CN111544139B - 一种同步修复牙齿及周围牙槽骨缺损的个性化仿生种植体及其成型方法 - Google Patents

一种同步修复牙齿及周围牙槽骨缺损的个性化仿生种植体及其成型方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种同步修复牙齿及周围牙槽骨缺损的个性化仿生种植体及其成型方法，该种植体包括与正常牙齿啮合的牙冠、用于连接植入部分和牙冠的基台、用于个性化恢复牙齿缺损的种植体仿生牙根、用于恢复牙槽骨缺损的牙槽骨缺损修复体；种植体仿生牙根部分与牙槽骨缺损修复体共同构成植入部分；牙冠根据对合牙列及近远中牙齿的形态设计，由全瓷块切削而成，套于基台上部；牙槽骨缺损修复体与患者骨质缺损形态一致，且具有多孔结构。本发明可用于伴有骨质缺损的牙齿即刻种植，可大大缩短临床种植手术的操作及等待时间；且该种植体与原牙齿牙根及骨质缺损相匹配，因此可以达到有良好的初期稳定性，有利于手术区域更快的恢复和种植体的长期稳定性。

Description

一种同步修复牙齿及周围牙槽骨缺损的个性化仿生种植体及 其成型方法
技术领域
本发明属于口腔医疗器械技术领域，具体为一种同步修复牙齿及周围牙槽骨缺损的个性化仿生种植体及其成型方法。
背景技术
残根残冠无法修复保留时，拔除患牙植入种植牙是目前最佳的治疗方法。即刻种植技术可以做到即拔即种：拔出患牙后，同期植入种植体。然而，现有的商用种植体为批量制作的圆柱形或者圆锥形的螺纹种植体，可以选择不同的长度和直径，但是与拔牙窝的形态匹配程度仍然较差，这会导致种植体初期稳定性的不理想，从而影响早期愈合和功能恢复。将这些商用种植体运用于即刻种植时，在将病人的牙根拔出后，往往需要在拔牙窝形态的基础上通过配套的带螺纹的钻头预备牙槽骨孔洞，从而才能将这类种植体顺利拧入，这一操作也会给患者带来更多的痛苦。
临床上很多患者的残根残冠周围同时存在着垂直向的牙槽骨吸收，从而导致患者种植位点骨量不足。引导骨组织再生(guided bone regeneration,GBR)作为一种骨增量技术，是目前用来克服即刻种植中种植位点骨量不足的最常用的方法。GBR技术通常通过在骨缺损区域植入骨移植材料，并在在软组织和移植材料之间放置屏障膜，起到促进缺损区域的骨修复、阻止软组织长入缺损区域的作用。运用这一技术时，使用的骨移植材料通常为骨粉颗粒和从其他部位截取的自体块状骨。使用骨粉颗粒时，易出现移位、塑形困难等问题；而使用从其他部位截取的自体块状骨时，会增加手术范围，增加供骨区域的手术风险和术后并发症，并且自体骨块需要使用不可吸收材料固定，二次手术取出固定材料会给患者增加痛苦。并且，这一手术操作过程复杂，对术者的手术技巧提出了很高的要求。
发明内容
针对上述背景技术中的技术问题，本发明提供一种同步修复牙齿及周围牙槽骨缺损的个性化仿生种植体及其成型方法。
本发明采用以下技术方案实现：
一种同步修复牙齿及周围牙槽骨缺损的个性化仿生种植体，包括与正常牙齿啮合的牙冠、用于连接植入部分和牙冠的基台、用于恢复牙齿缺损的种植体仿生牙根、用于恢复牙槽骨缺损的牙槽骨缺损修复体四部分；所述的种植体仿生牙根与牙槽骨缺损修复体结合紧密，二者共同构成植入部分；所述的牙冠部分根据合牙列及近远中牙齿的形态设计，由全瓷块切削而成，套于基台上部；所述的基台和种植体仿生牙根部分为纯钛或者钛合金粉末材料激光熔融一体打印；所述的牙槽骨缺损修复体为骨缺损修复支架材料通过沉积熔融技术在种植体仿生牙根的基础上打印而成；所述的牙槽骨缺损修复体与患者骨质缺损形态一致，且具有多孔结构。所述的骨缺损修复支架材料包括但不限于聚己内酯、羟基磷灰石、聚醚醚酮、聚甲基乙基酸甲酯以及它们的复合物。
上述技术方案中，进一步地，所述的种植体仿生牙根的外形与所需植入区域的牙根形状、大小一致，其表面粗糙度为20-40微米；种植体仿生牙根部分的近远中面设计位置指示标志。
进一步地，所述的基台分为基台上部和基台下部两部分，基台上部与牙冠形状匹配，具体为牙冠形态均匀缩窄1-2mm，并去除倒凹，留出全瓷冠修复空间；基台下部的底面形状与种植体仿生牙根的顶面轮廓一致，但向内均匀缩窄0.5-1.5mm，基台下部高度为1-2mm，基台下部的形状为从下到上逐渐变大。
进一步地，所述的基台外表面经过抛光处理，基台上部与牙冠之间还通过粘结固定，粘结部位经喷砂、打磨处理，符合全瓷冠粘结的要求。
进一步地，所述的牙槽骨缺损修复体的结构具体为：牙槽骨缺损修复体上端的部位为牙槽骨缺损修复体上层较致密层，其孔隙为20-50微米，与人类牙槽骨密质骨厚度及结构类似，可防止上皮组织较快的长入修复体内，所述的牙槽骨缺损修复体上层较致密层的最下端距离牙槽骨缺损修复体顶部的距离最大为1.5mm，最小为0.5mm；其他部位为多孔结构，其孔隙为200-600微米，与人类牙槽骨骨小梁结构类似。
进一步地，一种同步修复牙齿及周围牙槽骨缺损的个性化仿生种植体的成型方法，包括如下步骤：
(1)建立种植体模型，并根据种植体模型进行种植体仿生牙根、基台以及牙槽骨缺损修复体的设计；同时设计打印牙槽骨修复体部分时需要用到的牺牲支架的模型；
(2)根据患者对合牙列及近远中牙齿的形态设计牙冠形态；
(3)使用纯钛或者钛合金粉末通过激光熔融一体打印种植体仿生牙根和基台；
(4)通过沉积熔融技术在仿生牙根部分的基础上打印牙槽骨缺损修复体。
进一步地，所述的步骤(1)中，种植体模型的建立方法如下：
首先，需要对患者牙齿和牙槽骨进行CT扫描，CT扫描过后，对CT文件进行分层处理，按照不同的灰度值划分牙齿部分和周围牙槽骨缺损部分，对CT图像进行处理后，得到患牙牙根模型和牙槽骨缺损模型。
进一步地，所述的步骤(4)中，牙槽骨缺损修复体通过沉积熔融技术在种植体仿生牙根部分的基础上分两次打印而成。
进一步地，牙槽骨缺损修复体在第一次打印时将种植体仿生牙根水平放置于牺牲支架上，保证仿生牙根近远中的位置指示标志在同一水平位，用骨缺损修复支架材料完成一侧打印后，将种植体仿生牙根放入溶剂中，溶解掉牺牲支架。
进一步地，牙槽骨缺损修复体在第二次打印时将种植体仿生牙根翻转后水平放置在另一个牺牲支架上，保证仿生牙根近远中的位置指示标志在同一水平位，通过沉积熔融技术完成另一侧的打印牙槽骨缺损修复体。
本发明中，种植体仿生牙根和基台根据病人牙根模型设计，所述的牺牲支架使通过沉积熔融技术打印。
与背景技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明的种植体结构中仿生牙根部分与病人的牙根完全匹配。将不能保留的残根、残冠拔出后，可以直接将种植体植入拔牙区域，无需以往即刻种植的牙槽骨的扩孔预备过程，减少了患者的痛苦，同时可以增加种植体稳定性。种植体稳定性的增加，有利于种植体的长期效果，并且在个性化的基台和牙冠的配合下，可以尽早恢复牙列的外观和功能。
(2)本发明的种植体结构中的牙槽骨缺损修复体部分与牙槽骨缺损完全匹配。克服了骨移植中骨粉容易移位和难以塑性的问题，以及自体骨块移植带来的增加供骨区域的手术风险和二次手术的问题。牙槽骨缺损修复体根据患者自身牙槽骨特点设计，上层的较致密部分可以起到和GBR技术中屏障膜的作用，防止软组织过早长入骨组织内，而下层的多孔结构有利于更早更好的骨质恢复，在克服GBR技术的技术敏感性问题、简化手术难度的同时，更好的保证了骨质修复效果。
附图说明
图1为本发明种植体结构示意图；
图2为CT扫描后得到的牙根模型和牙槽骨缺损模型；
图3为本发明仿生牙根和基台的正中剖面及整体结构示意图；
图4为牙槽骨缺损修复体设计模型以及打印牺牲支架示意图；
图5为牙槽骨缺损修复体打印过程示意图；
图6为单根牙种植体结构示意图；
其中，1.牙冠；2.基台、2-1.基台上部、2-2基台下部；3.种植体仿生牙根、3-1.位置指示标志；4.牙槽骨缺损修复体、4-1.牙槽骨缺损修复体上层较致密层、4a.牙槽骨缺损修复体第一次打印部分、4b.牙槽骨缺损修复体第二次打印部分；5.牙槽骨缺损模型；6.患牙牙根模型；7a.牙槽骨缺损修复体第一次打印时的牺牲支架、7a-1牙槽骨缺损修复体第一次打印时的牺牲支架的上平面；7b.牙槽骨缺损修复体第二次打印时的牺牲支架、7b-1牙槽骨缺损修复体第二次打印时的牺牲支架的上平面。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有的实施方式。相反，它们仅是与如所附中权利要求书中所详述的，本申请的一些方面相一致的例子。
需要说明，本文中应用了具体个例对本发明方案进行了阐述，以下实施例的说明只是用于帮助理解本发明的装置及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本申请要求的保护范围之内。
实施例1：
如图1所示，本实施例提供一种同步修复牙齿及周围牙槽骨缺损的个性化仿生种植体结构，包括用于与正常牙齿啮合的牙冠1、用于连接植入部分和牙冠的基台2、用于恢复牙齿缺损的仿生牙根部分3、用于恢复牙槽骨缺损的修复体部分4；基台分为与牙冠1粘结的基台上部2-1和穿过牙龈部分的基台下部2-2；牙冠根据对合牙列及近远中牙齿的形态设计，由全瓷块3D切削而成，基台与种植体仿生牙根部分由激光熔融一体打印，牙槽骨缺损修复体使用高分子材料在种植体仿生牙根的基础上沉积熔融打印。所述的牙槽骨缺损修复体上层较致密层的设计为：牙槽骨缺损修复体上层较致密层的最下端距离牙槽骨缺损修复体顶部的距离最大为1.5mm，最小为0.5mm。
实施例2：
提供一种实施例1的种植牙结构的成型方法，具体方法包括如下步骤：
第一步：根据病人上下牙咬合关系及周围正常牙齿的形态设计牙冠1；
第二步：对病人牙齿和牙槽骨进行CT扫描，CT扫描过后，对CT文件进行处理，按照不同的灰度值划分牙齿部分和周围牙槽骨缺损部分，对CT图像进行处理后，得到牙槽骨缺损模型5和患牙牙根模型6。
第三步：根据病人的牙根进行种植体仿生牙根部分和基台的设计和打印：在患牙牙根模型6的基础上去除倒凹设计的种植体仿生牙根3，从而利于其顺利植入拔牙窝；仿生牙根部分近远中上的位置指示标志3-1，用于后期骨缺损修复支架材料打印牙槽骨缺损修复体4时的位置识别；基台2分为基台上部2-1和基台下部2-2两个部分，基台下部2-2类似倒置的圆台，其底面与种植体仿生牙根的顶面形态一致，但是轮廓向内收缩0.5-1.5mm，基台下部2-2的上平面与种植体仿生牙根3的顶面形态大小一致，植入手术时将基台下部2-2的底面置于周围正常牙槽骨顶面下1-2mm，整个基台下部2-2起到平台转移的作用，有利于牙槽骨长到种植体仿生牙根3的顶部，促进种植体的稳定性；基台上部2-1为第一步设计的牙冠1形态外表面均匀缩窄1-2mm，并去除倒凹，从而留出全瓷冠修复空间；种植体仿生牙根3和基台2通过纯钛或者钛合金粉末激光熔融一体化打印；种植体仿生牙根3表面呈粗糙外貌，粗糙度20-40微米；打印完成后，基台下部2-2和基台上部2-1结构外表面经过抛光处理，基台上部与牙冠之间还通过粘结固定，粘结部位经喷砂、打磨处理，符合全瓷冠粘结的要求。
第四步：根据病人牙根周围的牙槽骨缺损进行牙槽骨缺损修复体4的设计和打印牺牲支架的设计：在牙槽骨缺损模型5的基础上去除倒凹部分，设计孔隙结构(孔隙在200-600微米，与人类牙槽骨骨小梁结构类似)利于牙槽骨再生，并在距离其顶部小于1.5mm的部位与牙龈接触部分设计上层较致密层，孔隙为20-50微米，防止上皮组织早期长入，从而获得牙槽骨缺损修复体4；进一步的将设计好的模型从近远中方向分割为两部分，即牙槽骨缺损修复体第一次打印部分4a和牙槽骨缺损修复体第二次打印部分4b，分割面经过仿生牙根近远中位置指示标志3-1，牙槽骨缺损修复体4使用骨缺损修复支架材料沉积熔融分两次打印而成，第一次打印4a，第二次打印4b；设计牙槽骨缺损修复体第一次打印时的牺牲支架7a，其凹陷面容纳种植体仿生牙根3，两侧牙槽骨缺损修复体第一次打印时的牺牲支架的上平面7a-1对应种植体仿生牙根3的两侧仿生牙根近远中位置指示标志3-1；设计牙槽骨缺损修复体第二次打印时的牺牲支架7b，其凹陷面可容纳种植体仿生牙根3和牙槽骨缺损修复体第一次打印部分4，两侧牙槽骨缺损修复体第二次打印时的牺牲支架的上平面7b-1对应仿生牙根近远中位置指示标志3-1。位置指示标志3-1可以为宽0.2mm，深0.2mm的凹槽。
第五步：牙槽骨缺损修复体4打印：首先使用沉积熔融打印牙槽骨缺损修复体第一次打印时的牺牲支架7a、牙槽骨缺损修复体第二次打印时的牺牲支架7b备用；然后将种植体仿生牙根3置于牙槽骨缺损修复体第一次打印时的牺牲支架7a上，使仿生牙根近远中位置指示标志3-1与牙槽骨缺损修复体第一次打印时的牺牲支架的上平面7a-1相对应，表示配准合适；继续更换打印的骨缺损修复支架材料，继续完成牙槽骨缺损修复体第一次打印部分4a的打印，如图5A；进一步的将打印好的部分浸入溶剂中，使得牙槽骨缺损修复体第一次打印时的牺牲支架7a溶解；取出种植体仿生牙根3及一侧牙槽骨缺损修复体4的复合体并干燥；将种植体仿生牙根3及一侧牙槽骨缺损修复体4的复合体放置在牙槽骨缺损修复体第二次打印时的牺牲支架7b上，牙槽骨缺损修复体第一次打印部分4a容纳在牙槽骨缺损修复体第二次打印时的牺牲支架7b凹陷处，如图5B；继续用高分子材料完成另一侧牙槽骨缺损修复体第二次打印部分4b的打印，完成图如图1所示。
实施例3：
人类牙齿主要有单根牙和多根牙之分，本实施例提供与实施例1中多根牙不同的，一种适用于单根牙的同步修复牙齿及周围牙槽骨缺损的单根牙的个性化仿生种植体结构，其具体成型方法同实例2。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种同步修复牙齿及周围牙槽骨缺损的个性化仿生种植体，其特征在于：所述种植体结构包括与正常牙齿啮合的牙冠、用于连接植入部分和牙冠的基台、用于恢复牙齿缺损的种植体仿生牙根、用于恢复牙槽骨缺损的牙槽骨缺损修复体；所述的种植体仿生牙根部分与牙槽骨缺损修复体结合紧密，二者共同构成植入部分；所述的牙冠根据对合牙列及近远中牙齿的形态设计，由全瓷块切削而成，套于基台上部；所述的基台和种植体仿生牙根为纯钛或者钛合金粉末材料激光熔融一体打印；所述的牙槽骨缺损修复体为骨缺损修复支架材料通过沉积熔融技术在种植体仿生牙根的基础上打印而成；所述的牙槽骨缺损修复体与患者骨质缺损形态一致，且具有多孔结构；
所述牙槽骨缺损修复体的结构具体为：牙槽骨缺损修复体上端的部位为牙槽骨缺损修复体上层较致密层，其孔隙为20-50微米，与人类牙槽骨密质骨厚度及结构类似，所述的牙槽骨缺损修复体上层较致密层的最下端距离牙槽骨缺损修复体顶部的距离最大为1.5mm，最小为0.5mm；其他部位为多孔结构，其孔隙为200-600微米，与人类牙槽骨骨小梁结构类似。
2.根据权利要求1所述的一种同步修复牙齿及周围牙槽骨缺损的个性化仿生种植体，其特征在于：所述的种植体仿生牙根的外形与所需植入区域的牙根形状、大小一致，其表面粗糙度为20-40微米；种植体仿生牙根部分的近远中面设计有位置指示标志。
3.根据权利要求1所述的一种同步修复牙齿及周围牙槽骨缺损的个性化仿生种植体，其特征在于：所述的基台分为基台上部和基台下部两部分，基台上部与牙冠形状匹配，具体为牙冠形态均匀缩窄1-2mm，并去除倒凹，留出全瓷冠修复空间；基台下部的底面形状与种植体仿生牙根的顶面轮廓一致，但向内均匀缩窄0.5-1.5mm，基台下部高度为1-2mm，基台下部的形状为从下到上逐渐变大。
4.根据权利要求1所述的一种同步修复牙齿及周围牙槽骨缺损的个性化仿生种植体，其特征在于：所述的基台外表面经过抛光处理；基台上部与牙冠之间通过粘结固定，粘结部位经喷砂、打磨处理，符合全瓷冠粘结的要求。
5.一种如权利要求1-4任一项所述的同步修复牙齿及周围牙槽骨缺损的个性化仿生种植体的成型方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）建立种植体模型，并根据种植体模型进行种植体仿生牙根、基台以及牙槽骨缺损修复体的设计；同时设计打印牙槽骨缺损修复体时需要用到的牺牲支架的模型；
（2）根据患者对合牙列及近远中牙齿的形态设计牙冠形态；
（3）使用纯钛或者钛合金粉末通过激光熔融一体打印种植体仿生牙根和基台；
（4）通过沉积熔融技术在种植体仿生牙根的基础上打印牙槽骨缺损修复体。
6.根据权利要求5所述的一种同步修复牙齿及周围牙槽骨缺损的个性化仿生种植体的成型方法，其特征在于，所述的步骤（1）中，种植体模型的建立方法如下：
首先，需要对患者牙齿和牙槽骨进行CT扫描，CT扫描过后，对CT文件进行分层处理，按照不同的灰度值划分牙齿部分和周围牙槽骨缺损部分，对CT图像进行处理后，得到患牙牙根模型和牙槽骨缺损模型。
7.根据权利要求5所述的一种同步修复牙齿及周围牙槽骨缺损的个性化仿生种植体的成型方法，其特征在于，所述的步骤（4）中，牙槽骨缺损修复体通过沉积熔融技术在种植体仿生牙根的基础上分两次打印而成。
8.根据权利要求7所述的一种同步修复牙齿及周围牙槽骨缺损的个性化仿生种植体的成型方法，其特征在于，牙槽骨缺损修复体在第一次打印时将种植体仿生牙根水平放置于牺牲支架上，保证其与仿生牙根近远中的位置指示标志在同一水平位，用骨缺损修复支架材料完成一侧打印后，溶解掉牺牲支架。
9.根据权利要求7所述的一种同步修复牙齿及周围牙槽骨缺损的个性化仿生种植体的成型方法，其特征在于，牙槽骨缺损修复体在第二次打印时将种植体仿生牙根翻转后水平放置在另一个牺牲支架上，保证其与仿生牙根近远中的位置指示标志在同一水平位，通过沉积熔融技术完成另一侧的牙槽骨缺损模型打印。
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