CN104523342A - 一种复合结构的牙种植体及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种复合结构的牙种植体及其制造方法，通过有效的结构设计和不同的材料及制造方式，将牙种植体分为紧固螺钉、螺纹植入段、多孔植入段、触角支撑结构和种植体主体五部分融合成的一种复合结构，具有良好的强度，更好的骨结合能力，良好的初期稳定性。螺纹植入段、紧固螺钉和种植体主体构成了复合种植体的主框架，保证了种植体整体的强度；且复合结构改善了单一制造方式带来的缺点，充分发挥各自结构设计、制造方式及材料的优势。由可降解材料制作的触角支撑结构，更好引导骨生成，以及增强种植体整体的初期稳定性，可用于即刻种植。外层的多孔结构优化了种植体的整体材料弹性模量，更有利于初期骨生长和引导结合，配合后的膨胀式结构同样增强了与骨结合的初始稳定性。

Description

一种复合结构的牙种植体及其制造方法

技术领域

本发明涉及口腔种植领域，更具体地说，是涉及一种复合结构的牙种植体及其制造方法。

背景技术

目前国际上通用的牙种植体系统大多为两段式结构，由牙种植体、基台和联接螺钉三部分组成。这些产品设计均是以传统机加工的制造方式为前提下形成的，且结构受到机加工设备和工艺的限制，一般为柱型、锥型或者螺纹型等较规则外形及通用尺寸两段式，加工完成后在种植体上进行用于增强骨结合的表面处理。

目前普遍的手术方式需要两次手术过程完成整个修复。即：需要先将牙种植体旋入到牙槽骨钻好的孔中，然后用覆盖螺丝封闭好种植体端部，缝合牙龈，待3个月左右骨结合好后进行2次手术，取出覆盖螺丝，换上基台，用联接螺钉联紧，套上牙冠，完成整个修复过程。

评价牙种植体产品性能好坏的重要指标：除开材料的生物相容性(均为纯钛，国际公认生物相容性好)，一是其与牙槽骨结合的稳固度；二是植入后的初期稳定性；快速牢固的骨结合且不致破坏骨特性，不仅使种植体具有良好的稳定性，还将大大缩短修复时间。提高骨结合方式通常是通过物理和化学的方法进行表面处理，如表面喷砂、酸蚀、阳极氧化等，改变种植体的微观形貌的方式，以达到更好的骨细胞附着效果，但是这些处理均是在机加工的光滑表面来完成的。植入后的初期稳定性，目前大多采用整体的螺纹固位式，但对于即刻种植手术来说，其初期稳定性不够。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的上述缺陷，提供一种复合结构的牙种植体及其制造方法，增强牙种植体的强度，并使牙种植体具有更好的骨结合性和良好的初期稳定性。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：

一种复合结构的牙种植体，所述牙种植体包括由下而上依次设置的紧固螺钉、螺纹植入段、多孔植入段、触角支撑结构和种植体主体；

所述螺纹植入段外部为圆锥台状，外部表面设有螺纹，螺纹植入段上端设置有第一容置空间，下端设置有第二容置空间，所述第一容置空间与第二容置空间通过一通孔导通，通孔直径小于第一容置空间、第二容置空间的直径；

所述紧固螺钉的螺纹段和螺帽呈阶梯状，其螺纹段直径小于螺纹植入段内部通孔直径，螺帽与第二容置空间相匹配，螺帽直径大于通孔直径；

所述多孔植入段为圆锥台状壳体，其内部中空，多孔植入段的壳体上均匀分布有若干穿透的第一穿孔，以及未完全穿透的多个盲孔，多孔植入段底端的内壁上设置有第一正多边形槽；

所述种植体主体包括上部的螺纹旋入端和下部的锥台端，所述螺纹旋入端为圆柱形，内部中空，外部设置有螺纹；锥台端的上端与螺纹旋入端相通，共同形成一容置圆孔，容置圆孔的底部设置有环形槽；锥台端上部均匀分布有若干穿透的第二穿孔，锥台端中部外表面设置有正多边形定位面，锥台端的底端设置有第一螺纹孔；

所述触角支撑结构包括圆柱形主干和若干触角式支杆，所述圆形主干上设置有环形卡位；所述若干触角式支杆分布于圆柱形主干上，其前端为吸盘式结构，末端与圆柱形主干连接；

所述种植体主体下部锥台端插入多孔植入段内部的圆锥形区域内，锥台端与多孔植入段的内壁相接触，并通过正多边形定位面与多孔植入段的第一正多边形槽的卡合固定；所述种植体主体的锥台端下部穿过多孔植入段并插入螺纹植入段的第一容置空间内；所述触角支撑结构的圆柱形主干设置于种植体主体内部的容置圆孔内，环形卡位卡入环形槽使触角式主干固定，触角式支杆则穿过种植体主体上的第二穿孔、多孔植入段上的第一穿孔延伸到多孔植入段外部；所述紧固螺钉的螺纹段穿过螺纹植入段内部通孔并与种植体主体底端的第二螺纹孔相啮合，从而将螺纹植入段固定在种植体主体下端。

进一步地，所述螺纹植入段、紧固螺钉、种植体主体的材料为医用纯钛棒，多孔植入段的材料为医用纯钛粉末，触角支撑结构的材料为医用生物可降解材料。

进一步地，所述触角支撑结构为医用可降解材料注塑成型，成型后触角支撑结构具有弹性，环形卡位通过自身弹性作用沿容置圆孔向下移动并卡入环形槽。

进一步地，所述螺纹植入段外部还设有自攻切削槽，螺纹植入段的第二容置空间内靠近通孔处设置有第一密封锥面，紧固螺纹螺帽上对应的部位设置有第二密封锥面，第一密封锥面和第二密封锥面紧密接触挤压使通孔密封,所述第一密封锥面、第二密封锥面的表面粗糙度均优于Ra1.6。

进一步地，所述种植体主体内部容置圆孔上部由下而上还依次设有第二螺纹孔、第二正多边形槽和斜台，所述的斜台、第二正多边形槽、第二螺纹孔均与牙种植体对应的基台和联接螺丝相匹配。

进一步地，所述种植体主体的锥台端的锥度略大于多孔植入段内壁的锥度，均为莫式锥度。

进一步地，所述正多边形定位面、第一正多边形槽为正四边形、正六边形或正八边形或者三叶形，所述多孔植入段中的孔为规则的圆孔、多边形孔或不规则孔。

进一步地，所述种植体主体的正多边形定位面在轴向上的深度比多孔植入段的第一正多边形槽小。

一种以上所述的复合结构的牙种植体的制造方法，包括：

S1、采用CNC方法制造螺纹植入段、紧固螺钉及种植体主体，所选用材料为医用纯钛棒；

S2、采用3D打印制造技术对多孔植入段进行初步成型，然后采用CNC(Computer Numerical Control)对内壁锥度配合联接位做精密车铣，所选用材料为医用纯钛粉末；

S3、采用医用生物可降解材料对触角支撑结构注塑成型；

S4、将螺纹植入段、紧固螺钉、种植体主体、多孔植入段、触角支撑结构组合起来形成牙种植体。

进一步地，在S2中，采用选择性激光烧结方法或选择性激光融化方法对多孔植入段3进行初步成型。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：通过有效的结构设计，将牙种植体分为紧固螺钉、螺纹植入段、多孔植入段、触角支撑结构和种植体主体五部分融合成的一种复合结构，具有良好的强度，更好的骨结合能力，良好的初期稳定性。螺纹植入段、紧固螺钉和种植体主体构成了复合种植体的主框架，保证了种植体整体的强度；且复合结构改善了单一制造方式带来的缺点，充分发挥各自的优势。

由可降解材料制作的触角支撑结构，根据材料本身特性能更好引导骨向种植体内部生长，以及触角支撑结构增强种植体整体的初期稳定性；多孔植入段为多孔结构，能改善整体的弹性模量，3D打印的表面本身具有一定的微观结构，可简化甚至免去表面处理工序，在初期能更好的与牙槽骨结合，且多孔植入段组合后，末端膨胀，相当于增强其与种植体主体的预紧力，有利于更好的结合，此外膨胀后其末端面直径大于种植体主体连接端端面的直径，完成负荷平台转移功能；利用CNC(Computer Numerical Control，数控机床)方法制造加工种植体主体保证种植体的整体强度，3D打印制造外层的多孔结构优化了种植体的整体材料弹性模量，更有利于与骨的结合，配合后的膨胀式结构增强了与骨结合的初始稳定性，触角支撑结构使其初期稳定性进一步加强，可用于即刻种植手术，缩短修复时间。

附图说明

图1是本发明所述的一种复合结构的牙种植体的组合爆炸图；

图2是本发明组合后的整体示意图；

图3是本发明组合后的剖面图；

图4是本发明的螺纹植入段的剖面图；

图5为本发明的种植体主体的结构示意图；

图6为图5的A-A剖面图；

图7为本发明的触角支撑结构的示意图。

附图标记：

紧固螺钉 1            第二密封锥面 101       螺纹植入段 2

自攻切削槽 201        第一容置空间 202       第二容置空间 203

第一密封锥面 204      多孔植入段 3           第一穿孔 301

第一正多边形槽 302    触角支撑结构 4         圆柱形主干 401

触角式支杆 402        环形卡位 403           种植体主体 5

螺纹旋入端 501        锥台端 502             正多边形定位面 503

斜台 504              第二正多边形槽 505     第二螺纹孔 506

容置圆孔 507          环形槽 508             第一螺纹孔 509

第二穿孔 510

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明所述的一种复合结构的牙种植体及其制造方法作进一步说明。

随着3D打印技术(增量制造技术)的发展，可以考虑基于该方法制造和设计牙种植体产品，其优势在于容易加工传统方法难以制造的个性化零件，劣势在于加工精度较机加工的低。而我们正好可以将这种特点应用在设计和制造上，比如用打印粗糙表面替代传统的表面处理工艺。

以下是本发明所述的一种复合结构的牙种植体及其制造方法的最佳实例，并不因此限定本发明的保护范围。

实施例

图1至图3示出了一种复合结构的牙种植体的爆炸图，包括由下而上依次设置的紧固螺钉1、螺纹植入段2、多孔植入段3、触角支撑结构4和种植体主体5。

图4示出了本发明的螺纹植入段2的剖面图，所述螺纹植入段2外部为圆锥台状，外部表面设有螺纹，螺纹植入段2上端设置有第一容置空间202，下端设置有第二容置空间203，所述第一容置空间202与第二容置空间203通过一通孔导通，通孔直径小于第一容置空间202、第二容置空间203的直径。

所述紧固螺钉1的螺纹段和螺帽呈阶梯状，其螺纹段直径小于螺纹植入段2内部通孔直径，螺帽与第二容置空间203相匹配，螺帽直径大于通孔直径。

所述多孔植入段3整体外形为圆锥台状壳体，其内部中空，多孔植入段3的壳体上均匀分布有若干穿透的第一穿孔301，以及未完全穿透的多孔，多孔植入段3底端的内壁上设置有第一正多边形槽302。

图5示出了本发明的种植体主体5的结构图，图6为图5的A-A剖面图，所述种植体主体5包括上部的螺纹旋入端501和下部的锥台端502，所述螺纹旋入端501为圆柱形，内部中空，外部设置有螺纹。锥台端502的上端与螺纹旋入端501相通，共同形成一容置圆孔507，容置圆孔507的底部设置有环形槽508。锥台端502上部均匀分布有若干穿透的第二穿孔510，锥台端502中部外表面设置有正多边形定位面503，锥台端502的底端设置有第一螺纹孔509。

图7为本发明的触角支撑结构4的结构示意图，所述触角支撑结构4包括圆柱形主干401和若干触角式支杆402，所述圆形主干401上设置有环形卡位403，所述若干触角式支杆402分布于圆柱形主干401上，其前端为吸盘式结构，末端与圆柱形主干401连接。

所述种植体主体5下部锥台端502插入多孔植入段3内部，锥台端502与多孔植入段3的内壁相接触，并通过正多边形定位面503与多孔植入段3的第一正多边形槽302的卡合固定；所述种植体主体5的锥台端502下部穿过多孔植入段3并插入螺纹植入段2的第一容置空间202内；所述触角支撑结构4的圆柱形主干401设置于种植体主体5内部的容置圆孔507内，环形卡位403卡入环形槽508使触角式主干401固定，触角式支杆402则穿过种植体主体5上的第二穿孔510、多孔植入段3上的第一穿孔301延伸到多孔植入段3外部；所述紧固螺钉1的螺纹段穿过螺纹植入段2内部通孔并与种植体主体5底端的第二螺纹孔506相啮合，从而将螺纹植入段2固定在种植体主体5下端。

作为优选的，所述螺纹植入段2、紧固螺钉1、种植体主体5的材料为医用纯钛棒，多孔植入段3的材料为医用纯钛粉末，触角支撑结构4的材料为医用生物可降解材料。

作为优选的，所述触角支撑结构4为医用可降解材料注塑成型，成型后触角支撑结构4具有弹性，环形卡位403通过自身弹性作用沿容置圆孔向下移动并卡入环形槽508。

作为优选的，所述螺纹植入段2外部还设有自攻切削槽201，螺纹植入段2的第二容置空间203内靠近通孔处设置有第一密封锥面204，紧固螺钉1螺帽上对应的部位设置有第二密封锥面101，通过第一密封锥面204和第二密封锥面101的紧密接触挤压达到密封效果使通孔密封,所述第一密封锥面204、第二密封锥面101的表面粗糙度均优于Ra1.6。

作为优选的，所述种植体主体5内部容置圆孔507上部由下而上还依次设有第二螺纹孔506、第二正多边形槽505和斜台504，所述的斜台504、第二正多边形槽505、第二螺纹孔506均是与牙种植体对应的基台和联接螺丝相匹配的。

作为优选的，所述种植体主体5的锥台端502的锥度比多孔植入段3内壁的锥度要略大，多孔植入段3装配到种植体主体5上时，多孔植入段3末端会由于锥面的不一样导致受压后末端膨胀，并最终止于螺纹旋入端501下端面，且螺纹旋入端501下端面直径略小于膨胀后的多孔植入段3上端的直径，可满足负荷平台转移的条件。

作为优选的，所述正多边形定位面503、第一正多边形槽302为正四边形、正六边形或正八边形或三叶形，所述多孔植入段中的孔为规则的圆孔、多边形孔或类似骨小梁形状的不规则孔。

作为优选的，所述种植体主体5的正多边形定位面503在轴向上的深度较多孔植入段3的第一正多边形槽302要小，为装配种植体主体5和多孔植入段3时留有一定轴向运动距离。

本发明还提供了一种上述复合结构的牙种植体的制造方法，包括：

S1、采用CNC(Computer Numerical Control，数控机床)方法制造螺纹植入段2、紧固螺钉1及种植体主体5，所选用材料为医用纯钛棒；

S2、采用3D打印制造技术对多孔植入段3进行初步成型，然后采用CNC对内壁锥度配合联接位做精密车铣，所选用材料为医用纯钛粉末；

S3、采用医用生物可降解材料对触角支撑结构4注塑成型；

S4、将螺纹植入段2、紧固螺钉1、种植体主体5、多孔植入段3、触角支撑结构4组合起来形成牙种植体。

进一步的，在S2中，对多孔植入段3进行初步成型是采用的3D打印制造技术为选择性激光烧结(SLS)或选择性激光融化(SLM)技术。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种复合结构的牙种植体，其特征在于，所述牙种植体包括由下而上依次设置的紧固螺钉、螺纹植入段、多孔植入段、触角支撑结构和种植体主体；

所述螺纹植入段外部为圆锥台状，外部表面设有螺纹，螺纹植入段上端设置有第一容置空间，下端设置有第二容置空间，所述第一容置空间与第二容置空间通过一通孔导通，通孔直径小于第一容置空间、第二容置空间的直径；

所述紧固螺钉的螺纹段和螺帽呈阶梯状，其螺纹段直径小于螺纹植入段内部通孔直径，螺帽与第二容置空间相匹配，螺帽直径大于通孔直径；

所述多孔植入段为圆锥台状壳体，其内部中空，多孔植入段的壳体上均匀分布有若干穿透的第一穿孔，以及未完全穿透的多个盲孔，多孔植入段底端的内壁上设置有第一正多边形槽；

所述种植体主体包括上部的螺纹旋入端和下部的锥台端，所述螺纹旋入端为圆柱形，内部中空，外部设置有螺纹；锥台端的上端与螺纹旋入端相通，共同形成一容置圆孔，容置圆孔的底部设置有环形槽；锥台端上部均匀分布有若干穿透的第二穿孔，锥台端中部外表面设置有正多边形定位面，锥台端的底端设置有第一螺纹孔；

所述触角支撑结构包括圆柱形主干和若干触角式支杆，所述圆形主干上设置有环形卡位；所述若干触角式支杆分布于圆柱形主干上，其前端为吸盘式结构，末端与圆柱形主干连接；

所述种植体主体下部锥台端插入多孔植入段内部的圆锥形区域内，锥台端与多孔植入段的内壁相接触，并通过正多边形定位面与多孔植入段的第一正多边形槽的卡合固定；所述种植体主体的锥台端下部穿过多孔植入段并插入螺纹植入段的第一容置空间内；所述触角支撑结构的圆柱形主干设置于种植体主体内部的容置圆孔内，环形卡位卡入环形槽使触角式主干固定，触角式支杆则穿过种植体主体上的第二穿孔、多孔植入段上的第一穿孔延伸到多孔植入段外部；所述紧固螺钉的螺纹段穿过螺纹植入段内部通孔并与种植体主体底端的第二螺纹孔相啮合，从而将螺纹植入段固定在种植体主体下端。

2.根据权利要求1所述的复合结构的牙种植体，其特征在于，所述螺纹植入段、紧固螺钉、种植体主体的材料为医用纯钛棒，多孔植入段的材料为医用纯钛粉末，触角支撑结构的材料为医用生物可降解材料。

3.根据权利要求1所述的复合结构的牙种植体，其特征在于，所述触角支撑结构为医用可降解材料注塑成型，成型后触角支撑结构具有弹性，环形卡位通过自身弹性作用沿容置圆孔向下移动并卡入环形槽。

4.根据权利要求1所述的复合结构的牙种植体，其特征在于，所述螺纹植入段外部还设有自攻切削槽，螺纹植入段的第二容置空间内靠近通孔处设置有第一密封锥面，紧固螺纹螺帽上对应的部位设置有第二密封锥面，第一密封锥面和第二密封锥面紧密接触挤压使通孔密封,所述第一密封锥面、第二密封锥面的表面粗糙度均优于Ra1.6。

5.根据权利要求4所述的复合结构的牙种植体，其特征在于，所述种植体主体内部容置圆孔上部由下而上还依次设有第二螺纹孔、第二正多边形槽和斜台，所述的斜台、第二正多边形槽、第二螺纹孔均与牙种植体对应的基台和联接螺丝相匹配。

6.根据权利要求1所述的复合结构的牙种植体，其特征在于，所述种植体主体的锥台端的锥度大于多孔植入段内壁的锥度，且均为莫式锥度。

7.根据权利要求1所述的复合结构的牙种植体，其特征在于，所述正多边形定位面、第一正多边形槽为正四边形、正六边形或正八边形或三叶形，所述多孔植入段中的孔为规则的圆孔、多边形孔或不规则孔。

8.根据权利要求1所述的复合结构的牙种植体，其特征在于，所述种植体主体的正多边形定位面在轴向上的深度比多孔植入段的第一正多边形槽小。

9.一种如权利要求1～8任一所述的复合结构的牙种植体的制造方法，其特征在于，包括：

S1、采用CNC方法制造螺纹植入段、紧固螺钉及种植体主体，所选用材料为医用纯钛棒；

S2、采用3D打印制造技术对多孔植入段进行初步成型，然后采用CNC(Computer Numerical Control)对内壁锥度配合联接位做精密车铣，所选用材料为医用纯钛粉末；

S3、采用医用生物可降解材料对触角支撑结构注塑成型；

S4、将螺纹植入段、紧固螺钉、种植体主体、多孔植入段、触角支撑结构组合起来形成牙种植体。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在S2中，采用选择性激光烧结方法或选择性激光融化方法对多孔植入段3进行初步成型。