einbringens in die Zahnwurzel resultiert in erheblichen Zugspannungen im Wurzeldentin.
Die Aufgabe der Erfindung war es, einen deutlich verkleinerten Wurzelstift bereitzustellen, der die bekannte Guttapercha-Wurzelfüllung ersetzt und der nicht die Nachteile oder Mängel des Standes der Technik aufweist und dessen Platzbedarf den nach der Wurzelkanalaufbereitung ohnehin vorhandenen Hohlraum nicht überschreitet und der gleichzeitig die erforderlichen mechanischen Festigkeitskennwerte aufweist, um die auftretenden Zug-, Schub- und
Torsionsspannungen aufzunehmen. Gelöst wird die Aufgabe durch die unabhängigen Ansprüche. Bevorzugte Ausfürungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen. Es war völlig überraschend, dass ein Wurzelstift zum Einbringen in einen Wurzelkanal eines Zahnes bereitgestellt werden kann, der nicht die Nachteile oder Mängel des Standes der Technik aufweist. Der Wurzelstift, der im Sinne der Erfindung auch als Stift bezeichnet wird, besteht aus einem elastischen, insbesondere einem gummi-elastischen Kunststoff und ist zumindest teilweise konisch ausgestaltet.
Überraschenderweise kann der erfindungsgemäße flexible Stift zur Wurzelkanalfüllung verwendet werden. Der erfindungsgemäße flexible Wurzelstift ist daher besonders erfolgreich in der Endodontologie einzusetzen. Bevorzugt ist er teilweise konisch ausgestaltet und besitzt bevorzugt einen parallelwandigen oberen Bereich. Der flexible Wurzelstift ist bevorzugt aus einem Kunststoff hergestellt worden, der eine Flexibilität bis zu 90 Grad erlaubt. Dies bedeutet, dass der Stift nahezu rechtwinklig verbogen bzw. abgeknickt werden kann. Der Wurzelstift weist bevorzugt eine Länge von 20 - 30 mm auf. Aufgrund der zumindest teilweisen konischen Ausgestaltung des Stiftes weist der Wurzelstift eine sogenannte Spitze auf und einen Bereich im gegenüberliegenden Teil der Spitze, der insbesondere parallelwandig ausgestaltet sein kann. Die Konizität weist einen Bereich zwischen 1 ,5 und 2,5 Grad auf. Bei einem besonders bevorzugten Stift von einer Länge von 25 mm bedeutet dies, dass der sich verjüngende Bereich des Stiftes einen Durchmesser von 0,3 - 0,35 mm aufweist und der von der Spitze abgewandte Bereich einen Durchmesser von 0,8 - 0,9 mm. Bevorzugt ist der gesamte Wurzelstift in seiner Grundform als Kegelstift ausgebildet und weist die bevorzugte Länge von 20 - 30 mm auf und an dem einen Ende einen Durchmesser von 0,3 - 0,35 mm und an dem gegenüberliegendem Ende einen Durchmesser von 0,7 - 0,9 mm. Diese Wurzelstifte lassen sich einfach und sicher in den
Wurzelkanal zur Abdichtung desselben einbringen. Überraschend ist die hohe Passgenauigkeit und Biegsamkeit bei vollständiger Stiftinsertion und der geringe Kraftaufwand, der hierfür erforderlich ist. Dies führt dazu, dass negative Begleiterscheinungen wie Verletzungen minimiert werden. Bei Zugversuchen zur Bestimmung der Stabilität des Wurzelstiftes zeigte sich überraschend, dass der Stift erst bei sehr hohen Kräften (Zugkräften) abreißt oder bricht. Aber selbst wenn der erfindungsgemäße Stift bei außergewöhnlich hohen Zugkräften abreißt, erfolgt der Abriss so in der Nähe des Wurzelkanaleingangs, dass der Stift seine Funktion noch erfüllen kann. Völlig überraschend war es, dass der Stift auch durch Scherkräfte nicht so negativ beeinflusst wird, dass er seine Funktion nicht mehr erfüllen kann. Nach Einbringen des Stiftes setzt ein im Vergleich zu den Produkten des Standes der Technik erheblich verbesserte
Heilungsprozess ein, so dass der ursprünglich geöffnete Kanal im Zahn sich überraschend gut wieder mit natürlichem Zahnmaterial füllt. Sofern im Zusammenhang mit der Wiederherstellung des Zahnes eine Krone verarbeitet wird, verbessert der erfindungsgemäße Stift die Stabilität der Krone besonders gut. Anders als die Mittel des Standes der Technik, kann daher der
erfindungsgemäße Wurzelstift nicht nur zu Füllzwecken, sondern auch zur Verbesserung der Halterung nachfolgender Kronen verwendet werden, da der Stift auf Zug- und Scherkräfte erheblich besser als die Vorrichtungen des Standes der Technik reagiert. Hierdurch sinkt auch die Reinfektionsrate durch Bakterien im gefüllten Wurzelkanal. Es war weiterhin völlig überraschend, dass beim und nach dem Einbringen des erfindungsgemäßen Stiftes die
Zugspannungen im Wurzeldentin viel geringer als bei den Vorrichtungen des Standes der Technik sind. Es war überraschend, dass die Kombination aus diesen genannten besonders bevorzugten Dimensionierungen des flexiblen Wurzelstifts dazu führt, dass dieser überraschend gut bei einer Vielzahl von Patienten für die Endodontologie eingesetzt werden kann und dabei die Wurzel mit einer sehr hohen Dichtigkeit abfüllt und den Restzahn bzw. Zahn überraschend gut stabilisiert. Der Einsatz des flexiblen Wurzelstiftes führt auch dazu, dass der Restzahn weniger schnell mit Bakterien rekontaminiert ist, als dies bei den Mitteln des Standes der Technik der Fall ist. Es war daher völlig überraschend, dass der erfindungsgemäße bevorzugte Wurzelstift mit einer Länge von 20 - 30 mm und einem Durchmesser von 0,3 - 0,5 mm an dem einen Ende und mit einem Durchmesser von 0,7 - 0,9 mm an dem anderen Ende dazu führt, dass
Wurzelfrakturen, Stiftbrüche und Retentionsverluste in einem viel geringen Umfang auftreten als bei den Stiften des Standes der Technik. Aufgrund der Dimensionierung des Wurzelstiftes kann der Wurzelstift so mit auftretenden Kräften reagieren, dass kein Aufspleißen oder andere Stiftfrakturen auftreten. Auch hohe Biegebeanspruchungen des Wurzelstiftes führen nicht zu einem Aufspleißen. Wurzelstifte des Standes der Technik, bei denen Fasern mit einer höheren Längssteifigkeit im Zentrum des Wurzelstiftes und Fasern mit einer geringeren Längssteifigkeit im Randbereich angeordnet sind, erlauben es beispielsweise nicht, die Zugspannungen im
Wurzeldentin so zu reduzieren, wie die bei dem erfindungsgemäßen Wurzelstift der Fall ist. Aus diesem Grunde sind diese Wurzelstifte des Standes der Technik nachteilig und können die erfindungsgemäßen Aufgaben nicht lösen. Kunststoffe bezeichnen insbesondere Materialien, deren wesentliche Bestandteile aus solchen makromolekularen organischen Verbindungen bestehen, die synthetisch oder durch Abwandeln von Naturprodukten entstehen. Sie sind in vielen Fällen unter bestimmten Bedingungen (Wärme u. Druck) schmelz- und formbar. Zu den Kunststoffen gehören auch die Kautschuke und die Chemiefasern. Für die vorteilhafte Ausführungsform können Kunststoffe aus der Gruppe abgewandelte Naturstoffe, synthetische Kunststoffe (Polykondensate, Polymerisate,
Polyaddukte), Duroplaste, Elastomere und/oder kohlenstoffbasierte und/oder siliziumbasierte Kunsstoffe, insbesondere ungesättigte Polyesterharze, umfassend Cellulosenitrat,
Celluloseacetat, Cellulosemischester, Celluloseether, Polyamid, Polycarbonat, Polyester, Polyphenylenoxid, Polysulfon, Polyvinylacetal, Polyethylen, Polypropylen, Poly-1 -buten, Poly-4- methyl-1 -penten, lonomere, Polyvinylchlorid, Polyvinylidenchlorid, Polymethyl-methacrylat,
Polyacrylnitril, Polystyrol, Polyacetal, Fluor-Kunststoffe, Polyvinylalkohol, Polyvinylacetat, Poly-p- xylylen, lineare Polyurethane, chlorierte Polyether, Casein-Kunststoffe, Phenol-Harz, Harnstoff- Harz, Thiohamstoff-Harz, Melamin-Harz, Epoxidharz, vernetzte Polyurethane, Alkydharz, Allylharz, Silicon, Polyimid, und/oder Polybenzimidazol verwendet werden. Dem Fachmann sind weitere Kunststoffe bekannt, die ebenfalls bevorzugt sein können. Durch die Verwendung von Kunststoff bei der Ausgestaltung des Wurzelstiftes weist der Stift elastische, insbesondere gummi-elastische Eigenschaften auf, die zahlreiche Vorteile gegenüber den im Stand der Technik beschriebenen starren Wurzelstiften aufweisen. Durch die vorteilhafte Ausführungsform kann eine erhöhte Zuverlässigkeit und Flexibilität bei der Durchführung einer Wurzelbehandlung erreicht werden. Auch ist die Verletzungsgefahr des Patienten drastisch reduziert, da die (gummi- )elastische Ausführungsform keine Oberflächen verletzt. Des Weiteren können durch die
Verwendung von Kunststoffen für die Ausgestaltung Kosten reduziert werden. Es ist bevorzugt, dass der Wurzelstift aus einem Polymer gefertigt ist, welches elastische oder gummi-elastische Eigenschaften aufweist.
Polymere bezeichnen im Sinne der Erfindung insbesondere eine Substanz, die sich aus einem Kollektiv chemisch einheitlich aufgebauter, sich in der Regel aber hinsichtlich
Polymerisationsgrad, Molmasse und Kettenlänge unterscheidender Makromoleküle
(Polymermoleküle) zusammensetzt. Bei solchen polymereinheitlichen Stoffen sind alle
Makromoleküle bevorzugt gleich aufgebaut und unterscheiden sich lediglich durch ihre
Kettenlänge (Polymerisationsgrad). Man kann derartige Polymere als Polymerhomologe bezeichnen. Polymere können aus der Gruppe umfassend anorganische Polymere,
metallorganische Polymere voll- oder teilaromatischen Polymeren, Homopolymere, Copolymere, Biopolymere, chemisch modifizierte Polymere und/oder synthetische Polymere ausgewählt werden und umfassen Polyethylen, Polypropylen, Polyvinylchlorid, Polystyrol,
Polymethylmethacrylat, Polyamid, Polyester, Polycarbonat, Polyethylenterephthalat,
Polyethylenglykol, Dendrimere, Silikone oder Polyhydroxxyalkanoate.
Es wird ein miniaturisierter flexibler Wurzelstift, insbesondere mit den bevorzugten Konizitäten, Längen und Durchmessern, bereitgestellt, der die klassische, konventionelle Guttapercha- Wurzelfüllung ersetzt. Es war völlig überraschend, dass mit Hilfe des erfindungsgemäßen Wurzelstiftes der gesamte Wurzelkanal, beginnend an der Wurzelspitze und unabhängig von der Wurzelkrümmung so bakteriendicht gefüllt werden kann, dass er nicht die Nachteile des Standes der Technik aufweist, wobei bei der Verwendung des Wurzelstiftes keine weitere Eröffnung und Schwächung des Zahninneren notwendig wird.
Es ist bevorzugt, dass der Kunststoff ein fasergefüllter Kunststoff ist, wobei die Fasern bevorzugt Karbonfasern, Dyneemafasern und/oder Glasfasern sind. Untersuchungen zeigen, dass
Wurzelstifte aus fasergefüllten oder faserverstärkten Kunststoffen ähnlich gute
Langzeiteigenschaften besitzen wie metallische Wurzelstifte. Es ist besonders überraschend, dass die genannten bevorzugten fasergefüllten Kunststoffe bei dem erfindungsgemäßen Wurzelstift zu einer besonders guten Abdichtung führen, insbesondere wenn dieser die bevorzugten Dimensionierungen aufweist. Neben der besonders dichten
Abdichtung wird auch eine überraschend hohe Stabilisierung des Restzahns erreicht.
Ein weiterer besonders bevorzugter und vorteilhafter Kunststoff ist Polyoxymethylen (POM).
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist es vorgesehen, dass der Wurzelstift bevorzugt rechtwinklig zur Auszugrichtung angeordnete Retentionen aufweist. Hierdurch wird eine bessere Fixierung im aufbereiteten Wurzelkanal nach dem Einkleben oder Einzementieren erreicht, da die Wurzelstifte eine bestimmte Rauhigkeit aufweisen. Diese entsprechende Rauhigkeit kann alternativ auch im Nachgang zur Herstellung der Wurzelstifte auf den Wurzelstiften durch weitere abrasive oder schichtauftragende Prozesse oder eine Kombination aus abrasiven und
schichtauftragenden Prozessen erzeugt werden. Die Rauhigkeit kann bevorzugt derart gestaltet werden, dass sie aus optischen Linsen oder alternativen lichtstreuenden Geometrien besteht, um den aufbereiteten Wurzelkanal durch den Wurzelstift hindurch vollständig oder teilweise ausleuchten zu können. Bevorzugt ist das auf dem Wurzelstift einer glatten Kugelkalotte ähnliche Erhöhungen gefertigt werden. Alternativ kann eine Rauhigkeit auch dadurch realisiert werden, dass Vertiefungen im Wurzelstift entstehen, entweder durch ein entsprechend gefertigtes Werkzeug oder im Nachgang zur Herstellung der Wurzelstifte durch weitere abrasive oder schichtauftragende Prozesse oder einer Kombination aus abrasiven und schichtauftragenden Prozessen. Eine linsenförmig bzw. allseits abgerundete Mikrorauhigkeit an der Stiftoberfläche hat den Vorteil, dass keine Kraftspitzen bei Belastung an partiellen Oberflächenstrukturen entstehen, welche zu dem Stiftversagen oder Dezementieren führen können. Dies gilt auch, wenn es zum Verbiegen des erfindungsgemäßen Stiftes beispielsweise in gekrümmten Wurzelkanälen kommt. Des Weiteren ist es vorteilhaft, die Wurzelstifte aus röntgenopakem Polymer zu fertigen, um einen adäquaten Röntgenkontrast (idealerweise 400 %AI bis 600 %AI) zu erreichen. Als Einheit der Röntgenopazität wird ein Aluminium-Vergleichswert (%AI) verwendet. Da reines Aluminium in etwa die gleiche Röntgenopazität wie Dentin besitzt, entspricht ein Wert von 100 %AI der Helligkeit von Dentin im Röntgenbild. In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt die
Röntgenopazität 200 %AI bis 400 % AI.
Die geometrische Größe sowie die geometrische Form des erfindungsgemäßen Wurzelstifts erlauben eine besonders gute Abdichtung des Zahnwurzelkanals.
Die Herstellung der Wurzelstifte erfolgt vorzugweise durch das Spritzgießen von Kunststoffen. Die Aussparungen im Spritzgießwerkzeug können hierbei parallel zur Trennebene der
Werkzeuge liegen oder senkrecht dazu. Die Aussparungen für die Wurzelstifte können in Spritzrichtung der Spritzgießanlage oder senkrecht zur Spritzgießrichtung der Spritzgießanlage liegen. Die Fertigung der Wurzelstifte mittels eines solchen Werkzeugs erfolgt bevorzugt in Mikrospritzgießanlagen. Alternativ ist auch das Gießen von Kunststoffen für die Herstellung der Wurzelstifte bevorzugt. Die Werkzeuge gleichen geometrisch denen für die Herstellung mittels Spritzgießen von Kunststoffen. Als Werkzeuge für das Gießen von Kunststoffen kommen alternativ auch solche Werkzeuge in Betracht, die keine Trennebene aufweisen. Als Werkstoffe für das Gießen von Kunststoffen bieten sich vor allem siliziumbasierte Kunststoffe an. Alternativ sind auch kohlenstoffbasierte Kunststoffe für das Gießen möglich.
Eine weitere bevorzugte Alternative ist das Vorformen von sogenannten Prepregs für Duromere und das anschließende Erhitzen auf die Reaktionstemperatur dieser Werkstoffe.
Der Wurzelstift weist in bevorzugten Ausführungsformen eine Gesamtlänge von 15 bis 35 mm, bevorzugt 20 bis 30 mm, besonders bevorzugt 22,5 bis 27,5 mm auf. In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Stift an der Spitze einen Durchmesser von 100 μιη bis 500 μιη, bevorzugt 200 μιη bis 400 μιη, besonders bevorzugt 270 μιη bis 330 μιη auf. Die Konizität erstreckt sich bevorzugt über einen Teil der Gesamtlänge oder über die vollständige
Gesamtlänge, wobei die Konizität 0,1 ° bis 8°, bevorzugt 1 ° bis 6°, besonders bevorzugt 2° bis 4° beträgt. Überraschenderweise ist der bevorzugte Wurzelstift um 5° bis 180°, bevorzugt 30° bis 150°, besonders bevorzugt 60° bis 120° biegbar, insbesondere dann, wenn der Wurzelstift die besonders bevorzugten Größendimensionierungen aufweist und aus bevorzugten Materialien hergestellt wurde. Bei der besonders bevorzugten Dimensionierung handelt es sich um einen Wurzelstift mit der Gesamtlänge von 25 mm und einer Konizität von 2°, wobei der sich verjüngende Stift an dem verjüngten Ende einen Durchmesser von 0,3 - 0,35 mm und am gegenüberliegenden Ende einen Durchmesser von 0,7 - 0,9 mm, bevorzugt 0,8 mm aufweist. Bei den Dimensionen und Eigenschaften des Wurzelstiftes handelt es sich nicht um eine Auswahl aus gängigen Größen und Eigenschaften, die für den Fachmann nur eine
Gestaltungsmöglichkeit sind, die er ohne erfinderisches Zutun für einen Wurzelstift vorsehen würde. Die gängigen Größen, die derzeit für Wurzelstifte eingesetzt werden, führen dazu, dass der Wurzelkanal nicht sicher bakteriendicht abgedichtet werden kann, was zu einer Schwächung der Zahnwurzel führt und damit das Frakturrisiko erhöht. Es war völlig überraschend, dass der miniaturisierte Wurzelstift den Zahn wie beispielsweise Stifte aus Guttapercha abdichtet, ohne allerdings die Nachteile der Stifte aus Guttapercha aufzuweisen. Die anderen Wurzelstifte des Standes der Technik, insbesondere solche aus Metall oder Keramik bzw. Kompositen gestatten keine bakteriendichte Füllung. Der erfindungsgemäße Wurzelstift weist die für einen Stift typische, im Wesentlichen zylindrische Grundform auf. Dies bedeutet, er besteht beispielsweise nicht aus einem Grundkörper, der zusätzlich Zonen hoher und verminderter Biege- und Torsionssteifigkeiten aufweist, wie er beispielsweise in der WO 2006/1 17239 offenbart ist. Der dort offenbarte Stift des Standes der Technik ist durch die genannten Zonen, aber auch durch die dort offenbarten
Verdrängungselemente nicht geeignet, die für den erfindungsgemäßen Wurzelstift beschriebenen Vorteile zu erreichen. Der erfindungsgemäße Wurzelstift weist im gesamten Stiftkörper im Wesentlichen die gleichen Materialeigenschaften auf, so dass ihm die beispielsweise in der WO 2006/1 17239 offenbarten Zonen fehlen. Bei dem genannten Stift des Standes der Technik oder aber bei den Vorrichtungen gemäß der DE 10 2009 019 769 A1 oder US 6,183,253 B1 wird auf die Wiederherstellung oder den Aufbau verlorener Zahnhartsubstanz abgestellt. Es geht daher bei diesen Stiften um die Verankerung von Stumpfaufbauten. Die im Stand der Technik beschriebenen Vorrichtungen sind daher nicht für die bakteriendichte Wurzelkanalfüllung geeignet. Die im genannten Stand der Technik beschriebenen Poren der Vorrichtungen oder aber der hohle Grundkörper sind daher keine Merkmale des erfindungsgemäßen Stiftes. Der Stift im Sinne der Erfindung entspricht daher in seinem grundsätzlichen Aufbau dem Stift im
Maschinenbau, beispielsweise einem Zylinderstift, der allerdings im Sinne der Erfindung an mindestens einem Ende die genannte konische Verjüngung aufweist oder er entspricht in seiner Grundform einem Kegelstift (genormt nach DIN1 ). Der Stift gemäß der WO 2006/1 17239 A1 ist im Sinne der Erfindung kein Stift, da es sich bei der Vorrichtung des Standes der Technik um eine Konstruktion handelt, die mindestens drei verschiedene geometrische Strukturen aufweist (hohler Grundkörper, Zonen mit verminderter und erhöhter Biegefestigkeit und Axial verlaufende Verdrängungselemente wie z. B. Nuten). Der bevorzugte Stift im Sinne der Erfindung ist in Fig. 4 wiedergegeben, die den im Wesentlichen gleichmäßigen Kegelstift- oder Zylinderstiftcharakter der erfindungsgemäßen Vorrichtung darstellt. Der durchschnittliche Fachmann erkennt daher, dass es sich bei der Vorrichtung gemäß der WO 2006/1 17239 A1 nicht um einen Stift beispielsweise im Sinne eines Kegel- oder Zylinderstiftes handeln kann, da der Begriff der Kegeloder Zylinderstifte eine Vorrichtung widerspiegelt, die genormt ist. Die Norm des Stiftes zeigt beispielsweise auch die Fig. 4, wohingegen die Vorrichtung gemäß der WO 2006/1 17239 A1 kein Stift im Sinne des genormten Begriffes des Kegelstiftes bzw. Zylinderstiftes ist. Die genormten Begriffe Kegelstift oder Zylinderstift bzw. im Wesentlichen Zylinderstift mit einer konischen Ausprägung an mindestens einer der beiden Enden des Stiftes ist durch den Fachmann nicht frei interpretierbar, da er erkennt, dass die Vorrichtung gemäß der WO 2006/1 17239 A1 kein Stift im Sinne der Normen wie ISO- bzw. EN- oder DIN-Normen ist (z. B. DIN7, DIN1 , EN ISO 22339, EN IS02338). Im Sinne des erfindungsgemäßen Wurzelstiftes handelt es sich bevorzugt um einen im Wesentlichen symmetrischen Rotationskörper, der auch in seiner wesentlichen geometrischen Grundform als Kegel- oder Zylinderstift beschrieben werden kann. Grundform bedeutet, dass der konkrete Wurzelstift gegenüber einem genormten Kegelstift geringfügige Abweichungen aufweisen kann wie beispielsweise mindestens eine im Wesentlichen plane Fläche (Grund- oder Deckfläche) an den Stiftenden (Grundform eines Kegelstumpfes).
Neben der Form bezieht sich dies bevorzugt auch auf die Materialgestaltung. Dies bedeutet, dass bevorzugt ein einziges Material gewählt wird, um den Stift herzustellen, so dass er an jedem Punkt seines Körpers im Wesentlichen das gleiche Material aufweist. Unterschiedliche Bereiche des Stiftes weisen bevorzugt kein unterschiedliches Material wie unterschiedliche Arten von Fasern oder Einschlüssen auf. Der erfindungsgemäße Wurzelstift weist aufgrund seiner Herstellung nicht zwei oder mehr Arten von Fasern auf, die in ihm eingearbeitet worden sind. Auch ein Verdrängungskanal oder andere technische Merkmale wie eine Öffnung gemäß dem Wurzelstift der DE 10 2009 019769 A1 sind kein Bestandteil des erfindungsgemäßen Wurzelstiftes. Der Wurzelstift, der verschiedene Faserarten aufweist, ist weniger gut zur Wurzelkanalfüllung geeignet als der erfindungsgemäße Stift. Der Stift gemäß der DE 10 2009 09769 A1 ist aufgrund der Faser mit einer geringeren Längssteifigkeit im Randbereich weniger gut zum bakteriendichten Abfüllen des Wurzelkanals geeignet.
Das Stiftmaterial des Wurzelstiftes geht vorteilhafterweise einen chemischen Verbund mit zum Einkleben verwendeten Kunststoffen ein. Es ist zudem bevorzugt, dass das Stiftmaterial transparent ist. Der Stift ist vorteilhafterweise mittels Spritzgießen von Kunststoff oder Gießen von Kunststoff oder Rapid Tooling hergestellt.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Wurzelstift mindestens eine der folgenden Eigenschaften auf: a. Die Eigenschaft des Stiftmaterials, insbesondere die Zugfestigkeit ermöglicht die
Realisierung eines langen schlanken Wurzelstifts;
b. die Eigenschaft des Stiftmaterials ermöglicht die Fertigung als Mikro-Spritzgießformteil aus Kunststoff;
c. der lange schlanke Wurzelstift kann zuverlässig und formtreu aus dem Werkzeug
entformt werden;
d. die Fertigung des Wurzelstifts ist kostengünstig und unter Reinraumbedingungen möglich; e. der lange schlanke Wurzelstift kann von Zahnärzten im klinischen Einsatz gut verarbeitet werden;
f. der lange schlanke Wurzelstift haftet nach seiner Verarbeitung im klinischen Einsatz gut im Wurzelkanal des behandelten Zahnes und verschließt diesen bakteriendicht. Zudem betrifft die Erfindung eine Verwendung eines fasergefüllten Kunststoffes zur Herstellung eines Wurzelstiftes, wobei der Wurzelstift elastisch und zumindest teilweise konisch ausgestaltet ist. Vorteilhafterweise ermöglicht der bevorzugte Wurzelstift eine Befüllung eines gesamten Wurzelkanals, beginnend an der Wurzelspitze. Überraschenderweise ist es durch die elastische Eigenschaft des Wurzelstiftes möglich, den Wurzelkanal unabhängig von der Wurzelkrümmung bakteriendicht zu füllen. Dies stellt einen erheblichen Vorteil gegenüber dem Stand der Technik da.
Der Wurzelstift
(i) kombiniert beide Funktionalitäten (flexible Wurzelkanalfüllung und als Halterung geeignet),
(ii) schädigt während seiner Verarbeitung den zu behandelnden Zahn möglichst wenig (kein zusätzliches Aufbohren des Wurzelkanals notwendig)
(iii) dient durch Integration geeigneter Beschichtungen/Verklebungen/Zementierungen
gleichzeitig als langfristig (bakterien-)dichter Füllstift.
Dieser neuartige Wurzelstift füllt den gesamten Wurzelkanal, beginnend an der Wurzelspitze und unabhängig von der Wurzelkrümmung. Die Dimensionen des flexiblen miniaturisierten Stifts machen während der Wurzelkanalaufbereitung keine weitere Eröffnung des Zahninneren bzw. der Wurzelkanäle erforderlich und vermeiden eine erhebliche Schwächung des Zahnes und Erhöhung des Frakturrisikos. Die Stifte sollten vorteilhafterweise ca. 25 mm lang sein und an der Spitze einen Durchmesser von bevorzugt ca. 300 μιη aufweisen. Die Konizität beginnend von der Spitze sollte vorteilhafterweise 2° betragen und bevorzugt mindestens über 20 mm verlaufen. Ab einer Länge von 20 mm könnte das restliche Stiftende in einer bevorzugten Ausführungsform wahlweise ohne weitere Konizität parallelwandig verlaufen oder die Konizität bis zum Ende ausgeführt werden.
Das Material des Wurzelstifts ist insbesondere so beschaffen, dass es
(i) hochflexibel ist (bis 90°), um auch stark gekrümmte Wurzelkanäle (häufig in den hinteren Backenzähnen) sicher versorgen zu können und
(ii) trotz der geringen Dimensionierung des Wurzelstifts die beim Kauen auftretenden Kräfte (insbesondere die Zugkräfte bei zähen und klebrigen Nahrungsmitteln) sicher
aufgenommen bzw. weitergeleitet werden. Insbesondere das bevorzugte Stiftmaterial geht einen chemischen Verbund mit den zum
Einkleben verwendeten Kunststoffen (BisGMA-, HEMA-, TegDMA-, UDMA-haltige Kunststoffe, Methacrylate, u. a.) ein, wodurch ein stabilisierender Effekt eintritt, der die abdichtende Funktion des Wurzelstiftes überraschend verbessert. Darüber hinaus kann das Stiftmaterial mit seiner speziellen, mikroretentiven Oberfläche auch mit Hilfe von biokompatiblen Zementen (Zink- Phosphat-Zemente, Kalziumkarbonate z. B. gemischt mit hydriertem Kalziumchlorid, MTA- (mineralische trioxid Aggregate) Zemente, u. a. mineralische Zemente) in dem Wurzelkanal bakteriendicht verankert werden. Es kann weiterhin bevorzugt sein, dass die Oberfläche des Wurzelstiftes mit einem dem Fachmann bekannten Verfahren modifiziert ist. Insbesondere kann es vorteilhaft sein, wenn die Oberfläche eine Rauhigkeit, insbesondere Mikrorauhigkeit aufweist.
Daher ist es bevorzugt, dass eine Beschichtung mit einem geeigneten Material erfolgt und diesen Verbund verbessert. Des Weiteren ist es bevorzugt, dass das verwendete Material für die
Herstellung des Wurzelstifts in einer Spritzgießmaschine verarbeitet wird (Aufschmelzen, Halten, Einspritzen unter hohem Druck, Abkühlen, Entformen).
Vorteilhaft ist außerdem eine Variante des Materials als transparenter Werkstoff, da dieser den Vorteil der Lichtleitung hätte, so dass auch lichthärtende Adhäsive und Komposite zum Einkleben verwendet werden könnten.
Es ist vorteilhaft, dass der bevorzugte Wurzelstift nicht nur aufgrund seiner mechanischen Eigenschaften für die nachfolgende Versorgung mit einer Krone geeignet ist, sondern zusätzlich wesentlich verbesserte Dichteigenschaften im Vergleich mit Guttapercha ermöglicht, ohne dabei die Wurzel unter Zugspannung zu setzen.
Hier stellen Sealer auf Kunststoffbasis und adhäsive Wurzelkanalfüllungsmaterialien, die in Anlehnung an die Erfolge der Adhäsivtechnik in der restaurativen Therapie entwickelt worden sind, eine bevorzugte Alternative zur Guttapercha/Sealer-Technik dar.
Vorteilhaft ist eine Beschichtung der Wurzelstifte. Vorteilhafte Techniken umfassen insbesondere Low-Cost Formenbau aus Messing als Rapid Tooling, sowie die Fertigung unter
Reinraumbedingungen. Der bevorzugte Wurzelstift erfüllt unterschiedliche Anforderungen hinsichtlich seiner Verarbeitung, sowie der mechanischen Stabilität und Flexibilität im späteren Endprodukt.
Die lange schlanke Form der Hohlräume in der Spritzgießform stellt ungewöhnlich hohe
Anforderungen an das Befüllen während des Spritzgießvorgangs. Zu Gewährleistung der geforderten mechanischen Parameter der Wurzelstifte muss die Form bevorzugt möglichst homogen mit dem verwendeten Kunststoff ausgefüllt werden.
Zusätzlich ist das Entformen derart langer und schlanker Bauteile auf Grund der auftretenden Adhäsionskräfte nicht problemlos und muss bei der Konzeption der Spritzgießwerkzeuge berücksichtigt werden. Die Anwendung eines Heißkanalwerkzeugs ist bevorzugt. Eine derartige Modifikation der Spritzgießform verbessert das Fließverhalten des Kunststoffes.
Die Fertigung der Wurzelstifte ist unter Reinraumbedingungen zu realisieren.
Es ist bevorzugt, mit dem bevorzugten Wurzelstift mechanische Prüftests durchzuführen, um die Festigkeit, den E-Modul (Fig. 7) und den Schermodul des Werkstoffs zu bestimmen. Fig. 7 zeigt eine schematische Darstellung der Daten eines Zugversuchs zur Erfassung des E-Moduls (ε), hier am Beispiel von Stahl. Außerdem werden vorteilhafterweise die Prozesseigenschaften des Materials wie die Viskosität oder den Schmelzindex untersucht, um Aussagen über die
Verarbeitung des Materials zu erhalten. Zusätzlich kann mittels Torsionspendel die Abhängigkeit des Moduls von der Temperatur bestimmt (Fig. 8) werden, um zu prüfen, ob die eingebrachten Füllstoffe chemisch inert im gefüllten Kunststoff vorhanden sind, oder sich der Kunststoff chemisch verändert. Bei der hochpräzisen Messung mittels Torsionspendel können elastische und viskose Anteile des Moduls vorteilhafterweise getrennt erfasst werden.
Parallel dazu lassen sich ähnliche Versuchsergebnisse mittels DMA (dynamisch mechanische Analyse) erhalten, die zwar eine geringere Genauigkeit haben und nur ein integralen Modul erfassen, dafür aber verschiedene Belastungsarten (3-Punkt- und 4-Punkt-Biegung, Dual- Cantilever Biegung, Kompression, Lineare Scherung, Zug) ermöglichen, die für die
Charakterisierung des Wurzelstiftmaterials erwünscht sind (Fig. 9). Fig. 9 zeigt ein Prinzip der DMA (a) und Probenhalterungen für die verschiedenen Belastungsarten: 3-Punkt Biegung (b), Dual Cantilever Biegung (c), Konpression d), Scherung (e) und Zug (f), Werksbilder der Firma NETSCH [5]).
Die mittels dieser Methoden letztendlich gewonnenen Informationen über die Phasenübergänge im Material, sind für die Einstellung der Verarbeitungsparameter ebenso wichtig wie für die spätere klinische Verarbeitung beim Zahnarzt, indem ideale oder maximale
Vorwärmtemperaturen für die Wurzelstifte benannt werden können.
Rapid Toolinq
Unter Rapid Tooling ist insbesondere zu verstehen, (i) dass ein kleines Werkzeug entsteht, mit dem Parameter bestimmt werden können, bei denen das bevorzugte Produkt
„Wurzelstift" prozessiert werden kann, (ii) dass kein Stahlwerkzeug entsteht, sondern
kostengünstige Messing-Inlays für ein kleines Stammwerkzeug gefertigt werden, um schnelle und mehrmalige Re-Designs zu ermöglichen. Diese kleinen Werkzeuge aus dem Rapid Tooling werden auf eine Mikrospritzgießanlage Babyplast montiert und bevorzugte Ausführungsformen des Wurzelstifts mit dem bevorzugten Material hergestellt. Diese werden klinisch in einer Zahnarztpraxis getestet (Handling und Haftung im Zahn) und diese Ergebnisse rekursiv in Design und Processing zurückgeführt (s. u.).
Die geschlossene Prozesskette CAD/CAM - Werkzeugbau - Mikrospritzgießen im Labor, unter Verwendung der genannten Messing-Inlays, ermöglicht die schnelle und kostengünstige
Herstellung mikrostrukturierter Bauteile aus Kunststoff auch für den Fall wiederholter Re-Designs, wie sie im Falle von Medizin Produkten zu erwarten sind.
Bauteilprüfunq (klinische Tests)
Die Wurzelstifte werden bevorzugt unter klinischen Bedingungen von Zahnärzten in echte Zahnwurzeln eingebracht. Anschließend werden horizontale Schnitte aus den Zahnwurzeln herausgesägt und mittels„push-ouf-Test die Haftung des Wurzelstifts mit dem Zahn bestimmt. Diese„Bauteilprüfung" als Bestimmung (i) der integralen Eigenschaften Verarbeitbarkeit und Handling des Wurzelstifts im klinischen Einsatz (ii) der Haftungseigenschaften des Wurzelstifts im Zahn wird in Zusammenarbeit mit Zahnärzten durchgeführt.
Reinraumtechnoloqie
Um die vielfältigen Anforderungen an die Herstellung von Medizinprodukten zu erfüllen, ist es notwendig die Produktion unter reinen Bedingungen im Sinne einer Reinraumtechnologie zu gewährleisten.
Mit Hilfe von Simulationsprogrammen wie Mould-Flow und Prüfgeräten zur Werkstoffprüfung können die Werkstoffparameter des bevorzugten Wurzelstiftes bestimmt und ggf. die Form schnell modifiziert werden. Die hergestellten Formwerkzeuge werden in der
Mikrospritzgießanlage installiert und die Verarbeitungsparameter evaluiert, um Wurzelstifte herzustellen.
Vorteilhafterweise erfüllt der bevorzugte Wurzelstift folgende Eigenschaften oder Kriterien: · Die Materialeigenschaften (insbesondere die Zugfestigkeit) ermöglichen die Realisierung eines langen schlanken Wurzelstifts (Materialeinsatz)
• Die Materialeigenschaften ermöglichen die Fertigung als Mikro-Spritzgießformteil aus Kunststoff (Materialverarbeitung)
• Der lange schlanke Wurzelstift kann zuverlässig und formtreu aus dem Werkzeug
entformt werden (Werkzeugdesign)
• Die Fertigung des Wurzelstifts ist kostengünstig und ebenfalls unter
Reinraumbedingungen möglich (Reinraumtechnik) • Der lange schlanke Wurzelstift kann von Zahnärzten im klinischen Einsatz gut verarbeitet werden
• Der lange schlanke Wurzelstift haftet nach seiner Verarbeitung im klinischen Einsatz gut im Wurzelkanal des behandelten Zahns
Die technischen und wirtschaftlichen Zielkriterien lassen sich im Gesamtvorhaben wie folgt definieren:
1. Herstellung von flexiblen (90°), hochfesten und geometrisch sehr dünnen Wurzelstiften für die Endodontologie insbesondere mittels Rapid Tooling
2. Nachweis der relevanten Werkstoffparameter (insbesondere Zugfestigkeit) für das
Material der Wurzelstifte
3. Einfache, schnelle und damit kostengünstige Verarbeitung des Materials der Wurzelstifte beim Mikrospritzgießen (Befüllen der Form und Erstarren des Materials)
4. Einfache und schnelle und damit wirtschaftliche Entformung der mikrostrukturierten
Wurzelstifte aus der Mikrospritzgießform
5. Einfaches Handling der Wurzelstifte im klinischen Einsatz beim Zahnarzt
6. Einfacher und kostengünstiger Einsatz von Reinraumtechnik beim Herstellen der
Wurzelstifte Methoden zur Herstellung und Bearbeitung eines bevorzugten Wurzelstiftes
Design und Konzeption
Konzeption der Spritzgussform mittels CAD/CAM zur Fertigung des Wurzelstiftes als Negativform und deren Zuführungskanäle. Berechnung der Position der Auswerferstifte und Anspritzpunkte für das Füllmaterial. Ggf. Anpassung der Positionen für die Auswerferstifte und Kontrolle der Inlaygroße mit dem Stammwerkzeug. Bestimmung und Berechnung der Inlayform bzgl. der Lage der Wurzelstifte (tangential oder parallel zur Trennebene). Analyse und ggf. Korrektur durch konisches Fräsen des Angusskanals.
Mould-Flow-Simulation
Simulation des Spritzvorgangs mittels Mould-Flow. Basierend auf den CAD/CAM-Datensätzen wird im ersten Schritt ein 3D-Modell in Mould-Flow erstellt. Anhand der aus den einzelnen Versuchen zur Materialprüfung gewonnenen Daten (Schmelzindex, Viskosität) und den
Erfahrungen aus der Verarbeitung von fasergefülltem Kunststoff in einer Mikrospritzgießanlage werden die Parameter für den Spritzvorgang bestimmt (Druck, Nachdruck, Temperatur,
Kühltemperatur und Kühlzeit).
Fräsen von Messinqinlavs für Wurzelstift
Vorbereitung der Messingblöcke für die Fräsbearbeitung ggf. Planfräsen. Passgenaues Einspannen des Messingblocks in die Fräshalterung. Vermessen der Blöcke und Translation der berechneten und simulierten Daten des Bauteils in die KERN Mikrofräse.
Herstellung der fertigen Messing-Inlays mit anschließender Validierung durch Messung mit einem Werkstattmikroskop als Produktkontrolle.
Fräsen des Stammwerkzeuqs
Vorbereitung des Stahlblocks für das Messinginlay (Konfektionierung).
Vermessen des Stahlblocks und Translation der berechneten und simulierten Daten des Bauteils in die KERN Mikrofräse. Herstellung des fertigen Stammwerkszeugs mit anschließender Validierung durch Messung mit einem Werkstattmikroskop als Produktkontrolle. Wenn die geforderte Genauigkeit nicht eingehalten werden kann, erfolgt ein Re-Design bzw. Optimierung des Fertigungsprozesses. Design und Fertigung des Werkzeugs für den Probenkörper
Entwicklung eines Messing-Inlays für die Herstellung eines Probenkörpers zur Untersuchung der Materialeigenschaften des neuen Verbundwerkstoffes.
CAD-CAM der Messing-Inlays, Mikrofräsen und Einpassen in das Stammwerkzeug.
Probenkörper muss für die jeweiligen Stationen zur Materialprüfung konfektionierbar sein.
Mikrospritzgießen und Entformen
Fertigung von bevorzugten Ausführungsformen des Wurzelstifts. Einpassen der gefertigten Formteile (Messinginlay und Stammwerkzeug) in die Kunststoffspritzgießmaschine insbesondere vom Typ„Babyplast". Die Fertigungsparameter sind entsprechend den Versuchen zur
Materialprüfung und der Mould-Flow-Simulation zu entnehmen. Während des
Fertigungsprozesses ist auf eine gute Entformung und Formtreue der Wurzelstifte zu achten. Sollten hierbei Fehler auftreten, ist der Prozess zu optimieren (überarbeiten der Spritzgussform hinsichtlich Geometrie und Oberfläche, Variation der Fertigungsparameter). Reinraum-Technik für Mikrospritzgießen (Flow-Box)
Umrüsten der Spritzgussmaschine auf den Betrieb unter Reinraumbedingungen. Die Maschine wird mit einem Flow-Box-System modifiziert um lokal eine Reinraumatmosphäre zu erzeugen. Anschließend ist die Atmosphäre in und um die Spritzgussmaschine hinsichtlich ihrer
Partikelbelastung zu überprüfen.
Design und Fertigung von Werkzeug für Mikrozugprobe nach DIN
Entwicklung eines Messing-Inlays für die Herstellung einer Mikrozugprobe nach DIN zur
Untersuchung der Materialeigenschaften. CAD-CAM der Messing-Inlays, Mikrofräsen und Einpassen in das Stammwerkzeug.
Mikrospritzqießen von Mikrozuqprobe
Die Proben nach DIN werden mittels Kunststoffspritzgießen auf der Mikrospritzgießanlage vom Typ„Babyplast" hergestellt. Basierend auf den Erkenntnissen zur Verarbeitung des ungefüllten Kunststoffs sind die Verarbeitungsparameter zu wählen. Die von dem bevorzugten Werkstoff (faserverstärkter Kunststoff) zu erfüllenden Materialparameter können vorteilhafterweise individuell festgelegt werden. Zuqprüftest
Testen der Wurzelstifte des faserverstärkten Kunststoffs durch Zugversuche.
Die einzelnen Wurzelstifte sind hinsichtlich ihres elastischen und plastischen
Deformationsverhaltens zu untersuchen. Die jeweiligen Versuche erfolgen an einer
Zugprüfmaschine. Ziel ist es, mechanische Kennwerte (E-Modul, Streckgrenze) für den neuen Verbundwerkstoff zu liefern. Die Versuche sind in einem so ausreichenden Maß durchzuführen, dass statistische Aussagen über die jeweiligen Versuchsreihen gemacht werden können.
Torsionsprüfunq
Testen der Probenkörper mittels Torsionsprüfung. Ziel ist die Aufstellung einer Bruchkurve für den faserverstärkten Kunststoff. Im Anschluss an die Versuche erfolgt eine statistische
Auswertung der Messergebnisse.
Bieqeprüftest
Die gefertigten Wurzelstifte werden einem Biegetest unterzogen. Die Proben sind bis über ihre Belastungsgrenze hinaus zu testen. Ermittelt werden unter anderem der Biegemodul, die Belastungsgrenze und das Bruchverhalten. Im Anschluss sind die Ergebnisse der
Versuchsreihen statistisch auszuwerten.
Schmelzindexprüfunq / Viskositätstest
Bestimmung der Fließparameter des verstärkten Kunststoffs mittels Schmelzindexprüfung und Viskositätstest. Die Versuche erfolgen entsprechend der DIN 53735. Es ist zu überprüfen, in wie weit die Modifizierung des Kunststoffes dessen Fließeigenschaften beeinflussen. Als
Materialparameter sind der Schmelzindex (MFI) und der Volumenfließindex (MVI) zu bestimmen. Erarbeiten von Verarbeitunqsparametern für das Kunststoffmaterial in einer Testform
Zusammenstellen der Verarbeitungsparameter für das Mikrospritzgießen von Wurzelstiften. Zu beschreiben ist das Verhalten des Materials während der Fertigung (Fließverhalten des Kunststoffes, eventuelle Entgasungen während des Spritzprozesses und das Entformen der Mikrobauteile).
Analyse des Verteilung im faserqefü Ilten Werkstoff (REM)
Zur Gewährleistung der geforderten mechanischen Stabilität der Wurzelstifte ist die Verteilung der Fasern im Werkstoff zu überprüfen. Die Werkstoffproben werden mittels eines REM (Raster- Elektronen-Mikroskop) untersucht. Die Proben werden zerschnitten und für das REM
konfektioniert, außerdem werden zerstörte Proben aus den Versuchen von AP 12 bis AP 14 herangezogen. Untersuchung des Verteilungskoeffizienten bei den jeweiligen Konzentrationen von Fasern im verwendeten Kunststoff.
Quellen
[3] Stoll, Zahnärztliche Mitteilungen 96, Nr. 8, 16.04.2006, Seite 40-44
[4] http://wap.welt.de/article.do?id=wissenschaft/article2378924/ln-Deutschland-werden-zu- viele-Zaehne-gezogen &cid und http://www.destatis.de/jetspeed/portal/cms/Sites/destatisM
Bevoelkerung/Bevoelkerungsstand/Tabellen/Content75/AltersgruppenFamilienstand,temp lateld=renderPrint.psml)
[5] http://www.netzsch-thermal-analysis. com/de/produkte/detail/pid, 20, t, 2.html

Claims

Patentansprüche
1 Wurzelstift zum Einbringen in einen Wurzelkanal eines Zahnes, wobei der Stift aus einem elastischen Kunststoff besteht und zumindest teilweise konisch ausgestaltet ist.
2. Wurzelstift nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Stift die Grundform eines Kegelstiftes aufweist und 20 - 30 mm lang ist und an dem einen Ende einen Durchmesser von 0,3 - 0,35 mm und am anderen Ende einen
Durchmesser von 0,7 - 0,9 mm aufweist.
3. Wurzelstift nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Wurzelstift mittels Spritzgießen oder Gießen von Kunststoff hergestellt ist und daher keine abwechselnden Zonen mit verminderter oder erhöhter Biegesteifigkeit aufweist.
4. Wurzelstift nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Stift um 60° - 120° biegbar ist.
5. Wurzelstift nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
sich die Konizität nur über einen Teil der Gesamtlänge des Stiftes erstreckt.
6. Wurzelstift nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Konizität 2° - 4° beträgt.
7. Wurzelstift nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
wobei das Stiftmaterial transparent ist.
8. Verwendung des Wurzelstifts nach einem der Ansprüche 1 - 7 zur Wurzelkanalauffüllung.
9. Verwendung der Wurzelstifte nach Anspruch 8 zur Verhinderung von Rekontaminationen mit Bakterien nach der Wurzelkanalauffüllung.
PCT/EP2013/062354 2012-06-14 2013-06-14 Biegbarer wurzelstift WO2013186351A1 (de)

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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6183253B1 (en) * 1996-09-17 2001-02-06 Gilles Billet Endodontic insert pre-impregnated with reinforcing fibres for filling the dental canal
US20040115589A1 (en) * 2002-12-13 2004-06-17 Ajit Karmaker Endodontic obturator
WO2005044314A2 (en) * 2003-07-09 2005-05-19 Interlight Ltd. Photo-sterilization
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DE102009019769A1 (de) * 2009-04-29 2010-11-11 Universität Rostock Wurzelstift mit einem spannungsoptimierten Faser-Struktur-Sandwich zur endodontischen Komplexversorgung

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