个性化基台组件及其制备方法 |
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| 申请号 | CN201410331503.7 | 申请日 | 2014-07-11 | 公开(公告)号 | CN104083226A | 公开(公告)日 | 2014-10-08 |
| 申请人 | 福建中科康钛材料科技有限公司; | 发明人 | 林锦新; 卢衍锦; 甘艺良; 黄永才; 吴松全; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种个性化 基台 组件及其制备方法。该组件包括基台本体、连接于种植体和基台本体之间的固定 螺栓 和防松 垫片 ，基台本体包括 牙冠 连接段、穿龈段和种植体连接段，基台本体内设有阶梯孔；基台本体的基台 角 度α和基台形态是根据患者患牙和种植体的角度和形态制作而成的与患者患牙和种植体的角度和形态相适应的个性化基台，基台角度α是位于牙冠连接段的中线和种植体连接段的中线之间的夹角。该基台组件是通过3D扫描、CAD建模、3D打印和 热处理 制作而成的。本发明充分满足了不同患者的个性化需求，不仅有利于提高 牙齿 的美学效果，也更符合牙齿的生理功能，而且，医院无需储备大量的产品供临床选择，最大程度上节约了医疗成本。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种个性化基台组件，其特征在于：它包括基台本体(1)、连接于种植体和基台本体(1)之间的固定螺栓(2)和防松垫片(3)，所述基台本体(1)包括牙冠连接段(1-1)、穿龈段(1-2)和种植体连接段(1-3)，所述基台本体(1)内设有贯穿牙冠连接段(1-1)、穿龈段(1-2)和种植体连接段(1-3)的阶梯孔，所述阶梯孔位于种植体连接段(1-3)的一端为与固定螺栓(2)相匹配的螺纹孔(1-5)，另一端为直径略大于固定螺栓(2)的螺栓头部(2-1)外径的光孔(1-4)；所述基台本体(1)的基台角度α和基台形态是根据患者患牙和种植体的角度和形态制作而成的与患者患牙和种植体的角度和形态相适应的个性化基台，所述基台角度α是位于牙冠连接段(1-1)的中线和种植体连接段(1-3)的中线之间的夹角。 |
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| 说明书全文 | 个性化基台组件及其制备方法技术领域背景技术[0002] 口腔种植技术自上世纪六十年代应用于临床以来，由于具有非常理想的支撑效果，已成为口腔修复的主流技术，深受广大患者的青睐。但是对于修复高难度、高要求的患者，尤其是种植区域局部条件差、修复体美观要求高的前牙区域，系统配套的成品基台已不能满足临床需要。 [0003] 目前，大部分种植牙系统的基本结构主要分为三个部分：种植体、基台和上部义齿。种植体是植入骨组织内的结构，起到天然牙根的作用，以承担支持固位等功能。基台是位于种植体上方，穿出牙龈并暴露于口腔中的部分，它是连接上部义齿与下部种植体之间的关键结构，基台的形态以及种植一基台的连接方式对种植义齿的稳定性、固定性以及美观性等方面起着十分重要的作用。 [0004] 然而，由于患者个体的全身条件和局部骨质因素不尽相同，所需要基台的形态也不尽相同。目前，世界上生产基台产品的商家几乎都是批量化生产，基台角度(牙中线与基台中线组成的角度)大都固定，常见的有0°、15°或25°，因此目前无法选择一个完全适合于每位患者的基台产品。产品的批量化生产对于每个开展种植义齿修复的医院来说则必须储备大量的产品供临床选择，库存倍增，无形中增加了成本。此外，由于在种植二期手术过程中，需要安装合适的基台以将种植体和上部义齿相连，而且种植基台的颈部设计直接影响到种植体支持式全冠修复体的龈缘形态和周围软组织的健康；标准基台形态单一，不能从根本上满足患者个性化修复的需求。如果能设计出与患者天然牙相似的具有美学解剖形态的个性化基台，则可以促使牙龈成型，将穿龈和牙龈塑形两大步骤合二为一，从而缩短治疗时间和临时冠的费用，而且能够很好地改善种植修复后的龈缘形态。因此，研发适合个体需求的个性化基台系统成为必需。 [0005] 另一方面，口腔种植修复经过数十年的发展，已经获得了90％以上的远期成功率。然而，手术操作过程复杂、初期稳定性不佳，修复过程中种植体与基台之间难以就位，咀嚼过程中因受力使基台相对于种植体的微量运动导致缝隙产生从而引起泄露，基台和螺钉的松动等问题，这些都可能导致种植修复效果不理想或修复失败。种植义齿修复的成功很大程度上依赖于基台的形态、高度、锥度、材质、适当的数目、合理的分布以及共同就位道的取得。基台按与上部连接方式、功能、材料等不同可分为多种类型，其中按制作方式可分为成品(或预成)基台和定制基台。在与基台的连接方式上，通常采用内连接，该方法是种植系统发展的趋势和方向，因为它在抗旋转、传导和分散应力等方面都表现出较好的性能。但是，随着使用时间的增加，基台松动仍是临床中最为常见的现象。因此，对目前的基台进行改进，增加基台在空腔中的稳定性显得十分必要。 [0006] 目前个性化种植基台根据加工工艺可以分为以下类别：①特制可调改基台，将预成较大的基台根据需要手工调改需要的外形，一般操作难度较大，花费时间多，特别是调改过的氧化锆基台有可能造成表面的微裂纹，引起基台的损坏。②UCLA基台，上部的蜡筒或塑料经调改后加蜡塑成需要的外形再连同下部的金属基底一同铸造而成。该方法加工工序较多，同时需要用贵金属铸造，加工成本较高。 发明内容[0007] 本发明的目的在于克服以上缺点，提供一种个性化基台组件及其制备方法。本发明的基台本体的基台角度α和基台形态是根据患者患牙和种植体的角度和形态制作而成的与患者患牙和种植体的角度和形态相适应的个性化基台，因此充分满足了不同患者的个性化需求，不仅有利于提高牙齿的美学效果，也更符合牙齿的生理功能，而且，医院无需储备大量的产品供临床选择，最大程度上节约了医疗成本。此外，由于在种植体连接段内增加内螺纹孔，并在固定螺栓与基台本体之间增加防松垫片，大大提高了基台本体与种植体连接的稳定性，提高了种植成功率。 [0008] 本发明是这样实现的： [0009] 方案一： [0010] 一种个性化基台组件，其特征在于：它包括基台本体、连接于种植体和基台本体之间的固定螺栓和防松垫片，所述基台本体包括牙冠连接段、穿龈段和种植体连接段，所述基台本体内设有贯穿牙冠连接段、穿龈段和种植体连接段的阶梯孔，所述阶梯孔位于种植体连接段的一端为与固定螺栓相匹配的螺纹孔，另一端为直径略大于固定螺栓的螺栓头部外径的光孔；所述基台本体的基台角度α和基台形态是根据患者患牙和种植体的角度和形态制作而成的与患者患牙和种植体的角度和形态相适应的个性化基台，所述基台角度α是位于牙冠连接段的中线和种植体连接段的中线之间的夹角。 [0012] 所述固定螺栓的螺距范围为0.1-0.3mm；所述防松垫片厚度为0.1-0.5mm，外径小于等于所述紧固螺栓的螺栓头部的外径。 [0013] 所述基台本体可为与种植体上端实现内连接的内连接基台，该内连接基台的种植体连接段的外周壁与种植体上端内孔对应配合连接，该内连接基台的种植体连接段长度为2-4mm；该内连接基台的穿龈段下段设有锥台，锥台角度为1-4°。 [0015] 为了提高生物相容性，所述基台本体、固定螺栓和防松垫片的材料均采用钛或钛合金粉末。 [0016] 方案二： [0019] 所述CAD建模是根据三维软件扫描得到的数据，再结合患者患牙的牙位、形状设计出符合要求的个性化基台，再将设计好的个性化基台进行三维切片处理，每层厚度在10-50μm，处理好的数据储存为CL文件格式； [0020] 所述3D打印包括以下依序进行的步骤：①输入CL文件；②钛基粉末铺设；③激光扫描打印；④铺粉缸上升、成型缸下降；⑤再重复步骤②-④，直至打印完成；所述3D打印采用的打印材料为钛或钛合金粉末，粉末粒度在5-40μm间； [0022] 所述3D打印的工艺参数为：每层铺粉厚度为20-45μm；激光功率10-200w，激光的光斑控制在10-100μm；线扫描的速度控制在3-7m/s。 [0024] 与现有技术相比，本发明具有以下优点： [0025] (1)本发明的基台本体是根据患者人体牙齿牙位、形状以及种植体种类制作而成的，使得医生在对基台设计时更具有针对性，由于基台角度α和基台形态是根据患者患牙和种植体的角度和形态制作而成，与患者患牙和种植体的角度和形态相适应，因此可以充分满足不同患者的个性化需求，尤其是种植区域局部条件差、修复体美观要求高的前牙区域，不仅有利于提高牙齿的美学效果，也更符合牙齿的生理功能；此外，医院无需储备大量的产品供临床选择，最大程度上节约了医疗成本； [0026] (2)由于所述基台本体、固定螺栓和防松垫片是以钛或钛合金粉末为材料，通过3D打印技术制作而成的，因此，一方面基台本体的角度和形态可以是任意的，可根据患者患牙和种植体的角度和形态量身定做，使其完全适应人体口腔环境，另一方面基台本体内部的螺纹孔可通过3D打印技术直接精确打印出来，不仅避免后期加工对基台本体可能造成的损伤，而且即使基台角度α大于0，也可通过3D打印技术轻松方便地打印形成，这一点是现有技术根本无法做到的； [0027] (3)由于本发明在种植体连接段内增加内螺纹，并在固定螺栓与基台本体之间增加防松垫片，用于吸震减震，大大提高了基台本体与种植体连接的稳定性，提高了种植成功率； [0028] (4)本发明采用3D打印一次成型技术，制造精度高于现有的生产技术，如切削技术，能够简单加工各种形状复杂，富有个性化的基台，不仅提高前牙美学效果，也符合后牙生理功能的要求； [0029] (5)本发明采用3D打印技术制备个性化基台，是一种绿色加法制造技术，较传统的铸造、切削等减法技术成本低、效率高； [0031] 下面参照附图结合具体实施方式对本发明作进一步说明： [0032] 图1是本发明个性化基台组件内连接基台的爆炸图(基台本体1/4剖)； [0033] 图2是图1的二维主视图； [0034] 图3是本发明结构实例1基台本体的三维结构示意图； [0035] 图4是本发明结构实例2基台本体的三维结构示意图； [0036] 图5是本发明结构实例3基台本体的三维结构示意图； [0037] 图6是本发明结构实例4基台本体的三维结构示意图； [0038] 图7是本发明个性化基台组件外连接基台的爆炸图(基台本体1/4剖)。 [0039] 图中符号说明：1、基台本体，1-1、牙冠连接段，1-2、穿龈段，1-3、种植体连接段，1-4、阶梯孔，1-5、螺纹孔，1-6、接口；2、固定螺栓，2-1、螺栓头部，3、防松垫片。 具体实施方式[0041] (一)具体实施方式一：一种个性化基台组件，其特征在于：如图1所示，它包括基台本体1、连接于种植体和基台本体1之间的固定螺栓2和防松垫片3，所述基台本体1包括牙冠连接段1-1、穿龈段1-2和种植体连接段1-3，所述基台本体内设有贯穿牙冠连接段1-1、穿龈段1-2和种植体连接段1-3的阶梯孔，所述阶梯孔位于种植体连接段1-3的一端为与固定螺栓2相匹配的螺纹孔1-5，另一端为直径略大于固定螺栓2的螺栓头部2-1外径的光孔1-4；所述基台本体1的基台角度α和基台形态是根据患者患牙和种植体的角度和形态制作而成的与患者患牙和种植体的角度和形态相适应的个性化基台，所述基台角度α是位于牙冠连接段1-1的中线和种植体连接段1-3的中线之间的夹角，如图2所示。种植体连接段1-3的接口形式可根据国内外所有不同种植体系而定，如：瑞典Nobel、瑞士ITI、德国Friadent、韩国OSSTEM、美国3I、德国Bego、美国Zmmer等种植系统。 [0042] 所述基台本体1、固定螺栓2和防松垫片3是以钛或钛合金粉末为材料，通过3D打印技术制作而成的。 [0043] 所述固定螺栓2的螺距范围为0.1-0.3mm；所述防松垫片3厚度为0.1-0.5mm，外径小于等于所述紧固螺栓的螺栓头部2-1的外径；防松垫片可以是封闭式的，也可以是开口式。 [0044] 如图3-图6所示为本发明结构实例1-4示意图，图中，所述基台本体1可为与种植体上端实现内连接的内连接基台，该内连接基台的种植体连接段1-3的外周壁与种植体上端内孔对应配合连接，该内连接基台的种植体连接段1-3长度为2-4mm；该内连接基台的穿龈段1-2下段设有锥台，锥台角度为1-4度。 [0045] 如图7所示为本发明外连接基台示意图，图中，所述基台本体1也可以为与种植体上端实现外连接的外连接基台，该外连接基台的种植体连接段1-3体内设有位于螺纹孔1-5下端且与种植体上端外壁对应配合连接的接口1-6。 [0046] 为了提高生物相容性，所述基台本体1、固定螺栓2和防松垫片3的材料均采用钛或钛合金粉末，如已商业化的纯钛及Ti6Al4V，还包括如下钛合金： [0047] Ti-Nb系二元或多元合金： [0048] Ti-Nb-O,Ti-Nb-Pt,Ti-Nb-Pd,Ti-Nb-Ta,Ti-Nb-Zr,Ti-Nb-Hf,Ti-Nb-Sn,Ti-Nb-Ta-Zr,Ti-Nb-Ta-Sn,Ti-Nb-Mo-Zr； [0049] Ti-Mo系二元或多元合金： [0050] Ti-Mo-Ta,Ti-Mo-Sn,Ti-Mo-Hf,Ti-Mo-Ga,Ti-Mo-Al,Ti-Mo-Ge,Ti-Mo-Ag,Ti-Mo-Sc,Ti-Mo-Zr-Sn,Ti-Mo-Zr-Fe,Ti-Mo-Zr-Al,Ti-Mo-Nb-Sn,Ti-Mo-Ga-Nb,Ti-Mo-Nb-Si,Ti-Mo-Nb-O； [0051] Ti-Ta系二元或多元合金：Ti-Ta-Zr,Ti-Ta-Zr-Fe等。 [0052] (二)具体实施方式二：一种制备个性化基台组件的方法，其特征在于：该方法包括依次进行的3D扫描、CAD建模、3D打印和热处理； [0053] 所述3D扫描是采用3D扫描仪扫描患者患牙的石膏模型或直接扫描患者口内患牙的方式获得基台本体1的牙冠连接段1-1、穿龈段1-2和种植体连接段1-3的角度和形态信息； [0054] 所述CAD建模是根据三维软件扫描得到的数据，再结合患者患牙的牙位、形状设计出符合要求的个性化基台，再将设计好的个性化基台进行三维切片处理，每层厚度在10-50μm，处理好的数据储存为CL文件格式； [0055] 所述3D打印包括以下依序进行的步骤：①输入CL文件；②钛基粉末铺设；③激光扫描打印；④铺粉缸上升、成型缸下降；⑤再重复步骤②-④，直至打印完成；所述3D打印采用的打印材料为钛或钛合金粉末，粉末粒度在5-40μm间； [0056] 所述热处理为在真空或氩气保护氛围下进行退火处理。 [0057] 所述3D打印的工艺参数为：每层铺粉厚度为20-45μm；激光功率10-200w，激光的光斑控制在10-100μm；线扫描的速度控制在3-7m/s。 [0058] 所述退火处理的温度为510-690℃，保温时间为1-5小时，在真空下进行退火处理-3 -6时的真空度为1.5×10 -1.5×10 Pa。 [0059] 具体制备方法参考以下制备实例： [0060] 制备实例1： [0061] 根据美国Zmmer种植系统制备个性化种植基台，首先采用3D激光扫描仪对石膏模型进行三维扫描，从石膏模型上获得基台本体的形状、肩台、义齿连接部、穿龈部、基台角度等信息；如图3所示，基台连接部接口为六角形，基台角度α为3°，基台穿龈段下段的锥台角度为4°；接着采用Solidworks三维软件,根据扫描得到的数据，再结合患者人体牙齿牙位、形状设计出符合要求的个性化基台。种植体连接段长度为2mm，内侧设有螺距为0.2mm的螺纹；防松垫片厚度0.2mm；固定螺栓采用螺距为0.2mm的全螺纹螺栓；接着将设计好的基台进行三维切片处理，切片厚度为25μm，并保存为CL文件；接着将该CL文件导入3D打印设备进行打印成型；3D打印采用的材料为纯钛粉末，粉末平均粒度为30μm；3D打印包括以下步骤：粉末铺设→激光扫描打印→铺粉缸上升、成型缸下降→再铺粉→再激光打印；3D打印工艺参数如下：每层铺粉厚度25μm；激光功率100w；激光光斑35μm，线扫描速度5m/s；接着将打印好的基台在氩气保护氛围下进行退火处理，退火处理的温度为 600℃，保温时间为3个小时。 [0062] 制备实例2： [0063] 根据费亚丹种植系统制备个性化种植基台，首先采用3D激光扫描仪对石膏模型进行三维扫描，从石膏模型上获得基台本体的形状、肩台、义齿连接部、穿龈部、基台角度等信息；如图4所示，基台连接部接口为六角形，基台角度α为28°，基台穿龈段下段的锥台角度为2°；接着采用Solidworks三维软件,根据扫描得到的数据，再结合患者人体牙齿牙位、形状设计出符合要求的个性化基台。种植体连接段长度为3mm，内侧设有螺距为0.1mm的螺纹；防松垫片厚度0.3mm；固定螺栓采用螺距为0.1mm的全螺纹螺栓；接着将设计好的基台进行三维切片处理，切片厚度为10μm，并保存为CL文件；接着将该CL文件导入3D打印设备进行打印成型；3D打印采用的材料为Ti6Al4V粉末，粉末平均粒度为40μm；3D打印包括以下步骤：粉末铺设→激光扫描打印→铺粉缸上升、成型缸下降→再铺粉→再激光打印；3D打印工艺参数如下：每层铺粉厚度30μm；激光功率200w；激光光斑10μm，线扫描速-3度3m/s；接着将打印好的基台在1.5×10 Pa的真空度下进行退火处理，退火处理的温度为 690℃，保温时间为5个小时。 [0064] 制备实例3： [0065] 根据奥齿泰osstem种植系统制备个性化种植基台，首先采用3D激光扫描仪对石膏模型进行三维扫描，从石膏模型上获得基台本体的形状、肩台、义齿连接部、穿龈部、基台角度等信息；如图5所示，基台连接部接口为倒角六角形，基台角度α为4°，基台穿龈段下段的锥台角度为1°；接着采用Solidworks三维软件,根据扫描得到的数据，再结合患者人体牙齿牙位、形状设计出符合要求的个性化基台。种植体连接段长度为4mm，内侧设有螺距为0.3mm的螺纹；防松垫片厚度0.1mm；固定螺栓采用螺距为0.3mm的全螺纹螺栓；接着将设计好的基台进行三维切片处理，切片厚度为40μm，并保存为CL文件；接着将该CL文件导入3D打印设备进行打印成型；3D打印采用的材料为Ti6Al4V粉末，粉末平均粒度为10μm；3D打印包括以下步骤：粉末铺设→激光扫描打印→铺粉缸上升、成型缸下降→再铺粉→再激光打印；3D打印工艺参数如下：每层铺粉厚度20μm；激光功率50w；激光光斑-680μm，扫描速率6m/s；接着将打印好的基台在1.5×10 Pa的真空度下进行退火处理，退火处理的温度为510℃，保温时间为1个小时。 [0066] 制备实例4： [0067] 根据瑞典NOBEL种植系统制备个性化种植基台，首先采用3D激光扫描仪对石膏模型进行三维扫描，从石膏模型上获得基台本体的形状、肩台、义齿连接部、穿龈部、基台角度等信息；如图6所示，基台连接部接口为三菱形，基台角度α为2°，基台穿龈段下段的锥台角度为3°；接着采用Solidworks三维软件,根据扫描得到的数据，再结合患者人体牙齿牙位、形状设计出符合要求的个性化基台。种植体连接段长度为3mm，内侧设有螺距为0.2mm的螺纹；防松垫片厚度0.5mm；固定螺栓采用螺距为0.2mm的全螺纹螺栓；接着将设计好的基台进行三维切片处理，切片厚度为50μm，并保存为CL文件；接着将该CL文件导入3D打印设备进行打印成型；3D打印采用的材料为纯钛粉末，粉末平均粒度为5μm；3D打印包括以下步骤：粉末铺设→激光扫描打印→铺粉缸上升、成型缸下降→再铺粉→再激光打印；3D打印工艺参数如下：每层铺粉厚度45μm；激光功率10w；激光光斑100μm，扫描速-4 率7m/s；接着将打印好的基台在1.5×10 Pa的真空度下进行退火处理，退火处理的温度为 550℃，保温时间为4个小时。 [0068] 上述具体实施方式只是对本发明的技术方案进行详细解释，本发明并不只仅仅局限于上述实施例，凡是依据本发明原理的任何改进或替换，均应在本发明的保护范围之内。 |
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