ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2284790

ОДНОЭТАПНЫЙ УНИВЕРСАЛЬНЫЙ СТОМАТОЛОГИЧЕСКИЙ ИМПЛАНТАТ

Имя изобретателя: Борик Михаил Александрович (RU); Вишнякова Мария Анатольевна (RU); Войцицкий Владимир Петрович (RU); Ломонова Елена Евгеньевна (RU); Осико Вячеслав Васильевич (RU); Чиликин Лев Владимирович 
Имя патентообладателя: Институт общей физики им. А.М.Прохорова Российская академия наук (RU)
Адрес для переписки: 119991, Москва, ГСП 1, ул. Вавилова, 38, корп.Д, ИОФ им. А.М.Прохорова РАН
Дата начала действия патента: 2005.01.31

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение относится к медицине, а именно к хирургической и ортопедической стоматологии, и может быть использовано для фиксации зубных протезов.

Известен стоматологический имплантат, выполненный из материала на основе керамического диоксида циркония (1, пат. США №6280193 от 28.08.01, А 61 С 8/00). Это цилиндрический имплантат с внутренней и наружной винтовой резьбой. Для его установки требуются технологические элементы, выполненные именно для данного имплантата. Недостатками имплантата (1) являются сложность конструкции и наличие концентраторов напряжения, создаваемых наружной резьбой, что приводит к травме костной ткани ложа имплантата.

Известен металлокерамический биоимплантат с использованием диоксида циркония (2, пат. РФ №2132202 от 27.06.99, A 61 L 27/00). Керамическое покрытие улучшает свойства имплантата, касающиеся биосовместимости имплантата с костной тканью. Использование металлов для стоматологических имплантатов нежелательно, так как тепло- и электропроводность нивелируют положительное свойство металла - прочность.

Материалы для имплантатов на основе керамического диоксида циркония и имплантаты представлены в патентах Японии (3, JP 9239020 1997-09-16, JP 3186282 1991-08-14, JP 1203281 1989-08-16, JP 59112908 1984-08-29).

Стоматологический имплантат на основе керамического диоксида циркония, представленный в международном патенте (4, WO 9917675 1999-04-15), имеет очень сложную конструкцию.

Известен стоматологический остеоинтегрируемый имплантат с повышенными биоинертными свойствами (5, пат. РФ №2185125 от 20.05.02, А 61 С 8/00). Имплантат содержит костную и внекостную части, выполненные из упрочненного сплава титана, на наружную поверхность внутрикостной части нанесено покрытие из йодидного циркония толщиной 10-20 мкм. Имплантат имеет цилиндрическую конструкцию, характеризующуюся неравномерным распределением давления на костную ткань, что является его существенным недостатком. Кроме того, металлический титан обладает малой плотностью по сравнению с тяжелым кристаллом ЧСЦ (6 и 16 г/см³ соответственно) и, следовательно, худшей остеоинтегрируемостью, поскольку, чем выше удельный вес материала имплантата, тем лучше остеоинтеграция.

Стоматологический имплантат "Дивадент" (6, РФ, заявка №97118498 от 01.27.1999, А 61 С 8/00) выполнен из металлического сплава циркония, имеет цилиндрическую форму и отдельно выполненные внутрикостную и внекостную части. Имплантат (7) имеет сложную конструкцию, что связано с изготовлением частей имплантата в виде отдельных элементов и необходимостью последующего их соединения.

Известны также имплантаты, внутрикостная часть которых содержит технологические отверстия и полости (7, пат. РФ №2155014 от 03.07.1999, А 61 С 8/00), в которых происходит ущербное развитие костной ткани, что в конечном итоге приводит к дестабилизации.

Известны стоматологические цилиндрические имплантаты с винтовой наружной резьбой (8, пат. США №6799970 от 05.10.04.А 61 С 8/00, пат. США №6790040 от 14.09.04, А 61 С 8/00, пат. США №6758672 от 06.07.04, А 61 С 8/00). Недостатки таких конструкций заключаются в наличии концентраторов напряжения, образующихся на краях резьбы, ухудшающих эксплуатационные характеристики имплантата (травматичность костной ткани).

Проблема фиксации имплантата в костной ткани (9, пат. РФ №2231992 от 14.07.1999, А 61 С 8/00) решается введением по окружности имплантата шероховатостей определенной формы, что обеспечивает прорастание костной ткани во впадины между шероховатостями имплантата.

Известен высокопрочный материал - кристаллы частично стабилизированный диоксид циркония, используемый для эндопротезов, стоматологических имплантатов, медицинских хирургических инструментов - разработка авторов данной заявки (10, пат. РФ №2157431 от 10.10 00).

Кристаллы из частично стабилизированного диоксида циркония (ЧСЦ), обладая высокой биоинертностью, химической устойчивостью к агрессивным средам, высокой прочностью, низкой теплопроводностью и являясь диэлектриком, выгодно отличаются от сплавов металлов, используемых для имплантатов. От керамики кристаллы ЧСЦ отличаются отсутствием пористости, отсутствием границ между зернами, более высокой механической прочностью и вязкостью. Лучшая химическая инертность и меньшая степень деградации в агрессивных средах при механических нагрузках являются следующими достоинствами кристаллов ЧСЦ.

Как следует из перечисленных источников, основные свойства имплантата определяются материалом, конструкций и формой внешней поверхности, соприкасающейся с костной тканью.

Наиболее близким техническим решением к данному предложению является ступенчатый диэлектрический (керамический) имплантат (12) фирмы FRIALIT, содержащий внутриротовую, надкостную и внутрикостные части, выполненные как единое целое, внутрикостная часть имеет апикальное окончание.

Имплантаты фирмы FRIALIT выполняются в 3-х модификациях: ступенчатый цилиндр (как правило, 4-5 ступеней), ступенчатый винт, ступенчатый винт Synchro. Для обеспечения индивидуальной подгонки и максимальной стабильности выпускается 5 вариантов диаметров и 4 варианта длины имплантата. Диаметр цилиндра прототипа уменьшается по образующей конуса, апикальное окончание внутрикостной части выполнено в виде полусферы, надкостная часть выполнена тоже цилиндрической, но с канавкой. Имплантат имеет существенные недостатки. В состоянии относительного покоя, когда нет давления на супраструктуру имплантата пищевым комком, давление приходится на апикальную часть и кольцеобразные площадки ступеней. Боковые поверхности имплантата не оказывают давления на костную ткань, кость не стимулируется. Кроме того, для имплантата-прототипа характерны концентраторы напряжений, сосредоточенные в переходах от ступени к ступени. Прочность керамического имплантата неудовлетворительна.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение прочности, обеспечение равномерного давления в кортикальном и губчатом слоях кости при устойчивой фиксации имплантата и сведение к минимуму концентраторов напряжения как во внутрикостной, так и в надкостной части.

Технический результат в одноэтапном универсальном стоматологическом имплантате, содержащем внутриротовую, надкостную и внутрикостную части, выполненные как единое целое, внутрикостная часть имеет апикальное окончание, выполненное в виде полусферы, достигается тем, что имплантат изготовлен из кристалла частично стабилизированного диоксида циркония с наноструктурой, кристаллографическая ось которого <100> совпадает с осью имплантата, поверхность внутрикостной части выполнена волнообразной и ее вертикальный профиль в направлении от надкостной части к апикальному окончанию представляет собой выпуклые по отношению к оси имплантата дуги окружностей с уменьшающимся радиусом, R₁₁>R ₁₂>R₁₃>R₁₄>, причем касательная к окружностям составляет с осью имплантата угол ₁=8-10°, переход от одной выпуклой дуги к другой сглажен вогнутой по отношению к оси имплантата дугой окружности R₂₁ 1,1R₁₁, R₂₂ 1,1R₁₂, R₂₃ 1,1R₁₃, R₂₄ 1,1R₁₄, вертикальный профиль надкостной части имплантата представляет собой дугу вогнутой по отношению к оси имплантата окружности радиусом R₃ 1,5-1,6R₁₁, 1/4 надкостной части имплантата, прилежащая к внутриротовой части, выполнена в виде усеченного конуса, обращенного к оси имплантата, с которой образующая конуса составляет угол ₂=18-20°.

Сущность изобретения заключается в использовании анизотропии кристалла ЧСЦ, т.е. в совмещении кристаллографической оси <100> ЧСЦ и оси имплантата, при котором кристалл ЧСЦ проявляет лучшие механические характеристики. Сущность изобретения заключается также в новой конструкции имплантата, обеспечивающей равномерное давление на костную ткань даже в состоянии покоя; и сведение к минимуму концентраторов напряжения.

Сечение по оси предлагаемого имплантата схематично представлено на чертеже. Принятые обозначения: внутриротовая часть 1, надкостная часть 2, внутрикостная часть 3, апикальная часть внутрикостной части выполнена в виде полусферы и обозначена позицией 4, ось имплантата 5, касательная 6, угол между ними ₁=8-10°, вогнутая часть надкостной части имплантата обозначена позицией 7, конусная часть надкостной части - позицией 8. Условно представлено также совпадение кристаллографической оси <100> ЧСЦ с наноструктурой с осью имплантата. Внутрикостная часть 3 имплантата окружена компактным и губчатым слоем кости пациента. Поверхность внутрикостной части 3 выполнена волнообразной и полированной. Вертикальный профиль внутрикостной части в направлении от надкостной части к апикальному окончанию представляет собой выпуклые по отношению к оси имплантата дуги окружностей с уменьшающимся радиусом, R₁₁>R₁₂>R₁₃>R ₁₄>, причем касательная к окружностям составляет с осью имплантата угол ₁=8-10°, переход от одной выпуклой дуги к другой сглажен вогнутой по отношению к оси имплантата дугой окружности R₂₁ 1,1R₁₁, R₂₂ 1,1R₁₂, R₂₃ 1,1R₁₃, R₂₄ 1,1R₁₄, вертикальный профиль надкостной части имплантата представляет собой дугу вогнутой по отношению к оси имплантата окружности радиусом R₃=1,5-1,6R₁₁ , ¹/₄ надкостной части имплантата, прилежащая к внутриротовой части, выполнена в виде усеченного конуса, обращенного к оси имплантата, с которой образующая конуса составляет угол ₂=18-20°. Внутриротовая часть может быть выполнена в виде усеченной 4-гранной пирамиды с наклоном граней к оси имплантата под углом ₃=4° (в формуле изобретения не отражено).

На чертеже схематично представлен один из возможных вариантов имплантата с примерными абсолютными размерами: высота внутриротовой части=4 мм, высота слизистой надкостной части=3 мм, высота внутрикостной части=12,5 мм, R₁₁=2,5 мм, R₁₂=2,2 мм, R₁₃=1,9 мм, R₁₄=1,6 мм, R₁₅=1,3 мм, радиус R полусферы апикальной части 4 составляет 1,5 мм. Радиус вогнутой дуги окружности слизистой надкостной части составляет R_B=4 мм. На чертеже также обозначены радиусы окружностей, сглаживающих переход от одной ступени к другой R₂₁ , R₂₂, R₂₃, R₂₄, R₂₅ , R₂₆. Давление, испытываемое имплантатом, условно обозначено буквой Р, давление передаваемое имплантатом на компактный и губчатый слой кости - р₁...р₆, давление, передаваемое апикальной частью имплантата - р¹. Могут быть изготовлены модификации имплантатов с различными радиусами и различной длины для обеспечения индивидуальной подгонки.

Предлагаемая конструкция работает следующим образом.

Внутриротовая часть 1 имплантата выполнена удобной для установки супраструктуры из любого, используемого в стоматологии материала. Форма надкостной части 2 имплантата выполнена вогнутой (в сечении позиция 7) и препятствующей проникновению микробов во внутрикостную часть 3 при давлении пищевого комка на супраструктуру. В состоянии относительного покоя кость находится в постоянном напряжении от давления, образованного волнообразно-конусовидной поверхностью и гравитационной силой. При нагрузке пищевого комка на супраструктуру благодаря волнообразно-конусовидной поверхности внутрикостной части 3 имплантата и сглаживанию перехода от одной дуги к следующей, т.е. сведению к минимуму концентраторов напряжения, давление от пищевого комка на костную ткань по существу "размывается" практически равномерно и распространяется на апикальную часть 4, Ориентация оси имплантата по кристаллографической оси <100> ЧСЦ, как отмечалось выше, обеспечивает высокую прочность имплантата. Это связано с тем, что кристаллический ЧСЦ с наноструктурой не имеет ни зерен, ни границ между зернами, т.е. не обладает пористостью, характерной для керамики. В предложении заявителя имплантат имеет единую кристаллическую структуру, обладающую анизотропией. Ось имплантата совпадает с кристаллографической осью ЧСЦ <100>, в этом случае кристалл ЧСЦ проявляет лучшие механические характеристики.

Предлагаемый стоматологический имплантат изготовлен как единое целое из кристалла ЧСЦ с наноструктурой и не имеет полостей и технологических отверстий.

При изготовлении имплантата после выращивания кристалла ЧСЦ с наноструктурой производят распиловку таким образом, чтобы ось имплантата совпадала с кристаллографической осью <100> ЧСЦ. Изготовить предлагаемый имплантат из ЧСЦ можно путем использования алмазного инструмента и токарных станков с числовым программным управлением. Полученные таким образом заготовки подвергаются лазерной и злектроискровой обработке. Полировка кристалла ЧСЦ для обеспечения минимальной степени шероховатости поверхности возможна из-за отсутствия в кристалле границ зерен. Это обеспечивает плотный контакт имплантата с биологической тканью слизистой полости рта, что предупреждает проникновение возбудителей инфекции и исключает отторжение имплантата.

Преимущества предлагаемого имплантата по сравнению с прототипом заключаются в следующем. Высокая прочность при повышенной вязкости материала, предел прочности на сжатие выше по сравнению с керамикой в 2-2,5 раза. Вертикальный профиль внутрикостной части обеспечивает равномерное давление имплантата на кость при обеспечении устойчивой фиксации имплантата. Отсутствие концентраторов напряжения в предлагаемом имплантате улучшает его эксплуатационные свойства. Возможность установки на данный имплантат любой металлической и неметаллической конструкции определяет его свойство - универсальность. Следующим достоинством предлагаемого имплантата является цвет, близкий к цвету эмали зубов.

Предлагаемый имплантат обладает преимуществами по сравнению со всеми рассмотренными выше металлическими и металлокерамическими имплантатами, рассмотренными выше.

ЛИТЕРАТУРА

1. Пат. США №6280193 от 28.08.01, А 61 С 8/00.

2. Пат. РФ №2132202 от 27.06.99, A 61 L 27/00.

3. JP 9239020 1997-09-16, JP 3186282 1991-08-14,

JP 1203281 1989-08-16, JP 59112908 1984-08-29).

4. WO 9917675 1999-04-15.

5. Пат. РФ №2185125 от 20.05.02, А 61 С 8/00.

6. РФ, заявка №97118498 от 01.27.1999, А 61 С 8/00.

7. Пат. РФ №2155014 от 03.07.1999, А 61 С 8/00.

8. Пат. США №6799970 от 05.10.04, А 61 С 8/00,

пат. США №6790040 от 14.09.04, А 61 С 8/00,

пат. США №6758672 от 06.07.04, А 61 С 8/00.

9. Пат. РФ №2231992 от 14.07.1999, А 61 С 8/00.

10. Пат. РФ №2157431 от 10.10 00.

11. Каталог фирмы FRIALIT, 2000 г. - прототип.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Одноэтапный универсальный стоматологический имплантат, содержащий внутриротовую, надкостную и внутрикостную части, выполненные как единое целое, внутрикостная часть имеет апикальное окончание, выполненное в виде полусферы, отличающийся тем, что имплантат изготовлен из кристалла частично стабилизированного диоксида циркония с наноструктурой, кристаллографическая ось которого <100> совпадает с осью имплантата, поверхность внутрикостной части выполнена волнообразной и ее вертикальный профиль в направлении от надкостной части к апикальному окончанию представляет собой выпуклые по отношению к оси имплантата дуги окружностей с уменьшающимся радиусом, R₁₁>R₁₂>R₁₃>R ₁₄>, причем касательная к окружностям составляет с осью имплантата угол ₁=8-10°, переход от одной выпуклой дуги к другой сглажен вогнутой по отношению к оси имплантата дугой окружности радиусом R₂₁ 1,1 R₁₁, R₂₂ 1,1 R₁₂, R₂₃ 1,1 R₁₃, R₂₄ 1,1 R₁₁, вертикальный профиль надкостной части имплантата представляет собой дугу вогнутой по отношению к оси имплантата окружности радиусом R₃ 1,5-1,6 R₁₁, 1/4 надкостной части имплантата, прилежащая к внутриротовой части, выполнена в виде усеченного конуса, обращенного к оси имплантата, с которой образующая конуса составляет угол ₂=18-20°.

Версия для печати
Дата публикации 03.06.2007гг

вверх