WO1996018354A2 - Instrument for preparing cavities in bones - Google Patents

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WO1996018354A2
WO1996018354A2 PCT/DE1995/001829 DE9501829W WO9618354A2 WO 1996018354 A2 WO1996018354 A2 WO 1996018354A2 DE 9501829 W DE9501829 W DE 9501829W WO 9618354 A2 WO9618354 A2 WO 9618354A2
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thread
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bone
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Roland Streckbein
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Roland Streckbein
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    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61CDENTISTRY; APPARATUS OR METHODS FOR ORAL OR DENTAL HYGIENE
    • A61C8/00Means to be fixed to the jaw-bone for consolidating natural teeth or for fixing dental prostheses thereon; Dental implants; Implanting tools
    • A61C8/0018Means to be fixed to the jaw-bone for consolidating natural teeth or for fixing dental prostheses thereon; Dental implants; Implanting tools characterised by the shape
    • A61C8/0022Self-screwing
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61CDENTISTRY; APPARATUS OR METHODS FOR ORAL OR DENTAL HYGIENE
    • A61C8/00Means to be fixed to the jaw-bone for consolidating natural teeth or for fixing dental prostheses thereon; Dental implants; Implanting tools
    • A61C8/0089Implanting tools or instruments

Definitions

  • the present invention relates to a device for preparing cavities in the bone cancellous bone for receiving bone implants.
  • Devices of this type have hitherto only been known in the form of drills, scraping elements or taps.
  • the present application also, to the extent permitted by the national patent laws, relates to a method for preparing cavities in the bone cancellous bone for receiving bone implants and for inserting such implants.
  • the present invention also relates to a jaw implant for anchoring dentures in the jaw bone, comprising a screw with a head for connecting dentures to the implant, and a threaded section, the thread having asymmetrical flanks and a lower one, the head of the screw away thread flank in the average measured over the flank length in axial section with the screw axis encloses a larger angle than the upper thread flank facing the head of the screw.
  • a jaw implant for anchoring dentures in the jaw bone comprising a screw with a head for connecting dentures to the implant, and a threaded section, the thread having asymmetrical flanks and a lower one, the head of the screw away thread flank in the average measured over the flank length in axial section with the screw axis encloses a larger angle than the upper thread flank facing the head of the screw.
  • a common method for the preparation of corresponding cavities consists in first drilling a substantially cylindrical or slightly conical hole and then cutting a suitable thread into this drilled cavity, the implant to be inserted later also having the same thread and being able to be screwed into the bone cavity. In this way you try to achieve at least a certain initial stability.
  • the present invention has for its object to provide a tool and a method for preparing cavities in the bone cancellous bone for the admission of bone implants, which results in the result that implants used later improved imprestability and thus in general also have better durability.
  • the tool has a preferably slightly conical threaded part and a head for rotating the tool, the outer Envelope surface of the threaded part, in particular its possible taper, the shape and inclination of the thread flanks of the threaded part, the transition radii between adjacent thread flanks and the surface quality of the threaded part are geared primarily to displacing the wall material of the bone cavity radially outwards in order to minimize the amount of bone material to ablate.
  • the corresponding method is characterized in that a pilot hole is first made in the bone material and that the walls of the pilot hole are then not or not significantly removed with a suitable tool, but are essentially radially displaced.
  • the receiving bore is preferably brought to a dimension which is 80% to 95% of the diameter of the implant to be inserted.
  • the inventor of the present invention has found that the low primary stability of previous implants apparently relates to the fact that too much bone material is removed from the cavity. It does not help if the cavity is deliberately made significantly smaller and narrower than the implant to be inserted later. On the one hand, this is dangerous because the implant that is forcibly screwed into a cavity that is too narrow can possibly lead to cracks, breaks or other damage to the bone or cannot be screwed completely into the cavity, and on the other hand, even if an implant is used a tight or tight fit is introduced into a corresponding receiving cavity, the wall material is damaged, that is to say bone cells are damaged or destroyed, which under certain circumstances has an even more disadvantageous effect on the durability of the implant than an initial clearance fit.
  • the solution to this problem according to the invention consists in a tool which is designed from the outset in such a way that it does not remove any material from the bone walls, but at the same time also damages the wall material of the receiving opening as little as possible, but essentially only pushes and compresses radially outwards.
  • Implants that are not used in a press fit in such prepared mounting holes achieve surprisingly good primary stability. This was specifically demonstrated using jaw implants, which can be used to anchor artificial teeth or bit parts in a person's jaw.
  • Implants that have been prepared and inserted with the appropriate preparation tools can be loaded within a very short time, i.e. after one to two days in the context of normal use, and reach their full stability and ultimate load capacity after only two weeks. There is a presumption that this is due to the fact that the Radial displacement and compression of the bone cells in the wall layers of a cavity, insofar as they are still intact, also remain largely undamaged and very quickly form the structures corresponding to the loads and conditions at this boundary layer, which at the same time leads to anchoring of the implant
  • the conicity of the threaded part should preferably not be too large, since then the thread forms only a slight hold or has to be cut comparatively deep, which in turn favors the removal of bone material, which should be avoided as far as possible.
  • the cone angle y measured between the axis of the threaded part and an envelope of the thread ridges, should therefore be less than 5 °, preferably at most 2 °.
  • the thread flanks themselves should also run predominantly steep, i.e. they should enclose an angle of less than 50 ° with the axis over at least the majority of their length.Furthermore, the thread burr between adjacent thread turns should not be sharp-edged but rounded off with a radius that is typical can be on the order of 0.1 mm.
  • the radius in the base of the thread is preferably at least 1 mm.
  • the thread flanks can either run straight, as seen in a section containing the axis, and should then be connected to the thread base over a radius of at least 0.5 mm, but they can also have a concave curvature. In the latter case, a variant of the invention is preferred in which the thread flank section adjoining a thread burr has a smaller radius of curvature than the flank section adjoining a thread burr.
  • the first radius could be on the order of 1 mm, the second on the order of 2 mm.
  • the tool according to the invention is preferably made of stainless steel or a surface-treated steel, in contrast to the implants themselves, which usually consist of titanium or a titanium alloy. If, however, such titles To design materials on the surface so that when screwing or inserting them into a prepared bore, the bone material is essentially only pushed radially away, titanium can of course also be used for such a tool.
  • the invention also includes those tool variants which consist of a material which is compatible with the body and in this respect remain in the bone cavity as an implant or implant carrier after the cavity has been produced or prepared.
  • a multi-part jaw implant is already known in the prior art, in the screw part of which the upper thread flank, measured on average over its axial length, forms a significantly smaller angle with the axis of the screw than the lower thread flank.
  • the thread burr is relatively sharp-edged and has only a small radius, and the thread has a relatively large depth, i.e. the difference between the distance of a thread burr from the screw axis and the closest lowest point of a thread base to the screw axis is large and is approximately in the order of 20% of the largest radius of the screw.
  • This thread depth is directly related to the inclination of the thread flanks and their axial length. The greater the inclination of the thread flanks and the greater their axial length, the deeper the root of the thread or the closer the root of the thread is to the axis compared to the distance of the thread from the axis.
  • Such primary stability-optimized implants can be loaded immediately without waiting, in particular if the receiving cavity has been prepared with the tool according to the invention and according to the corresponding method.
  • the jaw implant according to the invention has the advantage over conventional jaw implants that the bone material is essentially only pushed away and compressed in the radial direction and that there is no compression in the axial direction. At the same time, this results in extremely favorable primary stability and the overall thread shape also guarantees very good long-term stability, since no bone structures are cut during the screwing process, as is the case with all previous screw shapes.
  • Angles of the order of 10 ° are preferred for the upper flank.
  • the angle which the lower thread flank forms with the screw axis can be significantly larger and in any case be over 60 °, preferably over 75 ° and particularly preferably over 80 °.
  • the axial length of the upper thread flanks is also significantly greater than that of the lower thread flanks.
  • the ratio of the axial length of these thread flanks should be at least 2, preferably at least 4. If the lower thread flanks run at an angle of 90 ° to the axis of the screw, the axial length of the lower thread flank even drops to the value 0.
  • the thread depth should preferably not be more than 20%, preferably not more than 15%. However, this value also depends on the respective radius of the screw, this radius gradually decreasing from head to tip in the case of conical screws, so that the above-mentioned ratio relates primarily to the ridge closest to the head of the screw and the thread base closest to it .
  • the thread burrs are preferably rounded off by sandblasting, to a radius well below 1 mm, preferably below 0.3 mm, for example 0.1 mm.
  • the thread depth is also below a value of 20%.
  • the thread flanks of the jaw implant viewed in axial section, run essentially straight, enclose an angle of essentially 90 ° with one another and the angle that the upper thread flank has with the axis of the screw encloses, is approximately 9 °, so that the angle which the lower thread flank forms with the screw axis is approximately 81 °. Deviations of the aforementioned angles, also in relation to each other, still result in implants with excellent properties.
  • the depth of the thread based on the largest radius of the thread burr, is approximately 15% or less and based on the pitch of the thread approximately 18% or less.
  • the screw surface is preferably designed in such a way that it has little friction with respect to bone material, that is to say it slides easily over the bone material and then displaces it according to the inclination of the thread flanks.
  • FIG. 1 shows a side view of the tool according to the invention
  • Figure 2 shows a section of the threaded part in an axial section.
  • Figure 3 is a jaw implant, partially in section and
  • Figure 4 is an enlarged section of an axial sectional view of the
  • FIG. 1 the tool designated as a whole, which consists of one head 2 and a threaded part 3, with an intermediate piece which is designed as a stop 4.
  • this stop 4 can also be replaced by a correspondingly slimmer, tapered neck section
  • the head 2 is designed as a square and thus enables the engagement or clamping of an actuating tool by means of which the preparation tool 1 is rotated
  • the threaded part 1 is slightly conical, the cone angle y, measured between the axis 8 and an envelope of the threaded section, being approximately 2 °.
  • This cone angle can expediently be between 0 and 5 °
  • the thread flanks are formed together with the thread base as a concave arc with two different smoothly merging radii.
  • the radius r1 of the concave curvature of this thread flank 5 is significantly smaller than the radius of curvature of the flank section adjoining it downwards and lying above the next thread burr 6 Specifically, the radius r1 can be 1 to 2 mm, while the radius r2 is typically in the range of 2 to 5 mm.
  • the thread burrs 7 themselves have an albeit small curvature and are not designed with sharp edges.
  • the radius of curvature of the thread ridges 7 is of the order of 0.1 mm.
  • the surface of the threaded part 3 is made with very tight tolerances and is as smooth as possible, so that it slides as well as possible on the bone material in a receiving bore, but, because of the conically increasing radius, it pushes the bone material radially outwards. It should be noted that the tool could only be conical in one front area and cylindrical in the rest
  • the tool according to the invention is used according to the following and surprisingly effective method.
  • a hole is made in the bone, the diameter of which, at a given depth, is up to 30% smaller than the diameter of the implants to be inserted therein at the same depth.
  • the density of the cancellous bone material is examined and analyzed either visually or by sampling, whereby this can also be done beforehand independently of the drilling. If the bone density is relatively high, the bore can be expanded by 10, 20 or 25%, so that with very dense bone material the difference between the preparation tool and the bore is only 5% of the diameter measured at the same axial height.
  • the implant to be finally inserted also has such a threaded section, which preferably has exactly the same dimensions as the threaded part of the preparation tool.
  • the preparation tool itself can also serve as an implant or as an implant carrier if it is made from a material which is compatible with tissue and is otherwise adapted to the desired shape.
  • the tool according to the invention is then screwed into the receiving opening and in the process urges the bone material on the wall of the receiving bore radially outward without seriously damaging it. Then either the tool remains as an implant carrier in the receiving cavity or, which is preferred, it is replaced by an implant which has a threaded part whose outer shape essentially matches the thread shape of the tool, but without necessarily the smooth and possibly polished surface to have, so that the tight fit in the receiving cavity is better guaranteed.
  • corresponding implants of identical size are also to be provided for implants of different sizes, each of these tools expediently also being assigned one or more drills which have diameters in 5% increments that are 5 to 30% smaller than the tool diameter in corresponding axial positions.
  • FIGS. 3 and 4 the individual components of the implant are identified by similar reference numbers as the corresponding parts of the associated tool, but the reference numbers of the implant are each provided with a dash (').
  • FIG. 3 shows the jaw implant 1 ', which is shown partly in section, with a head 2' which is only partially recognizable, a tapered neck section 4 'and a threaded section 3'.
  • the individual threads have lower flanks 5 'and upper flanks 6'. These run essentially straight in the axial section, the threaded section being somewhat tapered overall and the cone angle y defined in the main application being between 2 ° and 5 °.
  • the flanks can also be curved in a similar or the same way as that of the tool.
  • a variant is preferred in which the tool thread and implant thread are of identical design (in terms of size and shape), with the exception of the upper thread flank 6 'which is running straight in the implant.
  • the straight upper flank 6 ' gives the implant a slightly larger volume than the tool, so that when the implant is inserted a slight compression of the bone takes place again and the implant is firmly seated.
  • the lower tip of the threaded section tapers again with a cone angle of 90 °.
  • the thread depth t is, in relation to the radius R 1 of a thread burr, in the order of 15 °, it having to be taken into account that the radius R. of the thread burr is continuously reduced from the head due to the conical shape of the outer contour of the thread and insofar as the thread depth t also changes the ratio of the thread depth t to the radius R 1 .
  • the absolute value of the thread depth t is defined by the difference between the radii R. and R 2 , where R 2 denotes the smallest radius of the thread root immediately next to a thread burr.
  • FIG. 3 also contains detailed dimensions for a specific exemplary embodiment, although the jaw implants usually have to be kept available in different, graduated sizes in order to be able to make an individual selection for a patient.

Abstract

The present invention concerns a device and a process for preparing cavities in bone spongiosa for receiving implants. In order to create an instrument which will improve the primary stability, and thus in general also the durability, of subsequent implants, it is proposed that the instrument should comprise a threaded section (3), preferably slightly conical in shape, and a head (2) for rotating the instrument (1); the enveloping surface of the threaded section, in particular its approximately conical shape, the shape and inclination of the thread flanks, the transition radii between adjacent thread flanks, and the surface structure of the threaded section (3) are all so designed as to ensure that wall material from the bone cavity is forced principally towards the outside in a radial direction and as little bone material as possible is removed by the action of the threaded profile.

Description

Werkzeug zum Präparieren von Hohlräumen in Knochen Tool for preparing cavities in bones
B e s c h r e i b u n gDescription
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Präparieren von Hohlräumen in der Knochenspongiosa für die Aufnahme von Knochenimplantaten. Derartige Vorrichtungen sind bisher nur in der Form von Bohrern, Ausschabungselementen oder Gewindeschneidern bekannt.The present invention relates to a device for preparing cavities in the bone cancellous bone for receiving bone implants. Devices of this type have hitherto only been known in the form of drills, scraping elements or taps.
Darüber hinaus betrifft die vorliegende Anmeldung auch, soweit entsprechend dennationalen Patentgesetzen zulässig, ein Verfahren zum Präparieren von Hohlräumen in der Knochen¬ spongiosa für die Aufnahme von Knochenimplantaten und zum Einsetzen derartiger Implantate. Schließlich betrifft die vorliegende Erfindung auch ein Kieferimplantat für die Verankerung von Zahnersatz im Kieferknochen, bestehend aus einer Schraube mit einem Kopf für die Verbindung von Zahnersatz mit dem Implantat, und einem Gewindeabschnitt, wobei das Gewinde asymmetrische Flanken aufweist und eine untere, dem Kopf der Schraube abgewandte Gewindeflanke im über die Flankenlange im Axialschnitt gemessenen Durchschnitt mit der Schraubenachse einen größeren Winkel einschließt als die dem Kopf der Schraube zugewandte, obere Gewindeflanke. Ein solches Implantat ist Gegenstand der noch nicht veröffentlichten deutschen Patentanmeldung P 44 1 5 076 8In addition, the present application also, to the extent permitted by the national patent laws, relates to a method for preparing cavities in the bone cancellous bone for receiving bone implants and for inserting such implants. Finally, the present invention also relates to a jaw implant for anchoring dentures in the jaw bone, comprising a screw with a head for connecting dentures to the implant, and a threaded section, the thread having asymmetrical flanks and a lower one, the head of the screw away thread flank in the average measured over the flank length in axial section with the screw axis encloses a larger angle than the upper thread flank facing the head of the screw. Such an implant is the subject of the as yet unpublished German patent application P 44 1 5 076 8
Auf die Beschreibung zu der vorgenannten Anmeldung und deren Patentansprüche und Figuren wird hier in vollem Umfang Bezug genommenReference is made here in its entirety to the description of the aforementioned application and its claims and figures
Nach dem derzeitigen Stand der Technik stellt sich in vielen Fallen nach dem Einbringen eines Implantates in einen entsprechend vorbereiteten Knochenhohlraum heraus, daß das Implantat noch relativ lange Zeit einen nur geringen Halt in dem Knochenhohlraum hat und daß es mehrere Wochen bis Monate dauert, bis die Knochenstruktur sich so umgeordnet hat und so nachgewachsen ist, daß das Implantat einen festen Halt bekommt Dies erfordert jedoch auch, daß das Implantat und die damit verbundenen Knochenteiie und sonstigen Teile wahrend dieser Phase keinen größeren Belastungen ausgesetzt werden dürfen, da ansonsten der Zusammen¬ halt zwischen Knochenmateπal und Implantat immer wieder gestört wirdAccording to the current state of the art, it is found in many cases after an implant has been introduced into a correspondingly prepared bone cavity that the implant has only a slight hold in the bone cavity for a relatively long time and that it takes several weeks to months until the bone structure has rearranged itself in such a way that the implant has a firm hold. However, this also means that the implant and the associated bone parts and other parts must not be exposed to any major stresses during this phase, since otherwise the cohesion between the bone material and the implant is disturbed again and again
Ein gangiges Verfahren zur Praparation entsprechender Hohlräume besteht darin, zunächst ein im wesentlichen zylindrisches oder auch leicht konisches Loch bohrt und anschließend ein passendes Gewinde in diesen gebohrten Hohlraum einschneidet, wobei auch das spater einzusetzende Implantat ein ebensolches Gewinde aufweist und in den Knochenhohlraum eingeschraubt werden kann. Auf diese Weise versucht man zumindest eine gewisse Anfangsstabilität zu erzielen.A common method for the preparation of corresponding cavities consists in first drilling a substantially cylindrical or slightly conical hole and then cutting a suitable thread into this drilled cavity, the implant to be inserted later also having the same thread and being able to be screwed into the bone cavity. In this way you try to achieve at least a certain initial stability.
Gegenüber diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Werkzeug und ein Verfahren zum Präparieren von Hohlräumen in der Knochenspongiosa für die Aufnahme von Knochenimplantaten zu schaffen, welche im Ergebnis dazu fuhrt, daß spater eingesetzte Implantate eine verbesserte Pπmarstabilitat und damit im allgemeinen auch eine bessere Dauerhaltbarkeit haben.Compared to this prior art, the present invention has for its object to provide a tool and a method for preparing cavities in the bone cancellous bone for the admission of bone implants, which results in the result that implants used later improved imprestability and thus in general also have better durability.
Diese Aufgabe wird dadurch gelost, daß das Werkzeug ein vorzugsweise leicht konisches Gewindeteil und einen Kopf zum Drehen des Werkzeuges aufweist, wobei die äußere Hüllfläche des Gewindeteiles, insbesondere seine etwaige Konizität, die Form und Neigung der Gewindeflanken des Gewindeteiles, die Übergangsradien zwischen benachbarten Gewindeflan¬ ken und die Oberflächenbeschaffenheit des Gewindeteiles darauf abgestellt sind, das Wandmaterial des Knochenhohlraumes in erster Linie radial nach außen zu verdrängen um möglichst wenig Knochenmaterial abzutragen.This object is achieved in that the tool has a preferably slightly conical threaded part and a head for rotating the tool, the outer Envelope surface of the threaded part, in particular its possible taper, the shape and inclination of the thread flanks of the threaded part, the transition radii between adjacent thread flanks and the surface quality of the threaded part are geared primarily to displacing the wall material of the bone cavity radially outwards in order to minimize the amount of bone material to ablate.
Das entsprechende Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß zunächst eine Vorbohrung im Knochenmaterial hergestellt wird und daß anschließend die Wände der Vorbohrung mit einem geeigneten Werkzeug nicht oder nicht nennenswert abgetragen, sondern im wesentlichcen radial verdrängt werden. Vorzugsweise wird dabei die Aufnahmebohrung auf ein Maß gebracht, welches 80% bis 95% des Durchmessers des einzusetzenden implantates beträgt.The corresponding method is characterized in that a pilot hole is first made in the bone material and that the walls of the pilot hole are then not or not significantly removed with a suitable tool, but are essentially radially displaced. The receiving bore is preferably brought to a dimension which is 80% to 95% of the diameter of the implant to be inserted.
Der Erfinder der vorliegenden Erfindung hat nämlich herausgefunden, daß die geringe Primärstabilität bisheriger Implantate offenbar damit zusammenhängt, daß zuviel Knochenma¬ terial aus dem Hohlraum abgetragen wird. Dabei hilft es auch nicht, wenn der Hohlraum bewußt deutlich kleiner und enger hergestellt wird als das später einzufügende Implantat. Dies ist zum einen gefährlich, weil dann das gewaltsam in einen zu engen Hohlraum einzudrehende Implantat möglicherweise zu Rissen, Brüchen oder sonstigen Beschädigungen des Knochens führen kann oder aber sich nicht vollständig in den Hohlraum eindrehen läßt, zum anderen wird selbst dann, wenn ein Implantat mit enger bzw. strammer Passung in einen entsprechenden Aufnahmehohlraum eingebracht wird, das Wandmaterial beschädigt, das heißt es werden Knochenzellen beschädigt oder zerstört, was sich unter Umständen auf die Dauerhaltbarkeit des Implantates noch nachteiliger auswirkt als eine anfängliche Spielpassung. Die Lösung dieses Problems besteht erfindungsgemäß in einem Werkzeug, welches von vornherein so ausgestaltet ist, daß es möglichst kein Material von den Knochenwäπden abträgt, gleichzeitig aber auch das Wandmaterial der Aufnahmeöffnung möglichst wenig beschädigt, sondern im wesentlichen nur radial nach außen drängt und verdichtet. Implantate, die in derart vorbereitete Aufnahmebohrungen möglichst nicht in starker Presspassung eingesetzt werden, erreichen eine erstaunlich gute Primärstabilität. Konkret wurde dies anhand von Kiefer¬ implantaten nachgewiesen, mit deren Hilfe künstliche Zähne oder Gebissteile im Kiefer eines Menschen verankert werden können.The inventor of the present invention has found that the low primary stability of previous implants apparently relates to the fact that too much bone material is removed from the cavity. It does not help if the cavity is deliberately made significantly smaller and narrower than the implant to be inserted later. On the one hand, this is dangerous because the implant that is forcibly screwed into a cavity that is too narrow can possibly lead to cracks, breaks or other damage to the bone or cannot be screwed completely into the cavity, and on the other hand, even if an implant is used a tight or tight fit is introduced into a corresponding receiving cavity, the wall material is damaged, that is to say bone cells are damaged or destroyed, which under certain circumstances has an even more disadvantageous effect on the durability of the implant than an initial clearance fit. The solution to this problem according to the invention consists in a tool which is designed from the outset in such a way that it does not remove any material from the bone walls, but at the same time also damages the wall material of the receiving opening as little as possible, but essentially only pushes and compresses radially outwards. Implants that are not used in a press fit in such prepared mounting holes achieve surprisingly good primary stability. This was specifically demonstrated using jaw implants, which can be used to anchor artificial teeth or bit parts in a person's jaw.
Mit dem entsprechenden Vorbereitungswerkzeug vorbereitete und eingesetzte Implantate sind schon nach kürzester Zeit, das heißt nach ein bis zwei Tagen im Rahmen eines normalen Gebrauches belastbar und erreichen bereits nach ca. zwei Wochen ihre volle Stabilität und Endbelastbarkeit. Es besteht die Vermutung, daß dies darauf zurückzuführen ist, daß durch das radiale Verdrangen und Verdichten die Knochenzellen in den Wandschichten eines Hohlraumes, soweit sie noch in Takt sind, auch weitgehend unbeschädigt bleiben und sehr schnell die den Belastungen und Gegebenheiten entsprechenden Strukturen an dieser Grenzschicht ausbilden, was gleichzeitig zu einer Verankerung des Implantates fuhrtImplants that have been prepared and inserted with the appropriate preparation tools can be loaded within a very short time, i.e. after one to two days in the context of normal use, and reach their full stability and ultimate load capacity after only two weeks. There is a presumption that this is due to the fact that the Radial displacement and compression of the bone cells in the wall layers of a cavity, insofar as they are still intact, also remain largely undamaged and very quickly form the structures corresponding to the loads and conditions at this boundary layer, which at the same time leads to anchoring of the implant
Zu dem überwiegend radialen Verdrangen des Knochenmatenales ohne Abtragen der äußeren Schichten tragen verschiedene Faktoren bei und es kann unter Umständen schon ausreichend sein, wenn ein an sich bekanntes Implantatgewinde mit möglichst engen Toleranzen hergestellt und mit einer möglichst glatten, vorzugsweise polierten Oberflache versehen wird. Dabei können selbstverständlich auch Mittel verwendet werden, die eine gewisse Schmierung bewirken, zum Beispiel WasserVarious factors contribute to the predominantly radial displacement of the bone material without removing the outer layers, and it may be sufficient if a known implant thread is made with the narrowest possible tolerances and provided with the smoothest, preferably polished, surface. Of course, it is also possible to use agents which bring about a certain amount of lubrication, for example water
Die Konizitat des Gewindeteiles sollte vorzugsweise nicht allzu groß sein, da dann das Gewinde nur einen geringen Halt bildet oder vergleichsweise tief eingeschnitten werden muß, was wiederum das Abtragen von Knochenmateπal begünstigt, welches möglichst vermieden werden sollte. Der Konuswinkel y, gemessen zwischen der Achse des Gewindeteiles und einer Einhüllenden der Gewindegrate, sollte daher unter 5°, vorzugsweise höchstens 2° betragen. Auch die Gewindeflanken selbst sollten überwiegend steil verlaufen, das heißt sie sollten mindestens über den größten Teil ihrer Länge mit der Achse einen Winkel von weniger als 50° einschließen Weiterhin sollte auch der Gewindegrat zwischen benachbarten Gewindegangen nicht scharfkantig sondern abgerundet sein mit einem Radius, der typischerweise in der Größenordnung von 0, 1 mm liegen kann. Der Radius im Gewindegrund betragt vorzugsweise mindestens 1 mm.The conicity of the threaded part should preferably not be too large, since then the thread forms only a slight hold or has to be cut comparatively deep, which in turn favors the removal of bone material, which should be avoided as far as possible. The cone angle y, measured between the axis of the threaded part and an envelope of the thread ridges, should therefore be less than 5 °, preferably at most 2 °. The thread flanks themselves should also run predominantly steep, i.e. they should enclose an angle of less than 50 ° with the axis over at least the majority of their length.Furthermore, the thread burr between adjacent thread turns should not be sharp-edged but rounded off with a radius that is typical can be on the order of 0.1 mm. The radius in the base of the thread is preferably at least 1 mm.
Die Gewindeflanken können, gesehen in einem die Achse enthaltenden Schnitt, entweder gerade verlaufen und sollten dann am Gewindegrund über einen Radius von mindestens 0,5 mm verbunden sein, sie können aber auch konkav gekrümmt ausgebildet sein. In letzterem Fall ist eine Variante der Erfindung bevorzugt, bei welcher der unterhalb eines Gewindegrates anschließende Gewindeflankenabschnitt einen kleineren Krümmungsradius hat als der oberhalb eines Gewindegrates anschließende Flankenabschnitt. Zum Beispiel konnte der erstgenannte Radius in der Größenordnung von 1 mm, der zweitgenannte in der Größenordnung von 2 mm liegen.The thread flanks can either run straight, as seen in a section containing the axis, and should then be connected to the thread base over a radius of at least 0.5 mm, but they can also have a concave curvature. In the latter case, a variant of the invention is preferred in which the thread flank section adjoining a thread burr has a smaller radius of curvature than the flank section adjoining a thread burr. For example, the first radius could be on the order of 1 mm, the second on the order of 2 mm.
Vorzugsweise ist das erfindungsgemäße Werkzeug aus Edelstahl oder einem oberflacheπbe- handelten Stahl hergestellt, im Gegensatz zu den Implantaten selbst, die üblicherweise aus Titan oder einer Titanlegierung bestehen. Sofern es jedoch gelingt, auch derartige Tit- anmaterialien an der Oberfläche so zu gestalten, daß beim Eindrehen bzw. Einsetzen in eine vorbereitete Bohrung, das Knochenmaterial im wesentlichen nur radial weggedrängt wird, kann selbstverständlich auch Titan für ein solches Werkzeug verwendet werden.The tool according to the invention is preferably made of stainless steel or a surface-treated steel, in contrast to the implants themselves, which usually consist of titanium or a titanium alloy. If, however, such titles To design materials on the surface so that when screwing or inserting them into a prepared bore, the bone material is essentially only pushed radially away, titanium can of course also be used for such a tool.
Dabei schließt die Erfindung auch solche Werkzeugvarianten ein, die aus einem körperver¬ träglichen Material bestehen und insofern nach dem Herstellen bzw. Vorbereiten des Hohlraumes selbst als Implantat oder Implantatträger in dem Knochenhohlraum verbleiben.The invention also includes those tool variants which consist of a material which is compatible with the body and in this respect remain in the bone cavity as an implant or implant carrier after the cavity has been produced or prepared.
Im Stand der Technik ist bereits ein mehrteiliges Kieferimplantat bekannt, bei dessen Schraubenteil die obere Gewindeflanke, gemessen im Durchschnitt über ihre axiale Länge, mit der Achse der Schraube einen deutlich kleineren Winkel einschließt als die untere Gewindeflan¬ ke. Dabei ist jedoch der Gewindegrat relativ scharfkantig ausgebildet und weist nur einen kleinen Radius auf, und das Gewinde hat eine relativ große Tiefe, d.h. die Differenz des Abstandes eines Gewindegrates von der Schraubenachse und des nächstliegenden tiefsten Punktes eines Gewindegrundes zu der Schraubenachse ist groß und liegt etwa in der Größenordnung von 20 % des größten Radius der Schraube.A multi-part jaw implant is already known in the prior art, in the screw part of which the upper thread flank, measured on average over its axial length, forms a significantly smaller angle with the axis of the screw than the lower thread flank. However, the thread burr is relatively sharp-edged and has only a small radius, and the thread has a relatively large depth, i.e. the difference between the distance of a thread burr from the screw axis and the closest lowest point of a thread base to the screw axis is large and is approximately in the order of 20% of the largest radius of the screw.
Diese Gewindetiefe hängt unmittelbar zusammen mit der Neigung der Gewindeflanken und ihrer axialen Länge. Je größer die Neigung der Gewindeflanken ist und je größer ihre axiale Länge ist, desto tiefer liegt der Gewindegrund bzw. desto näher liegt der Gewindegrund an der Achse im Vergleich zu dem Abstand des Gewindegrates von der Achse.This thread depth is directly related to the inclination of the thread flanks and their axial length. The greater the inclination of the thread flanks and the greater their axial length, the deeper the root of the thread or the closer the root of the thread is to the axis compared to the distance of the thread from the axis.
Die große Gewindetiefe und die große Neigung beider Gewindefianken in Verbindung mit dem scharfkantigen Grat führen jedoch dazu, daß beim Eindrehen einer solchen Schraube in eine vorbereitete Bohrung im Kieferknochen das Gewinde regelrecht eingeschnitten wird und daß außerdem eine axiale Verdichtung des Knochenmaterials in den Gewindegängen, d.h. zwischen den benachbarten Gewindegraten bzw. -flanken stattfindet, dies führt zu einer gerade noch ausreichenden Primärstabilität, welche eine Einleitung von Kräften ermöglicht.However, the large thread depth and the large inclination of both thread flanks in connection with the sharp-edged ridge mean that when such a screw is screwed into a prepared hole in the jawbone, the thread is literally cut and that an axial compression of the bone material in the threads, i.e. takes place between the adjacent thread burrs or flanks, this leads to a still just sufficient primary stability, which enables forces to be introduced.
Der Erfinder der vorliegenden Anmeldung hat herausgefunden, daß diese axiale Verdichtung im Hinblick auf die hiermit zu erzielende Primärstabilität und auch hinsichtlich der Entwicklung einer guten Langzeitstabilität bestenfalls ausreichende aber keine optimierten Verhältnisse schafft.The inventor of the present application has found that this axial compression creates at best sufficient but not optimized conditions with regard to the primary stability to be achieved thereby and also with regard to the development of good long-term stability.
Nach allgemeinem wissenschaftlichen Konsens stellt aber gerade die Primärstabilität den bedeutendsten Faktor für den Erfolg einer Kieferimplantation dar. Bezüglich des Kieferimplantates selbst liegt der vorliegenden Erfindung gegenüber diesem Stand der Technik daher die Aufgabe zugrunde, ein Kieferimplantat mit den eingangs genannten Merkmalen zu schaffen, welches eine optimierte Primärstabilität und eine sehr gute Langzeitstabilität aufweist.According to general scientific consensus, primary stability is the most important factor for the success of a jaw implantation. With regard to the jaw implant itself, the object of the present invention over this prior art is therefore to create a jaw implant with the features mentioned at the outset, which has optimized primary stability and very good long-term stability.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Winkel, welchen die obere Gewindeflanke mit der Schraubenachse einschließt, maximal 1 5 ° beträgt.This object is achieved in that the angle which the upper thread flank encloses with the screw axis is a maximum of 1 5 °.
Derartig primärstabilitätsoptimierte Implantate können ohne Wartezeit sofort belastet werden, insbesondere wenn der Aufnahmehohlraum mit dem erfindungsgemäßen Werkzeug und nach dem entsprechenden Verfahren vorbereitet wurde.Such primary stability-optimized implants can be loaded immediately without waiting, in particular if the receiving cavity has been prepared with the tool according to the invention and according to the corresponding method.
Das erfindungsgemäße Kieferimplantat hat gegenüber herkömmlichen Kieferimplantaten den Vorteil, daß das Knochenmaterial im wesentlichen nur in radialer Richtung weggedrängt und verdichtet wird und daß Verdichtungen in axialer Richtung ausbleiben. Dies bewirkt gleichzeitig eine äußerst günstige Primärstabilität und die Gewindeform insgesamt gewährleistet auch eine sehr gute Langzeitstabilität, da beim Schraubvorgang keine Knochenstrukturen zerschnitten werden, wie dies bei allen bisherigen Schraubenformen der Fall ist.The jaw implant according to the invention has the advantage over conventional jaw implants that the bone material is essentially only pushed away and compressed in the radial direction and that there is no compression in the axial direction. At the same time, this results in extremely favorable primary stability and the overall thread shape also guarantees very good long-term stability, since no bone structures are cut during the screwing process, as is the case with all previous screw shapes.
Bevorzugt sind Winkel für die obere Flanke in der Größenordnung von 10°. Dagegen kann der Winkel, welchen die untere Gewindeflanke mit der Schraubenachse einschließt, deutlich größer sein und auf jeden Fall über 60°, vorzugsweise über 75° und besonders bevorzugt über 80° betragen.Angles of the order of 10 ° are preferred for the upper flank. On the other hand, the angle which the lower thread flank forms with the screw axis can be significantly larger and in any case be over 60 °, preferably over 75 ° and particularly preferably over 80 °.
Daraus ergibt sich zwangsweise, daß auch die axiale Länge der oberen Gewindeflanken deutlich größer ist als die der unteren Gewindeflanken. Das Verhältnis der axialen Länge dieser Gewindeflanken sollte mindestens 2, vorzugsweise mindestens 4 betragen. Wenn die unteren Gewindeflanken unter einem Winkel von 90° zur Achse der Schraube verlaufen, sinkt die axiale Länge der unteren Gewindeflanke sogar auf den Wert 0.This inevitably means that the axial length of the upper thread flanks is also significantly greater than that of the lower thread flanks. The ratio of the axial length of these thread flanks should be at least 2, preferably at least 4. If the lower thread flanks run at an angle of 90 ° to the axis of the screw, the axial length of the lower thread flank even drops to the value 0.
Die Gewindetiefe sollte, auf den Radius des Gewindegrates bezogen, möglichst nicht mehr als 20 % betragen, vorzugsweise nicht mehr als 15 %. Dieser Wert hängt allerdings auch vom jeweiligen Radius der Schraube ab, wobei dieser Radius bei konischen Schrauben vom Kopf zur Spitze hin allmählich abnimmt, so daß das vorstehend angegebene Verhältnis sich in erster Linie auf den dem Kopf der Schraube nächstliegenden Grat und den hierzu nächstbenachbarten Gewindegrund bezieht. Die Gewindegrate werden vorzugsweise durch Sandstrahlen abgerundet, und zwar auf einen Radius deutlich unterhalb 1 mm, vorzugsweise unter 0,3 mm, z.B. 0, 1 mm.The thread depth, based on the radius of the thread burr, should preferably not be more than 20%, preferably not more than 15%. However, this value also depends on the respective radius of the screw, this radius gradually decreasing from head to tip in the case of conical screws, so that the above-mentioned ratio relates primarily to the ridge closest to the head of the screw and the thread base closest to it . The thread burrs are preferably rounded off by sandblasting, to a radius well below 1 mm, preferably below 0.3 mm, for example 0.1 mm.
Bezogen auf die Ganghöhe des Gewindes, d.h. den axialen Abstand benachbarter Gewindegra¬ te, liegt die Gewindetiefe ebenfalls unterhalb eines Wertes von 20 %. Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform der Erfindung, bei welcher die Gewindeflanken des Kiefer¬ implantates, im axialen Schnitt gesehen, im wesentlichen gerade verlaufen, miteinander einen Winkel von im wesentlichen 90° einschließen und wobei der Winkel, den die obere Gewindeflanke mit der Achse der Schraube einschließt, etwa 9° beträgt, so daß dem entsprechend der Winkel, welchen die untere Gewindeflanke mit der Schraubenachse einschließt, in etwa 81 ° beträgt. Auch Abweichungen der vorgenannten Winkel, auch im Verhältnis zueinander, ergeben noch Implantate mit hervorragenden Eigenschaften. Dabei beträgt die Tiefe des Gewindes, bezogen auf den größten Radius des Gewindegrates, etwa 1 5 % oder weniger und bezogen auf die Ganghöhe des Gewindes etwa 18 % oder weniger.Related to the pitch of the thread, i.e. the axial distance between adjacent thread grades, the thread depth is also below a value of 20%. Particularly preferred is an embodiment of the invention in which the thread flanks of the jaw implant, viewed in axial section, run essentially straight, enclose an angle of essentially 90 ° with one another and the angle that the upper thread flank has with the axis of the screw encloses, is approximately 9 °, so that the angle which the lower thread flank forms with the screw axis is approximately 81 °. Deviations of the aforementioned angles, also in relation to each other, still result in implants with excellent properties. The depth of the thread, based on the largest radius of the thread burr, is approximately 15% or less and based on the pitch of the thread approximately 18% or less.
Vorzugsweise ist die Schraubenoberfläche derart ausgestaltet, daß sie eine geringe Reibung gegenüber Knochenmaterial aufweist, also leicht über das Knochenmaterial gleitet und dieses dann entsprechend der Neigung der Gewindeflanken verdrängt.The screw surface is preferably designed in such a way that it has little friction with respect to bone material, that is to say it slides easily over the bone material and then displaces it according to the inclination of the thread flanks.
Alle vorstehend genannten Merkmale tragen dazu bei, daß beim Einsetzen des Implantates das Knochenmaterial in erster Linie radial weggedrängt und verdichtet wird. Dies wirkt sich weniger zerstörerisch aus als eine axiale Verdichtung und erhält die das Implantat stützenden Knochenzellen in einem weitgehend intakten Zustand. Hierdurch verwächst das Implantat schneller mit dem Knochen und kann dementsprechend früher beiastet werden.All of the above-mentioned features contribute to the fact that when the implant is inserted, the bone material is primarily pushed radially away and compressed. This is less destructive than axial compression and maintains the bone cells supporting the implant in a largely intact condition. As a result, the implant grows more quickly with the bone and can therefore be attached earlier.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmerkmale der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform und der dazugehörigen Figuren. Es zeigen:Further advantages, features and application features of the present invention will become clear from the following description of a preferred embodiment and the associated figures. Show it:
Figur 1 eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen Werkzeuges,FIG. 1 shows a side view of the tool according to the invention,
Figur 2 einen Ausschnitt aus dem Gewindeteil in einem axialen Schnitt.Figure 2 shows a section of the threaded part in an axial section.
Figur 3 ein Kieferimplantat, teilweise im Schnitt undFigure 3 is a jaw implant, partially in section and
Figur 4 einen vergrößerten Ausschnitt aus einer axialen Schnittdarstellung desFigure 4 is an enlarged section of an axial sectional view of the
Gewindes.Thread.
Man erkennt in Figur 1 das insgesamt mit 1 bezeichnete Werkzeug, welches aus einem Kopf 2 und einem Gewindeteil 3 besteht, mit einem Zwischenstuck, welches als Anschlagnng 4 ausgebildet ist.One can see in FIG. 1 the tool designated as a whole, which consists of one head 2 and a threaded part 3, with an intermediate piece which is designed as a stop 4.
Wenn das Werkzeug spater selbst als Implantat dienen soll, kann dieser Anschlagnng 4 auch durch einen entsprechend schlankeren, verjungten Halsabschnitt ersetzt werdenIf the tool itself is later to be used as an implant, this stop 4 can also be replaced by a correspondingly slimmer, tapered neck section
Der Kopf 2 ist als Vierkant ausgebildet und ermöglicht so den Eingriff bzw das Einspannen eines Betatigungswerkzeuges, durch welches das Vorbereitungswerkzeug 1 gedreht wirdThe head 2 is designed as a square and thus enables the engagement or clamping of an actuating tool by means of which the preparation tool 1 is rotated
Das Gewindeteil 1 verlauft leicht konisch, wobei der Konuswinkel y, gemessen zwischen der Achse 8 und einer Einhüllenden des Gewindeabschnitts in etwa 2 ° betragt Dieser Koπuswinkel kann zweckmaßigerweise zwischen 0 und 5° liegenThe threaded part 1 is slightly conical, the cone angle y, measured between the axis 8 and an envelope of the threaded section, being approximately 2 °. This cone angle can expediently be between 0 and 5 °
Die Gewindeflanken sind zusammen mit dem Gewindegrund als konkave Bogen mit zwei verschiedenen glatt ineinander übergehenden Radien ausgebildet Unmittelbar unterhalb eines Gewindegrates 7 ist der Radius r1 der konkaven Krümmung dieser Gewindeflanke 5 deutlich kleiner als der Krümmungsradius der nach unten daran anschließenden und oberhalb des nächsten Gewindegrates liegende Flankenabschnitt 6 Konkret kann der Radius r1 1 bis 2 mm betragen, wahren der Radius r2 typischerweise im Bereich von 2 bis 5 mm liegt Auch die Gewindegrate 7 selbst haben eine, wenn auch kleine Krümmung und sind nicht scharfkantig ausgebildet. Der Krümmungsradius der Gewindegrate 7 liegt in der Größenordnung von 0, 1 mm. Nur die starker konkav gekrümmte Gewindeflanke 5 schließt unmittelbar unterhalb eines Grates 7 mit der Achse 8 einen Winkel ein, der großer als 50° ist. Auf dem weitaus größten Teil der Lange der Gewindeflanken 5 und 6 zusammen betrachtet, verlauft jedoch die Gewindeflanke relativ steil und schließt mit der Achse 8 des Werkzeuges einen Winkel ein, der zwischen etwa 0 und ± 30° variiert Nur über etwa 10% der Lange der Gewindeflanken 5 und 6 egt dieser Winkel oberhalb von 50°, wie durch eine Tangente t in Figur 2 angedeutet wird. Die Oberflache des Gewindeteiles 3 ist mit sehr engen Toleranzen hergestellt und möglichst glatt, so daß sie auf dem Knochenmatenal in einer Aufnahmebohrung möglichst gut gleitet, dabei jedoch wegen des konisch zunehmenden Radius das Knochenmatenal radial nach außen wegdrangt. Dabei ist zu beachten, daß das Werkzeug auch nur in einem vorderen Bereich konisch und im übrigen zylindrisch ausgebildet sein konnteThe thread flanks are formed together with the thread base as a concave arc with two different smoothly merging radii. Immediately below a thread burr 7, the radius r1 of the concave curvature of this thread flank 5 is significantly smaller than the radius of curvature of the flank section adjoining it downwards and lying above the next thread burr 6 Specifically, the radius r1 can be 1 to 2 mm, while the radius r2 is typically in the range of 2 to 5 mm. The thread burrs 7 themselves have an albeit small curvature and are not designed with sharp edges. The radius of curvature of the thread ridges 7 is of the order of 0.1 mm. Only the strong concave curved thread flank 5 forms an angle with the axis 8 immediately below a ridge 7, which angle is greater than 50 °. Considered by far the largest part of the length of the thread flanks 5 and 6, however, the thread flank is relatively steep and forms an angle with the axis 8 of the tool, which varies between approximately 0 and ± 30 °, only over approximately 10% of the length of the Thread flanks 5 and 6 have this angle above 50 °, as indicated by a tangent t in FIG. 2. The surface of the threaded part 3 is made with very tight tolerances and is as smooth as possible, so that it slides as well as possible on the bone material in a receiving bore, but, because of the conically increasing radius, it pushes the bone material radially outwards. It should be noted that the tool could only be conical in one front area and cylindrical in the rest
Das Werkzeug gemäß der Erfindung wird nach dem folgenden und überraschend wirkungs¬ vollen Verfahren verwendet. Zunächst wird in dem Knochen eine Bohrung hergestellt, deren Durchmesser bei einer jeweils gegebenen Tiefe bis zu 30% kleiner ist als der Durchmesser der darin einzusetzenden Implantates in der gleichen Tiefe. Dann wird die Dichte des spongiosen Knochenmaterials entweder visuell oder auch durch Probenahme untersucht und analysiert, wobei dies auch schon vorher unabhängig von der Herstellung der Bohrung geschehen kann. Falls die Knochendichte relativ hoch ist, so kann die Bohrung um 10, 20 oder 25% erweitert werden, so daß bei sehr dichtem Knochenmaterial der Unterschied zwischen dem Vorbereitungs¬ werkzeug und der Bohrung nur noch 5% des auf gleicher axialer Höhe gemessenen Durchmessers beträgt.The tool according to the invention is used according to the following and surprisingly effective method. First, a hole is made in the bone, the diameter of which, at a given depth, is up to 30% smaller than the diameter of the implants to be inserted therein at the same depth. Then the density of the cancellous bone material is examined and analyzed either visually or by sampling, whereby this can also be done beforehand independently of the drilling. If the bone density is relatively high, the bore can be expanded by 10, 20 or 25%, so that with very dense bone material the difference between the preparation tool and the bore is only 5% of the diameter measured at the same axial height.
Dabei hat das endgültig einzusetzende Implantat ebenfalls einen solchen Gewindeabschnitt, der vorzugsweise exakt dieselben Maße hat, wie der Gewindeteil des Vorbereitungs¬ werkzeuges. Wie bereits erwähnt, kann auch das Vorbereitungswerkzeug selbst als Implantat bzw. als Implantatträger dienen, wenn es aus einem entsprechend gewebeverträglichen Material hergestellt ist und auch im übrigen der gewünschten Form angepaßt ist.The implant to be finally inserted also has such a threaded section, which preferably has exactly the same dimensions as the threaded part of the preparation tool. As already mentioned, the preparation tool itself can also serve as an implant or as an implant carrier if it is made from a material which is compatible with tissue and is otherwise adapted to the desired shape.
Das erfindungsgemäße Werkzeug wird dann in die Aufnahmeöffnung hineingeschraubt und drängt dabei das Knochenmaterial an der Wand der Aufnahmebohrung radial nach außen, ohne es ernsthaft zu beschädigen. Anschließend bleibt entweder das Werkzeug als Implantatträger in dem Aufnahmehohlraum oder aber, was bevorzugt ist, es wird durch ein Implantat ersetzt, welches einen Gewindeteil hat, dessen äußere Form mit der Gewindeform des Werkzeuges im wesentlichen übereinstimmt, ohne jedoch notwendigerweise die glatte und gegebenenfalls polierte Oberfläche zu haben, so daß der feste Sitz in dem Aufnahmehohlraum besser gewährleistet ist.The tool according to the invention is then screwed into the receiving opening and in the process urges the bone material on the wall of the receiving bore radially outward without seriously damaging it. Then either the tool remains as an implant carrier in the receiving cavity or, which is preferred, it is replaced by an implant which has a threaded part whose outer shape essentially matches the thread shape of the tool, but without necessarily the smooth and possibly polished surface to have, so that the tight fit in the receiving cavity is better guaranteed.
Es versteht sich, daß für Implantate verschiedener Größen auch entsprechende Werkzeuge identischer Größe bereitzustellen sind, wobei jedem dieser Werkzeuge zweckmäßigerweise auch ein oder mehrere Bohrer zugeordnet werden, welche in 5%-Abstufungen Durchmesser aufweisen, die um 5 bis 30% kleiner sind als der Werkzeugdurchmesser in jeweils einander entsprechenden axialen Positionen.It is understood that corresponding implants of identical size are also to be provided for implants of different sizes, each of these tools expediently also being assigned one or more drills which have diameters in 5% increments that are 5 to 30% smaller than the tool diameter in corresponding axial positions.
In den Figuren 3 und 4 sind die einzelnen Bestandteile des Implantates mit ähnlichen Bezugszahlen wie die entsprechenden Teile des zugehörigen Werkzeuges bezeichnet, jedoch sind die Bezugszahlen des Implantates jeweils mit einem Strich ( ' ) versehen. Man erkennt in Figur 3 das teilweise im Schnitt dargestellte Kieferimplantat 1 ' mit einem nur teilweise erkennbaren Kopf 2', einem verjüngten Halsabschnitt 4' und einem Gewindeabschnitt 3'. Die einzelnen Gewindegänge weisen untere Flanken 5' und obere Flanken 6' auf. Diese verlaufen im axialen Schnitt im wesentlichen gerade, wobei der Gewindeabschnitt insgesamt konisch etwas verjüngt verläuft und wobei der in der Hauptanmeldung definierte Konuswinkel y zwischen 2° und 5° liegt. Die Flanken können jedoch auch in ähnlicher oder gleicher Weise wie die des Werzeuges gekrümmt sein. Bevorzugt ist eine Variante, bei welcher Werkzeuggewinde und Implantatgewinde mit Ausnahme der beim Implantat gerade verlaufenden oberen Gewiπdeflanke 6' identisch (nach Maß und Form) ausgebildet sind. Die gerade obere Flanke 6' gibt dem Implantat eine geringfügig größeres Volumen als dem Werkzeug, so daß beim Einsetzen des Implantates nochmals eine geringfügige Kompressiom des Knochens stattfindet und das Implantat einen festen Sitz erhält. Die untere Spitze des Gewindeabschnittes verläuft nochmals konisch verjüngt mit einem Kegelwinkel von 90°.In FIGS. 3 and 4, the individual components of the implant are identified by similar reference numbers as the corresponding parts of the associated tool, but the reference numbers of the implant are each provided with a dash ('). FIG. 3 shows the jaw implant 1 ', which is shown partly in section, with a head 2' which is only partially recognizable, a tapered neck section 4 'and a threaded section 3'. The individual threads have lower flanks 5 'and upper flanks 6'. These run essentially straight in the axial section, the threaded section being somewhat tapered overall and the cone angle y defined in the main application being between 2 ° and 5 °. However, the flanks can also be curved in a similar or the same way as that of the tool. A variant is preferred in which the tool thread and implant thread are of identical design (in terms of size and shape), with the exception of the upper thread flank 6 'which is running straight in the implant. The straight upper flank 6 'gives the implant a slightly larger volume than the tool, so that when the implant is inserted a slight compression of the bone takes place again and the implant is firmly seated. The lower tip of the threaded section tapers again with a cone angle of 90 °.
In Figur 4 sind die Gewindeflanken und deren Winkel genauer erkennbar und im einzelnen dargestellt. Der Winkel a, den die untere Gewindeflanke mit der Achse 8' des Gewindes einschließt, beträgt bei dieser Ausführungsform etwa 81 ° und der Winkel ß, den die obere Gewindeflanke 6' mit der Achse 8' der Schraube einschließt, beträgt 9°. Daraus ergibt sich, daß die beiden Gewindeflanken 5', 6' miteinander einen Winkel von 90° einschließen. Ab¬ weichungen von den vorgenannten Winkeln jeweils um bis zu etwa 5° beeinträchtigen jedoch die Funktion des Implantates nicht oder nur unwesentlich.In Figure 4, the thread flanks and their angles can be seen more precisely and are shown in detail. The angle a, which the lower thread flank forms with the axis 8 'of the thread, is approximately 81 ° in this embodiment and the angle β which the upper thread flank 6' forms with the axis 8 'of the screw is 9 °. It follows from this that the two thread flanks 5 ', 6' enclose an angle of 90 ° with one another. Deviations from the aforementioned angles by up to about 5 °, however, do not affect the function of the implant, or only to an insignificant extent.
Die Gewindetiefe t liegt, bezogen auf den Radius R1 eines Gewindegrates, in der Größen¬ ordnung von 15°, wobei zu berücksichtigen ist, daß sich wegen des konischen Verlaufes der äußeren Kontur des Gewindes der Radius R. des Gewindegrates kontinuierlich vom Kopf her verkleinert und insofern sich bei gleichbleibender Gewindetiefe auch das Verhältnis der Gewindetiefe t zu dem Radius R1 verändert. Der Absolutwert der Gewindetiefe t ist definiert durch die Differenz der Radien R. und R2, wobei R2 den kleinsten Radius des Gewindegrundes unmittelbar neben einem Gewindegrat bezeichnet. Figur 3 enthält noch detaillierte Maßangaben für ein bestimmtes Ausführungsbeispiel, wobei allerdings die Kieferimplantate üblicherweise in unterschiedlichen, abgestuften Größen bereitgehalten werden müssen, um eine individuelle Auswahl für einen Patienten vornehmen zu können. The thread depth t is, in relation to the radius R 1 of a thread burr, in the order of 15 °, it having to be taken into account that the radius R. of the thread burr is continuously reduced from the head due to the conical shape of the outer contour of the thread and insofar as the thread depth t also changes the ratio of the thread depth t to the radius R 1 . The absolute value of the thread depth t is defined by the difference between the radii R. and R 2 , where R 2 denotes the smallest radius of the thread root immediately next to a thread burr. FIG. 3 also contains detailed dimensions for a specific exemplary embodiment, although the jaw implants usually have to be kept available in different, graduated sizes in order to be able to make an individual selection for a patient.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e Patent claims
1. Werkzeug zum Präparieren von Hohlräumen in der Knochenspongiosa für die Aufnahme von Knochenimplantaten, dadurch gekennzeichnet, daß es ein vorzugsweise leicht konisches Gewindeteil (3) und einen Kopf (2) zum Drehen des Werkzeuges (1) aufweist, wobei die Hüllfläche des Gewindeteiles, insbesondere seine etwaige Konizität, die Form und Neigung der Gewindeflanken, die Übergangsradien zwischen benach¬ barten Gewindeflanken und die Oberfl ächenbeschaffenheit des Gewindeteiles (3) darauf abgestellt sind, das Wandmaterial des Knochenhohlraumes in erster Linie radial nach außen zu verdrängen und unter Einprägung der Gewindeform möglichst wenig Knochenmaterial abzutragen.1. Tool for preparing cavities in the bone cancellous bone for receiving bone implants, characterized in that it has a preferably slightly conical threaded part (3) and a head (2) for rotating the tool (1), the envelope surface of the threaded part, In particular, its possible taper, the shape and inclination of the thread flanks, the transition radii between adjacent thread flanks and the surface quality of the threaded part (3) are geared primarily to displacing the wall material of the bone cavity radially outwards and, if possible, by embossing the thread shape to remove little bone material.
2. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens der Gewindeteil (3) eine glatte, vorzugsweise polierte Oberfläche aufweist.2. Tool according to claim 1, characterized in that at least the threaded part (3) has a smooth, preferably polished surface.
3. Werkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens die Oberfläche des Gewindeteiles (3) mit sehr engen Toleranzen hergestellt ist.3. Tool according to claim 1 or 2, characterized in that at least the surface of the threaded part (3) is made with very tight tolerances.
4. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewindeteil eine Konizität mit einem Konuswinkel (y) von weniger als 5° vorzugsweise von etwa 2° hat.4. Tool according to one of claims 1 to 3, characterized in that the threaded part has a taper with a cone angle (y) of less than 5 °, preferably of about 2 °.
5. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindeflanken, gesehen in einem die Achse enthaltenden Schnitt, über den größten Teil ihrer Länge steil mit einem mit der Achse (8) des Werkzeuges eingeschlossenen Winkel von weniger als 50° verlaufen.5. Tool according to one of claims 1 to 4, characterized in that the thread flanks, seen in a section containing the axis, steep over most of its length with an included with the axis (8) of the tool angle of less than 50 ° run.
6. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindeflanken in einem die Achse enthaltenden Schnitt gerade verlaufen, wobei Übergangsradien zwischen benachbarten Gewindeflanken vorgesehen sind, welche einen Radius von mindestens 0,1 mm an den Gewindegraten, vorzugsweise etwa 0,3 mm, und von mehr als 1 mm, vorzugsweise mehr als 2 mm, am Gewindegrund haben. 6. Tool according to one of claims 1 to 5, characterized in that the thread flanks run straight in a cut containing the axis, transition radii are provided between adjacent thread flanks, which have a radius of at least 0.1 mm at the thread ridges, preferably about 0 , 3 mm, and of more than 1 mm, preferably more than 2 mm, on the thread base.
Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindeflanken in einem die Achse enthaltenden Schnitt konkav gekrümmt verlaufen, wobei der unmittelbar unterhalb eines Gewindegrates anschließende Abschnitt einen kleineren Krümmungsradius als der oberhalb eines Gewindegrates anschließende Flankenabschnitt hat und die beiden Gewindeflanken an einem Gewindegrund glatt und ohne Knick ineinander übergehen Tool according to one of claims 1 to 6, characterized in that the thread flanks are concavely curved in a section containing the axis, the section immediately below a thread burr having a smaller radius of curvature than the flank section connecting above a thread burr and the two thread flanks on one Merging the thread base smoothly and without kinks
Werkzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewindegrat einen Radius von mindestens 0,1 mm aufweistTool according to claim 7, characterized in that the thread burr has a radius of at least 0.1 mm
Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß am Übergang zwischen Gewindeteil (3) und Kopf (2) ein Anschlag, vorzugsweise ein ringförmig umlaufender Anschlag (4) vorgesehen ist, welcher das Eindrehen des Gewindeteiles (3) in einen vorgebohrten Hohlraum begrenztTool according to one of claims 1 to 8, characterized in that a stop, preferably an annular circumferential stop (4) is provided at the transition between the threaded part (3) and head (2), which stops the threaded part (3) from being screwed into a predrilled hole Cavity limited
Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug in einem vollständig in einem Hohlraum eingedrehten Zustand einen um 5 bis 30% größeren äußeren Durchmesser aufweist, als die zuvor hergestellte BohrungTool according to one of claims 1 to 9, characterized in that the tool, when completely screwed into a cavity, has an outer diameter which is 5 to 30% larger than the previously produced bore
Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß es aus Edelstahl hergestellt istTool according to one of claims 1 to 10, characterized in that it is made of stainless steel
Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß es galvanisch oder durch chemische oder physikalische Dampfabscheidung beschichtetTool according to one of claims 1 to 11, characterized in that it is coated galvanically or by chemical or physical vapor deposition
Kiefeπmplantat für die Verankerung von Zahnersatz im Kieferknochen, bestehend aus einer Schraube (1') mit einem Kopf (2') für die Verbindung von Zahnersatz mit dem Implantat, und mit einem Gewindeabschnitt (3'), wobei das Gewinde asymmetrische Flanken aufweist und eine untere, dem Kopf der Schraube abgewandte Gewindeflanke (5') im über die Flankenlänge im Axialschnitt gemessenen Durchschnitt mit der Schraubenachse einen größeren Winkel (σ) einschließt als die dem Kopf (2') der Schraube (1') zugewandte, obere Gewindeflanke (6'), dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel, welchen die obere Gewindeflanke (6') mit der Achse (8') der Schraube einschließt, maximal 15° beträgt Kiefeπmplantat for anchoring dentures in the jawbone, consisting of a screw (1 ') with a head (2') for connecting dentures to the implant, and with a threaded section (3 '), the thread having asymmetrical flanks and a the lower thread flank (5 ') facing away from the head of the screw forms a larger angle (σ) with the screw axis than the upper thread flank (6''facing the head (2') of the screw (1 ') '), characterized in that the angle which the upper thread flank (6') forms with the axis (8 ') of the screw is a maximum of 15 °
14. Kieferimplantat nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Gewinde¬ flanke (5') mit der Achse (8') der Schraube einen Winkel von mindestens 60°, vorzugsweise mehr als 75°, und besonders bevorzugt von mindestens 80° einschließt.14. A jaw implant according to claim 13, characterized in that the lower thread flank (5 ') with the axis (8') of the screw encloses an angle of at least 60 °, preferably more than 75 °, and particularly preferably of at least 80 ° .
15. Kieferimplantat nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Gewindeflanken und zwar vorzugsweise die obere Gewindeflanke (6') im Axialschnitt gesehen im wesentlichen gerade verläuft.15. A jaw implant according to claim 13 or 14, characterized in that at least one of the thread flanks, and preferably the upper thread flank (6 ') seen in axial section, runs essentially straight.
16. Kieferimplantat nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß beide Gewindefianken (5', 6') im Axialschnitt gesehen im wesentlichen gerade verlaufen.16. jaw implant according to claim 15, characterized in that both thread flanks (5 ', 6') seen in axial section extend substantially straight.
17. Kieferimplantat nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Länge der oberen Gewindeflanke (6') mindestens das Doppelte, vorzugsweise mindestens das Vierfache der axialen Länge der unteren Gewindeflanke (5') beträgt.17. Jaw implant according to one of claims 13 to 16, characterized in that the axial length of the upper thread flank (6 ') is at least twice, preferably at least four times the axial length of the lower thread flank (5').
18. Kieferimplantat nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Grat eines Gewindeganges, an welchem die obere und untere Gewindeflanke (6', 5') unter Einschluß eines Winkels zwischen ca. 70° und 120° zusammenstoßen, abgerundet ist.18. A jaw implant according to one of claims 13 to 17, characterized in that the ridge of a thread, on which the upper and lower thread flank (6 ', 5') meet, including an angle between approximately 70 ° and 120 °, is rounded .
19. Kieferimplantat nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Gewindeflanke (6') mit der Achse (8') der Schraube einen Winkel von etwa 9° einschließt, daß die untere Gewindeflanke (5') mit der Achse (8') der Schraube einen Winkel von etwa 81° einschließt und beide Flanken miteinander einen Winkel von etwa 90° einschließen.19. Jaw implant according to one of claims 13 to 18, characterized in that the upper thread flank (6 ') with the axis (8') of the screw encloses an angle of approximately 9 °, that the lower thread flank (5 ') with the axis (8 ') of the screw forms an angle of approximately 81 ° and both flanks form an angle of approximately 90 ° with one another.
20. Kieferimplaπtat nach einem der Ansprüche 13 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubenoberfl äche derart ausgestaltet ist, daß sie eine geringe Reibung gegen über Knochenmaterial aufweist.20. Kieferimplaπtat according to any one of claims 13 to 19, characterized in that the screw surface is designed such that it has a low friction against bone material.
21. Kieferimplantat nach einem der Ansprüche 13 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindtiefe höchstens 20% des größten Schraubenradius, vorzugsweise etwa 15% oder weniger von diesem Radius beträgt.21. Jaw implant according to one of claims 13 to 20, characterized in that the thread depth is at most 20% of the largest screw radius, preferably about 15% or less of this radius.
22. Kieferimplantat nach einem der Ansprüche 13 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindegrate geringfügig abgerundet sind, vorzugsweise durch Sandstrahlen. Verfahren zum Präparieren von Hohlräumen in der Knochenspongiosa für die Aufnahme von Knochenimplantaten, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst eine Vorbohrung im Knochenmatenal hergestellt wird und daß anschließend die Wände der Vorbohrung mit einem geeigneten Werkzeug nicht oder nicht nennenswert abgetragen, sondern im wesentlichcen radial verdrängt werden22. Jaw implant according to one of claims 13 to 21, characterized in that the thread burrs are slightly rounded, preferably by sandblasting. Process for preparing cavities in the bone cancellous bone for receiving bone implants, characterized in that first a pre-drilling is made in the bone material and that the walls of the pre-drilling are then not or not significantly removed with a suitable tool, but are essentially radially displaced
Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorbohrung auf ein Maß gebracht wird, welches 70% bis 95% des Durchmessers des einzusetzenden Implantates beträgtA method according to claim 23, characterized in that the pilot hole is brought to a dimension which is 70% to 95% of the diameter of the implant to be inserted
Verfahren nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, daß zum Präparieren ein Werkzeug mit demselben Gewindedurchmesser wie das Implantat verwendet wirdMethod according to Claim 23 or 24, characterized in that a tool with the same thread diameter as the implant is used for the preparation
Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß das verwendete Implantat dieselbe Gewindesteigung und dieselbe Gewindegangh όhe hat wie das Werkzeug Method according to one of claims 23 to 25, characterized in that the implant used has the same thread pitch and the same thread pitch as the tool
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