Dentalimplantat mit einem Mikro- und einem Makrogewinde
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Dentalimplantat für einen
festsitzenden Zahnersatz, nämlich ein Dentalimplantat, das aus einem Grundkörper besteht.
Stand der Technik
Zahnimplantate werden als Ersatz der natürlichen Zahnwurzeln im menschlichen Kieferknochen zur Aufnahme von Abutments beziehungsweise Kronen, Brücken und allgemein herausnehmbaren Zahnersatz verankert.
Das Zahnimplantat besteht aus einem Grundkörper mit einem apikalen und zervikalen Ende. Im Bereich des apikalen Endes ist ein Gewinde angeordnet, das zum Einschrauben in den Kieferknochen geeignet ist. Der Grundkörper im apikalen Bereich ist derart ausgebildet, dass er zur festen Primärverankerung des
Zahnimplantates im Kieferknochen dient. Zervikal im koronalen Bereich ist in der Regel entweder ein Pfosten zur Aufnahme eines Abutments oder eine
Verbindungsebene oder ein Verbindungsbereich zur Aufnahme eines Abutments zusammen mit einem Verbindungselement vorgesehen. Bei Zahnimplantaten wird zwischen ein- und zweiteiligen Zahnimplantaten unterschieden. Bei einem einteiligen Zahnimplantat ist der Grundkörper mit dem Pfosten in einem Stück gefertigt. Bei einem zweiteiligen Implantat ist auf dem
Grundkörper das Abutment aufbringbar und zwar mit entsprechenden
Verbindungselementen wie beispielweise mit Schrauben oder Stiften.
Natürliche Zähne wie auch Zahnimplantate unterliegen in Abhängigkeit von der Zeit biologischen Faktoren an Knochen oder Zahnfleischrückgang. Dieser
Rückgang äussert sich in einem subjektiven länger werdender Zahnwurzel und analog bei einem Zahnimplantat aus Titan in einer sichtbar werdender dunkleren, aufgerauten Metalloberfläche des Grundkörpers. Ein solches Freiliegen führt aus optischen Gründen zwangläufig zur Notwendigkeit, eine Implantatsentfernung mit Neuimplantation und Anfertigung eines neuen Zahnersatzes oder zum Anfertigen eines herausnehmbaren Zahnersatzes, der mit Hilfe von zahnfleischfarbenem Kunststoff die dunkle Metalloberfläche abdeckt.
Weiterhin besteht wegen in der Zeit zunehmender ästhetischer Ansprüche der Patienten beziehungsweise Kunden die Forderung nach einem Implantat, das auch bei unterschiedlichen Knochen morphologischer Ausbildungen neben einem sehr guten Halt auch ein optisch ansprechendes Bild ergibt.
Da jedoch viele Patienten auf Metall allergisch reagieren, können Implantate aus Titan oder vergleichbaren metallischen Elementen nur nach vorheriger
Metallverträglichkeitsprüfung eingesetzt werden. Als Alternative können
Keramikimplantate vorgesehen sein, die beispielsweise aus Zirkoniumoxid bestehen. Eine Vielzahl von zweiteiligen Implantaten bestehen aus metallischen Werkstoffen, beispielsweise Titan. Grund hierfür ist, dass insbesondere die Verbindung zwischen dem koronalen Teil und dem Implantatskörper einfach auszugestalten ist, da Hinterschneidungen im Verbindungsbereich vorgesehen werden können, die ein Verdrehen des koronalen Teils des Aufbauelements gegenüber dem
Implantatskörper verhindern. Zusätzlich können als Verbindungselemente
Schrauben vorgesehen sein, die sich weit in den Implantatskörper erstrecken. Trotz der geringen Wandstärke hervorgerufen durch die innere Bohrung zur
Aufnahme des Verbindungselementes im Implantatskörper, ist die notwendige Bruchfestigkeit nach EN ISO 1 4801 :2007(D) einzuhalten.
Gemäss der EN ISO 14801 :2007(D) muss das Implantat in einen Halter in einem definierten Winkel zu einer vertikalen Stosslast eingespannt werden, derart dass die Einspannstelle in einem Abstand 3mm apikal von dem definierten nominellen Knochenniveau angeordnet ist. Im Nachfolgenden ist diese Position als Testpunkt, Teststelle oder Testebene beschrieben. Das nominelle Knochenniveau - oder wie er in der Vorschrift als nomineller Knochenrand definiert ist - ist in der Regel von den Herstellern jeweils vorgegeben. Ist das nominelle Knochenniveau von dem Hersteller nicht vorgegeben, so ist gemäss der EN ISO 14801 :2007(D) der ungünstigste Fall anzunehmen. Bei vielen dentalen Implantaten ist es bekannt, dass sich der Knochenrand nach der Implantation des Implantats apikal auf ein statisches Niveau zurückbildet. Der Abstand 3 mm wurde deshalb festgelegt, um einen typischen Fall für einen Knochenabbau und damit eine extreme Belastung für das Implantat darzustellen.
Ausserdem muss eine ausreichende Festigkeit bzw. Belastbarkeit des
Zahnimplantats gewährleistet sein.
Einen Ansatz den oberhalb beschriebenen Anforderungen gerecht zu werden stellt ein in der Druckschrift WO 2004/096075 A1 beschriebenes Vollzirkoniumoxid- Zahnimplantat dar. Bei dem beschriebenen Zahnimplantat besteht jedoch der Nachteil in der Einteiligkeit von Grundkörper und Pfosten. Dies bedeutet, dass der aus dem Knochen und dem Zahnfleisch ragende Teil des Implantates intraoperativ mit rotierenden und damit Hitze erzeugenden Instrumenten beschliffen werden muss, um sie damit einer präoperativ angefertigten Schutzschiene anzupassen. Diese Schiene muss aus Schutz vor Fehlbelastung während der 3-monatigen Einheilphase getragen werden. Darüber hinaus besteht der Nachteil dieser
Einteiligkeit darin, dass zur Anfertigung des darüber liegenden Zahnersatzes, der sich über mehrere nebeneinander liegende Zähne erstrecken kann, eine
hinreichende Parallelität der Pfosten gewährleistet werden muss. Ein Ausgleich der Achsenabweichungen über die Pfosten ist bei diesem Zahnimplantat nicht möglich.
Die Druckschrift DE 10 2006 01 1 800 A1 beschreibt ein Zahnimplantat, welches ein Kopfteil, beispielsweise zur Aufnahme einer Krone, und ein Grundkörperteil zum Einsetzen in eine Bohrung in einem Kieferknochen aufweist, wobei das Kopfteil und das Grundkörperteil beide aus Zirkoniumoxid ausgebildet sind. Das Grundkörperteil und das Kopfteil sind dabei mittels einer Schraube miteinander verbunden.
Problematisch bei diesem Zahnimplantat ist, dass die Schraube in ein
Innengewinde in dem Grundkörperteil eingeschraubt wird. Das Vorsehen eines Innengewindes in einem Bauteil aus Zirkoniumoxid ist, insbesondere bedingt durch die Härte des Zirkoniumoxids, fertigungstechnisch extrem aufwändig. Darüber hinaus führt ein Anziehen mit hohem Drehmoment einer in das Innengewinde eingeschraubten Schraube auf Grund der Sprödheit des Zirkoniumoxids
regelmässig zu einem Ausreissen der Gewindegänge.
Eine wesentliche Aufgabe des Zahnimplantates ist es damit, zum einen eine hohe Stabilität des Implantats bereitzustellen, aber das Periimplantitisrisiko zu
minimieren. Zudem soll verhindert werden, dass die Kompakta ebenfalls
entsprechenden Kompressionen unterliegt. Zu starke Kompression führt zu
Knochenschwund und damit zur Lockerung des Zahnimplantates.
Nachteile des Standes der Technik
Bisherige zweiteilige Implantatsysteme bestehen vornehmlich aus Titan und werden in einem zylindrischen oder leicht konischen Implantat mit einer relativ langen Schraube, welches irgendwo im mittleren Bereich des Implantates zu liegen kam, verschraubt.
Dies führte zu einer starken Wandstärkenreduzierung genau in dem Bereich, der nach EN ISO 1 4801 : 2007(D) als Schwachpunkt (bruchgefährdeter Bereich) definiert ist, nämlich 3 mm unterhalb des nominellen Knochenniveaus. Durch die hohe Elastizität des Titanmaterials funktioniert dieses Vorgehen bis auf geringe Frakturen sehr gut. Für Implantate aus Keramik ist diese Verbindung nicht geeignet, da die Wandstärke zu gering ist und den Anforderungen in Bezug auf die Kaufkräfte nicht erfüllt. Implantate aus Keramik wurden aus diesem Grund bislang entweder einteilig gefertigt oder aber durch einen ebenfalls tief in das Implantat greifenden verklebten Keramikstift verbunden.
Sowohl ein- als auch zweiteilige Implantate verfügen im apikalen Bereich über ein Gewinde und im zervikalen Bereich zumindest über eine aufgerauhte Fläche, die mit der Kompakta zusammenwirkt. Die hierbei vorgesehenen Stabilitäten eignen sich aber nur für die Knochenklasse II . Alternativ zur aufgerauhten Fläche ist auch ein Feingewinde vorgesehen, das mit der Kompakta zusammenwirkt. Das
Feingewinde erstreckt sich aber nur über einen kurzen Bereich und meist nicht über den von der EN ISO 1 4801 :2007(D) vorgegebenen Testpunkt bzw. Teststelle hinaus. Grund hierfür ist, dass es bei den aus dem Stand der Technik bekannten Formen nicht möglich ist, die Wandung in dem Bereich der durch EN ISO
1 4801 : 2007(D) vorgegeben Position (3 mm apikal unterhalb des nominellen Knochenniveaus) weiter zu schwächen.
Aufgabe der Erfindung
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein ein- oder zweiteiliges Dentalimplantat hinsichtlich der Festigkeit und Anwendbarkeit weiter zu verbessern.
Lösung der Aufgabe
Ein wesentlicher Grundgedanke der Erfindung besteht nun in der Entwicklung und Schaffung eines Implantates, das durch folgende zwei Merkmale einen deutlich erhöhten Innendurchmesser schafft:
a) In dem Bereich, definiert ausgehend von dem nominellen Knochenniveau in apikaler Richtung bis drei Millimeter darunter und ein weiterer Millimeter zur Sicherheit darüber hinaus, also bis einen Millimeter unter (in apikaler Richtung) die durch die EN ISO 1 4801 :2007(D) festgelegte Teststelle hinaus) wird auf ein grobes Gewinde verzichtet;
b) in diesem Bereich (unter Punkt a) definiert) wird ein Mikrogewinde von
maximal 0.1 mm Gewindetiefe angelegt.
Dies bedingt, dass im darunter liegenden Teil (in apikaler Richtung) ein extrem aggressives Gewinde (Powergewinde) mit grosser Gewindetiefe angefügt wird, um den Verlust an Stabilität im Knochen, die reduzierte Oberfläche in der kritischen, bruchgefährdeten Zone und die Schraubenwirkung des Implantates auszugleichen.
Die Lösung wird durch die Merkmale von Anspruch 1 bereitgestellt.
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemässe Implantat, unabhängig, ob dieses nun ein- oder zweiteilig ausgebildet ist, weist somit auf der apikalen Seite ein Powergewinde auf und auf der zervikalen Seite ein Mikrogewinde.
Das Mikrogewinde weist vorzugsweise eine Gewindetiefe von maximal 0.1 mm (eine vorteilhafte Ausbildung weist eine Gewindetiefe von 0.04 mm auf) auf, wohingegen das Powergewinde in Abhängigkeit von der apikalen Richtung eine Gewindetiefe von 0.2 bis 2mm aufweist. Das Mikrogewinde weist somit bevorzugt eine konstante Gewindetiefe auf, wohingegen das Powergewinde, abhängig von der apikalen Position in der Gewindetiefe variiert.
Somit besteht ein Verhältnis von dem Powergewinde bezogen auf die grösste Gewindetiefe zum Mikrogewinde bezogen auf die kleinste Gewindetiefe in der
Grössenordnung von 1 0 bis 20. Eine vorteilhafte Ausbildung sieht ein Verhältnis von 1 2 bis 20 vor, eine weitere bevorzugte Ausführungsform sieht ein Verhältnis
von 1 3 bis 20 vor. Die erwähnten Bereiche weisen die Vorteile auf, dass die so ausgebildeten Implantate für alle Knochenbereiche l-IV geeignet eingesetzt werden können. Der Bereich, definiert ausgehend von dem nominellen Knochenniveau in apikaler Richtung bis drei Millimeter darunter wird auch als kritische Zone oder
bruchgefährdete Zone definiert. In dieser kritischen Zone und einen weiteren Millimeter zur Sicherheit, also bis einen Millimeter unter den in EN ISO
1 4801 :2007(D) festgelegten Testpunkt hinaus wird auf ein grobes Gewinde verzichtet; dies bedeutet, dass in der kritischen Zone ein Mikrogewinde
vorgesehen ist. Das Mikrogewinde weist vorzugsweise ein einfaches Gewinde mit konstanter Gewindetiefe auf. Dieses kann jedoch derart ausgebildet sein, dass ein 2-, ein 3-, ein 4- oder sogar ein 5- oder 6-faches Gewinde vorgesehen ist. Das Mikrogewinde steht in Wechselwirkung mit dem im apikalen Bereich vorgesehenen Powergewinde. Powergewinde wird das Gewinde deswegen genannt, da Gewindetiefe an der apikalen Spitze mit einem niedrigen Wert beginnt dann ansteigt, um dann wieder geringer zu werden. Somit weist das
Powergewinde im apikalen Bereich eine extrem hohe Gewindetiefe auf (bis zu 2 mm), die dann in zervikaler Richtung aufgrund der vorzugsweise konusförmigen oder vergleichbaren Ausbildung des Grundkörpers abnimmt. Eine Hülle, die über den Flanken des Powergewindes liegt, hat vorzugweise eine Parabelform. Diese Parabelform weist an der apikalen Spitze eine sehr flache Ausbildung auf, derart dass der Abstand von der Hülle zu dem Grundkörper im Bereich der Spitze gering aber dann anschliessend in zervikaler Richtung gesehen zunächst sehr gross ist - bis hin zu einem Extremum - und dadurch die Gewindetiefe ebenfalls gross ist. In zervikaler Richtung wird der Abstand der Hülle zu dem Grundkörper anschliessend geringer und damit nimmt die Gewindetiefe in zervikaler Richtung ausgehend von dem Extremum, angeordnet unmittelbar nach der apikalen Spitze ab. Unmittelbar bedeutet hier, dass nach einer viertel, halben oder ganzen Drehung oder zwei oder drei Drehungen oder mehr die Gewindetiefe bereits ein Extremum erreicht.
Das Powergewinde dient dazu, die notwendige Kompression bereitzustellen, um den Knochen zu verdichten. Dadurch wird die entsprechende Primärstabilität des Implantates gewährleistet. Aufgrund der Gewindetiefe entsteht eine sehr grosse Oberfläche, insbesondere in den ersten Gewindegängen beim Einschrauben, sodass hier schon fühlbar entsprechende Primärstabilität vorhanden ist.
In zervikaler Richtung sollte jegliche Kompression der Kompakta an sich vermieden werden. Darum wird auch nur ein Mikrogewinde vorgesehen, das eine geringe bis fast nicht mehr feststellbare Primärstabilität aufweist. Dadurch wird die
Kompression des Kompakta minimiert oder sogar ganz vermieden. Ein weiterer
Vorteil ist, dass das Periimplantitisrisiko dadurch zumindest vermindert wird. Dies ist darauf zurückzuführen, dass in diesem Bereich eine niedrige
Knochenkompression vorliegt. Dies führt wiederum dazu, dass Knochenschwund und auch Zahnfleischrückgang in diesem Bereich vermieden wird. Da jedoch der Kerndurchmesser des Mikrogewindes grösser ist als der des Powergewindes, wird auch bezüglich des hohen Kerndurchmessers des Implantates in diesem Bereich eine Stabilität gewährleistet.
Die hohe Primärstabilität führt wiederum dazu, dass eine zügige Osseointegration möglich ist.
Genau die Wechselwirkung zwischen dem definierten Mikrogewinde, das sich über den an sich durch EN ISO 1 4801 :2007(D) festgelegten Testpunkt bzw. Testebene hinaus erstreckt und das Zusammenwirken mit einem Powergewinde, das eine hohe Primärstabilität bereitstellt, liegt ein Implantat vor, dass für alle
Knochenkategorien (I bis IV) entsprechend anwendbar ist.
Aufgrund des Kerndurchmessers an der Testgrenze bzw. Testebene definiert durch EN ISO 1 4801 :2007(D) ist eine hohe Bruchfestigkeit gegeben, da dieser bevorzugt grösser als 3.5 mm ist. Vergleichbare Produkte weisen Kerndurchmesser von ca. 3 mm in diesem Bereich auf. Der Kerndurchmesser kann erfindungsgemäss aber
unter anderem nur deswegen so gross ausgebildet werden, weil ein Powergewinde vorgesehen ist, das die Primärstabilität übernimmt.
Das Mikrogewinde ist derart ausgebildet, dass es an sich zwei Bereiche aufweist, nämlich einen Bereich mit einem grossen Kerndurchmesser, der sich im zervikalen Bereich des Implantats befindet und einen Bereich mit im Vergleich zum genannten Kerndurchmesser kleinen Kerndurchmesser. Letzterer ist durch die Anordnung im bruchgefährdeten Bereich (definiert durch EN ISO 1 4801 : 2007(D))
gekennzeichnet.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen gehen aus der nachfolgenden Beschreibung, den Zeichnungen und den Ansprüchen hervor.
Zeichnungen
Es zeigen
Fig. 1 einen Schnitt durch ein zweiteiliges Implantat, mit einem Mikrogewinde und einem Powergewinde;
Fig. 2 einen Schnitt durch ein einteiliges Implantat mit einem Powergewinde und einem Mikrogewinde;
Fig. 3 eine Seitenansicht auf ein einteiliges Implantat gemäss Fig. 2;
Fig. 4 eine perspektivische Ansicht auf das einteilige Implantat gemäss Fig. 2;
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In Fig. 1 ist ein zweiteiliges Implantat 1 dargestellt. In den Fig. 2 bis 4 ist ein einteiliges Implantat 1 dargestellt. Alle nachstehenden Angaben beziehen sich auf die Fig. 1 bis 4, sofern nichts anderes angegeben ist.
Das Implantat 1 besteht aus einem Grundkörper 2 und einem mit dem Grundkörper 2 koppelbaren Abutment 3. Um die Verbindung zwischen dem Grundkörper 2 und dem Abutment 3 herzustellen, ist ein Verbindungselement 4 vorgesehen, das bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel als Schraube ausgebildet ist.
Der Grundkörper 2 teilt sich im Wesentlichen in zwei Bereiche A und B aus.
Im Bereich A ist an dem apikalen Ende des Implantates ein Powergewinde 5 vorgesehen, wobei sich in dem weiteren Bereich B in zervikaler Richtung ein Mikrogewinde 6 anschliesst. Das Mikrogewinde 6 erstreckt sich von dem nominellen Knochenniveau KN L = 3mm in apikaler Richtung. Der dadurch erreichte Punkt entspricht auch der Testgrenze bzw. dem Teststelle gemäss EN ISO
1 4801 : 2007(D), wobei vorzugsweise sich das Gewinde zusätzlich mindestens 1 mm apikal darüber hinaus erstreckt. Dadurch wird ein Vielfaches an Mikrogewinde bereitgestellt im Vergleich zum Stand der Technik. Diese Länge von mindestens 4mm an Mikrogewinde führt bei entsprechenden Knochenstrukturen bereits zur leichten Stabilität und damit zur besseren Implantierbarkeit. In zervikaler Richtung erhöht sich der Kerndurchmesser 7 des Grundkörpers 2 des Implantates 1 derart, dass dieser im Vergleich zum Kerndurchmesser 8 im Teilbereich des
Mikrogewindes grösser ist.
Das Implantat 1 weist bei allen Knochenklasse I bis IV ein einheitliches
Eindrehmoment auf. Dieses beträgt ca. 35Ncm und führt im Oberkiefer oder Unterkiefer, unabhängig von der entsprechenden Knochenklasse zu einer konstanten Einheilzeit von ca. 8 Wochen.
Während des Eindrehvorganges des Implantates 1 in den Knochen K (Fig. 3) wird zunächst nach entsprechender Vorbohrung das Powergewinde 5 soweit
eingeführt, bis dieses im Knochenbereich greift. Gleichzeitig sorgt das
Mikrogewinde 6, welches bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ein
4fach-Gewinde darstellt, für die entsprechende Stabilität und Führung jedoch ohne Kompression.
Das Powergewinde gibt entsprechende Primärstabilität, da es eine extrem grosse Oberfläche aufweist und insbesondere im apikalen Bereich eine extrem hohe Gewindetiefe G. Diese Gewindetiefe beträgt vorzugsweise bis zu 2mm. Eine Hülle, die über den Flanken des Powergewindes 5 liegt, hat vorzugweise eine
Parabelform. Diese Parabelform weist an der apikalen Spitze eine sehr flache Ausbildung auf, derart dass der Abstand von der Hülle zu dem Grundkörper 2 im Bereich der Spitze gering aber dann anschliessend in zervikaler Richtung gesehen zunächst sehr gross ist - bis hin zu einem Extremum - und dadurch die
Gewindetiefe 5 ebenfalls gross ist. In zervikaler Richtung wird der Abstand der Hülle zu dem Grundkörper anschliessend geringer und damit nimmt die
Gewindetiefe in zervikaler Richtung ausgehend von dem Extremum, angeordnet unmittelbar nach der apikalen Spitze ab. Unmittelbar bedeutet hier, dass nach einer viertel, halben oder ganzen Drehung oder zwei oder drei Drehungen die Gewindetiefe bereits ein Extremum erreicht. Die Gewindetiefe G variiert ausgehend von der apikalen Spitze in zervikaler Richtung derart, dass sie zunimmt, ein Extremum erreicht und dann anschliessend in das Mikrogewinde übergeht.
Gerade das Verhältnis von den entsprechenden Gewindetiefen im
Mikrogewindebereich und im Powergewindebereich, welches bei einer
Ausführungsform bei dem Faktor 1 0 bis 20 liegt, sorgt für eine optimale Stabilität und Einheilzeit unabhängig von der entsprechenden Knochenklasse. Selbst wenn das Verhältnis 1 2 zu 20 oder 1 3 zu 20 liegt, bleiben die Eigenschaften nahezu unverändert.
Selbst wenn das Powergewinde nicht greift, dient das Mikrogewinde immer noch dazu, im Knochenbereich eine entsprechende Fixierung vorzunehmen,
insbesondere bei Sinuslift, wenn der Restknochen nur 2 bis 5 mm beträgt. Um ein optimales Zusammenwirken des Mikrogewindes mit dem Knochen zu erwirken, wird ein Counter-Sink-Bohrer verwendet, der der Kontur des
Kerndurchmessers des Mikrogewindes (Bereich B) entspricht. Somit wird aufgrund
des extrem aggressiven Powergewindes im apikalen Bereich auf die Kompression im oberen Bereich (Mikrogewindebereich) verzichtet. Es ist bekannt, dass die Kompression im oberen Bereich, insbesondere in der Kompakta, zu
Knochennekrosen beziehungsweise Knochenverlust führt. Dieser Verzicht auf Kompression muss aber kompensiert werden, durch die Kompression im unteren Teil (apikaler Bereich) und durch die grossen Oberflächen im Bereich des
Powergewindes.
B EZ U G S Z EI C H E N L I ST E
Dentalimplantat mit einem Mikro- und einem Makrogewinde
1 Implantat
2 Grundkörper
3 Abutment
4 Verbindungselement
5 Powergewinde
6 Mikrogewinde
7 Kerndurchmesser
8 Kerndurchmesser
A erster Bereich
B zweiter Bereich
G Gewindetiefe
KN nominelles Knochenniveau
K Knochen
L Länge