DE69209592T2

DE69209592T2 - Element zum Verankern

Info

Publication number: DE69209592T2
Application number: DE69209592T
Authority: DE
Inventors: Anders Boss; Lars Joerneus
Original assignee: Nobelpharma AB
Current assignee: Nobel Biocare AB
Priority date: 1991-08-27
Filing date: 1992-07-07
Publication date: 1996-09-19
Anticipated expiration: 2012-07-08
Also published as: JPH05228162A; DE69209592D1; EP0530160B1; ATE136207T1; ES2085612T3; DK0530160T3; JP2627385B2; SE9102451D0; CA2076939C; GR3019974T3; SE9102451L; CA2076939A1; SE468154B; US5269685A; EP0530160A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein schraubenförmiges Verankerungselement aus Titan zur dauerhaften Verankerung in Knochengewebe, insbesondere zur dauerhaften Verankerung von künstlichen Zähnen und Zahnbrücken im Kieferknochen. Die Spitze des Verankerungselements weist mindestens einen Hohlraum auf. Die Ecken der Hohlräume an der zylindrischen Außenfläche bilden Schneidkanten für ein Gewindeschneiden beim Einschrauben des Verankerungselements in das Knochengewebe. Das Gesamtvolumen der Hohlräume ist zur Aufnahme des abgeschabten Knochengewebematerials angepaßt, d. h. das Knochengewebematerial wird innerhalb des durch die Hohlräume gebildeten Volumens aufgenommen.
Ein Verankerungselement dieser Art, eine sogenannte Fixtur, ist bereits durch EP 0 237 505 bekannt. In diesem Fall werden die Hohlräume durch zwei querverlaufende Durchgangslöcher, die rechtwinklig zu der Längsachse der Fixtur sind, oder durch drei nicht durchgehende Hohlräume gebildet, die an der ringförmigen Außenfläche des Verankerungselements gebildet sind, so daß Schneidkanten mit positivem Schneidwinkel gebildet werden.
Der Vorteil einer gewindeschneidenden Fixtur besteht darin, daß die Fixtur leichter im Kieferknochen installiert werden kann. Bei dem normalen Verfahren zum Installieren einer Fixtur wird ein Loch in den Kieferknochen gebohrt. Anschließend werden Bohrer mit stufenweise zunehmenden Durchmessern verwendet, bis der Lochdurchmesser dem Wurzeldurchmesser der mit einem Gewinde versehenen Fixtur entspricht. Bei dem von Dr. Brånemark aufgezeigten normalen chirurgischen Verfahren wird ein Gewindebohrer zum Bilden des Innengewindes verwendet, in das der mit einem Gewinde versehene Teil der Fixtur eingesetzt wird. Wenn eine gewindeschneidende Fixtur des oben genannten Typs verwendet wird, kann die Installierung ganz ohne Verwendung eines Gewindebohrers durchgeführt werden.
Die Härte des Knochens (Kieferknochens), in den die Fixturen installiert werden, variiert in großem Maße. Einige der Patienten haben eine sehr dünne äußere Knochenschicht, Kortikalis, die hart ist, während der Rest des Knochens, der innere schwammartige Knochen, sehr weich ist. Bei einigen Patienten ist andererseits der gesamte Knochen über den gesamten Querschnitt hart.
Gewindeschneidende Fixturen wurden bisher primär für weichere Knochenarten verwendet, d. h. Knochen im oberen Gebiß. Gewindeschneidende Fixturen für härtere Knochenarten müssen zum Begrenzen der Drehkraft sehr gute Schneideigenschaften aufweisen, so daß die Fixtur selbst oder das umgebende Knochengewebe nicht beschädigt werden. Es müssen daher sehr hohe Anforderungen sowohl hinsichtlich der Ausführung der Fixtur als auch der Scheidschärfe erfüllt werden.
Bei einem anderen und einfacheren Verfahren zum Verwenden einer gewindeschneidenden Fixtur wird das Loch im Kieferknochen groß genug gebohrt, so daß nur der äußere Teil des Gewindes mit dem Knochen in Berührung stehen kann. Dies stellt jedoch ein riskantes Verfahren dar, da die Anfangsstabilität der Fixtur im Knochen reduziert wird.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung eines gewindeschneidenden Verankerungselements (Fixtur) mit guten Eigenschaften, selbst wenn es in harten Knochenqualitäten installiert wird. In Übereinstimmung mit der Erfindung wurden die guten Eigenschaften erreicht, indem das Verankerungselement hinter den Schneidkanten mit einer Freifläche versehen wurde, d. h. die Außenfläche des Verankerungselements, im Querschnitt durch den Schneidteil des Verankerungselements betrachtet, ist hinter jeder Schneidkante leicht abgeschrägt. Mittels einer solchen Freifläche kann die Quetschwirkung auf das Verankerungselement in der Schneidzone beim Einschrauben in den Knochen beseitigt werden. Diese Quetschwirkung trägt anderenfalls in großem Maße zu der Drehbeanspruchung bei, die beim Installieren im Knochen auf das Verankerungselement übertragen wird.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Freifläche als ein ebene Fläche ausgeführt, sie kann jedoch auch gekrümmt sein.
Im folgenden wird die Erfindung ausführlicher in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen Fig. 1 eine Seitenansicht des mit einem Gewinde versehenen Teils des Verankerungselements und Fig. 2 ein Querschnitt durch den Schneidteil des Verankerungselements ist.
Wie in Figur 1 veranschaulicht, weist das Verankerungselement eine zylindrische Schraube 1 (Fixtur) mit einem Außengewinde 2 auf. Die Schraube soll zur dauerhaften Verankerung von künstlichen Zähnen und Zahnbrücken in ein gebohrtes Loch im Kieferknochen eingesetzt werden. Der Halsbereich der Schraube soll daher mit einem Distanzelement, Koppelungselement oder ähnlichem befestigt werden. Diese Elemente stellen jedoch keine Bestandteile dieser Erfindung dar und werden daher hier nicht ausführlich beschrieben. Das Verankerungselement wird vorzugsweise aus handelsüblichem reinem Titan mit einer Oberflächenstruktur gemäß SEPS 7902035-0 hergestellt.
Die Schraube weist einen konischen, nach unten zugespitzten Teil 3 auf, um das Einsetzen der Schraube in das gebohrte Loch im Knochengewebe zu vereinfachen. Der Konuswinkel an der Spitze der Fixtur ist ein Parameter, der die Schneideigenschaften beeinflußt. Ein kleiner Konuswinkel an der Spitze der Fixtur hat eine positive Auswirkung hinsichtlich des Führens und des Eingreifens des Schraubengewindes in das mit einem Gewinde versehene gebohrte Loch, er hat jedoch auch eine negative Auswirkung, da ein wesentlicher Teil der wichtigen lasttragenden, mit einem Gewinde versehenen Oberfläche dann entfernt ist. Bei der vorliegenden Ausführungsform befindet sich der Konuswinkel in dem Bereich von 15º-40º.
Die Basis der Schraube ist auf der zylindrischen Oberfläche der Schraube mit drei Öffnungen 4 versehen. Die Kanten 5 der Öffnungen auf der zylindrischen Oberfläche bilden scharfe Schneidkanten und das Gesamtvolumen der Öffnungen ist groß genug, um abgeschabtes Knochengewebematerial aufzunehmen.
Die Öffnungen 4 sind längs verlaufend und erstrecken sich in der Längsrichtung der Schraube nahe der Endoberfläche 6 der Schraube. Auf diese Weise wird das gesamte abgeschabte Knochengewebematerial innerhalb der Hohlräume gesammelt und dort gelagert, und die Fixtur weist eine ebene, ununterbrochene ringförmige Bodenfläche 6 ohne jegliche Öffnungen auf. Wie in EP 0 237 505 veranschaulicht ist, stellt dies einen Vorteil dar, da das gesammelte Knochengewebematerial das Wachsen von neu gebildetem Knochengewebe in die Löcher begunstigt und weiter jegliche Tendenzen zum Herausschrauben der Schraube nach dem Einsetzen verhindert.
Die Schneidkante 5 weist eine lange gerade Kante parallel zu der Längsachse der Schraube auf. Um ein stabiles Einsetzen der Schraube zu erhalten, sind mindestens drei Schneidkanten erforderlich, deren Kanten symmetrisch um den Umfang der zylindrischen Oberfläche der Schraube angeordnet sind.
Figur 2 ist eine Schnittansicht der Schraube, die die Form der drei Hohlräume 4 zeigt. Jeder Hohlraum 4 wird durch zwei rechtwinklige Oberflächen, eine gerade, ebene Oberfläche 7 mit einer Schneidkante 5 und eine konkave Oberfläche 8 gebildet. Wie in EP 0 237 505 sind die Hohlräume so gebildet, daß eine positive Schneidkante geschaffen wird. Um die Schneidkräfte beim Installieren der Fixtur zu reduzieren, ist es wichtig, daß der Schneidwinkel der Fixtur so groß wie möglich ist. Im Gegensatz zu der bisher bekannten Fixtur weist die vorliegende Fixtur eine zusätzliche Freifläche 9 hinter der Schneidkante auf, d. h. die Außenfläche zwischen der Schneidkante 5 ist leicht abgeschrägt. Dies bedeutet, daß der Abstand von der Mitte der Implantatschraube zu dem Umfang der Schraube in der Schneidzone durch den Schneidkantenteil 5 am größten ist.
Dies bedeutet, daß eine jegliche Quetschwirkung, die beim Einschrauben der Fixtur in das Knochenloch auftreten könnte, verhindert werden kann. Eine solche Quetschwirkung könnte anderenfalls einen wesentlichen Beitrag zu dem zum Installieren der Schraube benötigten Drehmoment darstellen.
Die zusätzliche Freifläche 9 kann unterschiedliche geometrische Ausführungen aufweisen. Sie kann sowohl aus einer geraden als auch aus einer gekrümmten Fläche bestehen. Bei dem in den Zeichnungen veranschaulichten Beispiel besteht die Freifläche aus einer geraden Fläche, die in geringem Abstand hinter der Schneidkante 5 angeordnet ist und zu der konkaven Fläche 8 in dem Hohlraum verläuft.
Der Schneidvorgang kann in zwei Stufen unterteilt werden, den Startvorgang beim Eingreifen der Fixtur in den Knochen und den Rest des Vorgangs beim Einschrauben der Fixtur in denselben. Mittels der Freifläche 9 und den positiven Schneidwinkeln an der Schneidkante können ausreichend gute Start- und Schneideigenschaften für die Fixtur sogar für vergleichsweise harte Knochenqualitäten erzielt werden.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellte Ausführungsform begrenzt, sondern kann innerhalb des Umfangs der begleitenden Patentansprüche verändert werden.

Claims

1. Schraubenförmiges Verankerungselement aus Titan zur dauernden Verankerung in Knochengewebe, insbesondere zur dauernden Verankerung von künstlichen Zähnen oder Zahnbrücken im Kieferknochen, mit mindestens einem Hohlraum (4) an der Spitze der Schraube, wobei die Ecken der Hohlräume an der zylindrischen Außenfläche Schneidkanten (5) für ein Gewindeschneiden beim Einschrauben des Verankerungselements in das Knochengewebe bilden und wobei das Gesamtvolumen der Hohlräume zur Aufnahme des abgeschabten Knochengewebematerials angepaßt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Verankerungselement hinter seinen Schneidkanten (5) mit einer Freifläche (9) versehen ist, d.h. daß die Außenfläche des Verankerungselements, im Querschnitt durch den Schneidteil des Verankerungselements betrachtet, hinter jeder Schneidkante leicht abgeschrägt ist.

2. Verankerungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Freifläche (9) eine ebene Fläche ist.

3. Verankerungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Freifläche (9) eine gekrümmte Fläche ist.

4. Verankerungselement nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine konische Spitze mit einem Konuswinkel von 15º bis 40º, wobei die Hohlräume (4) und die Freiflächen (5) sich nach unten bis in den konischen Teil erstrecken.

5. verankerungselement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewindedurchmesser des nichtschneidenden Abschnitts der Schraube kleiner ist als der Gewindedurchmesser im Schneidabschnitt der Schraube.

6. Verankerungselement nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch drei Schneidkanten (5) und Freiflächen (9), die um den Umfang der zylindrischen Oberfläche des Verankerungselements symmetrisch verteilt sind.