一种适用于牙槽骨缺损的三维支架及其使用方法

本发明涉及口腔辅助设备，具体指一种适用于牙槽骨缺损的三维支架及其使用方法。

背景技术：

1、在当前医学领域，由牙齿缺失、牙周疾病或外伤等原因造成的牙槽骨缺损给患者带来巨大的痛苦。因此，解决牙槽骨缺损的修复方法一直是广大学者和牙科专业人士关注的热点。目前临床上常用的治疗方法是用骨粉填充损伤部位，然后用类半球形的金属网覆盖加以固定。然而，这些金属网一般由惰性材料如钛或钛合金制成，在治疗后期需要进行二次手术取出，这不可避免地增加了手术部位的负担。另外，单一的尺寸和结构使这些金属网无法精确贴合骨粉表面，不能适应各种不同形状的牙槽骨缺损，较低的个性化水平无疑会影响修复的效果。尽管生物可降解的金属材料如镁、钙及其合金等，在提供更好的生物相容性和可降解性方面具有优势，可视为是一种有潜力的选择来取代传统的金属网，但在实现完全个性化的方面仍然存在一些挑战。并且金属网的单一性问题仍然存在，无法完全满足每个患者骨修复需求，可能会出现治疗效果不如预期的情况。

技术实现思路

1、本发明针对现有技术的不足，提出一种适用于牙槽骨缺损的三维支架及其使用方法，该支架具有良好的机械性能，生物可降解性能和牙槽骨缺损修复性能，能够更方便有效地应用在牙槽骨缺损修复领域的临床治疗中，并且通过骨支架拼接成型的方法，这为牙槽骨修复提供更为个性化和有效的治疗。

2、为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：

3、一种适用于牙槽骨缺损的三维支架，所述的一种适用于牙槽骨缺损的三维支架由大单元体、小单元体、连接销、连接轴和螺栓五个部分组成；所述的大单元体和小单元体为三维支架的主体部分，其他部分为三维支架的固定部分；所述的五个部分在缺损部位原位进行拼接，并用螺栓固定；所述的三维支架采用生物活性材料制成。

4、优选的，所述的大单元体是边长为3mm的正方体，中间具有直径为1mm的螺纹孔用于与连接轴相配合；所述的小单元体为长和宽为1.5mm，高为1mm的长方体；

5、优选的，所述的大单元体和小单元体，其四周表面中间均有一圆形凹槽，可与连接销配合以实现单元体间的连接；其截面形状为扇形，凹槽深0.35mm，最大宽度为0.5mm，表面上凹槽宽度为0.4mm；大单元体上凹槽长3mm，且与其螺纹孔轴线平行；小单元体上凹槽长1mm，其方向与其高度方向一致；

6、优选的，所述的大单元体和小单元体均为多孔结构，其表面分布有若干个孔道，孔径0.2mm～0.5mm，孔隙率为70％～85％；其孔道形状可以是圆形、三角形、矩形等多种形状。

7、优选的，所述连接销用于连接同层上的单元体，其直径为0.5mm，长度为1mm；其中，用于连接大单元体的连接销的高度为3mm，用于连接小单元体的连接销的高度为1mm；

8、优选的，所述的三种连接轴分别位于三维支架的中间、两端和其他位置，第一连接轴用于连接三维支架中中间位置的各个大单元体，第二连接轴用于连接三维支架中非中间和两端位置的各个大单元体，第三连接轴用于连接三维支架两端的各个大单元体和螺栓。

9、优选的，所述的三种连接轴可实现不同层之间的大单元体连接；所述的第一连接轴为常规轴，其与大单元体上的螺纹孔相配合，直径为1mm，长为3mm，且两端面中间均设有直径为0.8mm，深0.5mm的圆孔用于连接其他两种连接轴；所述的第二连接轴为阶梯轴，其直径1mm，长3mm的部分可与大单元体相匹配，其中阶梯轴的一端可与第一连接轴上的圆孔相配合，直径为0.8mm，长为0.5mm，同时，其另一端中间具有与第一连接轴端面上相同的圆孔；第三连接轴为阶梯轴，其直径1mm，长3mm的部分可与大单元体相匹配，一端具有与第二连接轴相同的阶梯轴，用于与其余连接轴端面的孔相配合，另一端具有与螺栓相配合的螺纹孔，其直径为0.5mm，孔深3mm；

10、优选的，所述的螺栓其一端用于与第三连接轴螺纹连接，另一端与牙槽骨缺损部位密切贴合，其尺寸为0.5×3mm。

11、优选的，所述的螺栓长度与大单元体边长相同，在这一长度范围内螺栓能够伸缩变化。若三维支架与牙槽骨缺损部位的长度相差超过3mm，则在三维支架上增加一个大单元体，反之，相差不足3mm，则改变螺栓伸入长度，完成这部分的长度微调。

12、本发明还提供了一种适合于牙槽骨缺损三维支架的使用方法，包括以下步骤：

13、1)制备生物墨水并通过光固化3d打印机制备各个部分若干数量；

14、进一步的，首先将生物材料与光敏树脂按照比例混合制成生物墨水，然后通过光固化3d打印机获得各个部分成品，最后进行烧结脱脂处理。如此重复操作，获得若干数量不同部分。

15、2)测量患者牙槽骨缺损部位的尺寸，确定三维支架的结构和所需的各个部分的数量；

16、3)将各小单元体拼接在牙槽骨缺损部位底部；

17、进一步的，将第一个小单元体和连接销连接起来放置在缺损部位底部一端，再将下一个小单元体并排放置，并与上一个小单元体上的连接销连接起来。也可以将若干个与连接销连接的小单元体从缺损部位底部的一端到另一端逐一放置，再通过连接销在其上方按照上述方式并排或单排连接若干个小单元体，这里，上方连接的小单元体可以是一层，也可以是多层。将按照这样的操作方式完成小单元体部分的拼接。

18、4)将若干大单元体与第一连接轴连接，并通过连接销原位拼接在3)中的小单元体上；

19、进一步的，分别将若干个第一连接轴与对应的大单元体通过螺纹连接的形式连接固定，再将其中指定数量的大单元体逐个放置3)中中间的小单元体上表面，此时，大单元体的下表面与小单元体的上表面贴合，然后用连接销连接贴合面上的凹槽，最后，将其他大单元体用连接销连接在已拼接的大单元体上方，并用连接销连接其贴合表面。

20、5)将若干大单元体与第二连接轴连接，通过连接轴与4)中的大单元体连接，并添加连接销与小单元体固定连接；

21、进一步的，分别将若干个第二连接轴与对应的大单元体通过螺纹连接的形式连接固定，使大单元体表面与连接轴的一端阶梯轴端面重合，再将其中一定数量的大单元体逐个放置在4)中大单元的一侧或两侧，使大单元体上的第二连接轴与4)中的第一连接轴连接，此时，大单元体的下表面与小单元体的上表面贴合，用连接销将贴合面上的凹槽连接起来，最后，将其他大单元体用连接销固定在已拼接的大单元体上方，并用连接销连接其贴合表面。

22、6)将若干大单元体与第三连接轴连接，通过连接轴与5)中的大单元体连接，并添加连接销与小单元体固定连接，随后在连接轴轴端添加螺栓连接；

23、进一步的，分别将若干个第三连接轴与大单元体通过螺纹连接的形式连接固定，使大单元体表面与连接轴一端阶梯轴端面重合，再将其中一定数量的大单元体逐个放置在5)中已拼接结构的两端，使大单元体上的第三连接轴与5)中连接轴连接，此时，大单元体的下表面与小单元体的上表面贴合，用连接销连接单元体贴合面上的凹槽，然后，将其他大单元体用连接销连接在已拼接的大单元体上方，并用连接销连接其贴合表面，最后，将螺栓逐个完全旋入第三连接轴上的螺纹孔。一种适合牙槽骨缺损的三维支架拼接过程完成。

24、7)调整两端的螺栓使三维支架固定在牙槽骨缺损部位。

25、进一步的，用扳手将6)中的螺栓适当拧出一定长度，使螺栓与缺损部位两端的组织相互挤压，使三维支架整体固定在缺损部位。

26、优选的，所述的三维生物活性支架整体的上表面和左右表面承受外界压力，在两端面螺栓的作用下，三维支架上部分不会任意移动，与连接销连接的小单元体的下表面与缺损部位的外表面挤压，同时，小单元体与缺损部位的不规则曲面以线或者面接触的形式挤压，三维支架下部分不会任意移动，并且每个单元体上都有2-3个连接销进行连接固定。

27、优选的，所述的生物墨水由羟基磷灰石和磷酸三钙β-tcp等材料组成，并添加镁、镓、锌等调控离子。

28、优选的，所述的光固化3d打印机需要的生物墨水固含量在80％-90％，烧结温度为1100℃-1150℃，升温速度为2-3℃/min，保温时间4-6小时。

29、优选的，按照上述支架拼接方法可以拼接成不同形状和尺寸的三维结构，通过小单元体可以实现更复杂的形状和精细尺寸的结构拼接，三维支架的截面形状可以是四边形，三角形，不规则多边形等。

30、优选的，通过调整三维支架两端的螺栓，还可以使三维支架的整体长度在0～3mm范围内伸缩变化，实现三维支架的微调。

31、优选的，所述的三维支架能够根据患者的治疗需要，将多种生物活性材料按照一定比例复合制备各个部分，也可以根据三维支架各个部位降解顺序的先后，用不同的生物活性材料制备对应部位的单元体、连接轴和螺栓。

32、本发明具有以下的特点和有益效果：

33、一、本发明可以根据患者牙槽骨缺损部位的尺寸，在缺损部位原位拼接出个性化的三维结构支架，操作简易，避免了二次手术的风险，能够为患者实施快速有效的治疗。

34、二、本发明的各个部分具有标准化的结构和尺寸，可以拼接成不同尺寸和结构的三维支架，且支架在缺损部位固定可靠，能够实现多种牙槽骨缺损修复的治疗。

35、三、本发明同一结构的三维支架可以适用于一定尺寸范围内缺损部位，因此，该三维支架具有广泛的适用性。

36、四、本发明的三维支架能够通过改变生物活性材料和多孔结构的孔隙等方式，在三维支架不同部分实现区域化治疗，便于复杂的骨缺损修复治疗。

37、五、不仅为患者提供了更加个性化的治疗方案，而且标准的结构尺寸有利于大规模生产制造，制造成本低，便于生产，有望在市场上占据重要地位。