本發(fā)明涉及一種牙種植體，尤其涉及一種個(gè)性化牙種植體及其制造方法。

背景技術(shù)：

隨著人類平均年齡的增長(zhǎng)，牙齒的修復(fù)工作在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域日益重要。而牙齒種植是牙齒修復(fù)領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)。作為外部植入口腔內(nèi)的牙種植體，其與牙槽骨連接強(qiáng)度、自身的力學(xué)性能以及生物相容性是影響牙種植體使用效果的主要因素。

有些現(xiàn)有技術(shù)中采用CT成像技術(shù)，得到牙槽骨形狀，然后制備出與牙槽骨形狀相匹配的牙種植體，這種致密結(jié)構(gòu)的鈦種植體的彈性模量(110GPa)遠(yuǎn)大于骨質(zhì)的彈性模量(2～18GPa)，由于彈性模量不匹配，在植入體與骨組織界面易產(chǎn)生應(yīng)力集中和應(yīng)力遮擋效應(yīng)，結(jié)合界面發(fā)生慢性疲勞破壞，植入體逐漸產(chǎn)生松動(dòng)造成牙種植體植入失??；

有些現(xiàn)有技術(shù)中采用CT成像技術(shù)，得到牙槽骨彈性模量，然后采用氯化鈉占位的粉末共注射法使得牙種植體具備一定的孔隙率，制備出彈性模量與牙槽骨相匹配的牙種植體；但這一技術(shù)采用模具制備牙種植體，缺點(diǎn)在于尺寸單一，為了與牙槽骨實(shí)現(xiàn)完美貼合需要對(duì)牙槽骨進(jìn)行手術(shù)整形，安裝復(fù)雜且成功率低。

有些現(xiàn)有技術(shù)為了增加牙種植體安裝初期的穩(wěn)定性，將基臺(tái)與牙根分離，首先安裝牙種植體，待牙種植體與牙槽骨完全生長(zhǎng)融合后，再安裝基臺(tái)。牙種植體牙根和基臺(tái)為兩個(gè)獨(dú)立的部件，采用機(jī)加工標(biāo)準(zhǔn)化生成，牙根與基臺(tái)需要密切結(jié)合，否則容易產(chǎn)生滲漏等不良影響，這對(duì)機(jī)器的加工精度要求高，加工成本高，后續(xù)使用也不方便；而有些現(xiàn)有技術(shù)實(shí)現(xiàn)了基臺(tái)與牙根一體化，但基臺(tái)體積過大使得牙種植體初期易通過基臺(tái)受到上牙的咀嚼力，使得牙種植體不穩(wěn)固；而基臺(tái)過小避免了上牙的咬合力影響，但使得后續(xù)牙冠的安裝困難，難以將牙冠牢固粘接在基臺(tái)上。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種個(gè)性化牙種植體及其制造方法，該牙種植體基臺(tái)與牙根一體化，牙根形狀大小與原始牙槽骨形狀大小相匹配，牙根彈性模量與牙槽骨相匹配。

技術(shù)方案

一種個(gè)性化牙種植體，包括一體式連接的牙根和基臺(tái)，其特征在于：所述牙根上下分為若干段，每段分為內(nèi)外若干層，各段各層之間一體化連接；

牙根上段彈性模量小于牙根下段彈性模量，牙根上段結(jié)構(gòu)強(qiáng)度大于牙根下段結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，牙根每段的外層彈性模量大于內(nèi)層彈性模量，牙根每段的外層結(jié)構(gòu)強(qiáng)度小于內(nèi)層結(jié)構(gòu)強(qiáng)度；

牙根每段每層的彈性模量和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度大小通過孔隙率和孔徑數(shù)值進(jìn)行調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)組合后的牙根總彈性模量與牙槽骨彈性模量相匹配。

進(jìn)一步，所述牙種植體包括牙根上段和牙根下段，每段分為內(nèi)外兩層，所述牙種植體是利用3D打印技術(shù)結(jié)合牙槽骨三維形狀一體打印成型，實(shí)現(xiàn)牙根外形與牙槽骨原形狀大小相匹配、牙根彈性模量與牙槽骨原彈性模量相匹配。

進(jìn)一步，所述牙種植體還包括基臺(tái)，基臺(tái)上段與牙冠相連接，基臺(tái)下段與牙根一體式連接，基臺(tái)下段側(cè)面向內(nèi)凹陷，使得基臺(tái)與牙齦之間形成穿齦凹槽，穿齦凹槽內(nèi)部用于填充粘接劑，以提高牙種植體在牙槽骨中的穩(wěn)固性。

進(jìn)一步，所述基臺(tái)下段側(cè)面向內(nèi)凹陷的形狀為U型、倒三角形或者工字形。

進(jìn)一步，所述基臺(tái)上段是側(cè)面具有一個(gè)或多個(gè)切面的圓臺(tái)體，切面用以增加基臺(tái)與牙冠的粘接面積，提高粘接強(qiáng)度。

進(jìn)一步，所述基臺(tái)上的上表面存在凹槽，用于更進(jìn)一步增加基臺(tái)與牙冠的粘接面積，提高粘接強(qiáng)度。

一種制備上述牙種植體的方法，具體步驟如下：

a、牙種植體建模：用NMR或者CT掃描牙槽骨部分，從而獲得牙槽骨基礎(chǔ)三維外形數(shù)據(jù)和牙槽骨GV值；

b、根據(jù)牙槽骨三維數(shù)據(jù)得出牙種植體三維外形數(shù)據(jù)；根據(jù)牙槽骨彈性模量大小將牙根上下分為若干段，每段分為內(nèi)外若干層，然后擬合出牙根各層彈性模量，使牙根總彈性模量與牙槽骨彈性模量相匹配，并使牙根上段彈性模量小于牙根下段彈性模量，牙根上段結(jié)構(gòu)強(qiáng)度大于牙根下段結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，牙根每段的外層彈性模量大于內(nèi)層彈性模量，牙根每段的外層結(jié)構(gòu)強(qiáng)度小于內(nèi)層結(jié)構(gòu)強(qiáng)度；通過牙根每層的彈性模量計(jì)算出該層所對(duì)應(yīng)的孔隙率和孔徑數(shù)據(jù)；

c、利用測(cè)的的GV值計(jì)算牙槽骨彈性模量E：計(jì)算骨密度ρ：ρ＝1017*GV-a；根據(jù)骨密度計(jì)算牙槽骨彈性模量E：E＝5295*ρ-388.8；所述a、b均為經(jīng)驗(yàn)參數(shù)，a數(shù)值大小為13～14，優(yōu)選為13.2～13.4；b數(shù)值大小為386～400，優(yōu)選為388～389；

d、利用步驟c得出的牙槽骨彈性模量計(jì)算出牙根各部分彈性模量，然后反推出牙根各部分孔隙率和孔徑，將牙根各部分孔隙率和孔徑數(shù)據(jù)加入步驟b重構(gòu)出的牙種植體三維模型中，得到牙種植體整體三維數(shù)據(jù)，將牙種植體整體三維數(shù)據(jù)作為3D打印模型數(shù)據(jù)；

e、將步驟d得到的3D打印模型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為3D打印儀的掃描路徑，對(duì)金屬粉末層進(jìn)行打印，得到牙種植體毛胚；

f、將步驟d獲得的牙種植體毛胚進(jìn)行除除油、酸洗、堿洗、煅燒硬化和表面礦化得到牙種植體。

進(jìn)一步，所述對(duì)牙種植體毛胚的除油、酸洗、堿洗、煅燒硬化和表面礦化具體操作如下：

除油：使用0.1％～3％MICRO 90清洗液清洗；

酸洗：在40～100℃溫度下，使用55wt％～65wt％的濃硫酸和10wt％～20wt％的濃鹽酸酸洗5～15min；

堿洗：在50℃～100℃溫度下，采用2～10mol/L的NaoH水溶液浸泡5～20min；

煅燒硬化：在0.01～1Pa真空爐內(nèi)，采用500℃～700℃煅燒1～6h；

表面礦化：采用包含Na⁺、K⁺、Mg²⁺、Ca²⁺、Cl^-、HCO₃^-、HPO₄^2-、SO₄^2-的溶液礦化，表面形成厚度為0.1～1μm的羥基磷灰石，然后清洗得到牙種植體。

更進(jìn)一步，所述3D打印為激光束3D逐層打??；所述激光束3D逐層打印采用的打印粉末選自純鈦粉、鈦合金粉末、氧化鋯粉末或鉭金屬粉。

更進(jìn)一步，所述打印金屬粉末直徑10～60μm。

有益效果

本發(fā)明牙種植體的牙根分為上下多段，每段分為內(nèi)外若干層，各段各層孔隙率和孔徑不同，使得有更多的組合方式，實(shí)現(xiàn)組合后的牙根總彈性模量與牙槽骨更加匹配，避免了應(yīng)力屏蔽效應(yīng)，減小對(duì)牙槽骨的損害，提高牙種植體的使用壽命；采用3D打印技術(shù)制造的牙根大小形狀與牙槽骨相匹配，安裝過程中避免了進(jìn)一步對(duì)牙槽骨形狀的修改，實(shí)現(xiàn)非手術(shù)式無痛安裝；另外穿齦凹槽和骨水泥的存在使得牙種植體安裝初期更加穩(wěn)固，并且基臺(tái)與牙冠連接端的切面設(shè)計(jì)使得二者接觸面增大，結(jié)合更加牢固，這使得基臺(tái)可以做的比現(xiàn)有技術(shù)更小，安裝初期的牙種植體更加穩(wěn)固性，使得基臺(tái)與牙根一體成型具有實(shí)用性，避免了現(xiàn)有技術(shù)中基臺(tái)與牙根結(jié)合不緊密導(dǎo)致滲漏。

附圖說明

圖1個(gè)性化牙種植體安裝示意圖；

圖2個(gè)性化牙種植體結(jié)構(gòu)示意圖；

其中：1-牙根下段內(nèi)層，2-牙根下段外層，3-牙根上段內(nèi)層，4-牙根上段外層，5-穿齦凹槽，6-基臺(tái)下段，7-基臺(tái)上段，8-凹槽，9-基臺(tái)，10-牙齦，11-牙槽骨，12-牙根。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例和附圖，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。

如圖1所示的牙種植體安裝示意圖，本實(shí)施例中，首先采用NMR成像技術(shù)獲得待安裝牙種植體的牙槽骨11的牙槽骨基礎(chǔ)三維外形數(shù)據(jù)和牙槽骨GV值，利用牙槽骨基礎(chǔ)外形數(shù)據(jù)重構(gòu)出牙槽骨三維外形，反推出牙根三維外形數(shù)據(jù)，并增加基臺(tái)9的三維外形數(shù)據(jù)，重構(gòu)出完整的牙種植體三維模型。

然后利用測(cè)的的GV值計(jì)算牙槽骨骨密度ρ＝1017*GV-13.2；根據(jù)骨密度計(jì)算牙槽骨彈性模量E：E＝5295*ρ-388.8。利用牙槽骨彈性模量計(jì)算出牙根各部分，即牙根下段內(nèi)層1、牙根下段外層2、牙根上段內(nèi)層3和牙根上段外層4的彈性模量，然后反推出牙根上下兩段內(nèi)外兩層各部分孔隙率和孔徑，將牙根各部分孔隙率和孔徑數(shù)據(jù)加入重構(gòu)出的牙種植體三維模型中，得到3D打印模型數(shù)據(jù)，并將3D打印模型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為3D打印儀的掃描路徑，采用3D逐層掃描式激光打印設(shè)備對(duì)金屬粉末逐層打印，得到牙種植體毛胚。

將獲得的牙種植體毛胚進(jìn)行除油、酸洗、堿洗、煅燒硬化和表面礦化得到牙種植體，具體操作如下：

除油：使用1％MICRO 90清洗液清洗；

酸洗：在75℃溫度下，使用60wt％濃硫酸和15wt％濃鹽酸酸洗5min；

堿洗：在50℃溫度下，采用5mol/L的NaoH水溶液浸泡15min；

煅燒硬化：在0.1Pa真空爐內(nèi)，采用500℃煅燒1h；

表面礦化：將牙種植體毛胚在Na⁺為142mol/L，K⁺為142mol/L；Mg²⁺為1.5mol/L，Ca²⁺為2.5mol/L；Cl^-為147.8mol/L，HCO₃^-為4.2mol/L；HPO₄^2-為1.0mol/L，SO₄^2-為0.5mol/L的礦化溶液中礦化48小時(shí)，使表面形成厚度0.75μm羥基磷灰石，然后在純水中超聲清洗得到牙種植體。

本實(shí)施例中，基臺(tái)9與牙根12相連接一端稱為基臺(tái)下段6，與牙冠相連的一端稱為基臺(tái)上段7，基臺(tái)下段6的直徑大于基臺(tái)上段7的直徑，基臺(tái)下段6側(cè)面向內(nèi)凹陷，使得基臺(tái)下段6呈倒三角形，與牙齦之間形成穿齦凹槽5，在牙種植體安裝到牙槽骨11初期，使用骨水泥將穿齦凹槽5封死，以提高牙種植體穩(wěn)定性。所述基臺(tái)下段6側(cè)面向內(nèi)凹陷也可以是其它的形狀，比如工字形、U型，目的在于形成穿齦凹槽5封裝骨水泥，以提高牙種植體初期的穩(wěn)固性，而并不應(yīng)該將基臺(tái)下段6局限在所列舉的幾種形狀中。

本實(shí)施例中，基臺(tái)上段7側(cè)面設(shè)置有三個(gè)位置對(duì)稱的切面，同時(shí)在基臺(tái)上段7的上表面設(shè)置有矩形的凹槽8。三個(gè)對(duì)稱的切面和凹槽8均用于增加基臺(tái)9與牙冠的接觸面積，以增加基臺(tái)9與牙冠的粘接強(qiáng)度。所述基臺(tái)上段7側(cè)面切面和凹槽8的存在目的是增加基臺(tái)與牙冠的接觸面積，具體實(shí)施過程中并不局限于所列舉的幾種具體的切面?zhèn)€數(shù)和凹槽形狀。

上述各實(shí)施方式是實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的具體實(shí)施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解，而在實(shí)際應(yīng)用中，可以在形式上和細(xì)節(jié)上對(duì)其作各種改變，而不偏離本發(fā)明的精神和范圍。