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牙齿固定设备制作方法

  • 专利名称

    牙齿固定设备制作方法

  • 发明者

    斯蒂格·汉林

  • 公开日

    2013年2月6日

  • 申请日期

    2011年6月1日

  • 优先权日

    2010年6月10日

  • 申请人

    登士伯Ih有限公司

  • 文档编号

    A61C8/00GK102917664SQ201180027609

  • 权利要求

    1.一种用于插入到人颚骨中的牙齿固定设备,所述牙齿固定设备包括骨接触面,其中至少15%的骨接触面被设计成使得在高斯型50 μ m高通过滤器和高斯型3 μ m低通过滤器应用到表现所述表面的构型并通过白色光干涉测量以50倍放大率获得的原始未过滤的测量数据集时,产生的过滤数据集表现具有粗糙度平均参数Sa > I μ m且二维平均斜率参数Rsl彡tan30°的表面粗糙部2.根据权利要求I所述的牙齿固定设备,其中至少30%,适当地至少50%,例如至少70 %的骨接触面被设计成使得在高斯型50 μ m高通过滤器和高斯型3 μ m低通过滤器应用到表现所述表面的构型并通过白色光干涉测量以50倍放大率获得的原始未过滤的测量数据集时,产生的过滤数据集表现具有粗糙度平均参数Sa > I μ m且二维平均斜率参数Rsl彡tan30°的表面粗糙部3.根据权利要求1-2中任一项所述的牙齿固定设备,其中所述骨接触面具有冠状端部和顶端部,其中所述表面粗糙部至少存在于相对于顶端部更靠近冠状端部定位的区域,适当地至少存在于在从所述冠状端部到所述顶端部的总轴向长度的第一个三分之一内定位的区域处4.根据权利要求1-3中任一项所述的牙齿固定设备,其中在高斯型4μ m低通过滤器代替所述3μπι低通过滤器被应用时,产生的过滤图像表现具有粗糙度平均参数Sa > Ιμπι和二维平均斜率参数Rsl > tan30°的表面粗糙部5.根据权利要求1-3中任一项所述的牙齿固定设备,其中在高斯型5μ m低通过滤器代替所述3μπ 低通过滤器被应用时,产生的过滤图像表现具有粗糙度平均参数Sa > Ιμπ 和二维平均斜率参数Rsl > tan30°的表面粗糙部6.根据权利要求1-5中任一项所述的牙齿固定设备,其中所述二维平均斜率参数Rsl ^ tan35° ,例如 Rsl ^ tan40°7.根据权利要求1-6中任一项所述的牙齿固定设备,其中所述二维平均斜率参数Rsl ^ tan70°8.根据权利要求1-7中任一项所述的固定设备,其中所述粗糙度平均参数Sa ^ I. 5 μ m,例如 Sa > 2 μ m9.根据权利要求1-8中任一项所述的牙齿固定设备,包括用于通过旋转将所述牙齿固定设备插入到颚骨中的螺纹部,其中所述螺纹部设有所述表面粗糙部10.根据权利要求9所述的牙齿固定设备,其中所述螺纹部具有螺纹轮廓,所述螺纹轮廓包括两个齿侧面和由所述两个齿侧面相交而形成的顶点,其中两个齿侧面设有所述表面粗糙部11.根据权利要求1-10中任一项所述的牙齿固定设备,其中在高斯型2μ m高通过滤器被应用到所述测量数据集时,所述表面粗糙部由纳米结构叠置,所述纳米结构的粗糙度平均参数为Sa彡O. I μ m12.根据权利要求1-11中任一项所述的牙齿固定设备,其中所述表面粗糙部由选自以下组的方法中任一项或任何组合而制造,所述组包括 -对所述固定设备的表面滚花, -蚀刻, -喷砂,-纳米光刻技术,和 -激光烧蚀13.根据权利要求1-12中任一项所述的牙齿固定设备,其中所述固定设备表面通过机械加工的钛表面而至少部分地提供14.根据权利要求1-13中任一项所述的牙齿固定设备,具有所述固定设备表面没有被羟基磷灰石(HA)涂覆的限制条件15.根据权利要求1-14中任一项所述的牙齿固定设备,具有固定设备表面没有被钛等离子体喷涂(TPS)涂覆的限制条件16.根据权利要求1-15中任一项所述的牙齿固定设备,其中所述表面粗糙部包括由壁限定的凹陷和/或突起部,所述壁延伸到固定设备表面中或从固定设备表面延伸,其中至少50%的所述凹陷和/或突起部包括具有基本上恒定斜度或相对于所述固定设备表面仅稍微弯曲的壁17.根据权利要求1-16中任一项所述的牙齿固定设备,其中所述表面粗糙部包括由壁限定的凹陷和/或突起部,所述壁延伸到固定设备表面中或从所述固定设备表面延伸,其中至少50%的所述凹陷和/或突起部包括具有30°或更大的倾角,例如60±10°的倾角,适当地55° ±5°的倾角的壁

  • 技术领域

    本发明涉及插入到人颚骨中的牙齿固定设备

  • 背景技术

专利详情

全文pdf

权利要求

说明书

法律状态

专利名称:牙齿固定设备的制作方法现今对于修复诸如丢失牙齿的被损伤的部分的常用方式是将固定设备安装在相邻的骨组织中并替换被损伤的部分。对此,为了获得成功的结果,固定设备应该完全稳定并且正确地连接到骨。术语骨整合用于这种连接效应,该术语的基本含义为骨组织生长到固定设备表面中。这种连接的两个主要来源是机械连接和组织连接。前者大致受到孔(固定设备安装到孔中)的宏观几何结构的影响和固定设备的宏观几何结构的影响,并且受到孔和固定设备一起工作得如何的直接效应的影响。组织连接是连续进化且发展的效果,特别是在安装之后的即刻时间内,并且大致受到固定设备的微表面结构与骨组织相互作用得如何的影响。 由于向内生长,所以骨和固定设备之间会具有互锁效应。此外,由于骨组织在理想条件下可以生长到固定设备的表面空腔中,并且在安装之后生产在固定设备和孔之间留下的空间中,所以机械连接会随时间而被展开。机械和组织方面的相互作用将影响骨向内生长以及骨和固定设备的突出表面结构之间的连接。突出表面结构可以具有螺纹部、环形脊、线性或珠的图案等等的形式。此外,固定设备的喷砂的或另外变粗糙的表面对于这种过程将提供有利情况。牙齿固定设备经历功能力的作用。这些力被传送到周围骨,作为在固定设备/骨界面处的压缩力、张力和剪切力。界面承受这三种力的能力越高,固定设备可以支撑的负载就越大。界面对抗压缩力的能力相对大。比较起来,界面抵抗张力的能力是没有或者低的。对于第三种力,已经通过固定设备表面的微米(ym)尺寸粗糙部的变形例对试图增强固定设备/骨界面抗剪强度作出研究。固定设备表面的粗糙部可以被认为包括凹陷和突起部。骨允许成长到固定设备表面上的凹陷中并产生保持力。成长到凹陷中的骨可以被称作骨插入部。相应地,突起部将接合骨并产生保持力。已经发现尽管通过微粗糙固定设备表面的方式提供增加的保持力的努力,但是通过固定设备突起部接合的结果骨插入部和骨部分经常在使用中被打破,藉此,粗糙部的期望功能会至少部分丢失。因此,本发明的目标是提供一种固定设备,该固定设备能够形成产生长期保持力的骨,特别是在皮层骨组织中。将在下文中变得清晰的这些和其它目的通过在所附权利要求中所限定的本发明而实现。
本发明基于对骨插入部的深入了解,该骨插入部突出到固定设备表面的粗糙部的凹陷中,失效机制将是基于骨剪切强度和骨压缩强度之间的关系和基于凹陷的几何结构的骨插入部的剪裂或压裂中的任何一个。本专利申请的发明人认识到骨剪切强度和骨压缩强度之间的关系可以在以下假设中被计算固定设备粗糙部的凹陷在附图2中被示意性地显示。假设图示的凹陷的宽度为Λ y,当剪切力Fsh达到Fsh= τω2 AxAy (压裂表面乘以骨τ bf的剪切强度)时出现剪裂。当压缩力F。达到F。= obc;fAxAy/cos(a)时出现压裂,其中0)^是骨的压缩强度。然后,水平分量 Fc// = σ bcfΔ χ Δ y *tan( a )。这暗指如果 τ bf2 Δ χ Δ y < QbcfAxAy *tan( a ),失效通过剪切出现。该情况的可选表现为如果Tbf/0bc;f <tan(a)/2,失效通过剪切出现。如果该条件不被满足,则失效通过压缩出现。可能由疲劳引起的微裂纹通常存在于哈弗斯骨中(Tschantz等人的Ann AnatPathl967 ; 12 :223-248)。每天咀嚼周期的数量在800-1400的范围之内(Kelly的Ann RevMater Scil997 ;27 :443-468)。因此,平均起来,每天咀嚼周期的数量1100。假设80/20-规定20%的负载/咀嚼周期产生80%的微损伤,意味着1100的大约20% (即每天220个咀嚼周期)产生大多数的微损伤。 需要花费至少3个月修理微损伤骨(Frost. J0rthopScil998 ;3 :272-281)。如果,微损伤产生的速率超过愈合速率,则会导致骨丧失(Burr等人的JBiomeChl985 ;18 189-200)。因此,在稳定状态下,修理的超过所述3月(大约90天)产生的大多数微损伤是 220X90 咀嚼周期=19800 咀嚼周期。在 Zioupos 等人的 JBiomed Mater Res2008 ;86A 627-636A中,图表显示了作为负载周期的数量的函数的用于皮层骨的剪切强度和压缩强度之间的关系。对于19800个周期,这种关系大约为O. 29。将这种强度的剪切关系和压缩强度插入到上述公式中产生以下结果O. 29 < tan(a )/2其大致产生a > 30°的结果。这应该表示压裂和剪裂之间的改变大致在角度a =30°时出现。因此,发明人已经认识到通过在固定设备中提供粗糙部(在该粗糙部中凹陷壁相对于周围表面以30°或更大角度倾斜)而增加固定设备/骨界面的剪切强度。根据实际观点,代替提供具有所述角度的每个或每个单独的凹陷壁,至少表面糙度的平均斜率(Rsl)应该对应于需要的斜度。垂直于固定设备表面指向的分量F。将在固定设备和骨之间产生间隙,这将减小固定设备/骨界面的剪切强度。平均斜率越大,这些垂直于固定设备表面指向的分量F。就越小,这表示固定设备和骨之间的间隙越小,固定设备/骨界面的剪切强度的减小越小。换句话说,平均斜率越高,则相对骨组织的向外指向的压力就越低,并且从而固定设备/骨界面的强度越好。平均斜率Rsl被限定为 I X"1 Z/4-1 ~ Z[Rsl =--)-- m -IZj x.i + 1 — XiIΞΞI其中m是测量点的数量,分子是两个连续测量点相对于基线的高度差,和分母是沿着基线的所述两个连续测量点之间的距离。在分析微米区域中的小表面构形时,适于使用放大设备。发明人已经认同50x物镜适合表征合适的表面粗糙度。另外,白色光干涉测量是用于扫描所述表面的适合程序。发明人还认识到由于上述固定设备和骨之间的间隙的形成,为了获得需要的互锁效应,骨插入部应该具有特定尺寸,并且因此,较小尺寸的凹陷壁的角度比较不适合。因此,这种“噪音”应该被过滤,使得仅考虑适合的粗糙部尺寸。在分析用于具有至少30°斜度的微凹陷壁的固定设备的表面粗糙度时,已经发现高斯型3 μ m低通过滤器是适合的。类似地,只有微米水平的粗糙度是被感兴趣的,但是波纹度或诸如螺纹轮廓的其它较大变化是不被感兴趣的。因此,在分析所述表面粗糙部时,已经发现使用高斯型50 μ m高通过滤器是适当的。由于固定设备表面和骨之间的间隙的形成,在固定设备/骨界面暴露于剪切力时,从粗糙部的表面到平均平面的平均距离必须不能太低,因为如果上述间隙较大,则具有骨插入部不足够与固定设备互锁接触的风险。发明人已经发现粗糙度平均参数Sa应该是^ Ium0所述粗糙部平均参数Sa被限定为

本发明涉及一种用于插入到人颚骨中的牙齿固定设备。所述牙齿固定设备包括骨接触面,其中至少15%的骨接触面被设计成使得在高斯型50μm高通过滤器和高斯型3μm低通过滤器应用到表现所述表面的构型并通过白色光干涉测量以50倍放大率获得的原始未过滤的测量数据集时,产生的过滤数据集表现具有粗糙度平均参数Sa≥1μm且二维平均斜率参数Rs1≥tan30°的表面粗糙部。



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