CH673579A5

CH673579A5 -

Info

Publication number: CH673579A5
Application number: CH272/87A
Authority: CH
Inventors: Karin Dr Rer Nat Naumann; Gunter Dr Rer Nat Carl; Wolfram Dr Sc Nat Hoeland; Werner Prof Dr Rer Nat H Vogel; Jens Dr Sc Med Gummel; Wilfried Dr Med Purath; Thomas Dr Med Schubert; Ralf Dr Sc Med Dr Med Pinkert; Hans Prof Dr Sc Med Gliem; Siegfried Deutschmann; Christian Dr Damme
Original assignee: Jenaer Glaswerk Veb
Priority date: 1986-01-27
Filing date: 1987-01-27
Publication date: 1990-03-30
Also published as: FR2602970A1; AT388656B; ATA2887A; FR2602970B1; FR2602969B1; FR2597091A1; FR2597091B1; DE3643416A1; FR2602969A1

Description

BESCHREIBUNG DESCRIPTION

Die Erfindung betrifft bioaktive Dauerimplantate aus speziellen Glaskeramiken, die in der Humanmedizin, insbesondere als Hartgewebsersatz, anwendbar sind. Die Dauerimplantate können z.B. in der Orthopädie, Stomatologie, Kiefer-Gesichtschirurgie, Hals-Nasen-Ohren- und Augenheilkunde verwendet werden. The invention relates to bioactive permanent implants made of special glass ceramics which can be used in human medicine, in particular as a hard tissue substitute. The permanent implants can e.g. used in orthopedics, stomatology, maxillofacial surgery, ear, nose and throat and ophthalmology.

Zur Charakterisierung der bekannten technischen Lösungen auf dem Gebiet der Entwicklung von Dauerimplantaten für den Einsatz in der Humanmedizin sind insbesondere zwei Gesichtspunkte näher zu analysieren: To characterize the known technical solutions in the field of the development of permanent implants for use in human medicine, two aspects in particular need to be analyzed in more detail:

Erstens, die Mängel des Standes der Technik, die durch die Art des Werkstoffes hervorgerufen werden und zweitens, die Mängel bekannter Dauerimplantate, die durch ihre Gestalt, ihre äussere Form hervorgerufen werden. First, the shortcomings of the prior art, which are caused by the type of material, and secondly, the shortcomings of known permanent implants, which are caused by their shape, their outer shape.

Hinsichtlich geeigneter Werkstoffe für Implantate zum Hartgewebsersatz in der Humanmedizin sind neben Metallen in jüngster Zeit vor allem Sinterkeramiken, Gläser und Glaskeramiken bekannt geworden. Während die Metalle den Nachteil besitzen, dass sie keine bioaktiven Eigenschaften besitzen, konnten Keramiken, z. B. auf Hydroxylapatit-basis, Biogläser und Bioglaskeramiken vorgestellt werden, die bioaktiv sind, also einen direkten bindegewebsfreien Verbund zum lebenden Knochen ausbilden. Derartige bioaktive Glaskeramiken werden z.B. in der DE-OS 2 818 630, der DE-OS 2 326 100 und der DE-OS 3 435 348 beschrieben. With regard to suitable materials for implants for hard tissue replacement in human medicine, in addition to metals, sintered ceramics, glasses and glass ceramics have recently become known. While the metals have the disadvantage that they have no bioactive properties, ceramics, e.g. B. are based on hydroxyapatite, bio glasses and bio glass ceramics that are bioactive, that is, form a direct connective tissue-free bond to the living bone. Such bioactive glass ceramics are e.g. in DE-OS 2 818 630, DE-OS 2 326 100 and DE-OS 3 435 348.

Aber auch diese bioaktiven Gläser, Keramiken und Glaskeramiken besitzen zum Teil beträchtliche Nachteile hinsichtlich ihrer Eignung als Dauerimplantate — trotz der bioaktiven Eigenschaften. Dies wird in den folgenden Beispielen konkreter Anwendungsfälle deutlich. However, these bioactive glasses, ceramics and glass ceramics also have considerable disadvantages in terms of their suitability as permanent implants - despite their bioactive properties. This becomes clear in the following examples of specific applications.

Die Beispiele belegen gleichzeitig das Wechselverhältnis zwischen Werkstofftyp und Form der Implantate, wobei in diese Diskussion bioaktive Implantate, wie z. B. Gläser und Glaskeramiken und biokompatible Implantate, wie z.B. die Metalle, einbezogen werden: The examples also demonstrate the interrelation between the type of material and the shape of the implants. In this discussion, bioactive implants, such as. B. glasses and glass ceramics and biocompatible implants, e.g. the metals to be included:

— Für den Hartgewebsersatz in der Humanmedizin nimmt der Zahnersatz bzw. der Zahnwurzelersatz einen besonderen Stellenwert ein. Alle bisher entwickelten Implantate besitzen jedoch den Nachteil, dass sie nicht dem jeweils spezifischen extrahierten Zahn/bzw. der Zahnwurzel in ihrer Gestalt nachgebildet sind, sondern dass sie Fertigprodukte einer vorgegebenen Form darstellen (DE-OS 3 112 868, DE-OS 2 733 394, DE-OS 2 755 751, DE-OS 2 717 506, DE-OS 2 659 591) und zur Herstellung des Implantatbettes im menschlichen Knochen komplizierte Fräswerkzeuge erforderlich sind. Eine Anpassung des Implantats an physiologische oder anatomische Gegebenheiten sind ausgeschlossen und damit ist die Anwendung bisher bekannter Implantate zum Prämolaren- und Molarenersatz im Oberkiefer nicht möglich und im Unterkiefer mit Problemen behaftet. Durch Beschichtung von Metallen, die biokompatibel sind und nur eine Kontaktosteogenese bewirken, mit bioaktiven Material konnte die angestrebte Verbundosteogenese (Bioaktivität) für Zahnimplantate erreicht werden. Verwendet wurden Glaskeramiken und Gläser unterschiedlicher Zusammensetzung (DE-OS 2 659 591, DE-OS 2 717 506, DE-OS 2 733 394, DE-OS 3 112 868 u.a.). Der Nachteil besteht aber darin, dass die entwickelten Implantate eine zum Teil komplizierte Mechanik zur Aufnahme des prothetischen Zahnkronenersatzes, insbesondere zur Verminderung des Kaudrucks im Knochen, benötigen. - For the hard tissue replacement in human medicine, the tooth replacement or the tooth root replacement is of particular importance. However, all implants developed so far have the disadvantage that they do not match the specific extracted tooth or. the tooth root are reproduced in their shape, but that they represent finished products of a predetermined shape (DE-OS 3 112 868, DE-OS 2 733 394, DE-OS 2 755 751, DE-OS 2 717 506, DE-OS 2 659 591) and complicated milling tools are required to manufacture the implant bed in human bone. Adaptation of the implant to physiological or anatomical conditions is excluded and the use of previously known implants for premolar and molar replacement in the upper jaw is therefore not possible and there are problems in the lower jaw. By coating metals that are biocompatible and only cause contact osteogenesis with bioactive material, the desired composite osteogenesis (bioactivity) for dental implants could be achieved. Glass ceramics and glasses of different compositions were used (DE-OS 2 659 591, DE-OS 2 717 506, DE-OS 2 733 394, DE-OS 3 112 868 and others). The disadvantage, however, is that the implants developed require mechanics that are sometimes complicated to accommodate the prosthetic crown replacement, in particular to reduce the chewing pressure in the bone.

Ein weiterer Nachteil bisher bekannter bioaktiver Implantate für den Zahnwurzelersatz besteht in der unkontrollierten Oberflächenlöslichkeit und der daraus resultierenden bindegewebigen Einschneidung, wodurch eine Minderung der Anregung zur Verbundosteogenese durch Materialalterung und Änderung der Oberflächen resultiert. Die bekannten Bioglaskeramiken sind intraoperativ nur unzureichend korrigierbar und damit anatomischen Gegebenheiten nicht anpassbar, was für die Stabilisierung der Zahnwurzel nachteilig ist. Die für die intradentale Abdeckelung des Pulpen-kavums verwendeten Kalziumhydroxydpräparate mit selbsthärtendem Zahnzement besitzen den Nachteil, dass toxische Schädigungen und mechanische Irritationen des empfindlichen Zahnpulpengewebes auftreten können. Another disadvantage of previously known bioactive implants for tooth root replacement is the uncontrolled surface solubility and the resulting connective tissue incision, which results in a reduction in the excitation for composite osteogenesis due to material aging and changes in the surfaces. The known bioglass ceramics can only be insufficiently corrected intraoperatively and thus cannot be adapted to anatomical conditions, which is disadvantageous for the stabilization of the tooth root. The calcium hydroxide preparations with self-hardening dental cement used for the intradental covering of the pulp cavity have the disadvantage that toxic damage and mechanical irritation of the sensitive tooth pulp tissue can occur.

— Zur Korrektur von Fehlstellungen oder Missbildungen des menschlichen Stütz- und Bewegungsapparates werden neben körpereigenen Transplantaten, die die Risiken einer Zweitoperation und die biologische Schwächung des Spanentnahmelagers beinhalten, in grossem Umfang metallische Implantate eingesetzt. Solche Metallimplantate wie Metallnetze (DE-PS 3 106 917) oder Schrauben und Platten besitzen den Nachteil, dass sie durch stattfindende Elektrolysevorgänge und das meist nicht bioinerte Verhalten der Materialien nur vorübergehend im Organismus verbleiben können, also keine Dauerimplantate darstellen. Ein direkter Verbund zwischen Knochenlager und Implantat ist mit metallischen Werkstoffen auch durch entsprechende poröse oder andersartige Oberflächengestaltungen, wie z.B. in der DE-OS 2 127 843 und in der DE-OS 2 755 762 beschrieben, nicht möglich. Die intensive mechanische Verzahnung ist bestenfalls auf eine Kontaktosteogenese zurückzuführen. - In order to correct malpositions or deformities of the human support and locomotor system, metal implants are used to a large extent in addition to the body's own transplants, which contain the risks of a second operation and the biological weakening of the chip removal bearing. Such metal implants such as metal nets (DE-PS 3 106 917) or screws and plates have the disadvantage that they can only remain temporarily in the organism due to electrolysis processes and the mostly non-bioinert behavior of the materials, ie they are not permanent implants. A direct bond between the bone bed and the implant is also possible with metallic materials by means of appropriate porous or different surface designs, e.g. described in DE-OS 2 127 843 and in DE-OS 2 755 762, not possible. The intensive mechanical interlocking is at best due to contact osteogenesis.

Eine Beschichtung der Metallimplantate mit bioaktiven Gläsern und Glaskeramiken, wie z.B. DE 2 659 591, DE-OS A coating of the metal implants with bioactive glasses and glass ceramics, e.g. DE 2,659,591, DE-OS

2 717 506, DE-OS 2 755 751, DE-OS 2 733 394, DE-OS 2,717,506, DE-OS 2,755,751, DE-OS 2,733,394, DE-OS

3 112 868, erbrachte zwar die Erzielung bioaktiver Eigenschaften, jedoch traten unkontrollierte Oberflächenlöslich-keiten nachteilig auf. Ein weiterer Nachteil dieser Implantate besteht darin, dass sie mit herkömmlichen Werkzeugen mechanisch nicht bearbeitbar sind, so dass eine Korrektur der Form unter Operationsbedingungen nicht möglich ist. Dieser Nachteil trifft auch für Kalziumphosphatbeschichtungen auf Titankörpern zu (DE-OS 2 928 007). 3 112 868, achieved the achievement of bioactive properties, but uncontrolled surface solubilities occurred disadvantageously. Another disadvantage of these implants is that they cannot be machined mechanically with conventional tools, so that the shape cannot be corrected under operating conditions. This disadvantage also applies to calcium phosphate coatings on titanium bodies (DE-OS 2 928 007).

— Weitere bekannt gewordene technische Lösungen von Implantaten, insbesondere zur Anwendung auf orthopädischem Gebiet, besitzen zusätzlich den Nachteil, dass zur Verankerung der bioinaktiven Implantate, wie z. B. Metalle oder Sinterkorund, zusätzlich Knochenzement erforderlich ist. - Other known technical solutions for implants, in particular for use in the orthopedic field, have the additional disadvantage that for anchoring the bioinactive implants, such as. B. metals or sintered corundum, additional bone cement is required.

— Ähnliche Nachteile wie die Metalle besitzen auch organische Polymerwerkstoffe, die als Implantate für den Hartgewebsersatz Anwendung finden. Wenngleich z.B. hinsichtlich der physikalischen Eigenschaften beider Werkstoffgruppen beträchtliche Unterschiede bestehen und auch aus Polymeren (Plastwerkstoffe) durch gute Bearbeitungsmöglichkeiten relativ komplizierte Teile, die Fixations- und Haltefunktionen ausfüllen können, hergestellt werden können, so sind diese Materialien jedoch nicht bioaktiv. - Similar disadvantages as the metals also have organic polymer materials, which are used as implants for hard tissue replacement. Although e.g. There are considerable differences with regard to the physical properties of the two material groups, and relatively complex parts that can perform fixation and holding functions can also be produced from polymers (plastic materials) due to good processing options, but these materials are not bioactive.

Die Entwicklung bioaktiver Glaskeramiken, die maschinell bearbeitbar sind und aus den Erfahrungen der Tierexpe- ' rimente in der Medizin verwendet werden können, werden in der DD-WP 219 017 und DD-WP 238 619 beschrieben. The development of bioactive glass ceramics which can be machined and which can be used in medicine from the experience of animal experiments are described in DD-WP 219 017 and DD-WP 238 619.

Ziel der Erfindung ist die Entwicklung von bioaktiven Dauerimplantaten aus einem universell einzusetzenden Werkstoff, der sich gegenüber den bisher bekannten Implantaten für den Hartgewebsersatz in der Humanmedizin durch herausragende Eigenschaftskombinationen auszeichnen soll und womit durch entsprechende Formgestaltung teilweise völlig neue Einsatzgebiete und -möglichkeiten erschlossen werden sollen. The aim of the invention is the development of bioactive permanent implants made of a universally usable material, which is to be distinguished from the previously known implants for hard tissue replacement in human medicine by outstanding combinations of properties and which is intended to open up completely new areas of application and possibilities in some cases by appropriate design.

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4 4th

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, bioaktive Dauerimplantate für den Hartgewebsersatz in der Humanmedizin zu entwickeln, wobei diese Entwicklung in der Einheit von Werkstofftyp, Zusammensetzung und Gefüge, Form und Gestalt der Erzeugnisse vorzunehmen ist und nur ein Grundwerkstoff eine umfassende Formgestaltung von Dauerimplantaten unter Nutzung der vorteilhaften Materialeigenschaften garantieren soll. The object of the invention is to develop bioactive long-term implants for hard tissue replacement in human medicine, this development being carried out in the unity of material type, composition and structure, shape and design of the products and only one basic material for comprehensive shaping of long-term implants using the to guarantee advantageous material properties.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die bioaktiven Dauerimplantate aus maschinell bearbeitbarer bioaktiver Glaskeramik der Zusammensetzung in This object is achieved according to the invention in that the bioactive permanent implants made of machine-workable bioactive glass ceramic of the composition in

Masse-% Dimensions-%

SiO-. SiO-.

= 29,5- = 29.5-

■32,5 ■ 32.5

A1-.Ö, A1-.Ö,

= 14,5- = 14.5-

■17,5 ■ 17.5

MgO MgO

= 14,5- = 14.5-

16,5 16.5

Na->0 Na-> 0

= 2,0- = 2.0-

3,0 3.0

K?Ö K? Ö

= 5,5- = 5.5-

6,5 6.5

F F

= 5,0- = 5.0-

6,0 6.0

CaO CaO

= 13,0- = 13.0-

15,0 15.0

PÏOÎ PÏOÎ

= 10,0- = 10.0-

12,0 12.0

und den ausgeschiedenen Kristallphasen Glimmer von 50 Vol.-% bis 80 Vol.-% und Apatit von 15 Vol.-% bis 30 Vol.-% bestehen und dass die Massivkörper aus dieser Glaskeramik zur Substitution kranker, fehlgebildeter oder beschädigter menschlicher Knochen der Gestalt der gesunden menschlichen Knochen entsprechen und dass zur Korrektur von Fehlstellungen oder Missbildungen die Massivkörper eine einfache, von der natürlichen Gestalt der menschlichen Knochen abweichende Gestalt aufweisen. and the excreted crystal phases of mica from 50% by volume to 80% by volume and apatite from 15% by volume to 30% by volume, and that the solid bodies made of this glass ceramic for the substitution of diseased, malformed or damaged human bones of the shape correspond to healthy human bones and that to correct malpositions or deformities, the solid bodies have a simple shape that deviates from the natural shape of human bones.

Damit wurde überraschend gefunden, dass mit einem einzigen Dauerimplantatwerkstoff, wie anhand des sehr eng begrenzten Zusammensetzungsbereiches belegt ist, ein für den Hartgewebsersatz universell anwendbarer Werkstoff besonders geeignet ist. Das wurde offensichtlich dadurch ermöglicht, dass das speziell erzielte Gefüge des Werkstoffes aus 50—80 Vol.-% Glimmer, 15—30 Vol.-% Apatit und Glasphase nur bei dieser speziellen Zusammensetzung die Herstellung der erfindungsgemässen Dauerimplantate in ihrer Form und mit ihren besonderen Eigenschaften erlaubt. Die Gefügestruktur, wie Grösse und «Anordnung» der Kristalle zueinander und im Bezug auf die Glasphase, besitzt dabei eine grosse Bedeutung. Die vorteilhaften Eigenschaften der erfindungsgemässen bioaktiven Dauerimplantate wird vor allem die vielfältigen Möglichkeiten der Urfor-mung. die z. B. Schleuderguss und Verpressen einschliessen, die ausgezeichnete maschinelle Bearbeitbarkeit, die überraschend hohe Bioaktivität, die ausgezeichnete Langzeitstabilität sowie die Kombination der physikalisch-chemischen und mechanischen Parameter. Nur dieses Zusammenwirken all dieser Eigenschaften bzw. die komplexe Realisierung dieses Bedingungsgefüges in der Einheit von Art des Werkstoffes, Zusammensetzung, Gefüge, spezielle Eigenschaften und Gestalt der Produkte ermöglichte die breite Anwendung und Überwindung der Nachteile des Standes der Technik. It was surprisingly found that with a single permanent implant material, as evidenced by the very narrowly limited composition range, a material that is universally applicable for hard tissue replacement is particularly suitable. This was obviously made possible by the fact that the structure of the material made of 50-80% by volume of mica, 15-30% by volume of apatite and glass phase was achieved only with this special composition, the manufacture of the permanent implants according to the invention in their shape and with their particular Properties allowed. The microstructure, such as the size and «arrangement» of the crystals to each other and in relation to the glass phase, is of great importance. The advantageous properties of the bioactive permanent implants according to the invention will above all be the diverse possibilities of the original formation. the z. B. centrifugal casting and pressing include, the excellent machinability, the surprisingly high bioactivity, the excellent long-term stability and the combination of the physical-chemical and mechanical parameters. Only this interaction of all these properties or the complex realization of this condition structure in the unity of the type of material, composition, structure, special properties and shape of the products enabled the broad application and overcoming of the disadvantages of the prior art.

Die Vorteile, dass ein einziger Werkstoff eine umfangreiche Anwendung als bioaktives Dauerimplantat sichert, sind vielfältig. Das beginnt mit der vorteilhaften Urformung, die für unterschiedliche Ausgangsprodukte unter ähnlichen oder gleichen technisch technologischen Bedingungen erfolgen kann. Weiterhin kann die Bearbeitung und Höherveredlung der Glaskeramik nach einheitlichen Kenngrössen erfolgen und die Handhabung bei der unmittelbaren Anwendung in der Medizin kann vereinheitlicht werden, selbst für den Versand ergeben sich Vorteile. The advantages that a single material ensures extensive use as a long-term bioactive implant are many. It starts with the advantageous master shaping, which can take place for different starting products under similar or the same technical and technological conditions. Furthermore, the processing and upgrading of the glass ceramic can be carried out according to uniform parameters and the handling for direct use in medicine can be standardized, even for shipping there are advantages.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemässen Dauerimplantate besteht darin, dass Zusatzkomponenten im Werkstoff wie z. B. FeO. Fe203. TiCK Mn02, NiO. Cr2Oj bis 2 Masse-% und CI" bis 1 Masse-% z.B. zur Farbgebung enthalten sein können, ohne dass dessen vorteilhafte Grundeigenschaften verschlechtert werden. Im Fall der Cl "-Zusätze wird sogar eine Verbesserung der schmelztechnologischen Eigenschaften erzielt. Another advantage of the permanent implants according to the invention is that additional components in the material such as. B. FeO. Fe203. TiCK Mn02, NiO. Cr2Oj up to 2% by mass and CI "up to 1% by mass, for example for coloring, can be contained without its advantageous basic properties being impaired. In the case of the Cl" additions, an improvement in the technological properties of the melt is even achieved.

Diese Färbung von Implantaten ist besonders günstig für Anwendungen im Zahnbereich, wo aus ästhetischen Gründen weitgehend die natürliche Zahnfärbung erreicht werden kann. This staining of implants is particularly favorable for applications in the tooth area, where natural tooth staining can largely be achieved for aesthetic reasons.

Die vorteilhafte Formgebung der erfindungsgemässen Dauerimplantate in Einheit von Urformung und Bearbeitung ermöglicht menschliche Knochen in ihrer ursprünglichen Gestalt direkt nachzubilden, was für die Anwendung als Hartgewebsersatzmaterial beim Menschen sehr vorteilhaft ist und einen wesentlichen Fortschritt gegenüber dem Stand der Technik erbringt. Solche speziellen Implantate werden z.B. in der Kiefer-Gesichts-Chirurgie oder der Hals-Nasen-Ohren-Heilkunde benötigt, wo bisher zum Teil aus Einzelteilen bestehende, oft nicht passfahige, mechanisch schlecht verankerte Implantate verwendet werden. Zu dieser Art erfindungsgemässer Dauerimplantate gehören z.B. die den Schädelknochen oder Teilbereichen, dem Jochbein oder dem Orbitaboden oder den Zähnen direkt nachgebildete Implantate. Zusätzliche Verankerungen, z.B. Bohrungen, sind möglich. The advantageous shaping of the permanent implants according to the invention in the unit of original shaping and processing enables human bones to be directly reproduced in their original shape, which is very advantageous for use as a hard tissue replacement material in humans and brings about a significant advance over the prior art. Such special implants are e.g. in maxillofacial surgery or ear, nose and throat medicine, where implants that are sometimes made up of individual parts and are often not fit, are mechanically poorly anchored. This type of permanent implant according to the invention includes e.g. the implants directly simulating the skull bones or partial areas, the zygomatic bone or the orbital floor or the teeth. Additional anchors, e.g. Drilling is possible.

Unter den erfindungsgemässen Dauerimplantaten, die der Form menschlicher Knochen direkt nachgebildet sind, nehmen die Zahnimplantate als typische Vertreter ihrer Hauptgruppe, neben Orbitabodenimplantaten usw., einen besonderen Stellenwert ein. Diese erfindungsgemässen bioaktiven Dauerimplantate in der Form menschlicher Zähne werden individuell nach dem jeweiligen aus seinem Zahnfach entfernten menschlichen Zahn durch direkte Nachbildung/Abformung hergestellt. Dazu kann nach Modellierung des menschlichen Zahnes, z. B. durch Wachsmodellierung, beispielsweise ein Schleudergussverfahren zur Anwendung kommen, um die Implantathalbfertigerzeugnisse herzustellen. Der Vorteil gegenüber dem Stand der Technik besteht vor allem darin, dass eine wesentlich verbesserte mechanische Verankerung der Zahnimplantate erzielt wird, denn das Implantat hat einen festen Sitz im Zahnfach, es kommt durch die hohe Bioaktivität zum direkten Verbund zwischen Implantat und Zahnfach. Bei bekannten Zahnimplantaten ist zur Verhinderung der Rotation und zur Verbesserung der Verankerung der Implantate die Oberfläche mit Retentionen versehen. Diese Retentionen sind für die erfindungsgemässen Implantate nicht unbedingt erforderlich. Among the long-term implants according to the invention, which are directly modeled on the shape of human bones, the dental implants, as typical representatives of their main group, take on special importance in addition to orbital floor implants, etc. These bioactive permanent implants according to the invention in the form of human teeth are produced individually by direct replication / molding according to the respective human tooth removed from its tooth compartment. For this, after modeling the human tooth, e.g. B. by wax modeling, for example, a centrifugal casting process are used to manufacture the semi-finished implant products. The advantage over the prior art is above all that a significantly improved mechanical anchoring of the dental implants is achieved because the implant has a firm fit in the tooth compartment, and the high bioactivity leads to a direct bond between the implant and the tooth compartment. In known dental implants, the surface is provided with retentions to prevent rotation and to improve the anchoring of the implants. These retentions are not absolutely necessary for the implants according to the invention.

Die erfindungsgemässen Dauerimplantate in der Form menschlicher Zähne können erfindungsgemäss eine Kombination aus massiven Einzelkörpern aus Glaskeramik darstellen. Diese Einzelkörper haben die Gestalt von Zahnwurzeln und Zahnkronen bzw. Teile dieser. Gleichzeitig ist es möglich, dass auf eine die erfindungsgemässe Glaskeramikzahnwurzel z.B. eine Metallkrone oder Teile dieser aufgebracht werden. Spezielle Formen, wie dies erfindungsgemäss durch halbkreisförmige oder elliptische Querschnitte und Zapfenanordnungen an der Zahnwurzel zur Aufnahme von Kronenimplantaten darstellen, sichern eine gute Passfähigkeit und erhöhte Funktionstüchtigkeit der Implantate. Diese Funktionstüchtigkeit für besonders belastete Partien kann durch Einbringen eines hochfesten Körpers z.B. eines Metallstiftes in das Zahnwurzelimplantat erhöht werden. Dazu besitzt das Zahnwurzelimplantat eine Bohrung mit Gewinde. The permanent implants according to the invention in the form of human teeth can, according to the invention, represent a combination of solid individual bodies made of glass ceramic. These individual bodies have the shape of tooth roots and tooth crowns or parts thereof. At the same time, it is possible for the glass ceramic tooth root according to the invention, e.g. a metal crown or parts of it are applied. Special shapes, as represented by semicircular or elliptical cross sections and peg arrangements on the tooth root for receiving crown implants, ensure good fit and increased functionality of the implants. This functionality for particularly stressed areas can be achieved by inserting a high-strength body e.g. a metal pin can be raised into the tooth root implant. For this purpose, the tooth root implant has a threaded bore.

Neben der direkten Nachbildung menschlicher Zahnwurzeln können die Zahnwurzelimplantate erfindungsgemäss eine von der Gestalt menschlicher Zahnwurzeln abweichende Form besitzen. Zum Beispiel durch Nutzung der vorteilhaften maschinellen Bearbeitbarkeit besitzen die Zahnwurzelimplantate die Form von Kegelstümpfen mit abgerunde5 In addition to the direct replication of human tooth roots, the tooth root implants according to the invention can have a shape that deviates from the shape of human tooth roots. For example, by using the advantageous machinability, the tooth root implants have the shape of truncated cones5

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ten Spitzen und Retentionskeilen (Figur 2). Es ist weiterhin vorteilhaft, wenn die Retentionskeile einen dreieckigen Querschnitt besitzen, der sich zur Wurzelspitze in einem Winkel 7 von 5° verjüngt, deren Abschlussfläche 5 mit der Implantatoberfläche einen Winkel 6 von 90° bis 150° bildet und deren Schenkel einen Winkel 4 von 90° bis 105° ein-schliesst. Übergangszonen 11 zur Anlagerung der Gingiva sind gleichfalls vorteilhaft. Erfindungsgemäss sind weitere Zahnwurzelimplantate dadurch charakterisiert, dass die Querschnitte zwei halbrunde Seiten 9, die sich zur Spitze verkleinern können, und zwei plane Flächen 10 aufweisen, die die Form eines Dreiecks besitzen können. ten tips and retention wedges (Figure 2). It is also advantageous if the retention wedges have a triangular cross section which tapers at an angle 7 of 5 ° to the root tip, the end face 5 of which forms an angle 6 of 90 ° to 150 ° with the implant surface and the legs of which form an angle 4 of 90 ° to 105 °. Transition zones 11 for attachment of the gingiva are also advantageous. According to the invention, further tooth root implants are characterized in that the cross sections have two semicircular sides 9, which can decrease in size towards the tip, and two flat surfaces 10, which can have the shape of a triangle.

Spezielle kleine runde konische Implantatplättchen sind als Teil eines Zahnes zur Abdeckung des Pulpendachs sehr geeignet. Special small round conical implant plates are very suitable as part of a tooth to cover the pulp roof.

Erfindungsgemäss konnten aufgrund der besonderen Eigenschaftskombinationen des Glaskeramikwerkstoffes neben bioaktiven Dauerimplantaten, die die Gestalt menschlicher Knochen besitzen, auch solche bioaktiven Dauerimplantate entwickelt werden, die eine von den menschlichen Knochen abweichende Gestalt besitzen. Diese letztgenannten Dauerimplantate erfüllen damit in gleicher Weise, wie natürlicher Knochen oder Implantate mit knochenähnlicher Form und Gestalt, alle Hauptfunktionen, wie z.B. Halte-und Stützfunktion, d.h. Kräfteübertragung und -aufnähme im weitesten Sinne, Fixation, bioaktives Verwachsen mit dem lebenden Hartgewebe usw. Mit dieser Funktionsbestimmung der erfindungsgemässen Dauerimplantate an bestimmten Stellen im Stütz- und Bewegungsapparat des Menschen ist gleichzeitig seine äussere Form festgelegt und bestimmt. Der Grundtyp dieser Implantate ist ein Prisma, ein Zylinder, eine Pyramide, ein Pyramidenstumpf und ein Kegelstumpf. Daraus leiten sich erfindungsgemäss Implantate beispielsweise mit X-, Y-, H- oder quaderförmigem oder nie-renförmigem Querschnitt ab. Zusätzliche Oberflächengestal-tungen z. B. Raster für Wirbelkörperimplantate, für Keile usw., bewirken eine verbesserte Verankerung von Knochen und Implantat. Zusätzliche konstruktive Gestaltungen, wie z. B. Bohrungen und Durchbrüche in Implantaten erlauben eine bessere Verankerung und Fixierung und Abstumpfungen von Kanten, die aufgrund der guten mechanischen Bearbeitung der Implantate sehr gut möglich sind, sichern erhöhte Gewebsfreundlichkeit und begünstigen das Verwachsen. According to the invention, due to the special combinations of properties of the glass ceramic material, in addition to long-term bioactive implants which have the shape of human bones, long-term bioactive implants which have a shape different from that of human bones could also be developed. These last-mentioned permanent implants thus fulfill all main functions in the same way as natural bone or implants with a bone-like shape and shape, e.g. Hold and support function, i.e. Power transmission and absorption in the broadest sense, fixation, bioactive ingrowth with the living hard tissue etc. With this function determination of the permanent implants according to the invention at certain points in the supporting and musculoskeletal system of the human being, his outer shape is determined and determined at the same time. The basic type of these implants is a prism, a cylinder, a pyramid, a truncated pyramid and a truncated cone. Implants according to the invention are derived therefrom, for example with an X, Y, H or cuboid or non-renal cross section. Additional surface designs e.g. B. grid for vertebral body implants, for wedges, etc., bring about an improved anchoring of bone and implant. Additional structural designs, such as. B. Holes and breakthroughs in implants allow better anchoring and fixation and blunting of edges, which are very possible due to the good mechanical processing of the implants, ensure increased tissue friendliness and promote overgrowth.

Bei Wahrung dieser vorteilhaften Gestaltungselemente werden keilförmige Dauerimplantate mit unterschiedlicher Gestaltung der Schneide, z. B. spitz, abgerundet, abgestumpft, besonders zur Korrektur von Fehlstellungen und Missbildungen des menschlichen Bewegungsapparates angewendet. While maintaining these advantageous design elements, wedge-shaped permanent implants with different cutting edge designs, e.g. B. pointed, rounded, blunted, especially used to correct misalignments and deformities of the human musculoskeletal system.

Erfindungsgemäss wurden weiterhin zylindrische und kegelförmige Dauerimplantate mit Kopf-, Schaft- und Spitzenteil, insbesondere zur Fixierung entwickelt. Spezielle Ausführungen stellen Kopfteile als zylindrische Implantate mit zentralem Innensechskant und Schlitzen dar. Der Schaft kann z.B. prismenartig, zylindrisch oder ein Kegelstumpf sein, während zur besonderen Stabilisierung im Knochen bzw. Gewebe die Oberflächen mit Rinnen und Noppen versehen sind. According to the invention, cylindrical and conical permanent implants with a head, shaft and tip part were further developed, in particular for fixation. Special designs are head parts as cylindrical implants with a central hexagon socket and slots. The shaft can e.g. prism-like, cylindrical or a truncated cone, while for special stabilization in the bone or tissue the surfaces are provided with grooves and knobs.

Die Spitze kann als Kegel, Kegelstumpf oder Pyramide vorliegen. The tip can be a cone, truncated cone or pyramid.

Insbesondere die vorteilhafte mechanische Bearbeitung, Bioaktivität und Biokompatibilität ermöglichte die Entwicklung erfindungsgemässer,Dauerimplantate in Hohlzylinderform mit Innengewinde und Tragescheibe. In particular, the advantageous mechanical processing, bioactivity and biocompatibility enabled the development of permanent implants according to the invention in the form of a hollow cylinder with an internal thread and a supporting disk.

Die Herstellung der erfindungsgemässen Dauerimplantate erfolgt in zwei Prozessstufen und zwar der Herstellung des Ausgangsglases und der thermischen Nachbehandlung des Ausgangsglases zur Erzielung einer in situ Kristallisation im Bereich von 600° bis 1100 °C. The permanent implants according to the invention are produced in two process stages, namely the production of the starting glass and the thermal aftertreatment of the starting glass in order to achieve in situ crystallization in the range from 600 ° to 1100 ° C.

Möglichkeiten der thermischen Behandlung sind z.B.: Thermal treatment options include:

a) 1000 °C/1 h b) 750 °C/0,5 h und 900 °C/5 h. a) 1000 ° C / 1 h b) 750 ° C / 0.5 h and 900 ° C / 5 h.

Ausgewählte, besondere Eigenschaften der erfindungsgemässen Dauerimplantate sind folgende: Selected, special properties of the permanent implants according to the invention are as follows:

— sehr gute bis ausgezeichnete maschinelle Bearbeitbarkeit; - very good to excellent machinability;

— chemische Beständigkeit nach hydrolytischer Klasse 2 bis 3; - chemical resistance according to hydrolytic classes 2 to 3;

— ausgezeichnete Bioaktivität; - excellent bioactivity;

— sehr gute mechanische Festigkeit, als Biegebruchfestigkeit bis 220 MPa; - very good mechanical strength, as bending strength up to 220 MPa;

— hohe Druckfestigkeit von mehr als 500 MPa; - high compressive strength of more than 500 MPa;

— Härte höher als 300 HV 10; - hardness higher than 300 HV 10;

— E-Modul von 70—80 GPa; - modulus of elasticity of 70-80 GPa;

— der lineare thermische Ausdehnungskoeffizient von ca. 12,5 • IO"6 K-1 erlaubt gleichzeitig Kombinationsmöglichkeiten mit hochfesten Grundkörpern, z. B. auf Metallbasis. - The linear thermal expansion coefficient of approx. 12.5 • IO "6 K-1 allows combination options with high-strength base bodies, eg based on metal.

Die Bioaktivität wurde anhand tierexperimenteller und klinischer Erprobungen am Menschen bewiesen. Hinsichtlich der quantitativen Ermittlung eines Wertes für das biologisch aktive Verhalten wurde in tierexperimentellen Untersuchungen nach Liegezeiten bis zu 2 Jahren der Verbundbereich in % zwischen bioaktiver Glaskeramik und lebenden Knochen erfasst. So bedeutet z.B. die Angabe «ausgezeichnet» die Erzielung von mehr als 70% Verbund, wobei bereits 16 Wochen nach Implantation ein Verbundanteil von ca. 70% erreicht wird und dieser Anteil sich mit zunehmender Implantationszeit weiter erhöht und wobei dieser Verbund auch nach Jahren stabil erhalten bleibt. Ein Grund dafür ist, dass die erfindungsgemässen Dauerimplantate gegenüber allen bisher bekannt gewordenen bioaktiven Materialien den Vorteil besitzen, dass die Reaktionszone zwischen bioaktiver Glaskeramik und Knochen auch nach Jahren nur maximal 10 (im beträgt. Das ist gleichzeitig für den Einsatz als Massivmaterial oder als Dünnschichtmaterial bzw. Granulate ein ganz wesentlicher Vorteil dieser Dauerimplantate, denn der Verbund bleibt erhalten und keine, das Biomaterial und den Verbundbereich störenden Einflüsse, die nachteilige Eigenschaften bewirken, treten auf. The bioactivity was demonstrated on the basis of animal experimental and clinical trials on humans. With regard to the quantitative determination of a value for the biologically active behavior, the bond area in% between bioactive glass ceramic and living bone was determined in animal experiments after lying down for up to 2 years. For example, the statement “excellent” means that more than 70% of the bond is achieved, whereby a bond share of approx. 70% is reached 16 weeks after implantation and this share increases with increasing implantation time, and this bond remains stable even after years. One reason for this is that the permanent implants according to the invention have the advantage over all previously known bioactive materials that the reaction zone between bioactive glass ceramic and bone is only a maximum of 10 (im even after years. This is simultaneously for use as a solid material or as a thin layer material or Granules are a very important advantage of these permanent implants, because the composite is retained and there are no interferences affecting the biomaterial and the composite area, which have disadvantageous properties.

Für die vorteilhaften Eigenschaften ist neben der Zusammensetzung die Gefügestruktur eine ganz entscheidende Grösse. Es zeigte sich, dass nur bei der erfindungsgemässen Gefügestruktur aus Apatit, Glimmer und Glasphase die besonderen Eigenschaften erzielt und die erfindungsgemässen Dauerimplantate mit zum grossen Teil anspruchsvoller Gestalt aus dem Werkstoff erzeugt werden können. In addition to the composition, the structure is a very important factor for the advantageous properties. It was shown that only with the structure according to the invention made of apatite, mica and glass phase can the special properties be achieved and the permanent implants according to the invention with a largely sophisticated shape can be produced from the material.

Die folgenden Beispiele geben anhand kurzer Erläuterungen zu den Figuren 1 — 5 eine nähere Ausführung zu den Formen und vorteilhaften Anwendungsmöglichkeiten der erfindungsgemässen Dauerimplantate. The following examples provide a more detailed explanation of the shapes and advantageous possible uses of the permanent implants according to the invention based on brief explanations of FIGS. 1-5.

Beispiel 1 example 1

Im folgenden wird ein solches erfindungsgemässes bioaktives Dauerimplantat beschrieben, das für die Hauptgruppe derjenigen Implantate, die die Gestalt menschlicher Knochen besitzen, repräsentativ ist. Such a bioactive permanent implant according to the invention is described below, which is representative of the main group of those implants which have the shape of human bones.

Es wird ein Beispiel für ein Zahnimplantat, das die äussere Gestalt menschlicher Zähne des Ober- und Unterkiefers besitzt, dargestellt. An example of a dental implant that has the outer shape of human teeth of the upper and lower jaw is shown.

Figur la) zeigt davon ein Zahnimplantat, das aus Zahn-wurzelimplantat und Zahnkronenimplantat der erfindungsgemässen Glaskeramik besteht und in seiner Gestalt dem ursprünglichen natürlichen Zahn, der sich im selben Zahnfach befand, direkt nachgebildet wurde. Figure la) shows a tooth implant, which consists of a tooth root implant and a tooth crown implant of the glass ceramic according to the invention and the shape of which was directly modeled on the original natural tooth that was in the same tooth compartment.

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

673 579 673,579

6 6

Figur 1b) verdeutlicht im Schnitt von X—Y in Figur la), dass das Zahnwurzelimplantat einen Zapfen 1 zur Aufnahme des Kronenimplantates 2 aufweist. Figure 1b) shows in the section of X-Y in Figure la) that the tooth root implant has a pin 1 for receiving the crown implant 2.

Figur lc) zeigt eine weitere Variante der Gestaltung des Zahnwurzelimplantates, nämlich dahingehend, dass das Zahnwurzelimplantat eine Bohrung mit Gewinde, zur Aufnahme z.B. eines hochfesten Stiftes aus Metall, aufweist. Für Zahnimplantate, die erhöhter mechanischer Beanspruchung ausgesetzt sind, ist diese Lösung vorteilhaft. Figure lc) shows a further variant of the design of the tooth root implant, namely in that the tooth root implant has a threaded bore for receiving e.g. a high-strength pin made of metal. This solution is advantageous for dental implants that are exposed to increased mechanical stress.

Beispiel 2 Example 2

Im folgenden wird ein solches erfindungsgemässes bioaktives Dauerimplantat dargestellt, das zur Hauptgruppe derjenigen Implantate gehört, die in Bezug auf natürliche menschliche Knochen eine veränderte, vereinfachte Form besitzen. Figur 2 beschreibt dazu Dauerimplantate für den Zahnersatz in der Humanmedizin. Such a bioactive permanent implant according to the invention, which belongs to the main group of those implants which have a modified, simplified form in relation to natural human bones, is shown below. Figure 2 describes permanent implants for dentures in human medicine.

In Figur 2a) ist ein Zahnwurzelimplantat, das geeignet ist ein Zahnkronenimplantat aufzunehmen, dargestellt. Dieses Zahnwurzelimplantat besitzt Retentionskeile 3, die in ihrem Querschnitt einem Dreieck gleichen und die, von der Mitte des im Knochen befindlichen Implantatteils beginnend, bis zur Spitze verjüngend angeordnet sind. Dabei schliesst die zum Kieferknochen gerichtete Aussenkante der Retentionskeile 3 mit der Implantatoberfläche einen Winkel 7 von 5° oder weniger ein. Die Abschlussflächen 5 der Retentionskeile verhindern ein Herausrutschen des Implantats. Die Abschlussflächen der Retentionskeile schliessen mit der Implantatoberfläche einen Winkel 6 von 90° bis 150° ein. Die beiden Schenkel des Retentionskeils 3 schliessen einen Winkel 4 von mindestens 90° bis 105° ein. Der Winkel 8 wird von Implantatoberfläche und Implantatachse gebildet und ist durch die Implantatgrösse im Vergleich zum natürlichen Zahn bekannt. Das Implantat besitzt eine Übergangszone 11, die durch einen grösseren Winkel 6 bzw. 7, als oben beschrieben, charakterisiert ist. FIG. 2a) shows a tooth root implant that is suitable for holding a tooth crown implant. This tooth root implant has retention wedges 3 which are triangular in cross section and which, starting from the center of the implant part located in the bone, are tapered to the tip. The outer edge of the retention wedges 3 directed towards the jawbone forms an angle 7 of 5 ° or less with the implant surface. The end faces 5 of the retention wedges prevent the implant from slipping out. The end faces of the retention wedges form an angle 6 of 90 ° to 150 ° with the implant surface. The two legs of the retention wedge 3 enclose an angle 4 of at least 90 ° to 105 °. The angle 8 is formed by the implant surface and the implant axis and is known by the size of the implant in comparison to the natural tooth. The implant has a transition zone 11, which is characterized by a larger angle 6 or 7 than described above.

Figur 2b) zeigt ein Zahnwurzelimplantat, dessen Querschnitt aus zwei halbrunden Flächen 9 und zwei planen Flächen 10 besteht. Zusätzlich können Retentionskeile angebracht sein. Figure 2b) shows a tooth root implant, the cross section of which consists of two semicircular surfaces 9 and two flat surfaces 10. In addition, retention wedges can be attached.

Figur 2c) stellt ein Dauerimplantat für Zahnwurzeln dar. Die Form des Implantates, als rundes konisches Plättchen mit einseitigen Zapfen, erlaubt die Anwendung als Pulpendach in natürlichen Zähnen. Figure 2c) represents a permanent implant for tooth roots. The shape of the implant, as a round conical plate with one-sided pin, allows use as a pulp roof in natural teeth.

Beispiel 3 Example 3

Dieses Ausführungsbeispiel beschreibt erfindungsge-mässe Dauerimplantate, die zur Korrektur von Fehlstellungen und Missbildungen am menschlichen Bewegungs- und Stützapparat eine, von der natürlichen Gestalt der menschlichen Knochen abweichende äussere Form besitzen. Dazu zeigt Figur 3 Querschnitte durch entsprechende Implantate, wie z.B. 3a) Implantat in Form eines Hohlzylinders; 3b) U-förmig gebogenes Implantat; 3c) Implantat in Form eines Doppel-T-Trägers; 3d) kreuzförmiges Implantat; 3e) quaderförmiges Implantat mit Bohrung. Durch zusätzliche er-findungsgemässe Oberflächengestaltung, wie Rasteranordnung oder durch z.B. konvexe Form und in Verbindung mit den vorteilhaften Werkstoffeigenschaften sind diese Dauerimplantate vorzugsweise dafür geeignet, dass sie z.B. mit angrenzenden natürlichen Wirbelkörpern verwachsen und somit als Implantat für die ventrale Spondylodese vorteilhaft anwendbar sind. This exemplary embodiment describes permanent implants according to the invention which have an outer shape which deviates from the natural shape of the human bones in order to correct malpositions and deformities on the human musculoskeletal and supporting apparatus. 3 shows cross sections through corresponding implants, such as e.g. 3a) implant in the form of a hollow cylinder; 3b) U-shaped bent implant; 3c) implant in the form of a double T-beam; 3d) cruciform implant; 3e) cuboid implant with bore. By additional surface design according to the invention, such as grid arrangement or by e.g. convex shape and in connection with the advantageous material properties, these permanent implants are preferably suitable for e.g. overgrown with adjacent natural vertebral bodies and can therefore be used advantageously as an implant for ventral spondylodesis.

Ein weiterer Typ eines erfindungsgemässen Dauerim-plantates stellt Figur 3f) mit nierenförmigem Querschnitt in der Seitenansicht und Figur 3g) in der Draufsicht dar. Diese Figuren zeigen die bevorzugte Anordnung der Rasterfläche 12, die dazu beiträgt, dass die jeweils an die Rasterfläche anliegenden natürlichen menschlichen Knochen erleichtert verankert sind und mit dem Dauerimplantat verwachsen. Damit wird die bevorzugte Anwendung als Wirbelkörperimplantat offensichtlich. Another type of a permanent implant according to the invention is shown in FIG. 3f) with a kidney-shaped cross-section in a side view and FIG. 3g) in a top view. These figures show the preferred arrangement of the grid area 12, which contributes to the fact that the natural human being adjacent to the grid area Bones are anchored more easily and grown together with the permanent implant. This makes the preferred use as a vertebral body implant obvious.

Beispiel 4 Example 4

Dieses Ausführungsbeispiel liefert eine weitere Untersetzung erfindungsgemässer Implantate, die in dieselbe Hauptgruppe der im Beispiel 3 beschriebenen, einzuordnen sind. Es sind Implantate, die eine andere Form als natürliche Knochen besitzen und vorzugsweise zur Korrektur des menschlichen Bewegungsapparates dienen. Neben den in Beispiel 3 dargelegten Implantaten werden in diesem Beispiel keilförmige und prismenförmige Dauerimplantate näher dargestellt. This exemplary embodiment provides a further reduction of implants according to the invention, which are to be classified in the same main group as that described in Example 3. They are implants that have a shape other than natural bones and are preferably used to correct the human musculoskeletal system. In addition to the implants set out in Example 3, wedge-shaped and prism-shaped permanent implants are shown in more detail in this example.

Figur 4a) zeigt dazu einen Querschnitt durch ein pris-menförmiges Implantat und Figur 4b) und 4c) zeigen einen von der typischen Keilform abgeleitetes Dauerimplantat in Form einer Halbrundscheibe (Figur 4b) in Draufsicht; Figur 4c) in Seitenansicht. Durch Nutzung der Keilwirkung der erfindungsgemässen Implantate kann beispielsweise ein Anheben des Tibiakopfes und damit eine Korrektur des menschlichen Bewegungsapparates wirkungsvoll erzielt werden. 4a) shows a cross section through a prism-shaped implant and FIGS. 4b) and 4c) show a top view of a permanent implant derived from the typical wedge shape in the form of a semicircular disk (FIG. 4b); Figure 4c) in side view. By using the wedge effect of the implants according to the invention, for example, a lifting of the tibial head and thus a correction of the human musculoskeletal system can be effectively achieved.

In Figur 4d) (Draufsicht) und 4e) (Seitenansicht) ist ein scheibenförmiges Dauerimplantat mit quadratischem Querschnitt und zentraler Bohrung, sowie einseitiger Senkung dargestellt, dass an seiner Unterseite Rillen enthält und als Unterlegscheibe zur Fixation vorteilhaft verwendet wird. In Figure 4d) (top view) and 4e) (side view), a disc-shaped permanent implant with a square cross-section and a central bore, as well as a countersink on one side, is shown that contains grooves on its underside and is advantageously used as a washer for fixation.

Beispiel 5 Example 5

Im folgenden werden weitere Ausführungsbeispiele für erfindungsgemässe Dauerimplantate dargestellt, die sich in der äusseren Form von natürlichen Knochen unterscheiden. Es werden erfindungsgemässe Dauerimplantate mit zylindrischer oder kegelförmiger Gestalt näher untersetzt (Figur 5). Die erfindungsgemässen zylindrischen Implantate werden vorteilhaft auf dem Gebiet der Handchirurgie verwendet. Figur 5a) stellt in Form eines Kegelstumpfes einen Fixations-implantat für Knierekonstruktionen dar. Erfindungsgemäss können die Implantate mit Kopf- und Spitzenteil versehen werden. Diese letztgenannten, in Figur 5b) dargestellten Implantate sind z.B. als Implantat zur Fixation von Bändern am Skelettsystem vorteilhaft anwendbar. In the following, further exemplary embodiments of permanent implants according to the invention are presented which differ in their outer shape from natural bones. Permanent implants according to the invention with a cylindrical or conical shape are reduced in size (FIG. 5). The cylindrical implants according to the invention are advantageously used in the field of hand surgery. FIG. 5 a) represents a fixation implant for knee constructions in the form of a truncated cone. According to the invention, the implants can be provided with a head and tip part. These latter implants, shown in Figure 5b) are e.g. can advantageously be used as an implant for the fixation of ligaments on the skeletal system.

Figur 5c) zeigt ein erfindungsgemässes Dauerimplantat in Hohlzylinderform. Der Hohlzylinder 13 ist hier mit einer gekrümmten Tragscheibe 14 umgeben, in die Durchbrüche 15 mit z.B. kreisrundem Durchmesser eingearbeitet sein können. Der Hohlzylinder enthält ein Innengewinde. Da damit in dieses Hohlzylinderimplantat eine bekannte auswechselbare Optik wasserdicht eingeschraubt werden kann und die Implantate die genannten vorteilhaften Eigenschaften besitzen, ist die Anwendung in der Augenheilkunde als Ke-ratoprothese vorteilhaft. Figure 5c) shows a permanent implant according to the invention in the form of a hollow cylinder. The hollow cylinder 13 is surrounded here with a curved support disk 14, in the openings 15 with e.g. circular diameter can be incorporated. The hollow cylinder contains an internal thread. Since a known interchangeable lens can be screwed into this hollow cylinder implant in a watertight manner and the implants have the advantageous properties mentioned, use in ophthalmology as a keratoprosthesis is advantageous.

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

S S

3 Blatt Zeichnungen 3 sheets of drawings

Claims

673 579 673,579

2 2nd

PATENTANSPRÜCHE PATENT CLAIMS

1. Bioaktive Dauerimplantate in Form von Massivkörpern zur Substitution kranker, fehlgebildeter oder beschädigter menschlicher Knochen und zur Korrektur von Fehlstellungen oder Missbildungen des menschlichen Stütz- und Bewegungsapparates, gekennzeichnet dadurch, dass sie maschinell bearbeitbare bioaktive Glaskeramik der Zusammensetzung in Masse-%: 1. Bioactive permanent implants in the form of solid bodies for the substitution of diseased, malformed or damaged human bones and for the correction of deformities or malformations of the human supporting and musculoskeletal system, characterized in that they contain machinable bioactive glass ceramics of the composition in mass%:

29,5-32,5% Si02 14,5-17,5% AI2O3 14,5-16,5% MgO 2,0- 3,0%Na20 5,5- 6,5% KzO 5,0- 6,0% F 13,0-15,0% CaO 10,0-12,0% P205 und ausgeschiedene Kristallphasen: 29.5-32.5% Si02 14.5-17.5% AI2O3 14.5-16.5% MgO 2.0-3.0% Na20 5.5-6.5% KzO 5.0-6 , 0% F 13.0-15.0% CaO 10.0-12.0% P205 and excreted crystal phases:

50—80 Vol.-% Glimmerund 15-30 Vol.-% Apatit enthalten. Contain 50-80 vol% mica and 15-30 vol% apatite.

2. Bioaktive Dauerimplantate nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die maschinell bearbeitbare bioaktive Glaskeramik in ihrer Zusammensetzung zusätzlich die Komponenten FeO, Fe203, TÌO2, MnC>2, NiO, Cr2Û3 bis 2 Masse-% und Cl~ bis 1 Masse-% einzeln oder im Gemisch enthält. 2. Bioactive permanent implants according to claim 1, characterized in that the machinable bioactive glass ceramic in its composition additionally the components FeO, Fe203, TÌO2, MnC> 2, NiO, Cr2Û3 to 2% by mass and Cl ~ to 1% by mass individually or in a mixture.

3. Bioaktive Dauerimplantate nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie die äussere Gestalt menschlicher Zähne des Ober- und Unterkiefers besitzen. 3. Bioactive permanent implants according to claim 1 and 2, characterized in that they have the outer shape of human teeth of the upper and lower jaw.

4. Bioaktive Dauerimplantate nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Kombination aus massiven Einzelkörpern darstellen, die in ihrer Gesamtheit die äussere Form natürlicher menschlicher Zähne besitzen. 4. Bioactive permanent implants according to claim 1 to 3, characterized in that they represent a combination of solid individual bodies, which in their entirety have the outer shape of natural human teeth.

5. Bioaktive Dauerimplantate nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die massiven Einzelkörper die Gestalt von Zahnwurzeln, Zahnkronen bzw. Teilen davon besitzen. 5. Bioactive permanent implants according to claim 4, characterized in that the solid individual bodies have the shape of tooth roots, tooth crowns or parts thereof.

6. Bioaktive Dauerimplantate nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnwurzelimplantate einen halbkreisförmigen oder elliptischen Querschnitt haben und an ihrer Basisfläche einen Zapfen besitzen. 6. Bioactive permanent implants according to claim 5, characterized in that the tooth root implants have a semicircular or elliptical cross section and have a pin on their base surface.

7. Bioaktive Dauerimplantate nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnwurzelimplantate eine Bohrung mit Innengewinde besitzen. 7. Bioactive permanent implants according to claim 5, characterized in that the tooth root implants have a bore with an internal thread.

8. Bioaktive Dauerimplantate nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie Zahnimplantate, bestehend aus Zahnkronen und Zahnwurzeln, darstellen, wobei die Zahnwurzelimplantate eine von der natürlichen Gestalt der menschlichen Zahnwurzeln abweichende vereinfachte Form besitzen. 8. Bioactive permanent implants according to claim 1 and 2, characterized in that they represent dental implants consisting of tooth crowns and tooth roots, the tooth root implants having a simplified form deviating from the natural shape of the human tooth roots.

9. Bioaktive Dauerimplantate nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnwurzeln Formen von Kegelstümpfen mit abgerundeten Spitzen darstellen und mit Re-tentionskeilen (3) versehen sind (Figur 2a). 9. Bioactive permanent implants according to claim 8, characterized in that the tooth roots represent shapes of truncated cones with rounded tips and are provided with retention wedges (3) (Figure 2a).

10. Bioaktive Dauerimplantate nach Anspruch 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Retentionskeile (3) einen dreieckigen Querschnitt besitzen, der sich zur Wurzelspitze hin in einen Winkel (7) von 5° verjüngt, deren Abschlussfläche (5) mit der Implantatoberfläche einen Winkel (6) von 90° bis maximal 150° bildet und deren Schenkel einen Winkel (4) von 90° bis maximal 105° einschliesst (Figur 2a). 10. Bioactive permanent implants according to claim 8 and 9, characterized in that the retention wedges (3) have a triangular cross section which tapers to the root tip at an angle (7) of 5 °, the end face (5) with the implant surface at an angle (6) forms from 90 ° to a maximum of 150 ° and its leg encloses an angle (4) from 90 ° to a maximum of 105 ° (Figure 2a).

11. Bioaktive Dauerimplantate nach Anspruch 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnwurzelimplantate eine Übergangszone (11) für die Anlagerung der marginalen Gingiva besitzen (Figur 2b). 11. Bioactive permanent implants according to claim 8 to 10, characterized in that the tooth root implants have a transition zone (11) for the attachment of the marginal gingiva (Figure 2b).

12. Bioaktive Dauerimplantate nach Anspruch 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnitte der Zahnwurzelimplantate zwei halbrunde Seiten (9) und zwei plane Flächen (10) aufweisen und diese Implantate zusätzliche Retentionskeile (3) besitzen können (Figur 2a und 2b). 12. Bioactive permanent implants according to claim 8 to 11, characterized in that the cross sections of the tooth root implants have two semicircular sides (9) and two flat surfaces (10) and these implants can have additional retention wedges (3) (Figures 2a and 2b).

13. Bioaktive Dauerimplantate nach Anspruch 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Radien der runden Seiten (9) sich zur Spitze hin verkleinern (Figur 2b). 13. Bioactive permanent implants according to claim 8 to 12, characterized in that the radii of the round sides (9) decrease towards the tip (Figure 2b).

14. Bioaktive Dauerimplantate nach Anspruch 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die planen Flächen (10) die Form eines Dreiecks aufweisen, wobei sich die Basis kronen-wärts befindet und dass beide Flächen zur Spitze hin einen gemeinsamen Winkel entsprechend der gewählten Radien einschliessen. 14. Bioactive permanent implants according to claim 8 to 13, characterized in that the flat surfaces (10) have the shape of a triangle, the base being crown-up and that both surfaces form a common angle towards the tip corresponding to the selected radii.

15. Bioaktive Dauerimplantate nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Zahnimplantate die Form von runden konischen Plättchen mit einseitigem Zapfen als Halteelement besitzen, wobei die Implantate als Pulpendach in natürliche Zähne einsetzbar sind. 15. Bioactive permanent implants according to claim 1 and 2, characterized in that they have as tooth implants the shape of round conical plates with one-sided pin as a holding element, wherein the implants can be used as a pulp roof in natural teeth.

16. Bioaktive Dauerimplantate nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie zur Substitution kranker oder beschädigter Knochen oder Knochenteile im Schädelbereich der natürlichen Knochenform nachgebildet sind. 16. Bioactive permanent implants according to claim 1 and 2, characterized in that they are simulated for the substitution of sick or damaged bones or bone parts in the skull area of the natural bone shape.

17. Bioaktive Dauerimplantate nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie zur Korrektur von Fehlstellungen und bei Missbildungen eine einfache von der natürlichen Gestalt der menschlichen Knochen abweichende äussere Form besitzen, wobei die Form durch den die Implantate aufnehmenden Bereich im Stütz- und Bewegungsapparat des Menschen festgelegt ist, und der Grundtyp ein Prisma, ein Zylinder, eine Pyramide, ein Pyramidenstumpf oder ein Kegelstumpf darstellt. 17. Bioactive permanent implants according to claim 1 and 2, characterized in that they have a simple outer shape deviating from the natural shape of human bones to correct malpositions and malformations, the shape being defined by the area in which the implants are received in the supporting and locomotor system of humans, and the basic type is a prism, a cylinder, a pyramid, a truncated pyramid or a truncated cone.

18. Bioaktive Dauerimplantate nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen X-, Y-, H-, U-, rechtek-kigen, quadratischen oder nierenförmigen Querschnitt besitzen. 18. Bioactive permanent implants according to claim 17, characterized in that they have an X, Y, H, U, rectangular, square or kidney-shaped cross section.

19. Bioaktive Dauerimplantate nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächen mit einem Raster versehen, plan oder konvex geformt sind. 19. Bioactive permanent implants according to claim 17, characterized in that the surfaces are provided with a grid, flat or convex.

20. Bioaktive Dauerimplantate nach Anspruch 17 und 19, dadurch gekennzeichnet, dass sie keilförmig sind, wobei die Schneide eine spitze Form besitzt, abgestumpft oder abgerundet ist. 20. Bioactive permanent implants according to claim 17 and 19, characterized in that they are wedge-shaped, the cutting edge having a pointed shape, blunted or rounded.

21. Bioaktive Dauerimplantate nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass sie Einzel- oder Mehrfachbohrungen bzw. Durchbrüche beliebiger geometrischer Gestaltungen besitzen. 21. Bioactive permanent implants according to claim 17, characterized in that they have single or multiple bores or breakthroughs of any geometric designs.

22. Bioaktive Dauerimplantate nach Anspruch 17,20 und 21, dadurch gekennzeichnet, dass alle Ecken, Kanten, Durchbrüche und Bohrungen abgestumpft bzw. abgerundet sind. 22. Bioactive permanent implants according to claim 17, 20 and 21, characterized in that all corners, edges, openings and bores are blunted or rounded.

23. Bioaktive Dauerimplantate nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass sie zylindrische und kegelförmige Implantate mit Kopf-, Schaft- und Spitzenteil darstellen. 23. Bioactive permanent implants according to claim 17, characterized in that they represent cylindrical and conical implants with head, shaft and tip part.

24. Bioaktive Dauerimplantate nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Kopfteil ein 3- bis vielseitiges Prisma oder ein Zylinder mit zentralem Innensechskant, Schlitzen, Kreuzschlitzen, 3- bis vielseitigen Prismen und Re-tentionsellipsoide darstellt. 24. Bioactive permanent implants according to claim 23, characterized in that the head part is a 3- to versatile prism or a cylinder with a central hexagon socket, slots, cross slots, 3- to versatile prisms and retention ellipsoids.

25. Bioaktive Dauerimplantate nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaft prismenartig oder zylindrisch ist oder einen Kegelstumpf oder Pyramidenstumpf darstellt. 25. Bioactive permanent implants according to claim 23, characterized in that the shaft is prismatic or cylindrical or represents a truncated cone or truncated pyramid.

26. Bioaktive Dauerimplantate nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des Schaftes Vertiefungen, Noppen und gewindeartige Verläufe beliebiger Geometrie besitzt. 26. Bioactive permanent implants according to claim 25, characterized in that the surface of the shaft has depressions, knobs and thread-like courses of any geometry.

27. Bioaktive Dauerimplantate nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Spitze als Kegel, Pyramide, Kegelstumpf oder Pyramidenstumpf gestaltet und auftretende Stumpfflächen rund oder ellipsoid sind. 27. Bioactive permanent implants according to claim 23, characterized in that the tip is designed as a cone, pyramid, truncated cone or truncated pyramid and the resulting stump surfaces are round or ellipsoid.

28. Bioaktive Dauerimplantate nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass sie Hohlzylinder (14) mit Innen5 28. Bioactive permanent implants according to claim 17, characterized in that they have hollow cylinders (14) with inner5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

3 3rd

673 579 673,579

gewinde und äusserer gekrümmter Tragscheibe (15), darstellen (Figur 5c). thread and outer curved support disc (15), represent (Figure 5c).