WO2016144127A1 - 치아 임플란트 구조물 - Google Patents

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WO2016144127A1
WO2016144127A1 PCT/KR2016/002431 KR2016002431W WO2016144127A1 WO 2016144127 A1 WO2016144127 A1 WO 2016144127A1 KR 2016002431 W KR2016002431 W KR 2016002431W WO 2016144127 A1 WO2016144127 A1 WO 2016144127A1
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WO
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fixture
abutment
screw
dental implant
alveolar bone
Prior art date
Application number
PCT/KR2016/002431
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English (en)
French (fr)
Inventor
박기웅
Original Assignee
주식회사 태원테크
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.)
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    • A61C—DENTISTRY; APPARATUS OR METHODS FOR ORAL OR DENTAL HYGIENE
    • A61C8/00—Means to be fixed to the jaw-bone for consolidating natural teeth or for fixing dental prostheses thereon; Dental implants; Implanting tools
    • A61C8/0048—Connecting the upper structure to the implant, e.g. bridging bars
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    • A61C8/005—Connecting devices for joining an upper structure with an implant member, e.g. spacers
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    • A61C8/005—Connecting devices for joining an upper structure with an implant member, e.g. spacers
    • A61C8/0068—Connecting devices for joining an upper structure with an implant member, e.g. spacers with an additional screw

Definitions

  • the present invention relates to a dental implant structure used for implantation of an artificial tooth, specifically a dental implant structure fixed to an alveolar bone tissue upon implantation of an artificial tooth, functioning as a root, and to which an artificial tooth is attached.
  • the dental implant structure is an artificial tooth attached to the alveolar bone tissue to form an artificial root when the tooth is lost or lost.
  • the dental implant structure is inserted into the alveolar bone tissue and adheres to the surrounding alveolar bone tissue, the artificial tooth is attached thereon. do.
  • the dental implant structure includes a fixture that is inserted into the alveolar bone and adheres to and is fixed to the surrounding alveolar bone tissue, and an element called an abutment or head coupled to an upper side of the fixture to which an artificial tooth is attached.
  • the dental implant structure is a two piece type for screwing a separate abutment to the fixture using a screw after implanting the fixture in the alveolar bone, and the head to which the artificial tooth is attached is integrally formed with the fixture to form the dental implant structure. It is roughly classified into one piece type to be placed in one procedure.
  • the double-sided dental implant structure forms a female threaded hole in the center of the fixture in the longitudinal direction, forms a hole penetrating from the top to the bottom in the abutment, and forms a step in the middle of the hole to insert the fastening screw from the top of the abutment.
  • the head of the screw is supported on the step and the male screw of the screw is combined with the female thread of the hole formed in the fixture, so that the abutment is fixed to the fixture.
  • FIGS. 1-10 An example of a two-sided dental implant structure according to the prior art is shown in FIGS.
  • the dental implant structure 100 shown in FIG. 1 is called an astra type, and a cylindrical fixture 110 having a thread 111 formed on its surface is implanted in the alveolar bone 10, and the fixture 110 is located therein.
  • a mounting surface 112 having an inclined surface whose diameter decreases from the top to the bottom of the is formed in the radially inward direction, and a female screw 114 to which the fastening screw 130 is fastened is formed at the center of the mounting surface 112.
  • the formed fastening hole 113 is formed.
  • the abutment 120 is composed of a lower portion 122 of the columnar shape which is in contact with the mounting surface 112 of the fixture as the diameter becomes smaller toward the bottom, and an upper portion 121 of the columnar shape that becomes smaller in the upper direction. 122 is inserted into the mounting surface 122 of the fixture 110 from the lower end thereof, and a part thereof is placed and supported on the mounting surface 112.
  • a fastening hole 123 penetrates from an upper end to a lower end, and a lower end from a longitudinal middle point of the fastening hole 123 to a lower end thereof has a smaller diameter than that of the upper fastening hole 123.
  • Step 124 is formed between the top and bottom of the).
  • the lower portion 122 of the abutment 120 is placed and supported on the mounting surface 112 of the fixture 110, and is fastened to the fastening hole from the upper end of the abutment 120.
  • the male screw 131 formed at the lower portion of the fastening screw 130 by inserting the fastening screw 130 into the 123 is engaged with the female thread 114 formed in the fastening hole 113 of the fixture 110, and the fastening screw ( The head 132 of the 130 is supported by the step 124 formed in the fastening hole 123 of the abutment 120.
  • the crown 140 which is an artificial tooth
  • the crown 140 is bonded to the upper portion 121 of the abutment 120, and the implantation of the artificial tooth is completed.
  • the remaining portion of the upper portion 121 of the abutment 120 which is not inserted into the mounting surface 112 of the fixture 110, is in contact with the gingiva 20.
  • the tooth implant structure 200 shown in FIG. 2 is called a brenemark type, and only a configuration different from the astra type tooth implant structure 100 shown in FIG. 1 will be described.
  • the brain implant tooth structure 200 is different from the astra type of FIG. 1 in the structure in which the fixture 210 and the abutment 220 are engaged with each other.
  • a projection 212 having a hexagonal cross section is formed at the center of the upper end of the fixture 210, and a mounting surface 222 having a hexagonal cross section is formed at an inner side from the lower end of the abutment 220 to the upper side.
  • the protrusion 212 of the fixture is inserted into and abuts on the abutment mounting surface 222.
  • the abutment 220 is formed in a columnar shape, the diameter of which decreases toward the upper end, and the lower end thereof is supported by contacting the upper end of the fixture 210.
  • the fixture 210 and the abutment 220 are provided with fastening holes 213 and 223 to be engaged with the fastening screw 230, and the fastening screw 230 is fastened to the fastening hole 223 from the upper end of the abutment 220.
  • the male screw 231 is inserted into the female screw 214 formed in the fastening hole 213 of the fixture 210, and the head 232 of the fastening screw 230 is positioned at the top of the protrusion 211 of the fixture 210. Abuts and is supported.
  • Crown 240 is fitted to the inclined outer circumferential surface of the abutment 220 is fixed with cement, etc., the lower surface of the crown 240 abuts the gingiva 20.
  • FIG. 3 shows a dental implant structure 300 of a type called 'ITI'.
  • the upper portion 315 of the fixture 310 is formed in a columnar shape, the diameter of which increases toward the top, so that its outer surface abuts the gingival 20, and the abutment 320 is inward.
  • the mounting surface 312 is formed in contact with the lower portion 321 of the support) to support the abutment 320, and the mounting surface 312 forms an inclined surface that decreases in diameter downward.
  • the lower portion 322 of the abutment constituting the inclined surface becomes smaller and inserted into the mounting surface 312 toward the lower end, and the upper portion 321 of the abutment is formed in a circumferential shape that becomes smaller in diameter toward the top. Crown 340 is coupled to.
  • the abutment 320 has a fastening hole 323 penetrating from the upper end to the lower end in the center thereof, similar to the astra type dental implant structure 100 of FIG. 1, and from the middle point in the longitudinal direction of the fastening hole 323.
  • the lower part up to the lower end has a smaller diameter than the upper part, so that the step 324 is formed between the upper part and the lower part of the fastening hole 323.
  • the fastening screw 330 is inserted into the fastening hole 323 from the upper end of the abutment 320, and the male screw 331 formed at the bottom of the fastening screw 330 is formed in the fastening hole 313 of the fixture 310. 314 is coupled to the head 332 of the fastening screw 330 is supported by the step 324 formed in the fastening hole 323 of the abutment 320.
  • the two-component tooth implant structure of the prior art having such a configuration forms a fastening hole in the center of the fixture placed in the alveolar bone, forms a fastening hole penetrating the abutment, and inserts the fastening screw through the fastening holes to be fastened. It has a common structure that the screw is coupled to the female screw of the fastening hole formed in the fixture.
  • Crowns artificial teeth placed on top of artificial teeth are subjected to an occlusal load acting in the process of chewing food. This occlusal load is applied to the portion where the screw and the abutment of the fixture and the fastening screw and the abutment abut against the fixture are passed through the abutment where the crown is fixed.
  • the occlusal load acting on the crown is not only acting perpendicular to the center of the crown, but also acts in an inclined direction with respect to the vertical direction and is also applied to a position off the center of the crown, and the horizontal component of the occlusal load is fastened to the fixture. It acts as a horizontal load on the threaded portion of the screw.
  • the 'vertical direction' refers to the direction in which the dental implant structure is placed, that is, the axial direction of the fixture and abutment formed in a generally cylindrical shape
  • the 'horizontal direction' refers to a direction parallel to a plane perpendicular to the vertical direction. it means.
  • the terms "vertical direction” and “horizontal direction” are used in accordance with the above definition.
  • the load acting on the fixture and abutment screw joint by the occlusal load acting on the crown leads to loosening of the screw coupling, in particular the load by the horizontal component of the occlusal load further promotes the loosening of the screw coupling. This is because screw engagement shows a strong bearing force against a load in a direction generally perpendicular to the screw face, but is weak against a load in a direction parallel to the screw face.
  • the occlusal load generated by the use of teeth continuously acts on the fastening screw, causing the fastening screw to loosen and, in severe cases, to the fracture of the fastening screw.
  • the procedure of removing the crown and re-tightening the fastening screw should be continued due to the loosening of the fastening screw that secures the abutment to the fixture even after the successful implant procedure. .
  • the gap between the abutment and the fixture is caused by the loosening of the fastening screw to cause gingivitis and oral odor, which also leads to inflammation of the alveolar bone and the alveolar bone tissue is absorbed.
  • the fastening screw is subjected to a strong load by leaving the fastening screw unloaded for a long time, or the fastening screw is broken due to continuous shaking, requiring frequent implantation procedures including the placement of the fixture. Occurs.
  • the outer wall thickness of the upper portion of the fixture 110 is very high.
  • the abutment column 220 is thinned, and the abutment column 220 is formed in the brain implant type dental implant structure 200 shown in FIG. 2 because the mounting surface 222 is formed on the inner side of the abutment column 220 from the bottom to the bottom of the abutment column 220.
  • the outer wall thickness of the lower part of the becomes very thin.
  • the occlusal load acting on the crown acts on the outer wall of the fixture or the outer wall of the abutment, so that a problem may occur in the outer wall of the fixture or the outer wall of the abutment.
  • the fastening hole into which the fastening screw is inserted and fastened is formed inside the fixture and is formed through the center of the abutment, the fastening screw or In order to increase the diameter of the screw or the size of the thread in order to reduce the stress per unit area acting on the thread, the thickness of the outer wall of the fixture and the abutment becomes thinner, and the problem of fracture of the outer wall becomes more serious.
  • the present invention is to provide a dental implant structure with a low risk of loosening due to repeated occlusal load after the implant procedure is completed, in consideration of the problem of the two-component dental implant structure according to the prior art described above.
  • Another object of the present invention is to provide a dental implant structure in which the load acting on the joint portion of the fixture and the abutment by the occlusal load is small and the loosening phenomenon caused by the occlusal load is less likely to occur.
  • Still another object of the present invention is to provide a dental implant structure having an easy-to-operate structure for repairing a loosening phenomenon in a coupling structure of a fixture and abutment.
  • the present inventors considered the root cause of the problems of the prior art in order to solve the above problems.
  • the dental implant structures according to the prior art combine the fixture and abutment by separate fastening screws, so that a gap is likely to occur at the joining sites of the elements.
  • the dental implant structures according to the prior art commonly form a fastening hole into which the fastening screw is inserted and fastened to the center of the fixture, and thus cannot increase the diameter and thread size of the fastening screw. Therefore, the small fastening screw and the thread have a large stress per unit area caused by the same bite load and are easily broken.
  • the stress generated in the screw joint due to the occlusal load is proportional to the distance from the artificial tooth to the screw joint.
  • the fastening hole to which the fastening screw is fastened is formed at the bottom of the structure, the distance from the artificial tooth to the screw fastening portion is long, so that the stress due to the occlusal load is large.
  • the present inventors considered the dental implant structure having the following basic structure as a way to solve the root cause of the above three problems of the prior art based on these considerations.
  • the fixture and the abutment are directly coupled without using a separate fastening screw.
  • the structure minimizes the distance between the fixture and the abutment joint and the artificial tooth under the occlusal load
  • the structure of the fixture and the abutment is thin so that the strength is not weak
  • the present inventors have devised the dental implant structure of the present invention as having four basic structures based on numerous studies and numerous clinical experiences with implant procedures.
  • the dental implant structure according to the present invention forms an artificial root including a fixture fixed to the alveolar bone and abutment to which the artificial tooth is attached and attached to the fixture, wherein the fixture is a lower portion fixed to the alveolar bone and an upper portion to which the abutment is coupled.
  • the first surface for fixing to the alveolar bone is formed on a part or the whole of the lower surface of the fixture, the lower portion of the fixture has a shape extending along the axis of rotation of the first screw,
  • the upper surface is formed with a second screw in part or the whole thereof, and has a shape extending along the axis of rotation of the second screw, wherein the abutment is formed with an outer surface to which the artificial tooth is attached and the upper portion of the fixture inside A cavity to be inserted is formed, and part or all of the surface of the cavity has a second screw and a screw of the fixture.
  • a third screw is formed to engage, and the cavity inside the abutment and the upper portion of the fixture are formed in a truncated cone shape, the diameter of which decreases toward an upper end thereof, and the upper portion of the fixture is inserted into the abutment cavity.
  • the two screws and the abutment third screw are coupled to each other, whereby the fixture and the abutment are coupled to each other.
  • the abutment and the fixture do not use a separate fastening screw because the second screw provided on the upper surface of the fixture and the third screw formed in the cavity of the abutment are fastened and coupled to each other.
  • the abutment is coupled to the top of the fixture protruding above the alveolar bone, thus minimizing the distance from the artificial tooth to the joint portion of the abutment and fixture.
  • screws for joining abutments and fixtures are formed on the fixture and top, maximizing the diameter of the screw and the size of the threads.
  • the outer wall of the fixture or abutment is not formed because there is no formation of a coupling hole for forming a screw in the lower part of the fixture to join the abutment to the fixture and a separate surface for contacting the abutment and the fixture is not formed. Fixtures and renters are not vulnerable.
  • the portion of the artificial abutment in the conventional abutment is formed in a columnar shape that becomes smaller in diameter toward the top.
  • a cavity formed inside the abutment and an upper portion of the fixture coupled thereto are formed in the conventional abutment.
  • connection portion is formed between the upper and lower portions of the fixture to be in contact with the gingiva, the upper end of the connection portion can be configured to abut the lower end of the abutment.
  • connection portion in contact with the gingival corresponds to the 'ITI-type' implant structure of the prior art, and in the aforementioned additional configuration of the present invention, the upper portion of the fixture is added above the connection portion in contact with the gingiva. Formed to form and configured to be coupled to the upper portion to solve the problem of the prior art 'ITI-type' implant structure.
  • the abutment is formed at the upper surface of the outer surface to which the artificial teeth are attached, and at the lower portion is formed a connection to contact the gingiva, the lower end of the connecting portion May be configured to be in contact with the upper end of the fixture.
  • connection portion in contact with the gingiva at the lower end of the abutment corresponds to the astra type implant structure in the prior art, and in the above-described additional configuration of the present invention, the connection portion in contact with the gingiva is not inserted into the fixture and is not inserted into the fixture.
  • the dental implant structure of such a structure is difficult to apply to the dental implant structure of the two-type according to the prior art as disclosed in Figures 1 to 3, as described as a problem of the prior art, the dental implant structure according to the prior art As the coupling screw is inserted into the inside of the fixture to form a fastening hole to be fastened, the outer wall thickness of the fixture becomes very thin so that a sufficient thickness of the fixture to form such an adhesion surface on the upper surface of the fixture and the surface of its lower side in length is not secured. Because.
  • the fastener since it is not necessary to use a separate fastening screw for coupling the abutment to the fixture, the fastener is brought into contact with the upper end of the alveolar bone because it does not form a fastening hole in the lower portion of the fixture placed in the alveolar bone. It is easy to form an adhesion surface in the lower part.
  • the concave adhesion surface may be formed in a semi-circle, 'C' shape, 'V' shape or 'c' shape, and the adhesion surface formed as a flat surface or a curved surface may be formed of the remaining alveolar bone around the surface of the fixture.
  • the thickness may be provided to be disposed on the thinner side.
  • a plurality of coalescing surfaces may be provided over the circumferential direction of the lower part of the fixture, and may extend from the upper end to the lower end of the lower part of the fixture in the longitudinal direction of the lower part of the fixture.
  • the coalescing surface may be formed on the surface of the portion abutting the top of the alveolar bone at the surface of the fixture bottom.
  • 1 to 3 are longitudinal cross-sectional views of dental implant structures according to the prior art
  • FIG. 4 is a longitudinal sectional view of a dental implant structure according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a perspective view of the fixture shown in FIG. 4,
  • FIG. 6 is a schematic longitudinal cross-sectional view for comparing the load applied to the dental implant structure according to the first embodiment of the present invention and the dental implant structure according to the prior art shown in FIG.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of a fixture of a dental implant structure according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of a fixture of a dental implant structure according to a first embodiment of the present invention, showing an example in which various forms of adhesion surfaces are formed;
  • FIG. 9 is a longitudinal cross-sectional view of a dental implant structure according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a perspective view of the fixture shown in FIG. 9,
  • FIG. 11 is a cross sectional view of a fixture of a dental implant structure according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view of a fixture of a dental implant structure according to a second embodiment of the present invention, showing an example in which various forms of adhesion surfaces are formed.
  • the fixture 410 is implanted in the alveolar bone 10, and the fixture 410 is divided into an upper portion 411 and a lower portion 412.
  • the lower portion 412 of the fixture has threads (416 in FIG. 5) formed on a cylindrical surface. Although threads 416 are shown in FIG. 4 and FIG. 5 as being formed on the entire surface of the fixture bottom 412 except the top, the threads 416 may be formed only on a portion of the surface of the fixture bottom 412. As shown in FIG. 4, the entire lower portion of the fixture 412 is implanted in the alveolar bone 10, and the thread 416 is such that the fixture 410 is implanted in the alveolar bone 10 so that adhesion with the alveolar bone tissue is achieved. Do it.
  • a portion of the surface of the lower portion of the fixture 412 may be formed by cutting a portion of the thread 416 to form a tapping edge.
  • the tapping edge serves to help female threads form in the alveolar bone when the fixture is placed in the alveolar bone after forming a hole for placement of the fixture in the alveolar bone.
  • the upper portion 411 of the fixture is formed in a columnar shape, that is, a truncated cone, which becomes smaller in diameter toward the upper end, and a male screw 417 is formed on the surface thereof.
  • the upper end of the fixture lower portion 412 is larger than the lower end of the fixture upper portion 411, and the stepped portion 415 is formed between the lower end of the upper portion 411 at the upper end of the fixture lower portion 412.
  • the abutment 420 serves as a connection between the abutment 421 and the fixture 410 while contacting the upper part 421 and the gingival 20 to which the crown 430, which is an artificial tooth, is attached to the outer surface. It consists of 422.
  • the upper portion 421 of the abutment is formed in a columnar shape, that is, a truncated cone, which becomes smaller toward the upper end, and the lower portion 422 is formed in a columnar shape, which becomes smaller in diameter, toward the bottom.
  • the lower end is supported against the stepped portion 415 of the fixture upper portion 412.
  • a cavity 423 is formed from the upper portion of the abutment 421 to the lower end of the lower portion 422.
  • the cavity 423 is formed in a columnar shape, ie, a truncated cone, which becomes smaller toward the upper end of the upper portion of the abutment 421.
  • the top is closed. According to the necessity of fastening or processing, the cavity 423 may be formed to extend to the upper end and penetrate the abutment part 420.
  • a female screw 424 is formed in the cavity 423 to be fastened to the male screw 417 of the upper portion of the fixture 411. Accordingly, after the fixture 410 is placed in the alveolar bone 10, the male screw 417 of the fixture 410 is inserted into the cavity 423 of the abutment 420 while the female screw of the abutment 420 is inserted into the cavity 423. By fastening to 424, the abutment 420 is coupled to the fixture 410 and the bottom of the abutment lower 422 abuts and is supported by the stepped portion 415 of the top of the fixture lower 412.
  • a male thread 417 is formed in the upper portion of the fixture, and a female thread 424 is formed in the abutment cavity 423.
  • a female thread is formed in the upper portion of the fixture 411 and the abutment cavity 423 is formed.
  • Male threads may be formed in the.
  • the upper portion 411 and the abutment cavity 423 of the fixture are formed only with their screws on the upper side and the lower side with a smooth surface without screws, but the male thread 417 and the female thread 424 ) May be formed throughout the upper portion 411 of the fixture and the abutment cavity 423, respectively.
  • a hole in which the fixture 410 is inserted is formed in the alveolar bone 20 and is inserted while rotating the fixture 410.
  • the thread 416 of the lower fixture 412 is fixed to the alveolar bone 10 while forming a female thread in the alveolar bone 10.
  • the stepped portion 415 at the upper end of the fixture lower portion 412 is protruded from the upper end of the alveolar bone 10.
  • the abutment female screw 424 and the male screw 417 of the fixture is combined and abutment
  • the lower end of the 420 abuts the stepped portion 415 of the lower portion of the fixture 412, thereby completing the coupling of the fixture 410 and the abutment 420.
  • the crown 430 is coupled to the surface of the upper column 421 by cement or the like.
  • Occlusal loads are applied to the crown during the chewing of food with the teeth after the implant is completed. Occlusal loads act in a direction perpendicular to the crown, but also in a direction inclined to the vertical direction. Occlusal loads also act vertically at locations off the center of the screw axis of the fixture and abutment.
  • This acting occlusal load creates a horizontal stress on the thread joining the fixture and the abutment. Repeated action of this horizontal stress causes loosening of the screw that joins the abutment and fixture and, in severe cases, fracture of the screw. Or fracture of fixtures or rents.
  • L2 horizontal distance from the axis of the screw or the center of the fixture to the center of the thread
  • T Torque applied by the bite load to the position corresponding to the longitudinal center of the screw in the axis of the fixture
  • FIG. 6 a cross section of the Astra implant structure shown in FIG. 1 is shown on the left side, and a cross section of the implant structure according to the first embodiment of the present invention shown in FIG. 4 is shown on the right side.
  • two implant structures are shown in the same dimension for convenience of understanding and contrast of structural differences, but the lengths of the distances L1 and L2 are considerably different due to the difference in the structures of the two implant structures.
  • the occlusal load (F1) acting inclined to the top of the crown can be divided into a horizontal component (Fx) and a vertical component (Fz).
  • the vertical component (Fz) of the occlusal load acts as a nearly normal stress (fz) on the surface of the thread of the fixture and the abutment screw thread, while the horizontal component (Fx) acts as a horizontal stress (fx) against the thread of the threaded joint.
  • the horizontal component Fx and the horizontal stress fx of the occlusal load have the following relationship.
  • the horizontal stress acting on the screw joints of the fixture and abutment becomes larger as the vertical distance from the top of the crown to the screw joint becomes larger, and the smaller the horizontal distance from the center of the fixture to the screw, i.e., the larger the diameter of the screw.
  • the horizontal stress acting on the fixture and abutment screw engagement due to the occlusal load acting on the side of the crown top becomes smaller as the horizontal distance from the fixture's center axis to the thread, i.e., the diameter of the screw, increases.
  • the screws 417 to which the fixture 410 and the abutment 420 are coupled. 424 is disposed above the top of the alveolar bone, so the vertical distance L1 from the top of the crown to the threaded portion is short, and also the male screw 417 on the outer surface of the upper portion of the fixture 411 without using a separate mating screw. And form the screw 424 directly on the abutment itself to combine both, thereby increasing the diameter of the screw, ie the distance L2.
  • L1 is made small and L2 is made large, so that the stress acting on the screw joining the fixture and the abutment by the bite load (F1, F2) is minimized.
  • the fastening screw 130 for coupling the fixture 110 and the abutment 120 is fastened from the bottom of the entire implant structure, so the screw from the top of the crown 140 Since the vertical distance L1 to the fastening portion is long and the fastening screw 130 is coupled to the fastening hole 113 formed inside the fixture 110, the diameter of the screw cannot be increased.
  • the dental implant structure of the first embodiment of the present invention has a stress acting in the horizontal direction on the screw coupling the abutment and fixture by the occlusal load acting on the crown due to the structural difference from the dental implant structure of the prior art. This minimizes the occurrence of the problem of loosening or fracture of the screw due to the stress acting in the horizontal direction.
  • the screws 417 and 424 of the fixture 410 and the abutment 420 in the present invention Since its diameter is large, it has a wide thread area for the same thread size. Furthermore, in the first embodiment of the present invention, since the screw coupling portion must be formed in the fixture, the size of the screw thread can be increased compared with the prior art, in which the size of the screw thread cannot be increased.
  • the diameter of the screw and the size of the thread can be increased in comparison with the prior art, so that the area of the screw subjected to the stress due to the occlusal load is increased. Therefore, in the present invention, the stress per unit area becomes smaller even for the same horizontal stress, and the stress per unit area becomes smaller due to the increase in the screw surface area for the vertical stress, and the screw is loosened or fractured due to repeated occlusal load. At least decrease.
  • the material of the fixture 410 is removed in the longitudinal direction of the lower portion of the fixture 412 under the stepped portion 415 of the fixture.
  • Two planar coalescence surfaces 413 are formed which are arranged parallel to each other with respect to the rotation axis C. As shown in FIG. This coalescence surface 413 is formed to a depth where the point closest to the rotation axis C is disposed inside the valley of the thread 416 of the fixture 410.
  • the upper part of the alveolar bone in which the dental implant structure is placed is very narrow, a sufficient remaining bone width cannot be obtained even with a very small diameter fixture. Moreover, if a very small diameter fixture is used, there is sufficient adhesion between the fixture and the alveolar bone. Area can not be obtained.
  • the adhesion surface 413 is formed by removing the material from the surface of the fixture 410 which is in contact with the narrow side of the alveolar bone. Sufficient remaining bone width is secured in the portion of the alveolar bone 10 that abuts 413.
  • the adhesion surface 413 is formed on the upper portion of the fixture lower portion 412 to be in contact with the upper portion of the dense bone 11, which is relatively dense compared to the inner surface of the cancellous bone 12, the dense bone mainly supporting the occlusal load Promote adhesion of alveolar bone tissue and fixture at the top of (11).
  • the dental implant structure of the first embodiment when the bone width of a specific portion of the alveolar bone is narrow, alveolar bone having a narrow bone width while using a large diameter fixture that can obtain a sufficient adhesion area without using a small diameter fixture for such bone width
  • the material can be removed either flat or curved from the fixture surface in contact with the site to maintain the remaining bone width of the required thickness.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of a state in which the fixture 410 of the implant structure according to the first embodiment of the present invention is embedded in the alveolar bone 10 having a bone width of 4 mm in both directions.
  • the fixture of the prior art has to use a 2 mm diameter one.
  • the fixture 410 uses a 3 mm diameter and cuts the surface of the fixture 410 to a maximum depth of 0.5 mm at a position opposite to each other to form a planar coalesced surface 413. By forming, the remaining bone width of the dense bone 110 around the adhesion surface 413 was maintained at 1 mm.
  • the circumferential length L1 of the fixture 10 of the prior art and the circumferential length L2 of the fixture 410 of the first embodiment of the present invention are respectively It can be calculated by the following equation.
  • the diameter D1 of the fixture of the prior art is 2 mm
  • the diameter D2 of the fixture of the first embodiment of the present invention is 3 mm.
  • the angle ⁇ 3 between both ends of the coalescing surface 413 with respect to the rotation center of the fixture 410 of the first embodiment of the present invention is 83 °, and the length S of the coalescing surface 213 is calculated as 2.2 mm. do.
  • the circumferential length of the fixture of the first embodiment of the present invention is 39 compared to the circumferential length of the fixture of the prior art while maintaining the same remaining bone width. Since it can be formed in a long%, it can be seen that the increase in the adhesion area of 39%, that is, to improve the fixing force of 39%.
  • Prior art dental implant structures 100, 200, 300 are fastening holes 113, 213, 313 for fastening by inserting the fastening screws 130, 230, 330 in the inner center of the fixture (110, 210, 310) This is because when the coalescing surface is formed on the outer surface of the fixture, the thickness between the fastening hole and the outer surface becomes very thin, and the strength of the fixture becomes extremely weak or the fastening hole is exposed at the portion where the coalescing surface is formed. .
  • mounting surfaces 112 and 312 are formed on the upper sides of the fixtures 110 and 310, into which the abutments 120 and 320 are inserted. Forming an adhesion surface on the outer surface may result in an extremely thin thickness of the fixture or the mounting surface may be exposed.
  • the fixture lower portion 412 forming the coalescing surface 413 does not have to be provided with an element for removing material from inside the fixture such as a fastening hole or a mounting surface, It can be formed freely.
  • the adhesion surface may be formed in one or several across the surface of the fixture in various forms according to the state and shape of the alveolar bone, an example of the adhesion surface to form a variety of forms according to the shape of the alveolar bone is shown in FIG. .
  • FIG. 8 shows an irregular or partially missing state of the alveolar bone seen from a cross section perpendicular to the implantation direction of the dental implant structure and a cross section of the fixture implanted in the alveolar bone.
  • Fixtures according to embodiments of the present invention shown in FIG. 8 use various diameters according to the bone width of the dense bone 11 and the artificial teeth to be attached to the fixture.
  • the fixtures are arranged in order from the left.
  • a plane of adhesion planes on three surfaces 410-1
  • an adhesion surface consisting of two planes and one plane (410) -2
  • a flat coalescing surface on only one surface 410-3
  • concave curved coalescing surfaces on both sides (410-4) and convex curved coalescing surfaces on both sides (410) -5) is shown.
  • the arrangement and shape of these various adhesion surfaces are merely exemplary, and various types of adhesion surfaces may be used in combination according to the shape and condition of the alveolar bone of the patient.
  • a portion of the dental implant structure 500 which comes into contact with the gingival 20 at the time of implantation is formed in the fixture 510 and the surface of the adhesion 513 having a different configuration from the first embodiment is formed. It differs from the first embodiment in that it is.
  • the fixture 510 of the dental implant structure 500 of the second embodiment shown in FIGS. 9 and 10 includes a lower part 512 to be implanted in the alveolar bone, an upper part 511 to which the abutment 520 is screwed, and a lower part and an upper part. It is composed of a connecting portion 514 disposed between and in contact with the gingival (20).
  • the lower portion of the fixture 512 is placed in the alveolar bone 10, the thread 516 is formed on the surface of the columnar, the thread 516 is coupled to the alveolar bone 10 and adhesion to the alveolar bone tissue To make it happen.
  • a tapping edge may be formed on a portion of the surface of the lower portion of the fixture 512.
  • the upper portion 511 of the fixture is formed in a truncated cone like the upper portion 411 of the first embodiment, and a male screw 517 is formed on the surface thereof.
  • the connecting portion 514 of the fixture is formed in a circumferential shape that is larger in diameter toward the upper side, the upper end is larger than the lower end of the fixture upper portion 511, the stepped portion 515 is formed around the lower end of the fixture upper portion 511 Here, the lower end of the abutment 520 abuts and is supported.
  • the abutment 520 has a surface to which the crown 430, which is an artificial tooth, is attached to the outer surface, and a cavity 523 is formed from the bottom to the bottom of the inner surface, and the cavity 523 is the abutment 520. It is formed in the shape of a truncated cone that decreases in diameter toward the upper end of the). A female screw 524 is formed in the cavity 523 to engage the male screw 517 of the upper portion of the fixture 511.
  • the male screw 417 of the fixture 510 is inserted into the cavity while the upper portion 511 of the fixture is inserted into the cavity 523 of the abutment 520.
  • the abutment 420 is coupled to the fixture 410, where the lower end of the lower portion 421 is the stepped portion 415 of the upper portion of the lower portion of the fixture 411. Abuts and is supported.
  • the implantation process of the dental implant structure 500 according to the present embodiment according to the configuration as described above is the same as the effect of the implantation process and the prior art of the dental implant structure 400 according to the first embodiment, the description is Omit.
  • the upper portion of the lower portion of the fixture 512 that is, from the boundary with the connecting portion 514 to the lower portion 4 of which the material of the fixture 410 is removed in the form having an arcuate cross section in a plane perpendicular to the rotation axis C of the fixture.
  • Two coalescing surfaces 513 are formed at 90 ° intervals.
  • the adhesion surface 513 is formed to increase the adhesion area with the alveolar bone 10, in particular, the upper surface of the dense bone 11 mainly supported by the occlusal load.
  • the center of the arc is disposed inside the thread 517 of the fixture 510.
  • the thread 517 is removed and the thread 517 toward the rotation axis C. It extends to the inside of the screw bone of).
  • the coalescing surface 513 is a circular arc having a diameter d of one quarter of the diameter D of the lower portion of the fixture 512, the center of which is 1/20 D from the surface of the lower portion of the fixture 512. It was formed so as to lie inside.
  • the coalesced surface 513 thus formed has an arc angle ⁇ 2 of about 203 ° with respect to the center thereof, and an arc angle ⁇ 1 of 29 ° with respect to the center of the fixture 510.
  • coalescing surface 513 Since the size of coalescing surface 513 is eventually proportional to the circumferential length of the fixture surface on the cross section perpendicular to the axis of rotation C of fixture 510, how the circumferential length of the fixture surface is increased by this coalescing surface 513. You can check.
  • the circumferential length L1 of the fixture of the dental implant structure according to the prior art having the same diameter D and the circumferential length L2 of the fixture in which the four adhesion surfaces 513 are formed according to the second embodiment of the present invention are It can be expressed by the following equation.
  • d 1/4 D
  • ⁇ 1 29 °
  • ⁇ 2 203 °
  • the circumferential length L1 of the fixture of the prior art without the coalescing surface is ⁇ D
  • the circumferential length of 0.24 ⁇ D is increased by the formation of the coalescing surface 113 according to the present invention, that is, 24 It can be seen that an increase in circumferential length or adhesion area of% has been achieved.
  • the adhesion area of the fixture and alveolar bone tissue determines the fixation force of the fixture that withstands the stresses generated when the artificial teeth placed by the implant procedure are subjected to chewing force, which is 24% of the adhesion area of fixtures of the same diameter. Increasing means that the fixing force of the fixture is considerably improved.
  • the dental implant structure according to the first embodiment of the present invention it is possible to obtain the same fixing force even when using a fixture having a smaller diameter than the structure of the prior art.
  • the bone width of the alveolar bone is narrow so that a sufficiently large diameter fixture can not be implanted, and in particular, even when a small diameter fixture is selected to maintain the minimum remaining bone width after inserting the fixture, Therefore, when the adhesion surface is formed, sufficient adhesion area can be ensured even in a small diameter fixture.
  • the coalescing surface is formed as an arc-shaped surface, but in addition to the arc, the 'c'-shaped coalescing surface 513-1 and' V'-shape as shown in FIG.
  • the adhesion surface 513-2 can be formed, and the shape of an adhesion surface is not limited to this form.
  • the dental implant structure according to the prior art is a fixture portion coupled to the alveolar bone, in particular a fastening hole for fastening the coupling screw is formed on the upper side of the lower portion of the fixture to be in contact with the dense bone of the alveolar bone, If the concave adhesion surface described above is formed on the surface of the fixture, the outer wall thickness of the fixture becomes so thin that the mounting surface to which the fastening screw is fastened or the mounting column is exposed to the outside.
  • an element for removing material from inside the fixture such as a fastening hole or a mounting surface, is provided in the lower portion of the fixture forming the coalescing surface 513. Since it does not need to be, the adhesion surface can be freely formed.

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Abstract

본 발명은 치조골에 고정되는 픽스쳐 및 이 픽스쳐에 결합되고 인공 치아가 부착되는 지대주를 포함하여 인공 치근을 형성하는 치아 임플란트 구조물에 관한 것으로서, 본 발명의 치아 임플란트 구조물에서 픽스쳐는 치조골에 고정되는 하부와 지대주가 결합되는 상부를 포함하고, 픽스쳐의 하부 표면에는 그 일부 또는 전체에 치조골에 고정되기 위한 제1 나사가 형성되고, 픽스쳐의 하부는 제1 나사의 회전 축선을 따라 연장되는 형상을 가지며, 픽스쳐의 상부 표면에는 그 일부 또는 전체에 제2 나사가 형성되고, 제2 나사의 회전 축선을 따라 연장되는 형상을 가지며, 지대주는 인공 치아가 부착되는 외측 표면이 형성되고 내측에 픽스쳐의 상부가 삽입되는 공동이 형성되며, 공동의 표면의 일부 또는 전체에는 픽스쳐의 제2 나사와 나사 결합하는 제3 나사가 형성되고, 지대주 내측의 공동과 픽스쳐의 상부는 상단으로 갈수록 직경이 작아지는 절두 원추 형상으로 형성되며, 픽스쳐의 상부가 지대주의 공동에 삽입되면서 픽스쳐의 제2 나사와 지대주의 제3 나사가 서로 결합함으로써, 픽스쳐와 지대주가 결합되는 것이다.

Description

치아 임플란트 구조물
본 발명은 인공 치아의 식립에 사용되는 치아 임플란트 구조물, 구체적으로는 인공 치아의 식립 시에 치조골 조직에 고정되어 치근으로서 기능하고 인공 치아가 부착되는 치아 임플란트 구조물에 관한 것이다.
치아 임플란트 구조물은 치아가 손실되었거나 상실되었을 때 인공 치근을 형성하도록 치조골 조직에 식립되어 인공 치아가 부착되는 것으로서, 치아 임플란트 구조물이 치조골 조직에 삽입되어 주변의 치조골 조직과 유착되면 그 위에 인공 치아를 부착한다.
치아 임플란트 구조물은, 치조골에 삽입되어 주변 치조골 조직과 유착되어 고정되는 픽스쳐(fixture), 픽스쳐의 상측에 결합되어 인공 치아가 부착되는 지대주(abutment) 또는 헤드(head)라 불리우는 요소를 포함한다.
치아 임플란트 구조물은 치조골에 픽스쳐를 식립한 후에 별도의 지대주를 스크류를 이용하여 픽스쳐에 나사 결합하는 이본형(two piece type)과, 인공 치아가 부착되는 헤드를 픽스쳐와 일체로 형성하여 치아 임플란트 구조물을 일회의 시술로 식립하는 일체형(one piece type)으로 대별된다.
이본형의 치아 임플란트 구조물은 픽스쳐의 중심에 길이 방향으로 암나사가 형성된 홀을 형성하고, 지대주에는 상단으로부터 하단으로 관통하는 홀을 형성하며 홀의 중간에는 단턱을 형성하여, 지대주의 상단으로부터 체결 나사를 삽입하여 스크류의 머리가 단턱에 지지되고 스크류의 숫나사가 픽스쳐에 형성한 홀의 암나사와 결합됨으로써 지대주가 픽스쳐에 고정되는 구성을 취한다.
종래 기술에 따른 이본형의 치아 임플란트 구조물의 예를 도 1 내지 도 3에 도시하였다.
도 1에 도시한 치아 임플란트 구조물(100)은 아스트라형(astra type)이라 불리우는 것이며, 표면에 나사산(111)이 형성된 원통형의 픽스쳐(110)가 치조골(10)에 식립되어 있고, 픽스쳐(110)의 상단으로부터 하부로 갈수록 직경이 작아지는 경사진 표면을 갖는 장착면(112)이 직경 방향 내측으로 형성되어 있고, 장착면(112)의 중심에는 체결 나사(130)가 체결되는 암나사(114)가 형성된 체결공(113)이 형성되어 있다.
지대주(120)는 하단으로 갈수록 직경이 작아져서 픽스쳐의 장착면(112)과 맞닿게 되는 원주형의 하부(122)와 상단으로 갈수록 직경이 작아지는 원주형의 상부(121)로 이루어져 있으며, 하부(122)가 그 하단으로부터 픽스쳐(110)의 장착면(122)에 삽입되어 그 일부가 장착면(112)에 놓여 지지되어 있다.
지대주(120)의 중심에는 체결공(123)이 상단으로부터 하단까지 관통하여 형성되어 있으며, 체결공(123)의 길이 방향 중간 지점부터 하단까지의 하부는 그 상부에 비해 직경이 작아서 체결공(123)의 상부과 하부 사이에 단턱(124)이 형성되어 있다.
픽스쳐(110)가 치조골(10)에 식립된 후에 픽스쳐(110)의 장착면(112)에 지대주(120)의 하부(122)가 놓여 맞닿아 지지되고, 지대주(120)의 상단으로부터 체결공(123)으로 체결 나사(130)를 삽입하여 체결 나사(130)의 하부에 형성한 숫나사(131)가 픽스쳐(110)의 체결공(113)에 형성한 암나사(114)와 결합되고, 체결 나사(130)의 헤드(132)는 지대주(120)의 체결공(123)에 형성된 단턱(124)에 지지된다.
이러한 상태에서 지대주(120)의 상부(121)에 인공 치아인 크라운(140)을 시멘트로 접착함으로써, 인공 치아의 식립이 완료된다. 이러한 구조에서 지대주(120)의 상부(121) 중에서 픽스쳐(110)의 장착면(112)에 삽입되지 않은 나머지 부분은 치은(20)과 맞닿은 상태가 된다.
도 2에 도시한 치아 임플란트 구조물(200)은 브레네막형(branemark type)이라 불리우는 것이며, 도 1에 도시한 아스트라형의 치아 임플란트 구조물(100)과 상이한 구성에 대해서만 설명한다.
브레네막형의 치아 임플란트 구조물(200)은 픽스쳐(210)와 지대주(220)가 서로 맞물리는 구조에서 도 1의 아스트라형과는 상이하다.
도 2에 도시된 바와 같이, 픽스쳐(210)의 상단의 중앙에는 단면 육각형의 돌출부 (212)가 형성되고 지대주(220)의 하단에서 상측으로 내측에 단면 육각형의 장착면(222)을 형성하여, 픽스쳐의 돌출부(212)가 지대주의 장착면(222)에 삽입되어 맞닿게 된다. 지대주(220)는 상단측으로 갈수록 직경이 작아지는 원주형으로 형성되어 있고, 그 하단이 픽스쳐(210)의 상단에 맞닿아 지지된다.
픽스쳐(210)와 지대주(220)에는 체결 나사(230) 삽입되어 맞물리는 체결공(213, 223)가 형성되어 있고, 체결 나사(230)는 지대주(220)의 상단으로부터 체결공(223)으로 삽입되어 그 숫나사(231)가 픽스쳐(210)의 체결공(213)에 형성된 암나사(214)에 맞물리고, 체결나사(230)의 헤드(232)는 픽스쳐(210) 돌출부(211)의 상단에 맞닿아 지지된다.
크라운(240)은 지대주(220)의 경사진 외주면에 끼워져서 시멘트 등으로 고정되고, 크라운(240)의 하부 표면이 치은(20)과 맞닿는다.
도 3에는 'ITI형'이라 불리우는 유형의 치아 임플란트 구조물(300)이 도시되어 있다. 이 유형의 치아 임플란트 구조물에서 픽스쳐(310)의 상부(315)는 상단으로 갈수록 직경이 커지는 원주형으로 형성되어 그 외부 표면이 치은(20)과 맞닿는 표면을 형성하고, 그 내측으로는 지대주(320)의 하부(321)와 맞닿아서 지대주(320)를 지지하는 장착면(312)이 형성되어 있는데, 이 장착면(312)은 아래쪽으로 갈수록 직경이 작아지는 경사면을 이루고 있다.
이 장착면(312)에는 하단으로 갈수록 직경이 작아지는 경사면을 이루는 지대주의 하부(322)가 삽입되어 지지되고, 지대주의 상부(321)는 상단으로 갈수록 직경이 작아지는 원주형으로 형성되어 이 상부에 크라운(340)이 결합된다.
지대주(320)는 도 1의 아스트라형의 치아 임플란트 구조물(100)과 마찬가지로, 그 중심에는 체결공(323)이 상단으로부터 하단까지 관통하여 형성되어 있으며, 체결공(323)의 길이 방향 중간 지점부터 하단까지의 하부는 그 상부에 비해 직경이 작아서 체결공(323)의 상부과 하부 사이에 단턱(324)이 형성되어 있다.
체결 나사(330)는 지대주(320)의 상단으로부터 체결공(323)으로 삽입되어 체결 나사(330)의 하부에 형성한 숫나사(331)가 픽스쳐(310)의 체결공(313)에 형성한 암나사(314)와 결합되고, 체결 나사(330)의 헤드(332)는 지대주(320)의 체결공(323)에 형성된 단턱(324)에 지지된다.
이러한 구성을 갖는 종래 기술의 이본형 치아 임플란트 구조물은 모두 치조골에 식립되는 픽스쳐의 중심에 체결공을 형성하고, 지대주에는 관통하는 체결공을 형성하며, 체결 나사를 체결공들에 관통시켜 삽입하여 체결나사가 픽스쳐에 형성한 체결공의 암나사에 결합된다는 공통적인 구조를 갖는다.
그런데, 이러한 구성을 갖는 종래 기술의 치아 임플란트 구조물을 시술하여 인공 치아를 형성한 경우에 몇가지 문제점이 있다.
인공 치아에서 최상단에 배치되는 크라운(인공 치아)은 음식물을 씹는 등의 과정에서 작용하는 교합 하중을 받는다. 이러한 교합하중은 크라운이 고정되는 지대주를 거쳐 픽스쳐와 체결 나사의 나사 결합 부위 및 지대주가 픽스쳐에 맞닿아 지지되는 부분에 가해진다.
크라운에 작용하는 교합 하중은 크라운의 중심에 수직 방향으로 작용하는 것만은 아니며 수직 방향에 대하여 경사진 방향으로도 작용하고 크라운의 중심에서 벗어난 위치에도 가해지며, 이러한 교합 하중의 수평 성분은 픽스쳐와 체결 나사의 나사 결합 부위에 수평 방향의 하중으로 작용한다.
여기서, '수직 방향'이라 함은 치아 임플란트 구조물이 식립되는 방향, 즉 대체로 원주형으로 형성되는 픽스쳐와 지대주의 축선 방향을 의미하며, '수평 방향'은 수직 방향에 수직한 평면에 평행한 방향을 의미한다. 본 명세서에서는 '수직 방향'과 '수평 방향'이라는 용어를 전술한 정의에 따라 사용한다.
크라운에 작용하는 교합 하중에 의해 픽스쳐와 지대주의 나사 결합부에 작용하는 하중은 나사 결합의 풀림을 초래하며, 특히 교합 하중의 수평 성분에 의한 하중은 나사 결합의 풀림 현상을 더욱 촉진한다. 나사 결합은 나사면에 대체로 수직한 방향에서의 하중에 대해서는 강한 지지력을 나타내지만, 나사면에 수평한 방향에서의 하중에 대해서는 취약하기 때문이다.
치아를 사용하는 데 따라 발생하는 교합 하중은 지속적으로 체결 나사에 작용하여 체결 나사가 풀리는 현상을 발생시키고 심한 경우에는 체결 나사의 파절도 초래한다.
따라서, 치조골 조직에의 픽스쳐 식립 및 유착이 성공적으로 이루어져서 임플란트 시술이 성공적으로 이루어진 후에도 지대주를 픽스쳐에 고정해주는 체결 나사의 풀림 현상으로 인하여 크라운을 제거하고 체결 나사를 다시 조여주는 시술을 지속적으로 받아야 한다.
이러한 시술을 받지 않고 방치하는 경우에는 체결 나사의 풀림에 의해 지대주와 픽스쳐 사이에 간극이 발생하여 치은염 및 구강 악취가 초래되고, 이는 치조골의 염증으로 진행되어 치조골 조직이 흡수되어 버리는 문제도 초래한다.
특히, 씹는 습관에 따라 강한 교합 하중을 받거나 장기간 체결 나사의 풀린 상태를 방치함으로써 체결 나사가 강한 하중을 받거나 지속적인 흔들림으로써 체결 나사가 파절되어 픽스쳐의 식립을 포함한 임플란트 시술을 다시 받아야 하는 경우도 빈번하게 발생한다.
또한, 도 1에 도시한 아스트라형 치아 임플란트 구조물(100)에서는 픽스쳐(110)의 상부에 상단으로부터 아래쪽으로 픽스쳐의 내측에 장착면(112)을 형성하기 때문에 픽스쳐(110) 상부의 외벽 두께가 매우 얇게 되고, 도 2에 도시한 브레네막형의 치아 임플란트 구조물(200)에서는 지대주(220)의 하부에 하단으로부터 위쪽으로 지대주(220)의 내측에 장착면(222)을 형성하기 때문에 지대주(220)의 하부의 외벽 두께가 매우 얇게 된다.
따라서, 도 1 및 도 2에 도시한 치아 임플란트 구조물에서는 크라운에 작용하는 교합 하중이 픽스쳐의 외벽 또는 지대주의 외벽에 작용하여 픽스쳐의 외벽이나 지대주의 외벽에 파절되는 문제도 발생하곤 한다.
더욱이, 도 1 내지 도 3을 통하여 예시한 종래 기술의 치아 임플란트 구조물에서는 체결 나사가 삽입되어 체결되는 체결공이 픽스쳐의 내측에 형성되고 지대주의 중심을 관통하여 형성되기 때문에, 교합 하중에 따라 체결 나사 또는 나사산에 작용하는 단위 면적당의 응력을 작게 하기 위해 나사의 직경이나 나사산의 크기를 증대시키려면 픽스쳐와 지대주의 외벽의 두께가 얇아져서 전술한 외벽의 파절 문제가 더욱 심각하게 된다.
본 발명은 전술한 종래 기술에 따른 이본형 치아 임플란트 구조물의 문제점을 고려하여, 임플란트 시술이 완료된 후에 반복되는 교합 하중에 의해 풀리는 현상이 발생할 우려가 적은 치아 임플란트 구조물을 제공하려는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 교합 하중에 의해 픽스쳐와 지대주의 결합 부위에 작용하는 하중이 작게 되어 교합 하중에 의한 풀림 현상이 발생할 우려가 적은 치아 임플란트 구조물을 제공하려는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 픽스쳐와 지대주의 결합 구조에 풀림 현상이 발생하여도 이를 보수하기 위한 시술이 용이한 구조의 치아 임플란트 구조물을 제공하려는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 픽스쳐와 지대주를 결합을 위한 나사의 직경과 나사산의 크기를 증대시킬 수 있으면서도 픽스쳐와 지대주가 하중에 취약하게 되지 않은 구조의 치아 임플란트 구조물을 제공하려는 것이다.
본 발명자는 전술한 과제를 해결하기 위하여 종래 기술의 문제점의 근본 원인을 고찰하였다.
첫번째로, 종래 기술에 따른 치아 임플란트 구조물들은 별도의 체결 나사에 의해 픽스쳐와 지대주를 결합하므로 각 요소들의 결합 부위에서 간극이 발생할 가능성이 크다.
두번째로, 종래 기술에 따른 치아 임플란트 구조물들은 공통적으로 픽스쳐의 중심에 체결 나사가 삽입되어 체결되는 체결공을 형성하므로 체결 나사의 직경 및 나사산의 크기를 증대시킬 수 없다. 따라서, 크기가 작은 체결 나사 및 나사산은 동일한 교합 하중에 의해 발생하는 단위 면적당의 응력이 크고 파절되기 쉽다.
세번째로, 교합 하중에 의해 나사 체결부에 발생하는 응력은 인공 치아로부터 나사 체결부까지의 거리에 비례한다. 종래 기술에 따른 치아 임플란트 구조물들은 체결 나사가 체결되는 체결공이 구조물의 아래쪽에 형성되므로 인공 치아로부터 나사 체결부분까지의 거리가 길어서 교합 하중에 의한 응력이 크다.
본 발명자는 이러한 고찰에 기초하여 전술한 세 가지의 종래 기술의 문제점의 근본 원인을 해소하는 방안으로서 다음과 같은 기본적인 구조를 갖는 치아 임플란트 구조물을 고려하였다.
첫번째로, 별도의 체결 나사를 사용하지 않고 픽스쳐와 지대주가 직접 결합되는 구조
두번째로, 픽스쳐와 지대주의 결합 부분과 교합 하중이 작용하는 인공 치아 사이의 거리가 최소화하는 구조
세번째로, 픽스쳐와 지대주를 결합하는 나사의 직경과 나사산의 크기를 최대화할 수 있는 구조
네번째로, 픽스쳐와 지대주의 두께가 얇아져서 강도가 취약하게 되지 않는 구조
본 발명자는 다양한 연구와 임플란트 시술에 대한 수많은 임상 경험을 토대로 이상의 네 가지의 기본적인 구조를 갖는 것으로서 본 발명의 치아 임플란트 구조물을 안출하였다.
본 발명에 따른 치아 임플란트 구조물은 치조골에 고정되는 픽스쳐 및 이 픽스쳐에 결합되고 인공 치아가 부착되는 지대주를 포함하여 인공 치근을 형성하되, 상기 픽스쳐는 상기 치조골에 고정되는 하부와 상기 지대주가 결합되는 상부를 포함하고, 상기 픽스쳐의 하부 표면에는 그 일부 또는 전체에 치조골에 고정되기 위한 제1 나사가 형성되고, 상기 픽스쳐의 하부는 상기 제1 나사의 회전 축선을 따라 연장되는 형상을 가지며, 상기 픽스쳐의 상부 표면에는 그 일부 또는 전체에 제2 나사가 형성되고, 상기 제2 나사의 회전 축선을 따라 연장되는 형상을 가지며, 상기 지대주는 인공 치아가 부착되는 외측 표면이 형성되고 내측에 상기 픽스쳐의 상부가 삽입되는 공동이 형성되며, 상기 공동의 표면의 일부 또는 전체에는 상기 픽스쳐의 제2 나사와 나사 결합하는 제3 나사가 형성되고, 상기 지대주 내측의 공동과 상기 픽스쳐의 상부는 상단으로 갈수록 직경이 작아지는 절두 원추 형상으로 형성되며, 상기 픽스쳐의 상부가 상기 지대주의 공동에 삽입되면서 상기 픽스쳐의 제2 나사와 상기 지대주의 제3 나사가 서로 결합함으로써, 상기 픽스쳐와 상기 지대주가 결합되는 구성을 갖는다.
이상과 같은 본 발명에 따른 치아 임플란트 구조물의 구성에 따르면,
첫 번째로, 지대주와 픽스쳐는 픽스쳐의 상부 표면에 마련되는 제2 나사와 지대주의 공동에 형성되는 제3 나사가 체결되어 서로 결합되므로 별도의 체결 나사를 사용하지 않는다.
두 번째로, 지대주는 치조골의 상측으로 돌출되는 픽스쳐의 상부에 결합되므로, 인공 치아로부터 지대주와 픽스쳐의 결합 부분까지의 거리가 최소화한다.
세 번째로, 지대주와 픽스쳐를 결합하기 위한 나사를 픽스쳐와 상부에 형성하므로 나사의 직경과 나사산의 크기를 최대화할 수 있다.
네 번째로, 지대주를 픽스쳐에 결합하기 위해 픽스쳐의 하부에 나사를 형성하는 결합공을 형성하지 않고 지대주와 픽스쳐가 맞닿기 위한 표면을 별도로 형성하지 않으므로 픽스쳐나 지대주에 두께가 얇은 외벽이 형성되지 않아 픽스쳐와 지대주의 강도가 취약하게 되지 않는다.
다섯 번째로, 통상의 지대주에서 인공 치아가 부착되는 부분은 상단으로 갈수록 직경이 작아지는 원주형으로 형성되는데, 본 발명에서는 지대주의 내측에 형성하는 공동과 여기에 결합되는 픽스쳐의 상부를 이러한 통상의 지대주의 외관 형상에 부합하는 형상인 절두 원추 형상으로 구성함으로써 통상의 지대주의 외관 형상을 본 발명에 따른 치아 임플란트 구조물의 지대주에도 그대로 적용하면서도 지대부의 공동 외측의 외벽의 두께가 작아지지 않고 지대부 전체에서 균일하고 충분한 두께를 가지게 되므로 지대부의 강도가 취약하게 되는 일이 방지된다.
또한, 본 발명의 부가적인 특징적 구성으로서, 본 발명의 치아 임플란트 구조물에서, 상기 픽스쳐의 상부와 하부 사이에는 치은과 맞닿는 연결부가 형성되고, 상기 연결부의 상단은 상기 지대주의 하단과 맞닿도록 구성할 수 있다.
이와 같이 치은과 맞닿는 연결부를 픽스쳐에 형성하는 구성은 종래 기술의 'ITI형' 임플란트 구조물에 상응하는 것이며, 본 발명의 전술한 부가적 구성에서는 치은과 맞닿게 되는 연결부의 위쪽으로 픽스쳐의 상부를 추가로 형성하고 이 상부에 지대부가 결합되도록 구성함으로써 종래 기술의 'ITI형' 임플란트 구조물의 문제점을 해결하였다.
또한, 본 발명의 부가적인 특징적 구성으로서, 본 발명의 치아 임플란트 구조물에서, 상기 지대주는 그 상부에 인공 치아가 부착되는 상기 외측 표면이 형성되고 하부에는 치은과 맞닿는 연결부가 형성되며, 상기 연결부의 하단은 상기 픽스쳐 하부의 상단과 맞닿도록 구성할 수 있다.
이와 같이 치은과 맞닿는 연결부를 지대부의 하단에 형성하는 구성은 종래 기술이 아스트라형 임플란트 구조물에 상응하는 것이며, 본 발명의 전술한 부가적 구성에서는 치은과 맞닿게 되는 연결부가 픽스쳐에 삽입되지 않고 픽스쳐 하부의 상단에서 지지되게 구성함으로써 종래 기술의 아스트라형 임플란트 구조물에서 픽스쳐의 상부의 외벽 두께가 얇아져서 강도가 취약하게 되는 문제점을 해결하였다.
한편, 본 발명자의 선출원인 특허출원 제10-2015-0023252호에서는 치아 임플란트 구조물에서 픽스쳐의 표면에 치조골과의 유착 면적이 증대되도록 그 재료의 일부가 제거되어 픽스쳐 표면에 형성하는 나사의 회전 축선을 향하여 상기 나사의 내측으로 오목하게 형성되는 유착면이 픽스쳐의 상단으로부터 픽스쳐의 길이 방향 아래쪽으로 연장되어 형성되는 구조, 및 픽스쳐의 표면에 픽스쳐를 둘러싸는 치조골의 최소 두께가 유지되고 치조골과의 유착 면적이 증대되도록 픽스쳐 표면에 형성하는 나사의 회전 축선을 향하여 나사의 골 내측으로 연장되며 편평면 또는 곡면으로 형성되는 유착면이 픽스쳐의 하부에서 그 길이 방향 아래쪽으로 연장되어 형성되는 구조를 갖춘 치아 임플란트 구조물을 제안한 바 있다.
그러나 이러한 구조의 치아 임플란트 구조물은 도 1 내지 도 3에 개시한 것과 같은 종래 기술에 따른 이본형의 치아 임플란트 구조물에는 적용하기 어려운데, 종래 기술의 문제점으로서 설명한 바와 같이, 종래 기술에 따른 치아 임플란트 구조물은 픽스쳐의 내측에 결합 나사가 삽입되어 체결되는 체결공을 형성하므로 픽스쳐의 외벽 두께가 매우 얇아져서 픽스쳐의 상단 및 그 길이 방향 아래쪽의 표면에 이러한 유착면을 형성할 만한 픽스쳐의 충분한 두께가 확보되지 않기 때문이다.
그러나, 본 발명에 따른 치아 임플란트 구조물에서는 지대주를 픽스쳐에 결합하기 위한 별도의 체결 나사를 이용할 필요가 없으므로 치조골에 식립되는 픽스쳐의 하부에 체결공을 형성하지 않기 때문에, 치조골의 상단과 맞닿게 되는 픽스쳐 하부에 유착면을 형성하기 용이하다.
한편, 오목하게 형성되는 유착면은 반원형, 'C'자형, 'V'자형 또는 'ㄷ'자형으로 형성될 수 있고, 편평면 또는 곡면으로 형성되는 유착면은 픽스쳐의 표면 둘레의 잔존하는 치조골의 두께가 얇은 쪽에 배치되도록 마련되는 것일 수 있다.
또한, 유착면은 픽스쳐 하부의 원주 방향 둘레에 걸쳐 복수 개가 마련될 수 있고, 픽스쳐 하부의 길이 방향을 따라 픽스쳐 하부의 상단으로부터 하단까지 연장되는 것일 수 있다. 추가의 특징으로서, 유착면은 픽스쳐 하부의 표면에서 치조골의 상단과 맞닿는 부분의 표면에 형성되는 것일 수 있다.
도 1 내지 도 3은 종래 기술에 따른 치아 임플란트 구조물들의 종단면도이고,
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 치아 임플란트 구조물의 종단면도이며,
도 5는 도 4에 도시된 픽스쳐의 사시도이고,
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 치아 임플란트 구조물과 도 1에 도시된 종래 기술에 따른 치아 임플란트 구조물에 작용하는 하중을 대비하기 위한 개략적인 종단면도이며,
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 치아 임플란트 구조물의 픽스쳐의 횡단면도이며,
도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 치아 임플란트 구조물의 픽스쳐의 횡단면도로서, 다양한 형태의 유착면이 형성된 예를 보여주는 도면이고,
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 치아 임플란트 구조물의 종단면도이며,
도 10은 도 9에 도시된 픽스쳐의 사시도이고,
도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 치아 임플란트 구조물의 픽스쳐의 횡단면도이며,
도 12는 본 발명의 제2 실시예에 따른 치아 임플란트 구조물의 픽스쳐의 횡단면도로서, 다양한 형태의 유착면이 형성된 예를 보여주는 도면이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들에 따른 치아 임플란트 구조물의 구성과 작용에 대해 상세하게 설명한다.
먼저, 도 4 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 치아 임플란트 구조물(400)의 구성과 작용을 설명한다.
도 4를 참조하면, 제1 실시예에 따른 치아 임플란트 구조물(400)은 픽스쳐(410)가 치조골(10)에 식립되는데, 픽스쳐(410)는 상부(411)와 하부(412)로 구분된다.
픽스쳐의 하부(412)는 원주형의 표면에 나사산(도 5의 416)이 형성되어 있다. 도 4 및 도 5에서 나사산(416)은 픽스쳐 하부(412)에서 상단을 제외한 전체 표면에 형성된 것으로 도시되어 있지만, 이 나사산(416)은 픽스쳐 하부(412)의 표면 일부에만 형성될 수도 있다. 도 4에 도시한 바와 같이, 픽스쳐 하부(412)는 그 전체가 치조골(10)에 식립되고, 나사산(416)은 픽스쳐(410)가 치조골(10)에 식립되어 치조골 조직과의 유착이 이루어지도록 해준다.
도면에는 도시하지 않았지만, 픽스쳐 하부(412)의 표면 일부에는 나사산(416)의 일부를 절삭하여 태핑 엣지(tapping edge)를 형성할 수 있다. 이러한 태핑 엣지는 치조골에 픽스쳐의 식립을 위한 구멍을 형성한 후에 픽스쳐를 치조골에 식립할 때 치조골에 암나사가 형성되는 것을 돕는 작용을 한다.
픽스쳐의 상부(411)는 상단쪽으로 갈수록 직경이 작아지는 원주형, 즉 절두 원추형으로 형성되고, 그 표면에 숫나사(417)가 형성되어 있다.
픽스쳐 하부(412) 상단의 직경은 픽스쳐 상부(411) 하단의 직경보다 크게 형성되어, 픽스쳐 하부(412)의 상단에는 상부(411)의 하단과의 사이에 단차부(415)가 형성되어 있다.
지대주는(420)는 외측 표면에 인공 치아인 크라운(430)이 부착되는 상부(421)와 치은(20)에 맞닿으면서 지대주의 상부(421)와 픽스쳐(410) 사이의 연결부로서 기능하는 하부(422)로 이루어져 있다.
지대주의 상부(421)는 상단으로 갈수록 직경이 작아지는 원주형, 즉 절두 원추형으로 형성되어 있고, 하부(422)는 하단으로 갈수록 직경이 작아지는 원주형으로 형성되어 있으며, 지대주 하부(422)의 하단은 픽스쳐 상부(412)의 단차부(415)에 맞닿아 지지된다.
지대주 상부(421)로부터 하부(422)의 하단까지는 공동(423)이 형성되어 있는데, 이 공동(423)은 지대부 상부(421)의 상단쪽으로 갈수록 직경이 작아지는 원주형, 즉 절두 원추형으로 형성되어 있고, 상단은 폐쇄되어 있다. 체결 또는 가공의 필요에 따라 공동(423)이 상단까지 연장되어 지대부(420)를 관통하는 형태로 형성될 수도 있다.
이 공동(423)에는 암나사(424)가 형성되어 픽스쳐 상부(411)의 숫나사(417)와 체결된다. 따라서, 픽스쳐(410)를 치조골(10)에 식립한 후에, 지대주(420)의 공동(423)에 픽스쳐 상부(411)를 삽입하면서 픽스쳐(410)의 숫나사(417)을 지대주(420)의 암나사(424)에 체결함으로써, 지대주(420)가 픽스쳐(410)에 결합되며 지대주 하부(422)의 하단이 픽스쳐 하부(412) 상단의 단차부(415) 맞닿아 지지된다.
한편, 픽스쳐 상부(411)에는 숫나사(417)가 형성되어 있고, 지대주의 공동(423)에는 암나사(424)를 형성하였지만, 역으로 픽스쳐 상부(411)에 암나사를 형성하고 지대주의 공동(423)에 숫나사를 형성할 수도 있다.
또한, 이 실시예에서 픽스쳐의 상부(411)와 지대주의 공동(423)에는 그 위쪽에만 나사가 형성되어 있고 아래쪽은 나사가 형성되지 않은 매끄러운 표면으로 형성되어 있지만, 숫나사(417)와 암나사(424)는 각각 픽스쳐의 상부(411)와 지대주의 공동(423)의 전체에 걸쳐 형성될 수도 된다.
이상과 같은 구성에 따라, 본 실시예에 따른 치아 임플란트 구조물(400)을 식립하는 과정을 설명한다. 단, 임플란트 시술의 구체적인 과정에 대한 설명은 생략하고 본 실시예의 구조물을 식립하는 과정을 위주로 설명한다.
먼저, 치조골(20)에 픽스쳐(410)가 삽입되는 구멍을 형성하고 픽스쳐(410)를 회전시키면서 삽입한다. 삽입된 상태에서 픽스쳐 하부(412)의 나사산(416)이 치조골(10)에 암나사를 형성하면서 치조골(10)에 고정된다. 픽스쳐 하부(412) 상단의 단차부(415)는 치조골(10)의 상단으로부터 돌출된 상태로 된다.
다음으로, 치조골(10)의 상단으로 돌출된 픽스쳐 상부(411)에 지대부(420)의 공동(423)을 맞추어 회전시키면, 지대주의 암나사(424)와 픽스쳐의 숫나사(417)가 결합하고 지대주(420)의 하단이 픽스쳐 하부(412)의 단차부(415)에 맞닿아서, 픽스쳐(410)와 지대주(420)의 결합이 완료된다. 이후에는 지대주 상부(421)의 표면에 시멘트 등에 의해 크라운(430)을 결합한다.
이와 같이, 본 발명의 제1 실시예에서는 지대주를 픽스쳐에 결합하는 구조에 있어서, 별도의 체결 나사를 사용하지 않으므로, 이들을 결합하는 시술 과정이 매우 간단하게 된다.
이하에서는 과제의 해결 수단에서 설명한 본 발명의 유리한 효과에 대해 본 실시예에 따른 치아 임플란트 구조물과 도 1에 도시한 종래 기술에 따른 치아 임플란트 구조물에 작용하는 하중을 대비하기 위한 도 6을 참조하여 구체적으로 설명한다.
임플란트 시술이 완료된 후에 치아로 음식물을 씹거나 하는 과정에서 크라운에 교합 하중이 작용한다. 교합 하중은 크라운에 대하여 수직 방향으로 작용하기도 하지만, 수직 방향에 대해 경사진 방향으로 작용하기도 한다. 또한, 교합 하중은 픽스쳐와 지대주의 나사 축선 중심에서 벗어난 위치에서 수직으로 작용하기도 한다.
이렇게 작용하는 교합 하중은 픽스쳐와 지대주를 결합하는 나사산에 수평 방향의 응력을 발생시키는데, 이러한 수평 방향의 응력이 반복적으로 작용하면 지대주와 픽스쳐를 체결하는 나사의 풀림을 초래하고 심한 경우에는 나사의 파절이나 픽스쳐 또는 지대주의 파절을 초래한다.
크라운에 작용하는 교합 하중에 의해 지대주와 픽스쳐를 체결하여 주는 나사산에 작용하는 응력에 지대주와 픽스쳐의 구조가 미치는 영향을 도 6을 통하여 살펴본다.
도 6에서 기호는 다음 사항을 의미한다.
F1: 크라운 상단에 경사진 방향으로 작용하는 교합 하중
Fx: 크라운 상단에 가해지는 교합하중의 수평 성분
Fz: 크라운 상단에 가해지는 교합하중의 수직 성분
F2: 크라운 상단의 측부에 작용하는 교합 하중
fx: 나사의 길이 방향 중간에 가해지는 수평 응력
fz: 나사의 길이 방향 중간에 가해지는 수평 응력
L1: 크라운 상단으로부터 나사의 길이 방향 중간까지의 수직 거리
L2: 나사의 축선 또는 픽스쳐의 중심으로부터 나사산 중심까지의 수평 거리
T: 교합하중에 의해 픽스쳐의 축선에서 나사의 길이 방향 중심에 해당하는 위치에 가해지는 토오크
도 6에서 좌측에는 도 1에 도시된 아스트라형 임플란트 구조물의 단면이 도시되어 있고, 우측에는 도 4에 도시된 본 발명의 제1 실시예에 따른 임플란트 구조물의 단면이 도시되어 있다. 도면에서는 이해의 편의와 구조상의 차이점의 대비를 위하여 두가지의 임플란트 구조물을 동일한 치수로 도시하였으나, 양자의 구조의 차이로 인하여 거리 L1과 L2의 길이는 상당한 차이가 있다.
우선 크라운 상단에 경사지게 작용하는 교합 하중(F1)은 수평 성분(Fx)과 수직 성분(Fz)으로 나누어 볼 수 있다.
교합 하중의 수직 성분(Fz)는 픽스쳐와 지대주의 나사 결합부의 나사산의 표면에 거의 수직 응력(fz)으로 작용하지만, 수평 성분(Fx)는 나사 결합부의 나사산에 대하여 수평 응력(fx)으로 작용한다. 교합 하중의 수평 성분(Fx)와 수평 응력(fx)은 다음과 같은 관계를 갖는다.
Fx * L1 = T = fx * L2
따라서, fx = Fx * L1/L2
즉, 픽스쳐와 지대주의 나사 결합부에 작용하는 수평 응력은 동일한 교합 하중에 대하여 L1이 클수록 커지고, L2가 커질 수록 작아진다.
다시 말하여, 픽스쳐와 지대주의 나사 결합부에 작용하는 수평 응력은 크라운 상단으로부터 나사 결합부까지의 수직 거리가 클수록 커지고, 픽스쳐의 중심으로부터 나사까지의 수평 거리, 즉 나사의 직경이 클수록 작아진다.
또한, 크라운 상단의 측부에 작용하는 교합 하중에 의해 픽스쳐와 지대주의 나사 결합부에 작용하는 수평 응력은 다음과 같은 관계를 갖는다.
F2 * L3 = T = fx * L2
fx = F2 * L3/L2
위 식에 따르면, L3와 F2가 동일한 조건에서, 교합 하중(F2)에 의해 픽스쳐와 지대주의 나사 결합부에 작용하는 수평 응력(fx)는 나사의 직경(L2)이 커질 수록 작아진다.
다시 말하여, 크라운 상단의 측부에 작용하는 교합 하중에 의해 픽스쳐와 지대주의 나사 결합부에 작용하는 수평 응력는 픽스쳐의 중심축선으로부터 나사산까지의 수평 거리, 즉 나사의 직경이 커질 수록 작아진다.
이러한 관계에 기초하여 종래 기술의 치아 임플란트 구조물(100)과 제1 실시예의 치아 임플란트 구조물을 대비하여 보면, 본 발명의 제1 실시예에서는 픽스쳐(410)와 지대주(420)가 결합되는 나사(417, 424)가 치조골의 상단 위쪽으로 배치되므로 크라운 상단으로부터 나사 결합부까지의 수직 거리(L1)가 짧고, 또한, 별도의 결합 나사를 사용하지 않고 픽스쳐 상부(411)의 외부 표면에 숫나사(417)를 형성하고 지대주 자체에 나사(424)를 직접 형성하여 양자를 결합하므로 나사의 직경, 즉 거리 L2를 크게 할 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에서는 L1은 작게, 그리고 L2는 크게 되므로, 교합하중 (F1, F2)에 의해 픽스쳐와 지대주를 결합하는 나사에 작용하는 응력이 최소화한다.
반면, 도 1에 도시한 종래 기술의 치아 임플란트 구조물(100)에서는 픽스쳐(110)와 지대주(120)를 결합해주는 체결 나사(130)가 임플란트 구조물 전체에서 하부에서 체결되므로 크라운(140) 상단으로부터 나사 체결부까지의 수직 거리(L1)이 길고, 또한, 체결 나사(130)가 픽스쳐(110)의 내측에 형성되는 체결공(113)에 결합되므로 나사의 직경을 크게 할 수 없었다.
따라서, 종래 기술의 치아 임플란트 구조물(100)에서는 L1은 크게, 그리고 L2는 작게 되므로, 교합하중(F1, F2)에 의해 픽스쳐와 지대주를 결합하는 나사에 작용하는 응력이 크게 된다.
이와 같이, 본 발명의 제1 실시예의 치아 임플란트 구조물은 종래 기술의 치아 임플란트 구조물과의 구조적인 차이점으로 인하여 크라운에 작용하는 교합 하중에 의해 지대주와 픽스쳐를 결합하는 나사에 수평 방향으로 작용하는 응력이 최소화하고, 따라서 수평 방향으로 작용하는 응력에 의해 나사가 풀리거나 파절되는 문제점의 발생이 최소화한다.
또한, 전술한 종래 기술의 치아 임플란트 구조물과 제1 실시예에 따른 치아 임플란트 구조물의 구조적 차이점에 따르면, 종래 기술에 비해 본 발명에서는 픽스쳐(410)와 지대주(420)의 나사들(417, 424)는 그 직경이 크므로, 동일한 나사산 크기에 대해 넓은 나사 면적을 갖는다. 더욱이, 본 발명의 제1 실시예에서는 픽스쳐 내에 나사 결합부를 형성하여야 하므로 나사산의 크기를 크게 할 없었던 종래 기술에 비해 나사산의 크기를 크게 할 수 있다.
결국, 본 발명에서는 종래 기술에 비해 나사의 직경과 나사산의 크기를 크게 할 수 있으므로 교합 하중에 따른 응력을 받는 나사의 면적이 넓게 된다. 따라서, 본 발명에서는 동일한 수평 응력에 대해서도 단위 면적당의 응력이 작아지며, 수직 응력에 대해서도 나사 표면적의 증가로 인하여 단위 면적 당의 응력은 작아지고, 반복되는 교합 하중에 의해 나사가 풀리거나 파절되는 일이 적어도 감소한다.
도 4와 도 5로 돌아가면, 제1 실시예에 따른 치아 임플란트 구조물(400)에는 픽스쳐의 단차부(415)의 아래에 픽스쳐 하부(412)의 길이 방향으로 픽스쳐(410)의 재료를 제거하여 회전 축선(C)에 대해 서로 평행하게 배치되는 2개의 평면 형태의 유착면(413)이 형성되어 있다. 이 유착면(413)은 회전 축선(C)에 가장 가까운 지점이 픽스쳐(410)의 나사산(416)의 골 내측에 배치되는 깊이로 형성되어 있다.
치아 임플란트 구조물이 식립되는 치조골의 상부가 매우 좁은 경우에는 매우 작은 직경의 픽스쳐를 사용하여도 충분한 잔존 골폭을 확보할 수 없고, 더욱이 매우 작은 직경의 픽스쳐를 사용하는 경우에는 픽스쳐와 치조골 사이의 충분한 유착 면적을 얻을 수 없다.
그러나, 본 발명의 제1 실시예에 따른 치아 임플란트 구조물(400)에서는 치조골의 골폭이 좁은 측면과 맞닿는 픽스쳐(410)의 표면에서 재료를 제거하여 유착면(413)을 형성하고 있으므로, 이 유착면(413)과 맞닿는 치조골(10) 부분에서 충분한 잔존 골폭이 확보된다. 특히, 이 유착면(413)은 내측의 해면골(12)에 비해 비교적 골질이 치밀한 치밀골(11)의 상부와 맞닿게 되는 픽스쳐 하부(412)의 위쪽에 형성되므로, 교합 하중을 주로 지지하게 되는 치밀골(11)의 상부에서 치조골 조직과 픽스쳐의 유착을 증진시킨다.
따라서, 제1 실시예의 치아 임플란트 구조물에서는 치조골의 특정 부분의 골폭이 좁은 경우에 그러한 골폭에 맞추어 소직경의 픽스쳐를 사용하지 않고 충분한 유착 면적을 얻을 수 있는 대직경의 픽스쳐를 사용하면서도 골폭이 좁은 치조골 부위와 맞닿는 픽스쳐 표면에서 평면 또는 곡면으로 재료를 제거하여 요구되는 두께의 잔존 골폭을 유지할 수 있다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 치아 임플란트 구조물을 이용할 경우에 종래 기술에 따른 치아 임플란트 구조물을 이용하는 경우에 비해 동일한 잔존 골폭을 유지하면서도 유착 면적을 크게 할 수 있다는 점을 도 7을 참조하여 설명한다.
도 7에는 양측 방향으로 4mm의 골폭을 갖는 치조골(10)에 본 발명의 제1 실시예에 따른 임플란트 구조물의 픽스쳐(410)가 매식된 상태의 단면도가 도시되어 있다.
치조골의 양측 방향의 잔존 골폭 1mm를 확보하기 위해서는, 종래 기술의 픽스쳐는 2 mm 직경의 것을 사용할 수 밖에 없다.
반면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 픽스쳐(410)는 3 mm 직경의 것을 사용하고 서로 대향하는 위치에 픽스쳐(410)의 표면을 최대 깊이 0.5 mm로 절삭하여 평면형의 유착면(413)을 형성함으로써 유착면(413) 주변의 치밀골(110의 잔존 골폭을 1 mm로 유지하였다.
이 경우에 유착 면적에 상응하는 픽스쳐의 둘레 길이를 산출하여 보면, 각각 종래 기술의 픽스쳐(10)의 둘레 길이(L1)과 본 발명의 제1 실시예의 픽스쳐(410)의 둘레 길이(L2)는 다음의 식으로 산출할 수 있다. 여기서 종래기술의 픽스쳐의 직경(D1)은 2 mm, 본 발명의 제1 실시예의 픽스쳐의 직경(D2)는 3 mm이다.
도 7에서 본 발명의 제1 실시예의 픽스쳐(410)의 회전 중심에 대한 유착면(413) 양단 사이의 각도(θ3)는 83°, 유착면(213)의 길이(S)는 2.2 mm로 산출된다.
L1 = πD1 = = 6.28
L2 = 2πD2*(θ3/360) + 2S = 8.74
이와 같이, 동일한 치조골에 삽입되는 종래 기술의 픽스쳐와 본 발명의 제1 실시예의 픽스쳐에서는 동일한 잔존 골폭을 유지하면서도 본 발명의 제1 실시예의 픽스쳐의 둘레 길이가 종래 기술의 픽스쳐의 둘레 길이에 비해 39 % 길게 형성될 수 있으므로, 39 %의 유착 면적의 증대, 즉 39 %의 고정력 향상이 이루어지는 것을 확인할 수 있다.
한편, 도 1 내지 도 3에 도시한 종래 기술에 따른 치아 임플란트 구조물에서는 픽스쳐에 본 발명의 제1 실시예에 형성한 것과 같은 유착면(413)을 형성하는 것이 불가능하다.
종래 기술의 치아 임플란트 구조물들(100, 200, 300)은 픽스쳐(110, 210, 310)의 내측 중심에 체결 나사(130, 230, 330)를 삽입하여 체결하기 위한 체결공(113, 213, 313)을 형성하고 있으므로, 픽스쳐의 외측 표면에 유착면을 형성하면 체결공과 외측 표면 사이의 두께가 매우 얇아져서 유착면을 형성한 부위에서 픽스쳐의 강도가 극도로 취약해지거나 체결공이 노출되어 버리기 때문이다.
더욱이, 도 1 및 도 3에 도시한 유형의 종래 기술의 임플란트 구조물에서는 픽스쳐(110, 310)의 상단 측에 지대주(120, 320)가 삽입되는 장착면(112, 312)가 형성되어 있으므로, 그 외부 표면에 유착면을 형성하면 픽스쳐의 두께가 극도로 얇아지거나 장착면이 노출되어 버릴 수 있다.
그러나, 본 발명의 제1 실시예에서는 유착면(413)을 형성하는 픽스쳐 하부(412)는 체결공이나 장착면과 같은 픽스쳐의 내측에서 재료를 제거하는 요소가 마련될 필요가 없으므로, 유착면을 자유롭게 형성할 수 있다.
한편, 유착면은 치조골의 상태와 형태에 따라 다양한 형태로 픽스쳐의 표면에 걸쳐 1개 또는 여러개를 형성할 수 있는데, 치조골의 형태에 맞추어 다양한 형태로 형성하는 유착면의 예를 도 8에 도시하였다.
도 8에서는 치아 임플란트 구조물의 식립 방향에 대하여 수직한 단면에서 본 치조골의 불규칙하거나 일부가 유실된 상태 및 그러한 치조골에 식립된 픽스쳐의 단면을 보여주고 있다.
도 8에 도시한 본 발명의 실시예들에 따른 픽스쳐는 치밀골(11)의 골폭 및 해당 픽스쳐에 부착될 인공치아에 따라 여러가지 직경의 것을 사용하고 있는데, 도 8에서는 왼쪽으로부터 차례대로, 픽스쳐가 배치되는 주변 치조골의 잔존 골폭을 유지하기 위해 3곳의 표면에 평면의 유착면을 형성한 것(410-1), 2개의 평면으로 이루어진 유착면과 1개의 평면으로 이루어진 유착면을 형성한 것(410-2), 일면에만 평면의 유착면을 형성한 것(410-3), 양측에 오목한 곡면의 유착면을 형성한 것(410-4) 및 양측에 볼록한 곡면의 유착면을 형성한 것(410-5)이 도시되어 있다. 이러한 다양한 유착면의 배치와 형태는 단지 예시적인 것이고, 환자의 치조골의 형태와 상태에 따라 여러가지 형태의 유착면을 조합하여 사용할 수 있다.
다음으로 도 9 내지 도 12를 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 치아 임플란트 구조물(500)의 구조와 작용을 설명한다.
제2 실시예의 치아 임플란트 구조물(500)은 식립시에 치은(20)과 맞닿게 되는 부분이 픽스쳐(510)에 형성되어 있다는 점 및 제1 실시예와는 다른 구성의 유착(513)면이 형성되어 있다는 점에서 제1 실시예와 다르다.
이하에서는 제1 실시예와의 차이점을 중심으로 제2 실시예의 치아 임플란트 구조물의 구성과 작용에 대해 설명한다.
도 9와 도 10에 도시한 제2 실시예의 치아 임플란트 구조물(500)의 픽스쳐는(510)은 치조골에 식립되는 하부(512), 지대주(520)가 나사 결합되는 상부(511) 및 하부와 상부 사이에 배치되어 치은(20)과 접촉하게 되는 연결부(514)로 이루어져 있다.
픽스쳐 하부(512)는 그 전체가 치조골(10)에 식립되는데, 그 원주형의 표면에 나사산(516)이 형성되어 있어, 나사산(516)이 치조골(10)과 결합되고 치조골 조직과의 유착이 이루어지도록 해준다. 도면에는 도시하지 않았지만, 픽스쳐 하부(512)의 표면 일부에는 태핑 엣지가 형성될 수 있다.
픽스쳐의 상부(511)는 제1 실시예의 픽스쳐 상부(411)과 마찬가지로 절두 원추형으로 형성되고 그 표면에 숫나사(517)가 형성되어 있다.
픽스쳐의 연결부(514)는 상측으로 갈수록 직경이 커지는 원주형상으로 형성되고, 그 상단은 픽스쳐 상부(511)의 하단보다 직경이 커서 픽스쳐 상부(511)의 하단 둘레로 단차부(515)가 형성되어, 여기에 지대주(520)의 하단이 맞닿아 지지된다.
지대주는(520)는 외측 표면에 인공 치아인 크라운(430)이 부착되는 표면이 형성되고, 내측으로는 상단 아래에서 하단까지 공동(523)이 형성되어 있는데, 이 공동(523)은 지대주(520)의 상단쪽으로 갈수록 직경이 작아지는 절두 원추형으로 형성되어 있다. 이 공동(523)에는 암나사(524)가 형성되어 픽스쳐 상부(511)의 숫나사(517)가 맞물린다.
이러한 구성에 따라, 따라서, 픽스쳐(510)를 치조골(10)에 식립한 후에, 픽스쳐 상부(511)를 지대주(520)의 공동(523)에 삽입하면서 픽스쳐(510)의 숫나사(417)을 지대주(420)의 암나사(424)에 나사 결합함으로써, 지대주(420)가 픽스쳐(410)에 결합되며, 이 때, 지대부 하부(421)의 하단은 픽스쳐 하부(411) 상단의 단차부(415) 맞닿아 지지된다.
이상과 같은 구성에 따른 본 실시예에 따른 치아 임플란트 구조물(500)의 식립 과정은 제1 실시예에 따른 치아 임플란트 구조물(400)의 식립 과정 및 종래 기술에 대비한 효과는 동일하므로, 그 설명은 생략한다.
한편, 픽스쳐 하부(512)의 상단, 즉 연결부(514)와의 경계로부터 그 하단까지는 픽스쳐의 회전 축선(C)에 수직한 평면에서 원호형 단면을 갖는 형태로 픽스쳐(410)의 재료가 제거된 4개의 유착면(513)이 90° 간격을 두고 형성되어 있다. 이러한 유착면(513)은 치조골(10), 특히 교합 하중을 주로 받아 지지하는 치밀골(11) 상부와의 유착 면적을 증대시키기 위해 형성하는 것이다.
이러한 유착면(513)은 그 원호의 중심이 픽스쳐(510)의 나사산(517)의 내측으로 배치되어, 유착면(513)에서는 나사산(517)이 제거되어 있으며 회전축선(C) 쪽으로 나사산(517)의 나사골 내측까지 연장되어 있다.
도 11을 참조하면, 유착면(513)은 픽스쳐 하부(512)의 지름(D)의 1/4의 지름(d)을 갖는 원호를 그 중심이 픽스쳐 하부(512) 표면으로부터 1/20 D 거리만큼 내측에 놓이도록 형성하였다. 이렇게 형성된 유착면(513)은 그 중심에 대해 약 203°의 원호각(θ2)을 갖고, 픽스쳐(510)의 중심에 대해서는 29°의 원호각(θ1)을 갖는다.
유착면(513)의 크기는 결국 픽스쳐(510)의 회전 축선(C)에 수직한 단면 상에서 픽스쳐 표면의 둘레 길이에 비례하므로, 픽스쳐 표면의 둘레 길이가 이 유착면(513)에 의해 어떻게 증대되는지를 확인할 수 있다.
서로 동일한 직경(D)을 갖는 종래 기술에 따른 치아 임플란트 구조물의 픽스쳐의 둘레 길이(L1)와 본 발명의 제2 실시예에 따라 4개의 유착면(513)이 형성된 픽스쳐의 둘레 길이(L2)는 다음의 식으로 표현할 수 있다. 여기서, d = 1/4 D, θ1 = 29°, θ2 = 203°이므로, 이 값을 아래 식에 대입하였다.
L1 = πD
L2 = πD - 4πD θ1/360 + 4πdθ2/360 = 1.24 πD
유착면이 없는 종래 기술의 픽스쳐, 즉 직경 D를 갖는 픽스쳐의 둘레 길이(L1)는 πD이므로, 본 발명에 따른 유착면(113)의 형성에 의해 0.24πD만큼의 둘레 길이의 증대, 즉, 24 %의 둘레 길이 또는 유착면적의 증대가 달성되었음을 알 수 있다.
이러한 효과는 실제의 임플란트 시술에 있어서 상당히 중요한 임상적 의의를 갖는다. 픽스쳐의 둘레 길이에 좌우되는 픽스쳐와 치조골 조직의 유착 면적은 임플란트 시술에 의해 식립되는 인공 치아가 저작력을 받을 때 발생하는 응력을 견디는 픽스쳐의 고정력을 좌우하는데, 동일한 직경의 픽스쳐에서 24%의 유착 면적의 증대는 픽스쳐의 고정력이 상당히 향상된다는 것을 의미한다.
다른 측면에서 보면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 치아 임플란트 구조물에서는 종래 기술의 구조물에 비해 더 작은 직경의 픽스쳐를 사용하여도 동일한 고정력을 얻을 수 있다는 것을 의미한다.
이러한 효과로 인하여, 특히 치조골의 골폭이 좁아서 충분히 큰 직경의 픽스쳐를 식립할 수 없고, 특히 픽스쳐 삽입 후의 최소한의 잔존 골폭을 유지하기 위해 작은 직경의 픽스쳐를 선택할 할 수 밖에 없는 경우에도, 본 발명에 따라 유착면을 형성한 경우에는 작은 직경의 픽스쳐에서도 충분한 유착 면적을 확보할 수 있게 된다.
전술한 본 발명의 제2 실시예에서는 유착면을 원호형의 표면으로 형성하였지만, 이러한 원호형 외에도, 도 12에 도시한 바와 같은 'ㄷ'자형의 유착면(513-1) 및 'V'자형 유착면(513-2)을 형성할 수 있으며, 유착면의 형상은 이러한 형태에 한정되지 않는다.
한편, 도 1 내지 도 3에 도시한 종래 기술에 따른 치아 임플란트 구조물에서는 전술한 제2 실시예에서 설명한 바와 같은 픽스쳐 하부의 표면으로부터 오목하게 형성하는 유착면을 형성할 수 없다.
제1 실시예에서 설명한 바와 같이, 종래 기술에 따른 치아 임플란트 구조물은 치조골과 결합되는 픽스쳐 부분, 특히 치조골 중 치밀골이 맞닿게 되는 픽스쳐 하부의 상단쪽에 결합 나사가 체결되는 체결공이 형성되므로, 이 부분의 픽스쳐의 표면에 전술한 오목한 형태의 유착면을 형성하면, 체결 나사가 체결되는 체결공 또는 지대주가 결합되는 장착면이 외부로 드러나게 될 정도로 픽스쳐의 외벽 두께가 얇아지기 때문이다.
그러나, 본 발명의 제2 실시예에서는, 제1 실시예와 마찬가지로, 유착면(513)을 형성하는 픽스쳐 하부(512)에 체결공이나 장착면과 같은 픽스쳐의 내측에서 재료를 제거하는 요소가 마련될 필요가 없으므로, 유착면을 자유롭게 형성할 수 있다.
이상 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으며, 본 발명은 이러한 실시예들에 한정되지 않으며, 특허청구의 범위에 기재된 범위에서 다양한 변경과 변형 및 구성의 부가가 가능하며, 그러한 다양한 변경과 변형이 가해지거나 구성이 부가된 것은 본 발명의 범위에 속하는 것이다.

Claims (4)

  1. 치조골에 고정되는 픽스쳐 및 이 픽스쳐에 결합되고 인공 치아가 부착되는 지대주를 포함하여 인공 치근을 형성하는 치아 임플란트 구조물로서,
    상기 픽스쳐는 상기 치조골에 고정되는 하부와 상기 지대주가 결합되는 상부를 포함하고,
    상기 픽스쳐의 하부 표면에는 그 일부 또는 전체에 치조골에 고정되기 위한 제1 나사가 형성되고, 상기 픽스쳐의 하부는 상기 제1 나사의 회전 축선을 따라 연장되는 형상을 가지며,
    상기 픽스쳐의 상부 표면에는 그 일부 또는 전체에 제2 나사가 형성되고, 상기 제2 나사의 회전 축선을 따라 연장되는 형상을 가지며,
    상기 지대주는 인공 치아가 부착되는 외측 표면이 형성되고 내측에 상기 픽스쳐의 상부가 삽입되는 공동이 형성되며, 상기 공동의 표면의 일부 또는 전체에는 상기 픽스쳐의 제2 나사와 나사 결합하는 제3 나사가 형성되고,
    상기 지대주 내측의 공동과 상기 픽스쳐의 상부는 상단으로 갈수록 직경이 작아지는 절두 원추 형상으로 형성되며,
    상기 픽스쳐의 상부가 상기 지대주의 공동에 삽입되면서 상기 픽스쳐의 제2 나사와 상기 지대주의 제3 나사가 서로 결합함으로써, 상기 픽스쳐와 상기 지대주가 결합되는 것인 치아 임플란트 구조물.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 픽스쳐의 상부와 하부 사이에는 치은과 맞닿는 연결부가 형성되고, 상기 연결부의 상단은 상기 지대주의 하단과 맞닿는 것인 치아 임플란트 구조물.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 지대주는 그 상부에 인공 치아가 부착되는 상기 외측 표면이 형성되고 하부에는 치은과 맞닿는 연결부가 형성되며, 상기 연결부의 하단은 상기 픽스쳐 하부의 상단과 맞닿는 것인 치아 임플란트 구조물.
  4. 청구항 1 내지 3 중 어느 하나의 청구항에 있어서,
    상기 픽스쳐 하부의 표면에는 상기 치조골과의 유착 면적이 증대되도록 그 재료의 일부가 제거되어 상기 회전 축선을 향하여 상기 나사의 골 내측으로 오목하게 형성되는 유착면 또는 상기 픽스쳐를 둘러싸는 치조골의 최소 두께가 유지되고 상기 치조골과의 유착 면적이 증대되도록 상기 회전 축선을 향하여 상기 나사의 골 내측으로 연장되며 편평면 또는 곡면으로 형성되는 유착면이 상기 픽스쳐 하부에서 그 길이 방향으로 연장되어 형성되는 것인 치아 임플란트 구조물.
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