CN110353835B - 一种即刻种植的个性化复合结构牙种植体制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种即刻种植的个性化复合结构牙种植体，其特征在于：种植体根部由叶片状的金属内芯以及外围包裹的生物陶瓷包层组成；种植体根部外形与患牙处的牙槽窝相嵌合，保证了植入初期的稳定性。同时生物陶瓷包层有宏观和微观的孔隙结构，一方面利于宿主骨细胞的攀爬生长，使得种植体能在短时间内与牙槽骨成骨性结合，保证种植手术的成功率，缩短了治疗期限；另一面通过调节宏观孔隙能够使得生物陶瓷包层的弹性模量与相配合的牙槽骨弹性模量相匹配，避免了应力屏蔽效应，同时金属内芯保证种植体足够的支撑强度，为种植体长期有效发挥咀嚼作用提供保障。

Description

一种即刻种植的个性化复合结构牙种植体制备方法

技术领域

本发明属于牙科医疗领域，具体涉及一种即刻种植的个性化复合结构牙种植体。

背景技术

牙齿种植是临床治疗牙列缺损或缺失的主要修复方式之一。其主要过程为在患牙处的牙槽骨里植入种植体，待其与周围的牙床骨完全结合后，通过基台连接人工牙冠，得到具备牙齿生理功能且美观的义齿。

根据种植疗程的长短，口腔种植手术可以分为延期种植和即刻种植两种。传统口腔种植手术（又称延期种植）通常是在拔牙3-4个月后，待缺牙区软组织完全愈合后再进行种植手术，这种方法治疗周期长，且拔牙窝周围牙槽骨会在破骨细胞的作用下发生持续性骨吸收，导致牙槽峭的宽度及高度降低，这些牙槽峭形态的变化同时伴有牙槽骨上覆盖的软组织的丧失，尤其是对于前牙美学区域的唇颊侧骨壁来说，一旦被吸收，软组织随之塌陷，牙槽骨不再有恢复至原型的重建空间，可导致患者不适合进行种植治疗或严重影响患者种植治疗的美学效果。即刻种植则是在拔牙后短时间内植入种植体，缩短了治疗周期，同时避免了患牙区骨组织的吸收，维持软组织的形态，获得更好的修复效果，但即刻种植对位点的局部解剖结构要求很高，要求根方至少有3-5mm以上骨量且无任何组织炎症，限制了其在临床上的使用。

即刻种植初期种植体通过与牙槽骨的紧密配合来承担咀嚼力，因此种植体的稳定性对植入效果至关重要。现阶段临床一般使用圆柱状螺纹种植体，其标准化尺寸难以与拔牙窝结构相匹配，必然导致即刻种植后种植体与骨组织之间存在间隙，在长期交变应力与扭矩的作用下易发生松动，难以获得良好的初期稳定性。同时螺纹种植体的安装，需要有足够的牙槽骨骨量，且需要制备种植窝和螺纹，即在植牙的部位进行钻孔、攻丝。这个过程中会产生过热，灼伤牙槽骨，同时排屑困难，易在种植窝内留下牙根碎片，出现种植体根尖周病变，导致植入失败。植牙钻孔必须做到位置、方向准确，有时钻孔位置位于口腔深处，空间狭小，作业中不易观察，手工操作不确定因素很多，容易偏位，影响钻孔精度，甚至伤及牙槽神经、血管等，导致种植失败。因此，理想的种植体应该是个性化的，能够自然匹配拔牙后留下的槽窝，在牙缺失即刻或尽可能短的时间内植入并与牙槽窝密合，以便尽快恢复牙齿的功能和美观。3D打印能够实现复杂结构的快速成型，很好的满足了个性化种植体制备的需要。其中三维打印（3DP）适用于生物陶瓷粉末（羟基磷灰石、磷酸三钙、氧化锆等）的成型，选择性激光烧结（SLS）用于金属粉末成型，专利CN 105397088 A公布了一种激光烧结和喷印3DP综合的打印工艺，为复合材料的一体化成型提供基础。

目前临床应用最广泛的牙种植体是由金属纯钛或钛合金制成，这类种植体具有良好的生物相容性以及优良的力学性能和加工性能，但是由于金属牙种植体属于生物惰性材料，牙床和人工牙根不能形成骨性结合。同时钛合金制备的种植体弹性模量远大于牙槽骨弹性模量，由于弹性模量不匹配，在植入体与骨组织界面易产生应力集中和应力遮挡效应，以至于产生慢性疲劳破坏，植入体逐渐松动，远期疗效差。

生物陶瓷材料具有良好的生物活性和生物相容性，成型后的生物陶瓷表面有较高的孔隙率，有利于宿主骨细胞的攀爬和生长，保证有效形成骨化中心，最终实现骨性结合。同时可以通过调节成型后的宏观孔隙改变其力学性能，使之能更好的与宿主骨相匹配。

因此针对现有临床口腔种植技术的缺陷，提供一种能满足即刻种植的个性化复合结构牙种植体十分必要。

发明内容

本发明的目的是针对目前人工牙种植体存在的问题，提供一种能够实现即刻种植的个性化复合结构牙种植体。

为了实现上述目的，提出了一种个性化复合结构牙种植体，包括牙冠、植体部（用于植入牙槽骨）和基台部（用于连接牙冠和植体部）。植体部由叶片状的金属内芯与外围的生物陶瓷包层组成，包层外形要与患牙处的窝槽形状相匹配。

优选的，通过CT、CBCT、MRI设备获得患牙处的牙根、牙窝和颌骨解剖结构的三维数据；并使用MIMICS软件对扫描数据进行分离重建，得到患牙处的牙根、拔牙窝、牙冠以及牙列的三维模型。

优选的，使用CATIA对患牙处的牙根、拔牙窝、牙冠以及牙列的三维模型进行处理，构造适配该特定模型的种植体根部、基台及牙冠的数字化模型。

进一步的，设计的种植体根部模型由叶片状的金属内芯及外围的生物陶瓷包层组成，金属内芯与生物陶瓷包层一体化成型。

进一步的，内芯叶片数为3-6个。

进一步的，上述生物陶瓷包层有相互贯通的微观和宏观孔隙结构。

进一步的，通过调节宏观孔隙的大小和分布，使得生物陶瓷包层的弹性模量与牙槽骨的弹性模量性相匹配。

进一步的，设计的种植体根部与基台部一体成型。

进一步的，设计的基台尺寸依据患牙处牙龈厚度和缺牙间隙确定。

进一步的，设计的牙冠为独立结构，牙冠底部设有与基台配合的凹槽。

优选的，上述种植体内芯与基台采用医用金属材料，由钛基合金、钴基合金等制成，该类材料有足够的力学强度和抗疲劳特性，能够为牙冠提供足够的支撑。

优选的，外围的包层采用羟基磷灰石、磷酸三钙、生物活性玻璃等陶瓷材料，该类材料具有优良的生物相容性，优良的骨传导及骨诱导特性，有利于宿主骨的整合。

本发明的有益效果有：

根据患牙处本身的立体结构构造种植体模型，并采用3D打印技术制备种植体，保证了种植体植入后与牙槽窝最大限度地接触与嵌合，满足不同患者个性化特征的需求，种牙初期提供足够的稳定性，利于周围骨组织的长入，加快骨愈合速度，进而能更好地模拟自然牙的传力特性和牙根的应力分布特性。

采用多种材料复合结构，金属内芯能够提供足够的支撑强度，同时生物陶瓷包层的力学性能与周围的牙槽骨更相近，减小了应力集中和应力遮挡效应，提高了种植体的使用寿命。

该种植体植入过程不需要进行钻孔，实现了非手术式无痛安装，有效的避免了过热，排屑等问题，不损伤周围牙槽骨，提高了植牙的成功率。

该种植体实现了牙槽骨植骨和种牙一体化。生物陶瓷具有良好的生物活性和生物相容性，且成型后的宏观和微观孔隙结构对骨组织的长入有诱导作用，促进了种植体与牙槽骨组织之间形成骨性结合，使种植体短期内与人体组织产生生物结合，尤其适合美学区牙缺失的即刻修复和严重萎缩牙槽骨的修复。叶片状结构增加了合金内芯与生物陶瓷包层的接触面积，保证了成骨化后的生物陶瓷包层与合金内芯结合的稳定性，为种植体长期有效的咀嚼提供了保障。

附图说明

图1为该发明制备方法流程图

具体实施步骤

下面通过具体实施例对本发明进行说明，但不用来限制本发明的范围。

本实施例使用纳米羟基磷灰石和钛合金制备个性化复合结构种植体，具体步骤如下：

步骤一，通过CBCT扫描获取患牙处的颌骨和牙齿三维数据，扫描范围包括缺牙区牙槽骨、缺牙区粘膜、缺牙间隙前后邻牙、对牙合 牙冠部，扫描获得的三维数据以DICOM格式存储并导出。

步骤二，将步骤一获取的患牙处医学影像数据导入Mimics软件，重构患牙处的牙根、拔牙窝、牙冠以及牙列的三维模型

步骤三，将步骤二所得的三维模型导入 CATIA软件中进行种植体的个性化三维设计：种植体根部外形与牙槽窝嵌合；生物陶瓷包层的宏观孔隙结构依据患处牙槽骨的弹性模量确定，使得两者的弹性模量相匹配；叶片状合金内芯尺寸结构根据患处颌骨骨质和骨量确定；基台部分根据患者牙龈厚度和形态、缺牙间隙大小确定；牙冠与患处原始牙冠结构相同。将设计好的个性化种植体三维数据以STL格式存储。

步骤四，将设计好的种植体CAD模型以STL格式导入预处理软件中，对该模型进行切片处理，层厚为0.3mm，获得模型的截面信息，然后自主规划打印路径。

步骤五，将步骤四得到的打印路径及参数信息导入快速成型机。

步骤六，工作台下降第一个切片厚度，铺设0.3mm厚度的医用金属粉末，控制激光器精确烧结模型的金属内芯区域，并吸取本层未固化的金属粉末。

步骤七，铺设0.3mm的生物陶瓷粉末并控制3D打印喷头粘结模型的生物陶瓷包层区域，吸取本层未粘结的生物陶瓷粉末。

步骤八，工作台下降第二个切片厚度，重复步骤六、步骤七，层层叠加形成三维实体。

步骤九，取出成型后的种植体，去除支架孔隙内多余粉材，并进行消毒处理。

优选的，本发明适宜即刻种植的个性化复合结构牙种植体的一种手术植入过程为：

扫描获取患牙处的三维数据并对其进行分离重建，得到患牙处的系列三维模型。通过计算机辅助设计软件对模型进行处理，设计适配的种植体结构。综合使用选择性激光烧结和3DP成型技术制备具有复合结构的牙种植体。

对患牙进行微创拔牙手术。

清理牙窝。

将成型好的并经过彻底灭菌的个性化复合结构牙种植体植入牙窝，施以适当压力以使个体化解剖型牙种植体与牙窝良好接触与嵌合。

将以临时冠或永久冠修复的种植体与邻牙固定，常规术后处理与护理。

Claims (4)

1.一种即刻种植的个性化复合结构牙种植体的制备方法，其特征在于，种植体根部由叶片状的金属内芯以及外围包裹的生物陶瓷包层组成；种植体根部外形与患牙处的牙槽窝相嵌合，同时生物陶瓷包层有宏观和微观的孔隙结构，通过调节宏观孔隙能够使得生物陶瓷包层的弹性模量与相配合的牙槽骨弹性模量相匹配；

所述牙种植体的制备方法包括如下步骤：

步骤一，数据处理，构造患牙处的牙根、拔牙窝、牙冠以及牙列的三维模型；

步骤二，构造适配该三维模型的种植体根部、基台及牙冠的数字化模型；

步骤三，规划模型打印路径，首先将模型进行切片处理，层厚为0.1-0.5mm，获得模型的截面信息，然后设置合适的打印参数，对单层的打印路径进行规划；

步骤四，将步骤三得到的打印路径及参数信息输入快速成型系统；

步骤五，工作台下降第一个切片厚度，铺设与模型切片厚度相当的医用金属粉末，控制激光器精确烧结模型的金属内芯区域，并吸取本层未固化的金属粉末；

步骤六，铺设与模型切片厚度相当的生物陶瓷粉末并控制3D打印喷头粘结模型的生物陶瓷包层区域，吸取本层未粘结的生物陶瓷粉末；

步骤七，工作台下降第二个切片厚度，重复步骤五、步骤六，层层叠加后最终形成三维实体；

步骤八，取出成型后的种植体，去除支架孔隙内多余粉材，并进行消毒处理。

2.根据权利要求1所述的一种即刻种植的个性化复合结构牙种植体的制备方法，其特征在于，上述步骤三设计的种植体根部模型由叶片状的金属内芯及外围的生物陶瓷包层组成，金属内芯与生物陶瓷包层一体化成型，其中内芯叶片数为3-6个，生物陶瓷包层有相互贯通的微观和宏观孔隙结构，通过调节宏观孔隙的大小和分布，使得生物陶瓷包层的弹性模量与牙槽骨的弹性模量性相匹配。

3.根据权利要求1所述的一种即刻种植的个性化复合结构牙种植体的制备方法，其特征在于，步骤二设计的种植体根部与基台部一体成型，基台尺寸依据患牙处牙龈厚度和缺牙间隙确定。

4.根据权利要求1所述的一种即刻种植的个性化复合结构牙种植体的制备方法，其特征在于，步骤二设计的牙冠为独立结构，牙冠底部设有与基台配合的凹槽。

Images