-
Dentales Implantat
-
Die Erfindung betrifft ein dentales Implantat, bei dem die mit dem
Kiefer in Berührung stehende Seite im wesentlichen aus einer gewebeverträglichen,
biostabilen Polymermatrix besteht, in die resorbierbare und nicht resotbierbare,
bioreaktive, gesinterte Calciumphosphate eingebettet sind, und ein Verbindungsstück
zur Anbringung der dentalen Suprastruktur vorgesehen ist sowie eine Fräsvorrichtung
zur paßgenauen Formung des Kieferkamms für die Anbringung des Implantats.
-
Die bekannten und derzeit am meisten verwendeten Implantate bestehen
in ihrem Verankerungsteil aus Metall und sind in Form einer Platte, Nadel oder Schraube
ausgebildet. Allen diesen implantierbaren Körpern ist gemeinsam, daß die Verankerung
der Prothese am Knochen auf einer rein mechanischen Verzahnung mit dem Knochen beruht.
Außerdem sind Metallimplantate, die vorwiegend aus Titan bestehen, bekannt, die
in Form von speziell auf den individuellen Fall angepaßten netzartigen Filigrankonstruktionen
subperiostal, d.h. unter der Mundschleimhaut direkt mit dem Kieferknochen und dem
Gaumenknochen verschraubt bzw. verstiftet werden.
-
Ferner sind Stiftimplantate mit einer oxidkeramischen, glaskeramischen,
polymeren aus Glaskohlenstoff stehenden Stiftumhüllung beschrieben, die in ein entsprechendes
Bohrloch im Kieferknochen versenkt werden und dort mit dem Kieferknochen verwachsen.
-
Zur dauerhaften und belastungsfähigen Verankerung eines Zahnimplantates
müssen im wesentlichen drei werkstofftechnische Forderungen gleichzeitig erfüllt
werden. Die verwendeten Werkstoffe müssen mit dem Knochen verträglich sein (Biokompatibilität).
Die Formgebung der Implantate und die mechanischen Eigenschaften der Werkstoffe
müssen eine physiologisch richtige Belastung und Krafteinleitung gewährleisten,
da der Knochen andernfalls durch Abbau und schließlich durch Lockerung des Implantates
reagiert. Schließlich müssen das Implantatdesign und das Instrumentarium zu seiner
Implantation eine einfache und den jeweiligen individuellen Verhältnissen angepaßte
Implantation zulassen. Das Implantat muß in allen Bereichen eine direkte, dauerhafte,
knöcherne Verbindung zum Kiefer
aufweisen und nicht durch eine Bindegewebsmembran
vom Knochen abgekapselt werden. Diese Forderungen werden von den bekannten Implantaten
nicht zufriedenstellend erfüllt.
-
Die rein mechanisch verschraubten Metallimplantate befriedigen weder
hinsichtlich ihrer biochemischen noch hinsichtlich ihrer biomechanischen Eigenschaften.
Moderne Implantatmetalle, die einen Überzug aus reiner A12O3-Oxidkeramik aufweisen
(bioinerte Werkstoffe) geben zwar an ihre Umgebung keine schädlichen Alterationsprodukte
ab, lassen jedoch wie alle bioinerten Materialien keine direkte Knöcherne Verbindung
zu. Als Fremdkörper werden sie daher bindegewebig abgekapselt. Ferner führt die
Art ihrer Befestigung am Knochen, z.B. durch Verschrauben an exponierten Stellen,
wie Gewindeflanken, Spitzen und dgl., zu unphysiologischen Belastungsspitzen, die
den Knochen zur Atrophie veranlassen. Diese Nachteile gelten für fast alle bioinerten
Werkstoffe, wie Oxidkeramik, Glaskohle, Metalle, bestimmte Polymere und dgl..
-
Ferner sind neuartige, bioaktive Werkstoffe bekannt, die im Hinblick
auf ihren chemischen Aufbau dem Knochen nahekommen und von diesem biochemisch nicht
als Fremdkörper angesehen werden. Solche Werkstoffe, zu denen z.B. die Biogläser
(DT-AS 23 26 100) und Calciumphosphatkeramik (Köster et al, "Experimenteller Knochenersatz
durch resorbierbare Calciumphosphatkeramik", Langenbecks Archiv für Chirurgie 341,
77-86 (1976)) zu rechnen sind, veranlassen den Knochen zu einer direkten, bindegewebslosen
Verwachsung mit der Werkstoffoberfläche. Sie erfüllen somit bei geeignetem Implantatdesign
auch die biochemischen Grundforderungen. Solche bioaktiven
Implantate
werden vorwiegend in Form von Stiftimplantaten hergestellt, die in die entsprechenden
Bohrlöcher im Kieferknochen eingelassen werden (Dt. Patentanmeldung P 27 33 394.4
v. 23. Juli 1977). Zu ihrer Anbringung müssen die Bohrungen relativ tief sein, was
operationstechnisch nur möglich ist, wenn der Implantatempfänger an der Implantatstelle
einen genügend tragfähigen Knochen besitzt und wenn die Indikationsstellung überhaupt
eine Stiftwurzel zuläßt. Dies gilt nicht für solche Fälle, bei denen der Implantatempfänger
in Folge langzeitigen Tragens einer Zahnprothese an fortgeschrittener Atrophie des
Kieferkammes leidet. In solchen sehr häufig vorkommenden Fällen ist die Indikation
eines Stiftimplantates nicht mehr möglich. Ein weiterer Nachteil ist bei allen Implantaten
der bisher genannten Art darin zu sehen, daß sie halb offene Implantate darstellen,
d.h., daß sie von Anbeginn der Implantation eine Durchführungsstelle durch das Zahnfleisch
besitzen, die ihrerseits gerade in der kritischen Einheilungsphase die Gefahr einer
Infektion des Implantatlagers beinhaltet.
-
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein dentales
Implantat zu schaffen, das mit dem Kieferknochen dauerhaft verwachsen sowie.subperiostal
angebracht werden kann und bei hoher mechanischer Belastung, wie ihr natürliche
Zähne.ausgesetzt sind, keine Abstoßungsreaktion zwischen dem natürlichen Knochen
und der Implantation entstehen läßt. Auf das Implantat sollte ferner mehr als eine
dentale Suprastruktur angebracht werden können.
-
Es hat sich nun gezeigt, daß sich diese Aufgabe mit einem Implantat
tatsächlich lösen läßt, das zur Überdeckung des paßgenau angefrästen Kieferkamms
sattelartig geformt ist, und aus zwei Schichten besteht, wobei die äußere, die Suprastruktur
tragende Schicht aus einem Gingiva-verträglichen Material angefertigt ist und mindestens
ein Verbindungsstück zur Anbringung der dentalen Suprastruktur aufweist. Auf besonders
vorteilhafte Ausführungsarten des erfindungsgemäßen Implantats verweisen die Ansprüche
2 bis 4.
-
Das erfindungsgemäße Implantat besitzt eine annähernd halbschalige
Form und wird sattelartig auf den Kieferkamm aufgesetzt, nachdem dieser mittels
eines erfindungsgemäßen Fräswerkzeugs eine der Implantatinnenfläche entsprechende
Form erhalten hat. Die Fräsvorrichtung besteht aus zwei runden Frässcheiben, die
an dem äußeren Umfang eine hohlkeblig geformte Schneidfläche aufweisen, welche bei
spiegelbildlicher Montage der Frässcheiben auf einen gemeinsamen Führungsstift,
der mit der Rotationsachse zusammenfällt, eine parabolisch geformte Schneidfläche
ergeben, deren Form der inneren Auflagefläche des Implantates entspricht. Die Distanz
zwischen den beiden Frässcheiben ist durch Einlageringe vairierbar, die an dem äußeren
Umfang ebenfalls Frässchneiden aufweisen. Zur beidhändigen Fräsenfthrung ist auf
der der Antriebskupplung gegenüberliegenden Seite des Führungsstiftes ein Aufnahmelager
für ein Führungswerkzeug vorgesehen.
-
Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Fräsvorrichtung wird die Mundschleimhaut
vom Kieferknochen abpräpariert. Die temporäre Entfernung
der Mundschleimhaut
und das Abfräsen des Kieferkamms stellen relativ problemlose Operationen dar, wobei
insbesondere der geringe Verlust an Knochensubstanz hervorzuheben ist. Außerdem
befindet sich bei der Implantation des erfindungsgemäßen Implantates das Implantatlager
im unmittelbaren nahen Bereich des Kieferknochens, also in der mechanisch sta1)ilste11
Zone.
-
Nach erfolgter Implaritation kani die Mundschleimhaut sofort über
das Implantat geschlossen und vernäht werden. Dieses besitzt den Vorteil, daß das
Implantat während der Einheilungsperiode ein vollständig verdecktes Implantat ist,
wodurch eine ungestörte Einheilung gewährleistet wird.
-
Die Werkstoffe, aus denen das Implantat hergestellt wird, und der
Aufbau des Implantates ermöglichen ein tatsächliches Verwachsen der inneren Schicht
des Implantates mit dem Kieferknochen und ergeben so ein stabi les, belastungsfähiges
Fundament für die dentale Suprastruktur, die auf das Implantat aufmontiert wird.
-
Das erfindungsgemäße, sattelartig geformte Implantat ist zweischichtig
aufgebaut. Tn die innere, mit dem Kieferknochen in Berührung stehende Schicht sind
vorzugsweise im äußeren Bereich der Polymermatrix, d.h. in der dem Kieferknochen
zugewandten Randzone der inneren Schicht, kugelförmige Partikel mit einem Durchmesser
zwischen 0,2 und 1,2 mm annähernd gleichmäßig eingebettet. Diese Kugeln besitzen
einen mehrkomponentigen, schaligen Aufbau und bestehen im Kern aus einer Calciumphophatkeramik
entsprechend der Zusammensetzung des Tricalciumphosphates (3Ca0.1P205) und tragen
eine
dünne Schale aus einer anderen Calciumphosphatkeramik, nämlich aus Tetracalciumphosphatkeramik
(4CaO-lP205).
-
Die Kugeln werden so in die Polymermatrix eingelagert, daß sie bei
einer nachgeschalteten mechanischen Oberflächenbearbeitung zu etwa einem Drittel
ihres Durchmessers an der Oberfläche der Polymermatrix freigelegt werden. Diese
Anordnung gewährleistet eine abgestufte Resorption der Calciumphosphatkomponente.
Das Tricalciumphosphat, also der Kern der Kugeln, wird im Kontakt zum Kieferknochen
relativ schnell resorbiert und simultan von neu gebildetem Knochen ersetzt. Das
Tetracalciumphosphat besitzt zwar eine ähnliche positive Reaktion gegenüber dem
Knochen, wird aber nicht resorbiert. Hierdurch kommt der Resorptionsvorgang letztlich
zum Stillstand, so daß der Knochen auch über lange Zeiten stets eine bioaktive Grenzfläche
vorfindet.
-
Die Matrix, in die die Kugeln eingebettet werden, besteht aus einem
gewebeverträglichen und biostabilen Polymerisat, z.B. aus Polymethylmethacrylat
und Copolymeren, aus Polypropylen, Polyäthylen, Polyphenylenoxid oder vorzugsweise
aus Polysulfon und dgl..Diese Art der Innenbeschichtung ist bekannt und bildet den
Gegenstand der deutschen Patentanmeldung P 27 33 394.4.
-
Die äußere Schicht des erfindungsgemäßen Implantates besteht aus einem
gewebeverträglichen Metall, z.B. Tantal oder Titan.
-
Diese Metalle werden vom Gewebe der Mundschleimhaut gut vertragen
und führen zu einer dichten Abdeckung der inneren, dem Kieferkamm zugewandten Schicht.
Zur Herstellung des erfindungsgemäßen zweischichtigen
Implantats
können an sich bekannte Verfahren herangezogen werden. Vorzugsweise wird von dem
äußeren, entsprechend geformten Metallmantel bzw. -schicht ausgegangen, der mit
dem Polymermaterial auf der konkaven Seite beschichtet wird. In die Polymermatrix
werden anschließend Calciumphosphatkugeln wie oben erläutert eingebettet und nachbehandelt.
Die Haftung zwischen dem Metallmantel des Implantats und der inneren Schicht wird
durch geeignete Auswahl des Matrixmaterials und durch geeignete Variation der Verfahrensbedingungen
gewährleistet. Z.B. wird das Methylmethacrylat-Monomere oder ein vorpolymerisiertes
Produkt direkt auf der konkaven Seite des Außenmantels weitegolymerisiert. Beim
Einsatz von z.B. Polyäthylen, Polypropylen oder Polysulfon ist es zweckmäßig, eine
Verpressung auf der inneren Fläche des Metallmantels, gegebenenfalls unter Verwendung
von Befestigungsmitteln, vorzunehmen.
-
Zur besseren Fixierung der Mundschleimhaut auf der äußeren Schicht
wird die Oberfläche vorzugsweise angerauht. Es können aber auch auf der Oberfläche
des Implantats durchgehende Bohrungen vorgesehen werden, durch die der Knochen bis
auf die Oberfläche des Implantates wachsen kann. Diese Anordnung führt zu einer
durch das Material der äußeren Schicht unterbrochenen Gegenüberstellung der Mundschleimhaut
und des sich nachbildenden Knochens und gewährleistet dadurch eine feste Verbindung
der Mundschleimhaut mit dem Implantat.
-
Auf der Oberfläche der äußeren Schicht sind ein oder mehrere Verbindungsstücke
zur Anbringung der dentalen Suprastruktur vorgesehen.
Diese Verbindungsstücke
sind so gestaltet, daß die Mundschleimhaut nach erfolgter Implantation sofort vollständig
darüber geschlossen und vernäht werden kann. Es ist vorzugsweise in Form einer Scheibe
mit konkav eingewölbtem Rand ausgebildet, in den die Gingiva einwachsen und danach
den llals dicht umschließen kann.
-
Nach erfolgter Einheilung des Implantates all seiner Unterseite mit
dem Knochen kann die Mundschleimhaut, die das Verbindungsstück für die Suprastruktur
überdeckt, im Zuge eines kleinen operativen Eingriffs freigelegt werden. Hierdurch
kann die Suprastruktur ohne merkliche Beeinträchtigung des "gedeckten" Charakters
des erfindungsgemäßen Implantates aufgeschraubt werden, welches somit auch in kritischen
Applikationen zu einem soliden Fundament eines dauerbelastbaren Zahnimplantates,
einer Brücke oder dgl. wird.
-
Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung
gehen aus den folgenden Schilderungen weiterer Details sowie von Ausführungsbeispielen
anhand der beigefügten Abbildungen hervor.
-
Es zeigen in schematischer Vereinfachung: Figur 1 in perspektivischer
Darstellung das erfindungsgemäße Implantat, Figur 2a den für die Implatation paßgenau
augefrästen Kieferknoehen und b) das erfindungsgemäße Implantat im Querschnitt,
Figur 3 die erfindungsgemäße Fräsvorrichtung zur Herstellung des Implatatlagers
im Querschnitt.
-
Nach der Darstellung in Figur 1 umfaßt das erfindungsgemäße sattelförmige
Implantat eine innere Schicht 1 und eine äußere Schicht 2. Die innere Schicht 1
besteht im wesentlichen aus einer Polymermatrix mit eingelagerten Calciumphosphatpartikeln
3. Auf der äußeren Schicht 2 können ein oder mehrere Verbindungsstücke 4 zur Anbringung
der dentalen Suprastruktur befestigt sein.
-
Aus Figur 2a geht hervor, daß der Kieferkamm 5 mit Hilfe der erfindungsgemäßen
Fräsvorrichtung in eine der Implantatinnenfläche entsprechende Form gebracht wird.
Vor dieser Abfräsung muß das Schleimhaut-Periost 6 vom Kieferknochen 5 ab präpariert
und in der dargestellten Art abgeklappt werden. Das Implantat besitzt in seinem
oberen Teil ein Verbindungsstück 4, das in der in Figur 2b dargestellten Form als
eine Auswölbung ausgebildet ist. Diese Auswölbung 4 trägt zur Fixierung der dentalen
Suprastruktur, insbesondere einer Brücke, Zahnprothese oder dgl. ein Innenschraubgewinde.
Die Schraube 7 ist ein mögliches Aufnahmeelement für die Suprastruktur.
-
Die äußeren Schicht besitzt vorzugsweise eine angerauhte Oberfläche.
Zur besseren Fixierung der Mundschleimhaut mit dem Implantat können auch auf dem
Implantat durchgehende Bohrungen vorgesehen werden, durch die der Knochen bis auf
die Oberfläche des Implantates wachsen kann.
-
In Figur 3 ist die erfindungsgemäße Fräsvorrichtung dargestellt, die
eine entsprechende Präparation des Kieferkamms ermöglicht.
-
Es handelt sich dabei um eine doppelt parabolische Innenfräse. Die
Vorrichtung
besteht im wesentlichen aus zwei runden Scheiben 8 und 9, die an dem äußeren Umfang
eine konkav eingewölbte Schneidfläche 10 aufweisen. Bei spiegelbildlicher Montage
der Frässcheiben 8 und 9 auf einem gemeinsanien -ührungsstift 11, der mit der Rotationsachse
zusamnenfllt, entsteht somit eine paraboliséh geformte Schneidfläche. Diese Form
der Schneidfläche entspricht der inneren Auflagefläche des Smplantates. Die'Fräsenschneiden
10 befinden sich innen an den Parabolflächen. In den Führungsstift 11 wird eine
Befestigungsschraube 12 eingeschrauht und durch die antriebskupplungsseitig an dem
Führungsstift 11 vorgesehenen Anschläge 13 wird ein genügender, verschiebungssicherer
Aufbau der Fräsvorrichtung ermöglicht. Die Verschraubung 12 dient gleichzeitig als
ein Aufnahmelager 14 für ein Führungswerkzeug.
-
Auf der gegenüberliegenden Seite des Führungsstiftes 11 wird die Fräsvorrichtung
mit dem Antrieb gekoppelt. Diese Ausführungsform ermöglicht eine beidseitige Fräsenführung.
Die Distanz der beiden Frässcheiben 8 und 9 kann durch Einlageringe 15, die am äußeren
Umfang ebenfalls Schneidflächen aufweisen, variiert werden. Dadurch kann eine Verbreiterung
der Fräse ermöglicht und somit das Werkzeug an jeden individuellen Fall angepaßt
werden.
-
L e e r s e i t e