DE2641695C2 - Implant of A1 2 0 3 material and method of making the same - Google Patents
Implant of A1 2 0 3 material and method of making the sameInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Implantat aus rial, die Verwendung dieses Implantats und ein Verfahren zum Herstellen dieses Implantats. Dieses Implantat ist für die Zahnchirurgie oder als Implantat für die orthopädische Chirurgie verwendbar.The invention relates to an implant made of rial, the use of this implant and a method to manufacture this implant. This implant is for dental surgery or as an implant for that orthopedic surgery can be used.
Bisher wurde häufig Metall (zum Beispiel rostfreier Stahl. Kobalt-Chrom-Legierung etc.) als Material für Implantate benutzt, aber man muß allgemein sagen, daß ein Implantat, welches aus einem Metall hergestellt ist, in vielen Fällen hinsichtlich seiner sogenannten »Ver wandtschaft« gegenüber umgebendem Gewebe (wie zum Beispiel seiner Haftfähigkeit an dem Gewebe, seiner Benetzbarkeit durch das Gewebe) geringwertig ist, und zusätzlich besteht die Möglichkeit, daß das Implantat die Tendenz hat, durch Speichelflüssigkeit, Aussonderung des Mundes, Speisen, Körperfluide, Blut u. dgl. ionisiert zu werden und dadurch zu nachteiligen Wirkungea der metallischen Ionen auf den menschlichen Körper zu führen. So ist es im Falle von rostfreiem Stahl, der am allgemeinsten als Implantat für die orthopädische Chirurgie verwendet wird, notwendig, eine wiederholte Operation vorzunehmen, um das Implantat eine gewisse Zeitdauer nach der Operation wieder aus dem Körper zu entfernen.So far, metal (for example stainless steel, cobalt-chromium alloy etc.) has often been used as a material for Implants used, but it must be said in general that an implant made of a metal, in many cases with regard to its so-called "kinship" to surrounding tissue (such as for example its ability to adhere to the tissue, its Wettability by the tissue) is inferior, and in addition there is the possibility that the implant has a tendency, through salivary fluid, to be secreted of the mouth, food, body fluids, blood and the like to become ionized and thereby have adverse effects a of metallic ions on the human body. So it is in the case of stainless Steel, most commonly used as an implant for orthopedic Surgery used is necessary to perform repeated surgery to the implant to be removed from the body for a certain period of time after the operation.
Außerdem hatten sich, wie die DE-PS 5 83 589 zeigt, von welcher der Oberbegriff des Patentanspruchs 1 aus-In addition, as DE-PS 5 83 589 shows, from which the preamble of claim 1 is
t5 geht, bereits in den dreißiger Jahren Implantate aus reinem, kristallisiertem Aluminiumoxid, die nach dem Prinzip der Keramikherstellung geformt und gesintert wurden, insofern als vorteilhaft erwiesen, als die Festigkeit und Härte des Werkstoffs aus reinem, kristallisiertem Aluminiumoxid, das in bekanntem Formgebungs- und nachfolgendem Sinterungsprozeß verarbeitet wird, größer als die der bisher verwandten Werkstoffe Gold, Platin, Porzellan, Kautschuk und Kondensation- oder Polymerisationskunstmassen ist und darum die Möglichkeit gibt, Ersatzteile jeder Art für den menschlichen oder tierischen Körper o. dgl. herzustellen, während die vorher für Implants ie angewandten Werkstoffe den Beanspruchungen nicht gewachsen waren und dadurch viele für den Patienten unangenehme Reparaturen er-t5 goes, already in the thirties, implants made of pure, crystallized aluminum oxide, shaped and sintered according to the principle of ceramic manufacture, Proven to be advantageous in that the strength and hardness of the pure, crystallized material Aluminum oxide, which is processed in a known shaping and subsequent sintering process, is larger than those of the previously used materials gold, platinum, porcelain, rubber and condensation or polymerisation plastics is and therefore gives the possibility of spare parts of any kind for human Or animal bodies o. The like. To produce, while the The stresses and strains used beforehand for implants ie the materials used were not able to cope with many repairs, which are uncomfortable for the patient.
3ü forderlich wurden.3ü became necessary.
In neuer Zeit haben sich dagegen, wie in der DE-OS 25 40 077 beschrieben, Implantate als vorteilhaft erwiesen, die nicht aus reinem Aluminiumoxidmaterial bestehen, sondern einen gewissen, nicht unbeträchtlichen Prozentsatz an anderen Verbindungen enthalten, und die ebenfalls nach den Prinzipien der Keramikherstellung geformt und gesintert worden sind. Diese keramischen Werkstoffe werden wegen ihrer besseren Gewebeverträglichkeit gegenüber Metalfen vorgezogen, wobei in der DE-OS 24 40 077 darauf hingewiesen ist, daß sich am besten Aluminiumoxidkeramik eignen dürfte, die im endgültigen gebrannten Zustand 95 bis 50Gew.-% AI2O3 sowie 5 bis 50Gew.-% einer oder mehrerer der Verbindungen ZrO2, La2Ü und Y2OJ enthält, insbesondere ist angegeben, daß der Keramikwerkstoff im fertig gebrannten Zustand vorzugsweise 90 bis 80% AI2O3 und 10 bis 20% von mindestens einer, vorzugsweise jedoch von zwei der Verbir.dungen ZrO2, La2O und Y2O3 enthalten soll.Recently, however, as described in DE-OS 25 40 077, implants have proven to be advantageous, which do not consist of pure aluminum oxide material, but a certain, not inconsiderable one Percentage of other compounds included, and which are also based on the principles of ceramic manufacture shaped and sintered. These ceramic materials are used because of their better tissue compatibility preferred over metals, it being pointed out in DE-OS 24 40 077 that Aluminum oxide ceramics, which in the final fired state 95 to 50% by weight of Al2O3 and 5 to 50% by weight of one or contains several of the compounds ZrO2, La2Ü and Y2OJ, in particular, it is stated that the ceramic material is preferably in the completely fired state 90 to 80% AI2O3 and 10 to 20% of at least one, but preferably from two of the compounds ZrO2, La2O and Y2O3 should contain.
5,) Bei einem Implantat aus polykristalliner Keramik ist es zwar so, daß das Implantat in seiner Verwandtschaft bezüglich des Gewebes, von dem es umgeben wird, gut ist und daß es weiterhin chemisch außerordentlich stabil ist, so daß keine Notwendigkeit besteht, das Implantat nach der Operation aus dem Implantationsbereich zu entfernen, aber ein solches Implantat hat insbesondere den Nachteil, daß es gegenüber einem metallischen Implantat in seiner mechanischen Festigkeit geringwertig ist. Im Hinblick auf diese Tatsache wurden von der Patentinhaberin verschiedene Erfindungen zur Verbesserung der mechanischen Festigkeit eines Implantats aus Keramik eingereicht. Die nachoperative Festigkeit eines solchen Implantats hängt weitgehend von dessen Aufbau ab. Beispielsweise ergab sich bei dem Implantat nach der DE-OS 25 40 077 eine derartige strukturelle Bedeutung insofern, als eine Anzugskraft, die durch Anbringung einer Mutter mittels Gewinde aus dem oberen Ende eines schraubenartigen Implantatstifts aus Kera-5,) In the case of an implant made of polycrystalline ceramic It is true that the implant is good in its relationship with regard to the tissue by which it is surrounded and that it is still extremely chemically stable, so that there is no need for the implant to remove from the implantation area after surgery, but such an implant in particular has the disadvantage that it is inferior in its mechanical strength compared to a metallic implant is. In view of this fact, the patentee has made various inventions for improvement the mechanical strength of a ceramic implant submitted. The post-operative strength of a such an implant largely depends on its structure. For example, it resulted in the implant according to DE-OS 25 40 077 such a structural meaning insofar as a tightening force that is created by attachment a nut by means of a thread from the upper end of a screw-like implant pin made of ceramic
mik, der im Knochengewebe eingebettet war (und nögigenfalls durch Anbringung der Mutter mittels Gewinde über dem unteren Teil des Stifts, der durch das Knochengewebe hindurch vorsteht), dazu benutzt wurde, den Implantatstift an dem Knochengewebe so zu befestigen, daß der Implantatstift äußeren Kräften, wie zum Beispiel wiederholten Bißstößen, gewachsen war, die nach der Implantation auf den Stift ausgeübt wurden. In ähnlicher Weise wurde bei dem Implantat, das in der DE-OS 26 15 116 beschrieben ist, dem strukturellen Gesichtspunkt in der Weise Rechnung getragen, daß ein schraubenartiger Implantatstift aus Keramik am Umfang mit einem horizontalen Flansch versehen wurde, der als Stabilisierungssitz wirkt, indem der Flansch dicht bzw. eng in eine Gegenbohrung eingesetzt wurde, die in einem kortikalen Knochen (Hartgewebe) ausgebildet wurde, und zwar in dem Zustand des Stifts, in dem dieser durch Gewinde in den Knochen eingefügt wurde, so daß der Stift auf diese Weise der äußeren Kraft widerstehen konnte, die später darauf zur Einwirkung kam.mik, which was embedded in the bone tissue (and if necessary by threading the nut over the lower part of the pin, which passes through the bone tissue protrudes through), was used to attach the implant pin to the bone tissue in such a way that that the implant post could withstand external forces, such as repeated bite strokes exerted on the post after implantation. In In a similar way, in the case of the implant that is described in DE-OS 26 15 116, the structural point of view taken into account in such a way that a screw-like implant pin made of ceramic on the circumference has been provided with a horizontal flange that acts as a stabilizing seat by keeping the flange tight or tightly inserted into a counterbore formed in a cortical bone (hard tissue) was in the state of the pen in which it threaded into the bone so that the pin can withstand the external force in this way that later came into play.
Schließlich ist aus der Zeitschrift »Arch, orthop. Unfall-Chir.« S3 (1975), Seite 269 bis 278 in einan Artikel über »Anforderungen an oxidkeramische Werkstoffe als Biomaterial für künstliche Gelenke« von E. Dörre, H. Bentier und D. Geduldig sowie in der »DECHEMA-Werkstoff-Tabelle« DWT-Werkstoff-Gruppe 66, Dezember 1963, Blatt 1 bis 3 bekannt, daß poiykristaiiine Aluminiumoxid-Keramik durch Diamantschleifer poliert wird. Bei polykristalliner Aluminiumoxiri-Keramik kann zwar die Oberfläche bis zu einem gewissen Grad geglättet werden, es bleiben jedoch in jedem Falle scharfe Kanten und Schrammen, die durch das Polieren erzeugt werden, und durch diese scharfen Kanten und Schrammen wird die Verwendtschaft gegenüber dem umgebenden Gewebe (sie sich aus Beobachtungen im Submikronbereich ersehen läßt) vermindert Das ergibt eine verhältnismäßig ungünstige Anwendbarkeit einer solchen Keramik für Implantate. Hinsichtlich der polykristallinen Aluminiumoxid-Keramik hat sich weiter gezeigt, daß dann, wenn sie durch Feuerpolieren und/oder Eintauchen in geschmolzenes Salz behandelt wird, die Korngrenzen der Keramik durch die Hitze und/oder das geschmolzene Salz in ungünstiger Weise derart angegriffen werden, daß viele Hohlräume erzeugt werden, was zur Folge hat, daß die Biegefestigkeit dadurch vermindert wird.Finally, from the magazine “Arch, orthop. Accident Chir. " S3 (1975), pages 269 to 278 in an article on »Requirements for oxide ceramic materials as biomaterial for artificial joints «by E. Dörre, H. Bentier and D. Geduldig as well as in the "DECHEMA material table" DWT material group 66, December 1963, Sheets 1 to 3 known that polishing polycrystalline aluminum oxide ceramics by diamond grinders will. In the case of polycrystalline aluminum oxiri ceramics, the surface can, to a certain extent, be smoothed, but in any case sharp edges and scratches remain, which are caused by the polishing can be generated, and these sharp edges and scrapes make it useful compared to the surrounding tissue (as can be seen from observations in the submicron range) is reduced a relatively unfavorable applicability of such a ceramic for implants. With regard to the polycrystalline Alumina ceramics has also been shown to be effective when subjected to fire polishing and / or Immersion in molten salt treats the grain boundaries of the ceramic by the heat and / or the molten salt is adversely affected in such a way that many cavities are created, as a result, the flexural strength is reduced.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Implantat aus AbOs-Material zur Verfugung zu stellen, das im Hinblick auf seine kristalline Struktur in seiner mechanischen Festigkeit, in der Flexibilität und der Verwandtschaft gegenüber dem Gewebe (insbesondere osteoplastische Zellen) ausgezeichneter ist als polykristalline Keramik aus verschiedensten keramischen Materialien.The object of the invention is to provide an implant made of AbOs material which, with regard to on its crystalline structure in its mechanical strength, flexibility and relationship to the tissue (especially osteoplastic cells) is more excellent than polycrystalline Ceramic made from a wide variety of ceramic materials.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Implantat aus einem Einkristall-Saphirkeram/k-Element besteht und eine glatte, polierte Oberfläche aufweist.According to the invention, this object is achieved in that the implant consists of a single crystal sapphire ceramic / k element and has a smooth, polished surface.
Außerdem werden mit der Erfindung ein Verfahren zum Herstellen und die Verwendung dieses Implantats, wie in den Patentansprüchen im einzelnen angegeben, zur Verfugung gestellt.In addition, the invention provides a method for producing and using this implant, as specified in the claims in detail, made available.
Allgemein zeigt polykristalline Keramik, zum Beispiel eine Probe von polykristalliner Aluminiumoxid-Keramik (eine stabförmige Probe von 3 mm Durchmesser, auf der weiter unten näher eingegangen werden wird), eine Biegefestigkeit von nur 2500 bis 3500 kg/cm2, und zwar wegen ihrer internen MikroStruktur, die die Gegenwart von Verunreinigungen (Bindemittel, Kornwachstumsverzögerungsmittel etc.) in der Kristallkorngrenze ermöglicht, während im Gegensatz hierzu eine Probe aus Einkristall-Saphir-Keramik keine derartige Kristallkorngrenze hat und aus einer vollständigen Einkristallstruktur besteht, was zur Folge hat, daß die letztere Art von Keramik Biegefestigkeiten in der Größenordnung von 10 000 kg/cm2 besitzt und auch in ihrer Flexibilität polykristallinen keramischen Materialien bei weitem überlegen ist Darüber hinaus verhindert im Falle der polykristallinen Keramik die Gegenwart von feinen Hohlräumen in der Kristallkorngrenze die Verwandtschaft der Keramikmaterialien gegenüber dem diese umgebenden Gewebe und hat die Tendenz, die Haftfähigkeit der Keramikmaterialien an dem umgebenden Gewebe herabzusetzen, wogegen Einkristall-Keramikmaterialien deswegen, weil sie keine solche, die Verwandtschaft hemmenden Kristallkorngrenzen enthalten, insbesondere in ihrer Affinität gegenüber umgebendem Gewebe ausgezeichnet sind. In diesem Zusammenhang sei, was später in nähere:: Einzelheiten erörtert werden wird, darauf hingewiesen, daß die Einkristall-Saphir-Keramik in stabförmiger, säulenförmiger, plattenförmiger oder ähnlicher Form von Einkristall aus Λ-ΑΙ2Ο3 erhalten werden kann, und wenn die Keramik für ein Implantat verwendet wird, dann wird sie mittels eines Diamantschleifwerkzeugs oder dergleichen zu der gewünschten Form geschnitten und bearbeitet wie sie für ein Teil der zahnärztlichen oder der orthopädischen Chirurgie für einen gebrochenen Knochen geeignet ist, und solche geeigneten Formen sind z. B. ein schraubenartiges Enossalimplantatteil, ein plattenartiges Enossalimplantatteil, ein stiftartiges Enossalimplantatteil und eine Druckplatte, wobei im Ergebnis scharfe Endkanten auf der Außenseite des Implantats ausgebildet werden, und gleichzeitig verbleiben in ähnlicher Weise scharfe, wellenartige Narben bzw, Schrammen durch das Schneiden und Bearbeiten auf der bearbeiteten Oberfläche. Es ist eine theoretisch gesicherte Tatsache, daß diese kantigen Teile nicht nur die Verwandtschaft des Implantats zum Knochengewebe um die Teile herum herabsetzen, sondern diese Teile bilden, wenn sie während einer langen Zeit im Knochengewebe implantiert bleiben, Ursachen für die Entwicklung von Knochengeschwüren bzw. -krebs, und zwar wegen der Beanspruchung, die durch die kantigen Teile wiederholt auf das Knochengewebe zur Einwirkung gebracht wird. Außerdem wird es durch die Gegenwart von Narben bzw. Schrammen, die durch das Schneiden und Formen ausgebildet worden sind, ermöglicht, daß sich ein neues Knochengewebe teilweise in den kantigen Teilen allein stark vermehrt und einen Grund des Hemmnisses für das Wachsen eines gleichförmigen Knochengewebes bildet. Zusätzlich zu derartigen Befürchtungen und Nachteilen, die sich aus einer medizinischen Betrachtungsweise allein ergeben, bewirkt die Gegenwart der Narben bzv/. Schrammen eine Beanspruche- bzw. Spannungskonzentration in dem mit Narben bzw. Schrammen versehenen Bereich im Falle eines solchen homo* genen Körpers wie einem Einkristall, so daß auf diese Weise eine rapide Herabsetzung der Festigkeit des Implantats bis auf einen Festigkeitsgrad von etwa 5000 kg/ cm2 bewirkt wird. Demgemäß werden nach der Erfindung die kantigen Enden zu einer glatten Oberfläche gerundet, um die Möglichkeit zur Entwicklung von Geschwüren bzw. Krebs auszuschalten und eine gleichförmige Entwicklung von Knochengewebe zu bewirken, indem die Narben bzw. Schrammen, die auf der bearbeiteten Oberfläche des Implantats verblieben sind, mittelsIn general, polycrystalline ceramics, for example a sample of polycrystalline alumina ceramics (a rod-shaped sample of 3 mm in diameter, which will be discussed in more detail below), exhibits a flexural strength of only 2500 to 3500 kg / cm 2 because of its internal Micro-structure that allows impurities (binders, grain growth retarders, etc.) to be present in the crystal grain boundary, whereas a sample of single crystal sapphire ceramic has no such crystal grain boundary and consists of a complete single crystal structure, with the result that the latter This type of ceramic has flexural strengths of the order of 10,000 kg / cm 2 and is also by far superior to polycrystalline ceramic materials in its flexibility.In addition, in the case of polycrystalline ceramic, the presence of fine voids in the crystal grain boundary prevents the ceramic materials from being related to the se surrounding tissue and has a tendency to lower the adhesiveness of the ceramic materials to the surrounding tissue, whereas single crystal ceramic materials are excellent in particular in their affinity to surrounding tissue because they do not contain such crystal grain boundaries which inhibit kinship. In this connection it should be pointed out, which will be discussed in more detail later: the single crystal sapphire ceramic in rod-like, columnar, plate-like or similar form of single crystal can be obtained from Λ-ΑΙ2Ο3, and if the ceramic is for an implant is used, then it is cut and machined into the desired shape by means of a diamond grinding tool or the like, such as is suitable for a part of dental or orthopedic surgery for a broken bone, and such suitable shapes are e.g. B. a screw-like endosseous implant part, a plate-like endosseous implant part, a pin-like endosseous implant part and a pressure plate, with sharp end edges are formed on the outside of the implant as a result, and at the same time remain in a similar manner sharp, wave-like scars or scratches from the cutting and processing on the machined surface. It is a theoretically secured fact that these angular parts not only reduce the relationship of the implant to the bone tissue around the parts, but that these parts, if they remain implanted in the bone tissue for a long time, form causes for the development of bone ulcers or - cancer because of the stress that the angular parts repeatedly exert on the bone tissue. In addition, the presence of scars formed by the cutting and shaping enables new bone tissue to multiply partially in the angular parts alone and become a cause of the inhibition of the growth of a uniform bone tissue. In addition to such concerns and disadvantages arising from a medical perspective alone, the presence of the scars or v /. Scratches a stress or stress concentration in the area provided with scars or scratches in the case of such a homogeneous body like a single crystal, so that in this way a rapid reduction in the strength of the implant to a strength level of about 5000 kg / cm 2 is effected. Accordingly, in accordance with the invention, the angular ends are rounded to a smooth surface to eliminate the possibility of ulcers and cancer and to cause uniform development of bone tissue by removing the scars that have remained on the machined surface of the implant , by means of
chemischen Hochtemperaturpolierens mit geschmolzenem Salz oder Hochtemperatur-Feuerpolierens mit Wasserstoff nach der Bearbeitung des Implantats entfernt werden, und weiterhin wird dadurch, die Biegfestigkeit, die dem Einkristall inhärent ist. wiederhergestellt oder eine größere Festigkeit als diese erzeugt.high temperature chemical polishing with molten salt or high temperature fire polishing with Hydrogen can be removed after processing the implant, and this further reduces the flexural strength, which is inherent in the single crystal. restored or created greater strength than this.
Das Implantat nach der Erfindung und das Verfahren zur Herstellung dieses Implantats, der Oberflächenzustand des Implantats in seinem Herstellungsstadium und die Biegefestigkeit des Implantats werden nachstehend anhand einiger bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 8 der Zeichnungen in näheren Einzelheiten erläutert; es zeigtThe implant according to the invention and the method for producing this implant, the surface condition of the implant at its manufacturing stage and the flexural strength of the implant are shown below on the basis of some preferred exemplary embodiments of the invention with reference to FIGS. 1 to 8 of the Drawings explained in more detail; it shows
F i g. 1 bis 3 Längsschnittansichten von jeweils einem implantat nach der Erfindung,das in einem Zahnimplantat verwendet wird;F i g. 1 to 3 longitudinal sectional views of in each case an implant according to the invention, which is in a dental implant is used;
F i g. 4a und 4b den Fall, in dem ein erfindungsgemäßes Implantat zur Behandlung eines gebrochenen Knochens verwendet wird, wobei F i g. 4a eine perspektivische Ansicht einer Druckplatte und F i g. 4b eine Längsschnittansicht ist, die den Zustand der Druckplatte zeigt, wenn diese an dem gebrochenen Knochen angebracht ist; undF i g. 4a and 4b show the case in which an implant according to the invention for treating a broken bone is used, where F i g. 4a is a perspective view of a pressure plate and FIG. 4b is a longitudinal sectional view which shows the condition of the pressure plate when attached to the broken bone is; and
Fi g. 4 bis 8 Mikrophotographien des Oberflächenzustands eines Einkrisiall-Saphir-Keramikelements bei verschiedenen Zuständen bzw. Bearbeitungsstufen dieses Elements.Fi g. 4 to 8 photomicrographs of the surface condition a single crystal sapphire ceramic element in different states or processing stages of this Elements.
(I) Verfahren zur Herstellung eines Einkristall-Saphir-Materials (I) Method of producing a single crystal sapphire material
Ein Material aus «-AbCh wurde mittels Hochfrequenzinduktionserhitzung im Schmelztiegel geschmolzen, und es wurde ein Einkristall-Saphirkeim in das geschmolzene Material eingetaucht. Beim Anheben des Keims von dem geschmolzenen Material wurde von letzterem durch Oberflächenspannung des geschmolzenen Materials ein Einkristaii-Festkörper aus Λ-Αί2θ3 in der Form einer Stange erhalten. Dieses Verfahren ist an sich als Czochralski-Prozeß bekannt, aber die Verwendung einer Einrichtung zu' kontinuierlichen Bildung eines Einkristalls, die als »E^G-Prozeß« bezeichnet wird und eine Verbesserung gegenüber dem Czochralski-Prozeß darstellt, ist industriell vorteilhaft. Gemäß diesem EFG-Prozeß wird eine Form, die in ihrer Benetzbarkeit bezügliches eines geschmolzenen Materials ausgezeichnet ist, in ein geschmolzenes Material getaucht, und der Keim wird von dem geschmolzenen Material durch die Form angehoben, und zwar mit dem Ergebnis, daß eine verfestigte Einkristallmasse einer gewünschten Querschnittskonfiemation erhalten werden kann, z. B. mit einer stabförmigen, einer plattenförmigen, einer rohrförmigen oder ähnlichen Konfiguration. Zum Beispiel ist der Oberflächenzustand eines stabförmigen Einkristallmaterials mit einem Durchmesser von 3 mm, das mit einer Geschwindigkeit von 20 mm/min von dem Material, das bei einer Temperatur von 2050° C in einer Argonatmosphäre geschmolzen worden war, gemäß dem EFG-Prozeß angehoben wurde, glatt, jedoch ist eine ungleichmäßige Schicht dispergiert, und dieses Einkristallmaterial hatte eine Biegefestigkeit in der Größenordnung von 8000 bis i0 000 kg/cm2.A -AbCh material was melted in the crucible by high frequency induction heating, and a single crystal sapphire seed was immersed in the melted material. When the seed was lifted from the molten material, a single crystal solid of Λ-Αί 2 θ3 in the shape of a rod was obtained from the latter by surface tension of the molten material. This process is known per se as the Czochralski process, but the use of an apparatus for continuously forming a single crystal called the "E ^ G process" which is an improvement over the Czochralski process is industrially advantageous. According to this EFG process, a mold which is excellent in wettability with respect to a molten material is immersed in a molten material, and the seed is lifted from the molten material through the mold, with the result that a solidified single crystal mass of a desired cross-sectional configuration can be obtained, e.g. B. with a rod-shaped, a plate-shaped, a tubular or similar configuration. For example, the surface condition of a rod-shaped single crystal material having a diameter of 3 mm which was raised at a rate of 20 mm / min from the material which was melted at a temperature of 2050 ° C. in an argon atmosphere according to the EFG process , smooth, but an uneven layer is dispersed, and this single crystal material had a flexural strength on the order of 8,000 to 10,000 kg / cm 2 .
(H) Schneiden und Bearbeiten des somatischen Elements (H) Cutting and editing the somatic element
Ein Einkristalimaterial wurde mittels eines Diamantschleifwerkzeugs zu einem Implantat einer gewünschten Konfiguration geschnitten und geformt. Beispielsweise hatte das Äußere des Einkristallmaterials gemäß Abschnitt (I), das durch eine Maschine mitiels eines Diamantschleifwerkzeugs Nr. 250 geschnitten worden war, sehr scharfe Kanten, und die Oberfläche des Materials war wegen des Vorhandenseins der Schneidnarben bzw. -schrammen rauh, und die Biegefestigkeit des Materials lag in der Größenordnung von 6000 kg/cm2.A single crystal material was cut and shaped into an implant of a desired configuration by means of a diamond grinding tool. For example, the exterior of the single crystal material shown in section (I), which was cut by a machine with a No. 250 diamond grinding tool, had very sharp edges, and the surface of the material was rough because of the presence of the cutting scars and the bending strength of the material was on the order of 6000 kg / cm 2 .
ίο (III) Entfernung der Schneidschrammen bzw.-narbenίο (III) Removal of cutting scratches or scars
Wie beschrieben wurde, verbleiben scharfkantige und eintauchwellenartige Schneidnarben bzw. -schrammen (für den Begriff »Narbe bzw. Schramme« wird nachstehend zusammengefaßt der Begriff »Schramme« benutzt) auf der Oberfläche des Implantats aus Einkristall nach dem Schneiden und Bearbeiten, und die Schrammen werden entfernt, so daß die scharfen Kanten ausgerundet werden und sich eine glatte Oberfläche ergibt sowie die Biegefestigkeit des Implantats wiederhergestellt und verbessert wird, und zwar geschieht das in der nachfolgend erläuterten Weise.As has been described, sharp-edged and dipping wave-like cutting scars or scrapes remain (For the term »scar or scratch«, the term »scratch« is used in the following) on the surface of the single crystal implant after cutting and processing, and the scratches are removed so that the sharp edges are rounded and a smooth surface results and the flexural strength of the implant is restored and improved, namely in the explained below.
(IM)-A. Hochtemperatur-Feuerpolieren mit Wasser-Stoff (IM) -A. High temperature fire polishing with water-based cloth
Ein Einkristallmaterial wurde nach dem Schneiden und Bearbeiten einem Hochtemperatur-Feuerpolieren mit Wasserstoff bei 1200 bis 19000C, vorzugsweise bei 1500 bis 17000C, ausgesetzt, so daß auf diese Weise die scharfen Kanten ausgerundet und die Oberfläche des Materials geglättet wurde. Beispielsweise wurde das Einkristallmaterial nach dem Schneiden und Bearbeiten einem Hochtemperaturpolieren bei einer Temperatur von 1550°C während 20 Minuten in einer Atmosphäre von reduzierendem Gas (H2) ausgesetzt. Von der Oberfläche des so behandelten Materials waren die scharfen Kanten entfernt worden, und diese Oberfläche war bei weitem glatter als diejenige des Materials, die sich nach dem Schneiden und Bearbeiten ergeben hatte, jedoch waren in der Oberfläche noch gewisse Unregelmäßigkeiten verblieben. Die Biegefestigkeit dieses Materials war auf etwa 9000 bis 10 000 kg/cm2 wiederhergestellt worden. Darüber hinaus ist festzustellen, daß dann, wenn die Temperatur niedriger als 1200° C ist, ein Oberflächenpolieren nicht in genügender Weise ausgeführt wird, und wenn die Temperatur höher als 19000C ist, erfolgt das Oberflächenpolieren so sehr kräftig, daß eine Deformation des geformten Körpers selbst an der Einkristalloberfläche beginnt und der Körper seine Konfiguration merklich verändert, so daß er für einen Gebrauch ungeeignet wird. Die Temperatur beträgt vorzugsweise 1500 bis 17000C.After cutting and processing, a single crystal material was subjected to high-temperature fire polishing with hydrogen at 1200 to 1900 ° C., preferably at 1500 to 1700 ° C., so that the sharp edges were rounded off and the surface of the material smoothed. For example, the single crystal material after cutting and processing was subjected to high-temperature polishing at a temperature of 1550 ° C. for 20 minutes in an atmosphere of reducing gas (H2). The sharp edges had been removed from the surface of the material so treated, and this surface was far smoother than that of the material which had been cut and worked, but certain irregularities still remained in the surface. The flexural strength of this material had been restored to about 9,000-10,000 kg / cm 2. In addition, it should be noted that when the temperature is lower than 1200 ° C, surface polishing is not carried out in a satisfactory manner, and when the temperature is higher than 1900 0 C, the surface polishing is carried out so vigorously that deformation of the molded Body itself begins on the single crystal surface and the body changes its configuration markedly so that it becomes unsuitable for use. The temperature is preferably 1500 to 1700 ° C.
(IH)-B. Chemisches Hochtemperaturpolieren mit geschmolzenem Salz(IH) -B. High temperature chemical polishing with molten salt
Wenn das Einkristallmaterial nach dem Schneiden und Bearbeiten in geschmolzenes Salz eingetaucht wurde, das aus einem der folgenden Salze ausgewählt worden war: Borat, Molybdat (Na2Mo207, Li M02O7, PbMoO4 etc), Wolframat (Na2W2O7, Li2W2O7, PbWO4 etc.) und Vanadiumpentoxid (V2O5), dann kann es leicht zum Schmelzen gebracht werden, da die größeren Schneidschrammen den größeren Reaktionsoberflächenbereich bilden, und die gesamte Oberfläche nähen sich einer glatten Form. Beispielsweise wurde Einkristalimaterial nach dem Schneiden und Bearbeiten in einWhen the single crystal material after cutting and working was immersed in molten salt selected from one of the following salts: borate, molybdate (Na2Mo207, Li M02O7, PbMoO 4 etc), tungstate (Na 2 W 2 O 7 , Li 2 W 2 O 7 , PbWO 4 etc.) and vanadium pentoxide (V 2 O 5 ) then it can be easily melted as the larger cutting scratches form the larger reaction surface area and the entire surface sews into a smooth shape. For example, single crystal material was cut and worked into a
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geschmolzenes Salz von Borax bei 1100°C während etwa 10 Minuten eingetaucht und einem chemischen Hochtemperaturpolieren mit geschmolzenem Salz unterworfen. Das so behandelte Material hat eine regelmäßigere Oberfläche als ein Material, das einem Hochtemperatur-Feuerpolieren mit Wasserstoff ausgesetzt worden war, aber es verbleiben noch feine Unregelmäßigke.icn auf der Oberfläche. Die Biegefestigkeit des so behandelten Materials war auf einen Wert von 10 000 bis 12 000 kg/cm2 wiederhergestellt und verbessert worden. Wenn ein geschmolzenes Salz von Molybdat anstelle des von Borat verwendet wird, dann kann das Material bei 1200°C für ungefähr 20 Minuten in das geschmolzene Salz getaucht werden, und wenn ein geschmolzenes Salz von Vanadiumpentoxid verwendet wird, dann kann das Material bei 1400°C für etwa 10 Minuten in das geschmolzene Salz getaucht werden, wobei die gleichen Ergebnisse erhalten werden. In ähnlicher Weise kann ein geschmolzenes Saiz von einer der folgenden Verbindungen verwendet werden; Wolframat, Bleioxid und Natrium- oder Kaliumcarbonat.dipped molten salt of borax at 1100 ° C for about 10 minutes and subjected to high-temperature chemical polishing with molten salt. The material treated in this way has a more regular surface than a material that has been subjected to high-temperature fire polishing with hydrogen, but fine irregularities still remain on the surface. The flexural strength of the material thus treated was restored and improved to a value of 10,000 to 12,000 kg / cm 2. If a molten salt of molybdate is used in place of that of borate, then the material can be immersed in the molten salt at 1200 ° C for about 20 minutes, and if a molten salt of vanadium pentoxide is used then the material can be immersed at 1400 ° C immersed in the molten salt for about 10 minutes with the same results. Similarly, a molten salt of any of the following compounds can be used; Tungstate, lead oxide, and sodium or potassium carbonate.
(Ul)-C. Kombinierte Anwendung des chemischen Hochtemperaturpolierens mit geschmolzenem Salz und des Hochtemperatur-Feuerpolierens mit Wasserstoff(Ul) -C. Combined application of high temperature chemical polishing with molten salt and of high temperature fire polishing with hydrogen
Zum Beispiel wurde das Einkristallmaterial nach dem Schneiden und Bearbeiten zunächst einem chemischen Hochtemperaturpolieren mit geschmolzenem Salz unter den gleichen Bedingungen unterworfen, wie sie im Abscnnitt (Hl)-B. beschrieben sind, und dann wurde es einem Hochtemperatur-Feuerpolieren mit Wasserstoff unter den gleichen Bedingungen ausgesetzt, wie sie im Abschnitt (Hl)-A. beschrieben sind. Das so behandelte Material war in seinem Oberflächenzustand angenähert so, wie ihn das Einkristallmaterial zeigt, das aus dem geschiTioizcncn Salz herausgenommen worden war, jedoch ist es viel homogener und es wurden überhaupt keine Unregelmäßigkeiten bemerkt. Weiterhin war die Biegefestigkeit des Materials bis auf einen Wert von 15 000 bis 20 000 kg/cm2 verbessert worden. Diese Festigkeit ist höher als die Festigkeit, die der Einkristall inhärent hat, nachdem er aus dem geschmolzenen Salz herausgezogen worden war. und es ist in diesem Zusammenhang darauf hinzuweisen, daß die Biegefestigkeit von rostfreiem Stahl 10 000 bis 12 000 kg/cm2 beträgt.For example, the single crystal material after cutting and processing was first subjected to high temperature chemical polishing with molten salt under the same conditions as those in Section (HI) -B. and then it was subjected to high-temperature fire polishing with hydrogen under the same conditions as those in the section (HI) -A. are described. The surface state of the material treated in this way was approximately that of the single crystal material which had been taken out of the treated salt, but it is much more homogeneous and no irregularities were noticed at all. Furthermore, the flexural strength of the material was improved to a value of 15,000 to 20,000 kg / cm 2. This strength is higher than the strength inherent in the single crystal after it is pulled out of the molten salt. and it should be noted in this connection that the flexural strength of stainless steel is 10,000 to 12,000 kg / cm 2 .
Wie oben erläutert worden war, können dann, wenn das Material einem chemischen Hochtemperaturpolieren mit geschmolzenen Salz und/oder einem Hochtemperatur-Feuerpolieren mit Wasserstoff ausgesetzt wird, nicht nur die scharfen Endkanten eines Implantats entfernt werden, sondern die Oberfläche des Implantats kann geglättet werden, und außerdem kann die Biegefestigkeit des Implantats verbessert werden, und zwar durch einen sehr einfachen Vorgang. Auf diese Weise ist das erfindungsgemäße Verfahren industriell bei weitem vorteilhafter als das mechanische Schleifen, das eine schrittweise Herabsetzung der Körnigkeit des Schleifsteins erfordert, damit man eine glatte Oberfläche erhält. As explained above, when the material can be subjected to a high temperature chemical polishing with molten salt and / or a high temperature fire polishing exposed to hydrogen, not only removes the sharp end edges of an implant but the surface of the implant can be smoothed, and also the flexural strength can be increased of the implant can be improved through a very simple process. That way is the inventive method by far more advantageous industrially than mechanical grinding, the one gradually reducing the grain size of the grindstone in order to obtain a smooth surface.
Nunmehr soll zur weiteren Erläuterung der Erfindung näher auf die Figuren der Zeichnung eingegangen werden, wobei die F i g. 1 bis 4 Ausführungsformen von Implantaten nach der Erfindung zeigen, die für zahnärztliche implantation verwendet werden, sowie =ußer- es dem ein orthopädisches, chirurgisches Implantat zur Behandlung eines gebrochenen Knochens.In order to further explain the invention, the figures in the drawing will now be discussed in greater detail be, the F i g. 1 to 4 embodiments of Show implants according to the invention, which are used for dental implantation, as well as = outside it an orthopedic surgical implant to treat a broken bone.
Ein säulenförmiges Einkristall-Saphirmaterial, das durch den EFG-Prozeß gemäß Abschnitt (I) erhalten worden war, wurde mitteis des im Abschnitt (II) beschriebenen Verfahrens geschnitten und bearbeitet, und es wurde danach zum Zwecke der Entfernung der Schneidschrammen mittels des Verfahrens behandelt, das im Abschnitt (HI)-C. beschrieben ist, und zwar unter Verwendung eines Borat-Polierbades. Durch die auf diese Weise ausgeführte Behandlung wurde ein mit einem Flansch versehenes, schraubenartiges Enossalimplantatteil /Ί erhalten, wie es in F i g. 1 gezeigt ist, bei dem eine glatte Oberfläche über das ganze Teil vorhanden ist. Das Enossalimplantattei! /Ί wurde auf dem Umfang seines Hauptkörpers 1 so ausgebildet, daß es in einen Kieferknochen b eingesetzt werden konnte, und zwar mit Gewindegängen 10, die in ein Stich- bzw. Gewiridcioch 5 eingeschraubt werden können, das in dem Kieferknochen b ausgebildet ist. Der Kopf 2 des Enossalimplantatteils i, ist ein Teil, das als Aufnahmeteil für ein Antriebswerkzeug (nicht dargestellt) dient, wenn das Teil in das Stichloch eingeschraubt werden soll, und der Kopf 2 dient außerdem als Teil, über das ein künstlicher Zahn / aufgesetzt bzw. angebracht wird, und zwar durch ein Klebe- bzw. Haftfüllmaterial 4. Der Kopf 2 ist durch Bearbeiten als sechseckige Säule ausgebildet worden. Darüber hinaus ist ein scheibenförmiger, horizontaler Flansch 3 an der Umfangsgrenze zwischen dem Hauptkörper 1 und dem Kopf 2, und dieser Horizontalflansch 3 ist dazu geeignet, dicht bzw. fest in eine Gegenbohrung 6 eingefügt zu werden, die in dem oberen Hartgewebe b\ ausgebildet worden ist, und zwar kann diese Einfügung in dem Zustand des Enossalimplantatteils b\ vorgenommen werden, in dem letzteres in den Knochen eingeschraubt wird, und dieser Flansch dient weiterhin ais Stabilisierungssitz. Es sei darauf hingewiesen, daß in F i g. 1 mit /"eine Schleimhaut des Zahnfleisches bezeichnet ist (das gleiche gilt für die F i g. 2 und 3); bi ist ein Weichgewebe des Knochens und fr» ist ein Hartgewebe unterhalb des Weichgewebes (das gleiche gilt auch für die Fig. 2,3und4b).A columnar single crystal sapphire material obtained by the EFG process of the section (I) was cut and processed by the method described in the section (II), and it was then treated for the purpose of removing the cutting scratches by the method, that in section (HI) -C. using a borate polishing bath. By the treatment carried out in this way, a screw-like endosseous implant part provided with a flange was obtained, as shown in FIG. 1 where there is a smooth surface all over the part. The endosseous implant egg! / Ί was formed on the periphery of its main body 1 so that it could be inserted into a jawbone b with threads 10 which can be screwed into a stitch or Gewiridcioch 5 formed in the jawbone b . The head 2 of the enossal implant part i is a part that serves as a receiving part for a drive tool (not shown) when the part is to be screwed into the needle hole, and the head 2 also serves as a part over which an artificial tooth / placed or is attached, namely by an adhesive or adhesive filler material 4. The head 2 has been formed as a hexagonal column by machining. In addition, a disk-shaped horizontal flange 3 is at the peripheral boundary between the main body 1 and the head 2, and this horizontal flange 3 is adapted to be tightly inserted into a counterbore 6 which has been formed in the upper hard tissue b \ This insertion can be made in the state of the endosseous implant part b \ in which the latter is screwed into the bone, and this flange continues to serve as a stabilizing seat. It should be noted that in FIG. 1 with / "denotes a mucous membrane of the gums (the same applies to FIGS. 2 and 3); bi is a soft tissue of the bone and fr» is a hard tissue beneath the soft tissue (the same also applies to FIG. 2 , 3 and 4b).
Das mit einem Flansch versehene Enossalimplantatteil /Ί wird strukturell in seiner mechanischen Festigkeit so verbessert, daß es wiederholten äußeren Kräften, die sich durch Bißstöße ergeben, widerstehen kann, und zusätzlich hat das Enossalimplantatteil /ι, da es aus Einkristall-Saphirmaterial hergestellt ist, eine viel höhere mechanische Festigkeit als ein polykristalliner Keramik-Implantationsstift der gleichen Form urd Abmessung. Selbst der Hauptkörper 1, der einen Durchmesser von 3 mm hat, kann derartigen wiederhol Jen äußeren Kräften in genügender Weise widerstehen, wogegen die Möglichkeit bestand, daß ein polykristalliner Keramik-lmplantationsstift zerbrochen wird, was von der darauf einwirkenden Spannung bzw. Belastung abhängt Röntgenoskopische Beobachtungen, die 6 Monate nach der Operation durchgeführt wurden, zeigten, daß kein Teil des Enossalimplantatteils /Ί gebrochen war und daß das Enossalimplantatteil auch keinerlei Bewegung ausgeführt hatte, sondern daß das Gewebe um das Enossalimplantatteil A vollständig nachgewachsen war und daß das Enossalimplantatteil eine ausgezeichnete Verwandtschaft zum Gewebe hatte und daß weiterhin keine Bildung einer durch Brechung bzw. Zerbröckelung eines Knochengewebes bewirkten Tasche stattgefunden hatte.The flanged endosseous implant part / Ί is structurally improved in its mechanical strength so that it can withstand repeated external forces, which result from bite impacts, can withstand, and in addition, the endosseous implant part / ι, there it is made of single crystal sapphire material, much higher mechanical strength than a polycrystalline one Ceramic implant post of the same shape and size. Even the main body 1, the one Has a diameter of 3 mm, can withstand such repeated external forces sufficiently, whereas there was a possibility that a polycrystalline ceramic implant post was broken what depends on the tension or load acting on it X-ray observations, performed 6 months after the operation showed that no part of the endosseous implant part / Ί was broken and that the endosseous implant part also had made no movement, but that the tissue around the endosseous implant part A had completely grown back and that the endosseous implant part is an excellent relationship to the Tissue had and that furthermore no formation of a bone tissue due to breakage or crumbling caused pocket had taken place.
Ein säulenförmiges, schraubenartiges Enossalimplantatteil /2, das eine glatte Oberfläche hat, wie es in F i g. 2 gezeigt ist, wurde durch Schneiden und Bearbeiten eines Einkristall-Saphirmaterials erhalten, sowie durch Entfernen der auf der Oberfläche des Materials durch das Schneiden und Bearbeiten gebildeten Schrammen von der Oberfläche des Enossalimplantantteils, und zwar in der Weise, wie im Beispiel 1 beschrieben. Das erhaltene Enossalimplantatteil /2 wird mit einem kontinuierlichen Gewinde versehen, und der untere Teil des Gewindes wird als Gewindeeingriffsteil 11 benutzt, der dazu geeignet ist, in ein Stich- bzw. Gewindeloch 5 implantiert zu werden, das in dem Kieferknochen b ausgebildet ist, welcher dem Hauptkörper 1 zugeordnet ist, und der obere Teil des Gewindes wird als Gewindeverbindungsteil 12 benutzt, auf den eine Mutter η aufgeschraubt werden kann, und zwar auf dem freiliegenden Teil oberhalb der oberen Oberfläche des Kieferknochens b, und schließlich wird der Kopf 2 des Gewindes, der so bearbeitet ist, daß er eine Sechskantsäule bildet, als Teil benutzt, an dem ein Schraubenantriebswerkzeug angreifen kann. Die Mutter η ist aus polykristalliner Aluminiumoxid-Keramik hergestellt. Die Mutter η ist im Gewindeeingriff auf dem Gewindeteil 12 des Hauptkörpers 1 in der Weise angebracht, daß die Unterseite der Mutter in engen Kontakt mit dem Boden der Gegenbohrung 6 kommt, die auf der oberen Oberfläche des Hartgewebes b\ oberhalb des Kieferknochens b ausgebildet worden ist. Weiterhin wird ein künstlicher Zahn t über die Mutter η aufgesetzt, und zwar durch ein klebendes bzw. haftendes Füllmaterial 4, so daß auf diese Weise die Prothese-Anbringungsoperation vollendet ist.A columnar, screw-like endosseous implant part / 2 which has a smooth surface, as shown in FIG. 2 was obtained by cutting and working a single crystal sapphire material and removing the scuffs formed on the surface of the material by cutting and working from the surface of the endosseous implant part in the manner described in Example 1. FIG. The obtained endosseous implant part / 2 is provided with a continuous thread, and the lower part of the thread is used as a thread engaging part 11 adapted to be implanted in a tapped hole 5 formed in the jawbone b which is associated with the main body 1, and the upper part of the thread is used as a threaded connection part 12 on which a nut η can be screwed, on the exposed part above the upper surface of the jawbone b, and finally the head 2 of the thread, which is machined to form a hexagonal column, used as a part on which a screw drive tool can engage. The nut η is made of polycrystalline aluminum oxide ceramic. The nut η is threadedly engaged on the threaded portion 12 of the main body 1 such that the bottom of the nut comes into close contact with the bottom of the counterbore 6 formed on the upper surface of the hard tissue b \ above the jawbone b . Furthermore, an artificial tooth t is placed over the nut η , to be precise by means of an adhesive or adhesive filling material 4, so that the prosthesis-fitting operation is completed in this way.
Da das Enossalimplantatteil /2, das vorstehend beschrieben wurde, strukturell so ausgebildet ist, daß es mittels einer Schraubenanzugskraft der Mutter η am Kieferknochen b befestigt werden kann, kann es den äußeren Kräften, die durch Bißstöße erzeugt werden, genügend widerstehen, und zusätzlich hierzu kann das Enossalimplantatteil h deswegen, weil es aus einem Einkristall-Saphirmaterial hergestellt ist, die gleiche Wirkung und den gleichen Effekt erzeugen, wie das Enossalimplantatteil im Beispiel 1.Since the endosseous implant member / 2 described above is structurally adapted to be fixed to the jawbone b by screw tightening force of the nut η , it can sufficiently withstand the external forces generated by bite impacts, in addition to this the endosseous implant part h because it is made of a single crystal sapphire material produce the same effect and the same effect as the endosseous implant part in Example 1.
Ein plattenförmiges Einkristall-Saphirmaterial, das durch den im Abschnitt (I) erläuterten EFG-Prozeß erhalten worden war, wurde gemäß dem im Abschnitt (II) beschriebenen Prozeß geschnitten und bearbeitet, und dann wurden die Schrammen, die durch das Schneiden und Bearbeiten ausgebildet worden waren, durch den im Abschnitt (HI)-B. dargelegten Prozeß entfernt, und zwar unter Verwendung eines Molybdatbades, so daß man ein blattartiges Enossalimplantatteil /3 erhielt, das über seine ganze Oberfläche glatt war, wie in Fig.3 gezeigt Dieses blattartige und stiftartige Enossalimplantatteil wurde zu prothetischen Zwecken benutzt, indem ein Hauptkörper durch die Schleimhaut / des Zahnfleisches hindurchgesteckt und dieser Hauptkörper 1 im Kieferknochen b eingebettet wurde, wobei ein künstlicher Zahn t über einen sproßförmigen Kopf 2 bzw. auf diesem Kopf angebracht wurde.A plate-shaped single crystal sapphire material obtained by the EFG process explained in the section (I) was cut and processed according to the process described in the section (II), and then the scuffs formed by the cutting and processing were made were, by the in section (HI) -B. was removed using a molybdate bath to obtain a sheet-like endosal implant part / 3 which was smooth over its entire surface as shown in FIG the mucous membrane / the gums were pushed through and this main body 1 was embedded in the jawbone b , an artificial tooth t being attached over a sprout-shaped head 2 or on this head.
Gemäß röntgenoskopischen Beobachtungen, die 6 Monate nach der Ausführung der Operation durchgeführt wuden, war das Gewebe um das Enossqfimplantatteil /3 gut neu gewachsen bzw. gewuchert, und es war keine Bewegung des Enossalimplantatteils /j feststellbar, und noch viel weniger irgendein Bruch des Enossalimplantatteils. According to radiographic observations carried out 6 months after performing the operation wuden, was the tissue around the endosseous part of the implant / 3 well grown or overgrown, and no movement of the endosseous implant part / j was detectable, and much less any fracture of the endosseous part.
Be ispi el 4Example 4
Ein gebogenes, plattenförmiges Einkristall-Saphirmaterial, das durch den EFG-Prozeß, wie er in Abschnitt (I) beschrieben worden ist, erhalten wurde, wurde ge-A curved, plate-shaped single crystal sapphire material produced by the EFG process as described in Section (I) has been described, has been obtained, has been
!0 schnitten und geformt, und die Schrammen, die auf der Oberfläche des Materials durch das Schneiden und Formen ausgebildet worden waren, wurden durch den im Abschnitt (IH)-A. beschriebenen Prozeß entfernt, so daß man eine Druckplatte U für die orthopädische Behandlung eines gebrochenen Knochens erhielt, wobei die Druckplatte /4 über ihre gesamte Oberfläche glatt war und Stiftdurchgangslöcher 7 aufwies, wie in Fig. 4a gezeigt ist. Andererseits wurde, wie F i g. 4b zeigt, ein schraubenartiges Enossalimplantatteil /5 ausgebildet (bzw. wurden mehrere dieser Enossalimplantatteile ausgebildet), das ein äußeres Gewinde 10 hatte, das auf einem Hauptkörper ausgebildet worden war, und das weiterhin ein Angriffs- bzw. Eingriffsteil für die Aufnahme bzw. den Angriff eines Antriebswerkzeugs für ein sechseckiges säulenförmiges Teil hatte, und zwar an seinem Kopf 2, und dieses Angriffs- bzw. Eingriffsteil wurde in der gleichen Weise erhalten, wie bei dem Enossalimplantatteil /1 in Beispiel 1. Die Druckplatte /4 wurde auf dem Umfang eines gebrochenen Armknochens b angebracht, und zwar in dem Zustand des gebrochenen Teils des Armknochens, in dem dieser Ende-an-Ende angeordnet war (mit dem geringstmöglichen Spalt zwischen beiden Enden), und die Druckplatte wurde am Umfang durch die stiftschraubenartigen Enossaümplantatteile /5 befestigt, und zwar indem diese in Stich- bzw. Gewindelöcher eingeschraubt wurden, die im Armknochen b ausgebildet worden waren. Gemäß röntgenoskopischen Beobachtungen, die 6 Monate nach der Ausführung der Operation vorgenommen worden waren, war ein Knochengewebe graduell in dem Spalt im gebrochenen Teil neu gewachsen bzw. gewuchert. Das zeigt, daß die Druckplatte /4 ziemlich natürlich an dem Armknochen b angebracht ist, und zwar trotz der heftigen Bewegung, die vom Armknochen ausgeführt wurde. Darüber hinaus zeigte sich gemäß röntgenoskopischen Beobachtungen, die ein Jahr nach der Operation durchgeführt wurden, kein Anzeichen, daß der Knochen im Knochengewebe in der Nähe der Druckplatte /4 und des stiftschraubenartigen Enossalimplantatteils /5 geschwächt oder zerbröckelt war, und es zeigten sich auch keinerlei Spuren eines Bruchs eines Enossalimplantatteils /5.! 0 was cut and shaped, and the scuffs formed on the surface of the material by the cutting and shaping were cut off by the one in the section (IH) -A. was removed so that a pressure plate U for orthopedic treatment of a broken bone was obtained, the pressure plate / 4 being smooth over its entire surface and having pin through holes 7 as shown in Fig. 4a. On the other hand, as shown in FIG. 4b shows a screw-like endosseous implant part / 5 formed (or several of these endosseous implant parts were formed) which had an external thread 10 which had been formed on a main body and which also had an engaging part for receiving or engaging of a driving tool for a hexagonal columnar part at its head 2, and this engaging part was obtained in the same manner as the endosal implant part / 1 in Example 1. The pressure plate / 4 was broken on the periphery of one Arm bone b is attached in the state of the broken part of the arm bone in which this was arranged end-to-end (with the smallest possible gap between both ends), and the pressure plate was attached to the periphery by the pin screw-like endoscope parts / 5, and by screwing them into puncture or threaded holes that had been formed in the arm bone b . According to radiographic observations made 6 months after the operation was performed, a bone tissue was gradually re-grown in the gap in the broken part. This shows that the pressure plate / 4 is attached quite naturally to the arm bone b despite the violent movement made by the arm bone. In addition, according to radiographic observations made one year after the operation, there was no sign that the bone in the bone tissue near the pressure plate / 4 and the pin screw-like endosseous implant part / 5 was weakened or crumbled, and no trace was found a fracture of an endosseous implant part / 5.
Wie sich aus der Beschreibung und den oben beschriebenen und veranschaulichten Beispielen entnehmen läßt, ergeben sich aufgrund der Erfindung solche charakteristischen Eigenschaften, wie mechanische Festigkeit, die dem Einkristall inhärent ist, ausgezeichnete Flexibilität und hervorragende Verwandtschaft gegenüber dem umgebenden Gewebe bei der vollen Verwendung, indem bei der Erfindung Einkristall-Saphir-Keramik als Material für ein Implantat verwendet wird, das zu einer gewünschten Konfiguration geformt und auf seiner gesamten Oberfläche einer Endbehandlung unterworfen wird, durch die es eine glatte Oberfläche erhält, und zwar dadurch, daß die scharfen Kanten und die durch Schneiden hervorgerufenen Schrammen auf der Oberfläche des Materials entfernt werden. Demgemäß kann das Implantat gemäß der Erfindung selbst dann,As can be seen from the description and the examples described and illustrated above can, due to the invention, such characteristic properties as mechanical strength, inherent to the single crystal, excellent flexibility and kinship to it the surrounding tissue in full use by using single crystal sapphire ceramic in the invention is used as a material for an implant, which is formed into a desired configuration and on its entire surface is subjected to a finishing treatment that gives it a smooth surface, namely in that the sharp edges and the scratches caused by cutting on the Surface of the material to be removed. Accordingly, the implant according to the invention can even then
1111th
wenn es sehr klein ausgeführt wird, z. B. mit einem Durchmesser von 3 mm, was bisher bei polykristalliner Keramik unmöglich war, äußeren Kräften genügend widerstehen, so daß es möglich geworden ist, die Begrenzung des Bereichs und der Ausbildung eines Implantatteils auf diesen Grad herabzusetzen.if it is made very small, e.g. B. with a Diameter of 3 mm, which was previously impossible with polycrystalline ceramics, withstand external forces sufficiently, so that it has become possible to limit the area and formation of an implant part to be reduced to this level.
Beim Essen von harten Lebensmitteln gibt der Kieferknochen auch nach, und beim Bewegen eines Arms gibt der Armknochen auch nach. Aber da das Implantat nach der Erfindung eine ausgezeichnete Flexibilität hat, gibt es auch einem Druck der beschriebenen Art in Ansprechung auf ein solches Nachgeben des Kieferknochens und des Armknochens nach, was zur Folge hat, daß das Implantat weniger bruchanfällig ist. Weiterhin hat das Implantat nach der Erfindung keine Gefahr der Entwicklung von Knochengeschwüren bzw. Knochenkrebs zur Folge, sondern es ist dem Neuwachsen bzw. Nachwuchern eines umgebenden Gewebes positiv bzw. zwangsweise förderlich, weil das im Implantat verwendete Material Keramik ist, und weil das Implantat keine scharfen End"<anten hat und darüber hinaus auf der Oberfläche glatt ist. Und schließlich ist das Implantat auch frei von Toxizität und infolgedessen erfordert es nicht die Möglichkeit einer solchen Herausnahme eines Implantatteils durch erneute Operation, wie es der Fall bei einem Implantat aus Metall ist.The jawbone also gives way when eating hard foods, and when moving an arm the arm bone also gives way. But there the implant according to the invention has excellent flexibility, there is also a print of the type described in FIG Responding to such yielding of the jawbone and arm bone, which results in that the implant is less prone to breakage. Furthermore, the implant according to the invention has no risk of The development of bone ulcers or bone cancer, but it is the new growth or Regrowth of a surrounding tissue positive or inevitably beneficial because that used in the implant Material is ceramic, and because the implant has no sharp end "<antennas and beyond on the Surface is smooth. Finally, the implant is also toxicity-free and, as a result, requires not the possibility of such a removal of an implant part by re-operation, as is the case in the case of an implant made of metal.
Nachstehend seien die Mikrophotographien gemäß den F i g. 4 bis 8 näher erläutert:The following are the photomicrographs shown in FIGS. 4 to 8 explained in more detail:
Die Fig.4 ist eine Mikrophotographie in tausendfacher Vergrößerung, die den Oberflächenzustand eines Einkristall-Saphirkeramikelements zeigt, nachdem das Element aus dem Schmelztiegel gezogen worden ist. Die F i g. 5 zeigt eine der F i g. 4 ähnliche bzw. gleichartige Photographie, jedoch in dem Zustand des Elements, der sich nach dessen Schneiden und Bearbeiten ergibt. F i g. 6 ist eine der F i g. 5 gleichartige bzw. ähnliche Photographie, jedoch wurde sie gemacht, nachdem das Element einem chemischen Hochtemperaturpoiieren mit geschmolzenem Salzs unterworfen worden war. Schließlich ist Fig.7 eine der Fig.5 ähnliche bzw. gleichartige Photographie. jedoch wurde sie aufgenommen, nachdem das Element einem Hochtemperatur-Feuerpolieren mit Wasserstoff ausgesetzt worden war. Endlich zeigt Fig.8 eine der Fig.5 ähnliche bzw. gleichartige Photographie, wobei das Element aber anfänglich einem chemischen Hochtemperaturpolieren und danach einem Hochtemperatur-Feuerpolieren ausgesetzt wurde.Fig. 4 is a photomicrograph in thousands Magnification showing the surface condition of a single crystal sapphire ceramic element after the Element has been pulled from the crucible. The F i g. 5 shows one of the FIGS. 4 similar or similar Photography, but in the condition of the element that results after it has been cut and processed. F i g. 6 is one of the F i g. 5 similar or similar photograph, but it was taken after the Element had been subjected to high temperature chemical polishing with molten salt. Finally, FIG. 7 is a similar or similar to FIG. similar photography. however, it was added after the element was subjected to high temperature fire polishing had been exposed to hydrogen. Finally, FIG. 8 shows a similar or similar to FIG. Similar photograph, but with the element initially subjected to high temperature chemical polishing and then subjected to high temperature fire polishing.
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen soFor this purpose 4 sheets of drawings like this
5555
6060
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