DE102005021807B3 - Isoelastischer Endodontiestift - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen isoelastischen Endodontiestift für die endodontische Langzeitversorgung von Zähnen auf der Basis eines einteiligen faserverstärkten Kunststoffgrundkörpers, wobei der Grundkörper Verformungszonen aufweist und mindestens eine Zone so ausgebildet ist, dass sie eine verminderte Biege- und Torsionssteifigkeit besitzt und sich außerhalb dieser Zonen Verdrängungselemente, vorzugsweise -kanäle, für ein Befestigungsmaterial befinden.

Description

• Die Erfindung betrifft einen isoelastischen Endodontiestift, der der Krümmung eines Wurzelkanals folgt. Er dient der endodontischen Langzeitversorgung von Zähnen und ist auf der Basis eines einteiligen faserverstärkten Kunststoffgrundkürpers ausgestaltet, wobei der Grundkörper Verformungszonen aufweist und mindestens eine Zone so ausgebildet ist, dass sie eine verminderte Biege- und Torsionssteifigkeit besitzt, und sich außerhalb dieser Zonen Verdrängungselemente, vorzugsweise -kanäle, für ein Befestigungsmaterial befinden.
• Zum medizinisch-technologischen Hintergrund ist auszuführen, daß Endodontiestifte zunehmende Bedeutung auch beim Wiederaufbau verlorengegangener koronaler Zahnsubstanz gewinnen. Dieses ist eine klinisch etablierte Methode, welche jährlich weltweit millionenfach bei Patienten angewendet wird. Der Aufbau endodontisch behandelter Zähne ist Voraussetzung für deren langfristige Erhaltung und für die Umsetzung eines vorausschauenden therapeutischen Gesamtkonzeptes. Er soll unter Schonung der gesunden Zahnhartsubstanz eine zuverlässige Verankerung für eine definitive Restauration schaffen.
• Der wachsende Bedarf hat zu einer rapiden Entwicklung neuer Werkstoffe und adhäsiver
• Techniken geführt. Klassische Behandlungsprinzipien werden zunehmend in Frage gestellt. Die physikalischen Eigenschaften des Dentins sind durch die endodontische Behandlung nicht wesentlich verändert. Eine Schwächung wird aber infolge des Zahnhartsubstanzverlustes durch die Zugangskavität, die Entfernung des Kavumdaches und durch Vorbohrungen für Wurzelkanalstifte verursacht. Metallische und auch keramische Wurzelkanalstifte sind platzbeanspruchend und vermögen die Stabilität des endodontisch behandelten Zahnes zumeist nicht zu steigern. Eine Aufbereitung des Wurzelkanals zur Füllungs- oder Stiftverankerung ist ohne erhöhtes Risiko direkt nach der Applikation der Wurzelfüllung möglich. Die Verweildauer einer temporären Versorgung vor allem in Kombination mit temporären Stiften ist aufgrund des Frakturrisikos und des erhöhten Risikos der Reinfektion der Wurzelkanäle so kurz wie möglich zu halten. Von nicht zu unterschätzender Bedeutung sind die bei den bisher üblichen konventionellen Techniken vorliegenden Misserfolgsraten. Infolge Wurzelfrakturen, Stiftbrüchen und Retentionsverlust von Stiftaufbauten werden diese zwischen 5,2 und 13,6 % beziffert. Weiterhin wird insbesondere bei quarz- und glasfaserverstärkten Stiften von Abschilferungen der Fasern von der Matrix an der Oberfläche berichtet. Nach der Aufbereitung eines Wurzelkanals wird dieser für eine definitive Wurzelfüllung zunächst mit einem Endo-Sealer versehen und nachfolgend mit Guttapercha aufgefüllt. Für den Einsatzzweck Wurzelkanalfüllung kommen unterschiedlichste Materialklassen zur Anwendung. Vielfach werden Materialien auf Epoxidharz-Basis verwendet. Außerdem werden auch Zinkoxid-/Eugenol- sowie Glasionomerzemente aber auch Silikon-Materialien genutzt. Liegt nach der Präparation nicht mehr ausreichend Zahnhartsubstanz ^` für eine adhäsive Retention des Aufbaus vor, werden Wurzelkanalstifte eingesetzt. Der größte Anteil der derzeit verwendeten Wurzelstifte wird aus Metall oder Keramik gefertigt. Die Werkstoffeigenschaften dieser Materialklassen unterscheiden sich jedoch sehr stark von denen der Zahnhartsubstanz. Nicht angepasste Härten und E-Module dieser Materialien werden zunehmend für nachfolgend auftretende Wurzelfrakturen verantwortlich gemacht. Ein häufiger Versagensgrund dieser Versorgungen liegt auch bei den Stiftbrüchen.
• Zur Befestigung der Stifte werden derzeit Standard-Zemente angewendet, die vornehmlich für den Bereich der Befestigung prothetischer Arbeiten entwickelt wurden. Diese Zink/Phosphat-, Glasionomer- oder Kunststoff-Zemente wurden bislang nicht auf die Besonderheiten der adhäsiven Befestigung im Bereich des Wurzeldentins angepasst. Somit stellt in diesem Bereich auch das adhäsive Versagen und der damit verbundene Retentionsverlust eine Hauptfehlerquelle dar. Bevor eine Krone aus Metall, Keramik oder Verblendkeramik eingesetzt werden kann, muss die Zahnhartsubstanz durch einen Stumpfaufbau substituiert werden. Grundvoraussetzung muss es hierbei sein, die Werkstoffeigenschaften des Dentins so gut wie möglich nachzubilden. Für diesen Zweck finden unterschiedlichste Dentalmaterialien, darunter auch faserverstärkte Kunststoffmaterialien, welche als Komposit-Werkstoffe ein deutlich günstigeres Potential als Metalle und Keramiken zeigen, Anwendung. Dazu gehören z.B. silberverstärkte Glasionomerzemente oder Methacrylat-basierende Kunststoff-Füllungsmaterialien. Aus dieser Zusammenstellung ist ersichtlich, dass derzeit für den Aufbau eines endodontisch behandelten Zahnes unterschiedlichste Kombinationen aus verschiedensten Materialklassen genutzt werden, die oftmals auf die Besonderheiten des speziellen Einsatzgebietes nicht exakt abgestimmt sind. Zudem treten auch häufig Komplikationen durch die Inkompatibilität der verschiedenen Werkstoffe auf. Voraussetzung für eine optimale Langzeitfunktionalität ist weiterhin, dass durch die Implantation der Wurzelkanal nicht zusätzlich geschädigt wird.
• Aus der Literatur sind Wurzelstifte für einen Zahn bekannt, z.B. solche, die über einen Gewindeschaft verfügen ( DE 34 46 330 A1 und DE 34 27 172 A1 ) oder Stifte mit einem Gewindebereich in der Stiftmitte ( EP 0 786 237 A1 ) oder mit einem Schneidgewinde ( EP 0 484 947 B1 und EP 0 336 082 A2 ). Wesentlicher Nachteil solcher Stifte ist die durch die Gewindegänge verursachte Kerbwirkung im Dentin und damit eine erhöhte Bruchgefahr der Zahnwurzel. Weiterhin sind z.B. konisch zulaufenden zweiteilige Wurzelstifte beschrieben ( DE 33 16 785 A1 ) oder Wurzelstifte mit Elastizitätsmodulgradienten bzw. unterschiedlicher Duktilität und Biegesteifigkeiten ( DE 695 02 965 T2 und DE 37 41 847 C2 ). Hierbei handelt es sich um zusammengesetzte Stifte, deren Einzelteile über jeweils unterschiedliche Werkstoffeigenschaften verfügen. Zusätzlich sind die bekannten Endodontiestifte insofern allesamt problematisch, weil sie über eine sehr hohe axiale Steifigkeit verfügen.
• Aus US 6 205 837 B1 ist ein so genannter Haltestift bekannt, welcher in der für tragende Dentalimplantate üblichen Schraubenform ausgeführt ist. Gegenstand des Patentes ist ein hohles Implantat, das in den Kieferknochen eingebracht wird. In das Implantat wird dieser Stift zum Halten einer Prothese eingeschraubt. Er ist zum Einpassen (Verschrauben) in das Implantat in drei Teile eingeteilt, einen distalen Wurzelteil, einen mittleren „Kragen"-Teil und einen oberen Teil.
• EP 1 070 486 A2 beschreibt einen kreuzgewickelten faserverstärkten zylindrischen Stift. Auch EP 0 260 446 A1 offenbart einen zylindrischen Stift. Die helikal angeordneten Furchen und Rillen dienen ausschließlich der verbesserten Aufnahme eines Befestigungszementes und somit einer stabilen Verankerung. Der in WO 96/26687 A1 dargestellte Stift ist ebenfalls ein kreuzgewickelter oder orthogonal-biphasiger faserverstärkter zylindrischer Stift. Weiterhin beschreibt WO 93/25158 A1 eine Konstruktion mit umlaufenden Nuten, die einer verbesserten Aufnahme eines Befestigungszementes dienen; aus US 6 183 253 B1 sind diverse Füllmaterialien für einen Dentalkanal bekannt.
• Ziel der Erfindung ist daher die Bereitstellung einer für den Zahnarzt sicher handhabbaren Stiftform mit einer biomechanisch optimierten Strukturkompatibilität. Dazu ist eine adäquate Materialauswahl sowie konstruktive Auslegung erforderlich, die es gestattet, bei einer geforderten Mindestfestigkeit auch Krümmungen im Wurzelkanal zu folgen, um eine schonende Einbringung eines Stiftes ohne offensichtliche Destruktion der Dentinstrukturen zu erreichen.
• Der Erfindung lag deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Endodontiestift zu entwickeln, der isoelastisch und so aufgebaut ist, dass er eine Insertion unter größtmöglicher Schonung des Dentins gestattet.
• Die Aufgabe der Erfindung wird durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 gelöst.
• Erfindungsgemäß wird ein isoelastischer Endodontiestift aus einem einheitlichen faserverstärkten Kunststoff-Grundkörper bereitgestellt, mit dem infolge des Vorhandenseins von Zonen mit verminderter Biege- und Struktursteifigkeit auch anatomisch individuell vorgegebenen Krümmungen der Wurzelkanäle gefolgt werden kann.
• Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen dargestellt und werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung einer bevorzugten Ausführung der Erfindung sowie anhand von Zeichnungen näher erläutert.
• Der erfindungsgemäße Endodontiestift besitzt einen einteiligen Grundkörper aus einem faserverstärkten Kunststoff. Gemäß der Erfindung weist dieser Grundkörper Verformungszonen auf, wobei mindestens eine Zone so ausgebildet ist, dass sie verminderte Biege- und Torsionssteifigkeit besitzt. Außerhalb dieser mindestens einen Zone mit verminderter Biege- und Torsionssteifigkeit befinden sich in axialer Richtung umlaufend Verdrängungselemente für ein Befestigungmaterial am Grundkörper. Diese bevorzugte Ausgestaltung des mit einer Gelcoat versehenen Außenmantels, welcher dadurch ein Abschilfern der Verstärkungsfasern bei mechanischer Belastung verhindert, gestattet bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Stiftes ein Verdrängen des Befestigungmaterials. Vorzugsweise werden ein oder mehrere Kanäle eingebracht, die das Verdrängen von Befestigungszementen gewährleisten. In einer bevorzugten Ausführungsvariante sind zusätzlich axiale Verdrängungsnuten im Randbereich zur Minderung des hydraulischen Effektes bei Einbringung in das Befestigungsmaterial vorhanden. In einer bevorzugten Ausgestaltung des Endodontiestiftes besteht der Grundkörper abwechselnd aus Zonen hoher und verminderter Biege- und Torsionssteifigkeit, wobei in Abhängigkeit von seiner Länge mindestens zwei Zonen mit verminderter Biege- und Torsionssteifigkeit vorhanden sind.
• Der Grundkörper umfasst vorzugsweise eine hohle Kunststoffimatrix, die eine Verstärkung aus organischen und/oder mineralischen Fasern und/oder Füllpartikeln aufweist. Die Matrix ist vorzugsweise ein biokompatibles organisches Polymer, bevorzugt ist sie aus Epoxidharz, Acryl- oder Polyesterharzen, wie z.B. Methylmethacrylaten. Andere biokompatible Materialien wie z.B. Ormocere^®, Polyimide oder Polyetheretherketone sind ebenfalls einsetzbar.
• Die Matrix besitzt bevorzugt eine Verstärkung mit Kurzfasern und/oder Rundgewirkverstärkungen, welche ein- oder mehrlagig vorhanden sein können. Vorzugsweise sind es Carbonrundgewirke bzw. Kohlefasern, silanisierte Glasfasern und/oder Keramikfasern, die eingesetzt wurden, wobei die Fasern der Hauptbeanspruchungsrichtung folgend eingebracht sind.
• Die Auswahl der Komponenten ist entscheidend für das Gesamtverhalten von faserverstärkten Kunststoffen. Die Eigenschaften der Verstärkungsfasern übertreffen in vielerlei Hinsicht diejenigen herkömmlicher Werkstoffe. Es gilt, das Potential der Fasern weitestgehend zu nutzen. Dies geschieht durch Realisierung eines möglichst hohen Faservolumenanteils (verglichen mit dem bindenden Harzsystem) und mit einer gezielten Ausrichtung der Fasern. Eine bevorzugte Besonderheit ist die Einbringung der Faserverstärkung in Form von schlauchförmigen Rundstrickgewirken zur Verhinderung einer Einzelfaserausspleißung aus der Matrix, insbesondere unter mechanischer Beanspruchung. Die Herstellung des erfindungsgemäßen Endodontiestiftes erfolgt vorzugsweise mittels Mikrosystemspritzguss in Mehrfachformen.
• Im Einzelnen sind die Faser- und Füllstoffe mit einem Anteil von insgesamt 50–90 Gew.% in der Matrix vorhanden. Bevorzugte Füllstoffe sind z.B. nanodisperse Materialien und/oder Röntgenkontrastmittel zur Verbesserung bzw. Erzielung einer Röntgenopazität. Vorzugsweise sind in der Matrix Carbon-Nanotubes, Hydroxylapatit, SiO₂, nanodisperses Ag; CeO, SnO₂, WO₃ enthalten.
• Besonders bevorzugt ist ein Endodontiestift, der wie folgt aufgebaut ist:
  Im Inneren befindet sich über einem ersten Carbonwirkschlauch eine polymere Matrix aus Methylmethacrylat umfassend Hydroxylapatit und Röntgenkontrastmittel, darauf folgt ein weiteres Carbonrundstrickgewirk. An dieses schließt sich die Matrix umfassend Hydroxylapatitkristalle sowie ein weiteres Carbonrundstrickgewirk an. Die dann folgende Matrix umfasst wiederum Hydroxylapatit und Röntgenkontrastmittel. Der Außenmantel enthält Kanäle zur Verdrängung des Befestigungsmaterials.
• In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Grundkörper des Endodontiestiftes mit einem kraft- oder formschlüssig angebrachten Setzkopf versehen, wobei ein spezielles Applikationsinstrument zu sicheren Insertion mit halbkreisförmiger Aussparung in umlaufender Negativkontur des Setzkopfes zum formschlüssigen temporären Aufsetzen auf diesen vorhanden ist.
• Besonders bevorzugte Ausgestaltungsbeispiele der Erfindung können den beigefügten Figuren entnommen werden:
• Die obere 1 zeigt in der Seitenansicht den Grundkörper eines erfindungsgemäßen isoelastischen Endodontiestifts 4 im Zustand vor der Insertion, der zwei Zonen verminderter Torsions- und Biegesteifigkeit 5 aufweist, sowie drei Lagen Verstärkungsfasern als Rundgewirk 9, mehrere Verdrängungkanäle 6 und einen Setzkopf 7 mit Entlüftungsbohrung 14, wobei der Setzkopf angeformt oder über eine kraftschlüssige Steckverbindung am Endodontiestift adaptiert ist. X zeigt teilweise angeschnitten den Übergangsbereich einer Zone mit verminderter Biege- und Torsionssteifigkeit zum Grundkörper.
• Die linke 2 ist eine Detailvergrößerung aus der oberen 1 (Einzelheit X)
• Die rechte 3 zeigt den Querschnitt A-A aus der oberen 1.
• 4 zeigt einen bevorzugten erfindungsgemäßen Stift in 3-D-Darstellung.
• Der erfindungsgemäße isoelastische Endodontiestift ist hervorragend für die endodontische Langzeitversorgung von Zähnen geeignet. Aufgrund der Gestaltung des Grundkörpers 4 mit der bevorzugt verwendeten biokompatiblen Kunststoffmatrix 8, die eine Verstärkung aus organischen und/oder mineralischen Fasern und/oder Füllpartikeln 9, 10, 11, 12 aufweist und den im Grundkörper 4 eingearbeiteten Zonen verminderter Biege- und Torsionssteifigkeit 5 sowie den Verdrängungselementen 6 außerhalb dieser Zonen im Außenmantel 3 für ein Befestigungsmaterial 2 kann der erfindungsgemäße Stift ohne das Dentin 1 unnötig zu belasten, eingebracht werden.
• Die dargestellten Ausführungen stellen Vorzugsvarianten dar.

1

Dentin

2

Befestigungszement

3

Außenmantel (Gelcoat)

4

Grundkörper des isoelastischen Endodontiestiftes

5

Zonen verminderter Torsions- und Biegesteifigkeit

6

Verdrängungskanäle

7

Setzkopf

8

Kunststoff-Matrix

9

Verstärkungsfasern als Rundgewirk

10

Hydroxylapatitkristalle

11

Röntgenkontrastpartikel

12

Nanodisperse Füllstoffe

13

Hohlraum

14

Entlüftungsbohrung

Claims (11)

1. Isoelastischer Endodontiestift, der der Krümmung eines Wurzelkanals folgt, umfassend a) einen einteiligen Grundkörper (4) aus einer hohlen faserverstärkten Kunststoffmatrix (8), welcher b) abwechselnd aus Zonen hoher und mindestens einer Zone verminderter Biege- und Torsionssteifigkeit (5) besteht, c) wobei die Zonen mit hoher Biege- und Torsionssteifigkeit an ihren Außenmänteln (3) axial verlaufende Verdrängungselemente (6) in Form von Kanälen und/oder Nuten aufweisen zum Verdrängen eines Befestigungsmaterials (2) im Wurzelkanal.
2. Endodontiestift nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (4) in Abhängigkeit von seiner Länge mindestens zwei Zonen mit verminderter Biege- und Torsionssteifigkeit (5) aufweist.
3. Endodontiestift nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die hohle Kunststoff-Matrix (8) eine Verstärkung aus organischen und/oder mineralischen Fasern und/oder Füllpartikeln aufweist.
4. Endodontiestift nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die hohle Kunststoffmatrix (8) aus einem biokompatiblen organischen Polymer, vorzugsweise aus einem Epoxid-, Acryl- oder Polyesterharz besteht.
5. Endodontiestift nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkung in der Kunststoffmatrix eine Kurzfaser- und/oder Rundgewirkverstärkung (9) ist, welche ein- oder mehrlagig vorliegt.
6. Endodontiestift nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern Kohlefasern, silanisierte Glasfasern und/oder Keramikfasern sind, vorzugsweise Carbonrundgewirke oder Kohlefasern, die der Hauptbeanspruchungsrichtung folgend eingebracht sind, vorzugsweise in Form von schlauchförmigen Rundstrickgewirken.
7. Endodontiestift nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Füllstoffe nanodisperse Materialien und/oder Röntgenkontrastmittel eingebracht sind.
8. Endodontiestift nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Füllstoffe Carbon-Nanotubes, Hydroxylapatit, SiO₂, nanodisperses Ag, CeO, SnO₂, WO₃ vorliegen.
9. Endodontiestift nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern und Füllstoffe mit einem Anteil von 50–90 Gew.% in der Kunststoffmatrix vorliegen.
10. Endodontiestift nach einem der Anspruche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass er mit einer Setzkopfausführung verbunden ist, wobei ein spezielles Applikationsinstrument zu sicheren Insertion mit halbkreisförmiger Aussparung in umlaufende Negativkontur des Setzkopfes (7) zum formschlüssigen temporären Aufsetzen auf diesen vorhanden ist.
11. Endodontiestift nach einem der Anspruche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass er mittels Mikrosystemspritzguss gefertigt wird.