DE60025709T2

DE60025709T2 - Selbstbohrendes implantat

Info

Publication number: DE60025709T2
Application number: DE60025709T
Authority: DE
Inventors: Göran BJÖRN; Fredrik Engman; Lars Jörneus
Original assignee: Nobel Biocare AB
Current assignee: Nobel Biocare AB
Priority date: 1999-03-09
Filing date: 2000-02-23
Publication date: 2006-08-24
Anticipated expiration: 2020-02-24
Also published as: WO2000053117A1; CA2364126C; AU3848900A; CA2364126A1; DE60025709D1; EP1161197A1; US20050019731A1; US6896517B1; AU774524B2; ES2255996T3; EP1161197B1; SE9900822D0; US7008228B2; JP2002537941A; ATE316359T1; SE9900822L; SE514142C2

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein selbstschneidendes Implantat für Knochen, vorzugsweise Kieferknochen. Das Implantat hat eine Körper mit darauf angeordneten Gewindegängen und einen konisch zugespitzten Teil, der an seinem Vorderende angeordnet ist. Zusätzlich sind einer oder mehrere Räume, die hier Knochensplitteraussparungen bezeichnet werden, angeordnet, die Knochenmaterial aufnehmen können, welches während des Gewindebohrens abgeschnitten wird, und die durch Entfernen des Materials der Gewindegänge und des in Frage stehenden Körpers ausgebildet sind. Jeder im Material reduzierte Gewindegang hat eine Schneidkante, die sich von der Außenkante des jeweils verbliebenen Teils ausgehend nach innen erstreckt, und die mit dem Knochen/Kieferkno-chen während des Gewindeschneidens zusammenwirkt.
STAND DER TECHNIK
Selbstschneidende Zahnimplantate sind bereits allgemein bekannt, siehe beispielsweise die WO 97 03621 und WO 97 43976. Ein Merkmal von vielen Implantaten besteht darin, dass sie ein relativ enges Gewinde haben. Es gibt auch Implantate, die ein relativ dünnes Gewinde haben. Es ist auch bekannt, Implantate mit mehreren Gewindegängen zu versehen, beispielsweise doppelten Gewindegängen, mittels welcher die Geschwindigkeit des Einschraubens erhöht werden kann. Im Prinzip haben die verwendeten Gewindekonfigurationen das Ziel, das Einschrauben des Implantats in den Kieferknochen oder einen anderen Knochen im menschlichen Körper zu erleichtern, und eine anfängliche Verankerung des Implantats im Knochen zu schaffen. Es wird unter anderem auch auf die genannte WO 97 43976 Bezug genommen, die ein Implantat mit einer konischen Zuspitzung an ihrem vor deren Ende und mit Räumen oder Knochensplitteraussparungen offenbart, welche für das Knochenmaterial vorgesehen sind, welches abgeschnitten worden ist. Es wird auch auf die EP 0 641 549 oder WO 97 03621 Bezug genommen, die zeigen, dass es an sich allgemein bekannt ist, an Implantaten mehrere Gewindegänge zu verwenden.
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
TECHNISCHES PROBLEM
Es ist allgemein notwendig, das Implantat mit guten Schneideigenschaften zu versehen, so dass dieses ohne vorheriges Gewindeschneiden befestigt werden kann, was unter anderem bedeutet, dass das Implantat mit einem Gewindeschneidpunkt zu konstruieren ist, der mit einer speziellen Schneidgeometrie ausgebildet ist. Die Erfindung hat das Ziel, unter anderem dieses Problem zu lösen.
In Verbindung mit der Konstruktion des Implantats ist es das Ziel, die Verwendung eines engen Gewindeschneidens zu vermeiden, da dies eine geringe Einsetzgeschwindigkeit zur Folge hat. Es ist auch kein spärliches Gewindeschneiden gewünscht, da dies kleine Gewindeoberflächen in Kontakt mit dem Knochengewebe und daraus folgend schwache Konditionen für eine erfolgreiche Knochenintegration mit sich bringt. Wenn das Gewinde als ein tiefes Profil gegeben ist, ist es möglich, dies zu kompensieren, aber auch dies geht auf Kosten der Festigkeit des Implantats. Die Verwendung von Doppelgewindegängen ist in diesem Zusammenhang auch nicht vollständig frei von Problemen, da bei einem Doppelgewinde zum Zeitpunkt des Einsetzens zweimal soviel Knochen weggeschnitten werden muss, was bedeutet, dass das mit einem Doppelgewinde versehene Implantat auf einen beträchtlich größeren Widerstand durch den Knochen trifft. Theoretisch ist der Schneidwiderstand ungefähr zweimal so groß. Während des Einsetzens haben Reibungskräfte auch die Wirkung, dass der Gesamtwiderstand ungefähr 50 % höher als verglichen mit dem Fall einer entsprechenden Implantatgeometrie mit einem einzigen Gewindegang ist. Aus diesem Grund werden Doppelgewinde-Implantate vorteilhafterweise hauptsächlich in weichem Knochen verwendet. Die Verwendung von Doppelgewinde-Implantaten in hartem Knochen hat einen hohen Einsetzwiderstand des Knochens zur Folge. Ein Implantat kann immer unter Verwendung eines Gewindebohrers befestigt werden, aber ein Doppelgewindekonstruktion stellt dann keinerlei Vereinfachung oder Zeitersparnis dar. Die vorliegende Erfindung löst auch dieses Problem und offenbart eine neue Lösung, bei der das Implantat mit ausgezeichneten Schneidcharakteristika versehen ist, was bedeutet, dass es ohne vorheriges Gewindeschneiden in dem in Frage stehenden Knochen oder Kieferknochen befestigt werden kann.
Bei diesen Arten von Implantaten ist es weiterhin erforderlich, dass das Implantat mit ausreichender Festigkeit konstruiert sein muss. Dies ist insbesondere in hartem Knochen von Bedeutung, wo der Widerstand gegenüber der Einschraubfunktion beträchtlich sein kann. Die Notwendigkeit für eine beträchtliche oder ausreichende Festigkeit steht oft mit der Notwendigkeit für eine geeignete Schneidgeometrie oder ein geeignetes Gewindedesign im Konflikt. Die Erfindung löst auch dieses Problem.
LÖSUNG
Die neue Lösung, welche durch die Erfindung offenbart ist, bringt unter anderem mit sich, dass der Gewindeschneidpunkt des Implantats mit einer speziellen Schneidgeometrie gestaltet ist, die in den Ausführungsformen mit Merkmalen kombiniert ist, welche an sich bekannt sind, und diese zusammengenommen leisten eine spezielle, vorteilhafte Gewindeschneidfunktion für das selbstschneidende Implantat.
Das Merkmal, welches prinzipiell als Charakteristisch für ein Implantat gemäß der Erfindung angesehen werden kann, ist in dem Patentanspruch 1 offenbart. D. h., dass der Schneidwinkel oder der Chipwinkel, welcher durch die zugespitzte Form gebildet wird, so gewählt ist, dass er eine wirksame Gewindeschneideigenschaft verleiht, die in Relation zu der Gewindeschneideigenschaft des Implantats steht, d. h. die ein ausreichend verbleibendes materialreduziertes Gewinde und einen ausreichend verbleibenden Körper sicherstellt. Die Beziehung zwischen den Schneideigenschaften und der Festigkeit ist vorzugsweise optimal.
In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt der Schneidwinkel oder der Spanwinkel ungefähr 20°. Die besagten Feinheiten bedeuten, dass die Schneidkante an einem ersten verbleibenden Gewindeteil über einen Radius oder einen gekrümmten Teil in eine rückwärtige Kante an dem zweiten verbleibenden Gewindeteil übergeht, der vor dem ersten Gewindeteil in Schraubrichtung des Implantats liegt. Der Radius oder der gekrümmte Teil ist dann so angeordnet, dass er ein optimal verbleibendes Material in dem Körper und einen optimal verbleibenden Gewindeteil oder Gewindeteile schafft und daraus folgend eine optimale Festigkeit des in Frage stehenden Implantats schafft.
Der konisch zugespitzte Teil an der Spitze des Implantats muss so angeordnet sein, dass er wenigstens zwei Gewindeteile trägt, die sich aus den vollen radialen Abmessungen des in Frage stehenden Gewindes ausgehend erstrecken. Der Spitzenwinkel des konisch geformten Teils oder der konusförmigen Implantatspitze ist vorzugsweise kleiner als ungefähr 20°. Eine Gewindehinterschneidung, die durch die entfernten oder im Material reduzierten Gewindeteile bewirkt wird, ist an dem konisch zugespitzten Teil oder der Spitze angeordnet, um die Klemmtendenzen zwischen dem Implantat und dem Knochengewebe während des Gewindeschneidens zu reduzieren oder zu minimieren. Die Knochenspanschneidkante ist ebenfalls vorzugsweise nicht axial angeordnet. Zum Zweck der Erleichterung der hinterschnittenen Funktion beim Gewindeschneiden sind ein oder mehrere verbleibende Gewindeteile an einem oder mehreren Gewinde mit einer Materialreduktion versehen, die in Schraubrichtung gesehen hinter dem Teil mit dem vollen Durchmesser liegt, welcher mit dem Knochen oder Knochengewebe in Eingriff gelangen kann.
VORTEILE
Mittels dessen was vorstehend vorgeschlagen worden ist, wird eine ausgezeichnete Schraubfunktion für Implantate in das Dentin oder andere Knochenarten erzielt. Die Gestaltung der spezifischen Schneidkanten und des bleibenden Gewindeteils und die Verbindung desselben mit dem Körper garantieren eine gute Festigkeit des Implantats und gleichzeitig wird ein ausreichend großer mit Gewinde versehener Umfang für das Implantat erzielt. Diese Geometrie der Knochensplitteraussparungen, Schneidkanten und des Körpers kann durch Fräsen mit einer so genannten Schwalbenschwanzschneide, die abgerundete Ecken hat, erzielt werden. Den Knochensplitteraussparungen kann ein adäquates Volumen verliehen werden, d. h. das Volumen kann so groß gemacht werden, dass der abgeschnittene Knochen ohne übermäßigen Druck aufgenommen wird, was die Reibung zwischen Befestigung und umgebenden Knochengewebe bei Einsetzen oder Einschrauben ansteigen lassen kann. Die Gestaltung bedeutet auch, dass die Klemmtendenzen zwischen der Befestigung/ dem Implantat und dem Knochengewebe minimiert werden können.
BESCHREIBUNG DER FIGUREN
Eine derzeit vorgeschlagene Ausführungsform eines Implantats gemäß der Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die anhängenden Zeichnungen beschrieben, in welchen zeigt:
1 eine Seitenansicht des Implantats;
2 zwei Querschnittansichten B-B und C-C eines Gewindes mit reduziertem Material oder mit entferntem Material, und mit den verbleibenden Gewindeteilen und der spezifischen Schneidkantenanordnung,
3 eine Endansicht des Implantats gemäß 1, und
4 einen Längsschnitt A-A gemäß 3.
DETAILLIERTE AUSFÜHRUNGSFORM
1 zeigt eine Seitenansicht eines Implantats, das einen zylindrischen mit Gewinde versehenen Teil und einen Vorderteil, einen konisch geformten Teil mit materiell verringerten Gewindegängen hat. 2 zeigt die Querschnitte B-B und C-C durch die materiell reduzierten Gewindegänge gemäß 1. Gemäß 2 und dem Querschnitt C-C ist ein Gewinde mit materieller Reduktion oder entfernten Material gezeigt, wobei dessen ver bliebene Gewindeteile 1, 2 oder 3 in diesem Fall die Anzahl 3 haben. Zwischen den Gewindeteilen sind Räume 4, 5, 6, die entferntes Knochengewebe aufnehmen. Bei dieser veranschaulichenden Ausführungsform sind die Gewindeteile und die Räume im Wesentlichen gleichförmig um den Umfang des Implantats verteilt. Ein anderes Verteilmuster und eine andere Anzahl von Räumen sind möglich. Die Umfangsrichtung des Implantats ist mit 7 angegeben und die Implantatachse im rechten Winkel zur Zeichenebene ist mit 8 angegeben.
Die Gewindeteile sind mit Schneidkanten 1a, 2a und 3a versehen, die mit dem Knochengewebe kooperieren oder in das Knochengewebe schneiden, wenn das Implantat in den Knochen in der Umfangsrichtung 7 eingeschraubt wird. Ein charakteristisches Merkmal der Schneidfunktion besteht darin, dass die Schneidkanten mit Spitzen oder Teilen 1b, 2b, 3b gestaltet sind. Diese Gewindeteile haben auch Teile 1c, 2c, 3c die sich entlang dem ganzen Radius R oder entlang der Umfangsrichtung 7 erstrecken und die den Gewindedurchmesser in dem Knochen definieren, der mit dem in Frage stehenden Gewinde erzeugt wird. Die Rückseiten der Gewindeteile sind mit 1d, 2d und 3d angegeben.
Um eine Schneidkante mit einem Schneidwinkel (oder Spanwinkel) α zu bilden, erstreckt sich die Schneidkante relativ zu dem tatsächlichen Radius r in diesem Winkel α, der mit ungefähr 20° oder innerhalb des Bereiches von 15 bis 40° gewählt werden kann. An ihren innenliegenden Teilen geht die Schneidkante an einem ersten Gewindeteil, beispielsweise dem Gewindeteil 3, in die Rückseite, beispielsweise die Rückseite 1d, eines anschließenden Gewindeteils, beispielsweise des Gewindeteils 1, über einen radiusförmigen oder kurvenförmigen Übergangsteil 9 über, der eine gewisse Länge in rechten Winkel zur Zeichenebene hat. Ein Radius für den Kurventeil ist mit r' angegeben. Einer oder mehrere verbleibende Gewindeteile können eine hinterschnittene Kante 2e, 3e hinter ihrem kreisförmigen Teil 2c bzw. 3c haben.
Die 2 zeigt einen Winkel β zwischen den Schneid- und rückwärtigen Kanten aufeinander folgender Gewindeteile in der Drehrichtung 7 gesehen. Bei dieser veranschaulichenden Ausführungsform muss der Winkel β ungefähr 70° sein und er kann die gleiche Größe oder unterschiedliche Größen haben. Ein Hinterschneidungswinkel γ zwischen dem kreisförmigen Teil 3c und der hinterschnittenen Fläche 3e ist in der Größe von 5 bis 10° gewählt.
In der 1 ist das im Querschnitt in der 1 gezeigte reduzierte Gewinde mit 10 bezeichnet. Die Positionen der Räume 4 und 5 sind ebenfalls zu sehen, der verbleibende Gewindeteil zwischen diesen zwei Räumen ist mit 2 angegeben. Das Implantat oder die Befestigung hat einen zylindrischen Teil 11 mit nicht reduzierten Gewindegängen und einen vorderen konischförmigen Teil 12 mit materiell reduzierten Gewindegängen. Die Eindrücke oder Aussparungen sind durch Materialreduktion in diesen Gewindegängen und im Körper des Implantats ausgebildet worden. Das freie Ende des Implantats, das im Wesentlichen gerade ist und in rechten Winkeln in Relation zur Längsachse des Implantats gewählt ist, ist mit 13 angegeben. Der obere Teil des Implantats ist mit 14 bezeichnet. Wie aus der Figur zu ersehen ist, besteht die hinterschnittene Kante 2e des verbleibenden Gewindeteils 2 aus zwei im Wesentlichen ebenen hinterschnittenen Flächen 2e' und 2e'', die miteinander einen stumpfen Winkel bilden. Dieses ist am besten aus dem Querschnitt B-B in 2 zu sehen, wo die entsprechenden hinterschnittenen Flächen bezeichnet sind.
In der Endansicht in 3 sind die Fläche 13 und die untere Kante der Räume 4 und 5 gezeigt. Ein Längsschnitt A-A durch die Längsachse des Implantats ist in der 4 unten gezeigt.
In der 4 ist der Körper des Implantats mit 15 bezeichnet. Der konischförmige Teil (oder die Spitze) 12 ist mit einem spitzen Winkel γ konstruiert, der in diesem Fall bis zu ungefähr 10° beträgt. Die Knochensplitteraussparungen oder Räume 4, 5 und 6 (auch in der 1 zu sehen) liegen in dem konusförmigen Teil 12 und setzen sich teilweise in dem zylindrischen Teil fort. Mittels des Vorstehenden werden nicht axial angeordnete Schneidkanten über die reduzierten Gewindegänge, die einander überlagern, erzielt. Ein materiell reduziertes Gewinde muss wenigstens einen Gewindeteil, vorzugsweise zwei Gewindeteile mit Schneidkanten haben, die den Umfang des in Frage stehenden Gewindes erreichen. An dem konusförmigen Teil 12 hat die Schneidkante in diesem Fall 3 Gewindeteile 18, 16, 17, die sich bis zum vollen Radius, beispielsweise r in 1, erstrecken. Für andere Längen kann die Anzahl der Gewindeteile reduziert oder erhöht werden, aber sie muss wenigstens eins sein.
Das Implantat kann mit einem, zwei oder mehr Gewindegängen oder Spiralen versehen sein. Die Spiralen können sich in der vertikalen Richtung des Implantats ganz oder Teilweise erstrecken, d. h. ein Teil, beispielsweise 14 kann mit einem Doppelgewinde oder einer Mehrfachgewindeanordnung versehen sein und ein Teil, beispielsweise 13 kann mit einer Einzelgewindeanordnung oder einer Gewindeanordnung mit unterschiedlicher Gewindezahl oder umgekehrt versehen sein.
Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend als Beispiel gezeigte Ausführungsform begrenzt, sondern kann innerhalb des Umfangs der anhängenden Patentansprüche und des erfindungsgemäßen Konzeptes modifiziert sein.

Claims

Selbstschneidendes Implantat (11, 12) für Knochen, vorzugsweise Kieferknochen und mit einem Körper (15) mit darauf angeordneten Gewindegängen (18, 16–17), einem konisch zugespitzten Teil (12), der an dessen Vorderende angeordnet ist, einem oder mehreren Räumen oder Knochensplitteraussparungen (4, 5, 6), die Knochenmaterial aufnehmen, welches während dem Schneiden abgeschnitten wird und die durch Entfernen von Material aus den in Frage stehenden Gewindegängen und dem in Frage stehenden Körper gebildet sind, wobei jeder der Gewindegänge (18) eine Schneidkante (1a, 2a, 3a) hat, die sich von der Außenkante des jeweils verbleibenden Gewindeteils nach innen erstreckt und die mit dem Knochen während dem Schneiden zusammenwirkt, wodurch jede Schneidkante von einigen, vorzugsweise allen der Schneidkanten der Gewindegänge eine zugespitzte Form (1b, 2b, 3b) hat, die im Querschnitt des in Frage stehenden Gewindegangs im Wesentlichen einer Linie folgt, welche von einem Radius (r) über den Vorderteil der verbleibenden Gewindeteile oder der Spitze der zugespitzten Form folgt, und wodurch die Schneidkante (1a, 2a, 3a) an dem ersten verbliebenen Gewindeteil (1, 2, 3) über einen gekrümmten Teil (9) in eine rückwärtige Kante (2d) eines zweiten verbliebenen Gewindeteils übergeht, der in Richtung des Schraubens (7) vor dem ersten Gewindeteil angeordnet ist, und wodurch hinterschnittene Kanten (2e, 3e) durch die Gewindeteile bewirkt im Wesentlichen in dem konisch zugespitzten Teil und dahinter angeordnet sind, wie in Schraubrichtung gesehen, wobei jeder volle Radiusteil (2c, 3c) dadurch gekennzeichnet ist, dass der Schneidwinkel oder der Spanwinkel (α), der durch die Schneidkante (1a, 2a, 3a) gebildet ist und der Radius (r) innerhalb eines Bereiches von 15–40° gewählt ist, dass das Implantat entlang eines Teils oder der ganzen Länge ein Doppel- oder Mehrfachgewinde hat, und das jede hinterschnittene Kante (2e, 3e) aus zwei im Wesentlichen ebenen Flächen (2e', 2e'') besteht, die miteinander einen stumpfen Winkel bilden.
Implantat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schneidwinkel oder Spanwinkel (α) ungefähr 20° beträgt.
Implantat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der konisch zugespitzte Teil (12) mit im Material verringerten Gewindeteilen mit vollem Radius angeordnet ist und deren Anzahl wenigstens zwei ist.
Implantat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Spitzenwinkel des konisch zugespitzten Teils (12) kleiner als 20° ist.
Implantat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Teil mit einem Doppel- oder Mehrfachgewinde versehen ist und ein zweiter Teil mit einem Einzelgewinde oder Gewinden mit einer anderen Anzahl als der Gewindezahl des ersten Teils versehen ist, oder vice versa.