专利名称：一种结缔组织接触区具有多孔结构的牙种植体及其制作方法
技术领域：
本发明提供一种口腔医学领域中使用的牙种植体。另外，还涉及该牙种植体的制作方法。
背景技术：
种植义齿已经成为临床修复牙列缺失和牙列缺损的主要治疗手段之一。种植体植入体内后分别与周围软、硬组织形成种植体-软组织和种植体-骨组织两个界面。作为天然牙的替代物，牙种植体需要从外部的口腔环境进入软组织和骨的内环境中，并在行使功能时保护其根部骨结合界面的长期稳定，防止口腔内食物分解产物及细菌、毒素等破坏因素侵蚀到颌骨内环境中，这就需要建立健康的种植体-牙龈软组织界面。
长期以来，大量的研究主要集中在种植体-骨的结合界面上，即通过物理、化学等表面改性方法改变种植体表面的形态和化学成分，促进种植体和骨的早期愈合，以获得良好的骨整合(Osseointergration)。例如，研究如何使种植体-骨接触界面变得粗糙或形成多孔的结构，以利于种植体周围骨组织和种植体表面形成牢固的机械结合，从而增强种植体在骨组织内的初期稳定性。类似的研究可见诸于US6095817A，RU2146113C和US5639237A等很多文献中，这些研究都是使种植体表面和骨组织接触部位粗糙或多孔，但种植体和周围软组织接触部位一直都是光滑的表面结构。
对于一个成功的种植体，在获得完善的骨整合的同时，形成具有生物屏障作用的种植体-软组织界面，即种植体上皮袖口的生物封闭屏障(biological seal barrier)，同样是种植体获得成功必不可少的条件之一。大量统计结果证实，临床上种植体的松动、脱落，相当一部分原因是由于颈部软组织封闭屏障的破坏，使原先与口腔开放环境相隔绝的骨性结合界面受到细菌的破坏、毒素的侵袭，最终导致骨性结合界面的丧失，种植义齿失败。
随着种植义齿成功率的不断提高，患者对种植技术的要求也相应提高。即刻种植义齿能够缩短临床治疗和修复周期，并能防止延期种植带来的牙槽骨吸收，因而即刻种植和即刻负重成为种植义齿的发展方向。大量研究结果显示，获得种植体颈部良好的软组织封闭是各类种植体成功的关键因素之一，尤其对于即刻负重的种植体，由于植入后缺少与口腔隔绝的封闭环境，更易受到细菌的侵入导致种植失败。因此，研究种植体-软组织界面，以期获得种植体颈部良好的软组织封闭，对提高种植体的长期成功率具有重要意义。
因而，在获得良好的骨整合的前提下，种植体表面与其颈部软组织能否形成完整且结合牢固的上皮袖口，是影响种植体远期成功率的关键因素之一。
天然牙周围的结缔组织纤维一端埋入牙骨质中，另一端连接周围的牙槽骨和牙龈组织，形成阻挡口腔内有害物质侵入的重要天然屏障(见图1)。种植体表面没有牙骨质和牙周膜纤维，因而种植体周围纤维结缔组织的附着和结合方式对骨结合界面的形成和稳定至关重要。
种植体和天然牙之间牙周组织的结构差别，表现在纤维结缔组织方面，是种植体和天然牙周围结缔组织纤维的走向和附着方式的不同。天然牙周围牙龈组织内的牙周纤维，在发育过程中自牙骨质内斜向伸入到四周的牙龈上皮组织中，因而和牙齿表面结合紧密，并支持上部的牙龈上皮，形成了天然牙周围防止牙龈根向退缩的生物屏障。研究表明，表面光滑的种植体周围的牙龈纤维大多平行排列或环绕于种植体表面(图2)，牙龈纤维和种植体表面的结合只是简单的附着，外力的作用很容易将种植体周围的牙龈纤维和种植体表面分离，这种平行排列的牙龈纤维降低了种植体颈部的生物屏障作用，因而对防止口腔内有害物质的侵入和抵御外力刺激的能力较弱。虽然有学者认为，种植体周围这种平行排列或环绕的纤维结缔组织在一定程度上也起到了生物屏障的作用，但是如果在种植体周围能形成类似天然牙周围斜行或垂直排列的牙周纤维，并能和种植体表面形成紧密的结合，将会增强种植体周围软组织的生物封闭功能，防止牙龈上皮的根向退缩。因此，理想的种植体周围纤维结缔组织的排列方向应是和天然牙周围纤维结缔组织的排列方向相似的。
发明内容
本发明的目的在于改进现有技术中的不足，提供一种在不改变种植体直径的前提下，可以在种植体和结缔组织接触部位的表面制备不同大小的多组凹陷的孔径结构，且孔径大小较均匀一致，使其可以与种植体周围结缔组织得到紧密结合的种植体。
本发明的另一个目的是提供制作上述种植体的方法。
牙种植体植入口腔牙床中后，对应三层组织上段对应于上皮组织层，为上皮组织接触区域，中段对应结缔组织层，为结缔组织接触区域，下段对应骨组织层，为骨组织接触区域。
本发明提供的种植体表面的结缔组织接触区具有多孔结构的牙种植体为柱状物，该柱状物的侧面周壁自上而下的三段区域，最上面一段上皮组织接触区域为光滑表面区域，其下面一段结缔组织接触区域为具有多组凹陷孔的多孔区域，最下面一段骨组织接触区域为粗糙表面区域。
基于上述理论，我们研究设计了针对种植体-软组织接触部位的表面改性方法。种植体和软组织的接触部位包括种植体-上皮组织接触部位和种植体-结缔组织接触部位。种植体-上皮组织接触部位和口腔直接相通，为了防止口腔内菌斑和附着，在种植体-上皮组织接触部位仍设计为光滑的表面结构，但由于种植体-结缔组织接触部位的表面结构有可能模拟天然牙的牙龈排列和附着，因而我们将种植体-结缔组织接触部位设计加工成适合种植体周围结缔组织长入和结合的孔隙结构，以增强种植体和结缔组织的结合强度。该设计打破了种植体-软组织接触部位为光滑表面的传统观念，改善了现有种植体表面和周围软组织结合不良的弊端，并通过动物实验证实我们设计的结缔组织接触部位的孔隙的大小、深度和孔隙率能够使种植体周围的纤维结缔组织长入孔隙中并形成牢固的结合。
本发明所述多孔区域侧周面上分布的孔，其深度优选30-50微米，其直径优选30-80微米，孔间距优选80-120微米。
本种植体的所述上皮组织接触区域的高度可为1-1.5毫米，所述结缔组织接触区域的高度可为1.5-3毫米，所述骨组织接触区域的高度可为9-16毫米。
本发明提供的种植体上的孔采用激光加工方法制作所用激光为NdYAG的倍频光，波长532nm，脉宽约10ns，脉冲频率10Hz，用透镜聚焦；将种植体固定在一个可转动并可在三维方向上调节的支架上；调节种植体的侧面与所用激光发射器的光路的准直，并使得种植体的侧表面位于聚焦激光束的焦平面处；旋转并移动种植体，在其圆柱体的侧面对应结缔组织接触区域上打孔。
调节激光单脉冲能量和作用时间，可控制打孔深度；使用不同焦距的透镜，可改变孔的直径，调节中心轴旋转角度，可改变孔间距。
本实用新型提供的结缔组织接触区具有多孔结构的牙种植体在种植体的结缔组织接触区域的侧表面形成多孔结构，其深度优选30-50微米，其直径优选30-80微米，孔间距优选80-120微米，经实验证实，在这些数值范围的孔隙结构可以使种植体周围纤维结缔组织长入其中，增强了周围组织和种植体表面的结合强度，将增强种植体上皮袖口的生物屏障功能，提高种植体的远期成功率。
以往在种植体表面形成多孔结构的加工方法，多是将圆形的金属或陶瓷颗粒烧结到基底材料表面以获得多孔的结构，但这种方法制备的孔隙大小不均，孔的直径难以控制，且增加了改性处种植体的直径。本发明首次应用激光加工方法在种植体结缔组织接触部位加工出适合纤维结缔组织长入的孔隙结构，所用激光为Nd:YAG(钕:铱铝石榴石)的倍频光，由于该激光峰值较高，调整好激光加工器的各种参数后，才能在高度为1.5-3毫米范围的种植体结缔组织接触区加工出所需要的孔径大小和深度。
下面结合附图对本实用新型作进一步说明。
图1为天然牙周围牙龈纤维走向示意图；图2为现有光滑种植体表面牙龈纤维平行排列的示意图；图3为光滑种植体周围胶原纤维的排列方向平行于种植体表面的照片；图4为本发明提供的种植体的结构示意图；图5为本发明提供的种植体植入后种植体周围牙龈纤维在种植体表面斜向排列的示意图；图6为胶原纤维束长入到本发明提供的种植体结缔组织接触区域的孔隙中的照片。
具体实施例方式
如图4所示，本发明提供的结缔组织接触区具有多孔结构的牙种植体1为柱状物，该柱状物的侧面周壁自上而下的三段区域，最上面一段上皮组织接触区域为光滑表面区域11，其下面一段结缔组织接触区域为具有多组凹陷孔的多孔区域12，最下面一段骨组织接触区域为喷砂粗糙表面区域13。
结缔组织接触区域侧周面上分布的孔121，其深度为40微米，其直径60微米，孔间距100微米。
本种植体的上皮组织接触区域11的高度为1.25毫米，结缔组织接触区域12的高度为2.0毫米，骨组织接触区域13的高度为13毫米。
区别于现有的光滑结缔组织接触区的种植体，本种植体的结缔组织接触区域的表面为多孔区域，由于材料表面多孔的结构可以诱导纤维结缔组织的长入(见图5、6)，并能形成机械式锁结结构，因而在种植体和周围纤维结缔组织接触区制备多孔的结构，使种植体周围纤维结缔组织模拟天然牙周围纤维结缔组织的排列方向(图5)，从而增强种植体上皮袖口的生物屏障功能。而上部的种植体-上皮组织接触区域仍为光滑表面，因为该段种植体可能和口腔相通，光滑的表面可以防止口腔内食物残渣和和菌斑的黏附，避免种植体周围炎的发生，因而利于种植体长期成功率的维持。
另外，从图3和图6的对比可以看出，I部分为种植体，现有种植体的结缔组织接触区域为光滑表面，其周围的胶原纤维(图3中的浅色区域中的黑色线条)是平行于种植体表面排列的，其结合强度不足是明显的。而本种植体与周围结缔组织的结合强度增强是明显的(图6)。
用激光加工该种植体的方法是1.所用激光为Nd:YAG的倍频光，波长532nm，脉宽约10ns，脉冲频率10Hz，用透镜聚焦。
2.将一个盘状样品座置于一个三维方向可调的支架上，样品座可以在上下、左右和前后方向移动，样品座上设有一个中心轴，其可相对于所述支架转动，盘状样品座上设有角度刻度。
将种植体胚体固定在该样品座中心轴上。
3.调节种植体的侧面与所用激光发射器的光路的准直，并使得种植体的侧表面位于聚焦激光束的焦平面处。
4.通过与中心轴连接的传动机构均匀旋转中心轴，并调节样品座高度，可在柱状种植体结缔组织接触区表面均匀打孔，并获得需要的孔间距。
调节激光脉冲能量和作用时间，可控制打孔深度；使用不同焦距的透镜，可改变孔的直径；调节中心轴旋转角度，可改变孔间距。
权利要求
1.一种结缔组织接触区具有多孔结构的牙种植体，为柱状物，其特征在于该柱状物的侧面周壁自上而下的三段区域，最上面一段上皮组织接触区域为光滑表面区域，其下面一段结缔组织接触区域为具有多组凹陷孔的多孔区域，最下面一段骨组织接触区域为喷砂粗糙表面区域。
2.根据权利要求1所述的种植体，其特征在于所述多孔区域侧周面上分布的孔，其深度为30-50微米。
3.根据权利要求1所述的种植体，其特征在于所述多孔区域侧周面上分布的孔，其直径为30-80微米。
4.根据权利要求1所述的种植体，其特征在于所述多孔区域侧周面上分布的孔的间距为80-120微米。
5.根据权利要求1所述的种植体，其特征在于所述结缔组织接触区域的高度可为1.5-3毫米。
6.根据权利要求5所述的种植体，其特征在于所述上皮组织接触区域的高度为1-1.5毫米，所述骨组织接触区域的高度为9-16毫米。
7.一种制作如权利要求1所述的牙种植体的方法，其特征在于用激光加工该种植体(1)所用激光为Nd:YAG的倍频光，波长532nm，脉宽约10ns，脉冲频率10Hz，用透镜聚焦；(2)将种植体固定在一个可转动并可在三维方向上可调节的支架上；(3)调节种植体的侧面与所用激光发射器的光路的准直，并使得种植体的侧表面位于聚焦激光束的焦平面处；(4)旋转并移动种植体，在其圆柱体的侧面对应结缔组织接触区域上打孔。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于通过调节激光单脉冲能量和作用时间，控制打孔深度。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于通过使用不同焦距的透镜，改变孔的直径。
10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于通过调节所述中心轴旋转角度，改变孔间距。
全文摘要
本发明公开了一种结缔组织接触区具有多孔结构的牙种植体，其为柱状物，该柱状物的侧面周壁自上而下的三段区域，最上面一段上皮组织接触区域为光滑表面区域，其下面一段结缔组织接触区域为具有多组凹陷孔的多孔区域，最下面一段骨组织接触区域为喷砂粗糙表面区域。本发明提供的种植体－结缔组织接触区具有多孔结构的牙种植体在种植体的结缔组织接触区域的侧表面形成多孔结构，使种植体周围纤维结缔组织长入其中，增强了周围组织和种植体表面的结合强度，将增强种植体上皮袖口的生物屏障功能，提高种植体的远期成功率。本发明还提供了牙种植体的制作方法。
文档编号A61C8/00GK1714765SQ20041008101
公开日2006年1月4日 申请日期2004年9月30日 优先权日2004年7月2日
发明者赵宝红, 白薇, 冯海兰, 何琛娟 申请人:赵宝红, 白薇, 冯海兰