(21), (22) Заявка: 2008129953/14, 21.07.2008
(24) Дата начала отсчета срока действия патента:
21.07.2008
(43) Дата публикации заявки: 27.01.2010
(46) Опубликовано: 27.08.2010
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске:
RU 2253405 С1, 10.06.2005. RU 8651 U1, 10.09.2009. US 2008090209 А1, 17.04.2008. WO 9925667 A1, 21.10.1999. RU 2191842 С2, 27.10.2002. CN 101029383 A, 05.09.2007. ЕР 1997922 A1, 03.12.2008. JP 2115362 A, 27.04.1990.
Адрес для переписки:
634021, г.Томск, пр. Академический, 2/4, ИФПМ СО РАН, патентный отдел
|
(72) Автор(ы):
Мейснер Людмила Леонидовна (RU), Лотков Александр Иванович (RU), Раздорский Владимир Викторович (RU), Котенко Мария Викторовна (RU), Никонова Ирина Викторовна (RU), Макарьевский Илья Григорьевич (RU)
(73) Патентообладатель(и):
Учреждение Российской академии наук Институт физики прочности и материаловедения Сибирское отделение РАН (ИФПМ СО РАН) (RU)
|
(54) ДЕНТАЛЬНЫЙ ВНУТРИКОСТНЫЙ ИМПЛАНТАТ И МАТЕРИАЛ С ЭФФЕКТОМ ПАМЯТИ ФОРМЫ ДЛЯ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ
(57) Реферат:
Группа изобретений относится к стоматологии и может быть использована в качестве опоры для несъемного мостовидного протеза. Дентальный внутрикостный имплантат состоит из внутрикостной опорной пластины, по крайней мере, с одной конической головкой и фиксирующими элементами: в виде ножек, отходящих от опорной пластины, и, по крайней мере, одного незамкнутого кольца, расположенного в торце пластины. Опорная пластина выполнена: с утолщением 3-4 мм и длиной не менее 1/3 длины имплантата; с разнонаправленными в сагиттальной и фронтальной плоскостях фиксирующими элементами и коническими головками; с центрально расположенным арочным пропилом в утолщенной части пластины. Материал для изготовления имплантата по п.1 состоит из основы и поверхностного слоя, модифицированного легирующими элементами: кислородом, углеродом путем ионной имплантации. Поверхностный слой имеет толщину 100-700 нм, а в качестве легирующего элемента дополнительно содержит молибден, при следующем отношении элементов, ат.%: кислород – 20-70; углерод – 5-10; молибден – 15-30; титан – 5-35; никель – 0-10. Технический результат – повышение устойчивости имплантата в различных плоскостях благодаря максимально возможному повышению площади контакта с костью альвеолярного отростка при установке через лунку свежеудаленного зуба и его коррозионной стойкости и биосовместимости путем создания барьерного ионно-модифицированного слоя на его поверхности. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 4 ил.
Изобретение относится к медицине, а именно к стоматологии, и может быть использовано в качестве опоры для несъемного мостовидного протеза.
У 18-25% пациентов с концевыми дефектами зубных рядов гребень альвеолярного отростка имеет горизонтальный размер до 5 мм. Без дополнительных костно-пластических вмешательств возможна установка только пластинчатых внутрикостных имплантатов. Однако внутрикостные пластинчатые имплантаты, установленные в боковых отделах альвеолярного отростка, подвергаются наибольшим жевательным нагрузкам в нескольких плоскостях.
Одним из существенных недостатков пластинчатых имплантатов является их недостаточная устойчивость к вертикальным и трансверзальным нагрузкам. Существенно ограничены показания к установке пластинчатых имплантатов через лунку свежеудаленного зуба из-за низкой стабилизации конструкции в кости.
Для устранения этих недостатков были разработаны конструкции имплантатов из материалов, обладающих эффектом термомеханической памяти. Отличительными особенностями таких конструкций имплантатов является наличие активных элементов, самофиксирующихся в кости альвеолярного отростка за счет реализации эффекта памяти формы.
Известен челюстной имплантат из сплава с термомеханической памятью (патент РФ 48756, А61С 8/00, опубл. 10.11.2005), содержащий опорную головку с шейкой и внутрикостную пластинчатую часть с лепестками, отогнутыми в противоположные стороны с углами отгиба проксимальных лепестков 20-25°, дистальных лепестков 50°.
Безусловным достоинством конструкции является значительная площадь опоры, обеспеченная расходящимися активными элементами, что существенно увеличивает резервы внутрикостного имплантата к вертикальным жевательным нагрузкам.
Недостатком данного устройства является его слабая устойчивость в вестибулооральном направлении. Кроме того, установка конструкции через лунку свежеудаленного зуба исключает первичную стабилизацию имплантата в кости, что существенно удлиняет сроки протезирования.
В конструкции не предусмотрены элементы для врастания в них костной ткани с целью вторичной стабилизации имплантата в альвеолярном отростке.
Известна конструкция внутрикостного зубного имплантата (патент РФ 2103943, А61С 8/00, опубл. 10.02.1998). Внутрикостный элемент выполнен из двух проволок, скрученных в спиральный восьмиобразный жгут. Дополнительное увеличение площади контакта конструкции с костью достигается формированием восьмиобразного жгута из проволоки прямоугольного сечения.
Недостатком конструкции является незначительная площадь опоры, ограничивающая вертикальные жевательные нагрузки. Слабая устойчивость имплантата в вестибулооральном направлении из-за возникающего рычага сил вызывает микросдвиги имплантата относительно кости в вертикальной плоскости. Существенно ослаблена необходимая жесткость конструкции, состоящей из жгутов проволоки, скрученной в виде восьмиобразной фигуры.
Известна конструкция межкортикального челюстного имплантата (патент РФ 2211004, А61С 8/00, опубл. 27.08.2003), состоящая из головки, шейки и опорной пластины с двумя фиксирующими элементами, первый из которых расположен горизонтально, а второй фиксирующий элемент образован путем закручивания на 90° относительно своей продольной оси сниженного по высоте конца пластины.
Достоинством конструкции является ее устойчивость к трансверзальным нагрузкам, которая обеспечивается оппозитными элементами и позиционированием дистального конца пластины под углом 90° к ее телу. Однако отсутствуют элементы, противодействующие вертикальным жевательным нагрузкам, что в совокупности со сниженной высотой имплантата снижает его устойчивость при локализации в боковых отделах челюстей.
Известна конструкция челюстного имплантата (патент РФ 2189198, А61С 8/00, опубл. 20.09.2002), которая представляет собой прямоугольную пластину с диагональными прорезами, направленными от центра пластины к верхним углам. Две боковые ножки треугольной формы отогнуты в стороны под углом 15-20°, центральная ножка имеет отверстие.
Недостатками данной конструкции являются: распределение фиксирующих элементов лишь в основании имплантата и прямоугольная гладкая форма внутрикостной опорной пластины имплантата, что существенно снижает устойчивость имплантата к трансверзальным нагрузкам, исключает установку имплантата через лунку свежеудаленного зуба.
Наиболее близкой к заявленной можно считать конструкцию внутрикостно-поднадкостничного имплантата (патент РФ 2253405, А61С 8/00, опубл. 10.06.2005), состоящего из опорной внутрикостной пластины с фиксирующими элементами на торцах, выполненными в виде незамкнутого кольца, верхняя часть которого отогнута под углом 15-20°. Вертикальные накостные ножки и оппозитно расположенные внутрикостные фиксирующие элементы обеспечивают относительную устойчивость конструкции в альвеолярном отростке при значительном снижении его высоты, однако, несущие возможности имплантата в качестве опоры несъемного протеза ограничены и требуют включения в опору протеза соседних с дефектом зубов. Отсутствие необходимых стабилизирующих элементов исключает установку имплантата через лунку свежеудаленного зуба.
Известен сплав с памятью формы из никелида титана для медицинского применения с модифицированной поверхностью [Kimura U., Sohmura T. Surface coating on TiNi-shape memory implant alloys.-J. Osacka Univ. Dent. Sch. – 1987. – 27. – P.211-223]. Поверхность такого сплава содержит нитрид титана TiN или карбонитрид титана TiNC. Коррозионная стойкость такого сплава высокая. Недостатком этого сплава является то, что при проявлении ЭПФ нитрид титана отслаивается, TiNC – растрескивается и коррозионная стойкость резко понижается.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является сплав с эффектом памяти формы Ti – 50 aт.% Ni с модифицированной методом имплантации ионов циркония поверхностью [Патент РФ 2191842, С22С 19/03, С23С 14/06, опубл. 27.10.2002]. Имплантация проводилась на источнике ионов «Диана-2» при ускоряющем напряжении 70 кВ, частоте импульсов 50 Гц, дозах облучения от 1016 до 6·1017 см-2. Коррозионная стойкость таких сплавов в химических имитаторах биологических сред повышается. Однако в органических средах из-за наличия циркония в модифицированном слое, который активно участвует в синтезе металлсодержащих комплексов из ионов металла, поставляемых из поверхностных слоев сплава и метальных групп, составляющих остовы молекул биологической жидкости [Д.А.Леменовский, Д.П.Крутько, М.В.Борзов. Циркониевые сандвичи для активации углеводородов. Природа. – 2003. – 4. – С.30-35], коррозионная стойкость и биосовместимость таких сплавов резко понижаются.
Задачей изобретения является разработка конструкции дентального внутрикостного имплантата из материала с ЭПФ на основе никелида титана, обеспечивающей повышение его устойчивости в различных плоскостях благодаря максимально возможному повышению площади контакта с костью альвеолярного отростка при установке через лунку свежеудаленного зуба и его коррозионной стойкости и биосовместимости путем создания барьерного ионно-модифицированного слоя на его поверхности.
Указанный технический результат достигается при одновременном выполнении двух условий.
Первое условие обеспечивается усовершенствованием конструкции дентального внутрикостного имплантата из материала с эффектом памяти формы, который состоит из опорной внутрикостной пластины, имеющей утолщение на 3-4 мм и длиной не менее 1/3 длины имплантата с разнонаправленными в сагиттальной и фронтальной плоскостях фиксирующими элементами и коническими головками и с центрально расположенным арочным пропилом в утолщенной части пластины.
Утолщенная часть пластины имеет арочный пропил длиной до 2/3 высоты имплантата.
Ножки имплантата разведены в стороны под углом 15-20°.
Фиксирующие элементы в виде незамкнутого кольца выполнены симметрично на торцах пластины.
Незамкнутое кольцо имеет нижнюю и верхнюю части, оппозитно отогнутые под углом 15°.
Имплантант имеет две конические головки различной длины и высоты в зависимости от величины дефекта и высоты альвеолярного отростка.
Коническая головка выполнена с плечом, имеющим седловидную выемку.
Утолщенная часть пластины между двумя коническими головками имеет седловидную впадину.
Второе условие – повышение коррозионной стойкости и биосовместимости материала для изготовления дентального имплантата – достигается тем, что на поверхности материала с эффектом памяти формы на основе никелида титана создается модифицированный путем ионной имплантации слой, отличающийся химическим составом от состава основы из титана и никеля. Легирующими элементами в этом слое являются кислород, углерод и молибден, его толщина составляет 100-700 нм, а состав модифицированного слоя имеет следующее соотношение элементов, ат.%:
Кислород |
20-70 |
Углерод |
5-10 |
Молибден |
15-30 |
Титан |
5-35 |
Никель |
0-10. |
В качестве основы выбран двойной сплав на основе никелида титана следующего состава, ат.%:
Никель |
49-51 |
Титан |
остальное. |
Материал с такими элементами и при данной их концентрации в модифицированном слое имеет высокую коррозионную стойкость как в исходном ненапряженном состоянии, так и после многократных циклов деформирования в режимах нагрузка-разгрузка, а также низкую растворимость ионов никеля в биохимических и биологических средах.
Указанные свойства достигаются тем, что в результате имплантации ионов молибдена, кислорода и углерода в поверхностном слое никелида титана создается барьерный слой из материнской фазы с глобулярной наноструктурой (с размерами зерен ~ 100-200 нм) с большой концентрацией оксидов и карбидов титана и молибдена в виде дисперсных выделений (с размерами частиц ~ 10-20 нм), который имеет высокую адгезионную прочность к исходной матрице из никелида титана. При термоциклировании или после деформации в изотермических условиях обратимое образование и исчезновение мартенситных пластин не приводит к разрушению оксидо-карбидного слоя титана и/или молибдена и это предопределяет высокую коррозионную стойкость данного материала в условиях циклических нагрузок.
Выбор в качестве элемента для имплантации молибдена определяется тем, что матрица содержит никель, замещение атомов которого атомами молибдена не приводит к выделению каких-либо вторых фаз. Второй особенностью выбора молибдена в качестве имплантируемого элемента является его высокая устойчивость к окислению (начинает окисляться при температурах выше 600°С с образованием устойчивого окисла МоО3) и низкая растворимость в биологических жидкостях (например, его растворимость в сыворотке крови и желудочном соке составляет 1,88% и 2,32%, соответственно).
Выбор в качестве элементов для имплантации кислорода и углерода обусловлен тем, что эти элементы участвуют в образовании оксидов Ti и Мо и карбидов Ti, которые обладают высокой коррозионной стойкостью и, одновременно, имеют хорошую адгезию с материалом основы.
Новизна изобретения
1. Внутрикостная опорная пластина имплантата выполнена с утолщением, в центральной части утолщения пластины между фиксирующими ножками имеется арочный пропил. Фиксирующие удлиненные ножки разведены с сагиттальной плоскости, что позволяет установить и стабилизировать имплантат в лунку свежеудаленного зуба.
2. Разнонаправленные фиксирующие элементы стабилизируют имплантат в кости альвеолярного отростка в сагиттальной и фронтальной плоскостях, что позволяет исключить подвижность имплантата под влиянием разнонаправленных жевательных нагрузок.
3. Незамкнутое кольцо и арочная форма пропила во внутрикостной пластинчатой части имплантата позволяют создать дополнительное пространство внутри имплантата для прорастания костной ткани, что дополнительно повышает стабилизацию имплантата в отдаленном периоде.
4. Спинка утолщенной части пластины между двумя коническими головками имеет седловидную впадину, что позволяет полностью погрузить плечи имплантата за пределы гребня альвеолярного отростка, имеющего изъян в области удаленного зуба.
5. Фиксирующие элементы в утолщенной части пластины имплантата в виде двух расходящихся ножек устанавливаются глубже лунки свежеудаленного зуба, соответствуют форме дефекта после удаления двухкорневого зуба. Таким образом, создаются условия для первичной стабилизации имплантата в кости.
6. Поверхность имплантата модифицирована ионами молибдена, что исключает выход ионов никеля и титана в окружающие ткани. Значительно уменьшаются гальванические процессы на границе контакта каркаса протеза с опорными элементами имплантата. Повышаются адгезионные свойства поверхности, что положительно влияет на скорость регенерации и структуру формирующихся тканей.
Так как фиксирующие элементы внутрикостного имплантата расположены на боковой поверхности и основании внутрикостной опорной пластины, то при установке конструкции создаются усилия, удерживающие имплантат от смещений в различных направлениях в процессе жевательных движений. Утолщенная часть внутрикостной пластины с фиксирующими элементами в виде двух удлиненных расходящихся ножек позволяет установить конструкцию через лунку свежеудаленного зуба, повысить устойчивость имплантата, значительно сократить сроки протезирования.
Изготовление внутрикостного имплантата с легированной ионами молибдена поверхностью из материала на основе никелида титана, обладающего термомеханической памятью формы, значительно снижает риск выхода в окружающую биологическую среду элементов, входящих в состав сплава, усиливает адгезионные свойства поверхности имплантата. Самофиксация имплантата в кости за счет реализации эффекта памяти формы позволяет обеспечить прочную первичную стабилизацию конструкции в кости, соответственно значительно ускорить сроки протезирования. Кроме того, утолщенная внутрикостная часть имплантата с удлиненными фиксирующимися ножками позволяет использовать конструкцию при имплантации в лунку свежеудаленного зуба, что также способствует ускорению сроков лечения пациентов с адентией боковых отделов челюстей.
Изобретение поясняется фиг 1-2.
Фигура 1. Внутрикостный имплантат типа А с легированной ионами молибдена поверхностью из материала на основе никелида титана, обладающего термомеханической памятью формы.
На фиг.1 представлен внутрикостный имплантат типа А с фиксирующими элементами в виде двух незамкнутых колец (1), расположенных симметрично на обоих торцах утолщенной внутрикостной пластины (2) с центрально расположенным арочном пропилом (3) в утолщенной части пластины и фиксирующими элементами в виде расходящихся ножек (4). Утолщенная часть внутрикостной пластины (2) имеет пропил длиной до 2/3 высоты имплантата, выполненный в виде арки (3). Внутрикостная пластина может иметь седловидную впадину (5). Фиксирующие элементы в виде двух незамкнутых колец (1) имеют нижнюю и верхнюю части (6), оппозитно отогнутые под углом 15°. Ножки имплантата (4) разведены в стороны под углом 15-20°. Внутрикостный имплантат имеет две головки (7) различной длины и высоты в зависимости от величины дефекта и высоты альвеолярного отростка. Конические головки (7) выполнены с плечом (8), имеющим седловидную выемку для полного погружения плеча имплантата за пределы гребня при неравномерной атрофии альвеолярного отростка.
Фигура 2. Внутрикостный имплантат типа Б с легированной ионами молибдена поверхностью из материала на основе никелида титана, обладающего термомеханической памятью формы.
На фиг.2 представлен внутрикостный имплантат типа Б с одним фиксирующим элементом в виде незамкнутого кольца (1), расположенным на одном из торцов утолщенной внутрикостной пластины (2) с центрально расположенным арочным пропилом (3) в утолщенной части пластины и фиксирующими элементами в виде расходящихся ножек (4). Утолщенная часть внутрикостной пластины (2) имеет пропил длиной до 2/3 высоты имплантата, выполненный в виде арки (3). Фиксирующий элемент в виде незамкнутого кольца (1) имеет нижнюю и верхнюю части (6), оппозитно отогнутые под углом 15°. Ножки имплантата (4) разведены в стороны под углом 15-20°. Внутрикостный имплантат имеет одну головку (7), которая может иметь различную длину и высоту в зависимости от величины дефекта и высоты альвеолярного отростка. Коническая головка (7) выполнена с плечом (8), имеющем седловидную выемку, для полного погружения плеча имплантата за пределы гребня при неравномерной атрофии альвеолярного отростка.
Имплантат применяют следующим образом: больному с отсутствием зубов в боковом отделе верхней или нижней челюсти после удаления неопороспособного зуба и санации лунки производится разрез слизистой по гребню альвеолярного отростка, обнажается гребень альвеолярного отростка, фрезой формируется костное ложе, соответствующее размеру имплантата в лунке зуба, которое углубляется на 2-3 мм. Имплантат охлаждается хладагентом до 0°С, с помощью инструментов его фиксирующие элементы приводятся в одну плоскость с внутрикостной пластиной. Имплантат погружают в подготовленное костное ложе. Через 20-30 секунд, вследствие реализации формовосстановления, наступающей при контактном нагревании имплантата до 38°С, конструкция принимает первоначальную рабочую форму. Фиксирующие элементы внутрикостной пластины прочно стабилизируют имплантат в альвеолярном отростке в сагиттальной и фронтальной плоскостях. Слизисто-надкостничный лоскут ушивается, конические головки имплантата возвышаются над уровнем слизистой, выступая в полость рта.
Пример 1.
Пациентка А., 53 года. История болезни 535.
Тотальная вторичная адентия обеих челюстей. Зубы удалены за 18 дней до обращения в стоматологическую клинику «Евромед». На нижней челюсти выполнен кюретаж лунок зубов с удалением грануляционных тканей, в области отсутствующих 33, 34, 43, 44 зубов установлены пластинчатые имплантаты предлагаемой конструкции типа А. Протезирование нижней челюсти несъемным металлокерамическим протезом завершено через 3 недели после операции имплантации. Пример проиллюстрирован фиг.3
Пример 2.
Больной С, 35 лет. История болезни 352.
Обратился в стоматологическую клинику «Евростом» г.Барнаула Алтайского края.
Отсутствуют 47, 46 зубы, корни 45 зуба. Корни 45 зуба подлежат удалению. Пациенту в ходе единого вмешательства удалены корни 45 зуба и проведена операция установки через лунку свежеудаленного зуба имплантата описываемой конструкции типа Б. В ходе вышеуказанной операции выполнены следующие технические приемы:
1. инфильтрационная анастезия;
2. рассечение мягких тканей и обнажение гребня альвеолярного отростка;
3. удаление зуба;
4. формирование костного ложа;
5. охлаждение и деформация имплантата;
6. введение имплантата в костное ложе;
7. ушивание операционной раны узловыми швами.
Через 7 дней сняты швы, через 3 дня изготовлен и установлен металлокерамический протез с опорой на коническую головку имплантата. Во время контрольного осмотра через 12 месяцев больной жалоб не предъявляет. Косметический и функциональный эффект лечения хороший. Пример проиллюстрирован фиг.4.
Формула изобретения
1. Дентальный внутрикостный имплантат из материала с эффектом памяти формы, состоящий из внутрикостной опорной пластины, по крайней мере, с одной конической головкой и фиксирующими элементами: в виде ножек, отходящих от опорной пластины; в виде, по крайней мере, одного незамкнутого кольца, расположенного в торце пластины, отличающийся тем, что опорная пластина выполнена: с утолщением 3-4 мм и длиной не менее 1/3 длины имплантата; с разнонаправленными в сагиттальной и фронтальной плоскостях фиксирующими элементами и коническими головками; с центрально расположенным арочным пропилом в утолщенной части пластины.
2. Имплантат по п.1, отличающийся тем, что утолщенная часть пластины имеет арочный пропил длиной до 2/3 высоты имплантата.
3. Имплантат по п.1, отличающийся тем, что ножки имплантата разведены в стороны под углом 15-20°.
4. Имплантат по п.1, отличающийся тем, что фиксирующие элементы в виде незамкнутого кольца выполнены симметрично на торцах пластины.
5. Имплантат по п.1 или 4, отличающийся тем, что незамкнутое кольцо имеет нижнюю и верхнюю части, оппозитно отогнутые под углом 15°.
6. Имплантат по п.1, отличающийся тем, что он имеет от 2 конические головки различной длины и высоты в зависимости от величины дефекта и высоты альвеолярного отростка.
7. Имплантат по п.1 или 6, отличающийся тем, что коническая головка выполнена с плечом, имеющим седловидную выемку.
8. Имплантат по п.1 или 6, отличающийся тем, что утолщенная часть пластины между двумя коническими головками имеет седловидную впадину.
9. Материал с эффектом памяти формы на основе никелида титана для изготовления дентального внутрикостного имплантата по п.1, состоящий из основы и поверхностного слоя, модифицированного легирующими элементами: кислородом, углеродом путем ионной имплантации, отличающийся тем, что поверхностный слой имеет толщину 100-700 нм, а в качестве легирующего элемента дополнительно содержит молибден при следующем отношении элементов, ат.%:
Кислород |
20-70 |
Углерод |
5-10 |
Молибден |
15-30 |
Титан |
5-35 |
Никель |
0-10 |
10. Материал по п.9, отличающийся тем, что в качестве основы содержит никелид титана следующего состава, ат.%:
Никель |
49-51 |
Титан |
Остальное |
РИСУНКИ
|