DE69322799T2 - Implantat mit mikrogewinde - Google Patents

Description

Technisches Gebiet
• Vorliegende Erfindung betrifft ein Element, das mindestens ein zylindrisches Teil zur Implantation in Knochengewebe aufweist.
Hintergrund der Erfindung
• Es gibt zwei Arten von Hauptsystemen für die heutzutage häufig eingesetzten endo-ossalen Dentalimplantate.
• In einem System werden mit Gewinde versehene Befestigungsmittel eingesetzt, die in ein Loch im Kieferknochen eingeschraubt werden. Dieses System läßt sich beispielhaft am sogenannten Brånemark SystemTM erläutern. Dieses System weist sowohl Gewindemittel zur Einschraubung in Löcher, die schon vorab mit Gewinden versehen wurden, als auch selbstschneidende Gewindemittel zur Einschraubung in ein Loch im Kieferknochen, das nicht schon vorab mit Gewinde versehen wurde, auf.
• Das andere häufig eingesetzte System läßt sich am Beispiel des sogenannten IMZ-Implantats erläutern, das einen Zylinder enthält, der mit einer rauhen Oberfläche als Befestigungsmittel versehen ist und vorsichtig in ein Bohrloch im Kieferknochen eingeschraubt wird. Die Rauhigkeit der Oberfläche weist keine spezifische Ausrichtung auf.
• Die Gewindemittel weisen einige wichtige Vorteile auf, von denen ein großer Vorteil darauf zurückzuführen ist, daß die Hauptbelastungen in der klinischen Situation Axialbelastungen sind. Mit Gewinde versehene Implantate eignen sich sehr gut zur Aufnahme von Axialbelastungen, und dies kann sich in den ersten Stadien des Knochenintegrationsprozesses, in denen es darauf ankommt, daß das Implantat vollständig stabil ist und so fest wie möglich im Bohrloch sitzt, als besonders wichtig erweisen. Der von Prof. Brånemark und seinen Mitarbeitern in den Siebzigern in Göteborg geprägte und hierin verwendete Begriff "Knochenintegration" bezieht sich auf die enge Verbindung zwischen Knochengewebe und Implantaten, die sich beispielsweise durch Verwendung von Titanimplantaten erzielen läßt.
• Diese Konstruktion ist jedoch mit einigen Nachteilen behaftet. Einer der größten Nachteile ist dabei der Zeitaufwand und die notwendige Sorgfalt für das Einschrauben eines selbstschneidenden Gewindeimplantats in ein Loch. Wenn auch das Loch vorab mit Gewinden versehen werden muß, ist der gesamte Zeitaufwand für den Eingriff natürlich noch viel höher. Es wäre zwar vorstellbar, ein herkömmliches Gewindeimplantat in ein Loch zu schrauben, dessen Durchmesser fast genauso groß ist wie der Außendurchmesser der Gewinde, aber die Strecke, über die das Knochengewebe in die Gewinde einwachsen müßte, wäre übermäßig groß und die für die Knochenintegration benötigte Zeit wäre zu lang.
• Das zylindrische Implantat mit der rauhen Oberfläche ist einfach einzusetzen, wobei der dafür benötigte Zeitaufwand gering ist. Es ist jedoch möglich, daß Implantate mit dieser Ausführung im Bohrloch stecken bleiben, bevor das Implantat vollständig eingeführt ist, wodurch es zu inakzeptablem Trauma des Knochengewebes kommen kann, und zwar sowohl, wenn das Implantat unter Kraftaufwand eingeführt wird als auch wenn das Implantat unter Kraftaufwand herausgezogen wird. Sowohl die anfängliche Stabilität als auch die Endstabilität des Implantats sind dann geringer als die anfängliche Stabilität und die Endstabilität des Gewindeimplantats.
Kurze Beschreibung des Erfindungsgedankens
• Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung eines Implantats, das die Vorteile der beiden obenerwähnten Systeme vereint und deren Nachteile dabei beseitigt.
• Dieses Ziel wird durch ein endo-ossales Implantat mit den im beigefügten Hauptanspruch versehenen Merkmalen erreicht.
• Bevorzugte Ausführungsformen werden in den beigefügten Nebenansprüchen beschrieben.
Kurze Beschreibung der beigefügten Zeichnungen
• Fig. 1 zeigt eine Gesamtansicht eines erfindungsgemäßen Implantats.
• Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch das Implantat aus Fig. 1 entlang der Linie I-I.
• Fig. 3 zeigt eine Endansicht gemäß Linie II-II in Fig. 2.
• Fig. 4 zeigt eine erste bevorzugte
• Ausführungsform der Mikrogewinde und Fig. 5 eine zweite bevorzugte Ausführungsform der Mikrogewinde.
Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung
• Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung umfaßt ein Implantat mit einem allgemein zylindrischen Körper 1 zur Einführung in ein Bohrloch in Knochengewebe. Die Mantelfläche des Körpers 1 ist mit sehr kleinen Gewinden 2 versehen, die hierin Mikrogewinde genannt werden, weil ihre Abmessungen im Mikrometerbereich liegen. Durch diese Gewinde kann das Implantat als Schraube funktionieren. Das Vorderende oder die Spitze der Schraube ist mit drei Schneidkanten 4 in Verbindung mit Spanauffanghöhlen 3 versehen. Durch die Anwesenheit der Spanauffanghöhlen werden Teile des zylindrischen Teils nicht mit Gewinden versehen. Angesichts der beabsichtigten Funktion des Implantats muß ein Bereich, der so groß ist, daß das Implantat als Schraube funktionieren kann, mit Gewinden versehen werden. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform ist die Spitze des Körpers ferner abgerundet, um anfänglich unter der Schraube etwas Platz für lose Knochenspäne usw., die die vollständige Einführung der Schraube behindern könnten, zu lassen. Der Grund des Bohrlochs ist normalerweise aufgrund der Gestalt der üblicherweise eingesetzten Bohrer leicht konisch geformt.
• Durch die Schneidkanten 4 und die Spanauffanghöhlen 3 kann die Schraube gegebenenfalls als selbstschneidende Schraube zum Schneiden neuer Gewinde oder zur Anpassung bereits in das Gewebe geschnittener Gewinde funktionieren.
• Wie im Stand der Technik üblich, ist das andere Ende der Schraube mit einem Langloch zur Befestigung eines Widerlagers für die Überbrückung der das Knochengewebe überdeckenden Weichteile und zur Befestigung einer Prothese versehen. Das Innenteil 7 des Bohrlochs ist zylindrisch und mit Innengewinden 6 versehen, während das Außenteil 5 des Bohrlochs konisch aufgeweitet ist, um ein konisch verjüngtes Befestigungsteil eines Widerlagers, das in einem zylindrischen Teil mit Gewindeende endet, aufzunehmen.
• Fig. 4 und 5 zeigen zwei verschiedene Ausführungsformen der Erfindung. Das in Fig. 4 gezeigte Gewinde ist 0,1 mm hoch, und der Abstand zum benachbarten Gewinde (Spitze zu Spitze) beträgt 0,2 mm. Die Schraube ist dreigängig, so daß die Steigung des Gewindes 0,6 mm beträgt. Der Grund für die dreigängige Ausführung anstelle einer eingängigen Ausführung behsteht darin, daß der Zeitaufwand für das Einschrauben des Implantats in das Bohrloch bei einer mehrgängigen Schraube geringer ist. Der Winkel zwischen den Gewindeflanken beträgt 45º. Die Gewinde sind abgerundet, um Spannungskonzentrationen im Knochengewebe um die Gewinde herum zu vermeiden oder zumindest zu minimieren.
• Das in Fig. 5 gezeigte Gewinde unterscheidet sich von dem in Fig. 4 gezeigten Gewinde hauptsächlich darin, daß der Winkel zwischen den Flanken 60º anstelle von 45º beträgt.
• Die Höhe der Mikrogewinde kann im allgemeinen im Bereich von 0,02 bis 0,20 mm liegen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann die Höhe zwischen 0,02 und 0,15 mm und bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform zwischen 0,05 und 0,15 mm schwanken, und bei der am meisten bevorzugten Ausführungsform beträgt die Höhe 0,1 mm. Die Anzahl der Gewinde ist fakultativ, kann aber beispielsweise zwischen 1 und 5 schwanken. Der Abstand zwischen benachbarten Gewinden von Spitze zu Spitze ist doppel so groß wie die Höhe der Gewinde.
• Die Gewinde können als Gewinde mit definierter ausgerichteter Rauhigkeit angesehen werden, die im selben Größenbereich liegt wie die nicht ausgerichtete Oberflächenrauhigkeit des Standes der Technik, beispielsweise jener Art, die durch Plasmasprühen, einer herkömmlichen Technik zur Erzielung einer Oberflächenrauhigkeit auf Implantaten, erhalten werden kann.
• Eine nicht ausgerichtete Rauhigkeit mit kleineren Abmessungen, wie beispielsweise durch Blastechniken erhalten wird, kann den Gewinden auferlegt werden.
• In einer biomechanischen Studie (Hansson S.: On the role of surface roughness for load bearing bone implants: The retention potential of a mirco-pitted surface as a function of pit size, pit shape and pit density [Zur Rolle der Oberflächenrauhigkeit für tragende Knochenimplantate: Das Retentionspotential einer mit Mikrolöchern versehenen Oberfläche als Funktion von Lochgröße, Lochform und Lochdichte], Dissertation, Zentrum für Biomechanik, Chalmers Univ. of Technology and Gothenburg Univ., Vorabdruck 1991 : 4, Göteborg) konnte gezeigt werden, daß eine mit einer Rauhigkeit dieser Größe erzielte Retention der mit gröberen Gewinden erzielten Retention entspricht.
• Das Implantat kann je nach den Erfordernissen vom medizinischen Standpunkt und je nach Vorlieben des Zahnarztes oder Kieferchirurgen als zylindrisches Implantat mit rauher Oberfläche und als Gewindeimplantat verwendet werden.
• Wenn das Implantat als zylindrisches Implantat verwendet wird, kann das Implantat in ein Loch mit demselben oder fast demselben Durchmesser wie der Außendurchmesser des Implantats (wobei der Durchmesser vorzugsweise nicht größer sein sollte) genau wie ein herkömmliches Implantat leicht eingeklopft werden. Normalerweise kann dies verhältnismäßig schnell durchgeführt werden. Wenn das Implantat aber auf halben Wege stecken bleibt, was manchmal vorkommen kann, kann der Chirurg das Implantat entweder wieder herausdrehen oder es vollständig in das Loch einschrauben. Dies ist möglich, ohne das umliegende Knochengewebe jener Art von Trauma auszusetzen, das resultieren würde, wenn das Implantat unter Kraftaufwand herausgezogen oder unter Kraftaufwand eingehämmert werden müßte.
• Neues Knochengewebe wächst aufgrund der geringen Höhe der Gewinde schnell in die Mikrogewinde, und eine Retention, die in Axialrichtung wesentlich besser ist als in Dreh(Tangential-)richtung wird verhältnismäßig schnell erzielt. Dies ist natürlich darauf zurückzuführen, daß die Gewinde in Umfangsrichtung ausgerichtet sind. Im Vergleich mit einem Gewindeimplantat bietet ein Implantat mit einer nicht ausgerichteten Oberflächenrauhigkeit im fraglichen Größenbereich nicht denselben Retentionsbereich (d. h. der Bereich, der sich mit dem Knochengewebe verbindet) senkrecht zur Axialrichtung und bietet daher nicht denselben Retentionsgrad.
• Die Ausführung des erfindungsgemäßen Implantats erlaubt darüber hinaus eine sehr vorsichtige Einführung des Implantats in den Oberkiefer, der empfindlicher sein kann als der Unterkiefer. Dies ist auf die Tatsache zurückzuführen, daß das mit Mikrogewinde versehene Implantat keine umfangreichen Gewindeschneidvorgänge in dem manchmal sehr empfindlichen Knochengewebe des Oberkiefers erfordert und entweder als selbstschneidende Schraube mit minimaler Schneidwirkung oder, was wichtiger ist, einfach in ein Bohrloch im Oberkiefer geschoben oder vorsichtig eingeklopft werden kann.
• Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist die Tatsache, daß auch kleine schmale Implantate maximale Steifigkeit oder Starrheit aufweisen, was für eine korrekte Übertragung der axialen Hauptlasten auf das umliegende Knochengewebe von Bedeutung sein kann, weil die Gewinde einen verhältnismäßig kleinen Teil des gesamten Implantatquerschnitts ausmachen.
• Wie oben erwähnt kann das Implantat auch auf die gleiche Weise wie ein herkömmliches Implantat mit Schraubengewinde verwendet werden, wobei das in das Knochengewebe gebohrte Loch einen Durchmesser aufweisen sollte, der dem Innendurchmesser des Gewindes entspricht oder etwas größer ist. Im letzteren Fall ist die zum Schneiden der Gewinde im Knochengewebe benötigte Kraft geringer.
• Es ist zu beachten, daß die Erfindung auf vielfältige Weise innerhalb des Schutzbereichs der beigefügten Ansprüche abgewandelt werden kann. Es ist beispielsweise zu betonen, daß die Erfindung nicht auf Dentalimplantate beschränkt ist und daß die Erfindung auf jedes allgemein zylindrische Implantat, das in ein allgemein zylindrisches Bohrloch eingesetzt werden soll, angewandt werden kann. Allgemein zylindrisch ist in diesem Zusammenhang so zu verstehen, daß es Teile enthält, die der Mantelfläche eines das Implantat umschreibenden Zylinders entsprechen. Ein schraubenförmiges Implantat mit einem trichterförmigen Körper (ähnlich einem Gewinde) liegt somit im Schutzbereich, wie er durch die beigefügten Ansprüche gewährt wird.

Claims (7)

1. Implantat mit einem Körper (1), der mindestens ein allgemein zylindrisches Teil zur Implantation in Knochengewebe aufweist, wobei dieses allgemein zylindrische Teil zumindest teilweise mit Gewinden (2) mit einer Höhe im Bereich von 0,02-0,20 mm versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen nebeneinander liegenden Gewinden von Spitze zu Spitze zweimal so hoch wie die Gewinde ist.

2. Implantat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diese Gewinde eine Höhe im Bereich von 0,02-0,15 mm aufweisen.

3. Implantat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß diese Gewinde eine Höhe im Bereich von 0,05-0,15 mm aufweisen.

4. Implantat nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß diese Gewinde eine Höhe von 0,10 mm aufweisen.

5. Implantat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei den Gewinden um Mehrfachgewinde, vorzugsweise Dreifachgewinde, handelt.

6. Implantat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel zwischen den Flanken der Gewinde 45º beträgt.

7. Implantat nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel zwischen den Flanken der Gewinde 60º beträgt.