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一種超細(xì)晶純鈦口腔微種植體的制作方法

文檔序號:12913320閱讀:828來源:國知局
一種超細(xì)晶純鈦口腔微種植體的制作方法與工藝

本實用新型屬于口腔醫(yī)療材料技術(shù)領(lǐng)域,涉及微種植體,具體涉及一種超細(xì)晶純鈦口腔微種植體。



背景技術(shù):

牙列缺損、缺失會影響口頜系統(tǒng)的正常功能,造成患者發(fā)音不清、咀嚼功能減退、面部畸形及胃腸疾病,給患者的身心帶來極大的影響。我國口腔健康流行病學(xué)調(diào)查顯示,65-74歲年齡組失牙的平均數(shù)為9.86顆,35-44歲年齡組為0.88顆。調(diào)查數(shù)據(jù)顯示我國牙體缺損、缺失修復(fù)存在巨大的臨床需求。種植義齒能顯著提高咀嚼功能,具有類似真牙的舒適感,且不損傷鄰牙,為越來越多的患者熟知和接受。最新數(shù)據(jù)顯示,英國6000多萬人中有超過600萬人擁有種植義齒;總?cè)丝趦H5000多萬的韓國,每年種植體植入量就達(dá)到100萬顆;近三年,我國口腔種植市場年增長率超過20%,年種植體植入量已超過20萬顆。隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,種植牙植入量也必將快速增加。

因為純鈦材料具有良好的理化性能以及優(yōu)異的生物相容性,能與骨組織形成良好的骨結(jié)合,目前臨床常用種植體的制作材料為純鈦,但是純鈦材料強(qiáng)度較低,種植體骨內(nèi)段直徑常在3.75mm以上。當(dāng)患者缺牙牙間隙較小,頰舌側(cè)骨量較少時,往往不能使用骨內(nèi)段直徑大于3.75mm的種植體或直徑在3.0-3.75mm的窄頸種植體,而使用微種植體修復(fù)。微種植體是指直徑≦3.0mm的種植體,商品化的微種植體直徑為2.7mm~3.0mm,制作材料主要有純鈦或鈦合金。純鈦微種植體由于純鈦較低的機(jī)械強(qiáng)度,加之直徑較小,易發(fā)生種植體折斷,限制其臨床應(yīng)用。鈦合金微種植體雖然在強(qiáng)度上有所提高,降低了微種植體的抗折斷風(fēng)險,但鈦合金的生物相容性較純鈦差。另外,由于微種植體直徑小,與骨組織接觸面積較標(biāo)準(zhǔn)直徑種植體小,骨結(jié)合強(qiáng)度也較低,易出現(xiàn)微種植體的松動、脫落。

超細(xì)晶純鈦材料是對純鈦材料進(jìn)行大塑性變形如等通道擠壓方法處理,使其晶粒細(xì)化,在不引入其他元素的情況下,使得材料的力學(xué)性能顯著提高。Baili An等在《Materials Science and Engineering C》上發(fā)表文章,對純鈦在進(jìn)行4道次Bc路徑等通道擠壓,其晶粒從30μm細(xì)化為200nm,屈服強(qiáng)度從300MPa提高為772MPa,維氏硬度從1499MPa提高到2450MPa。超細(xì)晶純鈦制成的種植體經(jīng)過粗化處理后,表面形貌、親水性較好,并且具有良好的生物相容性和骨結(jié)合率。使用超細(xì)晶純鈦材料制作微種植體,提高了微種植體的機(jī)械強(qiáng)度,但仍需要解決微種植體骨結(jié)合強(qiáng)度低的問題。種植體的形態(tài)設(shè)計會影響種植體的骨結(jié)合面積以及應(yīng)力分布,進(jìn)而影響種植體骨結(jié)合性能。種植體的形態(tài)設(shè)計包括種植體的直徑和長度、螺紋設(shè)計等。受到微種植體植入?yún)^(qū)骨量的限制,對微種植體螺紋設(shè)計的優(yōu)化較直徑及長度的優(yōu)化更有臨床意義。因此,解決缺牙牙間隙較小的微種植體修復(fù)的關(guān)鍵問題是:如何提高微種植材料強(qiáng)度和增大種植體與骨組織的結(jié)合面積。



技術(shù)實現(xiàn)要素:

為了提高微種植體強(qiáng)度,降低使用過程中折斷的風(fēng)險,增加微種植體表面積,提高骨結(jié)合強(qiáng)度,本實用新型提供了一種超細(xì)晶純鈦口腔微種植體。

本實用新型是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn):

一種超細(xì)晶純鈦口腔微種植體,該微種植體由超細(xì)晶純鈦制成,微種植體骨內(nèi)段直徑為2.5mm~3.0mm,微種植體骨內(nèi)段為螺紋結(jié)構(gòu),螺紋高度為0.3~0.4mm。

該微種植體的骨內(nèi)段部分螺紋的形狀為V形、梯形、矩形、支撐形或反支撐形。螺紋的種類為單螺紋、雙螺紋或三螺紋。

微種植體骨內(nèi)段部分螺紋的螺距為0.6mm~1.2mm。

微種植體骨內(nèi)段部分螺紋的螺距為0.67mm。

微種植體骨內(nèi)段部分表面經(jīng)過粗化處理,粗化處理的方式為噴砂、酸蝕或微弧氧化。其目的為改善微種植體表面粗糙度,增加表面積,增加骨結(jié)合強(qiáng)度。

該微種植體的穿齦部分為光滑面,底部為圓弧面。

與現(xiàn)有技術(shù)相比,本實用新型具有以下有益的技術(shù)效果:

本實用新型公開的超細(xì)晶純鈦口腔微種植體,由超細(xì)晶純鈦制成,直徑為2.5mm~3.0mm,螺紋高度為0.3mm~0.4mm,并且在微種植體的骨內(nèi)部分設(shè)置螺紋,使用高強(qiáng)度的超細(xì)晶純鈦材料制作微種植體,并優(yōu)化微種植體表面螺紋形態(tài),能夠在增大骨結(jié)合面積的同時減小應(yīng)力,從而有效的增加微種植體的強(qiáng)度,降低微種植體折斷的風(fēng)險,延長微種植體的使用壽命。

進(jìn)一步地,本實用新型對超細(xì)晶純鈦微種植體的螺紋距離進(jìn)行優(yōu)化,螺紋螺距為0.6mm~1.2mm,該螺紋參數(shù)設(shè)計能夠在降低應(yīng)力的同時增加微種植體骨結(jié)合面積。

附圖說明

圖1為本實用新型優(yōu)化設(shè)計的2.5mm直徑螺紋微種植體的外形圖;

圖2為本實用新型優(yōu)化設(shè)計的3.0mm直徑螺紋微種植體的外形圖;

圖3為2.5mm直徑微種植體載荷-位移曲線;

圖4為本實用新型制得的直徑為2.5mm超細(xì)晶純鈦微種植體實物圖。

圖中,1為微種植體骨內(nèi)段部分。

具體實施方式

下面結(jié)合具體的實施例對本實用新型做進(jìn)一步的詳細(xì)說明,所述是對本實用新型的解釋而不是限定。

本實用新型公開的超細(xì)晶純鈦口腔微種植體,該微種植體由超細(xì)晶純鈦制成,微種植體骨內(nèi)段直徑為2.5mm~3.0mm,微種植體骨內(nèi)段部分1為螺紋結(jié)構(gòu),螺紋高度為0.3~0.4mm。螺紋的螺距為0.6mm~1.2mm。

優(yōu)選地,螺紋的形狀為V形、梯形、矩形、支撐形或反支撐形。

優(yōu)選地,螺紋的種類為單螺紋、雙螺紋或三螺紋。

優(yōu)選地,螺紋的螺距為0.67mm。

參見圖4,為制得的直徑為2.5mm超細(xì)晶純鈦微種植體實物圖。

上述超細(xì)晶純鈦口腔微種植體的方法,包括以下步驟:

1)建立骨內(nèi)段直徑為2.5mm~3.0mm的微種植體參數(shù)化螺紋模型,運用ANSYS Workbench 15.0軟件,進(jìn)行螺紋高度和螺紋距離的雙變量優(yōu)化,目標(biāo)函數(shù)為種植體植入段表面積和骨組織的等效應(yīng)力;

2)使用超細(xì)晶純鈦加工出螺紋高度和螺紋距離優(yōu)化后的微種植體。

按照ISO14801標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行種植體靜強(qiáng)度實驗,獲得超細(xì)晶微種植體最大破壞強(qiáng)度值,與目前臨床常用同等直徑微種植體最大破壞強(qiáng)度值進(jìn)行對比,超細(xì)晶微種植體破壞強(qiáng)度高于目前臨床常用同等直徑微種植體破壞強(qiáng)度20%,即得到超細(xì)晶純鈦口腔微種植體。

參見圖1和圖2,圖1為本實用新型形態(tài)優(yōu)化后的骨內(nèi)段直徑2.5mm,骨內(nèi)段長度10mm微種植體,圖2為本實用新型形態(tài)優(yōu)化后的骨內(nèi)段直徑3.0mm,骨內(nèi)段長度10mm微種植體,從圖中可以看出:本實用新型形態(tài)優(yōu)化后微種植體的螺紋高度增大,螺紋數(shù)目增多,種植體骨接觸面積明顯增加。

實施例1

步驟A)建立直徑2.5mm,骨內(nèi)段長度10mm的微種植體螺紋高度和螺紋距離雙邊量的參數(shù)化模型,運用ANSYS Workbench 15.0軟件,進(jìn)行螺紋高度和螺紋距離的雙變量優(yōu)化,目標(biāo)函數(shù)為種植體與骨組織接觸面積及骨組織的最大等效應(yīng)力。選取ANSYS Workbench DesignXplorer最優(yōu)參數(shù),螺紋高度為0.3mm,螺紋距離為0.67mm,螺紋優(yōu)化后較優(yōu)化前種植體骨結(jié)合面積提高18%,皮質(zhì)骨的最大等效應(yīng)力下降13.8%,松質(zhì)骨下降7.8%。

步驟B)使用等通道擠壓方法制備超細(xì)晶純鈦,擠壓磨具的內(nèi)角為120°,外角為20°;室溫下,進(jìn)行4道次Bc路徑擠壓,擠壓速率為0.5mm/s。超細(xì)晶純鈦材料制備完成后,運用數(shù)控切削機(jī)床將其加工成形態(tài)優(yōu)化的微種植體。

步驟C)按照ISO14801標(biāo)準(zhǔn),對2.5mm直徑超細(xì)晶純鈦微種植體和2.5mm直徑四級純鈦微種植體進(jìn)行力學(xué)性能測試,每組5個試件,獲得兩組微種植體最大破壞強(qiáng)度,并進(jìn)行統(tǒng)計分析。超細(xì)晶純鈦微種植體的最大破壞強(qiáng)度為327.85±21.18N,四級純鈦微種植體為197.39±11.49N,超細(xì)晶純鈦微種植體的最大破壞強(qiáng)度較對照組提高66%。

從圖3中可以看出:超細(xì)晶純鈦微種植體的破壞強(qiáng)度明顯高于四級純鈦微種植體,并且具有更好的延展性。

綜上所述,本實用新型使用高強(qiáng)度的超細(xì)晶純鈦材料制作微種植體,并優(yōu)化微種植體表面螺紋形態(tài),在骨組織應(yīng)力減小的同時增大骨結(jié)合面積。本實用新型能有效的增加微種植體的強(qiáng)度和骨結(jié)合面積,降低微種植體折斷風(fēng)險,延長種植體使用壽命。

實施例2

步驟A)建立直徑3.0mm,骨內(nèi)段長度10mm的微種植體螺紋高度和螺紋距離雙邊量的參數(shù)化模型,運用ANSYS Workbench 15.0軟件,進(jìn)行螺紋高度和螺紋距離的雙變量優(yōu)化,目標(biāo)函數(shù)為種植體與骨組織接觸面積及骨組織的最大等效應(yīng)力。選取ANSYS Workbench DesignXplorer最優(yōu)參數(shù),螺紋高度為0.35mm,螺紋距離為0.72mm,螺紋優(yōu)化后較優(yōu)化前種植體骨結(jié)合面積提高23%,皮質(zhì)骨的最大等效應(yīng)力下降15.4%,松質(zhì)骨下降7.1%。

步驟B)使用等通道擠壓方法制備超細(xì)晶純鈦,擠壓磨具的內(nèi)角為120°,外角為20°;室溫下,進(jìn)行4道次Bc路徑擠壓,擠壓速率為0.5mm/s。超細(xì)晶純鈦材料制備完成后,運用數(shù)控切削機(jī)床將其加工成形態(tài)優(yōu)化的微種植體。

步驟C)按照ISO14801標(biāo)準(zhǔn),對3.0mm直徑超細(xì)晶純鈦微種植體和3.0mm直徑四級純鈦微種植體進(jìn)行力學(xué)性能測試,每組5個試件,獲得兩組微種植體最大破壞強(qiáng)度,并進(jìn)行統(tǒng)計分析。超細(xì)晶純鈦微種植體的最大破壞強(qiáng)度為545.73±28.96N,四級純鈦微種植體為352.47±18.61N,超細(xì)晶純鈦微種植體的最大破壞強(qiáng)度較對照組提高54%。

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