CN112043433A - 一种牙种植体及牙种植体制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种牙种植体及牙种植体制造方法，包括植入体、固定螺钉、固定基台、治疗帽。植入体包括端部和锥部。通过将植入体设置为上下连接的端部和锥部，在锥部上设置外螺纹，并将外螺纹上下分为开设第一孔隙的第一孔隙区和开设第二孔隙的第二孔隙区，这种设置方式使得植入体在与骨组织结合时，设置为通孔的第一孔隙区，便于与密质骨骨组织相结合，设置为盲孔的第二孔隙区，便于与松质骨骨组织相结合，以优化植入体的弹性模量，从而提高牙种植体的骨结合性能，强度适宜，同时使得应力屏蔽较小，生物力学性能良好，解决了现有牙种植体骨结合性能差、应力屏蔽较大的问题。

Description

一种牙种植体及牙种植体制造方法

技术领域

本发明属于口腔种植技术领域，尤其涉及一种牙种植体及牙种植体制造方法。

背景技术

由于全口义齿的传统治疗方法固定性较差等因素，已经逐步被种植固位/支持式覆盖义齿所取代。寻求理想的骨结合是当今口腔种植学的一个发展方向。

目前，纯钛及其合金是临床上主导的种植材料。但是，钛化学成份与天然骨组织截然不同，纯钛的弹性模量为102-108GPa，钛合金(Ti6Al4V)为110-120GPa，而人体骨组织仅为1.37-15GPa。

纯钛及其合金材料与骨组织的弹性模量比值高达十几至几十倍，由此植入人体后会产生应力屏蔽，造成种植体周围出现骨应力吸收，最终导致种植体的松动和断裂，有研究表明：超过50％的“应力屏蔽”会显著抑制成骨细胞的增殖并刺激其死亡。

种植体植入后，最先与成骨细胞结合的是种植体表面，人们通常认为粗糙的表面较光滑表面更利于成骨细胞结合，但是事实上是，这种表面形态增大了材料表面与组织的接触面积，同时在粗糙表面制备时容易产生微小裂痕，导致应力集中，降低了材料的耐磨性和抗疲劳强度。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种牙种植体及牙种植体制造方法，以解决现有牙种植体骨结合性能差、应力屏蔽较大的问题。

为解决上述问题，本发明的技术方案为：

本发明的一种牙种植体，其特征在于，包括植入体、固定螺钉、固定基台、治疗帽；

所述植入体包括端部和锥部；所述锥部的上端与所述端部的下端相连；所述锥部的下底直径小于上底直径；所述锥部的外表面开有外螺纹；

所述外螺纹自下而上分别设有第一孔隙区和第二孔隙区；所述第一孔隙区内开设有若干第一孔隙，且所述第一孔隙为通孔；所述第二孔隙区内开设有若干第二孔隙，且所述第二孔隙为盲孔；

所述端部和所述锥部配合形成的所述植入体的上端开有一容置空间；

所述固定基台的下端安装于所述容置空间内；所述固定基台上开有内螺纹，且所述内螺纹延伸至所述植入体；

所述固定螺钉通过所述内螺纹螺纹连接于所述固定基台与所述植入体；

所述治疗帽固连于所述固定螺钉的上端；

所述治疗帽内设有磁吸件。

本发明的牙种植体，所述锥部的外表面的斜度为4°～6°，上底直径为4.4mm±0.02mm，下底直径为2.8mm±0.02mm。

本发明的牙种植体，所述第一孔隙的孔径为0.3mm±0.02mm；所述第二孔隙的孔径为0.3mm±0.02mm，且所述第二孔隙的孔深为1.0mm±0.02mm。

本发明的牙种植体，若干所述第一孔隙以圆周阵列排布于所述第一孔隙区；若干所述第二孔隙以圆周阵列排布于所述第二孔隙区。

本发明的牙种植体，所述外螺纹的螺距为0.8mm±0.02mm。

本发明的牙种植体，所述治疗帽与所述固定螺钉通过连接螺钉固定连接。

本发明的牙种植体，所述植入体为金属增材制造技术一体成型，且所述植入体的材质为钛。

本发明的牙种植体，所述治疗帽的材质为XM27。

本发明的牙种植体，所述磁吸件为磁石，所述磁石的材质为AlNiCo，所述磁石通过焊接密封于所述治疗帽内。

本发明的一种牙种植体制造方法，用于制造上述任意一项所述的牙种植体，具体步骤如下：

S1：使用DICOM建模方法，利用CT技术拍摄无牙下颌骨，取得及其对应的CT数据，从而利用医学图像软件Minics、逆向工程软件Geomagic及三维设计软件SolidWorks建立出包含无牙下颌骨、粘膜及义齿的第一三维有限元模型；

S2：通过牙种植体图纸，在SolidWorks中建立牙种植体三维模型的各个零件，并装配形成牙种植体的第二三维有限元模型；

S3：将步骤S1中的第一三维有限元模型与步骤S2中的第二三维有限元模型进行装配并得到所需的第三三维有限元模型；

S4：对所述牙种植体使用ANSYS进行有限元分析，为所述第三三维有限元模型分别添加材料属性，并加入不同载荷以模拟不同的实际情况，计算分析所述植入体的生物力学性能，分析所述牙种植体的相应结果，根据有限元分析的模拟结果对所述植入体的各项参数进行调整，使得所述牙种植体满足所需的强度要求；

S5：利用选择性激光融化3D打印技术，打印出所述牙种植体的成品，对所述牙植入体的成品进行加工、清洗以及消毒处理。

本发明由于采用以上技术方案，使其与现有技术相比具有以下的优点和积极效果：

本发明一实施例通过将植入体设置为上下连接的端部和锥部，在锥部上设置外螺纹，并将外螺纹上下分为开设第一孔隙的第一孔隙区和开设第二孔隙的第二孔隙区，且第一孔隙为通孔，第二孔隙为盲孔，这种设置方式使得植入体在与骨组织结合时，设置为通孔的第一孔隙区，便于与密质骨骨组织相结合，设置为盲孔的第二孔隙区，便于与松质骨骨组织相结合，以优化植入体的弹性模量，从而提高牙种植体的骨结合性能，强度适宜，同时使得应力屏蔽较小，生物力学性能良好，解决了现有牙种植体骨结合性能差、应力屏蔽较大的问题。

附图说明

图1为本发明的牙种植体的剖视图；

图2为本发明的牙种植体的示意图；

图3为本发明的牙种植体的植入后骨结合结构示意图；

图4为本发明的牙种植体的植入后骨结合结构的剖视放大图。

附图标记说明：11：磁吸件；12：治疗帽；13：固定螺钉；14：固定基台；15：植入体；16：外螺纹；17：第一孔隙区；18：第二孔隙区。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种牙种植体及牙种植体制造方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。

实施例一

参看图1至图4，在一个实施例中，一种牙种植体，包括植入体15、固定螺钉13、固定基台14、治疗帽12。

其中，植入体15包括端部和锥部。锥部的上端与端部的下端相连。锥部的下底直径小于上底直径。锥部的外表面开有外螺纹16。外螺纹16自下而上分别设有第一孔隙区17和第二孔隙区18。第一孔隙区17内开设有若干第一孔隙，第二孔隙区18内开设有第二孔隙。其中，第一孔隙为通孔，第二孔隙为盲孔。

端部和锥部配合形成的植入体15的上端开有一容置空间。固定基台14的下端安装于容置空间内。固定基台14上开有内螺纹，且内螺纹延伸至植入体15。固定基台14的作用为塑性牙组织，以便对治疗帽12进行支撑。

固定螺钉13通过内螺纹螺纹连接于固定基台14与植入体15，并将固定基台14固定在植入体15上，使得固定基台14不会发生相对移动。

治疗帽12则固连于固定螺钉13和固定基台14的上端。治疗帽12内设有磁吸件11，治疗帽12与磁石配合用来对义齿进行固定。

实施例通过将植入体15设置为上下连接的端部和锥部，在锥部上设置外螺纹16，并将外螺纹16上下分为开设第一孔隙的第一孔隙区17和开设第二孔隙的第二孔隙区18，这种设置方式使得植入体15在与骨组织结合时，设置为通孔的第一孔隙区，便于与密质骨骨组织相结合，设置为盲孔的第二孔隙区，便于与松质骨骨组织相结合，以优化植入体15的弹性模量，从而提高牙种植体的骨结合性能，强度适宜，同时使得应力屏蔽较小，生物力学性能良好，解决了现有牙种植体骨结合性能差、应力屏蔽较大的问题。

下面对本实施例的牙种植体的具体结构进行进一步说明：

在本实施例中，植入体15的锥部的外表面的斜度可设置为为4°～6°，以便于植入体15的植入，同时可增强植入体15的强度。具体尺寸中，上底直径为4.4mm±0.02mm，下底直径为2.8mm±0.02mm。

锥部上的第一孔隙为通孔，孔径为0.3mm±0.02mm。第二孔隙的孔径为0.3mm±0.02mm，而第二孔隙的孔深则为1.0mm±0.02mm。其中，第一孔隙区主要位于密质骨周围，第二孔隙区主要位于松质骨周围，分区设置有利于更好地与骨组织结合，有效提高种植的成功率。

进一步地，若干第一孔隙以圆周阵列排布于第一孔隙区17，若干第二孔隙同样以圆周阵列排布于第二孔隙区18。

在本实施例中，锥部的外螺纹16的螺距可设置为0.8mm±0.02mm。其中，设置为0.8mm有利于缓解应力集中的情况。

在本实施例中，治疗帽12与固定螺钉13通过连接螺钉固定连接。在其他实施例中，治疗帽12与固定螺钉13或固定基台14之间的连接方式也可以是多种多样的，在此不作具体限定。

在本实施例中，植入体15为金属增材制造技术一体成型，即3D打印，且植入体15的材质为纯钛，以使得植入体15整体的弹性模量为35～40GPA。其中，植入体的弹性模量可通过对孔隙率的控制以及所选的材料进行实现。

在本实施例中，治疗帽12的材质为XM27。磁吸件11具体可为磁石，磁石的材质为AlNiCo，磁石可通过焊接的方式密封于治疗帽12内。其中，焊接磁石的目的在于固定磁石位置，防止磁石移动。

实施例二

一种牙种植体制造方法，用于制造上述实施例一中的牙种植体，具体步骤如下：

S1：使用DICOM建模方法，利用CT技术拍摄无牙下颌骨，取得及其对应的CT数据，从而利用医学图像软件Minics、逆向工程软件Geomagic及三维设计软件SolidWorks建立出包含无牙下颌骨、粘膜及义齿的第一三维有限元模型。建造此模型的旨在用于模拟真实的植入情况下，牙种植体的实际应用效果；

S2：通过牙种植体图纸，在SolidWorks中建立牙种植体三维模型的各个零件，并装配形成牙种植体的第二三维有限元模型。

S201：对植入体15进行细节加工，从锥部的下底处起沿着斜面绘制螺旋线，在起点处绘制切除图形，沿着螺旋线向上切除，得到锥部上的外螺纹16，在外螺纹16处设置孔隙结构，孔隙区域的竖向分为四个区域，孔隙区域整体呈现整列结构，其中第一孔隙区17设置为通孔，所述第二孔隙区18设置为盲孔；并在在植入体15的内侧添加内螺纹，所述植入体15的内螺纹与固定螺钉13上的外螺纹相咬合；

S3：将步骤S1中的第一三维有限元模型与步骤S2中的第二三维有限元模型进行装配并得到所需的第三三维有限元模型。

S4：对牙种植体使用ANSYS进行有限元分析，为第三三维有限元模型分别添加材料属性，并加入不同载荷以模拟不同的实际情况，计算分析植入体15的生物力学性能，分析牙种植体的相应结果，根据有限元分析的模拟结果对植入体15的各项参数进行调整，使得牙种植体满足所需的强度要求。

S5：利用选择性激光融化3D打印技术，打印出牙种植体的成品，对牙植入体15的成品进行加工，进一步加工完成后，进行清洗以及消毒处理。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式。即使对本发明作出各种变化，倘若这些变化属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则仍落入在本发明的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种牙种植体，其特征在于，包括植入体、固定螺钉、固定基台、治疗帽；

所述植入体包括端部和锥部；所述锥部的上端与所述端部的下端相连；所述锥部的下底直径小于上底直径；所述锥部的外表面开有外螺纹；

所述外螺纹自下而上分别设有第一孔隙区和第二孔隙区；所述第一孔隙区内开设有若干第一孔隙，且所述第一孔隙为通孔；所述第二孔隙区内开设有若干第二孔隙，且所述第二孔隙为盲孔；

所述端部和所述锥部配合形成的所述植入体的上端开有一容置空间；

所述固定基台的下端安装于所述容置空间内；所述固定基台上开有内螺纹，且所述内螺纹延伸至所述植入体；

所述固定螺钉通过所述内螺纹螺纹连接于所述固定基台与所述植入体；

所述治疗帽固连于所述固定螺钉的上端；

所述治疗帽内设有磁吸件。

2.如权利要求1所述的牙种植体，其特征在于，所述锥部的外表面的斜度为4°～6°，上底直径为4.4mm±0.02mm，下底直径为2.8mm±0.02mm。

3.如权利要求1所述的牙种植体，其特征在于，所述第一孔隙的孔径为0.3mm±0.02mm；所述第二孔隙的孔径为0.3mm±0.02mm，且所述第二孔隙的孔深为1.0mm±0.02mm。

4.如权利要求1所述的牙种植体，其特征在于，若干所述第一孔隙以圆周阵列排布于所述第一孔隙区；若干所述第二孔隙以圆周阵列排布于所述第二孔隙区。

5.如权利要求1所述的牙种植体，其特征在于，所述外螺纹的螺距为0.8mm±0.02mm。

6.如权利要求1所述的牙种植体，其特征在于，所述治疗帽与所述固定螺钉通过连接螺钉固定连接。

7.如权利要求1所述的牙种植体，其特征在于，所述植入体为金属增材制造技术一体成型，且所述植入体的材质为钛。

8.如权利要求1所述的牙种植体，其特征在于，所述治疗帽的材质为XM27。

9.如权利要求1所述的牙种植体，其特征在于，所述磁吸件为磁石，所述磁石的材质为AlNiCo，所述磁石通过焊接密封于所述治疗帽内。

10.一种牙种植体制造方法，其特征在于，用于制造如权利要求1-9任意一项所述的牙种植体，具体步骤如下：

S1：使用DICOM建模方法，利用CT技术拍摄无牙下颌骨，取得及其对应的CT数据，从而利用医学图像软件Minics、逆向工程软件Geomagic及三维设计软件SolidWorks建立出包含无牙下颌骨、粘膜及义齿的第一三维有限元模型；

S2：通过牙种植体图纸，在SolidWorks中建立牙种植体三维模型的各个零件，并装配形成牙种植体的第二三维有限元模型；

S3：将步骤S1中的第一三维有限元模型与步骤S2中的第二三维有限元模型进行装配并得到所需的第三三维有限元模型；

S4：对所述牙种植体使用ANSYS进行有限元分析，为所述第三三维有限元模型分别添加材料属性，并加入不同载荷以模拟不同的实际情况，计算分析所述植入体的生物力学性能，分析所述牙种植体的相应结果，根据有限元分析的模拟结果对所述植入体的各项参数进行调整，使得所述牙种植体满足所需的强度要求；

S5：利用选择性激光融化3D打印技术，打印出所述牙种植体的成品，对所述牙植入体的成品进行加工、清洗以及消毒处理。

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