人工牙种植体、人工牙种植体系统及种植方法

摘要

本发明提供一种人工牙种植体、人工牙种植体系统及种植方法。人工牙种植体外表面设置有螺纹，所述种植体两端分别为颈部和头部，所述头部的外表面上设置有螺旋状自攻槽，所述螺旋状自攻槽的螺旋方向与螺纹螺旋方向相同，所述螺旋状自攻槽的螺纹升角与螺纹螺纹升角不同。本发明人工牙种植体种植时对种植处的骨组织切削力和挤压力合理，有效避免骨损伤；本发明人工牙种植体能容纳自攻过程中产生的骨屑，缩短骨愈合时间；有效避免人工牙种植体旋转和松动的发生，进而延长人工牙的使用寿命。

说明书

技术领域

本发明涉及口腔医疗器械技术领域，尤其涉及一种人工牙种植体、人工 牙种植体系统及种植方法。

背景技术

随着口腔种植技术的不断发展，“人工植牙”技术渐趋成熟和稳定。人工 植牙是先将生物相容性高的钛金属人工牙根置入齿槽内固定、缝合，并经数 月待人工牙根与齿槽内的骨头连接稳固后，再进行后续义齿安装。“人工植牙” 的人工牙根直接与骨头结合，能提供较佳的支撑力，可对较硬的食物进行咀 嚼而广受欢迎。在人工植牙过程的中前期种植体（牙根）的稳定性以及后期 牙冠、基台与种植体连接的牢固性是种植牙最终能否成功的关键。

近年来，越来越多的医师和患者期待种植体能够即刻负载，即刻负载可大 大缩短种植修复的疗程，带给患者即刻的功能和美观，如何实现即刻负载就成 为近年来的研究热点。种植体的初期稳定性是即刻负载的关键，在种植体方面 的研究主要集中于对种植体外形、螺纹结构和表面处理等，除此之外骨挤压技 术也能提高种植体初期稳定性，但是骨挤压技术需要采用专门的骨挤压器，大 大增加了手术难度和治疗成本。有研究发现给种植体加上自攻槽，能使种植体 具备自攻性能，无需攻丝步骤，即可直接将种植体旋入备好的孔中，一定程度 上能够产生骨挤压效应。目前自攻槽的结构多以竖直、斜槽多见，并且开槽的 两个端面为平面，且两个平面的夹角为90°居多。从力学和机械学的方面来看， 竖直自攻槽在切削连接孔时受力基本集中在一条线上，所产生的切削阻力大， 很容易产生骨灼伤；并且竖直自攻槽属于前排屑结构，在自攻过程中产生的骨 屑无法排出或容纳，使竖直自攻槽的拐角处出现应力集中，使种植体在开槽处 产生微裂纹开裂，导致种植失败。虽然斜槽与种植体轴向形成了一定的切削角 度，致使斜槽比竖直自攻槽更易切削，然而受限于种植体细长的圆柱形结构特 点，斜槽开槽的角度和开槽的长度彼此制约无法达到理想的开槽角度和理想的 开槽体积。

另外一方面，现有基台与种植体采用四角、六角和八角连接，该连接方式 易出现基台与种植体产生微旋转，骨组织愈合速度慢，初期稳定性很难保证， 并且使种植体局部出现应力集中，导致牙槽骨吸收。即便采用中央螺栓加以紧 固，由于种植体与基台尺寸过小，无法在生产上做到真正意义上的严丝合缝， 细微的旋转无法避免。当发生细微的旋转时，角度型连接原本的面与面的应力 传递就变成了线与面的应力传递，当应力过大或者长时间的应力积累时，就容 易造成连接处的损坏和变性，种植体与基台的旋转、松动，从而使得人工牙种 植失败，前功尽弃。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述现有种植体种植时切削困难、切削力过高 造成骨灼伤；自攻过程中产生的骨屑无法排出或容纳，导致人工牙种植失败； 种植体与基台松动，造成种植牙寿命低的问题，提出一种人工牙种植体（简 称种植体）。该人工牙种植体种植时切削力和挤压力合理，对种植处骨组织 的局部应力低，有效减少了或避免了骨灼伤的发生；本发明人工牙种植体能 容纳自攻过程中产生的骨屑，缩短骨愈合时间；有效避免人工牙种植体旋转 和松动的发生，进而延长了人工牙的使用寿命。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种人工牙种植体，所述 种植体外表面设置有螺纹，所述种植体两端分别为颈部和头部，所述头部的 外表面上设置有螺旋状自攻槽，所述螺旋状自攻槽的螺旋方向与螺纹螺旋方 向相同，所述螺旋状自攻槽的螺纹升角与螺纹的螺纹升角不同。

进一步地，所述自攻槽由两个圆弧面组成，两个圆弧面的结合部位为相 切连接。

进一步地，所述自攻槽个数为两个以上，所述两个以上自攻槽均布在头 部的外表面。

进一步地，所述头部为锥台，所述头部锥台的大径端靠近颈部，所述头 部远离颈部的一端为圆弧面；所述颈部为锥台，所述颈部锥台的大径端靠近 头部。

进一步地，所述自攻槽的深度自头部锥台的小径端向头部锥台的大径端 逐渐变浅。

进一步地，所述种植体长度为L，L长为4mm-18mm；所述种植体头部 的最大半径为R，L︰R为1.8-3，所述头部圆弧面的半径不超过1/2L；所述 自攻槽的长度为1/5L-7/10L，所述自攻槽的深度小于1/2R。

进一步地，所述种植体外表面螺纹为不对称双头螺纹，不对称双头螺纹 下边缘与水平面的夹角为15°-20°，优选为15°；上边缘与水平面的夹角为 30°-40°，优选为35°。所述不对称双头螺纹的螺距为1/10L，螺纹深度不超过 1/5R。

进一步地，所述种植体设置有连接孔，所述连接孔与种植体同轴，所述 连接孔包括同轴顺次连接的圆锥孔、梅花形孔、圆柱孔和螺纹盲孔，所述圆 锥孔靠近连接孔开口端，所述圆锥孔为符合莫氏锥度的圆锥孔；所述梅花形 孔为横截面为梅花形的通孔。

本发明的另一个目的还提供了一种人工牙种植体系统，该人工牙种植体 系统，包括人工牙种植体、基台和中央螺栓，所述基台设置有与种植体连接 孔相配合的植体连接段，所述基台内部设置有与中央螺栓相配合的阶梯孔， 所述种植体连接孔内设置有与中央螺栓外螺纹相配合的内螺纹。所述中央螺 栓的螺杆穿过阶梯孔与种植体的内螺纹配合，即可实现人工牙种植体、基台 和中央螺栓的固定。

本发明的另一个目的还提供了一种人工牙种植体系统的种植方法，该种 植方法步骤科学、简单，能快速有效实现人工牙种植体系统的种植。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种人工牙种植体系统的 种植方法，包括以下步骤：

在患者需要种植的部位将软组织切开，穿过切开的软组织使用钻孔器在 需要植牙的牙槽骨上预先钻孔，孔的直径略小于种植体外径，然后将种植体 旋入孔中直至种植体颈部远离头部的一端与骨平面相平；

将基台的植体连接段插入到种植体的连接孔中，使基台植体连接段与种 植体的梅花形柱抗旋转定向配合和圆柱体导向配合。

所述中央螺栓的螺杆穿过阶梯孔与种植体的内螺纹配合，即可实现人工 牙种植体、基台和中央螺栓的固定。

本发明人工牙种植体和人工牙种植体系统结构合理、紧凑，该人工牙种 植体系统的种植方法简单、科学，与现有技术相比较本发明具有以下优点：

1.本发明种植体在旋入的过程中，自攻槽前角（小径端）与骨组织逐渐接触， 递进式的切入使切削力和挤压力更合理，各方向的力更均衡，保证种植体的植 入精度，有效的避免了因切削力过低造成切削困难，切削力过高造成骨灼伤的 情况。根据机械学原理，螺旋状槽丝锥比竖直槽丝锥的切削速度快30％-50％， 本发明螺旋状自攻槽的设置在一定程度上提高了种植体的切削速度。本发明人 工牙种植体旋入时刃口是依次旋入的，与竖直自攻槽刃口集中在一根线上不同， 本发明种植体转动起来振动比较小，不容易卡死。螺旋状自攻槽特有的后排屑 特点，既能避免骨屑堆积造成压力增大使得牙槽骨开裂的风险，也能使骨组织 产生一定的挤压，增加初期的稳定性。

2.本发明通过计算机模拟得出合适的自攻槽尺寸以及双圆弧面相切的设 计，使之可以恰好容纳自攻过程中产生的骨屑，加速骨愈合，减少手术步骤， 降低患者痛苦实现即刻负载。避免了现有种植体自攻过程中产生的骨屑无法排 出或容纳，从而导致在自攻槽的拐角处出现应力集中，使种植体在开槽处产生 微裂纹，导致种植失败的情况。

3.本发明种植体与基台采用莫氏圆锥面（圆锥孔）+梅花形柱面（梅花形孔） 的连接方式，并带有圆柱（圆柱孔）导向面配合。这种配合方式具有较高的密 封性、优良的抗旋转性、精确的定位性以及装配顺畅的特点，有效避免了种植 体与基台的旋转和松动的发生，进而增加了种植牙的寿命。

附图说明

图1为本发明人工牙种植体的主视图；

图2为本发明人工牙种植体的立体图；

图3为图1中细螺纹的放大图；

图4为图1中粗螺纹的放大图；

图5为图1的仰视图；

图6为图1的俯视图；

图7为本发明人工牙种植体系统的立体分解图；

图8为本发明基台的结构示意图；

图9为本发明中央螺栓的结构示意图；

图10为本发明人工牙种植体系统在口腔中种植部分的结构示意图。

具体实施方式

本发明公开了一种能广泛用于各种牙缺失种植义齿修复过程的人工牙种 植体。具体的，人工牙种植体外表面设置有螺纹，种植体两端分别为颈部和 头部，头部的外表面上设置有螺旋状自攻槽，螺旋状自攻槽的螺旋方向与螺 纹螺旋方向相同。螺旋状自攻槽的螺纹升角与螺纹的螺纹升角不同，以防止 骨屑由自攻槽和螺纹排出种植体外，通常所述螺旋状自攻槽的螺纹升角大于 螺纹的螺纹升角。本发明所述自攻槽为长度方向两端开口的槽体，该槽体由 两个圆弧面组成，两个圆弧面的结合部位为相切连接，表现为连接平滑没有 凸起或者凹陷的角度，两个圆弧面半径不同。该自攻槽在种植体植入过程中 能实现自攻功能。本发明自攻槽的个数为两个以上，两个以上自攻槽均布在 头部的外表面，即相邻自攻槽间距相同。所述自攻槽优选个数为三个。本发 明自攻槽呈螺旋状，使种植体在旋入的过程中，自攻槽前角与骨组织逐渐接 触，使切削力和挤压力更合理，避免骨损伤，同时螺旋状开槽比一般开槽更 易容纳骨屑，减小或避免种植体在逐渐旋入过程中的阻力，自攻槽容纳骨屑 后能够有效提高种植体的抗旋转性和稳定性。

本发明种植体的头部为锥台，使头部的结构与自然牙根接近，以提高种 植体的长期稳定性。本发明头部锥台锥面与水平面的夹角约为70°-85°，头部 锥台的大径端靠近颈部。头部远离颈部的一端为圆弧面，圆弧面的设置能有 效地分散头部的应力，减少对松质骨的损伤。本发明颈部为锥台，颈部锥台 锥面与水平面的夹角约为80°-85°，颈部锥台的大径端靠近头部，颈部锥台能 促进BMP（诱导成骨蛋白）的释放，加速骨整合。可以理解所述颈部和头部 之间还可以设置有过渡段，该过渡段包括但不限于圆柱形。

本发明自攻槽的深度自头部锥台的小径端向头部锥台的大径端逐渐变 浅，为了实现骨挤压效应，本发明自攻槽的容积和螺纹挤压后与骨组织体积 一致为宜。

设定本发明种植体长度为L，根据亚洲人的口腔环境及手术操作要求， 所述L长为4mm-18mm。所述种植体头部半径最大处半径为R，L︰R为1.8-3。 所述头部圆弧面的半径不超过1/2L，所述颈部锥台的高度为1/20L-1/10L。 自攻槽的张开角度为90°-140°，优选为120°，所述自攻槽开槽过深易使种植 体在使用过程中发生断裂。本发明所述自攻槽的深度小于1/2R，以保证种植 体的结构强度。所述自攻槽长度为0.5R-1.5R，优选为R。所述自攻槽弧面 半径为1/2R-1R，优选为1/2R。

种植体外表面螺纹为不对称双头螺纹，所述不对称是指螺纹的截面不是 轴对称形状，不对称双头螺纹下边缘与水平面的夹角为15°-20°，优选为15°； 上边缘与水平面的夹角为30°-40°，优选为35°。所述不对称双头螺纹的螺距 为1/10L-1/8L，优选为1/10L，螺纹深度不超过1/5R。所述颈部外表面设置 有细螺纹，所述头部外表面设置有粗螺纹。细螺纹能增加种植体与骨组织的 接触面积，利于牙槽骨骨整合并且能防止细菌和污染物的侵入，粗螺纹能缩 短手术时间。粗螺纹螺纹深度为细螺纹螺纹深度的2-3倍，优选为2.5倍， 所述粗螺纹为双头螺纹，导程是两倍的螺距，该设置能有效缩短手术时间。

种植体设置有连接孔，连接孔开口设置在颈部远离头部的一端，连接孔 与种植体同轴，连接孔包括同轴顺次连接的圆锥孔、梅花形孔、圆柱孔和螺 纹盲孔。圆锥孔靠近连接孔开口端，圆锥孔为符合莫氏锥度的圆锥孔；梅花 形孔为横截面为梅花形的通孔，其花瓣个数不限，优选为六角梅花。本发明 符合莫氏锥度的圆锥孔的母线与竖直线之间的夹角是10°-15°，圆锥孔的深度 约为梅花形孔深度的三分之二。其中圆锥孔、梅花形孔能实现与基台的配合； 圆柱孔为基台提供圆柱导向面；螺纹盲孔与中央螺栓螺柱螺纹配合。

本发明还提供了一种人工牙种植体系统，该人工牙种植体系统，包括人 工牙种植体、基台和中央螺栓，人工牙种植体和基台通过中央螺栓固定。具 体地，基台设置有与种植体连接孔相配合的植体连接段，基台内部设置有与 中央螺栓相配合的阶梯孔，种植体连接孔内设置有与中央螺栓外螺纹相配合 的内螺纹，中央螺栓的螺杆穿过阶梯孔与种植体的内螺纹配合，即能实现人 工牙种植体、基台和中央螺栓的固定。

本发明基台两端分别为牙冠连接段和植体连接段，牙冠连接段和植体连 接段中间为穿龈段，牙冠连接段为具有两段锥度的锥台。所述锥台上部（即 远离穿龈段的一端）锥度为2°-10°，优选为6°；锥台下部（即靠近穿龈段的 一端）锥度为2°-10°，优选为3°；上部和下部两段高度比为3:1-2，优选为 3:1。牙冠连接段的上部沿轴向设置有切割槽，该切割槽不但可以定位牙冠， 而且起到抗旋转作用。牙冠连接段和穿龈段的连接处为圆弧过渡。穿龈段包 括同轴设置的锥台和模拟自然牙龈形状用于美学修复的非对称的圆锥面，根 据亚洲人的口腔环境及手术操作要求，穿龈段高度不超过6mm。基台直径最 大处的直径大于种植体的直径。

基台的植体连接段与种植体的连接孔相配合，即基台的植体连接段设有 与种植体圆锥孔、梅花形孔及圆柱孔相配合的圆锥体、梅花形柱及圆柱体， 其中所述圆锥体的小径端与梅花形柱连接。基台与种植体采用的圆锥孔配合， 锥形表面相互贴近形成冷焊接效果，有效地防止微漏的产生，消除基台与种 植体之间的微动，并且将咬合力分散为轴向和径向两个方向，防止应力过度 集中和中央螺栓折断。基台与种植体采用梅花形孔抗旋转配合，增大了接触 面积，提高了基台与种植体连接紧固的稳定性，即使在较高的应力下也不能 破坏其内部的几何结构，通过力学测试梅花形连接相比普通的六角形连接能 减少至少百分之三十的应力集中。基台与种植体采用圆柱面导向配合，便于 将基台插入到种植体中，圆柱体的边缘设有圆角，可以使装配动作更顺畅。

中央螺栓螺杆上靠近螺栓头部的一端设有与轴线夹角为30°的圆锥面， 圆锥面与基台内部阶梯孔中相应圆锥面配合，能避免该配合处形成直角拐角， 减少拐角处的应力集中，增加紧固连接稳定性。中央螺栓头部内设有六边形 扳手孔，便于旋转操纵中央螺栓。

本发明人工牙种植体和人工牙种植体系统均由钛金属或其他生物相容性 高的金属材料制备而成。

本发明还提供了一种人工牙种植体系统的种植方法，具体包括以下步骤： 在患者需要种植的部位将软组织切开，穿过切开的软组织使用钻孔器在需要 植牙的牙槽骨上预先钻孔，孔的直径略小于种植体外径，然后将种植体旋入 孔中直至种植体颈部远离头部的一端与骨平面相平；

将基台的植体连接段插入到种植体的连接孔中，使基台植体连接段与种 植体的梅花形孔抗旋转定向配合和圆柱孔导向配合。

中央螺栓的螺杆穿过阶梯孔与种植体的内螺纹配合，即可实现人工牙种 植体、基台和中央螺栓的固定。

以下结合具体实施例对本发明进一步说明：

实施例1

图1为本发明人工牙种植体的主视图；图2为本发明人工牙种植体的立体 图；图3为图1中细螺纹的放大图；图4为图1中粗螺纹的放大图；图5为图1 的仰视图；图6为图1的俯视图。

本实施例公开的人工牙种植体采用纯钛制成，如图1所示，该种植体外 表面设置有螺纹，种植体两端分别为颈部19和头部18，头部18的外表面上 设置有螺旋状自攻槽11，螺旋状自攻槽11的螺旋方向与螺纹的螺旋方向均 为右旋，螺旋状自攻槽11的螺纹升角大于螺纹的螺纹升角。自攻槽11由第 一圆弧面111和第二圆弧面112构成，第一圆弧面111和第二圆弧面112的 结合部位为相切连接，能够避免角度开槽在拐角处的应力集中，提高种植体 强度。本实施例头部18为锥台，头部锥台的锥度锥面与水平面的夹角约为 80°，头部18锥台的大径端靠近颈部19，头部18远离颈部19的一端为圆 弧面10；颈部19为锥台，颈部19锥台的大径端靠近头部18。自攻槽11的 深度自头部18锥台的小径端向头部18锥台的大径端逐渐变浅，自攻槽11 的容积和螺纹挤压后与骨组织体积一致。

如图5所示自攻槽11个数为三个，三个自攻槽11均布在头部18的外表 面，即相邻自攻槽11间距相同。

本实施例中种植体长度L为10mm。种植体头部18半径最大处半径为R， L︰R为2。头部18圆弧面的半径不超过1/2L，颈部19锥台的高度为1/15L。 自攻槽11的长度为1/2L，自攻槽11的张开角度为120°，自攻槽11深度小 于1/2R。

如图3和图4所示，种植体外表面螺纹为不对称双头螺纹，不对称双头 螺纹下边缘与水平面的夹角B为15°，不对称双头螺纹上边缘与水平面的夹 角A为35°。所述不对称双头螺纹的螺距为1/10L，螺纹深度不超过1/5R。 所述颈部外表面设置有细螺纹13，头部外表面设置有粗螺纹12。粗螺纹12 的螺纹深度为细螺纹13螺纹深度的2.5倍。

如图2和图6所示，种植体设置有连接孔，连接孔开口设置在颈部19 远离头部18的一端，连接孔与种植体同轴，连接孔包括同轴顺次连接的圆锥 孔14、梅花形孔15、圆柱孔16和螺纹盲孔17，圆锥孔14靠近连接孔开口 端，圆锥孔14为符合莫氏锥度的圆锥孔。符合莫氏锥度的圆锥孔14的母线 与竖直线之间的夹角是15°，圆锥孔的深度为梅花形孔深度的三分之二。

实验证明该人工牙种植体系统种植初期稳定性和强度高，局部应力小， 愈合时间短，能有效避免旋转和松动的发生，使用寿命长。

实施例2

图7为本发明人工牙种植体系统的立体分解图；图8为本发明基台的结构 示意图；图9为本发明中央螺栓的结构示意图；图10为本发明人工牙种植体系 统在口腔中种植部分的结构示意图。

本实施例公开了一种人工牙种植体系统，如图7所示，包括实施例1所述 人工牙种植体1、基台2和中央螺栓3。

如图8所示，基台2两端分别为牙冠连接段29和植体连接段，牙冠连接段 29和植体连接段中间为穿龈段。牙冠连接段29为具有两段锥度的锥台，锥台上 部（即远离穿龈段的一端）锥度为6°，锥台下部（即靠近穿龈段的一端）锥度 为3°，上部和下部两段高度比为3:1，牙冠连接段29的上部沿轴向设置有切割 槽20。牙冠连接段29和穿龈段的连接处为圆弧过渡。穿龈段包括同轴连接的锥 台27和模拟自然牙龈形状用于美学修复的非对称的圆锥面28，根据亚洲人的口 腔环境及手术操作要求，穿龈段高度不超过6mm。植体连接段设有与种植体1 圆锥孔14、梅花形孔15及圆柱孔16相配合的圆锥体26（莫氏圆锥体）、梅花 形柱24及圆柱体22。圆柱体22的边缘设有圆角21，圆角21使装配动作更加 顺畅。另外为了避免生产误差造成基台2与种植体1无法严丝合缝的情况，基 台2梅花形柱24端部设置了倒角23。

如图9所示，中央螺栓3螺杆32下部配有紧固螺纹31，螺杆32靠近头 部34的一端设有与轴线夹角为30°的圆锥面33，圆锥面33与基台2内部阶 梯孔中相应圆锥面配合。中央螺栓3头部34内设有六角形扳手孔35，用于 旋转操纵中央螺栓3。

中央螺栓3的螺杆32穿过基台2的阶梯孔与种植体1的内螺纹配合，即可 实现人工牙种植体1、基台2和中央螺栓3的固定。

如图10所示，本实施例人工牙种植体系统的种植方法包括以下步骤：首先 在患者需要种植的部位上将软组织42切开，穿过切开的软组织42使用钻孔器 在需要植牙的牙槽骨41上预先钻孔，孔的直径要略小于种植体1的外径，然后 通过工具将种植体1旋入孔洞中直至种植体1颈部19远离头部18的一端与骨 平面相平。种植体1在旋入的过程中，自攻槽11前角与牙槽骨41组织逐渐接 触，使切削力和挤压力更合理，避免骨损伤，同时螺旋状自攻槽11比一般开槽 更易容纳骨屑，使种植体1在逐渐旋入过程中不受阻，自攻槽11容纳骨屑后能 够有效提高种植体的抗旋转性和稳定性。

将基台2的植体连接段插入到种植体1的连接孔中，实现圆锥面密封配 合，梅花形柱抗旋转定向配合和圆柱体导向配合，即种植体1内圆锥孔14 与基台莫氏锥度圆锥体26密和，种植体1内梅花形孔15与基台梅花形柱24 配合，种植体1内圆柱孔16与基台2圆柱体22配合。

中央螺栓3的螺杆32穿过基台2的阶梯孔与种植体1的内螺纹配合，即 可实现人工牙种植体1、基台2和中央螺栓3的固定。

可以理解，本发明不局限于上述实施例所记载的人工牙种植体、人工牙种 植体系统及种植方法，各部件尺寸的改变、自攻槽形状的改变、自攻槽旋转方 向的改变和种植体内部连接孔形状的改变均在本发明的保护范围之内。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其 限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术 人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者 对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相 应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。