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 RB=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
|