專利名稱：牙齒固定設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及插入到人顎骨中的牙齒固定設(shè)備。
背景技術(shù)：
現(xiàn)今對(duì)于修復(fù)諸如丟失牙齒的被損傷的部分的常用方式是將固定設(shè)備安裝在相鄰的骨組織中并替換被損傷的部分。對(duì)此，為了獲得成功的結(jié)果，固定設(shè)備應(yīng)該完全穩(wěn)定并且正確地連接到骨。術(shù)語(yǔ)骨整合用于這種連接效應(yīng)，該術(shù)語(yǔ)的基本含義為骨組織生長(zhǎng)到固定設(shè)備表面中。這種連接的兩個(gè)主要來(lái)源是機(jī)械連接和組織連接。前者大致受到孔(固定設(shè)備安裝到孔中)的宏觀幾何結(jié)構(gòu)的影響和固定設(shè)備的宏觀幾何結(jié)構(gòu)的影響，并且受到孔和固定設(shè)備一起工作得如何的直接效應(yīng)的影響。組織連接是連續(xù)進(jìn)化且發(fā)展的效果，特別是在安裝之后的即刻時(shí)間內(nèi)，并且大致受到固定設(shè)備的微表面結(jié)構(gòu)與骨組織相互作用得如何的影響。 由于向內(nèi)生長(zhǎng)，所以骨和固定設(shè)備之間會(huì)具有互鎖效應(yīng)。此外，由于骨組織在理想條件下可以生長(zhǎng)到固定設(shè)備的表面空腔中，并且在安裝之后生產(chǎn)在固定設(shè)備和孔之間留下的空間中，所以機(jī)械連接會(huì)隨時(shí)間而被展開(kāi)。機(jī)械和組織方面的相互作用將影響骨向內(nèi)生長(zhǎng)以及骨和固定設(shè)備的突出表面結(jié)構(gòu)之間的連接。突出表面結(jié)構(gòu)可以具有螺紋部、環(huán)形脊、線性或珠的圖案等等的形式。此外，固定設(shè)備的噴砂的或另外變粗糙的表面對(duì)于這種過(guò)程將提供有利情況。牙齒固定設(shè)備經(jīng)歷功能力的作用。這些力被傳送到周?chē)?，作為在固定設(shè)備/骨界面處的壓縮力、張力和剪切力。界面承受這三種力的能力越高，固定設(shè)備可以支撐的負(fù)載就越大。界面對(duì)抗壓縮力的能力相對(duì)大。比較起來(lái)，界面抵抗張力的能力是沒(méi)有或者低的。對(duì)于第三種力，已經(jīng)通過(guò)固定設(shè)備表面的微米(ym)尺寸粗糙部的變形例對(duì)試圖增強(qiáng)固定設(shè)備/骨界面抗剪強(qiáng)度作出研究。固定設(shè)備表面的粗糙部可以被認(rèn)為包括凹陷和突起部。骨允許成長(zhǎng)到固定設(shè)備表面上的凹陷中并產(chǎn)生保持力。成長(zhǎng)到凹陷中的骨可以被稱作骨插入部。相應(yīng)地，突起部將接合骨并產(chǎn)生保持力。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)盡管通過(guò)微粗糙固定設(shè)備表面的方式提供增加的保持力的努力，但是通過(guò)固定設(shè)備突起部接合的結(jié)果骨插入部和骨部分經(jīng)常在使用中被打破，藉此，粗糙部的期望功能會(huì)至少部分丟失。因此，本發(fā)明的目標(biāo)是提供一種固定設(shè)備，該固定設(shè)備能夠形成產(chǎn)生長(zhǎng)期保持力的骨，特別是在皮層骨組織中。將在下文中變得清晰的這些和其它目的通過(guò)在所附權(quán)利要求中所限定的本發(fā)明而實(shí)現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明基于對(duì)骨插入部的深入了解，該骨插入部突出到固定設(shè)備表面的粗糙部的凹陷中，失效機(jī)制將是基于骨剪切強(qiáng)度和骨壓縮強(qiáng)度之間的關(guān)系和基于凹陷的幾何結(jié)構(gòu)的骨插入部的剪裂或壓裂中的任何一個(gè)。本專利申請(qǐng)的發(fā)明人認(rèn)識(shí)到骨剪切強(qiáng)度和骨壓縮強(qiáng)度之間的關(guān)系可以在以下假設(shè)中被計(jì)算固定設(shè)備粗糙部的凹陷在附圖
2中被示意性地顯示。假設(shè)圖示的凹陷的寬度為Λ y，當(dāng)剪切力Fsh達(dá)到Fsh= τω2 AxAy (壓裂表面乘以骨τ bf的剪切強(qiáng)度)時(shí)出現(xiàn)剪裂。當(dāng)壓縮力F。達(dá)到F。= obc;fAxAy/cos(a)時(shí)出現(xiàn)壓裂，其中0)^是骨的壓縮強(qiáng)度。然后，水平分量 Fc// = σ bcfΔ χ Δ y *tan( a )。這暗指如果 τ bf2 Δ χ Δ y < QbcfAxAy *tan( a )，失效通過(guò)剪切出現(xiàn)。該情況的可選表現(xiàn)為如果Tbf/0bc;f <tan(a)/2，失效通過(guò)剪切出現(xiàn)。如果該條件不被滿足，則失效通過(guò)壓縮出現(xiàn)?？赡苡善谝鸬奈⒘鸭y通常存在于哈弗斯骨中(Tschantz等人的Ann AnatPathl967 ; 12 :223-248)。每天咀嚼周期的數(shù)量在800-1400的范圍之內(nèi)(Kelly的Ann RevMater Scil997 ；27 :443-468)。因此，平均起來(lái)，每天咀嚼周期的數(shù)量1100。假設(shè)80/20-規(guī)定20%的負(fù)載/咀嚼周期產(chǎn)生80%的微損傷，意味著1100的大約20% (即每天220個(gè)咀嚼周期)產(chǎn)生大多數(shù)的微損傷。 需要花費(fèi)至少3個(gè)月修理微損傷骨(Frost. J0rthopScil998 ;3 :272-281)。如果，微損傷產(chǎn)生的速率超過(guò)愈合速率，則會(huì)導(dǎo)致骨喪失(Burr等人的JBiomeChl985 ；18 189-200)。因此，在穩(wěn)定狀態(tài)下，修理的超過(guò)所述3月(大約90天)產(chǎn)生的大多數(shù)微損傷是 220X90 咀嚼周期=19800 咀嚼周期。在 Zioupos 等人的 JBiomed Mater Res2008 ；86A 627-636A中，圖表顯示了作為負(fù)載周期的數(shù)量的函數(shù)的用于皮層骨的剪切強(qiáng)度和壓縮強(qiáng)度之間的關(guān)系。對(duì)于19800個(gè)周期，這種關(guān)系大約為O. 29。將這種強(qiáng)度的剪切關(guān)系和壓縮強(qiáng)度插入到上述公式中產(chǎn)生以下結(jié)果O. 29 < tan(a )/2其大致產(chǎn)生a > 30°的結(jié)果。這應(yīng)該表示壓裂和剪裂之間的改變大致在角度a =30°時(shí)出現(xiàn)。因此，發(fā)明人已經(jīng)認(rèn)識(shí)到通過(guò)在固定設(shè)備中提供粗糙部(在該粗糙部中凹陷壁相對(duì)于周?chē)砻嬉?0°或更大角度傾斜)而增加固定設(shè)備/骨界面的剪切強(qiáng)度。根據(jù)實(shí)際觀點(diǎn)，代替提供具有所述角度的每個(gè)或每個(gè)單獨(dú)的凹陷壁，至少表面糙度的平均斜率(Rsl)應(yīng)該對(duì)應(yīng)于需要的斜度。垂直于固定設(shè)備表面指向的分量F。將在固定設(shè)備和骨之間產(chǎn)生間隙，這將減小固定設(shè)備/骨界面的剪切強(qiáng)度。平均斜率越大，這些垂直于固定設(shè)備表面指向的分量F。就越小，這表示固定設(shè)備和骨之間的間隙越小，固定設(shè)備/骨界面的剪切強(qiáng)度的減小越小。換句話說(shuō)，平均斜率越高，則相對(duì)骨組織的向外指向的壓力就越低，并且從而固定設(shè)備/骨界面的強(qiáng)度越好。平均斜率Rsl被限定為
I X"1 Z/4-1 ~ Z[Rsl =--)--
m -IZj x.i + 1 — Xi
IΞΞI其中m是測(cè)量點(diǎn)的數(shù)量，分子是兩個(gè)連續(xù)測(cè)量點(diǎn)相對(duì)于基線的高度差，和分母是沿著基線的所述兩個(gè)連續(xù)測(cè)量點(diǎn)之間的距離。在分析微米區(qū)域中的小表面構(gòu)形時(shí)，適于使用放大設(shè)備。發(fā)明人已經(jīng)認(rèn)同50x物鏡適合表征合適的表面粗糙度。另外，白色光干涉測(cè)量是用于掃描所述表面的適合程序。發(fā)明人還認(rèn)識(shí)到由于上述固定設(shè)備和骨之間的間隙的形成，為了獲得需要的互鎖效應(yīng)，骨插入部應(yīng)該具有特定尺寸，并且因此，較小尺寸的凹陷壁的角度比較不適合。因此，這種“噪音”應(yīng)該被過(guò)濾，使得僅考慮適合的粗糙部尺寸。在分析用于具有至少30°斜度的微凹陷壁的固定設(shè)備的表面粗糙度時(shí)，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)高斯型3 μ m低通過(guò)濾器是適合的。類似地，只有微米水平的粗糙度是被感興趣的，但是波紋度或諸如螺紋輪廓的其它較大變化是不被感興趣的。因此，在分析所述表面粗糙部時(shí)，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)使用高斯型50 μ m高通過(guò)濾器是適當(dāng)?shù)?。由于固定設(shè)備表面和骨之間的間隙的形成，在固定設(shè)備/骨界面暴露于剪切力時(shí)，從粗糙部的表面到平均平面的平均距離必須不能太低，因?yàn)槿绻鲜鲩g隙較大，則具有骨插入部不足夠與固定設(shè)備互鎖接觸的風(fēng)險(xiǎn)。發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)粗糙度平均參數(shù)Sa應(yīng)該是^ Ium0所述粗糙部平均參數(shù)Sa被限定為
權(quán)利要求
1.一種用于插入到人顎骨中的牙齒固定設(shè)備，所述牙齒固定設(shè)備包括骨接觸面，其中至少15%的骨接觸面被設(shè)計(jì)成使得在高斯型50 μ m高通過(guò)濾器和高斯型3 μ m低通過(guò)濾器應(yīng)用到表現(xiàn)所述表面的構(gòu)型并通過(guò)白色光干涉測(cè)量以50倍放大率獲得的原始未過(guò)濾的測(cè)量數(shù)據(jù)集時(shí)，產(chǎn)生的過(guò)濾數(shù)據(jù)集表現(xiàn)具有粗糙度平均參數(shù)Sa > I μ m且二維平均斜率參數(shù)Rsl彡tan30°的表面粗糙部。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的牙齒固定設(shè)備,其中至少30%，適當(dāng)?shù)刂辽?0%，例如至少70 %的骨接觸面被設(shè)計(jì)成使得在高斯型50 μ m高通過(guò)濾器和高斯型3 μ m低通過(guò)濾器應(yīng)用到表現(xiàn)所述表面的構(gòu)型并通過(guò)白色光干涉測(cè)量以50倍放大率獲得的原始未過(guò)濾的測(cè)量數(shù)據(jù)集時(shí)，產(chǎn)生的過(guò)濾數(shù)據(jù)集表現(xiàn)具有粗糙度平均參數(shù)Sa > I μ m且二維平均斜率參數(shù)Rsl彡tan30°的表面粗糙部。
3.根據(jù)權(quán)利要求1-2中任一項(xiàng)所述的牙齒固定設(shè)備，其中所述骨接觸面具有冠狀端部和頂端部，其中所述表面粗糙部至少存在于相對(duì)于頂端部更靠近冠狀端部定位的區(qū)域，適當(dāng)?shù)刂辽俅嬖谟谠趶乃龉跔疃瞬康剿鲰敹瞬康目傒S向長(zhǎng)度的第一個(gè)三分之一內(nèi)定位的區(qū)域處。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的牙齒固定設(shè)備，其中在高斯型4μ m低通過(guò)濾器代替所述3μπι低通過(guò)濾器被應(yīng)用時(shí)，產(chǎn)生的過(guò)濾圖像表現(xiàn)具有粗糙度平均參數(shù)Sa > Ιμπι和二維平均斜率參數(shù)Rsl > tan30°的表面粗糙部。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的牙齒固定設(shè)備，其中在高斯型5μ m低通過(guò)濾器代替所述3μπ 低通過(guò)濾器被應(yīng)用時(shí)，產(chǎn)生的過(guò)濾圖像表現(xiàn)具有粗糙度平均參數(shù)Sa > Ιμπ 和二維平均斜率參數(shù)Rsl > tan30°的表面粗糙部。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的牙齒固定設(shè)備，其中所述二維平均斜率參數(shù)Rsl ^ tan35° ,例如 Rsl ^ tan40°。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的牙齒固定設(shè)備，其中所述二維平均斜率參數(shù)Rsl ^ tan70°。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的固定設(shè)備，其中所述粗糙度平均參數(shù)Sa ^ I. 5 μ m,例如 Sa > 2 μ m。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的牙齒固定設(shè)備，包括用于通過(guò)旋轉(zhuǎn)將所述牙齒固定設(shè)備插入到顎骨中的螺紋部，其中所述螺紋部設(shè)有所述表面粗糙部。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的牙齒固定設(shè)備，其中所述螺紋部具有螺紋輪廓，所述螺紋輪廓包括兩個(gè)齒側(cè)面和由所述兩個(gè)齒側(cè)面相交而形成的頂點(diǎn)，其中兩個(gè)齒側(cè)面設(shè)有所述表面粗糙部。
11.根據(jù)權(quán)利要求1-10中任一項(xiàng)所述的牙齒固定設(shè)備，其中在高斯型2μ m高通過(guò)濾器被應(yīng)用到所述測(cè)量數(shù)據(jù)集時(shí)，所述表面粗糙部由納米結(jié)構(gòu)疊置，所述納米結(jié)構(gòu)的粗糙度平均參數(shù)為Sa彡O. I μ m。
12.根據(jù)權(quán)利要求1-11中任一項(xiàng)所述的牙齒固定設(shè)備，其中所述表面粗糙部由選自以下組的方法中任一項(xiàng)或任何組合而制造，所述組包括 -對(duì)所述固定設(shè)備的表面滾花， -蝕刻， -噴砂，-納米光刻技術(shù)，和 -激光燒蝕。
13.根據(jù)權(quán)利要求1-12中任一項(xiàng)所述的牙齒固定設(shè)備，其中所述固定設(shè)備表面通過(guò)機(jī)械加工的鈦表面而至少部分地提供。
14.根據(jù)權(quán)利要求1-13中任一項(xiàng)所述的牙齒固定設(shè)備，具有所述固定設(shè)備表面沒(méi)有被羥基磷灰石(HA)涂覆的限制條件。
15.根據(jù)權(quán)利要求1-14中任一項(xiàng)所述的牙齒固定設(shè)備，具有固定設(shè)備表面沒(méi)有被鈦等離子體噴涂(TPS)涂覆的限制條件。
16.根據(jù)權(quán)利要求1-15中任一項(xiàng)所述的牙齒固定設(shè)備，其中所述表面粗糙部包括由壁限定的凹陷和/或突起部，所述壁延伸到固定設(shè)備表面中或從固定設(shè)備表面延伸，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對(duì)于所述固定設(shè)備表面僅稍微彎曲的壁。
17.根據(jù)權(quán)利要求1-16中任一項(xiàng)所述的牙齒固定設(shè)備，其中所述表面粗糙部包括由壁限定的凹陷和/或突起部，所述壁延伸到固定設(shè)備表面中或從所述固定設(shè)備表面延伸，其中至少50%的所述凹陷和/或突起部包括具有30°或更大的傾角，例如60±10°的傾角，適當(dāng)?shù)?5° ±5°的傾角的壁。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于插入到人顎骨中的牙齒固定設(shè)備。所述牙齒固定設(shè)備包括骨接觸面，其中至少15％的骨接觸面被設(shè)計(jì)成使得在高斯型50μm高通過(guò)濾器和高斯型3μm低通過(guò)濾器應(yīng)用到表現(xiàn)所述表面的構(gòu)型并通過(guò)白色光干涉測(cè)量以50倍放大率獲得的原始未過(guò)濾的測(cè)量數(shù)據(jù)集時(shí)，產(chǎn)生的過(guò)濾數(shù)據(jù)集表現(xiàn)具有粗糙度平均參數(shù)Sa≥1μm且二維平均斜率參數(shù)Rs1≥tan30°的表面粗糙部。
文檔編號(hào)A61C8/00GK102917664SQ201180027609
公開(kāi)日2013年2月6日 申請(qǐng)日期2011年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月10日
發(fā)明者斯蒂格·漢林 申請(qǐng)人:登士伯Ih有限公司