专利名称：：齿科修复用的螺纹纤维桩的制作方法
技术领域：
：本发明是一种齿科修复用的螺纹桩，特别涉及纤维增强复合材料加工成型的螺纹桩。
背景技术：
：随着现代根管治疗技术的不断发展及牙科材料的不断改善，大量牙体严重缺损的患牙得到保存，桩核修复技术是保留患牙并恢复其功能的重要手段。桩核是用于改善患牙抗力形和固位形的修复体，由桩和核两部分组成，通过桩粘固在根管内获得固位,通过核恢复缺损牙体的形态,为患牙进一步人造冠修复或用作基牙进行义齿修复创造条件。牙体缺损的核桩修复技术已有上百年历史。目前所用的核桩为传统的金属核桩，传统观点认为应该选择弹性模量较高的桩核材料，如金属桩核，这样在去除少量牙体组织，直径较小的情况下就能达到强度要求。但是，由于金属桩的弹性模量远高于牙体组织的弹性模量，例如牙冠的弹性模量为18—20GPa，牙根部的弹性模量为9一10GPa，而不锈钢核桩的弹性模量为180-200GPa，钛合金核桩的弹性模量接近lOOGPa，陶瓷核桩的弹性模量约200GPa，因此金属核桩或陶瓷核桩和牙体组织的弹性模量的不匹配常常造成二者粘结界面应力集中，导致牙齿易于折裂，造成牙齿拔除，这种情况尤其易于发生在牙根部。其次，传统的金属牙桩可引起组织和牙根变色，而且金属桩存在腐蚀、过敏、毒性、影响美观及核磁共振诊断等缺点。直到上世纪90年代欧美学者将非金属的纤维核桩引入口腔修复领域，这项难题才得以解决，复合材料纤维桩核(简称纤维桩)凭借其独特的特性迅速在欧美国家普遍使用，桩(核)冠技术才得到进一步发展，并在口腔修复中越来越广泛。纤维核桩的特点为①与牙本质相近的弹性模量。②适中的弯曲强度和拉伸强度。③颜色与牙齿相接近，符合人体美学特征。无金属腐蚀性，不影响核磁共振等。⑤有良好的生物相容性和可重复修复性。自上世纪90年代欧洲开展碳纤维桩(Composipost)以来，纤维复合材料桩的各项性能研究逐渐深入，玻璃纤维桩、石英纤维桩等弹性模量更接近牙本质的纤维桩相继得到开发，国际专利如US6827576的纤维增强复合材料桩；US6371763的口腔系统的柔性桩；US5964592的非金属牙桩及制备方法;US5816816的纤维增强牙桩及其制备方法，还有W02004009646的利用微波固化的纤维增强复合材料等国外相关专利。而国内的相关专利CN1771889的牙齿修复用复合材料桩核及其成型方法。但是，采用纤维桩修复对于牙冠组织缺失比较多的患牙，需要使用树脂堆塑在纤维桩的头部，制作出核的形态，以初步恢复牙冠的外形。纤维牙桩在临床实际应用中，现有商品化的牙桩是带有一定锥度的直型桩(见图2)，首先采用金属钻在残存的牙根上钻孔，使牙桩粘固在根管内获得固位,再进一步采用光固化树脂堆形成为桩核，纤维桩的基质为高度交联的环氧树脂，而核树脂则以光固化的甲基丙基酸(Bis-GMA)为主要基质，二者的化学组成的不同，纤维桩很难与核树脂间形成牢固的化学结合[JournalofEndodontics2006;32:44-47]。核树脂与纤维桩之间存在的结合界面对修复体的强度有影响。纤维桩与核树脂缺乏结合力是造成修复体失败的原因之一。另外，核树脂聚合收縮，也会对粘接界面产生应力[DentMater2008;24:392-398]。因此，采用现有的牙桩与光固化树脂堆核易产生以下三个问题(1)出现临床应用中由于桩核脱粘导致的修复失败，而且桩与核之间化学界面结合力较小，传递应力时产生应力集中易造成桩与核分层或者脱粘导致修复失败。(2)以复合光固化树脂塑制的核，与高强度的复合材料牙桩应用，因力学性能差异大，仅仅靠纤维增强复合材料的树脂基体与光固化堆形树脂的化学界面结合的强度较低，增加了因外力影响，核受到破坏的可能。(3)另外在临床操作应用中，直形纤维桩与牙本质之间也靠光固化粘结剂形成的纤维桩、牙本质三者之间的化学界面的粘结强度较低，也会发生脱粘、移位甚至拔出等修复失败的可能。
发明内容本发明提出一种齿科修复用的螺纹桩核，应用于齿科修复。主要是以提高桩核整体的力学强度，增加物理锁合力，减少应力集中，降低综合成本以及方便临床操作为主要目的。为实现上述目的，本发明提供了一种齿科修复用的桩核螺纹纤维桩，其特征在于所述的螺纹核桩分为头部，中间段，尾部；头部为在圆柱形坯体上加工出斜螺旋槽而形成；尾部为锥型部分，与牙科钻头的锥型部分形状大小一致；中间段靠近尾部的锥型部分设有凹槽，凹槽与头部的斜螺旋槽之间为一个光滑的直段。所述的凹槽设置l-2个，凹槽长度为0.5-2.0厘米；所述的斜螺旋槽的长度3.0-6.0厘米，螺距为0.2-0.4厘米，螺纹数量为3.0-8.0个；所述的直段的长度为4.0-6.0厘米，尾部锥型部分5.0-6.0厘米。所述的纤维采用纤维增强树脂基复合材料坯体，可以采用拉挤成型、预浸料模压成型、光固化预浸料的现场光固化成型的圆形、矩形或者其它横截面的坯体。所述的单向纤维为以碳纤维，玻璃纤维，石英纤维，高强度玻璃纤维，芳纶纤维，陶瓷纤维的一种或者两种以上的混杂纤维为增强体，以单向纤维排布，其中纤维的体积分数在45-65%之间，坯体的拉伸强度大于600MPa,弯曲弹性模量在8-50GPa，弯曲强度600—1150MPa。所述的单向纤维增强树脂基复合材料坯体的截面结构为截面中心部位为沿坯体长度方向的单向纤维增强，而在外围截面部分为含沿截面方向排布的多向纤维，其作用是实现螺纹牙桩斜螺纹机加工时的表面撕裂、螺纹槽尖端出现缺口等缺陷。所述的外围截面部分为含沿截面方向排布的多向纤维是指采用纤维的表面毡、多向织物等来实现的。加工后的螺纹桩核的弹性模量在20-45GPa，挠曲强度在800-1150MPa，纤维体积含量大于60%。本发明采用单向纤维增强树脂基复合材料坯体如拉挤成型、预浸料模压成型、光固化预浸料的现场光固化成型制备的纤维增强树脂基复合材料，其纤维体积含量在45-65%之间，一般拉挤成型的纤维体积含量在60%以上，预浸料模压成型和光固化预浸料的现场光固化成型制备的坯体的纤维体积含量在50%左右，可以通过合理的成型工艺调节和配方设计使纤维复合材料的弹性模量和牙体组织相匹配，同时得到的纤维复合材料具有优异的力学性能。虽然后期的机械加工会少量的破坏纤维在复合材料中的排布，影响力学性能。但是螺纹桩核完全能满足齿科修复材料力学性能的要求，并且与单纯的树脂核材料相比，其强度与模量会高5-10倍，解决了临床修复中核材料力学性能差的问题。根据齿科修复应用中的实际要求，经过精确计算设计的螺纹桩核具有独特的外型结构。其核桩为斜螺旋槽、中部双凹槽和桩部锥型的结构可满足临床使用时的粘结力。其尾部的锥型部分与牙科钻头的锥型部分保持一致，确保桩核在根管中的定位；中间的两个凹槽部分则有效的增加了粘接面积，增加了粘接力，防止了桩核因粘接不牢固而从根管内脱出；双凹槽与核部斜螺旋槽之间的部分为一个光滑的直段，它的存在起到了桩核在根管内扶正的作用，便于临床应用，有效的保证了桩核周围与根管之间的粘接树脂层厚度均匀合适，确保足够的粘接力防止桩核从根管内脱出。头部的螺旋槽有与桩上的凹槽部分同样的增加粘接面积，增加粘接力的作用，防止核与牙冠的粘接不牢固而导致牙冠脱落的现象。另外其独特的螺旋结构还确保了牙冠在桩核的周向方向上的受力强度，有效的防止了在实际应用中，牙冠承受不良外力时所产生的转动松脱现象。图1本发明的螺纹纤维桩。图2是国际上有关厂家生产的商品化的纤维桩形状。图3为实施例的螺纹纤维桩尺寸标注图。具体实施方式实施例1:纤维增强树脂基复合材料坯体的拉挤样品制备基体树脂的基本配方为美国陶氏Der331环氧树脂100份，固化剂甲基四氢苯酐(80份)，促进剂DMP-30(1份)，脱模剂1.5份，增强纤维为南京玻璃纤维研究与设计院的HS4，纤维拉伸强度为4600MPa，弹性模量为86.4GPa，密度为2.53g/cm3，断裂伸长量为5.3%。在直径为4mm的圆形模具中采用拉挤成型工艺制备坯体，其拉挤工艺采用三段加热方式，第一段的温度140度，第二段温度165度，第三段温度:185度。拉挤出的样条在200度烘箱中后固化2小时，得到实施例的纤维增强复合材料坯体。其中纤维的体积分数为62%，坯体的拉伸强度800MPa,弯曲弹性模量在45GPa，弯曲强度llOOMPa。图2是国际上有关厂家生产的商品化的纤维桩形状，其长度为10-25mm。螺纹桩的制备按照图3段图纸采用小型数控车床进行机械加工。其4种规格的尺寸见表一。加工后的螺纹桩核的弹性模量在35GPa，挠曲强度在1050MPa。本发明的螺纹纤维桩，其凹槽设置l-2个，凹槽长度为0.5-2.0厘米；所述的斜螺旋槽的长度3.0-6.0厘米，螺距为0.2-0.4厘米，螺纹数量为3.0-8.0个；所述的直段的长度为4.0-6.0厘米，尾部锥型部分5.0-6.0厘米。表一螺纹桩的加工型号、规格与尺寸<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>实施例2:基本配方体系为光固化树脂单体双酚A甲基丙烯酸縮水甘油酯(Bis-GMA)，稀释剂三縮乙二醇双甲基丙烯酸酯(TEGDMA)，催化剂樟脑酮(CQ)和助引发剂N,N-甲基丙烯酸二甲氨基乙酯(DMAEMA)，均购自Aldrich公司。高强玻璃纤维，HS4，纤维拉伸强度为4600MPa，弹性模量为86.4GPa，密度为2.53g/cm3，断裂伸长量为5.3%,南京玻璃纤维研究院生产。光固化预浸料的现场光固化成型坯体分别称取49.5gBis-GMA与TEGDMA放于250ml的三口烧瓶中，高速搅拌6h混合均匀，然后在树脂体系中加入CQ与DMAEMA各0.5g，再搅拌lh得到光固化树脂体系。把光固化树脂放于30cm长的浸胶槽中，将连续的玻璃纤维以0.5m/min的速度通过浸胶槽，再经过一个直径为1.5mm的玻璃喇叭口刮除多余的树脂，收集得到光固化树脂预浸料。为了防止树脂的提前固化，以上所有操作都是在装有淡黄色保护光源(PHILIPSTL-DYELLOW,荷兰)下进行。将上述光固化树脂预浸料裁剪成3cm长，平铺于一个3mmX4mmX30mm的中空的底部放有薄玻璃片的聚四氟乙烯的模具中。然后用光固化树脂填满模具，上面盖一薄玻璃，去除多余的树脂与气泡。按照ISO10477标准，用齿科光固化灯(DensplyQHL75，美国)，上下各照射30秒后，取出样品37。C放置24h。制备的复合材料坯体在Inostron-1121型万能材料实验机上进行测试，压头直径为2.5mm,跨距20mm，加载速度1.0mm/min。按公式(2)和(3)计算弯曲强度^(MPa)和弯曲模量^(GPa):<formula>formulaseeoriginaldocumentpage8</formula>其中，"，为弯曲载荷；Z为测试跨距；^为样品直径；S=F/D，S代表样品的刚度，其中"表示载荷为尸时对应的形变。其复合材料的纤维体积分数为48%，弯曲强度达到546.3MPa;而弯曲模量达到9.1GPa。将上述获得的光固化复合材料坯体按照实施例1的图3进行机械加工，可得到表一的四种规格的螺纹桩样品。加工后的螺纹桩核的弹性模量在32GPa，挠曲强度在950MPa.权利要求1、一种齿科修复用的螺纹纤维桩，其特征在于所述的螺纹纤维桩分为头部，中间段，尾部；头部为在圆柱形坯体上加工出斜螺旋槽后形成；尾部为锥型部分，与牙科钻头的锥型部分形状大小一致；中间段靠近尾部的锥型部分设有凹槽，凹槽与头部的斜螺旋槽之间为一个光滑的直段。2、根据权利要求1的螺纹纤维桩，其特征在于所述的凹槽设置1-2个，凹槽长度为0.5-2.0厘米；所述的斜螺旋槽的长度3.0-6.0厘米，螺距为0.2-0.4厘米，螺纹数量为3.0-8.0个；所述的直段的长度为4.0-6.0厘米，尾部锥型部分5.0-6.0厘米。3、根据权利要求1的螺纹纤维桩，其特征在于纤维桩的纤维采用纤维增强树脂基复合材料作为坯体，该坯体采用拉挤成型、预浸料模压成型或者光固化预浸料的现场光固化成型。4、根据权利要求3的螺纹纤维桩，其特征在于所述的纤维增强树脂基复合材料坯体的截面结构为截面中心部位为沿坯体长度方向的单向纤维增强，而在外围截面部分为含沿截面方向排布的多向纤维。5、根据权利要求1的螺纹纤维桩，其特征在于所述的纤维采用以碳纤维，玻璃纤维，石英纤维，芳纶纤维，陶瓷纤维的一种或者两种以上的混杂纤维为增强体，其中纤维的体积分数在45-65%之间，坯体的拉伸强度大于600MPa，弯曲弹性模量在8-50GPa，弯曲强度600-1150MPa。全文摘要本发明涉及一种齿科修复用的螺纹纤维桩，其特征在于所述的螺纹纤维桩分为头部，中间段，尾部；头部加工有斜螺旋槽；尾部为锥型部分，与牙科钻头的锥型部分形状大小一致；中间段靠近尾部的锥型部分设有凹槽，凹槽与头部的斜螺旋槽之间为一个光滑的直段。所述的齿科修复的螺纹桩核的是一个整体，一次加工成型，通过设计的斜螺旋槽增加与光固化树脂核的物理锁合力，实现其界面强度的增加，不但减少了临床应用中由于桩核脱粘导致的修复失败，而且桩与核能很好的传递应力，避免了因应力集中而造成的牙桩折断。本发明可精密机床加工，方法简单，误差小，一致性极高，可大批量生产。文档编号A61C13/30GK101617962SQ20091008624公开日2010年1月6日申请日期2009年6月9日优先权日2009年6月9日发明者杨小平,邓旭亮申请人:北京欧亚瑞康新材料科技有限公司;北京化工大学