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Aktenzeichen: Neuanmeldung Schraubenimplantat für einen Kieferknochen
Die Erfindung betrifft ein Schraubenimplantat für einen Kieferknochen, dessen mit
einem Gewinde versehener einer Endabschinitt in dem Kieferknochen durch Einschrauben
zu verankern ist, und dessen dem Gewindeabschnitt gegenüberliegender anderer Endabschnitt
einen Ansatz aufweist, an dem ein Zahnersatz zu befestigen ist.
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Bei der Implantologle handelt es sich um ein an sich bereits sehr
altes medizinisches Gebiet, welches auch im Bereich der Zahnheilkunde schon im Altertum
grundsätzlich bekannt war.
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Während man verlorengegangene Zähne im Altertum durch primitive Prothesenkonstruktionen
ersetzte, die aus Menschen- oder Tierzähnen oder aber auch aus Elfenbein, Knochensubstanz,
Perlmutt oder Holz bestanden und mit faden- oder drahtähnlichen Gebilden an anderen
Zähnen
des betreffenden Kiefers befestigt wurden, ist aus Funden bekanntgeworden, daß bereits
zur Etruskerzeit auch schon Metall für Zahnersatz Verwendung gefunden hat. Die Zahnersatzstücke
dienten jedoch lediglich der Kaschierung von Zahnlücken und damit allein kosmetischen
Zwecken, denn derartige Konstruktionen waren den beim Eauen auftretenden erheblichen
Kräften selbstverständlich nicht gewachsen und daher kaufunktionell ohne Wert.
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Im Verlaufe der spä-teren Entwicklung sind sodann die verschiedensten
Implantatvorschläge gemacht und zum Teil auch in der Praxis ausprobiert worden.
Von diesen haben sich letztlich mehr oder weniger lediglich die sogenannten Nadelimplantate,
die Klingen- oder Blattimplantate und nicht zuletzt die Schraubenimplantete für
die Kieferchirurgie bewährt.
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Trotz der vielfältigen Vorschläge hat sich jedoch gezeigt, daß die
Verankerung selbst der bereits aufgrund ihrer Konstruktion grundsätzlich in aller
Regel zu bevorzugenden Schraubenimplantate mangelhaft ist und sich in aller Regel
im laufe der Zeit nicht etwa verbessert, sondern sogar verschlechtert.
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So ist neben zahlreichen anderen Schraubenimplantaten ein derartiges
Implantat bekanntgeworden, welches scheinbar zunächst sehr gute Ergebnisse erwarten
ließ, die sich jedoch nicht erfüllt haben. Dieses bekannte Schraubenimplantat besitzt
ein Gewinde, wie es ähnlich bei sogenannten Holzschrauben engewendet wird, bei dem
der Flankendurchmesser zur Gewindespitze hin abnimmt.
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Eine derartige Konstruktion wurde unter anderem inS-besondere deswegen
als besonders geeignet angesehen, da dieses Schraubenimplantat als selbst-schneidendes
Implantat Verwendung finden konnte, und da man annahm, daß das Vorschneiden von
Gewinde im Kieferknochen grundsätzlich -unzweckmäßiger sei als das Gewindeschneiden
mit den im Kieferknochen verbleibenden Schrauben--implantat selbst. Das Verhältnis
des Blankendurchmessers, d.-h. des Außendurchmessers des Gewindes, zum Kerndurchmesser
beträgt bei der bekannten Knochenschraube etwa 2 : 1. Der mittlere Steigungswinkel
des bekannten Schraubenimplantates liegt bei 20°.
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Bekannte Metallimplantate bestehen wegen der erforderlichen Gewebeverträglichkeit
neuerdings aus Titan oder Tantal, wobei Werkstoffe normalen Reinheitsgrades verwendet
werden und die Fertigung der Halbzeug im allgemeinen durch besondere Gießveriahren
erfolgt.
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Der Erfindung liegt--die Aufgabe zugrunde, die bekannten gattungsmäßigen
Schraubenimplantate unter Vermeidung ihrer Nachteile zu verbessern, und ein Schraubenimplantat
für einen Kieferknochen zu schaffen, mit dem nicht nur eine verbesserte anfängliche
Verankerung zu erzielen ist, sondern mit dem darüber hinaus der erzielte Verankerungseffekt
beizubehalten und im Verlaufe der Zeit sogar noch zu verbessern ist.
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Als Lösung dieserAufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß das Gewinde
helikoidal ausgebildet ist und einen im wesentlichen konstanten Außendurchmesser
aufweist.
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Es hat sich gezeigt, daß eine derartige helikoidale Ausbildung des
Gewindes, bei der die Flankenflächen durch eine Schraubenbewegung einer ebenen Kurve
um die in Längsrichtung verlaufende Symmetrieachse des Schraubenimplantates erzeugt
wird, für ein giefer-Schraubenimplantat besonders günstig ist und unter anderem
zu einer hervorragenden Verankerung des Implantates im Kieferknochen führt, wenn
gleichzeitig ein konstanter Flankendurchmesser, d.h. ein konstanter Außendurchmesser
des Gewindes vorgesehen ist, wie dieses an sich von sogenannten Maschinenschrauben
her an sich bekannt ist.
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Der insbesondere erstrebte gute Verankerungseffekt wird insbesondere
dann erreicht, wenn das Verhältnis des Flankendurchmessers zum Kerndurchmesser möglichst
groß ist, da in einem solchen Fall der von der Schraube umschlossene Gewebeanteil
im Verhältnis zu dem Metallanteil volumenmäßig besonders groß ist. Andererseits
darf der Kerndurchmesser selbstverständlich ein bestimmtes Flaß aus Festigkeitsgründen
nicht unter schreiten, da Zähne nicht nur erheblichen Druckbeanspruchungen, sondern
auch aiegebeanspruchuRgen unterworfen sind, die zu beachtlichen Biegemomenten führen
können. Außerordentlich befriedigende Ergebnisse lassen sich bezüglich der Verankerung
erzielen, wenn das Verhältnis von Gewindeaußendurchmesser zu Gewindekerndurchmesser
mindestens 2,5 : 1 beträgt.
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Der Kerndurchmesser des Gewindeabschnittes kann im wesentlichen konstant
ausgebildet sein. In Ausgeataltung der Erfindung haben sich jedoch auch erfindungsgemäße
Schraubenimplantate
bewährt, bei denen der Kerndurchmesser in Richtung auf das Gewindeende verjüngt
-ausgebildet ist, da durch eie solche Maßnahme das vorstehend erläuterte Verhältnis
des von der Schraube umschlossenen Gewebes zu tatsächlichem Schraubenvolumen noch
zu vergrößern ist, wobei eine Schwächung des Kernquerschnittes in Richtung auf den
unteren Endabschnitt in aller Regel unschädlich ist, da die hier auftretenden Biege
spannungen im verwachsenen Endzustand nicht mehr so groß sind wie im mittleren und
oberen Bereich des' Gewindeabschnittes.
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Für die erstrebte feste Verankerung des Schraubenimplantates im Kieferknochen
ist an sich eine geringe Steigung, wie sie von sogenannten Feingewinden her bekannt
ist, zweckmäßig. Andererseits führt eine zu geringe Steigung zu einem ungünstigen
Verhältnis zwischen dem von der Schraube umschlossenen Gewebe und dem Schraubenvolumen,
da bei sehr geringer Steigung das Metallvolumen der Schraube zu groß wird. Als zu
bevorzugender mittlerer Steigungswinkel des Gewindes ist ein Winkel von etwa 150
anzusehen.
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Unter Berücksichtigung des durch die nach einer Extraktion vorhandene
natürliche Alveole oder die räumlichen Gegebenheiten einer chirurgischen Alveole
im wesentlichen vorgegebene Abmessung des'%fl'nkendurchmessers in der Größenordnung
von etwa 4 bis 5 mm hat sich eine Steigungshöhe des Gewindes je Windungsgang von
etwa 1,5 bis 2,5 mm als besonders vorteilhaft erwiesen.
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Die mittlere Flankendicke, die im Gegensatz zu einem abstrakten geometrischen
Helikoid selbstverständlich
nicht unendlich dünn ist, kann in bevorzugter
Ausgestaltung der Erfindung etwa ein Zehntel der Steigungshöhe betragen. Bei einer
Steigungshöhe von beispielsweise 2 mm würde bei dieser zu bevorzugenden Ausbildung
die Flankendicke mithin etwa 0,2 mm sein und damit einen Wert besitzen, der einerseits
ein außerordentlich günstiges Gewebe/Metall-Volumenverhältnis ergibt und andererseits
bei ausreichender Festigkeit für die zu erwartenden Beanspruchungen zu einer ausgezeichneten
Verankerung des Implantates im Kieferknochen führt.
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In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung sind die Oberseite und
die Unterseite der Flanken nicht zueinander parallel, sondern sie verlaufen in einem
spitzen Winkel zueinander. Hierfür hat sich ein Flankenwinkel von etwa 10° als hervorragend
geeignet erwiesen. Die Konizitst der Flanken führt offenbar zu einer Verkeilung
in dem beim Implantieren bereits vorhandenen Enochengewebe, so daß bereits von unfang
an eine erstaunliche Verankerungsfestigkeit zu erzielen ist.
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Die Erzeugende des IIelikoids, d.h. die neutrale Faser de Gewindeflanke
bzw. die Symmetrieachse, kann horizontal verlaufen; sie kann jedoch bei einer husbildung
des erfindungsgemäßen Schraubenimplantates auch zur IIorizontalen um einen gewissen
Winkel angestellt sein. Eine derartige Schrägstellung der Gewindeflanken zum ern
ergibt unter besonderen Umständen eine besondern günstige Verankerungswirkung. #
Das erfindungsgemüse Schraubenimplantat besteht in an sich bekannter Weise bevorzugt
aus Tantal, da dieses Metall sich als besonders gewebeverträglich erwiesen hat.
Im Gegensatz zu bekannten Kieferknochenschrauben werden die Halbzeuge
edoch
nicht aus Tantal normalen Reinheitsgrades gegossen, sondern es wird ein Rein-Tantal-Pulver
eines Reinheitsgrades von etwa 99,9 S an welches einer Sinterung unterworfen wird.
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Die Erfindung und bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind nachstehend
an einem Ausführungsbeispiel.
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unter Bezugnahme auf eine Zeichnung weiter erläutert.
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Es zeigt: Fig. 1 eine Seitenansicht eines Schraubenimplantates, Fig.
2 eine Draufsicht auf das Schraubenimplantat der Fig. 1 in Richtung des Pfeiles
II, Fig. 3 einen Schnitt durch eine Flanked des Schraubenimplantates gemäß Fig.d
1 nach der Schnittlinie III-III in vergroßerter Darstellung und Fig. 4 eine Variante
der Flanke gemäß Fig. 3 mit gegen die Horizontale angestellter Symmetrieachse.
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Figur 1 zeigt ein im Ganzen mit 1 bezeichnetes Schraubenimplantatd
fürd einen nicht gezeichneten Kieferknochen.
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Ein mit einem Gewinde 2 versehener Endabschnitt 3 des Schraubenimplantates
1 ist an seinem freien Ende mit einer in die Alveole einzuführenden Spitze 4 versehen.
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An dem dem Gewindeabschnitt 3 gegenüberliegenden anderen Endabschnitt
des Schraubenimplantates 1 ist ein Ansatz 6 vorhanden, - an dem nach Implantierung
der Knochenschraube ein Zahnersatz wie beispielsweise eine Krone etwa durch Zementieren
zu befestigen ist.
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Das Gewinde 2 ist helikoidal ausgebildet, wobei die
Erzeugende
für das Helikoid horizontal verläuft, wie dieses in Figur 3 vergrößert dargestellt
ist. Aus Figur 3 ist außerdem zu ersehen, 9 die Oberseite 8 und die Unterseite 9
des Helikoidalgewindes 2 nicht parallel zueinander verlaufen, sondern in einem Winkel
zueinander stehen, der in dem dargestellten Beispiel 100 beträgt. Die Flanken des
Gewindes 2 sind an ihrer Spitze 11 abgerundet.
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Das Verhältnis des Außendurchmessers D des Gewindes 2, d.h. des Flankendurchmessers,
zum Kerndurchmesser d beträgt 3 : 1, wobei der Xerndurchmesser d bei der in ausgezogenen
Linien dargestellten %schraube ir Gewindeabschnitt 3 konstant ist und d = 1,5 mm
beträgt.
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Lediglich im oberen Kernabschnitt unmittelbar vor dem Ansatz 6 ist
der Durchmesser c geringfügig größer und beträgt 2,0 mm. Bei der strichpunktiert
dargestellten Ausführung (Figur 1) ist der Kerndurchmesser des Gewindeabschnittes
3 in Richtung auf das Gewindeende (Spitze 4) verjüngt ausgebildet.
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Der mittlere Steigungswinkel des Gewindes 2 beträgt 15,80 bei einer
am äußeren Umfang des Gewindes 2 gemessenen Steigungshöhe von 1,8 mm. Die mittlere
Flankendicke ist etwa 0,2 mm und beträgt mithin nur etwa ein Zehntel der Steigungshöhe
h.
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Das Schraubenimplantat 1 ist gesintert und besteht aus Rein- Tantal
eines Reinheitsgrades von 99,9 %, welches dem Sintervorgang pulverförmig zugeführt
wird.
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Figur 4 zeigt eine Variante des Gewindes, bei dem die
Erzeugende
7' um einen Winkel gegen die Horizontale 12 angestellt ist1 während der Flankenwinkel
wie bei dem Ausführungsbeispield gemäß Figur 3 ebenfalls 10° beträgt.
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Auf grund der vorstehend beschriebenen Ausgestaltung ergibt sich bei
dem beispielhaft beschriebenen Schra,ubenimplantat ein Verhältnis von durch einen
Gewinde gang umschlossener Knochensubstanz K zum Gesamtvolumen eines Gewindeganges
von über 80 ;Y.
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Statt der dargestellten Ausführung mit fünf Windungen können je nach
den Erfordernissen bzw. Gegebenheiten auch niedrigere oder höhere Windungszahlen
verwirklicht werden.
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Besonders geeignete Abmessungen, die das gesamte Gebiet erforderlicher
Dimensionierungen bestreichen, sind in den nachstehend angegebenen Tabellen beschrieben,
wobei Tabelle 1 eine Baureihe sogenannter großer Schrauben, Tabelle 2 eine Baureihe
sogenannter mittlerer Schrauben und Tabelle 3 eine Baureihe sogenannter kleiner
Schrauben wiedergibt.
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Tabelle 1: Große Schrauben
| Windungs- |
| zahl a b c d D h H S |
| 3 17,7 11,7 |
| 4 20,0 14,0 |
| 5 22,6 16,2 |
| 2,5 2,0 5,0 2,25 6,0 4,0 |
| 6 24,5 18,5 |
| 7 26,7 20,7 |
| 8 29,0 23,0 |
Tabelle 2: Mittlere Schrauben
| Windungs- |
| zahl a b c d D h H S |
| 4 18,7 12,2 |
| 5 20,5 14,0 |
| 6 22,3 15,8 2,0 1,5 4,5 1,8 6,5 3,0 |
| 7 24,1 17,6 |
| 8 25,9 19,4 |
Tabelle 3: Kleine Schrauben
| Windungs- a b c d D h H S |
| zahl |
| 4 17,5 11,0 |
| 5 19,0 12,5 |
| 6 20,5 14,0 2,0 1,5 4,0 1,5 6,5 3,0 |
| 7 22,0 15,5 |
| 8 23,5 17,0 |
Selbstverständlich können statt des dargestellten und beschriebenen
Ansatzes 6 mit rechteckförmigem Querschnitt auch andere Befestigungsköpfe Verwendung
finden Beispielsweise hat sich bei der Baureihe der großen Schrauben in bestimmten
Anwendungsfällen auch ein kugelförmiger Ansatz bewährt.
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Die Implantation des Schraubenimplantates 1 in den Kieferknochen wird
wie folgt durchgeführt: Nachdem das Implantationsmaterial beispielsweise in einem
Autoklaven sterilisiert worden ist, wird mit einem Vorbohrer zur Schaffung einer
neuen Alveole zunächst eine Führungsbohrung verhältnismäßig kleinen Durchmessers
in den Wieferknoche:l eingebracht', die anschließend zweckmäßig röntgenologisch
kontrolliert wird. Anschließend wird mit einem für das jeweils ausgewählte Schraubenimplantat
1 geeigneten Gewinde bohrer ein Gewinde in den Kieferknochen geschnitten, wodurch
man zu der Endform der neuen Alveole kommt.
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Das Gewindeschneiden erfolgt zweckmäßig mittels eines sogenannten
Fingerschlüssels, auf den beim Schneidevorgang ein leichter Vertikaldruck ausgeübt
wird.
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Von besonderer Bedeutung für den,Implantft,ionsvprgang ist, daß die
beim Gewindeschneiden herausgeschnittenen Knochenspane durch jeweiliges Zurückdrehen
des Gewinde bohrers in axial verlaufenden Einkerbungen nach oben aus der Alveole
herausbefördertd werden.
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Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Schraubenimplantates
liegt außer den bereits genannten Vorteilen darin, daß lediglich soviel Knochensubstanz
ausgeschnitten
wird, wie später durch das Schraubenimplantat wieder
eingenommen wird, wobei sich aufgrund der keiligen Ausbildung der Flanken eine von
Anfang an außerordentlich gute Verankerung ergibt.
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Insbesondere hat sich gegenüber bekannten Schraubenimplantaten gezeigt,
daß nicht allein die anfängliche Verankerungsfestigkeit besonders günstig ist, sondern
daß diese auch später beibehalten wird und sich im allgemeinen noch steigert. Dieses
ergibt sich aufgrund außerordentlich intensiver und verhältnismäßig schnell fortschreitender
Osteogenese, so daß der in dem Kieferknochen befindliche Gewindeabschnitt 3 des
Schraubenimplantates 1 letztlich auch an denjenigen Stellen vollkommen im Ysnochengewebe
gehalten ist, an denen anfänglich ein derartiges Gewebe nicht oder nur unvollkommen
vorhanden ist. Diese besonders günstigen Ergebnisse ergeben sich bei dem erfindungsgemäßen
Schraubenimplantat aufgrund einer intensiven Mikrovibration beim Rauvorgang, welche
offensichtlich stimulierend auf das Gewebe einwirkt und zu dem erstrebten Erfolg
führt.