用于种植牙的缓冲件制造技术

提供了一种具有缓冲机构的种植牙，该缓冲机构可模拟天然人体牙周膜(PDL)的功能。

Buffers for dental implants

A dental implant with a buffer mechanism is provided, which can simulate the function of natural human periodontal ligament (PDL).

【技术实现步骤摘要】
用于种植牙的缓冲件
本专利技术涉及用于种植牙的缓冲设计，其模拟人体牙周膜(PDL)的功能。
技术介绍
牙周膜(PDL)是介于牙根和牙槽骨之间的致密软结缔组织的薄层(Berkovitz等,1995)。PDL对牙齿的瞬时和短期活动性具有决定性的影响，因为与周围牙槽骨相比小得多的硬度(1960)。这种最初的牙齿活动性(必须与长期正畸牙齿移动区分开来)受到构建PDL的不同组成部分即纤维组织、流体相、脉管系统、神经支配及位于牙周空间内的细胞的机械性能的影响。但PDL也会影响牙齿长期移动，其应变状态调节了牙周空间内的细胞活性，这在牙槽骨重塑过程中有所涉及(Katona等,1995；Kawarizadeh等,2004；Roberts等,2004)。取决于采用正畸矫治器和力系统治疗的个体，正畸牙齿在数小时至数天的延迟阶段之后开始移动，在此期间内细胞活性被一系列的生物因子触发(Ziros等,2002；Kawarizadeh等,2005)。与此相反，最初的牙齿活动性在启动骨重塑过程之前覆盖了在小于秒或接近秒的短期现象(如咀嚼或嚼磨)期间产生的阻尼效应、在咬合期间接近几秒至几分的中间效应以及在应用正畸力系统之后的长期效应。在所有上文提及的例子中，如果力被释放，则牙齿将移回至其初始位置(1960)，因为引发骨重塑现象的生物链尚未启动。但由于PDL的复杂结构，力/偏移特性相对于加载时间明显不同。PDL的机械性能对于牙齿活动性而言是必要的，既体现在PDL本身变形中，又体现在涉及骨吸收/骨接合的PDL的细胞活性中。通常，软结缔组织的细胞外基质由基质和纤维结构比如弹性蛋白和胶原构成(Cowin,2000)。基质主要由水、蛋白多糖和糖蛋白构成。因为其高液体含量和取决于纤维结构内流体流量的粘弹性，其极大地影响了压缩时的组织硬度。弹性蛋白形成了表征随机分布的三维纤维网。胶原纤维主要负责组织拉伸硬度。它们沿特定方向被定向以承受施加载荷的影响并且确定组织的各向异性行为。如上文所述，在天然牙中，PDL起到牙齿和额骨之间的缓冲作用，吸收冲击力并将咬合力均匀传递至周围的骨。力的分布取决于由PDL引起的微动。由于缺少PDL，种植牙必须直接与骨结合，引起骨内不均匀的应力分布，这可能会导致种植失效(Quirynen等,1992)。因为缺少种植体的微动，大部分的力分布集中在了脊的顶部。位于骨界面处的纵向力集中在顶部区域，横向力增加了顶部力分布的大小。种植牙最常见的失效模式是由周围额骨的萎缩而引起的种植体的松动，这通常是由于在咬合和咀嚼负载下脊椎骨上不适当的应力分布所引起。过载和应力屏蔽通常被当作导致植入体周围边缘骨质流失的主要的生物力学因素(等,2010)。仍有待明确的是种植后的骨流失是因过载还是因应力屏蔽所造成。无论哪种影响(过应力或应力屏蔽)主导了种植牙的长期性能，看起来合理的是过量的应力集中在早期边缘骨流失过程中起到了关键作用。过载已经被确认为导致种植牙失效的主要因素。峰值骨应力通常在边缘骨中出现。如果为种植体赋予使由标准载荷引起的峰值骨应力最小化的设计，那么锚固强度被最大化。种植体-基台界面的设计对边缘骨内的应力状态在达到这个界面的水平时具有巨大的影响。Sun(2003)的一篇文章提到人类第一恒磨牙的平均咬合力为80-90N，峰值力可超过100N。为了缓冲目的，US2010/0304334A1公开一种种植牙系统，其包括具有井的种植体和具有支柱的基台，支柱形状被设计为将被容置在逐渐变窄的井中，并且在其中示出的一个实施例中，植入体和基台通过保持弹性的产品彼此接合，使得由该基台所支撑的人造牙以类似于天然牙的移动方式移动。本申请的专利技术人在他们之前的工作(WO2013/169569A1)中公开一种种植牙，该种植牙包括：基本呈圆柱形的中空基底件，该基底件包括限定出所述基本呈圆柱形的中空基底件内的空间的壁和将所述空间与所述壁的外表面连通的多个贯穿厚度的孔；基台；植入体-基台界面(IAJ)部分，其位于所述基底件的一端以将所述基台保持至所述基底件，从而所述基台能够沿着所述基底件的轴向在预定距离内移动；第一缓冲件，其适于安装在所述基台和所述基底件之间，以在所述基台受压朝向所述基底件相对移动时提供阻力，并且在基台从所述压力下释放时提供反弹力。在缓冲式种植牙的一个实施例中，该种植牙还包括第二缓冲件，其为弹性件并且被夹在所述IAJ部分和所述基台之间。PCT/US2013/039366的公开内容通过援引纳入本文。该第一缓冲件和/或第二缓冲件能够在所述基台受压朝向所述基底件相对移动时提供阻力并且在基台从所述压力下释放时提供反弹力。另外，双缓冲式种植牙与单缓冲式种植牙相比在抗疲劳测试中示出了明显的优异性。尽管PDL具有复杂的生物学、形态学和生物力学行为，但是如上文所述其许多理论仍然尚未清楚，在临床上众所周知PDL的特征在于其高度非线性的机械反应(1951；1960；Walter等,1998；Ona和Wakabayashi,2006)。在Ona和Wakabayashi(2006)对牙槽骨支撑对牙齿的功能能力的影响的研究中发现PDL的材料性能是由线性弹性相和非线性弹性相决定的。并且具有正常的和加宽的PDL空间的正常骨高度的样品以及具有正常的和加宽的PDL空间的减小骨高度的样品由它们不同的载荷-位移曲线来证明。早在1951年，在(1951)的经典文章中就已经获得了人体门齿的PDL中的载荷-位移数据。作者发现在横向力驱动下齿的移动性(TM)可被分成三个基本线性的范围：初始TM(或牙根膜TM)、中间TM(或牙周TM)和最终TM，如在(1951)的图4中所示。在初始TM内，牙齿抵抗力的阻力(载荷-位移斜率或弹性模量)非常小。当载荷增加至某个水平(约为100gm)时，阻力突然增加并且进入中间TM。在约100-1500gm的范围内，运动的增加与力的增加保持线性关系，超过了疼痛记录(进入最终TM)。在同一文章中证明了在具有重新种植的牙齿的试验中不存在初始TM，重新种植的牙齿中不再存在牙根膜纤维，如在(1951)的图5中所示。换句话说，在天然牙齿中观察到的缓冲效应在没有牙根膜的重新种植的牙齿中不存在。在Richter等(Richter等,1990)对在纵向载荷下人磨牙的研究中也证明了不存在牙根膜TM(缓冲件)。在这个研究中，人体牙齿位移-纵向载荷曲线再一次清晰地展示了两个明显不同的线性范围(牙根膜TM和牙周TM)。但骨结合刚性种植牙的位移-纵向载荷曲线在没有缓冲式牙根膜TM的情况下显然仅表现出线性牙周TM。所有传统的人造种植牙都属于这个非缓冲式范围，该人造种植牙不论是金属的或是陶瓷的都无需牙根膜而直接植入牙槽骨。Richter等(1990)指出载荷-位移曲线具有两个完全不同的斜率。如其图1所示，第一个线性区中的斜率为11.8μm/N，第二个线性区中的斜率为1.1μm/N。Richter等(1990)的图2指出载荷-位移曲线在整个区域中仅具有一个为2.1μm/N的斜率。尽管我们的WO2013/169569A1和WO2015/066438A1公开了单缓冲式或双缓冲式的种植牙，但是它们并没有教导怎样制备能够模拟人体PDL的缓冲件，其在加载时展示至少两个(最初和中间)明显不同的应力-应变斜率(本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种种植牙，包括：基底件；基台；种植体‑基台界面(IAJ)部分，其位于所述基底件的一端以将所述基台保持至所述基底件，从而所述基台能沿所述基底件的轴向在预定距离内移动；缓冲机构，其在所述基台受压而沿所述轴向朝所述基底件相对移动时提供阻力并在所述基台自所述压力释放时提供反弹力，其中所述缓冲机构模拟天然人体牙周膜(PDL)的功能。

【技术特征摘要】
2017.08.15 US 62/5455051.一种种植牙，包括：基底件；基台；种植体-基台界面(IAJ)部分，其位于所述基底件的一端以将所述基台保持至所述基底件，从而所述基台能沿所述基底件的轴向在预定距离内移动；缓冲机构，其在所述基台受压而沿所述轴向朝所述基底件相对移动时提供阻力并在所述基台自所述压力释放时提供反弹力，其中所述缓冲机构模拟天然人体牙周膜(PDL)的功能。2.根据权利要求1所述的种植牙，其中，所述种植牙在受压时在轴向载荷-位移曲线中显示出至少两个不同的斜率，其中第一斜率模拟牙根膜的牙移动，而第二斜率模拟人体天然牙的牙周的牙移动。3.根据权利要求2所述的种植牙，其中，所述第一斜率的范围从约2μm/N至20μm/N、优选5μm/N至20μm/N、更优选7μm/N至15μm/N，第二斜率的范围从约0.1μm/N至10μm/N、优选0.3μm/N至6μm/N、更优选0.6μm/N至3μm/N，其中所述第一斜率大于所述第二斜率。4.根据权利要求1所述的种植牙，其中，所述种植牙在受压时显示出具有至少两个不同压缩模量值的纵向载荷-位移曲线，其中第一模量模拟牙根膜的牙移动，第二模量模拟人体天然牙的牙周的牙移动。5.根据权利要求4所述的种植牙，其中，所述第一模量的范围从约0.3MPa至40MPa、优选约0.4MPa至20MPa、更优选1.0MPa至10MPa，第二模量的范围从约0.7MPa至550MPa、优选约0.9MPa至100MPa、更优选约1.0MPa至50MPa，其中所述第二模量大于所述第一模量。6.根据权利要求1所述的种植牙，其中，所述缓冲机构包括：第一缓冲件，其被夹在所述IAJ部分和所述基台之间；第二缓冲件，其仅沿所述轴向被夹在所述基台和所述基底件之间；和其中所述第一缓冲件和所述第二缓冲件为两个单独元件，其中所述第一缓冲件和所述第二缓冲件具有不同的模量值或不同的厚度或不同的模量值与不同的厚度。7.根据权利要求6所述的种植牙，其中，所述第一缓冲件和所述第二缓冲件由具有不同模量值的不同弹性材料制成，其中所述第一缓冲件的压缩模量为约0.3MPa至40MPa、优选约0.4MPa至20MPa、更优选1.0MPa至10MPa，第二缓冲件的压缩模量的范围从约0.7MPa至550MPa、优选约0.9MPa至100MPa、更优选约1.0MPa至50...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈瑾惠，朱建平，陈彦均，
申请(专利权)人：捷钛生医股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71