CN106333753A - 个体化生物仿生的牙种植体及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种个体化生物仿生的牙种植体及其制作方法。它包括仿患者缺失牙原有牙根组织结构的种植体本体，与种植体本体外表面结合为一体的仿患者牙槽骨组织结构的仿生人工牙槽骨结构外层，及在外层附有生物蛋白质分子‑‑骨形态发生蛋白BMP。由于采用3D整体打印种植体本体及仿生人工牙槽骨结构外层，与患者缺失牙原有牙根和牙槽骨组织结构相近，并添加了促进快速骨形成的BMP修饰的生物蛋白质分子，从而提供了一种理想的仿生人工牙根组织结构的实施方案。最为重要的是提供了一种有利于骨髓干细胞和成骨相关细胞粘附、增殖和矿化并发挥最终成骨功能的具有良好生物活性的结构，从而营造一个促进成骨的微环境，诱导骨细胞生成，实现早期快速和牢固的骨结合。

Description

个体化生物仿生的牙种植体及其制作方法

技术领域

本发明属于一种生物医用牙种植体，特别是涉及一种个体化生物仿生的牙种植体及其制作方法。

背景技术

随着交通事故的增加和社会老龄化进程加速，牙齿缺失人数逐年增加。伴随着人民生活水平的提高，人们对牙列缺损和牙列缺失的修复要求日益提高。随着种植技术飞速发展，口腔种植体日益广泛应用于牙列缺损和牙列缺失的修复，以恢复美观和功能。在口腔种植领域中，纯钛金属(或合金)因其良好的生物相容性，力学性能和抗腐蚀性能，而得到广泛应用。但是，存在的问题是：传统的钛种植体多为全致密型，其弹性模量是天然骨质的十多倍，力学相容性差，因此在植入后与骨组织界面产生应力集中和应力遮挡，降低种植体的成功率和远期寿命。当前种植体常用的金属或者合金本身为生物惰性，难以与骨组织形成快速、良好的骨性结合，现有技术大多采用喷砂、酸蚀和化学处理等处理方式进行种植体表面改性，这些方法虽然增加表面粗糙度或增强表面活性，但是存在着表面处理层的稳定性差，生物活性不足，愈合期较长，对于改善力学相容性作用不大等问题。目前常规的种植手术方式为延期种植，由于种植体与拔牙后的种植窝组织结构和形态不匹配所导致的早期愈合不佳的问题，使得具有手术周期短、风险小、迅速恢复美观和功能、避免邻牙和对颌牙移位等明显优势的即刻种植手术方式难以采用。现有种植体多为进口，缺乏自主知识产权的种植系统，由于费用过高，也制约了其临床的推广，难以造福广大缺牙患者。现有种植体大多是流水线生产，形状、尺寸和弹性模量均为固定范围，无法按照患者个体化的需求进行灵活的调整，因而，难以满足现代医学个体化医疗特别是精准医疗的需求。此外，现有种植体的加工过程随意性强，表面不规则，涂层稳定性差，试剂具有腐蚀性，对人员健康和环境保护均产生不良影响。现有种植体的主要问题主要归纳为以下几个方面：

第一现有种植体主要为全致密型种植体，与天然骨组织的力学相容性差。具体表现在：致密钛植入体的弹性模量(110GPa)与骨质的弹性模量(2-18GPa)相差太大，在植入体与骨组织界面易产生应力集中和应力遮挡效应，骨界面易发生慢性疲劳破坏，导致植入体松动下沉和脱位，影响植入体的成功率。

第二现有种植体材料由于所采用的金属或者合金本身为生物惰性，为了实现与骨组织形成快速、稳定的骨结合，通常采用物理改性和化学改性方法进行种植体表面处理，增强表面活性。但是存在着表面处理的涂层稳定性差，生物活性不足，愈合期较长，加工过程不环保等诸多缺点。

1.物理改性物理改性常用的有喷砂，酸蚀，喷砂加酸蚀，钛浆喷覆，激光处理等，主要是种植体表面超微结构的改变。

(1)喷砂酸蚀喷砂酸蚀处理虽可较好地增加种植体表面粗糙度，但形成的粗糙表面形态往往不规则，表面应力分布不均；加工过程残留微粒在植入后释放到周围组织中而影响种植体的骨结合；制备工艺不清洁、不环保，对于加工人员健康有危害。

(2)钛浆喷覆整个种植体为一种材料制备而成，可以降低界面处的残余应力，同时增大表面积，形成的微粗糙结构促进早期骨结合。缺点是操作工艺复杂，种植体周围钛颗粒存在，涂层的稳定性受到质疑。

(3)激光法可产生理想的粗糙度，并且处理过程中材质不需接触种植体表面，所以不会对种植体表面产生污染。但是，只能在种植体表面形成特定的沟槽、纹理等结构，无法实现个体化的仿生模拟患者天然骨形态结构的目的。

2.化学改性主要通过羟基磷灰石这一重要的骨仿生材料所具有的良好的生物相容性和骨引导作用而促进早期骨整合。羟基磷灰石涂层的制备工艺主要包括等离子喷涂法、溶胶-凝胶法、离子束辅助沉积技术、电化学沉积法、激光法、仿生法等。

(1)等离子喷涂法加强种植体和骨的机械结合力并分散种植体与骨界面的应力。问题在于：基底表面涂层不均匀和无法加工复杂形状基材的表面涂层；制备中的处理温度过高(10000℃)，冷却时涂层与基底间残留的界面应力使涂层松动或剥落；高温容易使HA分解产生非晶HA等杂相，影响涂层的生物性能等。

(2)溶胶-凝胶法将按适当的钙磷比例配制的胶体液涂在种植体表面，再通过加热，形成一层结合牢固的羟基磷灰石薄膜，显著提高种植体的骨结合能力。但溶胶凝胶法的问题在于凝胶在烧结过程中有较大的收缩，涂层易开裂。

(3)激光法在基底材料表面上预先涂覆一定比例的CaHPO₄·2H₂O和CaCO₃混合粉末，然后用激光器进行熔覆处理，使合成与涂覆羟基磷灰石涂层一步完成。制得的涂层与基底的结合良好，硬度、强度较高，有一定的韧性，但涂层的均匀性和稳定性较难控制。

(4)仿生法模仿自然界生理磷灰石的矿化机制，其特点在于仿生涂层自然沉积而成，成分更接近人体骨的无机质，具有更高的生物相容性和骨结合能力。但是缺点在于，处理时间长，工艺复杂，难于量产等问题。

第三目前常规的种植手术方式为延期种植，个体化的仿生种植体有助于实现从延期种植变为即刻种植。目前临床上常规的种植手术方式为延期种植、常用的为螺纹状和柱状结构的单牙根回转型种植体，由于成品种植体与拔牙后的牙槽窝形状和组织结构不一致，导致即刻植入会在种植体与骨组织间常存在间隙，生物相容性欠佳，影响快速愈合，无法实现即刻种植。因此，现有技术通过延长种植体愈合时间来弥补种植体与拔牙后的种植窝形态和组织结构不一致所带来的早期愈合不佳的问题，从而获取良好的初期稳定性。也就是说，种植体的植入时机通常需要等到拔牙后3至6个月或更长。延期种植相对于即刻种植体的缺点主要有：

1)常规3至6个月拔牙窝愈合后才能进行种植手术，无法在拔牙后即刻恢复患者美观和功能。

2)拔牙和种植手术分期进行，增加了拔牙后骨组织愈合导致拔牙位点的骨量流失和制备种植窝过程对骨组织的手术创伤。延长了患者的治疗周期，增加了患者的痛苦和治疗费用。

3)缺乏拔牙窝对于种植体植入方向的正确有效引导，增加了手术复杂程度和由于种植体植入方向偏差导致破坏神经、血管等重要结构的手术风险。不易获得理想的解剖位置，影响后期牙冠修复的美观和生物力学相容性。

4)无法有效保存牙龈乳头，影响种植义齿修复后的美学效果。

5)拔牙后，未能即刻修复导致拔牙窝愈合过程中对颌牙的伸长移位和邻牙的倾斜移位，影响后期修复效果。

第四现有种植体大多为进口，种植修复相当大的一部分费用都源于高昂的进口种植体材料成本，导致种植修复费用居高不下，极大的增加了患者的经济负担，并制约了种植义齿技术的临床进一步推广，难以造福广大缺牙患者。

目前国际上主流的种植系统大都来自发达国家，包括瑞士(士卓曼，straumann)、德国(Semados)、瑞典(Nobel Biocare)、美国(Biomet 3i；Bicon)和韩国(Osstem，奥齿泰)。与上述的世界六大种植系统相比，国产的种植系统虽然也有四川华西大学的CDIC种植系统等苦苦支持，但是和国外的系统相比，国内种植系统始终是个弱点，由于缺乏严格的植体质量控制、多样化的修复选择、完善的病例跟踪和与时俱进的系统设计，与临床推广应用的要求有着相当大的差距。尽管每年在中国消耗的种植体超过四十万颗，但几乎95％以上在临床使用的种植体为进口产品，国产种植系统的使用少之又少。而在推进国产种植体发展过程中，常规流水线量产的生产方式缺乏严格的植体质量控制、缺少多样化的修复选择成为制约国产种植体发展的瓶颈；使得获得自主知识产权的国产种植体难以占领市场。

第五现有种植体流水线生产方式无法适应现代医学个体化医疗和精准医疗的需求，不利于和谐医患关系的建立

患者的口腔情况千差万别，需要精细化操作，方能最大程度的满足患者的需求。现有种植体大多是流水线量产，形状、尺寸和弹性模量均为固定范围，选择余地很小，难以针对每一位患者的个体差异进行相应的调整。特别是对于有全身疾病(例如糖尿病和骨质疏松)的患者，如果还是常用大众化的千篇一律的种植体，就难以量体裁衣的按照患者个体化的需求进行灵活的调整，无法达到最佳修复效果和患者的满意，为医患纠纷埋下了潜在的风险，不利于和谐的医患关系的建立。因而，现有种植体的制作工艺极大的制约了种植修复的推广，无法适应现代医学个体化医疗，特别是精准医疗的需求。

第六现有种植体的加工方法

现有的表面改性所采用的喷砂酸蚀和化学加工方法存在着加工过程随意性强，无法实现表面均一、规则、可重复的表面处理效果，并且表面涂层稳定性差，容易出现溶解、脱落的问题。由于加工过程有酸碱等试剂添加，后期清洁不彻底，极易产生有毒物质的不同程度的残留，影响植入体内的愈合效果，甚至导致种植失败。而且，加工工艺中采用的许多试剂具有强腐蚀性，对人员健康有不同程度的损伤，废弃的试剂又会对环境保护产生不良影响。

现有技术的综合缺陷：现有全致密型种植体存在着弹性模量与骨组织不匹配导致力学相容性不佳和早期骨结合慢的问题。虽然旨在通过种植体表面处理从物理结构(表面形貌粗糙)和化学组成(增加钙磷含量)的两个方面模拟天然骨组织的结构，从而提高种植体表面的生物相容性，但是终究与天然骨组织的结构有着较大的区别，因而无法获得三维多孔网络状的仿生骨组织结构；特别是无法实现与患者个体化的牙槽骨组织结构和形状特点相匹配适合，现有技术均存在的一个重要缺陷就是采用流水线量产，形状、尺寸范围固定，缺乏一个最大限度与天然骨组织仿生的结构作为种植体的本体结构，最终获得理想的早期快速和牢固的骨结合。这一关键缺陷，一方面极大的阻碍了具有手术周期短、风险小、迅速恢复美观和功能、避免邻牙和对颌牙移位等多重优势的即刻种植手术的开展；另一方面限制了国产种植体的研发和推广，难以满足现代医学个体化医疗特别是精准医疗的需求。而且还存在着加工过程随意性强，表面处理的结果不均一，稳定性差，难以控制的问题以及涂层制备后不能长期保持稳定，容易出现溶解、脱落、加工过程污染的问题。此外，由于加工试剂有强腐蚀性，对人员健康和环境保护有不良影响。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种可以最大限度与天然骨组织仿生的结构构成的个体化生物仿生的牙种植体及其制作方法。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题对于个体化生物仿生的牙种植体所采取的技术方案是：它包括有种植体本体，所述的种植体本体为仿患者缺失牙原有牙根或者对侧同名牙牙根或在对侧同名牙缺失情况下，选取位置最接近或功能最近似的牙根组织结构的仿生人工牙根组织结构的种植体本体；还包括有与所述种植体本体外表面结合为一体的仿患者牙槽骨组织结构的仿生人工牙槽骨组织结构的外层以及所述外层附有的生物蛋白质分子--骨形态发生蛋白bone morphogenetic protein，BMP层。

本发明对于个体化生物仿生的牙种植体还可以采用如下技术方案：

所述的种植体本体还是基于医学图像数据的复原患者缺失牙原有牙根或者对侧同名牙牙根或在对侧同名牙缺失情况下，选取位置最接近或功能最近似的牙根形状的种植体本体。

所述的仿患者牙槽骨组织结构的仿生人工牙槽骨结构的外层的厚度为0.2-3.0毫米。

所述外层附有的BMP层为经过用所述的BMP浸泡加载后的BMP层，所述BMP层的厚度为0.2-3.0毫米。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题对于个体化生物仿生的牙种植体的制作方法所采取的技术方案是：所述的牙种植体本体和仿生人工牙槽骨结构外层为一整体结构，它包括有以下步骤：

获取患者余留牙根和牙槽骨组织结构的医学图像数据；从上述获取的医学图像数据中提取出所需要的仿缺失牙原有牙根组织结构的种植体本体结构和仿缺失牙周围牙槽骨组织结构的外层结构的数据；建立所述种植体本体和外层结构个体化仿生的人工牙种植体的三维数字模型；对个体化仿生的人工牙种植体三维数字模型进行格式转化；将所述格式转化后的具有个体化仿生的人工牙种植体数字模型软件输入3D打印设备进行个体化仿生的人工牙种植体的三维实体制造；在所述的外层添加生物蛋白质分子--骨形态发生蛋白bone morphogenetic protein，BMP层。

本发明对于个体化生物仿生的牙种植体的制作方法还可以采用如下技术方案：

所述的牙种植体本体和仿生人工牙槽骨结构外层为一整体结构，它包括有以下步骤：

获取患者余留牙根和牙槽骨组织结构以及余留牙根形状的医学图像数据；从上述获取的医学图像数据中提取出所需要的基于医学图像数据的复原患者缺失牙原有牙根形状和组织结构的种植体本体数据和附着在所述种植体本体表面的仿缺失牙周围牙槽骨组织结构的外层结构数据；建立所述种植体本体和外层结构个体化仿生的人工牙种植体的三维数字模型；对个体化仿生的人工牙种植体三维数字模型进行格式转化；将所述格式转化后的具有个体化仿生的人工牙种植体数字模型软件输入3D打印设备进行个体化仿生的人工牙种植体的三维实体制造；在所述的外层添加生物蛋白质分子--骨形态发生蛋白bonemorphogenetic protein，BMP层。

本发明具有的优点和积极效果是：由于采用了牙种植体本体和仿生人工牙槽骨结构外层为一整体结构的仿生人工牙种植体组织结构，并在此基础上添加了BMP这一具有明确诱导成骨效果的生物蛋白质分子，从而提供了一种理想的仿生人工骨结构+生物活性分子的组合体的实施方案。模拟患者个体牙根和周围牙槽骨的多孔疏松形态的仿生人工牙种植体结构并进一步添加促进成骨的活性蛋白BMP分子层，提供了一种有利于骨髓干细胞和成骨相关细胞粘附、增殖和生长并发挥最终成骨功能的良好的活性结构基础，从而营造一个促进成骨的微环境，诱导骨细胞生成，实现早期快速和牢固的骨结合。主要有以下优点：

1.骨形态发生蛋白(BMP)具有明确的诱导成骨作用

生物蛋白质分子--骨形态发生蛋白bone morphogenetic protein，BMP产生于胚胎发育期间的多种上皮和间叶组织，是转化生长因子超家族的成员。其中BMP 2、4、5、6、7等与骨、软骨、肌腱、牙周组织、牙本质的形成有极为密切的关系，均有明确的诱导成骨的作用。BMPs可促使原始的间充质细胞发生趋化增殖，诱导间叶细胞分化为软骨细胞和成骨细胞，并参与骨及软骨发育的过程。其中BMP-2是具有最高的成骨潜能的骨形态发生蛋白，有明确的诱导成骨的作用。本专利在具有个体化仿生的医用牙种植体本体外层添加具有明确诱导成骨作用的生物蛋白分子BMP，从而可以与个体化仿生的本体组织结构协同发挥作用，共同促进种植体快速和稳定的成骨作用。

2.个体化仿生结构具有极佳的力学相容性

全致密型钛种植体与骨组织的弹性模量相差过大，导致不匹配，从而抑制种植体周围骨的形成，或周围骨的疏松性改变，甚至造成种植体周围骨的萎缩性或创伤性吸收，最终引起种植体松动或断裂，造成种植失败。本发明由于采用整体个体化仿生的结构，最大限度的模拟天然骨质的结构，相对于传统的中间全致密实体，仅表层改性的种植体明显降低了弹性模量，使之与周围骨质的弹性模量相近，达到良好的匹配。同时降低了总重量，而强度达到临床需求。低弹性模量的种植体有利于将种植体的负荷以压应力的形式传递到骨组织中去,可减小种植体-骨结合界面的剪应力，有效改善种植体的生物力学相容性。这一改进从根本上解决了以往种植体与骨组织弹性模量不匹配所导致的应力集中和应力遮挡导致的力学相容性差的问题，提高种植体的成功率和远期寿命。

3.个体化仿生的结构促进快速、早期骨结合

本发明相对于传统的物理或者化学表面处理方式所得到的表面改性的首要优势在于，传统方式得到的表面仅仅能获得较为简单的单一凹槽、浅坑或者管状结构，或者是几种简单结构的累加，然而，本发明能够实现三维立体网状结构，最大程度的模拟天然骨的结构组成，目前公认，多孔三维立体结构与传统的简单的单一凹槽、浅坑或者管状结构相比，表面积显著增大，并且多孔结构更加有利于成骨细胞攀爬，粘附，嵌入，进而牢固连接并促进新骨形成的方式为更加理想的种植体表面直接成骨。

本发明相对于传统的物理或者化学表面处理改性的另一大优势在于个体化仿生的结构不但在物理结构和微形貌上实现理想的仿生，而且为后续在此基础上添加天然骨的化学组成成分(如钙磷，羟基磷灰石等)、生物蛋白分子(胶原、BMP等)甚至具有治疗作用的药物(例如治疗糖尿病、骨质疏松和抗炎药物等)奠定了牢固的结构基础。此外，多孔三维立体表面与传统的简单的单一凹槽、浅坑或者管状结构相比，也更加容易实现药物缓释，从而有望解决具有糖尿病、骨质疏松等全身疾病的患者种植失败的问题，扩大种植义齿修复的适应症，为患者带来福音。

4.目前公认，即刻种植与延期种植相比，主要具有以下的优点：

1)可以在拔牙前按照缺失牙原有牙根组织结构和形状预先制作个体化仿生种植体，拔牙后即刻将预先制作的个体化仿生种植体植入拔牙窝，即拔牙和种植手术同期进行，缩短患者治疗周期，第一时间恢复咀嚼和美观，提高了患者的生活质量，减轻患者痛苦，降低治疗费用，减少患者流失。

2)拔牙和种植手术同期进行，减少常规延期种植技术在骨组织愈合后的骨量流失和制备种植窝过程对骨组织的手术创伤。

3)拔牙窝可以有效引导种植体沿着正确方向植入，大大降低了手术复杂程度，简化手术流程，减少由于方向偏差导致破坏神经、血管等重要结构的手术风险。更容易获得理想的解剖位置，方便后期牙冠修复，更符合美观和生物力学的要求。

4)牙龈乳头的有效保存，提高了种植义齿修复后的美学效果。

5)有效预防拔牙后，拔牙窝愈合过程中对颌牙的伸长移位和邻牙的倾斜移位，保证后期修复效果。

本发明通过个体化仿生技术，可以有效的实现种植体与拔牙后的牙槽窝组织结构和形状的精确匹配，同时整体仿生的结构有助于种植体与周围骨质快速、早期骨结合，完美解决了现有种植体难以应用于即刻种植的问题，具有极其突出的优势。

由于即刻种植与延期种植相比，具有诸多显著的优点，而本发明成功解决了即刻种植的问题，从而实现即刻种植，因此具有极为重要的意义，实施后可创造巨大的社会和经济效益。

5.克服对于进口种植体的依赖，实现国产种植体的跨越式发展

为促进民族品牌在国内口腔种植市场的健康发展，本发明通过个体化仿生种植体的技术从源头上去除了现有国产种植体流水线生产所带来的难以保证严格的质量监控导致种植体质量不稳定的问题和缺乏针对每一位患者的多样化选择的问题，直接通过计算机辅助设计、3D打印加工，为患者量身定制并同期制作个体化的种植体。本发明所提供的个体化仿生种植体的技术相对于传统进口种植体，不但具有最大限度仿生的优势，而且对于制作工艺要求较低、医生便于掌握，不再苛求严格的植体质量控制，并直接提供较之原有进口种植体多样化的修复选择更为优越的个体化的定制。这种技术思路上的创新有望实现跨越式发展，使得国产种植体的设计和制作迎头赶超发达国家；从而为国产化种植体提供技术保障，为研发具有自主知识产权的国产种植体奠定技术基础。

6.个体化设计制作减化环节和步骤，精准医疗，促进和谐医患关系的建立

本发明可以直接将医生对于种植体的设计理念应用于最终种植体的制作过程，而且个体化、数字化的设计加工过程极大的方便了医患交流，去除厂家流水线式的加工环节，使得种植体不但更加贴近患者个体化需求，而且减少环节，缩短时间，降低费用，同时减少由于环节过多所导致的最终种植体的不确定性和误差发生的可能。

由于采用预先个体化设计期望的种植体致密程度，可以实现将其种植体的致密度与患者个体的骨质致密程度达到最大程度的逼近，避免在骨质疏松患者体内植入过于坚硬的弹性模量过大的种植体导致与机体骨组织之间的不匹配和迟发骨结合，甚至种植失败。

对于糖尿病和骨质疏松患者，还可以通过在本发明的仿生人工牙槽骨表面负载具有治疗糖尿病和骨质疏松作用以及抗炎症的药物从而有针对性的分阶段促进患者个体的种植体骨结合。例如对于糖尿病患者，在种植体仿生人工牙槽骨表面加载糖尿病治疗药物，预防糖尿病导致的种植失败，提高种植成功率。

个体化技术和精准医疗的最大优势就是可以最大限度的满足患者的个体需求，使得患者在就诊中通过植入独一无二的种植体不但在最大程度上完美的修复缺失的牙齿，而且从心理上通过私人订制式的服务感受到极大的被尊重的心理愉悦，由本发明技术所引领的这一修复理念的转变，有助于促进和谐医患关系的建立，在当前医患矛盾日益受到关注的时期具有极为重要和深远的意义。

7.加工过程精密、清洁、环保

加工完全依据预先设计好的STL格式的软件和程序进行，所以可以完全避免传统的表面处理方式带来的加工过程随意性强，表面处理的结果不均一，稳定性差，难以控制以及加工过程不清洁、不环保等问题。

加工过程由清洁光源激光直接照射方式逐层高温熔融钛或者钛合金金属粉末，对于牙种植体本体及其外层仿生人工牙槽骨结构整体进行分层固化，因此可以避免牙种植体本体及其外层仿生人工牙槽骨结构层之间的脱焊影响强度的问题和铸造导致的缺陷以及加工过程污染的问题。加工全过程在密闭空间内进行，实现了清洁、环保，完全避免了前述的喷砂、酸蚀工艺对于加工人员的健康损害和环境污染。

附图说明

图1是本发明的牙种植体结构示意图之一；

图2是本发明的牙种植体结构示意图之二；

图3是本发明的牙种植体结构示意图之三；

图4是本发明的牙种植体结构示意图之四；

图5是本发明的牙种植体结构示意图之五；

图6是本发明的牙种植体结构示意图之六；

图7是本发明的牙种植体结构示意图之七。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

如图1-7所示，一颗完整的种植义齿主要由三部分组成：牙冠4、基台3、种植体本体1。其中，种植体本体1是种植义齿与骨组织结合的部分，即人工牙根，直接植入患者的牙槽骨，起到固定支撑作用。基台3位于种植体本体1和牙冠4之间，向根方连接种植体本体1，向冠方连接牙冠4，起到承上启下的作用。基台3可以单独制作或者也可以为通过3D打印与种植体本体1整体制作。种植体本体1和基台3都不直接暴露于口腔，只有牙冠4部分暴露于口腔内，是发挥最终的美观和咀嚼功能的部分。牙种植体本体1的外层为用3D打印构成一整体结构的仿患者缺失牙周围牙槽骨组织结构的仿生骨结构的外层2。BMP浸泡层5主要附在外层2、同时BMP浸泡层5可以经由外层2部分扩散进入到牙种植体本体1中。

如本发明可用于下面几类：

一、关于种植体本体1的形状：

1.如图1，2，4所示，种植体本体1为圆柱状或者圆锥状外形。

2.如图3，5，7所示，种植体本体1为基于医学影像数据制成的患者缺失牙原有牙根形状的种植体本体(在没有缺失牙原有牙根数据的情况下，选取对侧同名牙牙根形状或者在对侧同名牙缺失情况下，选取位置最接近或功能最近似的牙根形状数据替代)。该形状可以直接复原、仿照缺失牙原有牙根形状或近似牙根形状或者根据生物相容性原则进行调整(例如生物力学相容性等)。其中图3，5为双牙根形状，图7为单牙根形状。

3.如图6所示，种植体本体1为表面带有螺纹结构的形状。

二、关于种植体本体1和基台3的连接方式：

4.如图1，2，4，5，6，7所示，种植体本体1和基台3为一段式连接，即种植体本体1和基台3为整体制造、一体成型的。

5.如图3所示，种植体本体1和基台3通过螺钉固位，还有少数为锥形锁柱连接(未列出)。

三、基台3与牙冠4的连接方式：

6.如图1，2，4，6，7所示，基台3和牙冠4的连接为通过螺钉固位。

7.如图3，5所示，基台3和牙冠4的连接为粘接固位。

BMP浸泡加载的外层5的厚度为0.2毫米、0.8毫米、1.5毫米或3.0毫米。

BMP浸泡加载的外层5内还可含有药物或其他促进骨生长的因子物质，如钙磷，羟基磷灰石；治疗糖尿病、骨质疏松和抗炎药物等。

所述的仿患者缺失牙牙根部位周围牙槽骨的仿生人工骨结构的经过BMP浸泡加载后的BMP外层的厚度为0.2-3.0毫米，也就是说BMP可以部分或者完全浸入种植体内部。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

本发明的制作方法一是：它包括有以下步骤：

步骤一、用CT或CBCT获取患者余留牙根和牙槽骨组织结构的医学图像数据；

步骤二、从步骤一中获取的医学图像数据中提取出所需要的仿缺失牙原有牙根组织结构的种植体本体组织结构和附着在种植体本体表面的仿缺失牙周围牙槽骨组织结构的外层仿生牙槽骨组织结构数据；

步骤三、对步骤二中所提取的数据进行处理，构建种植体本体组织结构模型和外层仿生牙槽骨组织结构模型，添加数据库中的种植体外形数据，结合外形数据和结构数据，综合构建个体化仿生的人工牙种植体的三维数字模型；

步骤四、利用三维建模软件将步骤三建立的个体化仿生的人工牙种植体三维数字模型进行格式转化，将个体化仿生的人工牙种植体三维数字模型转成3D打印设备可以识别的STL等格式文件；

步骤五、将个体化仿生的人工牙种植体的STL文件输入3D打印设备进行人工骨的三维实体制造。

步骤六、将个体化仿生的人工牙种植体浸泡于BMP溶液中加载BMP生物活性外层。

本发明的制作方法二：它包括有以下步骤：

步骤一、用CT或CBCT获取患者余留牙根和牙槽骨组织结构以及余留牙根形状的医学图像数据；

步骤二、从步骤一中获取的医学图像数据中提取出所需要的基于医学图像数据的复原患者缺失牙原有牙根形状和组织结构的种植体本体数据和附着在种植体本体表面的仿周围牙槽骨组织结构的外层仿生牙槽骨组织结构数据；

步骤三、对步骤二中所提取的数据进行处理，构建种植体本体组织结构模型和外层仿生牙槽骨组织结构模型，添加步骤二中所提取的种植体外形数据，综合构建个体化仿生的人工牙种植体的三维数字模型；

步骤四、利用三维建模软件将步骤三建立的个体化仿生的人工牙种植体三维数字模型进行格式转化，将个体化仿生的人工牙种植体三维数字模型转成3D打印设备可以识别的STL等格式文件；

步骤五、将个体化仿生的人工牙种植体的STL文件输入3D打印设备进行人工牙种植体的三维实体制造。

步骤六、将个体化仿生的人工牙种植体浸泡于BMP溶液中加载BMP生物活性外层。

现有种植体的主要问题在于：全致密型种植体力学相容性差、生物活性不足，愈合期长；延期种植引起治疗周期长、无法迅速恢复美观和功能、邻牙和对颌牙移位；种植体费用过高，形状、尺寸单一，不灵活；表面涂层稳定性差，加工试剂对人员健康和环境保护产生不良影响。本发明针对现有种植体存在的不足，通过仿患者缺失牙原有牙根组织结构的种植体本体和种植体本体外表面结合为一体的仿患者牙槽骨组织结构的仿生人工牙槽骨结构，制造出与患者个体牙根和牙槽骨组织结构最大程度接近的仿生个体化人工种植体。本发明成功实现了牙种植体制作的精细、环保、可控、均一、仿生；通过定制式个体化仿生人工种植体的制造，满足了口腔临床种植中牙种植体个体化和精细化的需求；大大降低了由于传统的牙种植体与患者个体颌骨弹性模量差距过大而造成的界面产生应力集中和应力遮挡，提高了种植体表面生物活性，并为后续载药创造了多孔疏松的有利结构条件。本发明使得即刻种植成为可能，在迅速恢复美观和功能的同时缩短愈合周期，降低种植费用，还实现了清洁环保的加工过程。将本发明所采用的个体化仿生的人工牙种植体植入人体后，可最大限度的模拟患者个体化的牙根和牙槽骨组织结构特性，更好的与患者天然骨组织匹配，缩短种植周期，达到快速稳定长期的骨结合，实现精准医疗的要求。本发明采用一种个体化生物仿生的牙种植体，在具有个体化仿生的医用牙种植体本体外层添加具有明确诱导成骨作用的生物蛋白分子BMP，从而可以与个体化仿生的本体组织结构协同发挥作用，共同促进种植体快速和稳定的成骨作用。

Claims (6)

1.一种个体化生物仿生的牙种植体，它包括有种植体本体，其特征是：所述的种植体本体为仿患者缺失牙原有牙根或者对侧同名牙牙根或在对侧同名牙缺失情况下，选取位置最接近或功能最近似的牙根组织结构的仿生人工牙根组织结构的种植体本体；还包括有与所述种植体本体外表面结合为一体的仿患者牙槽骨组织结构的仿生人工牙槽骨组织结构的外层以及所述外层附有的生物蛋白质分子--骨形态发生蛋白bone morphogeneticprotein，BMP层。

2.根据权利要求1所述的个体化生物仿生的牙种植体，其特征在于：所述的种植体本体还是基于医学图像数据的复原患者缺失牙原有牙根或者对侧同名牙牙根或在对侧同名牙缺失情况下，选取位置最接近或功能最近似的牙根形状的种植体本体。

3.根据权利要求1或2所述的具有生物仿生的医用牙种植体，其特征在于：所述的仿患者牙槽骨组织结构的仿生人工牙槽骨结构的外层的厚度为0.2-3.0毫米。

4.根据权利要求1、2或3所述的具有生物仿生的医用牙种植体，其特征在于：所述外层附有的BMP层为经过用所述的BMP浸泡加载后的BMP层，所述BMP层的厚度为0.2-3.0毫米。

5.一种根据权利要求1所述的个体化生物仿生的牙种植体的制作方法，其特征在于：所述的牙种植体本体和仿生人工牙槽骨结构外层为一整体结构，它包括有以下步骤：

获取患者余留牙根和牙槽骨组织结构的医学图像数据；从上述获取的医学图像数据中提取出所需要的仿缺失牙原有牙根组织结构的种植体本体结构和仿缺失牙周围牙槽骨组织结构的外层结构的数据；建立所述种植体本体和外层结构个体化仿生的人工牙种植体的三维数字模型；对个体化仿生的人工牙种植体三维数字模型进行格式转化；将所述格式转化后的具有个体化仿生的人工牙种植体数字模型软件输入3D打印设备进行个体化仿生的人工牙种植体的三维实体制造；在所述的外层添加生物蛋白质分子--骨形态发生蛋白bonemorphogenetic protein，BMP层。

6.一种根据权利要求1所述的个体化生物仿生的牙种植体的制作方法，其特征在于：所述的牙种植体本体和仿生人工牙槽骨结构外层为一整体结构，它包括有以下步骤：

获取患者余留牙根和牙槽骨组织结构以及余留牙根形状的医学图像数据；从上述获取的医学图像数据中提取出所需要的基于医学图像数据的复原患者缺失牙原有牙根形状和组织结构的种植体本体数据和附着在所述种植体本体表面的仿缺失牙周围牙槽骨组织结构的外层结构数据；建立所述种植体本体和外层结构个体化仿生的人工牙种植体的三维数字模型；对个体化仿生的人工牙种植体三维数字模型进行格式转化；将所述格式转化后的具有个体化仿生的人工牙种植体数字模型软件输入3D打印设备进行个体化仿生的人工牙种植体的三维实体制造；在所述的外层添加生物蛋白质分子--骨形态发生蛋白bonemorphogenetic protein，BMP层。