DK173541B1 - Kunstig tandkrone - Google Patents

Description

i DK 173541 B1

Opfindelsen angår en kunstig tandkrone af den art, der er angivet i krav l's indledning.

I US patentskrift nr. 4 575 340 er beskrevet en forud 5 fremstillet støttepille, der bruges i forbindelse med en forud fremstillet manchetlignende hatte, der er teleskopisk tilpasset støttepillen. Denne hætte er fremstillet ved en kendt voksfortrængningsmetode af et ædelt eller uædelt metal.

t 10

Fig. 1 viser forskellige alternative konstruktioner af kendte, kunstige tandkroner på naturlig rod (1.1), på fyldt rod (1.2), på implantat (1.3) og på bro-konstruktion(1.4). 1 denne figur er A = facet, B = 15 hætte, C = støttepille, D * pulp, E = naturlig tandrod, F = rodfyldning, G = rodkanalstift, H = tandrodsimplantat, I bjælke med en hængende, tand. Det ses af figuren, at de kunstige tandkroner er formgivet som en hætte (B) med facet (A). De er fæstnet på en støttepille (C) med cement 20 eller er mekanisk forenet. Kronerne er fremstillet ud fra forskellige materialer, såsom metal, porcelæn-, glas eller kombinationer deraf, og plast kan også anvendes.

Kunstige tandkroner bliver i dag hovedsageligt fabrikeret 25 på følgende måde: En tandlæge forbehandler en tand, på hvilken en tandkrone skal fæstnes i munden på en patient.

Et aftryk tages, og med dette aftryk fremstilles kopi af genstanden i gips. På denne model fremstiller en dentaltekniker en krone i voks. Der skal tages hensyn til nabo-30 tænderne, og dentalteknikeren skal have modeller af begge kæber. En støbt kanalstift i voks fæstnes på en af form delene af vokskronen. Vokskronen løsnes fra gipsmodellen. Vokskronen med den støbte kanalstift indføres i en metalring med støbemasse. Vokset brændte ud, og en krone kan 35 støbes i ædelt eller uædelt metal. Den støbte krone kan i nogle tilfælde dækkes af en facet fremstillet af porcelæn 2 DK 173541 B1 for at opnå en farve af tandkronen magen til farven af de naturlige tænder. I stedet for porcelæn kan bruges plastmaterialer .

5 Fabrikationen af tandkroner i glas er nært beslægtet med den teknik, som er beskrevet ovenfor med den forskel,at der efter støbningen males et tyndt lag porcelæn på overfladen, og der brændes for at give tandkronen en individuel tandfarve.

10

Tandkroner fabrikeret hovedsageligt af porcelæn kan være fremstillet ved konventionel dental porcelænsteknik på en plade fremstillet af en ædel eller uædel, metal-legering. Porcelænskroner kan også være fremstillet ved konventio-15 nel dental porcelænsteknik på en model af støttepillen. Materialet til denne model undergår ingen dimensionsændringer ved opvarmning op til 1200 °C. Når tandkronen er færdig, fjernes modellen fra støttepillen ved sandblæsning. De ovenfor beskrevne komplicerede og tids-20 forbrugende metoder bruges i dag til fabrikation af kroner, som vil passe på individuelt forbehandlede naturlige tænder, på forud fremstillede støttepiller for implantat og på forud fremstillede stifter for fastgørelse af tandkroner til rodfyldte tænder.

25 EP-A1-0 030 850 Al beskriver en kunstig tandkrone omfattende en hætte og en facet, hvilken hætte er forud-fremstillet af et bio-kompatibelt materiale, f.eks. et materiale med mere end 50 vægt-% Al;03 med en relativ 30 tæthed på fortrinsvis mere end 80%, og som ikke krymper under fremstillingen.

Problemet med det materiale, som nu bruges (porcelæn, glas etc.) i kunstige tandkroner er deres skørhed, hvil-35 ket ofte fører til tidligt brud, og disse kunstige kroner skal erstattes mere eller mindre jævnligt.

DK 173541 B1 3

Formålet med den foreliggende opfindelse er at tilvejebringe en kunstig tandkrone af den indledningsvis nævnte art, der er lettere at fremstille og dermed billi-5 gere og desuden har højere styrke og nøjagtighed under formning.

Dette formål er opnået ifølge opfindelsen ved at indrette den indledningsvis nævnte kunstige tandkrone som angivet 10 i den kendetegnede del af krav 1.

Opfindelsen gør det muligt at fremstille en kunstig tandkrone ved at benytte tæt sintret, høj-styrke keramisk materiale, forudsat at kravet til høj styrke, nøjagtighed 15 af formen (dvs. kompensation for krympning under sintring) kan kombineres med kravet til anvendelsen af porcelæn i forbindelse med brænding, vedhængning, og æstetik.-

Ifølge opfindelsen er der tilvejebragt en kunstig tand-20 krone, hvori hætten er forud fremstillet i et biokompatibelt materiale, dvs. den indre kavitet har fået sådanne dimensioner, at den kan passe til en støttepille, som kan være en del af et implantat, en rodkanalstift eller en del af en bro. Et biokompatibelt materiale for 25 hætter er et materiale, som ikke er giftigt og ikke skader vævet i munden og ikke giver uønskede system-effekter. Desuden må dette materiale ikke give nogen affarvninger eller anden uønsket effekt på facetmaterialet.

Kronen fastgøres med cement eller er mekanisk forenet, f.

30 eks. skruet sammen.

Opfindelsen muliggør en betydelig forenkling af håndværket for dental-teknikerne. Ved hjælp af gipsmodeller af de to kæber og med den forud fremstillede hætte på model-35 len af støttepillen kan dental-teknikeren lave den sidste konstruktion af tandkronen og samtidig kontrollere dens 4 DK 173541 B1 funktion og størrelse. For at fremstille facetten kræves en porcelænsovn eller et apparatur for presning af kompo-sit-facetter. Metoden til fremstilling af en tandkrone ifølge opfindelsen til en eksisterende støttepille for-5 mindsker væsentligt produktionstiden for tandkroner, og samtidig øges styrken og nøjagtigheden af formen.

Hætten, der indgår i tandkronen ifølge opfindelsen, er fortrinsvis fremstillet af et tæt sintret, høj-styrke ke-10 ramisk materiale ved pulver-metallurgiske metoder. Det har vist sig, at det er muligt at komprimere og sintre et keramisk pulver beregnet til presning til en hætte for kunstige tandkroner. Hætten bliver hensigtsmæssigt slebet før sintring, så at kun mindre tilpasninger er nødvendige 15 efter sintring. På den opnåede hætte opbygges facetten, så slutproduktet vil være en tandkrone, der passer til den eksisterende støttepille og til hele tandsættet.

Det keramiske pulver kan være fremstillet ved adskillige 20 for fagmanden velkendte metoder. Traditionel pulver-metallurgisk teknik kan bruges, idet de forskellige komponenter blandes og formales under tørre eller våde betingelser med vand eller et uorganisk opløsningsmiddel (for eksempel alkoholer}. Såkaldt SOL-GEL teknik kan 25 også bruges, hvis forskellige oxidmaterialer er aflejret sammen fra en vandig opløsning eller er udfældet sammen med metalaloxider i for eksempel vandfri alkohol vedkontrolleret tilsætning af vand.

30 En kombination af forskellige teknikker kan også anvendes i forbindelse med SOL-GEL teknik til at aflejre et lag af et ønsket metaloxid på et pulvermateriale. Til det keramiske pulver sættes pulpsmøremidler eller andre organiske bindemidler afhængig af valget af formningsmetoden, hvis 35 det behøves på et passende tidspunkt af processen.

5 DK 173541 B1

Andre fremstillingsmetoder for det keramiske materiale er også mulige, såsom reaktionssintring, hvor et passende metal oxideres, nitrideres etc. For eksempel kan alumini-um/aluminiumoxid oxideres under forsigtigt kontroleret 5 behandling til aluminiumoxid. Disse metoder tillader præ-formning eller armering med fibre, for eksempel i et filt vædet med flydende metal.

Mange af de monolitiske keramiske materialer, der er bio-10 kompatible, kan være skøre, hvis de ikke er sintret til næsten fuld tæthed, dvs. mere end 98 % og fortrinsvis 99.5 % af den teoretiske tæthed. Imidlertid kan disse keramiske materialer være styrket ved forskellige hærdningsprocesser. Fint fordelte partikler, plader, duske 15 eller fibre hæver brudsejgheden af kompositmaterialet. Typiske additiver er nitrider, carbider, borider eller blandinger deraf af overgangsmetaloxider af gruppe IV-VI eller af grundstofferne Al eller Si. Hærdning kan også opnås ved såkaldt transformationshærdning, dvs. tilsæt-20 ninger af ustabiliseret Zr0; eller Zr0;, der stabiliseres med Y;05, MgO eller CaO. Tilsætningerne af disse sidste oxider skal ikke overskride 25 vægt-%, men bør være over 2 vægt-%. Det bedste resultat får man med 3-12 vægt-%.

25 Ifølge opfindelsen fås kunstige keramiske tandkroner, der udmærker sig ved at være fremstillet af et brugsfærdigt pressepulver med tilsætninger af smøremidler og/eller andre organiske bindemidler. Pulveret bliver koldt isosta-tisk komprimeret, uniaksialt presset, slipstøbt, tryk-30 støbt, sprøjtestøbt eller komprimeret på anden måde. Det komprimerede legeme har sådanne dimensioner, at det efter krympning under den følgende sintring til høj tæthed med stor nøjagtighed har den ønskede endelige geometriske indre form. Det er vigtigt, at det keramiske materiale er 35 sintret til lukket porøsitet, hvilket for et oxidmateriale betyder mindst 95 % af den teoretiske tæthed, men for 6 DK 173541 B1 at garantere god mekanisk styrke skal materialet fortrinsvis have en tæthed over 98 medens tæthed over 99.5 % giver den bedste styrke.

5 Sintringen finder sted i vacuum, under normalt atmosfærisk tryk eller under forøget tryk i forbindelse med overtrykssintring eller varm isostatisk kompression, alternativt varm presning. Rene oxidmaterialer, såsom Al;0,Ti0;/ MgO, ZrO;, MgAl;04, Al;Ti05 etc. eller Si02 og 10 silicater, kan være sintret i fri luft, men nogle kompo-sitter skal sintres i inert eller kontrolleret atmosfære.

Hætten gives en sådan ydre form, at den følgende opbygning af facetten lettes. Den ydre form kan for eksempel være cylindrisk eller let konisk. Tværsnittet kan for ek-15 sempel være cirkelrundt, ovalt eller kantet. Formen kan også være sådan, at den omtrent er lig med naturlige tænder. Hvis dentalporcelæn anvendes som facet med en af termisk ekspansionkoefficient tilpasset materialet i hætten, vil dette porcelæn hænge bedre fast til hætten. I 20 tilfælde af A1203 eller andre glas formende oxyder, vil der være en "kemisk binding" mellem A1;03 og porcelæn.

Det indebærer, at den ydre overflade af hætten ikke behøver noget tilbageholdelseselement. Når man bruger andre facetmaterialer,for eksempel plast, kan der kræves andre 25 mekaniske tilbageholdelseselementer, for eksempel furer, udgravninger eller på hætten sintrede tilbageholdelseselementer.

De keramiske hætter fremstilles fortrinsvis i stor stil 30 ved uniaxial kompression. Derved anvendes en dorn svarende til den kunstige støttepille, til hvilken kronen skal passe. Dornen, som er fremstillet af et hærdeligt stål, der er hærdet efter fremstillingen, har en sådan størrelse, at hætten efter sintringen og svind skal have den øn-35 skede pasform til den omhandlede naturlige eller kunstige støttepille. Under kompressionen placeres dornen på ud- 7 DK 173541 B1 støderen, og den vil give den indre form af hætten, dvs. formen, som vil passe til den forud fremstillede støttepille. Den ydre form af hætten kan være fremstillet under kompressionen med det øvre og nedre pressestempel, men 5 den ydre form kan også være opnået ved slibning, fortrinsvis før sintringen.

Det keramiske base-materiale i hætten omfatter fortrinsvis en eller flere biokompatible oxider (herunder 10 phosphater, silicater og sulfater) med additiver af car-bider, silicider, nitrider eller borider med eller uden bindemiddelmetal foruden konventionelle sintringmidler. Oxidblandingerne kan omfatte enkelte oxidfaser, såsom A1:03 + MgO, eller delvis eller helt reagerede nye ox-15 ider, såsom MgAl;03. Ligeledes kan tilstedeværelsen af SiO;-tilsætninger efter sintring danne både en glas-fase eller krystallinske faser såsom remanent Si0: eller dannede silicater.

20 Base-materialet kan også omfatte anden forædlet keramik, der er biokompatibelt, såsom nitrider, oxynitrider, car-bider etc. Eksempler på de to førnævnte materialer er Si3Nj, Si;N:0, sialon, AIN, A10N etc. Eksempler på biokompatible oxider, som kan danne base-matrice for den kera-25 miske genstand, er ildfaste oxider, såsom A1;03, TiO:,

MgO, Si0;, ZrOj og Zr02 med additiver i mindre mængder indtil 10 mol% Y;03 eller MgO (delvis eller totalt stabiliseret ZrO;) . Komponenterne kan være tilstede som partikler med en størrelse på 25 jim, fortrinsvis 10 μπι, 30 og/eller som duske (hår-formede enkeltkrystaller) med et forhold mellem længde og diameter på 5, fortrinsvis 10, og/eller fibre (polykrystallinsk) med en diameter på 10 jim, og eller som enkelkrystalplader med en omtrentlig diameter på 5-50 jim, fortrinsvis 5-20 pro, og en tykkelse på 35 1-10 μιη, fortrinsvis 1-4 jim. Mængden af partikler, duske, fibre og eller plader bør ikke overskride 60 vol%, for- 8 DK 173541 B1 trinsvis mindre end 40 vol%. Eksempler på disse indbefattede komponenter er SiC, TiN, TiC, TiB;, Si3N.i, eller andre biokompatible carbider eller nitrider af overgangsmetal-grupperne IV, V eller VI.

5 I en foretrukken udførelsesform omfatter det keramiske materiale fortrinsvis 85 % af Al-Os med additiver af konventionelle sintringsmidler. For at forøge styrken kan der tilsættes 25 vægt%, fortrinsvis 3-12vægt% ZrO, 10 og/eller 5-40 vægt%, fortrinsvis 10-30 vægt%, SiC-duske.

For at få en passende farve kan man vælge farvede komponenter. Additiver, for eksempel 0.1-10 vægt%,fortrinsvis 0.5-5 vægt%, TiN og/eller ZrN vil give A1;03 baserede hætter en svagt gul nuance.

15

Til nogle formål kan det være hensigtsmæssigt at overtrække hætten før beklædningen med i det mindste et tyndt lag på 1-10 μια af for eksempel A1303 eller TiN. Belægningen udføres på i og for sig kendt måde, for eksem-20 pel ved kemisk dampaflejring (CVD) eller ved fysisk dampaflejring (PVD) .

Eksempel 25 Facetter til en støttepille med en sekskantet form af titan for implantat, højde = 4 mm og afstand mellem parallelle sider = 3.3 mm, blev uniaksialt komprimeret imod en dorn med en form svarende til støttepillen. Dornen havde en sådan størrelse, at den tillod et svind på 17 % under 30 sintringen. Den var placeret som udstøder til et cylindrisk redskab med en diameter på 6.2 mm. Pulveret, der anvendtes til kompressionen havde den omtrentlige sammensætning 95.75 vægt% A1;03, 4 vægt-% Zr0; og 0.25 vægt% MgO og et pulver med henholdsvis 99.75% af A1^03 og 0.25 % 35 MgO. Sintringen blev udført i luft, i løbet af 2 timer ved 1600 °C. Efter sintringen havde emnerne en relativ 9 DK 173541 B1 tæthed på 99,5 % og følgende ydre dimensioner: Diameter = 5 mm og højde = 8.9 mm. Emnet blev slebet cylindrisk med dornen ned til en diameter på 4.8 mm, og kommercielt disponibelt dentalporcelæn blev brændt på overfladen. Det 5 første lag porcelæn indeholdt ca. 50 %A1^03 og blev brændt ved 1150 °C i 15 minutter. Under opvarmningen stod ovnen under vacuum, men når sluttemperaturen under brændingen var nået, blev brændingen udført under atmosfærisk tryk. Resten af kronen blev brændt ved 1050 °C. Det den-10 tale porcelæn reagerede kemisk med alumiumoxidet uden noget mellemrum mellem porcelænet og den tæt sintrede hætte. Kronerne passede fuldstændigt på støttepillen og var parat til at blive cementeret ved konventionelle metoder på støttepillen i munden på en patient.

15

Claims (3)

10 DK 173541 B1

1. Kunstig tandkrone omfattende en hætte og en facet, 5 hvor hætten er forudfremstillet af et biokompatibelt keramisk materiale, kendetegnet ved, at det biokompatible materiale er krympet under sintring, har en relativ tæthed på over 98%, fortrinsvis 99,5%, og omfatter over 50 vægt-% AI-O3. 10

2. Kunstig tandkrone ifølge krav 1, kendetegnet ved, at det keramiske materiale i hætten yderligere omfatter et eller flere af oxiderne Ti03, MgO, SiO~, ZrO; eller ZrO; med op til 10 mol% Y;-03 eller MgO. 15

3. Kunstig tandkrone ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at hætten også omfatter duske og/eller partikler af SiC, TiN, ZrO; og/eller ZrN. 20