JP5363833B2 - インプラントフィクスチャー - Google Patents

Description

本発明は、例えば、歯科、整形外科、形成外科、口腔外科等の分野において、人工歯、人工骨として用いられるインプラントフィクスチャーに関する。

近年、人工歯根、人工骨などのインプラントフィクスチャーを生体に挿入し、失われた機能を回復させる、いわゆるインプラントテクノロジーが注目されている。

例えば、歯科の分野では、図９に示すように、歯の欠損した部位の歯肉１０１を切開した後、ドリル等を用いて顎骨１０７（緻密骨１０７ａ及び海綿骨１０７ｂ）に所定の大きさの埋入窩１０３を形成し、その埋入窩１０３にインプラントフィクスチャー１０５のうちの埋設部１０５ａを埋入する。そして、一定の保持期間を設け、インプラントフィクスチャー１０５の表面と、その表面に接する緻密骨１０７ａ及び海綿骨１０７ｂとをミクロレベルで結合させる（骨結合）。次に、インプラントフィクスチャー１０５の露出部１０５ｂに、直接、又はアバットメントを介して、上部構造（クラウン）１０９が取り付けられる（特許文献１参照）。

特開２００８−２４５９９４号公報

インプラントフィクスチャー１０５の形状や、それを埋入する場所の条件によっては、上部構造１０７に咬合圧が負荷されたとき、埋設部１０５ａに接する海綿骨１０７ｂに、局所的に大きな応力がかかってしまう。例えば、図９に示す例では、露出部１０５ｂ及び上部構造１０９が埋設部１０５ａ対し傾斜しているため、上部構造１０９のうち、埋設部１０５ａの中心軸から外れた位置１０９ａに咬合圧が加わる。前記の咬合圧が加わった場合、緻密骨１０７ａは硬く、この部分に接している埋設部１０５ａは動きにくいため、埋設部１０５ａは、緻密骨１０７ａに接している部分１１１を支点として、先端部１１３付近を図９におけるＸ方向に回転させようとする。その結果、海綿骨１０７ｂのうち、Ｘ方向側から埋設部１０５ａに接する部分には、局所的に大きな応力が加わる。すると、その部分の海綿骨１０７ｂに局所的に大きな応力が加わることによって、いわゆる骨吸収を生じる。骨吸収とは、大きな圧力がかかることで、骨が分解もしくは破壊される現象である。海綿骨１０７ｂで骨吸収が生じると、その周辺の体液は酸性となり、骨の分解と破壊がさらに促進される。この状態が継続されると、骨吸収により海綿骨１０７ｂが脆弱になるとともに、インプラントフィクスチャー１０５と海綿骨１０７ｂとの結合力が低下するので、インプラントフィクスチャー１０５が移動してしまったり、ぐらついてしまったり、場合によっては脱落してしまうこともある。

本発明は以上の点に鑑みなされたものであり、骨吸収を起こしにくいインプラントフィクスチャーを提供することを目的とする。

本発明のインプラントフィクスチャーは、略円筒状の本体部を備え、前記本体部は、その側面の一部を切り欠いた形状を有し、前記切り欠きにおける切断面に相当する領域が、下記（ａ）又は（ｂ）の条件を満たし、前記領域と、前記本体部の側面における前記領域以外の部分との境界の形状が、面取り形状又はＲ形状であることを特徴とする。
（ａ）平面から成る
（ｂ)前記本体部の円周方向における曲率が、前記領域以外の部分における前記曲率より小さい曲面から成る
インプラントフィクスチャーは、その形状や、それを埋入する場所の条件によっては、使用時に加わる力（例えば、歯科の分野では咬合圧）に起因して、接する骨に対し、大きな応力を加えてしまう。

しかしながら、本発明のインプラントフィクスチャーは、略円筒状の本体部における側面の一部を切り欠いて生じる切断面に相当する領域であって、前記（ａ）又は（ｂ）の条件を満たす領域を有し、その領域を、骨に対して強く当たる面とすることができる。この領域は、前記（ａ）又は（ｂ）の条件を満たすので、骨に対し押しつけられたとしても、局所的に大きな応力をかけてしまうことがない。その結果として、骨吸収を防止することができる。

なお、前記領域は、必ずしも、略円筒状の部材における一部を切り欠いて形成する必要はなく、結果として、そのような形状を有していればよい。

前記本体部の長手方向における長さＨに対する、前記領域の前記長手方向における長さｈの比率ｈ／Ｈは、０．１〜０．６の範囲内であることが好ましい。

前記領域は、前記本体部の先端付近に形成されていることが好ましく、特に、前記本体部の先端を含むように形成されていることが好ましい。前記領域が前記本体部の先端を含むとは、前記本体部の先端が、前記領域の内部又はその境界線上に位置することをいう。

前記領域と、前記本体部の側面における前記領域以外の部分との境界の形状は、面取り形状、又はＲ形状である。ここで、面取り形状とは、上述した境界における角部を平らに削り落としてなる形状である。また、Ｒ形状とは、上述した境界における角部を丸く削ってなる形状である。

インプラントフィクスチャー１の外観を表す正面図である。 図１のＡ−Ａ断面における断面図であり、（ａ）は領域５が平面の場合を表し、（ｂ）は領域５が曲面の場合を表す。 インプラントフィクスチャー１の使用方法を表す説明図である。 インプラントフィクスチャー１の各部分における圧縮応力の分布を示す説明図である。 領域５に接する海綿骨１１ｂにかかる圧縮応力を示すグラフである。 比較例のインプラントフィクスチャーの各部分における圧縮応力の分布を示す説明図である。 比較例のインプラントフィクスチャーによって海綿骨１１ｂにかかる圧縮応力を示すグラフである。 （ａ）は図１のＡ−Ａ断面における断面図であり、（ｂ）は、領域５と、埋設部１ａの側面における領域５以外の部分との境界Ｄにおける面取り形状を表し、（ｃ）は、領域５と、埋設部１ａの側面における領域５以外の部分との境界ＥにおけるＲ形状を表す。 従来のインプラントフィクスチャーの外観を表す正面図である。

本発明の実施形態を説明する。

ａ）インプラントフィクスチャー１の構成
インプラントフィクスチャー１の構成を、図１及び図２に基づいて説明する。図１はインプラントフィクスチャー１の正面図であり、図２（ａ）は、図１のＡ−Ａ断面における断面図である。

インプラントフィクスチャー１は、生体に埋設される埋設部（本体部）１ａと、生体から露出し、上部構造物が装着される露出部１ｂとから成る。図１に示すように、露出部１ｂの長手方向は、埋設部１ａの長手方向に対し、屈折している。なお、この屈折の角度は、インプラントフィクスチャー１を埋設する場所に応じて、埋設部１ａを埋設する方向と、露出部１ｂの方向とを適切なものとするために適宜設定される。
埋設部１ａは、基本的には、先端（図１では下方）にゆくほど直径が小さくなる円筒状の形状を有し、その側面のうち、上端付近には、断面６角形のナット部３が形成されている。このナット部３にスパナ等を装着し、埋設部１ａを回転させることにより、埋設部１ａを生体にねじ込むことができる。
また、埋設部１ａの先端１９付近には、円筒における一部を斜めに切り欠いたような形状が形成されている。埋設部１ａの側面のうち、この切り欠きにおける切断面に相当する部分を領域５とする。図１に示すように、領域５は、埋設部１ａの側面のうち、露出部１ｂが屈折する方向（図１では右側）とは逆方向（図１では左側）に形成されている。領域５は平面であり、その下端は、埋設部１ａの先端１９と一致する。
埋設部１ａの長手方向における長さＨに対する、領域５の長手方向における長さｈの比率ｈ/Ｈは、０．１〜０．６である。

前記比率ｈ/Ｈと、後述する傾斜角度αとは、連動して設定することができる。例えば、傾斜角度αが５〜１０°の場合、比率ｈ/Ｈは、０．１〜０．３（好ましくは０．１５〜０．２５）とすることができる。また、傾斜角度αが１０°以上の場合、比率ｈ/Ｈは、０．２〜０．６（好ましくは０．２５〜０．４５）とすることができる。

図２（ａ）に、領域５を含み、埋設部１ａの長手方向に直交する断面での、埋設部１ａの断面図を示す。領域５は平面であるため、図２（ａ）に示す断面では、領域５は直線となる。なお、図２（ａ）における点線は、埋設部１ａの側面のうち、領域５以外の部分と同じ曲率の弧を、領域５の部分に外挿したものである。断面では、この弧と、領域５以外の部分の側面とで円を形成する。
埋設部１ａのうち、ナット部３及び領域５以外の部分には、埋設部１ａを生体にねじこむためのネジ溝７が螺旋状に形成されている。
なお、領域５の形状は、平面ではなく、図２（ｂ）に示すような、曲面であってもよい。この曲面は、外側に向かって膨らんでいる（外側に凸である）が、埋設部１ａの円周方向での曲率において、領域５以外の部分より小さい（すなわち、埋設部１ａの断面において、領域５の曲率は、他の部分の曲率より小さい）。なお、図２（ｂ）における点線は、図２（ａ）の場合と同様である。

埋設部１ａの長手方向における長さは、通常、７〜１５ｍｍである。また、埋設部１ａの、長手方向に直交する断面における径は、通常、３．２〜５．０ｍｍである。

インプラントフィクスチャー１は、次の方法で製造できる。まず、ジルコニアセラミックスの粉末から成る成形体を、粉末プレス法により作成する。次に、この成形体を炉の中で１３００〜１５００℃にて焼成し、セラミックス焼結体を得る。このセラミックス焼結体を、ダイヤモンドツールを研削治具として有するマシニングセンターにより、図１及び図２（ａ）（又は図２（ｂ））に示す形状に機械加工し、インプラントフィクスチャー１を得る。

また、その他の方法として、図１及び図２（ａ）（又は図２（ｂ））に示すインプラントフィクスチャー１の型を予め作成しておき、その型を用いて粉末プレス法で製造してもよい。さらに、一般的に用いられるセラミックスの成形技術を用いて製造することもできる。
なお、インプラントフィクスチャー１の表面は、さらに、フッ酸等を用いて、細かい（突起部５や凹部７の大きさに比べて小さい）凹凸をつけることができる。この細かい凹凸としては、５〜２５μｍの大きさの孔が多数形成されたものが好ましい。
（ｂ）インプラントフィクスチャー１の使用方法
インプラントフィクスチャー１の使用方法を、図３に基づいて説明する。まず、歯の欠損した部位の歯肉９を切開した後、ドリル等を用いて顎骨１１（緻密骨１１ａ及び海綿骨１１ｂ）に所定の大きさの埋入窩１３を形成し、その埋入窩１３にインプラントフィクスチャー１のうち、埋設部１ａを埋入する。そして、一定の保持期間を設け、インプラントフィクスチャー１の表面と、その表面に接する顎骨１１とをミクロレベルで結合させる（骨結合）。次に、所定の保持期間の後、インプラントフィクスチャー１に、直接、又はアバットメント（図示略）を介して、上部構造（クラウン）１５を取り付ける。
図３に、噛み合わせによって加わる咬合圧の方向Ｂと、アバットメントの軸方向Ｃとを示す。この方向Ｂと方向Ｃとの成す角度を傾斜角度αとする。
（ｃ）インプラントフィクスチャー１が奏する効果
前記（ｂ）のようにインプラントフィクスチャー１を使用した場合、露出部１ｂ及び上部構造１５が埋設部１ａ対し傾斜しているため、上部構造１５のうち、埋設部１ａの中心軸から外れた位置１５ａに咬合圧が加わる。前記の咬合圧が上部構造１５に加わった場合、緻密骨１１ａは硬く、この部分における埋設部１ａは動きにくいため、埋設部１ａは、緻密骨１１ａに接している部分１７を支点として、先端部１９付近を、図３におけるＸ方向に回転させようとする。なお、Ｘ方向は、インプラントフィクスチャー１をその長手方向（図３における下方向）に押し込む力と、インプラントフィクスチャー１を回転させようとする力との合力の方向となる。

しかしながら、埋設部１ａが前記のように回転しようとした場合、埋設部１ａにおいて海綿骨１１ｂに押し当てられる部分には、平面（又は曲率が小さい曲面）から成る領域５が形成されている。そのため、埋設部１ａが前記のように回転しようとした場合でも、海綿骨１１ｂに対し、局所的に大きな応力が加わることはなく、海綿骨１１ｂの骨吸収は生じない。
前記の効果は、シミュレーションにより確認することができる。すなわち、上述した形状を有するインプラントフィクスチャー１を、前記（ｂ）のように使用した場合、インプラントフィクスチャー１に接する海綿骨１１ｂにかかる応力（圧縮応力）をシミュレーションにより計算した。図４に、インプラントフィクスチャー１の各部分における圧縮応力の分布を示す。図４における円筒状の部分が埋設部１ａを表し、その右下の部分が領域５を表す。また、図５に、領域５に接する海綿骨１１ｂにかかる圧縮応力を示す。なお、このシミュレーションでは、咬合圧を継続的に加えており、図５の横軸は、インプラントフィクスチャー１に咬合圧を加え始めてから経過した時間である。また、図５の縦軸は、圧縮応力を示し、負の値であって、絶対値が大きいほど、圧縮応力が大きいことを表す。
また、以下の比較例についても、同様に、シミュレーションにより圧縮応力を計算した。
（比較例）基本的には本実施例のインプラントフィクスチャー１と同様であるが、埋設部１ａに領域５を形成していない（埋設部１ａは、切り欠かれた部分がなく、長手方向に直交する断面はどこでも円である）インプラントフィクスチャー
比較例についての圧縮応力の分布を図６に示す。また、図７は、比較例において、インプラントフィクスチャー１の領域５に対応する位置（ただし、比較例では、領域５は形成されておらず、円筒の曲面がそのまま残っている）にかかる応力（圧縮応力）を示す。
図４、図６のように、埋設部１ａが顎骨１１に対し斜めに埋入され、咬合圧の方向Ｂに対し埋設部１ａの長手方向が傾いている場合でも、咬合圧が加わると、埋設部１ａを回転させようとする力が加わる。
図５と図７との対比結果から明らかに、本実施例のインプラントフィクスチャー１により生じる圧縮応力は、比較例のインプラントフィクスチャーにより生じる圧縮応力より遙かに小さい（約１／１０である）。
尚、本発明は前記実施の形態になんら限定されるものではなく、本発明を逸脱しない範囲において種々の態様で実施しうることはいうまでもない。
例えば、インプラントフィクスチャー１の材質は、他のセラミックスや金属（例えばチタン）であってもよい。
また、露出部１ｂと埋設部１ａとの成す角度は、前記実施例における角度には限定されず、インプラントフィクスチャー１を使用する場所の状況に応じて適宜設定できる。また、露出部１ｂと埋設部１ａとは、一直線をなしてもよい。
また、埋設部１ａにおいて領域５を形成する場所は、前記実施例の場所には限定されず、インプラントフィクスチャー１の形状やインプラントフィクスチャー１の使用状況に応じて、顎骨１１に強く押しつけられ易い場所に適宜形成することができる。

また、領域５と、埋設部１ａの側面における領域５以外の部分との境界Ｄ（図８（ａ）参照）における形状は、図８（ｂ）に示すように、平らな切断面Ｙにより角を面取りされた面取り形状であってもよいし、図８（ｃ）に示すように、角を丸く加工されたＲ形状であってもよい。また、反対側の境界Ｅにおいても同様である。

１・・・インプラントフィクスチャー、１ａ・・・埋設部、１ｂ・・・露出部、
３・・・ナット部、５・・・領域、７・・・ネジ溝、９・・・歯肉、
１１・・・顎骨、１１ａ・・・緻密骨、１１ｂ・・・海綿骨、１３・・・埋入窩、
１５・・・上部構造

Claims (3)

1. 略円筒状の本体部を備え、
   前記本体部は、その側面の一部を切り欠いた形状を有し、
   前記切り欠きにおける切断面に相当する領域が、
   下記（ａ）又は（ｂ）の条件を満たし、
   前記領域と、前記本体部の側面における前記領域以外の部分との境界の形状が、面取り形状又はＲ形状であることを特徴とするインプラントフィクスチャー。
   （ａ）平面から成る
   （ｂ)前記本体部の円周方向における曲率が、前記領域以外の部分における前記曲率より小さい曲面から成る
2. 前記領域は、前記本体部の先端を含むように形成されていることを特徴とする請求項１記載のインプラントフィクスチャー。
3. 前記本体部の長手方向における長さＨに対する、前記領域の前記長手方向における長さｈの比率が、０．１〜０．６の範囲内であることを特徴とする請求項１又は２に記載のインプラントフィクスチャー。