專利名稱：一種結(jié)締組織接觸區(qū)具有多孔結(jié)構(gòu)的牙種植體及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供一種口腔醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中使用的牙種植體。另外，還涉及該牙種植體的制作方法。
背景技術(shù)：
種植義齒已經(jīng)成為臨床修復(fù)牙列缺失和牙列缺損的主要治療手段之一。種植體植入體內(nèi)后分別與周圍軟、硬組織形成種植體-軟組織和種植體-骨組織兩個(gè)界面。作為天然牙的替代物，牙種植體需要從外部的口腔環(huán)境進(jìn)入軟組織和骨的內(nèi)環(huán)境中，并在行使功能時(shí)保護(hù)其根部骨結(jié)合界面的長期穩(wěn)定，防止口腔內(nèi)食物分解產(chǎn)物及細(xì)菌、毒素等破壞因素侵蝕到頜骨內(nèi)環(huán)境中，這就需要建立健康的種植體-牙齦軟組織界面。
長期以來，大量的研究主要集中在種植體-骨的結(jié)合界面上，即通過物理、化學(xué)等表面改性方法改變種植體表面的形態(tài)和化學(xué)成分，促進(jìn)種植體和骨的早期愈合，以獲得良好的骨整合(Osseointergration)。例如，研究如何使種植體-骨接觸界面變得粗糙或形成多孔的結(jié)構(gòu)，以利于種植體周圍骨組織和種植體表面形成牢固的機(jī)械結(jié)合，從而增強(qiáng)種植體在骨組織內(nèi)的初期穩(wěn)定性。類似的研究可見諸于US6095817A，RU2146113C和US5639237A等很多文獻(xiàn)中，這些研究都是使種植體表面和骨組織接觸部位粗糙或多孔，但種植體和周圍軟組織接觸部位一直都是光滑的表面結(jié)構(gòu)。
對于一個(gè)成功的種植體，在獲得完善的骨整合的同時(shí)，形成具有生物屏障作用的種植體-軟組織界面，即種植體上皮袖口的生物封閉屏障(biological seal barrier)，同樣是種植體獲得成功必不可少的條件之一。大量統(tǒng)計(jì)結(jié)果證實(shí)，臨床上種植體的松動、脫落，相當(dāng)一部分原因是由于頸部軟組織封閉屏障的破壞，使原先與口腔開放環(huán)境相隔絕的骨性結(jié)合界面受到細(xì)菌的破壞、毒素的侵襲，最終導(dǎo)致骨性結(jié)合界面的喪失，種植義齒失敗。
隨著種植義齒成功率的不斷提高，患者對種植技術(shù)的要求也相應(yīng)提高。即刻種植義齒能夠縮短臨床治療和修復(fù)周期，并能防止延期種植帶來的牙槽骨吸收，因而即刻種植和即刻負(fù)重成為種植義齒的發(fā)展方向。大量研究結(jié)果顯示，獲得種植體頸部良好的軟組織封閉是各類種植體成功的關(guān)鍵因素之一，尤其對于即刻負(fù)重的種植體，由于植入后缺少與口腔隔絕的封閉環(huán)境，更易受到細(xì)菌的侵入導(dǎo)致種植失敗。因此，研究種植體-軟組織界面，以期獲得種植體頸部良好的軟組織封閉，對提高種植體的長期成功率具有重要意義。
因而，在獲得良好的骨整合的前提下，種植體表面與其頸部軟組織能否形成完整且結(jié)合牢固的上皮袖口，是影響種植體遠(yuǎn)期成功率的關(guān)鍵因素之一。
天然牙周圍的結(jié)締組織纖維一端埋入牙骨質(zhì)中，另一端連接周圍的牙槽骨和牙齦組織，形成阻擋口腔內(nèi)有害物質(zhì)侵入的重要天然屏障(見圖1)。種植體表面沒有牙骨質(zhì)和牙周膜纖維，因而種植體周圍纖維結(jié)締組織的附著和結(jié)合方式對骨結(jié)合界面的形成和穩(wěn)定至關(guān)重要。
種植體和天然牙之間牙周組織的結(jié)構(gòu)差別，表現(xiàn)在纖維結(jié)締組織方面，是種植體和天然牙周圍結(jié)締組織纖維的走向和附著方式的不同。天然牙周圍牙齦組織內(nèi)的牙周纖維，在發(fā)育過程中自牙骨質(zhì)內(nèi)斜向伸入到四周的牙齦上皮組織中，因而和牙齒表面結(jié)合緊密，并支持上部的牙齦上皮，形成了天然牙周圍防止牙齦根向退縮的生物屏障。研究表明，表面光滑的種植體周圍的牙齦纖維大多平行排列或環(huán)繞于種植體表面(圖2)，牙齦纖維和種植體表面的結(jié)合只是簡單的附著，外力的作用很容易將種植體周圍的牙齦纖維和種植體表面分離，這種平行排列的牙齦纖維降低了種植體頸部的生物屏障作用，因而對防止口腔內(nèi)有害物質(zhì)的侵入和抵御外力刺激的能力較弱。雖然有學(xué)者認(rèn)為，種植體周圍這種平行排列或環(huán)繞的纖維結(jié)締組織在一定程度上也起到了生物屏障的作用，但是如果在種植體周圍能形成類似天然牙周圍斜行或垂直排列的牙周纖維，并能和種植體表面形成緊密的結(jié)合，將會增強(qiáng)種植體周圍軟組織的生物封閉功能，防止牙齦上皮的根向退縮。因此，理想的種植體周圍纖維結(jié)締組織的排列方向應(yīng)是和天然牙周圍纖維結(jié)締組織的排列方向相似的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于改進(jìn)現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種在不改變種植體直徑的前提下，可以在種植體和結(jié)締組織接觸部位的表面制備不同大小的多組凹陷的孔徑結(jié)構(gòu)，且孔徑大小較均勻一致，使其可以與種植體周圍結(jié)締組織得到緊密結(jié)合的種植體。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供制作上述種植體的方法。
牙種植體植入口腔牙床中后，對應(yīng)三層組織上段對應(yīng)于上皮組織層，為上皮組織接觸區(qū)域，中段對應(yīng)結(jié)締組織層，為結(jié)締組織接觸區(qū)域，下段對應(yīng)骨組織層，為骨組織接觸區(qū)域。
本發(fā)明提供的種植體表面的結(jié)締組織接觸區(qū)具有多孔結(jié)構(gòu)的牙種植體為柱狀物，該柱狀物的側(cè)面周壁自上而下的三段區(qū)域，最上面一段上皮組織接觸區(qū)域?yàn)楣饣砻鎱^(qū)域，其下面一段結(jié)締組織接觸區(qū)域?yàn)榫哂卸嘟M凹陷孔的多孔區(qū)域，最下面一段骨組織接觸區(qū)域?yàn)榇植诒砻鎱^(qū)域。
基于上述理論，我們研究設(shè)計(jì)了針對種植體-軟組織接觸部位的表面改性方法。種植體和軟組織的接觸部位包括種植體-上皮組織接觸部位和種植體-結(jié)締組織接觸部位。種植體-上皮組織接觸部位和口腔直接相通，為了防止口腔內(nèi)菌斑和附著，在種植體-上皮組織接觸部位仍設(shè)計(jì)為光滑的表面結(jié)構(gòu)，但由于種植體-結(jié)締組織接觸部位的表面結(jié)構(gòu)有可能模擬天然牙的牙齦排列和附著，因而我們將種植體-結(jié)締組織接觸部位設(shè)計(jì)加工成適合種植體周圍結(jié)締組織長入和結(jié)合的孔隙結(jié)構(gòu)，以增強(qiáng)種植體和結(jié)締組織的結(jié)合強(qiáng)度。該設(shè)計(jì)打破了種植體-軟組織接觸部位為光滑表面的傳統(tǒng)觀念，改善了現(xiàn)有種植體表面和周圍軟組織結(jié)合不良的弊端，并通過動物實(shí)驗(yàn)證實(shí)我們設(shè)計(jì)的結(jié)締組織接觸部位的孔隙的大小、深度和孔隙率能夠使種植體周圍的纖維結(jié)締組織長入孔隙中并形成牢固的結(jié)合。
本發(fā)明所述多孔區(qū)域側(cè)周面上分布的孔，其深度優(yōu)選30-50微米，其直徑優(yōu)選30-80微米，孔間距優(yōu)選80-120微米。
本種植體的所述上皮組織接觸區(qū)域的高度可為1-1.5毫米，所述結(jié)締組織接觸區(qū)域的高度可為1.5-3毫米，所述骨組織接觸區(qū)域的高度可為9-16毫米。
本發(fā)明提供的種植體上的孔采用激光加工方法制作所用激光為NdYAG的倍頻光，波長532nm，脈寬約10ns，脈沖頻率10Hz，用透鏡聚焦；將種植體固定在一個(gè)可轉(zhuǎn)動并可在三維方向上調(diào)節(jié)的支架上；調(diào)節(jié)種植體的側(cè)面與所用激光發(fā)射器的光路的準(zhǔn)直，并使得種植體的側(cè)表面位于聚焦激光束的焦平面處；旋轉(zhuǎn)并移動種植體，在其圓柱體的側(cè)面對應(yīng)結(jié)締組織接觸區(qū)域上打孔。
調(diào)節(jié)激光單脈沖能量和作用時(shí)間，可控制打孔深度；使用不同焦距的透鏡，可改變孔的直徑，調(diào)節(jié)中心軸旋轉(zhuǎn)角度，可改變孔間距。
本實(shí)用新型提供的結(jié)締組織接觸區(qū)具有多孔結(jié)構(gòu)的牙種植體在種植體的結(jié)締組織接觸區(qū)域的側(cè)表面形成多孔結(jié)構(gòu)，其深度優(yōu)選30-50微米，其直徑優(yōu)選30-80微米，孔間距優(yōu)選80-120微米，經(jīng)實(shí)驗(yàn)證實(shí)，在這些數(shù)值范圍的孔隙結(jié)構(gòu)可以使種植體周圍纖維結(jié)締組織長入其中，增強(qiáng)了周圍組織和種植體表面的結(jié)合強(qiáng)度，將增強(qiáng)種植體上皮袖口的生物屏障功能，提高種植體的遠(yuǎn)期成功率。
以往在種植體表面形成多孔結(jié)構(gòu)的加工方法，多是將圓形的金屬或陶瓷顆粒燒結(jié)到基底材料表面以獲得多孔的結(jié)構(gòu)，但這種方法制備的孔隙大小不均，孔的直徑難以控制，且增加了改性處種植體的直徑。本發(fā)明首次應(yīng)用激光加工方法在種植體結(jié)締組織接觸部位加工出適合纖維結(jié)締組織長入的孔隙結(jié)構(gòu)，所用激光為Nd:YAG(釹:銥鋁石榴石)的倍頻光，由于該激光峰值較高，調(diào)整好激光加工器的各種參數(shù)后，才能在高度為1.5-3毫米范圍的種植體結(jié)締組織接觸區(qū)加工出所需要的孔徑大小和深度。


下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。
圖1為天然牙周圍牙齦纖維走向示意圖；圖2為現(xiàn)有光滑種植體表面牙齦纖維平行排列的示意圖；圖3為光滑種植體周圍膠原纖維的排列方向平行于種植體表面的照片；圖4為本發(fā)明提供的種植體的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本發(fā)明提供的種植體植入后種植體周圍牙齦纖維在種植體表面斜向排列的示意圖；圖6為膠原纖維束長入到本發(fā)明提供的種植體結(jié)締組織接觸區(qū)域的孔隙中的照片。
具體實(shí)施例方式
如圖4所示，本發(fā)明提供的結(jié)締組織接觸區(qū)具有多孔結(jié)構(gòu)的牙種植體1為柱狀物，該柱狀物的側(cè)面周壁自上而下的三段區(qū)域，最上面一段上皮組織接觸區(qū)域?yàn)楣饣砻鎱^(qū)域11，其下面一段結(jié)締組織接觸區(qū)域?yàn)榫哂卸嘟M凹陷孔的多孔區(qū)域12，最下面一段骨組織接觸區(qū)域?yàn)閲娚按植诒砻鎱^(qū)域13。
結(jié)締組織接觸區(qū)域側(cè)周面上分布的孔121，其深度為40微米，其直徑60微米，孔間距100微米。
本種植體的上皮組織接觸區(qū)域11的高度為1.25毫米，結(jié)締組織接觸區(qū)域12的高度為2.0毫米，骨組織接觸區(qū)域13的高度為13毫米。
區(qū)別于現(xiàn)有的光滑結(jié)締組織接觸區(qū)的種植體，本種植體的結(jié)締組織接觸區(qū)域的表面為多孔區(qū)域，由于材料表面多孔的結(jié)構(gòu)可以誘導(dǎo)纖維結(jié)締組織的長入(見圖5、6)，并能形成機(jī)械式鎖結(jié)結(jié)構(gòu)，因而在種植體和周圍纖維結(jié)締組織接觸區(qū)制備多孔的結(jié)構(gòu)，使種植體周圍纖維結(jié)締組織模擬天然牙周圍纖維結(jié)締組織的排列方向(圖5)，從而增強(qiáng)種植體上皮袖口的生物屏障功能。而上部的種植體-上皮組織接觸區(qū)域仍為光滑表面，因?yàn)樵摱畏N植體可能和口腔相通，光滑的表面可以防止口腔內(nèi)食物殘?jiān)秃途叩酿じ剑苊夥N植體周圍炎的發(fā)生，因而利于種植體長期成功率的維持。
另外，從圖3和圖6的對比可以看出，I部分為種植體，現(xiàn)有種植體的結(jié)締組織接觸區(qū)域?yàn)楣饣砻妫渲車哪z原纖維(圖3中的淺色區(qū)域中的黑色線條)是平行于種植體表面排列的，其結(jié)合強(qiáng)度不足是明顯的。而本種植體與周圍結(jié)締組織的結(jié)合強(qiáng)度增強(qiáng)是明顯的(圖6)。
用激光加工該種植體的方法是1.所用激光為Nd:YAG的倍頻光，波長532nm，脈寬約10ns，脈沖頻率10Hz，用透鏡聚焦。
2.將一個(gè)盤狀樣品座置于一個(gè)三維方向可調(diào)的支架上，樣品座可以在上下、左右和前后方向移動，樣品座上設(shè)有一個(gè)中心軸，其可相對于所述支架轉(zhuǎn)動，盤狀樣品座上設(shè)有角度刻度。
將種植體胚體固定在該樣品座中心軸上。
3.調(diào)節(jié)種植體的側(cè)面與所用激光發(fā)射器的光路的準(zhǔn)直，并使得種植體的側(cè)表面位于聚焦激光束的焦平面處。
4.通過與中心軸連接的傳動機(jī)構(gòu)均勻旋轉(zhuǎn)中心軸，并調(diào)節(jié)樣品座高度，可在柱狀種植體結(jié)締組織接觸區(qū)表面均勻打孔，并獲得需要的孔間距。
調(diào)節(jié)激光脈沖能量和作用時(shí)間，可控制打孔深度；使用不同焦距的透鏡，可改變孔的直徑；調(diào)節(jié)中心軸旋轉(zhuǎn)角度，可改變孔間距。
權(quán)利要求
1.一種結(jié)締組織接觸區(qū)具有多孔結(jié)構(gòu)的牙種植體，為柱狀物，其特征在于該柱狀物的側(cè)面周壁自上而下的三段區(qū)域，最上面一段上皮組織接觸區(qū)域?yàn)楣饣砻鎱^(qū)域，其下面一段結(jié)締組織接觸區(qū)域?yàn)榫哂卸嘟M凹陷孔的多孔區(qū)域，最下面一段骨組織接觸區(qū)域?yàn)閲娚按植诒砻鎱^(qū)域。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的種植體，其特征在于所述多孔區(qū)域側(cè)周面上分布的孔，其深度為30-50微米。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的種植體，其特征在于所述多孔區(qū)域側(cè)周面上分布的孔，其直徑為30-80微米。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的種植體，其特征在于所述多孔區(qū)域側(cè)周面上分布的孔的間距為80-120微米。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的種植體，其特征在于所述結(jié)締組織接觸區(qū)域的高度可為1.5-3毫米。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的種植體，其特征在于所述上皮組織接觸區(qū)域的高度為1-1.5毫米，所述骨組織接觸區(qū)域的高度為9-16毫米。
7.一種制作如權(quán)利要求1所述的牙種植體的方法，其特征在于用激光加工該種植體(1)所用激光為Nd:YAG的倍頻光，波長532nm，脈寬約10ns，脈沖頻率10Hz，用透鏡聚焦；(2)將種植體固定在一個(gè)可轉(zhuǎn)動并可在三維方向上可調(diào)節(jié)的支架上；(3)調(diào)節(jié)種植體的側(cè)面與所用激光發(fā)射器的光路的準(zhǔn)直，并使得種植體的側(cè)表面位于聚焦激光束的焦平面處；(4)旋轉(zhuǎn)并移動種植體，在其圓柱體的側(cè)面對應(yīng)結(jié)締組織接觸區(qū)域上打孔。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于通過調(diào)節(jié)激光單脈沖能量和作用時(shí)間，控制打孔深度。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于通過使用不同焦距的透鏡，改變孔的直徑。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于通過調(diào)節(jié)所述中心軸旋轉(zhuǎn)角度，改變孔間距。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種結(jié)締組織接觸區(qū)具有多孔結(jié)構(gòu)的牙種植體，其為柱狀物，該柱狀物的側(cè)面周壁自上而下的三段區(qū)域，最上面一段上皮組織接觸區(qū)域?yàn)楣饣砻鎱^(qū)域，其下面一段結(jié)締組織接觸區(qū)域?yàn)榫哂卸嘟M凹陷孔的多孔區(qū)域，最下面一段骨組織接觸區(qū)域?yàn)閲娚按植诒砻鎱^(qū)域。本發(fā)明提供的種植體－結(jié)締組織接觸區(qū)具有多孔結(jié)構(gòu)的牙種植體在種植體的結(jié)締組織接觸區(qū)域的側(cè)表面形成多孔結(jié)構(gòu)，使種植體周圍纖維結(jié)締組織長入其中，增強(qiáng)了周圍組織和種植體表面的結(jié)合強(qiáng)度，將增強(qiáng)種植體上皮袖口的生物屏障功能，提高種植體的遠(yuǎn)期成功率。本發(fā)明還提供了牙種植體的制作方法。
文檔編號A61C8/00GK1714765SQ20041008101
公開日2006年1月4日 申請日期2004年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月2日
發(fā)明者趙寶紅, 白薇, 馮海蘭, 何琛娟 申請人:趙寶紅, 白薇, 馮海蘭