CN108888370B - 一种设置有多段螺纹的牙种植体 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种设置有多段螺纹的牙种植体，包括牙冠和植入体，植入体由从上而下依次设置的植入体头部、植入体颈部和植入体根部组成；牙冠内设置有凹槽，植入体头部嵌在凹槽内，植入体头部与牙冠的凹槽为过盈配合；植入体根部设置有三段螺纹，分别是设置在植入体根部上部的第一螺纹段、设置在植入体根部中部的第二螺纹段和设置在植入体根部下部的第三螺纹段；第一螺纹段的牙形深度小于第二螺纹段的牙形深度。本发明牙种植体初期稳定性提高，固定结实，有效避免牙种植体松动，降低牙槽骨内的应力；使种植体长期稳定性提高，诱导骨细胞生成，促进骨界面融合，减少植入体根部周围骨吸收，防止细菌进入，可广泛应用于各种牙缺失种植义齿修复过程。

Description

一种设置有多段螺纹的牙种植体
技术领域
本发明涉及医疗用品技术领域，具体涉及一种设置有多段螺纹的牙种植体。
背景技术
随着经济的发展和人们生活水平的提高，牙缺失患者对义齿修复的要求也逐渐提高，不仅要满足生理功能，还要求其具备美观、耐用、不损伤邻牙等优点。口腔种植成功的关键在于种植体与牙槽骨之间的相容性和稳定性，不仅要求能做到和骨组织直接接触融合成骨结构，还应考虑种植体种植时的机械嵌合力及能否将咀嚼时产生的压力合理地分布到周围骨组织。临床实验发现，在外载荷作用下，该结构不仅会产生一定程度的位移、形变，甚至造成整体破坏等物理效应，还会出现如骨重建、骨吸收等生物效应。通过对种植体与骨组织在荷载下的力学行为分析，人们开始认识了种植体与骨内的应力分布形态。
牙种植体—骨界面应力大小或分布特征不合理都不利于周围骨组织的重建，可致种植体骨界面的微裂纹、种植体断裂以及种植部件的松动，最终导致种植结果失败，因而能达到并保持良好的应力分布是种植成功的重要先决条件。现阶段影响牙种植体稳定性的技术因素主要包括：种植体表面螺纹、种植体与皮质骨的连接方式、种植体表面处理、软组织封闭屏障等。以上影响因素一直是国内外相关研究领域科学家们面临的关键技术问题，需要不断探索、改善和创新。Tsutsumi等人通过对钛种植体的有限元分析研究发现，最佳种植体的外形是圆柱状。SiegeIe和Solteszd等人通过有限元分析，结果发现牙种植体的形态对骨内应力分布特征有着显著的影响。Patrara和Mailath等人比较了圆柱状和圆锥状种植体在生理载荷下植入部位的应力集中，结果显示，圆柱状种植体比圆锥状种植体的力学性能要好。然而，现有技术中却一直没有一种效果较好的牙种植体，能够解决颈部附近的骨皮质内存在的明显的应力集中，影响种植体周围骨吸收，以及更好的促进牙种植体与组织结合较差的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种设置有多段螺纹的牙种植体，克服了现有牙种植体种植在牙槽骨上的稳定性差和牙种植体与周围骨组织结合性差的问题。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现。
一种设置有多段螺纹的牙种植体，包括牙冠和植入体，植入体由从上而下依次设置的植入体头部、植入体颈部和植入体根部组成，植入体头部、植入体颈部和植入体根部为一体结构；牙冠内设置有凹槽，植入体头部嵌在凹槽内，且植入体头部与牙冠的凹槽为过盈配合；植入体根部设置有三段螺纹，分别是设置在植入体根部上部的第一螺纹段、设置在植入体根部中部的第二螺纹段和设置在植入体根部下部的第三螺纹段；第一螺纹段的牙形深度小于第二螺纹段的牙形深度。
其中，第一螺纹段螺纹的牙峰为三角形，牙谷为凹弧形；第二螺纹段螺纹的牙峰为三角形，牙谷为凹弧形；第三螺纹段螺纹的牙峰为三角形，牙谷为凹弧形。
上述第一螺纹段中，牙形深度一致，其牙形深度L1为0.35～0.4mm之间的某一值，相邻两个牙峰之间的螺距P1为0.8mm，第一螺纹段的小径为D1，大径D2＝D1+2L1＝4.0mm，第一螺纹段的轴向高度H1为3mm，螺旋升角α1为4.05°，牙型角β1为60°；
上述第二螺纹段中，牙形深度一致，其牙形深度L2为0.5mm，相邻两个牙峰之间的螺距P2为0.8mm，第二螺纹段的小径为D3为3.0mm，大径D4＝D3+2L2＝4.0mm，第二螺纹段的轴向高度H2为5.2mm，螺旋升角α2为4.16°，牙型角β2为60°；
上述第三螺纹段的螺纹轨迹与第二螺纹段的螺纹轨迹相同，第三螺纹段的螺纹在向下延伸的方向上，牙形深度逐渐减小，第三螺纹段起始的牙形深度为0.5mm，末端的牙形深度为0.2mm，第三螺纹段的小径D5为3.0mm，第三螺纹段的轴向高度H3为1.8mm；
另外，第一螺纹段的大径D2与第二螺纹段的大径D4相等；第二螺纹段的小径D3与第三螺纹段的小径D5相等。
其中，第一螺纹段螺纹的牙峰为三角形，牙谷为凹弧形；第二螺纹段螺纹的牙峰为三角形，牙谷为凹弧形；第三螺纹段螺纹的牙峰为锯齿形，牙谷为凹弧形。
上述第一螺纹段中，牙形深度一致，其牙形深度L3为0.35～0.4mm之间的某一值，相邻两个牙峰之间的螺距P3为0.8mm，第一螺纹段的小径为D6，大径D7＝D6+2L3＝4.0mm，第一螺纹段的轴向高度H4为3mm，螺旋升角α3为4.05°，牙型角β3为60°；
上述第二螺纹段中，牙形深度一致，其牙形深度L4为0.5mm，相邻两个牙峰之间的螺距P4为0.8mm，第二螺纹段的小径D8为3.0mm，大径D9＝D8+2L4＝4.0mm，第二螺纹段的轴向高度H5为4.8mm，螺旋升角α4为4.16°，牙型角β4为60°；
上述第三螺纹段的螺纹向下延伸的方向上，牙形深度逐渐减小，第三螺纹段起始的牙形深度为0.5mm，末端的牙形深度为0.2mm，相邻两个牙谷之间的螺距P5为0.8mm，第三螺纹段的小径D10为3.0mm，螺旋升角α5为4.16°，第三螺纹段的轴向高度H6为2.2mm；
另外，第一螺纹段的大径D7与第二螺纹段的大径D9相等；第二螺纹段的小径D8与第三螺纹段的小径D10相等。
再者，植入体颈部上套有螺母和生物硅胶垫圈，生物硅胶垫圈位于螺母的下方。
进一步的，牙冠的凹槽内还设置有生物硅胶垫片；生物硅胶垫片位于植入体头部顶面与凹槽内壁顶面之间。
再者，第一螺纹段上涂有纳米氟磷灰石/聚醚醚酮涂层，涂层厚度为300-500nm；第二螺纹段上涂有纳米氟磷灰石/聚醚醚酮涂层，涂层厚度为100-300nm；第三螺纹段上涂有纳米氟磷灰石/聚醚醚酮涂层，涂层厚度为100-300nm。
进一步的：植入体根部上设置有若干个小孔，小孔穿过纳米氟磷灰石/聚醚醚酮涂层，小孔的深度为300-500微米，小孔的孔直径为20-50微米，孔洞分布为5-10个/cm2。
本发明的有益效果是:使牙种植体初期稳定性提高，固定结实，有效避免牙种植体松动，降低牙槽骨内的应力；使种植体长期稳定性提高，诱导骨细胞生成，促进骨界面融合，减少植入体根部周围骨吸收，防止细菌进入，可广泛应用于各种牙缺失种植义齿修复过程。
附图说明
图1本发明牙种植体固定在牙槽骨上的结构示意图；
图2为本发明牙种植体中牙冠的结构示意图；
图3为本发明牙种植体的植入体其中一种结构示意图；
图4是各个螺纹参数标注在图3上的示意图；
图5是图3上的A部放大图；
图6为本发明牙种植体的植入体另一种结构示意图；
图7是各个螺纹参数标注在图6上的示意图；
图8是图6上的B部放大图；
图9是图6上的C部放大图；
图10是将本发明实施例1中所提到的牙种植体种植进皮质骨和松质骨内，并对该牙种植体施加垂直载荷160N，该牙种植体各个部位(牙冠、植入体、生物硅胶垫片、螺母和生物硅胶垫圈)所产生的变形分布云图；
图11是将本发明实施例1中所提到的牙种植体种植进皮质骨和松质骨内，并对该牙种植体施加垂直载荷160N，植入体所产生的变形分布云图；
图12是将本发明实施例1中所提到的牙种植体种植进皮质骨和松质骨内，并对该牙种植体施加垂直载荷160N，该牙种植体各个部位(牙冠、植入体、生物硅胶垫片、螺母和生物硅胶垫圈)所产生的应力分布云图；
图13是将本发明实施例1中所提到的牙种植体种植进皮质骨和松质骨内，并对该牙种植体施加垂直载荷160N，植入体所产生的应力分布云图；
图14是将本发明实施例4中所提到的牙种植体种植进皮质骨和松质骨内，并对该牙种植体施加垂直载荷160N，该牙种植体各个部位(牙冠、植入体、生物硅胶垫片、螺母和生物硅胶垫圈)所产生的变形分布云图；
图15是将本发明实施例4中所提到的牙种植体种植进皮质骨和松质骨内，并对该牙种植体施加垂直载荷160N，植入体所产生的变形分布云图；
图16是将本发明实施例4中所提到的牙种植体种植进皮质骨和松质骨内，并对该牙种植体施加垂直载荷160N，该牙种植体各个部位(牙冠、植入体、生物硅胶垫片、螺母和生物硅胶垫圈)所产生的应力分布云图；
图17是将本发明实施例4中所提到的牙种植体种植进皮质骨和松质骨内，并对该牙种植体施加垂直载荷160N，植入体所产生的应力分布云图。
图中，1.牙冠；2.植入体头部；3.植入体颈部；4.植入体根部；5.凹槽；6.第一螺纹段；7.第二螺纹段；8.第三螺纹段；9.生物硅胶垫圈；10.生物硅胶垫片；11.螺母；12.皮质骨；13.松质骨。
具体实施方式
如图1所示，本发明提供一种设置有多段螺纹的牙种植体，包括牙冠1和植入体；植入体由从上而下依次设置的植入体头部2、植入体颈部3和植入体根部4组成，植入体头部2、植入体颈部3和植入体根部4为一体结构，植入体采用的材料为钛合金。如图2所示，牙冠1内设置有凹槽5，植入体头部2嵌在凹槽5内，且植入体头部2与牙冠1的凹槽5为过盈配合；如图1所示，牙冠1的凹槽5内还设置有生物硅胶垫片10；生物硅胶垫片10位于植入体头部2顶面与凹槽5内壁顶面之间。再者，植入体颈部3上套有螺母11和生物硅胶垫圈9，生物硅胶垫圈9位于螺母11的下方。
植入体根部4设置有三段螺纹，分别是设置在植入体根部4上部的第一螺纹段6、设置在植入体根部4中部的第二螺纹段7和设置在植入体根部4下部的第三螺纹段8。第一螺纹段6的牙形深度小于第二螺纹段7的牙形深度，第三螺纹段8为过渡螺纹。第一螺纹段6上涂有纳米氟磷灰石/聚醚醚酮涂层，涂层厚度为300-500nm；第二螺纹段7上涂有纳米氟磷灰石/聚醚醚酮涂层，涂层厚度为100-300nm；第三螺纹段8上涂有纳米氟磷灰石/聚醚醚酮涂层，涂层厚度为100-300nm。另外，植入体根部4上设置有若干个小孔，小孔穿过纳米氟磷灰石/聚醚醚酮涂层，小孔的深度为300-500微米，小孔的孔直径为20-50微米，孔洞分布为5-10个/cm2。
植入体根部4上的三段螺纹有两种结构，具体结构介绍如下：
1.第一种结构为：
如图3和图4所示，第一螺纹段6螺纹的牙峰为三角形，牙谷为凹弧形；第二螺纹段7螺纹的牙峰为三角形，牙谷为凹弧形；第三螺纹段8螺纹的牙峰为三角形，牙谷为凹弧形。
如图4和图5所示，第一螺纹段6中，牙形深度一致，其牙形深度L1为0.35～0.4mm之间的某一值，相邻两个牙峰之间的螺距P1为0.8mm，第一螺纹段6的小径为D1，大径D2＝D1+2L1＝4.0mm，第一螺纹段6的轴向高度H1为3mm，螺旋升角α1为4.05°，牙型角β1为60°。
如图4和图5所示，第二螺纹段7中，牙形深度一致，其牙形深度L2为0.5mm，相邻两个牙峰之间的螺距P2为0.8mm，第二螺纹段7的小径为D3＝3.0mm，大径D4＝D3+2L2＝4.0mm，第二螺纹段7的轴向高度H2为5.2mm，螺旋升角α2为4.16°，牙型角β2为60°。
如图4所示，第三螺纹段8的螺纹轨迹与第二螺纹段7的螺纹轨迹相同，第三螺纹段8的螺纹在向下延伸的方向上，牙形深度逐渐减小，第三螺纹段8起始的牙形深度为0.5mm，末端的牙形深度为0.2mm，第三螺纹段8的小径D5为3.0mm，第三螺纹段8的轴向高度H3为1.8mm。
其中，第一螺纹段6的大径D2与第二螺纹段7的大径D4相等；第二螺纹段7的小径D3与第三螺纹段8的小径D5相等。
2.第二种结构为：
如图6和图7所示，第一螺纹段6螺纹的牙峰为三角形，牙谷为凹弧形；第二螺纹段7螺纹的牙峰为三角形，牙谷为凹弧形；第三螺纹段8螺纹的牙峰为锯齿形，牙谷为凹弧形。
如图7和图8所示，第一螺纹段6中，牙形深度一致，其牙形深度L3为0.35～0.4mm之间的某一值，相邻两个牙峰之间的螺距P3为0.8mm，第一螺纹段6的小径为D6，大径D7＝D6+2L3＝4.0mm，第一螺纹段6的轴向高度H4为3mm，螺旋升角α3为4.05°，牙型角β3为60°。
如图7和图8所示，第二螺纹段7中，牙形深度一致，其牙形深度L4为0.5mm，相邻两个牙峰之间的螺距P4为0.8mm，第二螺纹段7的小径D8＝3.0mm，大径D9＝D8+2L4＝4.0mm，第二螺纹段7的轴向高度H5为4.8mm，螺旋升角α4为4.16°，牙型角β4为60°。
如图7和图9所示，第三螺纹段8的螺纹向下延伸的方向上，牙形深度逐渐减小，第三螺纹段8起始的牙形深度为0.5mm，末端的牙形深度为0.2mm，相邻两个牙谷之间的螺距P5为0.8mm，第三螺纹段8的小径D10为3.0mm，螺旋升角α5为4.16°，第三螺纹段8的轴向高度H6为2.2mm。
其中，第一螺纹段6的大径D7与第二螺纹段7的大径D9相等；第二螺纹段7的小径D8与第三螺纹段8的小径D10相等。
如图1所示，本发明牙种植体的植入体根部4植入在皮质骨12和松质骨13内部，植入体头部2和植入体颈部3位于皮质骨12和松质骨13的外部。安装牙种植体时，先将植入体根部4旋入皮质骨12和松质骨13内，使植入体根部4嵌在皮质骨12和松质骨13内，再将生物硅胶垫圈9和螺母11套在植入体颈部3上，后将螺母11旋转至生物硅胶垫圈9处并拧紧，最后在植入体头部2上安装上生物硅胶垫片10和牙冠1，就将牙种植体固定在牙槽骨上。
现对本发明的创新点介绍如下：
1.FEM分析得到，外加载荷作用下，最大变形发生在皮质骨12与植入体颈部3的接触区域；为了减小皮质骨12与植入体颈部3的变形，在植入体颈部3上套有Ti合金螺母11，并在螺母11下面加有生物硅胶垫圈9，生物硅胶垫圈9与皮质骨12接触，防止螺母11与皮质骨12直接接触；螺母11对植入体颈部3起到预紧作用，一方面减小植入体与牙槽骨的变形，另一方面避免过载时植入体与牙槽骨发生错位导致二次伤害。
2.对于骨结合的牙种植体，加载在牙冠1的力量会直接传递给周围的骨组织，这可能导致骨界面的断裂、骨吸收、种植体折断以及种植系统部件的松动等问题，为了减小牙槽骨周围的应力，在植入体头部2顶面与牙冠1的凹槽5内壁顶面之间设置了生物硅胶垫片10，起到缓冲作用。
3.纯钛及其合金是临床主导种植材料，纯钛的弹性模量为102～108GPa，钛合金的弹性模量为110～120GPa，而人体骨组织的弹性模量为仅为1.37～15GPa，植入体材料的弹性模量与骨组织的弹性模量比值高达十几到几十倍。植入体因弹性模量高能承担更多载荷，低弹性模量的骨组织会引起应力应变遮挡，两者弹性模量差异越大，种植体生物机械适应性越差，易导致植入区骨吸收，最终致种植体失败。为了缓解应力遮蔽效应，并且又要求植入体能够承受一定的载荷，本发明植入体采用钛合金材料，并在植入体根部4表面涂覆一层纳米氟磷灰石/聚醚醚酮(nFA/PEEK)涂层，(该涂层为纳米氟磷灰石和聚醚醚酮的混合物，n＝6～8，n为两种物质氟磷灰石与聚醚醚酮摩尔数之比)，纳米氟磷灰石/聚醚醚酮涂层与人体骨组织弹性模量接近；另外，植入体根部4上设置有若干个小孔，小孔贯穿纳米氟磷灰石/聚醚醚酮涂层。具体实施方法为：采用等离子喷涂法将纳米氟磷灰石/聚醚醚酮(nFA/PEEK)喷涂到植入体根部4表面，通过控制喷涂时间来控制涂层厚度，喷涂完后，采用电子束刻蚀方法在植入体根部4上形成微孔洞，小孔穿过纳米氟磷灰石/聚醚醚酮涂层，小孔的深度为300-500微米，小孔的孔直径为20-50微米，孔洞分布为5-10个/cm2。本发明在植入体根部4采用纳米氟磷灰石/聚醚醚酮涂层及微孔结构，一方面降低了植入体的弹性模量，缓解因植入体与骨组织的弹性模量差距大而造成的应力遮蔽效应，另一方面小孔能够引导细胞顺着孔洞方向生长，使骨组织与植入体根部4之间相互交织，增加结合力，通过诱导有利于植入体根部4边缘封闭，加快骨界面融合，防止细菌进入，提高了种植体的稳定性。
4.植入体根部采用三段螺纹，第一螺纹段6的牙形深度小于第二螺纹段7的牙形深度，第三螺纹段8为过渡螺纹，这种螺纹组合能够诱导生成骨细胞，增大骨组织与种植体的结合力。
实施例1
本发明提供一种设置有多段螺纹的牙种植体，包括牙冠1和植入体；植入体由从上而下依次设置的植入体头部2、植入体颈部3和植入体根部4组成，植入体头部2、植入体颈部3和植入体根部4为一体结构，植入体采用的材料为钛合金。牙冠1内设置有凹槽5，植入体头部2嵌在凹槽5内，且植入体头部2与牙冠1的凹槽5为过盈配合；牙冠1的凹槽5内还设置有生物硅胶垫片10；生物硅胶垫片10位于植入体头部2顶面与凹槽5内壁顶面之间。再者，植入体颈部3上套有螺母11和生物硅胶垫圈9，生物硅胶垫圈9位于螺母11的下方。
植入体根部4上的三段螺纹具体结构为：第一螺纹段6螺纹的牙峰为三角形，牙谷为凹弧形；第二螺纹段7螺纹的牙峰为三角形，牙谷为凹弧形；第三螺纹段8螺纹的牙峰为三角形，牙谷为凹弧形。
第一螺纹段6中，牙形深度一致，其牙形深度L1为0.35mm，相邻两个牙峰之间的螺距P1为0.8mm，第一螺纹段6的小径D1＝3.3mm，大径D2＝D1+2L1＝4.0mm，第一螺纹段6的轴向高度H1为3mm，螺旋升角α1为4.05°，牙型角β1为60°。
第二螺纹段7中，牙形深度一致，其牙形深度L2为0.5mm，相邻两个牙峰之间的螺距P2为0.8mm，第二螺纹段7的小径D3＝3.0mm，大径D4＝D3+2L2＝4.0mm，第二螺纹段7的轴向高度H2为5.2mm，螺旋升角α2为4.16°，牙型角β2为60°。
第三螺纹段8的螺纹轨迹与第二螺纹段7的螺纹轨迹相同，第三螺纹段8的螺纹在向下延伸的方向上，牙形深度逐渐减小，第三螺纹段8起始的牙形深度为0.5mm，末端的牙形深度为0.2mm，第三螺纹段8的小径D5为3.0mm，第三螺纹段8的轴向高度H3为1.8mm。
第一螺纹段6上涂有纳米氟磷灰石/聚醚醚酮涂层，涂层厚度为400nm；第二螺纹段7上涂有纳米氟磷灰石/聚醚醚酮涂层，涂层厚度为200nm；第三螺纹段8上涂有纳米氟磷灰石/聚醚醚酮涂层，涂层厚度为200nm。植入体根部4上设置有若干个小孔，小孔穿过纳米氟磷灰石/聚醚醚酮涂层，小孔的深度为400微米，小孔的孔直径为30微米，孔洞分布为8个/cm2。
实施例2
本发明提供一种设置有多段螺纹的牙种植体，与实施例1不同的是：第一螺纹段6中，牙形深度一致，其牙形深度L1为0.4mm，相邻两个牙峰之间的螺距P1为0.8mm，第一螺纹段6的小径D1＝3.2mm，大径D2＝D1+2L1＝4.0mm，第一螺纹段6的轴向高度H1为3mm，螺旋升角α1为4.05°，牙型角β1为60°。
其余都与实施例1相同，在此不做赘述。
实施例3
本发明提供一种设置有多段螺纹的牙种植体，与实施例1不同的是：第一螺纹段6中，牙形深度一致，其牙形深度L1为0.37mm，相邻两个牙峰之间的螺距P1为0.8mm，第一螺纹段6的小径D1＝3.26mm，大径D2＝D1+2L1＝4.0mm，第一螺纹段6的轴向高度H1为3mm，螺旋升角α1为4.05°，牙型角β1为60°。
其余都与实施例1相同，在此不做赘述。
实施例4
本发明提供一种设置有多段螺纹的牙种植体，包括牙冠1和植入体；植入体由从上而下依次设置的植入体头部2、植入体颈部3和植入体根部4组成，植入体头部2、植入体颈部3和植入体根部4为一体结构，植入体采用的材料为钛合金。牙冠1内设置有凹槽5，植入体头部2嵌在凹槽5内，且植入体头部2与牙冠1的凹槽5为过盈配合；牙冠1的凹槽5内还设置有生物硅胶垫片10；生物硅胶垫片10位于植入体头部2顶面与凹槽5内壁顶面之间。再者，植入体颈部3上套有螺母11和生物硅胶垫圈9，生物硅胶垫圈9位于螺母11的下方。
植入体根部4上三段螺纹的具体结构为：第一螺纹段6螺纹的牙峰为三角形，牙谷为凹弧形；第二螺纹段7螺纹的牙峰为三角形，牙谷为凹弧形；第三螺纹段8螺纹的牙峰为锯齿形，牙谷为凹弧形。
第一螺纹段6中，牙形深度一致，其牙形深度L3为0.35mm，相邻两个牙峰之间的螺距P3为0.8mm，第一螺纹段6的小径D6＝3.3mm，大径D7＝D6+2L3＝4.0mm，第一螺纹段6的轴向高度H4为3mm，螺旋升角α3为4.05°，牙型角β3为60°。
第二螺纹段7中，牙形深度一致，其牙形深度L4为0.5mm，相邻两个牙峰之间的螺距P4为0.8mm，第二螺纹段7的小径D8＝3.0mm，大径D9＝D8+2L4＝4.0mm，第二螺纹段7的轴向高度H5为4.8mm，螺旋升角α4为4.16°，牙型角β4为60°。
第三螺纹段8的螺纹向下延伸的方向上，牙形深度逐渐减小，第三螺纹段8起始的牙形深度为0.5mm，末端的牙形深度为0.2mm，相邻两个牙谷之间的螺距P5为0.8mm，第三螺纹段8的小径D10为3.0mm，螺旋升角α5为4.16°，第三螺纹段8的轴向高度H6为2.2mm。
第一螺纹段6上涂有纳米氟磷灰石/聚醚醚酮涂层，涂层厚度为400nm；第二螺纹段7上涂有纳米氟磷灰石/聚醚醚酮涂层，涂层厚度为200nm；第三螺纹段8上涂有纳米氟磷灰石/聚醚醚酮涂层，涂层厚度为200nm。植入体根部4上设置有若干个小孔，小孔穿过纳米氟磷灰石/聚醚醚酮涂层，小孔的深度为400微米，小孔的孔直径为30微米，孔洞分布为8个/cm2。
实施例5
本发明提供一种设置有多段螺纹的牙种植体，与实施例4不同的是：第一螺纹段6中，牙形深度一致，其牙形深度L3为0.4mm，相邻两个牙峰之间的螺距P3为0.8mm，第一螺纹段6的小径D6＝3.2mm，大径D7＝D6+2L3＝4.0mm，第一螺纹段6的轴向高度H4为3mm，螺旋升角α3为4.05°，牙型角β3为60°。
其余都与实施例4相同，在此不做赘述。
实施例6
本发明提供一种设置有多段螺纹的牙种植体，与实施例4不同的是：第一螺纹段6中，牙形深度一致，其牙形深度L3为0.37mm，相邻两个牙峰之间的螺距P3为0.8mm，第一螺纹段6的小径D6＝3.26mm，大径D7＝D6+2L3＝4.0mm，第一螺纹段6的轴向高度H4为3mm，螺旋升角α3为4.05°，牙型角β3为60°。
其余都与实施例4相同，在此不做赘述。
下面将本发明牙种植体种植进皮质骨和松质骨模型内，表1为该模型各部分材料的力学性能参数，用于对本发明牙种植体所受的变形和应力变化进行分析。以下计算模型与本发明的模型的区别是：未考虑牙种植体螺纹表面未设置小孔及喷涂涂层。
表1各部分材料的力学性能参数
Figure BDA0001735653970000091
Figure BDA0001735653970000101
将本发明牙种植体各部件的单元采用workbench自动划分功能进行划分，选用二十节点六面体单元划分，并在种植体-骨界面周围采取网格控制方法进行细划。正常人的颔力平均为22.4kg～68.3kg(约为219.52N～669.34N)，一般情况下日常食物所需的颔力范围约为3kg～30kg(约为29.4N～294N)，而绝大多数为10kg～23kg(约为98N～225.4N)。从正常生理活动以及以往经验总结考虑，取日常颔力平均值。由于实际情况中接触点往往并不是最佳表面，所以加载点选为在牙冠1上表面中心节点处。加载方式为：施加垂直载荷160N。
如图10和图11所示：对于本发明实施例1所提到的牙种植体而言，在牙冠1上表面中心节点处加载垂直载荷160N，最大变形发生在植入体顶部与牙冠1接触处，其值为0.012875mm；最小变形发生在植入体根部4，呈现逐级变小的趋势，这是由于植入体由上至下所承的力逐渐减小，并且陶瓷的杨氏模量远小于钛种植体，所以发生的变形更大。
如图12和图13所示：对于本发明实施例1所提到的牙种植体而言，在牙冠1上表面中心节点处加载垂直载荷160N，应力峰值为26.644Mpa，位置在第一螺纹段6从上往下数的第一圈螺纹与第二圈螺纹中间(第一应力集中区)，这是由于第一圈螺纹处第一次发生几何形状急剧变化，故存在应力集中现象。第二应力集中区为第一段螺纹6与第二段螺纹7过渡区域，这是因为这两段螺纹的牙形深度发生了变化。植入体底面从下往上第1-2圈螺纹处为应力最小值处，这是由于种植体底面承受力较小。植入体顶部应力较小(应力为4.0152～5.9009MPa)是由于植入体顶部与牙冠1之间设置了生物硅胶垫片10，较好地缓解了应力集中。植入体头部中段应力(4.0152～5.9009MPa)较种植体头部上段(11.558～13.444MPa)及下段(9.6725～13.444MPa)更小，是因为此处设置的螺母11分散了应力传递。
如图14和图15所示：对于本发明实施例4所提到的牙种植体而言，在牙冠1上表面中心节点处加载垂直载荷160N，最大变形发生在植入体顶部与牙冠1接触处，其值为0.020673mm，最小变形发生在植入体根部4，呈现逐级变小的趋势，第一螺纹段6、第二螺纹段7和第三螺纹段8所受到的变形逐渐减小。
如图16和图17所示：对于本发明实施例4所提到的牙种植体而言，在牙冠1上表面中心节点处加载垂直载荷160N，应力峰值为22.792MPa，位置在第一螺纹段6从上往下数的第一圈与第二圈螺纹中间(第一应力集中区)，这是由于第一圈螺纹处第一次发生几何形状急剧变化，故存在应力集中现象。第二应力集中区为第一段螺纹6与第二段螺纹7过渡区域，这是因为这两段螺纹的牙形深度发生了变化。另外，植入体底面从下往上第1-3圈螺纹处为应力最小值处，这是由于种植体底面螺纹段截齿后所承受力最小。
将图10～图13与图14～图17比较可以看出，对于实施例4所提到的牙种植体而言，由于第三螺纹段8螺纹的牙峰为锯齿形，第三螺纹段8与牙槽骨的接触面积减小，当施加垂直载荷时，种植体垂直方向阻力减小，故实施例4的最大变形较实施例1要大，而实施例4最大应力较实施例1要小。
下面将本发明实施例1、实施例4、实施例2和实施例5牙种植体的最大变形和最大应力进行如下比较，见表2：
表2四种结构的牙种植体最大变形和最大应力的比较结果
Figure BDA0001735653970000111
表2结果表明：牙种植体的最大变形、最大应力与螺纹形态及其尺寸有关，并且是两者综合作用的结果。实施例1和实施例4中的牙形深度为0.35mm时，由于实施例4中第三螺纹段8螺纹的牙峰为锯齿形，所以实施4所述的牙种植体的最大变形相较于实施例1大，而最大应力相较于实施例1要小。实施例2和实施例5中的牙形深度为0.4mm时，由于实施例5中第三螺纹段8螺纹的牙峰为锯齿形，所以实施5所述的牙种植体的最大变形相较于实施例2大，而最大应力相较于实施例2要小。

Claims (5)

1.一种设置有多段螺纹的牙种植体，包括牙冠(1)和植入体，其特征在于：所述植入体由从上而下依次设置的植入体头部(2)、植入体颈部(3)和植入体根部(4)组成，植入体头部(2)、植入体颈部(3)和植入体根部(4)为一体结构；所述牙冠(1)内设置有凹槽(5)，植入体头部(2)嵌在凹槽(5)内，且植入体头部(2)与牙冠(1)的凹槽(5)为过盈配合；所述植入体根部(4)设置有三段螺纹，分别是设置在植入体根部(4)上部的第一螺纹段(6)、设置在植入体根部(4)中部的第二螺纹段(7)和设置在植入体根部(4)下部的第三螺纹段(8)；第一螺纹段(6)的牙形深度小于第二螺纹段(7)的牙形深度；
所述植入体根部4上的三段螺纹有两种结构；
第一种结构为：
所述第一螺纹段(6)螺纹的牙峰为三角形，牙谷为凹弧形；所述第二螺纹段(7)螺纹的牙峰为三角形，牙谷为凹弧形；所述第三螺纹段(8)螺纹的牙峰为三角形，牙谷为凹弧形；
所述第一螺纹段(6)中，牙形深度一致，其牙形深度L1为0.35～0.4mm之间的某一值，相邻两个牙峰之间的螺距P1为0.8mm，第一螺纹段(6)的小径为D1，大径D2＝D1+2L1＝4.0mm，第一螺纹段(6)的轴向高度H1为3mm，螺旋升角α1为4.05°，牙型角β1为60°；
所述第二螺纹段(7)中，牙形深度一致，其牙形深度L2为0.5mm，相邻两个牙峰之间的螺距P2为0.8mm，第二螺纹段(7)的小径为D3为3.0mm，大径D4＝D3+2L2＝4.0mm，第二螺纹段(7)的轴向高度H2为5.2mm，螺旋升角α2为4.16°，牙型角β2为60°；
所述第三螺纹段(8)的螺纹轨迹与第二螺纹段(7)的螺纹轨迹相同，第三螺纹段(8)的螺纹在向下延伸的方向上，牙形深度逐渐减小，第三螺纹段(8)起始的牙形深度为0.5mm，末端的牙形深度为0.2mm，第三螺纹段(8)的小径D5为3.0mm，第三螺纹段(8)的轴向高度H3为1.8mm；
其中，第一螺纹段(6)的大径D2与第二螺纹段(7)的大径D4相等；第二螺纹段(7)的小径D3与第三螺纹段(8)的小径D5相等；
第二种结构为：
所述第一螺纹段(6)螺纹的牙峰为三角形，牙谷为凹弧形；所述第二螺纹段(7)螺纹的牙峰为三角形，牙谷为凹弧形；所述第三螺纹段(8)螺纹的牙峰为锯齿形，牙谷为凹弧形；
所述第一螺纹段(6)中，牙形深度一致，其牙形深度L3为0.35～0.4mm之间的某一值，相邻两个牙峰之间的螺距P3为0.8mm，第一螺纹段(6)的小径为D6，大径D7＝D6+2L3＝4.0mm，第一螺纹段(6)的轴向高度H4为3mm，螺旋升角α3为4.05°，牙型角β3为60°；
所述第二螺纹段(7)中，牙形深度一致，其牙形深度L4为0.5mm，相邻两个牙峰之间的螺距P4为0.8mm，第二螺纹段(7)的小径D8为3.0mm，大径D9＝D8+2L4＝4.0mm，第二螺纹段(7)的轴向高度H5为4.8mm，螺旋升角α4为4.16°，牙型角β4为60°；
所述第三螺纹段(8)的螺纹向下延伸的方向上，牙形深度逐渐减小，第三螺纹段(8)起始的牙形深度为0.5mm，末端的牙形深度为0.2mm，相邻两个牙谷之间的螺距P5为0.8mm，第三螺纹段(8)的小径D10为3.0mm，螺旋升角α5为4.16°，第三螺纹段(8)的轴向高度H6为2.2mm；
其中，第一螺纹段(6)的大径D7与第二螺纹段(7)的大径D9相等；第二螺纹段(7)的小径D8与第三螺纹段(8)的小径D10相等。
2.根据权利要求1所述的一种设置有多段螺纹的牙种植体，其特征在于：所述植入体颈部(3)上套有螺母(11)和生物硅胶垫圈(9)，生物硅胶垫圈(9)位于螺母(11)的下方。
3.根据权利要求1所述的一种设置有多段螺纹的牙种植体，其特征在于：所述牙冠(1)的凹槽(5)内还设置有生物硅胶垫片(10)；所述生物硅胶垫片(10)位于植入体头部(2)顶面与凹槽(5)内壁顶面之间。
4.根据权利要求1所述的一种设置有多段螺纹的牙种植体，其特征在于：所述第一螺纹段(6)上涂有纳米氟磷灰石/聚醚醚酮涂层，涂层厚度为300-500nm；所述第二螺纹段(7)上涂有纳米氟磷灰石/聚醚醚酮涂层，涂层厚度为100-300nm；所述第三螺纹段(8)上涂有纳米氟磷灰石/聚醚醚酮涂层，涂层厚度为100-300nm。
5.根据权利要求4所述的一种设置有多段螺纹的牙种植体，其特征在于：所述植入体根部(4)上设置有若干个小孔，小孔穿过纳米氟磷灰石/聚醚醚酮涂层，小孔的深度为300-500微米，小孔的孔直径为20-50微米，孔洞分布为5-10个/cm2。
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