DE9013067U1 - Implantierbare Prothese - Google Patents

Implantierbare Prothese

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Description

THERA Patent GmbH & Cc. XG
Gesellschaft für industrielle Schutzrechte
DEG-33 155
IMPLANTIERBARE PROTHESE
Die Erfindung betrifft eine zementfrei implantierbare Prothese nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Solche Prothesen eignen sich für den Knochen- oder Zahnwurzelersatz, als Gelenkersatz oder beispielsweise auch als starre oder flexible Bandscheibenimplantate.
Bei zementfrei implantierten Prothesen werden schädliche Nebenreaktionen der polymerisierenden Zementbestandteile im Organismus vermieden, die zur Gewebezerstörung und damit zu einer Lockerung des Implantats führen können.
Bekannte zementfrei implantierbare Prothesen sind, wie beispielsweise in EP-A-O 321 389 beschrieben, meist mit einer Beschichtung aus bioaktiven, teils resorbierbaren keramischen Werkstoffen auf der Basis von Calciumphosphaten sowie aus polymeren Kunststoffen, die im Körpermilieu stabil sind, versehen. Bei der Resorption des keramischen Anteils der Prothesenverankerung bleibt ein poröses Gefüge aus Kunststoff zurück, in das Knochengewebe hineinwächst.
Neben den überwiegend aus Calciumphosphat und keramischen Bestandteilen aufgebauten porösen Oberflächenbeschichtungen sind Titan-Plasma-Beschichtungen oder Strukturen aus aufgesinterten Kugeln unterschiedlicher Größe bekannt, die eine mechanische Verankerung des Knochens in der rauhen Oberfläche erlauben sollen.
Bei den bekannten Prothesenverankerungen vergeht eine erhebliche Zeit, bis das Knochengewebe in die poröse Oberfläche hineingewachsen ist. In dieser Zeit ist die Belastbarkeit der Prothese gering, und es besteht die Gefahr, daß sie sich wieder lockert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Prothese der eingangs genannten Art zu schaffen, die auf einfache Weise implantierbar ist und eine hochbelastbare, dauerhafte Verbin-
dung mit dem Knochengewebe gewährleistet.
Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichnete Erfindung gelöst. Demnach ist auf der Schaftoberfläche der Prothese eine große Anzahl sacklochartiger bzw. fingerförmiger Vertiefungen angeordnet. In Mikroporositäten dieser Form wächst der Knochen relativ schnell hinein. Die feinen Sacklöcher können direkt auf der Schaftoberfläche angebracht werden, ohne daß eine als Prothesenverankerung dienende Beschichtung notwendig ist. Damit wird eine Ablösung der Prothesenverankerung, wie sie bei Beschichtungen vorkommen kann, vermieden.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Ein Ausrichten der feinen Sacklöcher wie in Anspruch 5 angegeben, erlaubt es, gezielt gerichtete Druck- bzw. Zugkräfte von der Prothesenoberfläche in den in die Vertiefungen hineinwachsenden Knochen einzuleiten. So wird eine physiologische Belastung des Implantatbettes erzielt und eine Prothesenlockerung aufgrund Schädigung des eingewachsenen Knochengewebes vermieden.
Nach dem Transformationsgesetz der Knochen von Wolff hängen Strukturveränderungen des Knochens von seiner Belastung ab. Dort, wo der Knochen auf Druck belastet wird, kommt es zu einer Resorption, eine Zugbelastung dagegen führt zum Nachwachsen des Knochens. Durch eine entsprechende Ausrichtung der feinen Sacklöcher kann erreicht werden, daß die in die Vertiefungen hineinwachsenden Zapfen des Knochens auf Zug belastet und damit zum Wachstum angeregt werden. Dann bildet die zum Lochgrund weisende Axialrichtung mit der bei normaler Belastung von der Prothese auf den Knochen ausgeübten Kraft einen spitzen Winkel.
An bestimmten Stellen kann die Ausrichtung der Sacklöcher auch so gewählt sein, daß die Knochenzapfen gezielt auf Druck belastet werden.
Mit den in den Ansprüchen 2 bis 4 angegebenen Merkmalen ergibt sich schon bald nach dem Einsetzen der Prothese eine besonders feste Verbindung mit den Knochen. Demnach sind ca. 20 bis 100 Löcher pro mm2 Schaftoberfläche mit einem Durchmesser von ca. 30 um bis ca. 60 &mgr;&pgr;&igr; und einer Tiefe von ca. 50 um
bis ca. 90 &mgr;&pgr;&igr; vorgesehen. Eine besonders sichere Verankerung der Prothese im Knochengewebe wird erreicht, wenn die feinen Löcher an der Schaftoberfläche von Wulsten umgeben sind. Dies gilt insbesondere, wenn die Wulste Hinterschneidungen aufweisen, in die das Knochengewebe hineinwächst.
Die Ausbildung der Schaftoberfläche als Rundgewinde gemäß Anspruch 6 ermöglicht eine schon bald nach der Implantierung belastbare, kraft- und formschlüssige Verbindung der Prothesenverankerung mit dem Knochen. Dazu trägt neben dem mechanischen Effekt der Verschraubung auch die im Vergleich zu einem zylindrischen Schaft vergrößerte Oberfläche bei. Ein Rundgewinde weist keine scharfen Kanten auf, die zu Reizungen oder Uberbeanspruchungen des Knochengewebes führen könnten.
Eine einfache Implant'ierbarkeit und eine dauerhafte Haltbarkeit der Prothese wird erreicht, wenn sich gemäß Anspruch 7 der Schaft vom Prothesenkopf zum Ende hin verjüngt.
Eine Titanlegierung nach Anspruch 8 ist wegen ihrer Stabilität und Bioverträglichkeit als Prothesenmaterial besonders geeignet.
Zweckmäßigerweise werden die Löcher gemäß Anspruch 9 mittels energiereicher Strahlung, beispielsweise durch Bohren mit einem Laserstrahl hergestellt.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen:
Figur 1 eine als Zahnimplantat gestaltete Prothese,
Figur 2 zwei Vertiefungen auf der Schaftoberfläche der Prothese im Querschnitt, und
Figur 3 eine schematische Darstellung der auf die Prothese wirkenden Kräfte.
Die in Figur 1 abgebildete, als Zahnimplantat gestaltete Prothese besteht aus einem Prothesenkopf 2 und einem Schaft 3. Der Schaft 3 ist teilweise mit einem Rundgewinde 4 versehen, das einerseits schon direkt nach dem Einsetzen der Prothese für eine gewisse Stabilität sorgt und andererseits eine vergrößerte Oberfläche für den Kontakt mit dem Knochen bereitstellt. Je nach Einsatzgebiet kann es auch günstiger sein, wenn sich das Gewinde 4 über den gesamten Prothesenschaft 3 erstreckt. Eventuell kann auf ein Gewinde auch ganz verzichtet
werden. Für ein problemloses Implantieren der Prothese in den Kiefer kann diese so geformt sein, daß sie sich vom Prothesenkopf 2 zum Ende hin verjüngt.
Der abgebildete Prothesenkopf 2 ist mit einem Innengewinde 22 zur Befestigung einer Zahnprothese versehen. Außerdem ist eine Rotationssicherung für die aufgeschraubte Struktur vorgesehen, die als Vierkant oder, wie dargestellt, als Sechskant 21 ausgebildet sein kann.
Zur Vergrößerung der Oberfläche und zur sicheren Befestigung der Prothese kann der Prothesenschaft anstelle des Gewindes in seinem unteren Bereich mit (nicht dargestellten) Makrozapfen versehen sein.
Die eigentliche Prothesenverankerung besteht aus den fingerförmigen, sacklochartigen Vertiefungen 1. Sie können, wie dargestellt, im wesentlichen die ganze Schaftoberfläche bedecken oder je nach der gewünschten Kraftübertragung zwischen Prothese und Knochen nur an bestimmten Stellen angebracht sein.
Die Figur 2 zeigt im Querschnitt die Vertiefungen 1 mit kraterförmigem Rand oder Wulst 11, 12 einer Laser-bestrahlten Implantatoberfläche (ELCS, E_xcimer Laser Conditioned Surface) . Der Wulst 11, 12 entsteht durch das bei der Laserstrahl-Behandlung aus dem Loch aufgeworfene Material. In Abhängigkeit von den eingestellten Laserparametern (Energie, Strahldurchmesser, Bestrahlungsdauer, etc.) kann ein einfacher Wulst 11 oder ein mit Hinterschneidungen versehener Wulst 12 hergestellt werden. Durch Einwachsen des Knochengewebes in die Vertiefungen 1 und Umwachsen der Wülste 11, 12 wird eine doppelte mechanische" Verbindung zwischen der Prothesenoberfläche und dem umgebenden knöchernen Implantatlager erreicht. Eine besonders sichere übertragung sowohl von Druck- als auch von Zugkräften wird mit einem hinterschnittenen Wulst 12 erzielt.
In Figur 3 ist der Querschnitt durch eine Prothesenverankerung dargestellt. Die Kraft F, mit der die Prothese belastet wird und die sie wiederum auf den Knochen ausübt, wirkt in diesem Beispiel parallel zur Oberfläche. Um das Hineinwachsen des Knochengewebes in die Sacklöcher 1 zu stimulieren, sind diese so gerichtet, daß die zum Lochgrund weisende Axial-
richtung A mit der Kraft F einen spitzen Winkel bildet. Die in die Vertiefungen hineinwachsenden Knochenzapfen werden dadurch im wesentlich auf Zug belastet. Dies regt nach dem Gesetz von der Transformation der Knochen von Wolff ihr Wachstum an. Die untere der beiden Vertiefungen 1 in Figur 3 ist an der schräg nach oben geneigten Fläche der Gewindes 4 angebracht. Dort läßt sich auch durch stärkeres Schrägstellen des Sacklochs 1 ein noch spitzerer Winkel zwischen Axialrichtung A und Kraft F und damit eine Steigerung der für das Knochenwachstum wirksamen Kraftkomponente erzielen.
Dort wo der Knochen bzw. die Knochenbalkchen natürlicherweise auf Druck belastet werden, kann es auch sinnvoll sein, die feinen Löcher so anzuordnen, daß die in sie hineinwachsenden Knochenzapfen ebenfalls eine Druckbelastung aufnehmen.

Claims (9)

THERA Patent GmbH & Co. KG Gesellschaft für industrielle Schutzrechte DEG-33155 Schutzansprüche
1. Zementfrei implantierbare Prothese, deren Schaftoberfläche (3) mit Vertiefungen (1) versehen ist,
dadurch gekennzeichnet, daß eine große Anzahl an Vertiefungen vorhanden ist, die als feine Sacklöcher (1) ausgebildet sind.
2. Prothese nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Löcher (1) einen Durchmesser von ca. 30 um bis ca. 60 um und eine Tiefe von ca. 50 um bis ca. 90 um haben.
3. Prothese nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Löcher (1) an der Schaftoberfläche (3) von Wulsten (11, 12) umgeben sind.
4. Prothese nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ca. 20 bis 100 Löcher (1) pro mm2 Schaftoberfläche vorgesehen sind.
5. Prothese nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil der Vertiefungen so orientiert ist, daß die zum Lochgrund weisende Axialrichtung (A) mit der Richtung der bei normaler Belastung von der Pro-
these auf den Knochen ausgeübten Kraft (F) einen spitzen
Winkel bildet.
6. Prothese nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaftoberfläche (3) als Rundgewinde (4) ausgebildet ist.
7. Prothese nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Schaft (3) vom Prothesenkopf (2) zum Ende hin verjüngt.
8. Prothese nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft (3) aus einer Titanlegierung
besteht.
9. Prothese nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Löcher (1) durch Laserstrahl-Bohrung
hergestellt sind.
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