一种牙科仿生弧度弯曲纤维桩

摘要

本发明涉及一种牙科仿生弧度弯曲纤维桩。现有的牙科纤维桩钉大多数为直钉，影响应力的均匀分布，还会影响冠部的排列和美观。本发明纤维桩分为根内段与根外段；根内段呈圆柱台状；根外段分为上部根外段和下部根外段，上部根外段顶端与根内段连接，上部根外段底端与下部根外段连接；上部根外段横截面为腰形，其母线由两段相切的圆弧组成，上圆弧段与根内段母线相切，下圆弧段与下部根外段母线相切；下部根外段横截面为腰形。本发明符合生物力学要求，具有根据生物学参数仿生设计的根管桩形态；解决了成品纤维桩钉因不能弯曲，在修复前牙时应用受限的问题。

说明书

技术领域

本发明属于医疗器械技术领域，涉及一种牙科仿生弧度弯曲纤维桩。

背景技术

牙根保存修复治疗是口腔修复的一个重要组成部分，是已知的预防牙槽骨丧失的唯一可靠方法。桩核系统是牙根保存修复治疗的有效手段之一。目前，桩核系统已广泛应用于临床，根据材料不同大致分为金属和非金属两大类。传统金属桩钉存在美观性差、弹性模量大增加根折机率、金属腐蚀产物易致牙周病变及影响MRI成像等缺点，而非金属的纤维桩由于具有弹性模量与牙本质相近，能有效分散应力，防止应力集中造成根折；美观性好；耐腐蚀；耐疲劳；折断后易取出；可与粘结剂及核材料形成“整体粘结”，增强固位和抗折强度；防止微渗漏；不影响影像学检查等诸多优点，有望达到最好的远期修复效果，显示出良好的临床应用前景，已逐渐在临床推广应用。目前国内临床应用的牙科纤维桩几乎全部有赖于进口，且均为直桩。临床上大部分需进行桩核冠修复的残根残冠多由于牙齿排列不齐，影响自洁，从而龋坏，但牙槽骨内的牙根依然在非正常排列的位置上。在修复前牙时，使用直桩不仅会使桩钉的根外段过分向唇侧突出而影响应力的均匀分布，还会影响冠部的排列和美观。如果通过减短桩钉根外段长度的方法避免其唇侧突出，则会影响树脂核的强度。据知，目前国内外纤维桩的研究领域仅有国内学者针对牙排列的问题研究设计了一套弯曲成角的复合玻璃纤维桩钉，但纤维弯曲成角度后，会丧失纤维的力学均一性，易产生弯曲处应力集中。仿生弧度弯曲可在较大程度上保持纤维的连续性，有利于增强其挠曲性能。另外，相较于常用的玻璃纤维，以透明美观性能更好、弹性模量最接近牙本质、生物力学相容性良好、有利于粘结时增强光固化效果的石英纤维作为增强材料的纤维桩的研究报道也较少。 

在口腔功能状态中生物力的作用下，根管桩作为牙体新的部分成为了受力核心，因此桩的形态仿生与否，是修复后牙体能否承受口腔生物力的关键。对纤维桩进行形态结构设计，应考虑纤维桩根外部分的位置，使桩位于树脂核的中心，通过树脂粘结技术与剩余牙本质及核树脂相结合，周围的核树脂材料厚度均衡，不至于存在受力时的薄弱区域。目前关于模拟前牙根管和髓腔形态、根管外段呈弧度弯曲的石英纤维桩系统，及相关的临床应用技术，国内外均未见任何报道。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种更符合牙体解剖形态特点，同时具有一定仿生弧度以纠正牙的错位排列的弯曲成品纤维桩，其不仅具有纤维增强树脂桩的一般特性，而且符合牙体的生物力学要求，更加接近根管的解剖形态，同时其根外段的独特设计更解决了使用常规直桩使根外段过分唇侧突出，影响应力均匀分布；减短桩钉根外段长度影响核强度；直接角度弯曲的纤维桩钉导致强度下降等问题。同时，设计不同弧度曲度的纤维桩也可以满足大量的临床牙科美容修复需求。

本发明解决技术问题所采取的技术方案为：

一种牙科仿生弧度弯曲纤维桩，该仿生弧度弯曲纤维桩以环氧树脂作为基质材料，纯石英纤维作为增强材料复合而成，可分为连续的根内段与根外段。

所述的根内段呈圆柱台状；所述的根外段分为上部根外段和下部根外段，上部根外段顶端与根内段延续，上部根外段底端与下部根外段延续；

所述的上部根外段横截面为腰形，其正面观母线由两段相切的圆弧组成，上圆弧段所对应的半径R2为30mm，下圆弧段所对应的半径R1为15mm；所述的上圆弧段与根内段母线相切，所述的下圆弧段与下部根外段母线相切；

所述的根外段侧面观的外凸弧面所对应的半径R3为15～46mm，优选15.5mm、24mm以及46mm；

所述的下部根外段横截面为腰形。

本发明所述的纤维桩为一体成型。

本发明在充分研究了牙体结构形态的生物力学原理的基础上，探明了人工牙修复桩钉必须遵循的科学仿生的一些结构参数，使桩钉具有最好的符合生物力学要求的结构形态，从而在口腔修复中使桩钉具有更好的功能和更大的适用性。

该发明以纯石英纤维与环氧树脂按约6：4 的组分比例，经纤维过胶槽、预成型模压、环向纤维增强、成型模压、加热、牵引、切割等工序，制成弹性模量为15～18 GPa的石英纤维桩。

综上，本发明具有传统纤维桩的优点：弹性模量与牙本质相近，能有效分散应力，防治应力集中造成根折；美观性好；耐腐蚀；耐疲劳；折断后易取出；可与粘结剂及核材料形成“整体粘结”，增强固位和抗折强度；防止微渗漏；不影响影像学检查等等。并且在继承了这些优点的同时，也具有独特的优势：更加符合牙齿髓腔解剖形态；符合生物力学要求，具有根据生物学参数仿生设计的根管桩形态；解决了成品纤维桩因不能弯曲，在修复前牙时应用受限的问题；解决了直接弯曲角度纤维桩钉导致强度下降的问题等。此外，相当于不同角度的仿生弧度弯曲纤维桩钉将满足大量的牙科美容修复需求。经检索，国内外均未见相应的产品面市，此仿生弧度弯曲牙科纤维桩将完善纤维桩系统的应用，填补相应领域的空缺。

附图说明

图1为本发明的侧视图；

图2为本发明的主视图；

图3为本发明的下部根外段C-C处的截面图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步说明。

本发明选用的树脂是：环氧E-51+固化剂PA+促进剂（微量）+溶剂丙酮。纤维选用石英纤维，由高纯度SiO₂高温熔融，经微孔耐火板喷绘,经水槽，再经捲线制得原线。根据本发明的需要制成5-15μm的微条，10-20支微条做成一股，6-10股捻成一桩。

本发明的设计、制作工艺为：

1.石英弧度弯曲纤维桩外形的设计

如图1和图2所示，该牙科用新型仿生弧度弯曲纤维桩分为根内段与根外段；根内段整体呈圆柱台状，上小下大。根外段分为上部根外段和下部根外段，上部根外段顶端与根内段连接，上部根外段底端与下部根外段连接。根内段的上端面直径d为0.8mm～1.2mm，优选0.8mm，1.0mm和1.2mm进行制作，根内段的下端面直径D为1.4mm～1.8mm，优选1.4mm，1.6mm和1.8mm进行制作；根内段长度H为12mm。

根内段横截面呈圆形。上部根外段横截面呈腰形，同下部根外段的截面，可参见图3，其横截面腰形宽度W为2.3～2.8mm,优选2.3mm、2.5mm及2.8mm，腰形厚度T为1.0～1.2mm,对应W优选1.0mm、1.1mm及1.2mm。如图2所示，上部根外段母线由两段相切的圆弧组成，上圆弧段所对应的半径R2为30mm，下圆弧段所对应的半径R1为15mm，上圆弧段与根内段母线相切，下圆弧段与下部根外段母线相切。如图1所示，根外段的外凸弧面所对应的半径R3为15～46mm，优选15.5mm、24mm以及46mm。设根内段所在的中轴线为A，上部根外段顶端与根内段处交界面的圆心到下部根外段底端面腰形的中心点的连线为B，中轴线A与该连线B所形成的夹角α为5°～15°，优选5°、10°和15°，该连线B的长度为h，h=8 mm。

2.成型模具制作

根据CAD设计图，在原有直桩成型模具的基础上，采用数控车床线切割技术，制作完成不同弧度的桩成型模具。

3.弧度弯曲石英纤维桩的制作及表面处理

以纯石英纤维作为增强材料，环氧树脂作为基质材料，按约6：4 的组分比例，经纤维过胶槽、预成型模压、环向纤维增强、成型模压、加热、牵引、切割等工序，制成弹性模量与牙本质相近的石英纤维桩。并采用热砂粗化和化学蚀刻技术，增加其表面积和与树脂粘接材料的微机械嵌锁作用，增进其粘接固位强度。