JP4285782B2 - インプラント装置 - Google Patents

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明はインプラント装置に関し、特に、一部又は全部の歯を無くした患者のための歯科インプラント装置に関する。前記インプラント装置は、患者の上顎骨又は下顎骨の骨組織にインプラントするための支台及び該支台に装着する上部構造を含み、前記上部構造が１本以上の人工義歯を含む歯の補てつ装置を支持又は構成する。例えば上部構造は、それに守られるように冠又は橋のような形をした修復構造のために、上顎骨及び下顎骨の上の柔らかい組織層（歯肉）に橋を架けるため、インプラントされた支台への連結に利用できるようにされた橋脚歯であってもよい。
【背景技術】
【０００２】
典型的な歯科インプラント装置においては、前記上部構造はねじで支台に固定されている。この目的のために、前記支台は、該支台の末端に開けられた、内側にねじ山のついたソケットを持つ。内側のねじ山は、前記ソケット全体にあるか又は前記ソケットの一部分だけにあってもよい。前記上部構造は、（ｉ）前記支台に対して前記上部構造が確実に取り付けられるように、内側にねじ山のついたソケットにねじで留めるため、外側にねじ山のついた突出部と一体に形成されているか、又は（ｉｉ）横方向の面がそこに作られるような管腔のある管部分、及び管腔を通って前記内部に通されたソケットに至る通路のためのねじ部分を含んでいる。前記ねじには管腔内の横方向面の支持に利用できるようにされた、大きくなった頭部があり、それによって前記上部構造を前記内側にねじ山のついたソケットにねじで締め付けることで前記支台に固定される。
【０００３】
他の歯科インプラント装置では、前記上部構造は、例えばセメントで固めることにより、ねじ山のない連結で支台に固定される。
支台への上部構造の固定の仕方がどうであれ、前記上部構造は接触する面を通してインプラント方向の荷重を支台に対して与える。
【０００４】
上顎骨又は下顎骨の骨組織への歯科インプラント装置の前記支台の固定は、まず、支台の外面への骨組織の機械的なかみ合わせにかかっている。支台の外面と上顎骨又は下顎骨の骨組織との確実なかみ合わせは、例えば、ねじ山、窪み、穴等を支台の外面につけることによって外面が粗くされたときに実現する。粗い凹凸をつける場合、ブラスト、プラズマ・スプレー、エッチング、ハイドロクシアパタイト・コーティングにより支台の外面に穴を形成し、外面に突起をつける。細かい凹凸をつける場合、支台の外面を機械加工する。支台の外面と、該支台がインプラントされた上顎骨又は下顎骨の骨組織とのかみ合わせは、支台がより大きなせん断力に耐えることを可能にする。これは、凹凸をつけることによって作られた支台の外面の窪みに伸びる骨組織のためであると考えられる。
【０００５】
粗い凹凸のつけられた支台外面は、細かい凹凸のつけられた支台外面よりも効果的なかみ合わせを作り出し、細かい凹凸のつけられた支台外面は機械加工された支台外面よりもより効果的なかみ合わせを作り出す。しかしながらそれら全てが、例えば磨かれた外面のような、滑らかな外面を持つ支台よりも、より効果的なかみ合わせを作り出す。かみ合わせを促進するため、１以上の形状の表面の凹凸を支台に施すことが可能である。例えば、粗い凹凸と細かい凹凸が両方ついた外面を持つ支台を提供することが知られている。
【０００６】
1892年にJ. Wolff（Das Gesetz der Transformation der Knochen. Berlin: A. Hirschald, 1892）によって、骨組織は、骨の機械的に荷重のかかる過程に対応し、数学的法則にのっとって、それ自体で再造形するということが発表された。以来、これは正しいことが証明され、そして現在はWolffの法則として知られる。Wolffの法則のいくつかの結論は以下の通りである。
【０００７】
１．骨組織が受ける応力又はひずみが弱くなると、その応力又はひずみが正常となる新たな安定状態が得られるまで、骨組織の網（net）の損失（骨吸収（bone resorption））が生ずる。
２．骨組織が受ける応力又はひずみが正常であれば、骨組織についての網の変化は生じない。
３．骨組織が受ける応力又はひずみが、生理学的限界の範囲内で強まっていくなら、その応力又はひずみが正常となる新たな安定状態が得られるまで、骨組織は強化される。
４．骨組織が受ける応力又はひずみが極端に大きい場合、骨吸収が生ずる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
Wolffの法則は、このように、骨組織の安定状態を保つのに好都合となる、インプラント支台に隣接する骨組織での応力状態の必要性を指示している。そうでなければ、マージナル・ボーン（骨）吸収を生じ、骨組織に取り付けた支台の骨との統合が不安定になると共に、市販するに当たって重大な考慮事項である、インプラントされたときの歯科インプラント装置の美感を損なうことになる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
このことを頭に入れ、出願人は、インプラントの支台に隣接する骨組織における応力状態と、支台が上部構造によってインプラント方向に荷重がかけられる接触面であって、かみ合わせが始まる支台外面上のレベルに対する該接触面の位置と、の間の相互依存を明らかにした。本発明は、インプラントされた支台の外面に隣接する骨組織内における応力状態の改善のために、この相互依存を考慮に入れた歯科インプラント装置の提供を提案する。
【００１０】
本発明により、以下の構成を含む歯科インプラント装置が提供される。すなわち、
先端方向へ変位させることによって上顎骨又は下顎骨の骨組織内にインプラントするための支台であり、
先端、
末端、及び、
該先端と末端の間に広がる外面であり、外面上の予め定められた位置より先端側では、上顎骨又は下顎骨の骨組織と連結するようにされた、前記外面、
を持つような支台、及び、
前記支台に装着するための上部構造であり、
前記支台の末端に接する（interface）ための先端で、前記上部構造の前記先端と前記支台の前記末端が、互いに接するための接触面（interfacing surfaces）となっているような、前記先端、
を持つような上部構造、
とを含み、
前記歯科インプラント装置は、前記支台の前記末端及び前記上部構造の前記先端とが、前記上部構造の予め定められた接触面が、外面上の予め定められた位置より先端側のレベルにある支台の予め定められた接触面と、先端方向で接することができるように、構成されかつ大きさとされていることを特徴とする。
【００１１】
このような配置の結果として、前記支台がインプラントされると前記上部構造は前記支台に、接触面を通して先端方向に荷重を与える。そのレベルは前記支台外面上の予め定められた位置より先端側のレベルであり、それは骨組織がインプラント時に前記支台とかみ合い始める付着のレベルである。有限要素の分析は、付着レベルより先端側で先端方向に、支台によって荷重を与えることが、上顎骨又は下顎骨の隣接した骨組織における、改善された応力分布を生む結果となることを示す。例えば、付着レベルより先端側の接触面を通して先端方向に導かれた荷重の適用は、接触面のせん断力のピークを、骨吸収を引き起こす応力を生ずるきっかけとなる危険がより少ない点へと、移動させる。さらに、骨組織中の縦方向の圧縮力（上顎骨又は下顎骨の***と比較して）及び、水平方向の荷重又は前記支台上の曲げモーメントによって引き起こされる応力は、前記骨組織の奥へ移動するに従って小さくなっていき、そのため前記骨組織中で生ずる接触面の最大のせん断力は、そこではより簡単に順応される。前記接触面の最大のせん断力はまたその数値においても小さくされる。
【００１２】
本発明による一つの実施の態様において、前記支台と前記上部構造との予め定められた接触面は、先端方向で互いに接するようにされた、前記支台及び上部構造の唯一の接触面である。この場合、前記上部構造から前記支台にかけられた全ての先端方向の荷重は、前記付着レベルよりも低いレベル上にある。有限要素の分析は、前記支台に対する先端方向荷重の全てを前記付着レベルにかけることが、上顎骨又は下顎骨の隣接した骨組織における応力分布に、多大な改善をもたらすことを示唆している。
【００１３】
前記付着レベルの先端方向の接触面及び、該付着レベル又はその末尾側の接触面を通して、支台が先端方向の荷重をかけられるような場合であっても、本発明の利点は達成される。それに応じて、本発明による他の実施の態様においては、前記支台と上部構造の前記予め定められた接触面は、先端方向の予め定められた接触面であり、前記上部構造の前記先端及び前記支台の前記末端は、前記上部構造の前記先端が予め定められた末尾側接触面をなすように、構成されかつ大きさとされている。それは、前記支台の末端によって提供される予め定められた末尾側接触面と共に、前記支台外面上の予め定められた位置又はその末尾側に位置するレベルにおいて、先端方向で接触するためである。この場合、前記支台にかけられた先端方向の荷重の集合体の大部分が、支台外面又は接触面上で、予め定められた位置の先端方向のレベル上にあることが好ましい。しかしながら、前記付着レベルより先端側で先端方向荷重が前記支台にかけられると、これが、前記付着レベルと一致するレベルの両面に配分された、先端方向荷重の大部分であろうと一部であろうと、ここで後述する先行技術のように全ての先端方向荷重が前記付着レベル又はその末尾側にかけられた場合と比べて、前記支台に隣接する前記骨組織において改善された応力分布を生ずる結果となる。
【００１４】
前記支台に隣接する骨組織中の改善された応力分布は、前記支台の前記予め定められた接触面が、例えば前記支台外面上の前記予め定められた位置の約０．１〜１ｍｍ先端側のレベルで、前記支台外面上の前記予め定められた位置より先端側で縁のみに配置された場合であっても得られる。しかしながら、前記支台の前記予め定められた接触面が前記支台外面上の前記予め定められた位置の十分先端方向に配置されたなら、より大きな改善が見られるであろう。このように、好ましくは前記支台と上部構造は、前記支台外面上の前記予め定められた位置の１ｍｍ以上先端側、より好ましくは、前記支台外面上の前記予め定められた位置の３ｍｍ以上先端側、さらに好ましくは、前記支台外面上の前記予め定められた位置の５ｍｍ以上先端側、例えば前記支台外面上の前記予め定められた位置の１０ｍｍ先端側のレベルで接触して利用するようにされる。
【００１５】
後に述べる本発明による実施の態様において、雌凹部が、前記末端中の開口から前記支台外面上の予め定められた位置より先端側のレベルへ伸びる境界壁を持つ前記支台の前記末端に備えられている。前記支台の前記予め定められた接触面は、前記支台外面上の予め定められた位置の先端方向に配置された前記雌凹部の前記境界壁の予め定められた面であり、前記上部構造の前記予め定められた接触面は、前記上部構造の先端にある雄凸部の境界壁の予め定められた面である。
【００１６】
本発明による一つの実施の態様において、前記雌凹部及び雄凸部の各境界壁の予め定められた面は、同じ角度又はほぼ同じ角度で先端方向に向かって一点に集まる略截頭円錐形状の各側面を持つ。
【００１７】
後に述べる本発明による実施の態様において、前記雌凹部及び雄凸部の前記各境界壁の予め定められた面は、前記各境界壁の予め定められた先端部分、及び前記雄凸部と雌凹部の各境界壁によって形成される。前記雄凸部及び雌凹部はそれぞれ、前記予め定められた先端部分から末尾側に伸び、また前記先端部分同士が接触するときに間隔を置いて並べられるように、構成され方向づけられた、末尾部分を持つ。
【００１８】
この目的のために、前記雌凹部の境界壁の末尾部分は、同じ角度又はほぼ同じ角度で先端方向に向かって一点に集まる略截頭円錐形状の側面を持つ形状からなっていてもよく、また、前記雄凸部の末尾部分は、前記雌凹部の境界壁の末尾部分の前記角度より鋭い角度で、先端方向に向かって一点に集まる略截頭円錐形状の側面を持つ形状からなっていてもよい。
【００１９】
後に述べる本発明による実施の態様において、前記雌凹部の境界壁の末尾部分は、前記支台の前記末端に向かって末尾方向に伸びている。
【００２０】
後に述べる本発明による実施の態様において、前記雌凹部及び雄凸部の前記各境界壁の予め定められた面は、前記各境界壁の各予め定められた先端部分からなり、前記支台の前記予め定められた末尾側接触面は、前記支台外面上の前記予め定められた位置又はその末尾側に配置された、前記雌凹部の前記境界壁の予め定められた末尾部分からなり、そして、前記上部構造の前記予め定められた末尾側接触面は、前記雄凸部の前記境界壁の予め定められた末尾部分からなる。前記雌凹部の前記境界壁の前記予め定められた先端部分が先端方向に伸びる長さを、前記雌凹部の前記境界壁の前記予め定められた末尾部分が先端方向に伸びる長さよりも長くすることにより、前記上部構造によって支台にかけられる先端方向荷重の大部分は、前記支台外面上で前記予め定められた位置より先端側にかけられるようになる。
【００２１】
本発明による一つの実施の態様において、前記雌凹部及び雄凸部の前記各境界壁の前記予め定められた先端部分及び末尾部分は接触している。
【００２２】
本発明による一つの実施の態様において、前記雌凹部及び雄凸部の前記各境界壁の前記予め定められた末尾部分には、同じ角度又はほぼ同じ角度で先端方向に向かって一点に集まる略截頭円錐形状の各側面を持つ。
【００２３】
後に述べる本発明による実施の態様において、前記雌凹部の前記境界壁の前記予め定められた面は、前記接触面の横断部分からなっている。前記雌凹部の前記境界壁の前記横断部分は、前記雌凹部の横断底面であってもよい。例えば、前記雌凹部は前記支台の前記末端に開いた後ろ向きの円錐部分、及び、その末端で前記末尾側円錐部分に接し、その先端で前記横断部分となる、多角形先端部分を含んでいてもよい。内側にねじ山の付いた穴は、本発明が保証する利益に不利な影響を及ぼすことなく、前記横断部分から前記支台に向かって先端方向に伸びていることも可能である。
【００２４】
本発明の装置による上部構造は、前記上顎骨又は下顎骨の上に横たわる柔らかい組織層に橋を掛ける橋脚歯の形をしていてもよい。
【００２５】
本発明による一つの実施の態様において、前記支台の前記外面の少なくとも一部分は、骨組織とかみ合うように凹凸がつけられており、前記外面の前記少なくとも一部分には末端と先端があり、そして前記外面上の前記予め定められた位置は、前記末端、又は前記末端と先端との中間の位置に配置されている。後者の例は、前記支台のインプラント時に前記末端が前記上顎骨又は下顎骨から突出するような場合であろう。前記凹凸は、例えばねじ山、窪み、穴、などにより粗い凹凸を付けるか、あるいは、ブラスト、プラズマ・スプレー、エッチング、ハイドロクシアパタイト・コーティングにより、前記外面等の玉状突起に細かい凹凸をつける、あるいは双方を組み合わせることによって、完成されるであろう。前記凹凸はまた機械加工によっても完成される。
【００２６】
前記支台外面上での前記付着レベルが末尾側であればあるほど、骨組織は荷重を支えるのに荷担させられる。有限要素分析はまた、前記支台外面上での前記付着レベルが末尾側であればあるほど、せん断力のピークの数値は小さくなることも示している。末尾側に位置する付着レベルはこのように好ましいものであり、従って本発明による一つの実施の態様において、前記先端をなす前記支台の少なくとも先端部分は、前記支台のインプラントのために骨組織の中に差し込むようにして使用される。前記先端部分には末端があり、前記支台外面の前記予め定められた位置は、前記先端部分の末端に配置され、該末端によって、前記支台外面の前記予め定められた位置が、前記支台のインプラント時に前記上顎骨又は下顎骨の外面として現れるか、実質的に現れる。
【００２７】
好ましくは、前記支台外面は、前記支台外面の前記予め定められた位置と前記支台先端との間で骨組織とかみ合うようにされる。前記支台外面の前記予め定められた位置は前記支台末端と一致していてもよい。
【００２８】
後に述べる本発明による実施の態様において、前記支台及び上部構造の前記予め定められた接触面はねじ山の無い面である。
本発明による一つの実施の態様において、前記支台及び上部構造の前記予め定められた接触面は直接接触しながら互いに面している。
【００２９】
本発明による一つの実施の態様において、前記支台は歯根形状の骨内膜支台である。「歯根形状」が意味するのは、前記支台には、支台としての使用時には前記上顎骨又は下顎骨の骨組織にインプラントされる、通常円筒形のシャフトがあるということである。前記シャフトの外面は、骨組織とかみ合うように凹凸がつけられている。例えば前記シャフトはねじの形であってもよい。用語「歯根形状」は、前記支台を例えば刃型といった、他の骨内膜支台と区別するために用いられている。骨内膜支台の様々な形が、Biomaterials Science: An Introduction to Materials in Medicine, Ratner, Buddy D. et al, Chapter 7.4, Academic Press, 1996に示されている。
【００３０】
本発明はさらに、本発明による装置に使用するための支台、そして本発明による装置に使用するための上部構造をも提供する。
【００３１】
本発明はまたさらに、患者の口腔内に歯の補てつ装置を取り付ける方法をも提供する。少なくとも一部は上顎骨又は下顎骨の骨組織とかみ合うようにされている、外面のある支台を用意する工程、歯の補てつ装置が形成されるか又は装着される上部構造を用意する工程、外面の少なくとも一部分の少なくとも先端部分が上顎骨又は下顎骨の骨組織に隣接して配置されるように、患者の上顎骨又は下顎骨に先端方向に前記支台をインプラントする工程、及び、前記支台外面と骨組織とのかみ合わせが始まる位置より先端側のレベルに位置する前記支台の面上で、前記上部構造が先端方向で前記支台に接するように、前記上部構造を前記支台に装着する工程である。
【発明を実施するための最良の手段】
【００３２】
例として、本発明による実施の各態様が、添付図面を参照しながら以下に述べられる。
【００３３】
図１は、上顎骨又は下顎骨の骨組織にインプラントされた、従来技術による歯科インプラント装置の支台の末端の一部分の断面図で、前記支台の前記外面は滑らかな末尾部分及びかみ合う先端部分を含み、また、前記外面の前記かみ合う先端部分の末尾側に配置された接触面全体に、インプラント方向の荷重を前記支台にかけるようにして、前記装置の上部構造が前記支台の末端に接触する。
【００３４】
図２は、前記接触面全面にわたってインプラント方向の荷重１０００Ｎが前記支台にかけられるように、前記上部構造が前記支台に接するときの、図１の前記支台に隣接する骨組織に生ずる応力分布の、有限要素分析である。
【００３５】
図３は、上顎骨又は下顎骨の骨組織にインプラントされた、従来技術による歯科インプラント装置のもう１つの支台の末端の一部分の断面図で、前記末尾部分には付着レベルが前記骨組織への支台の入口に一致する、かみ合う外面があり、それとともに前記装置の上部構造が、前記付着レベルに一致して配置された接触面全体にわたって、インプラント方向の荷重を前記支台にかけるような形で前記外面に接触する。
【００３６】
図４は、インプラント方向の荷重１０００Ｎが、図３の上部構造と支台との前記接触面全面にわたって支台にかかる時の、支台に隣接する骨組織に生ずる応力分布の有限要素分析である。
【００３７】
図５Ａは末端のある支台を含む、従来技術による歯科インプラント装置の概要図であり、前記支台のインプラント時には、前記末端は上顎骨又は下顎骨の骨組織外面の末尾側に突出し、また前記末尾部分には雌凹部があり、さらにインプラント時に前記骨組織中の前記支台入口部分から始まる付着レベルを持つ、かみ合う外面を持つ。前記先端に雄凸部を持つ補てつ装置を支えるため、前記上顎骨又は下顎骨の上に横たわる柔らかい組織層に橋を掛けるための橋脚歯がある。前記橋脚歯は、前記付着レベルの末尾側に配置された接触面全面にわたって、前記支台がインプラント方向の荷重をかけられるような形で、前記支台と橋脚歯が接するように、前記雌凹部と向かい合って構成されかつ大きさとされている。
【００３８】
図５Ｂは、図５Ａの前記支台と橋脚歯との接触部分の拡大図である。
図６は、インプラント方向の荷重１０００Ｎが、図５Ａ及び５Ｂの橋脚歯構造と支台との前記接触面全面にわたって支台にかかる時の、支台に隣接する骨組織に生ずる応力分布の有限要素分析である。
【００３９】
図７は、上顎骨又は下顎骨の骨組織にインプラントされた、本発明によるインプラント装置の支台の末端の一部分の断面図で、前記末尾部分には付着レベルが前記骨組織への支台の入口に一致する、かみ合う外面があり、それとともに前記装置の上部構造が、前記付着レベルよりも先端側に位置する接触面全体にわたって、インプラント方向の荷重を前記支台にかけるような形で前記外面に接触するようにされている。
【００４０】
図８Ａから８Ｃは、前記上部構造が前記付着レベルの先端側の又は前記付着レベルを横切る様々な位置に置かれた時、前記上部構造から荷重１０００Ｎが、前記上部構造と前記支台との前記接触面全面にわたってインプラント方向に前記支台にかかる時の、図７の前記支台に隣接する骨組織に生ずる応力分布の有限要素分析である。
【００４１】
図９Ａは末端のある支台を含む本発明の歯科インプラント装置の概要図であり、前記支台のインプラント時には、前記末端は上顎骨又は下顎骨の骨組織外面の末尾側に突出し、また前記末尾部分には雌凹部があり、さらにインプラント時に前記骨組織中の前記支台入口部分から始まる付着レベルを持つ、かみ合う外面を持つ。前記先端に雄凸部を持つ補てつ装置を支えるため、前記上顎骨又は下顎骨の上に横たわる柔らかい組織層に橋を掛けるための橋脚歯がある。前記橋脚歯は、前記付着レベルより先端側に配置された接触面全面にわたって、前記支台がインプラント方向に荷重をかけられるような形で、前記支台と橋脚歯が接するように、前記雌凹部と向かい合って構成されかつ大きさとされている。
【００４２】
図９Ｂは、図９Ａの前記支台と橋脚歯との接触部分の拡大図である。
図１０は、上顎骨又は下顎骨の骨組織にインプラントされた、本発明による歯科インプラント装置の他の支台の断面図で、前記末尾部分には付着レベルが前記骨組織への支台の入口に一致する、かみ合う外面があり、それとともに前記装置の上部構造が、前記付着レベルより先端側に配置された接触面全体にわたって、インプラント方向の荷重を前記支台にかけるような形で前記外面に接触することができる。
【００４３】
図１１は、前記接触面全面にわたってインプラント方向の荷重１０００Ｎが前記支台にかけられるように、前記上部構造が前記支台に接するときの、図１０の前記支台に隣接する骨組織に生ずる応力分布の、有限要素分析である。
なお、図において、同じ数字はそれぞれ同じ部材を示している。
【００４４】
図１は、従来の歯科インプラント装置による歯根形状の橋脚歯支台１の末端の一部分を断面図で示す。これは皮質性骨組織１２及び格子状骨組織１４の双方に及ぶ広がりを持って、上顎骨又は下顎骨にインプラントされる。前記支台１には、該支台１の外面を提供する本体６があり、該本体６は骨組織１２、１４に面し、前記本体６の内部にはソケット８が、前記支台１の末端の開口から、前記支台１の前記末端と先端との中間の位置に向かって伸びている。前記ソケット８は、前記支台１の末端に対する橋脚歯のような上部構造（図示せず）を連結するのに利用される。
【００４５】
前記支台１の前記外面は、皮質性骨１２に隣接する滑らかな末尾部分３、及び、皮質性骨組織１２及び格子状骨組織１４の双方に及ぶ軸方向の広がりを持つ、かみ合わせのためのねじ山がついた先端部分５に分けられる。前記支台外面と周りの骨組織１２、１４との本質的かみ合わせは、このようにレベル７（「付着レベル」）から始まる。このレベル７は、前記支台が前記骨組織１２、１４に入り込む入口点から下方すなわち先端側の高さ位置である。
【００４６】
このインプラント装置において、前記上部構造は、前記ソケット８のねじ山の無い端面９上の支台１と接する、ねじ山の無い接触面を提供する。それにより、前記インプラント装置１は、図１の矢印に示すように、前記付着レベル７の十分上方すなわち末尾側で、前記上部構造により、インプラント部分又は先端方向に向かって荷重がかけられる。
【００４７】
図２は、前記端面９上で先端方向の荷重１０００Ｎが支台１にかけられた時の、図１のインプラント装置の前記支台１に隣接する骨組織に生ずる応力分布の有限要素の分析である。前記分析におけるｘ軸は支台外面からの距離Ｄ１を示し、一方ｙ軸は骨組織表面Ｂから骨組織までの距離Ｄ２を示す。右手にある縦のバーチャートは、分析で表われた応力（ＭＰａ）の指標である。
【００４８】
図２に見られるように、前記支台１に隣接する上顎骨又は下顎骨の骨組織において、比較的高いせん断力のピークが、前記付着レベル７又はその直下で生ずる。有限要素の分析はまた、骨組織において、非常に低い応力が滑らかな末尾側外面部分３に隣接して生ずることも明らかにしている。なぜマージナル・ボーン（骨）吸収（marginal bone resorption）が実際に前記末尾部分３の周りで見られたのかを説明するには、Wolffの法則が役立つ。すなわち、前記上部構造と前記支台１との接触かみ合わせが、前記滑らかな末尾側外面部分３及び前記付着レベル７に隣接する骨組織における、骨組織の安定状態を保つのに好ましくない応力分布をもたらすからである。
【００４９】
図３では、他の従来提案された歯科インプラント装置における歯根形状の橋脚歯支台１０１のための、接触面にかかる荷重と骨組織とのかみ合い状態が示されている。前記支台１０１は、付着レベル１０７と共に、機械加工でかみ合わされた外面１０５とを備える。前記付着レベル１０７は、前記支台１０１が骨組織内部に入り、上部構造（図示せず）がねじ山の無い表面を持つ地点から始まり、前記ねじ山の無い表面は、前記付着レベル１０７と一致するレベル上にある、前記支台１０１のソケット１０８のねじ山の無い端面１０９に接触する。インプラント部分又は先端方向の支台１０１への荷重は、従って、前記付着レベル１０７上にも生ずる。
【００５０】
先端方向の荷重１０００Ｎが前記端面１０９上で前記支台１０１にかけられた時の、図３のインプラント装置における前記支台１０１に隣接する骨組織に生ずる応力分布の、有限要素分析が図４に示される。最大のせん断力は、付着レベルが支台外面上でより先端近くに位置している図１の装置に比べて減少しているとはいえ、やはり前記付着レベル１０７で生ずる。加えて、全ての冠状皮質はこの配置において上部構造の荷重を支えることができる。それにより、不使用栄養障害（disuse hypotrophy）によるマージナル・ボーン（骨）吸収の危険は、この配置においては小さくなる。
【００５１】
ところが、せん断力のピークはまだかなり高い。さらに、骨組織におけるせん断力のピークは、支台の骨組織への入口のすぐ下という好ましくない位置にある。このようなせん断力のピークの位置が好ましくないのは、前記支台１０１の骨組織への入口が、外傷によって起こる軽い炎症のために傷つきやすいからである。
【００５２】
図５Ａ及び図５Ｂは、他の従来技術のインプラント装置における、歯根形状の骨内膜支台２０１及び橋脚歯２０２を示している。前記装置における前記支台２０１は末端２３０にソケット２０８があり、該ソケット２０８には円錐形のねじ山の無い末尾部分２１１と、前記橋脚歯２０２の先端の突出部のため内側にねじ山のついた先端部分２１３がある。前記橋脚歯２０２には、ねじ山の無い円錐形の末尾部分２１５と、前記橋脚歯２０２が前記支台２０１とかみ合うように外側にねじ山のついた先端部分２１７がある。前記支台２０１にはさらに、接する外面２０５及び、前記支台２０１が骨組織の中に入り込む地点から始まる付着レベル２０７がある。
【００５３】
図５Ｂでさらに明らかなように、前記ソケット及び突出部の円錐形末尾部分２１１、２１５の側面の角度は、前記円錐形末尾部分２１５が前記ソケット２０８の開口端で前記円錐形末尾部分２１１の端面２０９に接するようにされている。前記ソケット２０８は付着レベル２０７及び骨組織外面２１６双方より末尾側のレベル上にある。前記インプラント部分又は前方におけるこのような接触かみ合わせは、前記支台２０１の中へねじで締め付けられたとき前記橋脚歯２０２上で「引張効果」を持つ。この「引張効果」の結果、ねじ山の付いた末尾側側面２１７のみが、内側にねじ山の付いた先端方向側面２１３とかみ合う、すなわち、ねじによる接続が前記支台２０１に末尾方向の荷重を生じさせる。それにより、前記橋脚歯２０２による前記支台２０１への先端方向荷重は、前記付着レベル２０７の末尾側にのみ存在することとなる。
【００５４】
注目すべきことは、前記橋脚歯２０２は、橋脚歯の集合体という形態であることも可能であるということである。その場合、前記集合体は、その先端に円錐部分２１５のあるスリーブ部分と、ねじ山の付いた先端部分２１７という形で前記スリーブ部分を通り抜けるねじ部分を含んでいる。この場合に、前記ねじ部分は、該スリーブ部分を前記支台に固定するため該支台にねじで締め付けられた時、前記スリーブ部分内で肩又は肩のようなものに引っ掛けて支持するための、拡径した頭部を持つ。そのために、上述されたものと同様に、ねじによる接続における「引張効果」が、この場合にも起こる。
【００５５】
前記橋脚歯２０２により、ねじ山の無い接触面２０９上で前記支台２０１に先端方向荷重１０００Ｎがかけられた時の、図５Ａ及び５Ｂのインプラント装置における前記支台２０１に隣接する骨組織に生ずる応力分布の有限要素分析が、図６に示されている。この装置における前記支台２０１と橋脚歯２０２の接触面は、荷重１０００Ｎのもとでの、前記支台２０１周辺の骨組織における応力のピークの減少、及び、図１から４参照のすでに上述した従来技術による装置と比べた場合に、せん断力のピークが前記付着レベル２０７の少し先端側へと移動する結果となる。とはいえ、せん断力のピークはやはり前記付着レベル２０７のすぐ近くで、このように前記支台２０１の前記骨組織への入口地点に位置している。
【００５６】
図７では、上顎骨又は下顎骨の骨組織にインプラントされた、本発明による歯根形状の骨内膜支台３０１が示されている。前記支台３０１は、骨組織への入口に一致する付着レベル３０７を備えたかみ合わせ外面３０５及び骨組織から突出した末端３３０とを持ち、さらに、その内部には、接続する橋脚歯（図示せず）といった上部構造の先端の雄凸部のための、ソケットすなわち雌凹部３０８を備える。前記外面のかみ合わせの力は、例えば、粗い凹凸をつける、細かい凹凸をつける、機械加工する、あるいはこれらの表面の特徴のいずれかを組み合わせることにより、前記支台外面に凹凸をつけることによって得られる。
【００５７】
前記支台凹部３０８は、上部構造の突出部のねじ山の無い円錐部分とかみ合うための、ねじ山の無い末尾側の円錐部分３１１を含む。前記凹部３０８及び突出部それぞれの前記円錐部分の側面角度は、それらが少なくとも部分的に接触するようにされ、それによって、前記上部構造によって前記支台３０１にかけられる先端方向荷重の全部又は一部が、前記付着レベル３０７より先端側に位置する前記支台凹部３０８の前記円錐部分３１１の側面上の１つ又は複数の節に生ずるようにされる。
【００５８】
図８Ａから８Ｃは、それぞれ、前記支台凹部３０８及び上部構造の突出部それぞれの前記円錐部分の前記側面が、以下のように配置されたときの、図７の前記インプラントされた支台３０１に隣接する骨組織中に生じる応力分布の有限要素分析である。
【００５９】
・上部構造が先端方向荷重１０００Ｎを凹部側面上で節４のみにかける。
・上部構造が先端方向荷重１０００Ｎを凹部側面上で節７のみにかける。
・上部構造が先端方向荷重１０００Ｎを凹部側面上で節１から５にかける。
【００６０】
前記有限要素分析は、上部構造による前記支台３０１への先端方向荷重が、前記付着レベル３０７より先端側に位置する接触面にかかるように、前記支台３０１及び上部構造の接触端を適合させることにより、前記支台３０１に隣接する骨組織中のせん断力のピークが、前記付着レベル３０７のさらに先端側に進んで位置し、また従来技術による装置に比べて通常数値が下がることを示している。
【００６１】
図７及び８Ａ〜８Ｃを参照して、上述の接触面がどのようにして達成されうるのかを示す例として、図９Ａ及び９Ｂは、本発明による装置での歯根形状骨内膜支台４０１及び橋脚歯４０２を示しており、ここにおいて、インプラント後は骨組織中の支台４０１の入口部分として現れる外面の、かみ合わせ部分４０５の末端４０７より先端側のレベル上で接触する接触面を持つようにされている。前記外面のかみ合わせの力は、例えば、粗い凹凸をつける、細かい凹凸をつける、機械加工する、あるいはこれらの表面の特徴のいずれかを組み合わせることにより、前記支台外面に凹凸をつけることによって得られる。
【００６２】
前記支台４０１には、インプラント時に骨組織から突出し、ねじ山の無い末尾側円錐部分４１１を持つソケット４０８を内部に持つ、末端４３０が備えられる。前記橋脚歯４０２には、その先端の雄凸部と共に、支台４０１内のソケット４０８と接するためのねじ山の無い末尾側円錐部分４１５がある。橋脚歯の凸部の前記円錐部分４１５の側面は、わずかに角度の異なる２つの部分４２１，４２３に分かれるので、前記末端又は付着レベル４０７の先端側において、前記橋脚歯の凸部分４２３と前記ソケット４０８の前記円錐部分４１１の部分４０９との間で、前記橋脚歯４０２と前記支台４０１がインプラント方向又は先端方向で面接触する。このように、前記橋脚歯４０２と前記支台４０１との面接触が、主に支台４０１内のソケット４０８の円錐部分４１１内の更に先端側に置かれることにより、先端方向に向かう荷重の伝達は、主に前記末端又は付着レベル４０７より先端側のレベルにおいて行われる。前記末端又は付着レベル４０７より先端側０．１〜５ｍｍの範囲内で、面接触が生じる。
【００６３】
前記支台４０８の前記円錐部分４１１の側面の角度は、前記末端又は付着レベル４０７より先端側において、前記支台４０１の表面と前記橋脚歯４０２との間の好ましい面接触を可能とするように、折り曲げられるのがよい。
【００６４】
前記支台４０１に伝達される先端方向の荷重がかなりあるため、媒介物を備えずに前記橋脚歯４０２を支えるために、前記橋脚歯４０２の雄凸部の前記円錐部分４１５の前記部分４２１と、前記支台４０１内の前記ソケット４０８の前記円錐部分４１１との間の環状空間内に、シリコンゴムのような柔らかい緩衝材料を配置することができる。例として、極細ソフトポリマーのＯ型リング、あるいは前記ソケット４０８の円錐部分４１１上の塗布層の利用を挙げることができる。
【００６５】
前記橋脚歯凸部の前記円錐部分４１５の側面角度が、前記支台４０１内の前記ソケット４０８の前記円錐部分４１１の側面の角度に、等しいか又はほぼ等しくされているならば、前記ソケット４０８及び雄凸部の前記円錐部分４１１、４１５が前記付着レベル４０７を横切って接触するので、先端方向に向かう荷重は、前記付着レベル４０７を横切って分布する。
【００６６】
どちらの場合も、前記支台４０１が前記付着レベル４０７の先端側の面上で先端方向に荷重をかけられているので、せん断応力が減少し、応力分布が一層好ましくなる結果が生じる。
【００６７】
図１０には、本発明による歯根形状骨内膜支台５０１の他の形態が示される。この支台５０１は、インプラント時に骨組織表面と一致する付着レベル５０７を備えた結合外面５０５と、支台のインプラント時に骨組織から末端側に突出する末端５３０があり、その中には、橋脚歯のような上部構造（図示せず）の突出部を据え付けるためのソケット５０８が備えられる。この場合も、前記外面の結合力は、前記支台外面に、例えば、粗い凹凸の形成、細かい凹凸の形成、機械加工、又はこれらの組み合わせにより、凹凸をつけることによって得られる。
【００６８】
この場合では、前記支台５０１と上部構造が、図に示されているように、ソケット５０８の底面であって付着レベル５０７より先端側に配置された底面５２５上でのみ、先端方向に面接触するように、支台５０１内のソケット５０８及び前記橋脚歯の凸部が設計されている。それにより、先端方向の前記支台への軸方向荷重は、前記付着レベル５０７より先端側のみで作用する。底面５２５は付着レベル５０７より先端側の０．１ｍｍから約１０ｍｍの範囲内にあり、この範囲の上限に向けて近づくと、より改善された応力分布が得られる。
【００６９】
図１１は、先端方向の荷重１０００Ｎが図１０の上部構造からソケット５０８の底面５２５にかけられたときの、インプラントされた支台５０１に隣接する骨組織中の応力分布の有限要素分析である。この図は、先端方向の荷重が付着レベル５０７の下方にかけられているために、支台５０１に隣接する骨組織中の応力が、この例でも好ましく分布していることを示している。前記上部構造の先端にねじを切った突出部を、前記底面５２５に支台５０１内部に向かって内側にねじを切った孔を設けて、前記突出部を前記孔にねじ込むことにより、この面接触を維持する例の場合においても、同じ結果が得られるであろう。
【００７０】
支台のかみ合う外面の末尾部分が上顎骨又は下顎骨から突出していてもよい。このような場合、付着レベルは、支台がインプラントされた時、かみ合う外面の末端と先端との間の上顎骨又は下顎骨への支台の入口に配置される。この発明によれば、上部構造がインプラント方向又は先端方向に支台に与える軸方向荷重は、前記かみ合う外面の末端と先端との間の前記位置より先端側で接触面全体にわたって分布する。
【００７１】
本発明による装置の部品は、例えば市販の純チタンのような、当業者が従来使用してきた材料から、従来通りの方法で作ることが可能である。
【００７２】
まとめると、本発明は、かみ合う外面を持つ支台と、該支台に接する上部構造とを持つ歯科インプラント装置であり、そこにおいて、前記支台と上部構造の間の接触面を、前記上部構造が、前記支台のかみ合う外面の付着レベルより先端のレベルに位置する位置である接触面を通して、前記支台に先端方向の荷重をかけ得るようにすることによって、インプラント時の前記支台周辺の応力分布が向上されることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】従来技術による歯科インプラント装置の支台の末端の一部分の断面図である。
【図２】図１の支台に隣接する骨組織に生ずる応力分布の有限要素分析である。
【図３】従来技術による歯科インプラント装置の別の支台の末端の一部分の断面図である。
【図４】インプラント方向の荷重１０００Ｎが図３の上部構造と支台との接触面全面にわたって前記支台にかかる時の、前記支台に隣接する骨組織に生ずる応力分布の有限要素分析である。
【図５Ａ】従来技術による歯科インプラント装置の概要図である。
【図５Ｂ】図５Ａの前記支台と橋脚歯との接触部分の拡大図である。
【図６】インプラント方向の荷重１０００Ｎが図５Ａ及び５Ｂの橋脚歯構造と支台との接触面全面にわたって前記支台にかかる時の、前記支台に隣接する骨組織に生ずる応力分布の有限要素分析である。
【図７】本発明によるインプラント装置の支台の末端の一部分の断面図。
【図８Ａ】前記上部構造が前記付着レベルの先端側の又は前記付着レベルを横切る様々な位置に置かれた時、前記上部構造と前記支台との前記接触面全面にわたってインプラント方向に前記上部構造から荷重１０００Ｎが前記支台にかかる時の、図７の支台に隣接する骨組織に生ずる応力分布の有限要素分析の一例。
【図８Ｂ】前記上部構造が前記付着レベルの先端側の又は前記付着レベルを横切る様々な位置に置かれた時、前記上部構造と前記支台との前記接触面全面にわたってインプラント方向に前記上部構造から荷重１０００Ｎが前記支台にかかる時の、図７の支台に隣接する骨組織に生ずる応力分布の有限要素分析の他の一例。
【図８Ｃ】前記上部構造が前記付着レベルの先端側の又は前記付着レベルを横切る様々な位置に置かれた時、前記上部構造と前記支台との前記接触面全面にわたってインプラント方向に前記上部構造から荷重１０００Ｎが前記支台にかかる時の、図７の前記支台に隣接する骨組織に生ずる応力分布の有限要素分析の更に他の一例。
【図９Ａ】本発明による歯科インプラント装置の概要図。
【図９Ｂ】図９Ａの支台と橋脚歯との接触部分の拡大図。
【図１０】本発明による歯科インプラント装置の他の支台の断面図。
【図１１】図１０の支台に隣接する骨組織に生ずる応力分布の有限要素分析。
【符号の説明】
401…支台、402…橋脚歯、407…付着レベル、408…ソケット、409…ソケット408の円錐部分411の部分、411…ソケット408の円錐部分、415…橋脚歯402の円錐部分、421…円錐部分415の異なる角度の二つの部分の一つ、423…円錐部分415の異なる角度の二つの部分の他の一つ。

Claims (14)

1. 先端方向への変位により上顎骨又は下顎骨の骨組織（３１２，３１４；５１２，５１４）にインプラントされる支台（３０１；４０１；５０１）であって、先端、
   末端側の開口と境界壁（３１１；４１１）を有する凹部（３０８；４０８）備える末端（３３０；４３０；５３０）、及び、
   該先端と末端の間に広がり、外面上の定められた位置（３０７；４０７；５０７）より先端側では、上顎骨又は下顎骨の骨組織とかみ合うようにされた、前記外面（３０５；４０５；５０５）を有し、
   前記凹部の前記境界壁が前記開口から前記位置を超えて先端側に深く延びるような前記支台、並びに、
   前記支台に装着するための上部構造（４０２）であって、境界壁を有する突出部を備えた先端を有する前記上部構造、からなるインプラント装置において、
   （ｉ）前記支台の前記凹部（３０８；４０８）の前記境界壁（３１１；４１１）と上部構造（４０２）の突出部の境界壁は、それぞれ互いに接することのできる予め決まった接触面を有し、該各接触面は前記位置（３０７；４０７；５０７）より先端側に配置され、該各接触面は前記各境界壁の予め定められた先端側の区分により形成され、該各接触面は、略截頭円錐形状であること、及び
   （ｉｉ）前記上部構造の前記突出部の前記境界壁と前記支台の前記凹部の前記境界壁（３１１；４１１）は、装着された際に前記の予め定められた先端側の区分より末端側において互いに間隔を空けて置かれることを特徴とするインプラント装置。
2. 前記支台及び上部構造の予め定められた接触面のみが、先端方向で互いに接触するようにされた前記支台及び上部構造の接触面であることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
3. 前記支台及び上部構造の前記予め定められた接触面が、前記支台外面上の前記予め定められた位置より先端側１ｍｍから約１０ｍｍの範囲にあるレベルで、接触して利用されるようにされていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の装置。
4. 前記支台及び上部構造の前記予め定められた接触面が、前記支台外面上の前記予め定められた位置より先端側約０．１〜１ｍｍのレベルで、接触して利用されるようにされていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の装置。
5. 前記上部構造が、前記上顎骨又は下顎骨の上に横たわる柔らかい組織層に橋を掛けるための橋脚歯（４０２）の形をしていることを特徴とする、請求項１から４のいずれかの請求項に記載の装置。
6. 前記支台の前記外面（３０５；４０５；５０５）の少なくとも一部分は、前記骨組織とかみ合うように凹凸がつけられ、前記外面の前記少なくとも一部分には末端及び先端があり、また、前記外面上の前記予め定められた位置は、前記外面の前記少なくとも一部分の前記末端の位置にあるか、又は前記外面の前記少なくとも一部分の前記末端及び同じく前記先端の中間の位置にあることを特徴とする、請求項１から５のいずれかの請求項に記載の装置。
7. 前記支台外面の少なくとも一部分は粗い凹凸がつけられていることを特徴とする、請求項６に記載の装置。
8. 前記支台外面の少なくとも一部分は細かい凹凸がつけられていることを特徴とする、請求項６又は７に記載の装置。
9. 前記支台外面の少なくとも一部分は機械加工により凹凸がつけられていることを特徴とする、請求項６に記載の装置。
10. 前記先端を提供する、前記支台の先端部分の少なくとも一部分が、前記支台のインプラントのために骨組織の中に差し込まれて利用されるようになっており、前記少なくとも先端部分には末端があり、前記支台外面上の前記予め定められた位置は前記少なくとも先端部分の前記末端に配置され、それによって前記支台外面上の前記予め定められた位置は前記支台のインプラント時に前記上顎骨又は下顎骨の前記外面として現れることを特徴とする、請求項１から９のいずれかの請求項に記載の装置。
11. 前記支台外面の全面又はほぼ全面が、前記支台外面上の前記予め定められた位置及び前記支台の前記先端との間の、前記骨組織とかみ合うようにされていることを特徴とする、請求項１から１０のいずれかの請求項に記載の装置。
12. 前記支台外面上の前記予め定められた位置が前記支台の前記末端に一致することを特徴とする、請求項１から１１のいずれかの請求項に記載の装置。
13. 前記支台及び上部構造の前記予め定められた接触面がねじ山のついていない面であることを特徴とする、請求項１から１２のいずれかの請求項に記載の装置。
14. 前記支台及び上部構造の前記予め定められた接触面が直接の接触を通して互いに接触することを特徴とする、請求項１から１３のいずれかの請求項に記載の装置。

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