TW201320971A - 植牙牙根及其表面之成型方法 - Google Patents

Abstract

本發明係有關於一種植牙牙根及其表面之成型方法，係預先在一植牙牙根表面加工成型複數凹陷紋，之後再對該些凹陷紋表面施以多點熔融處理，形成複數第一微孔與第二微孔，藉此使該植牙牙根形成三維緻密之多孔性結構，植入牙床時，可得到最大程度之骨整合，使該植牙牙根能承受更大外力，仍不會有鬆脫之現象。

Description

植牙牙根及其表面之成型方法

　　本發明係有關於一種植牙牙根及其表面之成型方法，特別是指於植牙牙根表面加工形成凹陷紋、第一微孔及第二微孔，而形成高孔隙率之三維緻密多孔結構，增加植牙之骨整合程度。

　　植牙的原理是以外科手術將取代牙根之植體（通常用鈦合金）植入顎骨的牙床組織中，由於骨骼俱自然整合特性（即骨整合），使得植體植入後，骨骼自然生長包圍植體，使植體得以固定，因此植入的鈦合金植體十分堅固，可以像天然的牙齒一樣自然。

　　而其中常見植體係以螺紋段螺入牙床組織，如中華民國發明專利公告第567057號「贗復齒植入體專用之支檯體結構」，然而在進行骨整合過程中，植體過大的位移（一般為超過100微米）會導致骨整合失敗，而前述植體以螺紋段與骨骼密合時，骨骼組織僅可能與植體的表面貼合，導致植體位移鬆脫之機率加大。

　　因此有PCT專利申請案第PCT/CA1990/000412號「INTRAOSSEOUS-ENDOSSEOUS ANCHORAGE DEVICE」，其係由加拿大多倫多大學三位教授D. Deporter、P. Watson、R. Pilliar依據人工髖關節之多孔燒結設計（porous-coated design），於1983年所開發之Endopore植體系統，即將細小圓珠狀之鈦合金顆粒燒結在植體表面，藉此多孔燒結設計使植體表面積超過傳統植體3倍以上，並形成三維之骨整合，而將壓力平均分布，有效抵抗垂直壓力、水平張力及旋轉扭力造成之位移現象，並在經過五年動物實驗後，在1989年首次使用於多倫多大學，目前臨床上則使用於包括加拿大、美國、歐洲、日本及台灣等國家。

　　但是前述Endopore植體系統之多孔燒結方式仍存在有下述缺失：

　　1.請參閱第十三圖所示，金屬粉末燒結塗佈處理後發現，燒結金屬粒子與固體接合處出現裂縫（A），由於這個不規則幾何形狀的區域之抗疲勞強度較弱的關係，導致應力容易集中於此，造成植體損壞。

　　2.鈦金屬植體多孔性處理僅止於表層塗佈淺層2D孔狀結構，造成骨整合後仍有結構強度不足的缺點。

　　為了解決前述金屬表面燒結技術會使植牙牙根造成應力集中，以及植牙牙根在進行骨整合後，整體結構強度較低之缺點，因此本發明人秉持不斷創新研發之精神，利用精密機械加工技術開發出一種植牙牙根及其表面之成型方法，其中該植牙牙根表面係環設有複數凹陷紋，並在該些凹陷紋表面凹設有複數第一微孔，以及在該些凹陷紋表面與第一微孔表面凹設有複數第二微孔。

　　前述植牙牙根表面結構成型方法包括如下步驟：

　　A.預先在一植牙牙根表面加工成型複數環狀凹陷紋；B.對該些凹陷紋表面施以多點熔融處理，成型出孔徑為100奈米至500奈米，深度則為0.1微米至1微米之複數第一微孔；C.再對該些凹陷紋表面與第一微孔表面施以多點熔融處理，成型出孔徑為10奈米至40奈米，深度則為5奈米至20奈米之複數第二微孔。

　　利用此方式在植牙牙根表面成型凹陷紋、第一微孔及第二微孔，其相較於表面燒結可形成深度較深，孔隙率更高，同時更為緻密之三維多孔結構，對於植入牙床後之骨整合效果更好，植牙牙根更為牢固。

　　進一步，該些凹陷紋呈等距斜向排列。

　　進一步，該些第一微孔與第二微孔係呈弧面狀凹孔。

　　進一步，該些凹陷紋之成型方式係為機械車削。

　　進一步，在步驟B及步驟C所述之多點熔融處理之方法係為雷射加工法、放電加工法、電化學加工法或電漿加工法之任一種或其組合。

　　本發明之功效在於：

　　利用機械車削配合電化學加工等精密加工技術，形成3D多孔性緻密結構，其孔隙度不僅在於植牙牙根表面，而是在整個結構體。使鈦金屬植牙牙根植入人體後可以達到最大程度的骨整合，同時也降低材料的剛性，進而解決應力集中等遮蔽效應產生的問題。

　　綜合上述技術特徵，本發明植牙牙根及其表面之成型方法之功效將可於下述實施例清楚呈現。

　　請參閱第一圖至第三圖所示，本實施例要說明的是一種植牙牙根（1），該植牙牙根（1）表面係環設有複數凹陷紋（11），並在該些凹陷紋（11）表面凹設有複數第一微孔（12），以及在該些凹陷紋（11）表面與第一微孔（12）表面凹設有複數第二微孔（13），而該些第一微孔（12）與第二微孔（13）係呈弧面狀凹孔。

　　配合參閱第四圖所示，該植牙牙根（1）表面結構成型方法包括如下步驟：

　　A.利用機械車削方式於一植牙牙根（1）之表面形成複數凹陷紋（11），其中該些凹陷紋（11）呈等距斜向排列。

　B.對該些凹陷紋（11）表面施以多點熔融處理，成型出孔徑為100奈米至500奈米，深度則為0.1微米至1微米之複數第一微孔（12）。

　　C.再對該些凹陷紋（11）表面與第一微孔（12）表面施以多點熔融處理，成型出孔徑為10奈米至40奈米，深度則為5奈米至20奈米之複數第二微孔（13）。

　　在步驟B及步驟C所述之多點熔融處理方式包括雷射加工法、放電加工法、電化學加工法或電漿加工法等方式，由於該等加工法係為習知技術，故不贅述其詳細實施加工過程及內容；再請參閱第五圖及第六圖所示，係以不同加工方式加工成型之微孔顯微圖。

　　請參閱第七圖所示，當該植牙牙根（1）植入牙床（B）後，其周圍骨骼會自然進行骨整合，由於骨骼組織會緊密與該植牙牙根（1）表面接觸，並深入該些深淺不一且緻密排列之第一微孔（12）與第二微孔（13）中，使該植牙牙根（1）與牙床（B）周圍骨骼形成緊密結合，且由於該植牙牙根（1）形成之凹陷紋（11）、第一微孔（12）與第二微孔（13）深度較傳統金屬燒結之孔隙來得深，使該些第一微孔（12）與第二微孔（13）之結構不僅形成在該植牙牙根（1）表面，而是在整個結構體，構成三維多孔結構，同時形成之孔隙率較高，該植牙牙根（1）與牙床（B）骨骼組織之接觸面積較高，藉此，該植牙牙根（1）可更均勻分散壓力，提高其所能承受之垂直壓力、水平張力及旋轉扭力，另外，此種方式不若表面燒結金屬粉末，不會形成破裂之裂縫，不會有應力集中之現象，使該植牙牙根（1）不易損壞。

　　再請參閱第八圖所示，為使用市售人工植牙牙根（Q-implant）進行動物實驗之X光照片，其中第八圖A為植入前X光照片，第八圖B為植入後X光照片，由圖示中可看出市售品牌的植牙牙根植體，植入前與植入後在箭頭處可以看到，植體在口腔內骨頭並無明顯骨質流失。

　　再請參閱第九圖所示，為使用本發明經過多點熔融處理的新式人工植牙牙根於豬下顎之動物實驗X光照片，由第九圖A與第九圖B箭頭處可看出，在植入前與植入3週後，植牙牙根植體在下顎內骨質並無明顯流失，並且有新骨頭生長。

　　再請參閱第十圖所示，其中第十圖A為本發明多點熔融處理之新式人工植牙牙根橫斷面OM照片(明視野)，經由表面功能性處理之人工植牙牙根表面微結構顯而易見，增加其表面處可以有效使人工植牙牙根與骨頭增加結合效果；第十圖B為本發明多點熔融處理之新式人工植牙牙根橫斷面OM照片(暗視野)，經由表面功能性處理之表面微結構有氧化層形成，能刺激骨頭生長，且有效穩住人工植牙牙根與骨頭增加結合效果。

　　再請參閱第十一圖所示，為進行動物實驗，將植牙牙根植入後3周之實驗結果，其中第十一圖A為本發明新式人工植牙牙根上顎植牙之VCT影像；第十一圖B為機械車削有凹陷紋，但未經過表面處理，而未成型第一微孔及第二微孔之人工植牙牙根植入上顎左側之VCT影像；第十一圖C為經過多點熔融處理，成型有第一微孔及第二微孔之人工植牙牙根植入上顎右側之VCT影像；由第十一圖D與第十一圖E可看出，右下方未經過表面處理成型第一微孔及第二微孔之人工植牙牙根底端周圍骨質出現骨流失，骨質密度檢測結果為0.9048 g/cm2，而左下方經過多點熔融處理成型第一微孔及第二微孔之人工植牙牙根周圍骨質表現較佳，骨質密度檢測結果為1.0980 g/cm2。

　　再請參閱第十二圖所示，為進行動物實驗，將植牙牙根植入後3周之實驗結果，其中第十二圖A為本發明新式人工植牙牙根下顎植牙VCT影像；第十二圖B為機械車削有凹陷紋，但未經過表面處理，而未成型第一微孔及第二微孔之人工植牙牙根植入下顎左側之VCT影像；第十二圖C為經過多點熔融處理，成型有第一微孔及第二微孔之人工植牙牙根植入下顎右側之VCT影像；由第十二圖D、第十二圖F及第十二圖H可看出，右下方未經過表面處理成型第一微孔及第二微孔之人工植牙牙根，骨質密度檢測結果為1.3230 g/cm2，而第十二圖E、第十二圖G及第十二圖I中顯示，左下方經過多點熔融處理成型第一微孔及第二微孔之人工植牙牙根，骨質密度檢測結果為1.4820 g/cm2。

　　經由上述說明，當可證明本發明之植牙牙根（1）在植入牙床後，確可得到最大程度之骨整合及獲得較高的骨密度，使該植牙牙根（1）能承受更大外力，仍不會有鬆脫之現象，惟以上所述實施例僅係為本發明之較佳實施例，當不能以此限定本發明實施之範圍，即依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作簡單的等效變化與修飾，皆屬本發明涵蓋之範圍內。

(1)．．．植牙牙根

(11)．．．凹陷紋

(12)．．．第一微孔

(13)．．．第二微孔

(A)．．．裂縫

(B)．．．牙床

(C)．．．假牙

　　第一圖係為本發明植牙牙根之立體外觀圖。

　　第二圖係為本發明植牙牙根局部放大剖視圖，顯示凹陷紋表面上之第一微孔。

　　第三圖係為第二圖再次經過局部放大之示意圖，顯示凹陷紋表面及第一微孔表面之第二微孔。

　　第四圖係為本發明成型方法之流程示意圖。

　　第五圖係為植牙牙根經多點熔融處理成型第一微孔與第二微孔之顯微圖之其一。

　　第六圖係為植牙牙根經多點熔融處理成型第一微孔與第二微孔之顯微圖之其二。

　　第七圖係為本發明植牙牙根植入牙床之示意圖。

　　第八圖係為市售植牙牙根進行動物實驗之X光照片顯示圖。

　　第九圖係為本發明植牙牙根進行動物實驗之X光照片顯示圖。

　　第十圖係為光學顯微鏡拍攝之本發明植牙牙根橫斷面照片顯示圖。

　　第十一圖係為本發明植牙牙根進行動物實驗之斷層掃描照片顯示圖之一。

　　第十二圖係為本發明植牙牙根進行動物實驗之斷層掃描照片顯示圖之二。

　　第十三圖係為習知Endopore植體系統在植牙牙根燒結金屬粉末形成裂縫之顯微圖。

(1)．．．植牙牙根

(11)．．．凹陷紋

(12)．．．第一微孔

(13)．．．第二微孔

Claims (6)

1. 一種植牙牙根，其表面環設有複數凹陷紋，並在該些凹陷紋表面凹設有複數第一微孔，以及在該些凹陷紋表面與第一微孔表面凹設有複數第二微孔，而該些第一微孔之孔徑為100奈米至500奈米，深度則為0.1微米至1微米，該些第二微孔之孔徑為10奈米至40奈米，深度則為5奈米至20奈米。
2. 如申請專利範圍第1項所述之植牙牙根，其中該些凹陷紋係呈等距斜向排列。
3. 如申請專利範圍第1項所述之植牙牙根，其中該些第一微孔與第二微孔係呈弧面狀凹孔。
4. 一種植牙牙根表面之成型方法，包括如下步驟：
   　　A.預先在一植牙牙根表面加工成型複數環狀凹陷紋；
   　　B.對該些凹陷紋表面施以多點熔融處理，成型出孔徑為100奈米至500奈米，深度則為0.1微米至1微米之複數第一微孔；
   　　C.再對該些凹陷紋表面與第一微孔表面施以多點熔融處理，成型出孔徑為10奈米至40奈米，深度則為5奈米至20奈米之複數第二微孔。
5. 如申請專利範圍第4項所述之植牙牙根表面之成型方法，其中該些凹陷紋之成型方式為機械車削。
6. 如申請專利範圍第4項所述之植牙牙根表面之成型方法，其中步驟B及步驟C所述之多點熔融處理之方法係為雷射加工法、放電加工法、電化學加工法或電漿加工法之任一種或其組合。