CN209182826U - 具有拓扑优化结构的骨面锚定式牙种植体 - Google Patents

Abstract

一种具有拓扑优化结构的骨面锚定式牙种植体，包括用于安装义齿的修复基台和用于支撑固定的骨面锚定结构，所述骨面锚定结构包括用于支撑修复基台的支撑单元和用于与下颌骨固定区域固定的固定单元，所述修复基台设置在支撑单元顶部中心处且两者一体成型，所述支撑单元沿前后两侧均设有固定单元，并且每个固定单元上均设有用于固定在下颌骨上的安装通孔，所述骨面锚定结构进行多次拓扑优化，满足最佳力学性能，所述骨面锚定结构通过钛钉与下颌骨固定区域固接。本实用新型提供一种具有拓扑优化结构的骨面锚定式牙种植体设计方法及种植体，区别于传统的骨膜下种植体和根形种植体且不需要进行骨增量操作。

Description

具有拓扑优化结构的骨面锚定式牙种植体

技术领域

本实用新型涉及一种具有拓扑优化结构的骨面锚定式牙种植体。

背景技术

目前，随着社会的日益发展，人们对口腔美学的追求越来越高。牙齿的缺损影响着口腔关系并且也有碍美观。种植牙由于具有美观、舒适、咀嚼效率高等优点，日益成为缺牙修复的主要选择。但是，传统根形种植体对骨量的要求较高，包括骨高度和骨宽度都需要满足种植手术要求。如果在牙槽骨骨量不足的情况下进行种植牙修复可能存在失败的风险，包括骨宽度不足导致种植体侧穿出牙槽骨、骨高度不足导致种植体暴露和初期稳定性不够等。临床上，由于牙周病，颌骨疾病，外伤，肿瘤等因素导致骨量不足的情况较多，限制了种植牙修复技术的应用。

为了增加根形种植体种植时的骨量，临床上常通过填骨粉并覆盖骨膜来解决少量骨不足问题，或通过自体骨移植、手术劈开、牵引成骨等外科手术方式解决严重骨量不足问题，但这些方式需要先通过手术解决骨增量问题，经过一段时间的恢复，再施行牙植入手术，操作过程比较复杂，手术次数增多，增加了种植牙修复的难度和治疗的时间，手术成本较高，同时还存在术区感染、骨增量有限等问题。

事实上，在基于骨整合概念的根形(包括柱形或锥形)种植体应用之前，一种基于骨膜下骨面固定的特殊支架式结构的种植体即骨膜下种植体在1930年代就已经有应用。但是其制作需要通过手术暴露骨面并取模，然后通过铸造方式制造紧贴骨面的骨膜下种植体的支架，然后再通过第二次手术进行植入。由于手术复杂、制造过程较长、手术创伤较大，在根形种植体出现后就逐渐被淘汰了。但其直接固定在骨面，为解决根形种植体在面对骨量不足时的修复问题提供了一种解决思路。特别是近年来，随着医学图像获取、颌面部组织三维重建、手术方案数字化精确设计、钛金属3D打印以及优化设计、生物力学有限元分析等数字化技术的发展和应用，骨面直接锚定的个性化骨膜下牙种植体在术前完成精确设计和制作、并通过一次性手术完成植入具有较高的可行性。

发明内容

为了解决患者严重骨量不足情况下进行牙种植修复时必须进行多期手术，即先补充骨量再植入种植体的问题，本实用新型提供一种具有拓扑优化结构的骨面锚定式牙种植体，区别于传统的骨膜下种植体和根形种植体且不需要进行骨增量操作。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种具有拓扑优化结构的骨面锚定式牙种植体，包括用于安装义齿的修复基台和用于支撑固定的骨面锚定结构，所述骨面锚定结构包括用于支撑修复基台的支撑单元和用于与下颌骨固定区域固定的固定单元，所述修复基台设置在支撑单元顶部中心处且两者一体成型，所述支撑单元沿前后两侧均设有固定单元，并且每个固定单元上均设有用于固定在下颌骨上的安装通孔，每个固定单元的上端均与支撑单元一体成型，且每个固定单元的下端向下延伸，所述骨面锚定结构通过钛钉与下颌骨固定区域固接。

进一步，所述修复基台和骨面锚定结构均采用钛合金或PEKK高分子材料制成。

再进一步，所述固定单元设置有四个，两两一组分别设置在支撑单元的前后两侧，每个固定单元上分别设有两个安装通孔。

更进一步，所述骨面锚定结构进行多次拓扑优化具有最佳力学性能，所述固定单元上的安装通孔避开固定区域的重要解剖结构。

本实用新型的有益效果主要表现在：跟传统的牙种植体相比，本实用新型的牙种植体不受牙槽骨骨量的限制，可以在不进行骨量填充的前提下进行牙种植；将原本的多期手术简化成为一期手术就可完成预期的牙种植，不但能够减少手术时间也能够降低患者的经济负担，实用性好；经过拓扑优化过后的牙种植体即能满足强度要求也满足工艺要求。

附图说明

图1是口腔部位的骨骼模型的示意图。

图2是修复基台的初步位置示意图。

图3是初始锚定板结构示意图。

图4是第一次拓扑优化后的结果示意图。

图5是标准锚定结构示意图。

图6是其中一个种植位置举例进行拓扑优化的复合模型示意图。

图7是进行多次拓扑优化的实施流程图。

图8是进行多次拓扑优化后的骨面锚定结构示意图。

图9是本实用新型种植体的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步描述。

参照图1～图9，一种具有拓扑优化结构的骨面锚定式牙种植体，包括用于安装义齿的修复基台9和用于支撑固定的骨面锚定结构5，所述骨面锚定结构5包括用于支撑修复基台的支撑单元51和用于与下颌骨固定区域固定的固定单元52，所述支撑单元51与所述的修复基台9一体成型，所述支撑单元51前后两侧均设有所述固定单元52，并且每个固定单元52上均设有用于固定在下颌骨上的安装通孔53，骨面锚定结构5通过钛钉与下颌骨固定区域固接。

所述修复基台9和骨面锚定结构5均采用钛合金或PEKK高分子材料制成。

所述固定单元52的固定位置即安装通孔53位置避开固定区域的重要解剖结构。

所述骨面锚定结构5进行多次拓扑优化，满足最佳力学性能。

所述骨面锚定结构5的支撑单元51前后两侧分别设有两个固定单元52，每个固定单元52上分别设有两个安装通孔53。每个固定单元52上根据多次拓扑优化结果还设有条形镂空。当然，骨面锚定结构形式可以不固定，即固定单元52跟安装通孔53数量不唯一，根据不同的种植情况以及拓扑优化结果，结构可以是多变的。

本实用新型的设计方法，包括以下步骤：

1)获取患者口腔颌面CT图，运用医学图像处理软件如Mimics重建出患者下颌骨1三维模型，重建模型中还包括下颌神经管11等重要解剖结构，如图1所示；

2)在医学图像处理软件如Mimics中测量评估缺牙情况及种植体植入部位的骨量情况，考虑口腔生物力学、牙冠大小以及与临近和对颌牙的位置要求等因素，确定出修复基台的位置2，制订综合修复方案；确定植入体位置和形式：在骨量充足或少量不足的位置，植入传统柱形或锥形牙种植体；在严重骨量不足的位置，则设计骨面锚定式种植体；

3)根据综合修复方案，确定锚定式种植体的修复位置即上部修复基台的位置，如图2所示，并参考基台的标准结构，设计出修复基台三维模型；

4)设计锚定式种植体具有拓扑优化结构的骨面锚定结构：

(4.1)确定固定区域：根据生物力学原理并考虑避开牙根、下颌神经管等重要解剖结构的条件，确定固定区域，包括整个骨面锚定结构的作用区域和固定的位置；

(4.2)基于骨面的固定区域，通过曲面加厚功能，设计出初始锚定板，如图3所示；

(4.3)构建下颌骨生物力学模型，在基台位置加载咬合力载荷，利用有限元软件如Abaqus对骨面锚定结构进行拓扑优化，拓扑优化的结果图如图4所示，其中42表示应力小的区域，41表示应力大的区域，得到锚定结构的初始优化结构；

(4.4)根据骨面锚定结构的初始优化结构进行规范化设计，得到具有固定孔和规则结构的锚定结构，如图5所示；

5)可以对锚定结构进行多次拓扑优化，拿其中一个种植位置出来举例，进行拓扑优化的复合模型如图6所示，实施流程如图7所示，第一步，下颌骨及骨面锚定结构模型的建立，第二步，有限元模型的建立，第三步，拓扑优化设计，第四步，对拓扑优化之后的骨面锚定结构进行评定，若合适得到具有最佳力学性能的骨面锚定结构，如图8所示，若不合适，继续进行第三步，拓扑优化设计，直至得到具有最佳力学性能的骨面锚定结构；

6)将骨面锚定结构与基台三维模型进行布尔运算，得到完整的具有拓扑优化结构的骨面锚定式牙种植体三维模型，如图9所示。

7)利用3D打印技术打印制造所设计的骨面锚定式牙种植体，材料可以是钛合金或PEKK高分子材料；

8)骨面锚定式牙种植体进行后处理如抛光、酸蚀等表面处理，得到可以应用于临床的具有拓扑优化结构的骨面铆定式牙种植体；

为了方便医生手术，可以设计个性化手术导板，用于手术中的定位，包括确定固定钉的位置。

使用时先将个性化手术导板置于患者口内，然后根据修复基台的位置，调整好合适的角度将具有拓扑优化结构的骨面锚定式牙种植体放置于合适位置，最后通过钛钉将种植体与下颌骨固接。要注意，固接的位置一定避开了下颌骨重要解剖结构。

本实用新型能够在不进行多次手术的条件下，根据修复位置的牙及牙周围组织受力情况，设计出一种直接锚定于骨面且具有拓扑优化结构的骨面锚定式牙种植体，并充分利用3D打印技术，将能够有效解决严重骨量不足的种植牙修复问题。

本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本实用新型的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本实用新型的保护范围也包括本领域技术人员根据本实用新型构思所能够想到的等同技术手段。

Claims (4)

1.一种具有拓扑优化结构的骨面锚定式牙种植体，其特征在于：所述种植体包括用于安装义齿的修复基台和用于支撑固定的骨面锚定结构，所述骨面锚定结构包括用于支撑修复基台的支撑单元和用于与下颌骨固定区域固定的固定单元，所述修复基台设置在支撑单元顶部中心处且两者一体成型，所述支撑单元沿前后两侧均设有固定单元，并且每个固定单元上均设有用于固定在下颌骨上的安装通孔，每个固定单元的上端均与支撑单元一体成型，且每个固定单元的下端向下延伸，所述骨面锚定结构通过钛钉与下颌骨固定区域固接。

2.如权利要求1所述的具有拓扑优化结构的骨面锚定式牙种植体，其特征在于：所述修复基台和骨面锚定结构均采用钛合金或PEKK高分子材料制成。

3.如权利要求1或2所述的具有拓扑优化结构的骨面锚定式牙种植体，其特征在于：所述固定单元设置有四个，两两一组分别设置在支撑单元的前后两侧，每个固定单元上分别设有两个安装通孔。

4.如权利要求1或2所述的具有拓扑优化结构的骨面锚定式牙种植体，其特征在于：所述骨面锚定结构进行多次拓扑优化具有最佳力学性能，所述固定单元上的安装通孔避开固定区域的重要解剖结构。