專利名稱：：齒科修復(fù)用的螺紋纖維樁的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明是一種齒科修復(fù)用的螺紋樁，特別涉及纖維增強復(fù)合材料加工成型的螺紋樁。
背景技術(shù)：
：隨著現(xiàn)代根管治療技術(shù)的不斷發(fā)展及牙科材料的不斷改善，大量牙體嚴重缺損的患牙得到保存，樁核修復(fù)技術(shù)是保留患牙并恢復(fù)其功能的重要手段。樁核是用于改善患牙抗力形和固位形的修復(fù)體，由樁和核兩部分組成，通過樁粘固在根管內(nèi)獲得固位,通過核恢復(fù)缺損牙體的形態(tài),為患牙進一步人造冠修復(fù)或用作基牙進行義齒修復(fù)創(chuàng)造條件。牙體缺損的核樁修復(fù)技術(shù)已有上百年歷史。目前所用的核樁為傳統(tǒng)的金屬核樁，傳統(tǒng)觀點認為應(yīng)該選擇彈性模量較高的樁核材料，如金屬樁核，這樣在去除少量牙體組織，直徑較小的情況下就能達到強度要求。但是，由于金屬樁的彈性模量遠高于牙體組織的彈性模量，例如牙冠的彈性模量為18—20GPa，牙根部的彈性模量為9一10GPa，而不銹鋼核樁的彈性模量為180-200GPa，鈦合金核樁的彈性模量接近lOOGPa，陶瓷核樁的彈性模量約200GPa，因此金屬核樁或陶瓷核樁和牙體組織的彈性模量的不匹配常常造成二者粘結(jié)界面應(yīng)力集中，導(dǎo)致牙齒易于折裂，造成牙齒拔除，這種情況尤其易于發(fā)生在牙根部。其次，傳統(tǒng)的金屬牙樁可引起組織和牙根變色，而且金屬樁存在腐蝕、過敏、毒性、影響美觀及核磁共振診斷等缺點。直到上世紀90年代歐美學(xué)者將非金屬的纖維核樁引入口腔修復(fù)領(lǐng)域，這項難題才得以解決，復(fù)合材料纖維樁核(簡稱纖維樁)憑借其獨特的特性迅速在歐美國家普遍使用，樁(核)冠技術(shù)才得到進一步發(fā)展，并在口腔修復(fù)中越來越廣泛。纖維核樁的特點為①與牙本質(zhì)相近的彈性模量。②適中的彎曲強度和拉伸強度。③顏色與牙齒相接近，符合人體美學(xué)特征。無金屬腐蝕性，不影響核磁共振等。⑤有良好的生物相容性和可重復(fù)修復(fù)性。自上世紀90年代歐洲開展碳纖維樁(Composipost)以來，纖維復(fù)合材料樁的各項性能研究逐漸深入，玻璃纖維樁、石英纖維樁等彈性模量更接近牙本質(zhì)的纖維樁相繼得到開發(fā)，國際專利如US6827576的纖維增強復(fù)合材料樁；US6371763的口腔系統(tǒng)的柔性樁；US5964592的非金屬牙樁及制備方法;US5816816的纖維增強牙樁及其制備方法，還有W02004009646的利用微波固化的纖維增強復(fù)合材料等國外相關(guān)專利。而國內(nèi)的相關(guān)專利CN1771889的牙齒修復(fù)用復(fù)合材料樁核及其成型方法。但是，采用纖維樁修復(fù)對于牙冠組織缺失比較多的患牙，需要使用樹脂堆塑在纖維樁的頭部，制作出核的形態(tài)，以初步恢復(fù)牙冠的外形。纖維牙樁在臨床實際應(yīng)用中，現(xiàn)有商品化的牙樁是帶有一定錐度的直型樁(見圖2)，首先采用金屬鉆在殘存的牙根上鉆孔，使牙樁粘固在根管內(nèi)獲得固位,再進一步采用光固化樹脂堆形成為樁核，纖維樁的基質(zhì)為高度交聯(lián)的環(huán)氧樹脂，而核樹脂則以光固化的甲基丙基酸(Bis-GMA)為主要基質(zhì)，二者的化學(xué)組成的不同，纖維樁很難與核樹脂間形成牢固的化學(xué)結(jié)合[JournalofEndodontics2006;32:44-47]。核樹脂與纖維樁之間存在的結(jié)合界面對修復(fù)體的強度有影響。纖維樁與核樹脂缺乏結(jié)合力是造成修復(fù)體失敗的原因之一。另外，核樹脂聚合收縮，也會對粘接界面產(chǎn)生應(yīng)力[DentMater2008;24:392-398]。因此，采用現(xiàn)有的牙樁與光固化樹脂堆核易產(chǎn)生以下三個問題(1)出現(xiàn)臨床應(yīng)用中由于樁核脫粘導(dǎo)致的修復(fù)失敗，而且樁與核之間化學(xué)界面結(jié)合力較小，傳遞應(yīng)力時產(chǎn)生應(yīng)力集中易造成樁與核分層或者脫粘導(dǎo)致修復(fù)失敗。(2)以復(fù)合光固化樹脂塑制的核，與高強度的復(fù)合材料牙樁應(yīng)用，因力學(xué)性能差異大，僅僅靠纖維增強復(fù)合材料的樹脂基體與光固化堆形樹脂的化學(xué)界面結(jié)合的強度較低，增加了因外力影響，核受到破壞的可能。(3)另外在臨床操作應(yīng)用中，直形纖維樁與牙本質(zhì)之間也靠光固化粘結(jié)劑形成的纖維樁、牙本質(zhì)三者之間的化學(xué)界面的粘結(jié)強度較低，也會發(fā)生脫粘、移位甚至拔出等修復(fù)失敗的可能。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提出一種齒科修復(fù)用的螺紋樁核，應(yīng)用于齒科修復(fù)。主要是以提高樁核整體的力學(xué)強度，增加物理鎖合力，減少應(yīng)力集中，降低綜合成本以及方便臨床操作為主要目的。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種齒科修復(fù)用的樁核螺紋纖維樁，其特征在于所述的螺紋核樁分為頭部，中間段，尾部；頭部為在圓柱形坯體上加工出斜螺旋槽而形成；尾部為錐型部分，與牙科鉆頭的錐型部分形狀大小一致；中間段靠近尾部的錐型部分設(shè)有凹槽，凹槽與頭部的斜螺旋槽之間為一個光滑的直段。所述的凹槽設(shè)置l-2個，凹槽長度為0.5-2.0厘米；所述的斜螺旋槽的長度3.0-6.0厘米，螺距為0.2-0.4厘米，螺紋數(shù)量為3.0-8.0個；所述的直段的長度為4.0-6.0厘米，尾部錐型部分5.0-6.0厘米。所述的纖維采用纖維增強樹脂基復(fù)合材料坯體，可以采用拉擠成型、預(yù)浸料模壓成型、光固化預(yù)浸料的現(xiàn)場光固化成型的圓形、矩形或者其它橫截面的坯體。所述的單向纖維為以碳纖維，玻璃纖維，石英纖維，高強度玻璃纖維，芳綸纖維，陶瓷纖維的一種或者兩種以上的混雜纖維為增強體，以單向纖維排布，其中纖維的體積分數(shù)在45-65%之間，坯體的拉伸強度大于600MPa,彎曲彈性模量在8-50GPa，彎曲強度600—1150MPa。所述的單向纖維增強樹脂基復(fù)合材料坯體的截面結(jié)構(gòu)為截面中心部位為沿坯體長度方向的單向纖維增強，而在外圍截面部分為含沿截面方向排布的多向纖維，其作用是實現(xiàn)螺紋牙樁斜螺紋機加工時的表面撕裂、螺紋槽尖端出現(xiàn)缺口等缺陷。所述的外圍截面部分為含沿截面方向排布的多向纖維是指采用纖維的表面氈、多向織物等來實現(xiàn)的。加工后的螺紋樁核的彈性模量在20-45GPa，撓曲強度在800-1150MPa，纖維體積含量大于60%。本發(fā)明采用單向纖維增強樹脂基復(fù)合材料坯體如拉擠成型、預(yù)浸料模壓成型、光固化預(yù)浸料的現(xiàn)場光固化成型制備的纖維增強樹脂基復(fù)合材料，其纖維體積含量在45-65%之間，一般拉擠成型的纖維體積含量在60%以上，預(yù)浸料模壓成型和光固化預(yù)浸料的現(xiàn)場光固化成型制備的坯體的纖維體積含量在50%左右，可以通過合理的成型工藝調(diào)節(jié)和配方設(shè)計使纖維復(fù)合材料的彈性模量和牙體組織相匹配，同時得到的纖維復(fù)合材料具有優(yōu)異的力學(xué)性能。雖然后期的機械加工會少量的破壞纖維在復(fù)合材料中的排布，影響力學(xué)性能。但是螺紋樁核完全能滿足齒科修復(fù)材料力學(xué)性能的要求，并且與單純的樹脂核材料相比，其強度與模量會高5-10倍，解決了臨床修復(fù)中核材料力學(xué)性能差的問題。根據(jù)齒科修復(fù)應(yīng)用中的實際要求，經(jīng)過精確計算設(shè)計的螺紋樁核具有獨特的外型結(jié)構(gòu)。其核樁為斜螺旋槽、中部雙凹槽和樁部錐型的結(jié)構(gòu)可滿足臨床使用時的粘結(jié)力。其尾部的錐型部分與牙科鉆頭的錐型部分保持一致，確保樁核在根管中的定位；中間的兩個凹槽部分則有效的增加了粘接面積，增加了粘接力，防止了樁核因粘接不牢固而從根管內(nèi)脫出；雙凹槽與核部斜螺旋槽之間的部分為一個光滑的直段，它的存在起到了樁核在根管內(nèi)扶正的作用，便于臨床應(yīng)用，有效的保證了樁核周圍與根管之間的粘接樹脂層厚度均勻合適，確保足夠的粘接力防止樁核從根管內(nèi)脫出。頭部的螺旋槽有與樁上的凹槽部分同樣的增加粘接面積，增加粘接力的作用，防止核與牙冠的粘接不牢固而導(dǎo)致牙冠脫落的現(xiàn)象。另外其獨特的螺旋結(jié)構(gòu)還確保了牙冠在樁核的周向方向上的受力強度，有效的防止了在實際應(yīng)用中，牙冠承受不良外力時所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動松脫現(xiàn)象。圖1本發(fā)明的螺紋纖維樁。圖2是國際上有關(guān)廠家生產(chǎn)的商品化的纖維樁形狀。圖3為實施例的螺紋纖維樁尺寸標注圖。具體實施方式實施例1:纖維增強樹脂基復(fù)合材料坯體的拉擠樣品制備基體樹脂的基本配方為美國陶氏Der331環(huán)氧樹脂100份，固化劑甲基四氫苯酐(80份)，促進劑DMP-30(1份)，脫模劑1.5份，增強纖維為南京玻璃纖維研究與設(shè)計院的HS4，纖維拉伸強度為4600MPa，彈性模量為86.4GPa，密度為2.53g/cm3，斷裂伸長量為5.3%。在直徑為4mm的圓形模具中采用拉擠成型工藝制備坯體，其拉擠工藝采用三段加熱方式，第一段的溫度140度，第二段溫度165度，第三段溫度:185度。拉擠出的樣條在200度烘箱中后固化2小時，得到實施例的纖維增強復(fù)合材料坯體。其中纖維的體積分數(shù)為62%，坯體的拉伸強度800MPa,彎曲彈性模量在45GPa，彎曲強度llOOMPa。圖2是國際上有關(guān)廠家生產(chǎn)的商品化的纖維樁形狀，其長度為10-25mm。螺紋樁的制備按照圖3段圖紙采用小型數(shù)控車床進行機械加工。其4種規(guī)格的尺寸見表一。加工后的螺紋樁核的彈性模量在35GPa，撓曲強度在1050MPa。本發(fā)明的螺紋纖維樁，其凹槽設(shè)置l-2個，凹槽長度為0.5-2.0厘米；所述的斜螺旋槽的長度3.0-6.0厘米，螺距為0.2-0.4厘米，螺紋數(shù)量為3.0-8.0個；所述的直段的長度為4.0-6.0厘米，尾部錐型部分5.0-6.0厘米。表一螺紋樁的加工型號、規(guī)格與尺寸<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>實施例2:基本配方體系為光固化樹脂單體雙酚A甲基丙烯酸縮水甘油酯(Bis-GMA)，稀釋劑三縮乙二醇雙甲基丙烯酸酯(TEGDMA)，催化劑樟腦酮(CQ)和助引發(fā)劑N,N-甲基丙烯酸二甲氨基乙酯(DMAEMA)，均購自Aldrich公司。高強玻璃纖維，HS4，纖維拉伸強度為4600MPa，彈性模量為86.4GPa，密度為2.53g/cm3，斷裂伸長量為5.3%,南京玻璃纖維研究院生產(chǎn)。光固化預(yù)浸料的現(xiàn)場光固化成型坯體分別稱取49.5gBis-GMA與TEGDMA放于250ml的三口燒瓶中，高速攪拌6h混合均勻，然后在樹脂體系中加入CQ與DMAEMA各0.5g，再攪拌lh得到光固化樹脂體系。把光固化樹脂放于30cm長的浸膠槽中，將連續(xù)的玻璃纖維以0.5m/min的速度通過浸膠槽，再經(jīng)過一個直徑為1.5mm的玻璃喇叭口刮除多余的樹脂，收集得到光固化樹脂預(yù)浸料。為了防止樹脂的提前固化，以上所有操作都是在裝有淡黃色保護光源(PHILIPSTL-DYELLOW,荷蘭)下進行。將上述光固化樹脂預(yù)浸料裁剪成3cm長，平鋪于一個3mmX4mmX30mm的中空的底部放有薄玻璃片的聚四氟乙烯的模具中。然后用光固化樹脂填滿模具，上面蓋一薄玻璃，去除多余的樹脂與氣泡。按照ISO10477標準，用齒科光固化燈(DensplyQHL75，美國)，上下各照射30秒后，取出樣品37。C放置24h。制備的復(fù)合材料坯體在Inostron-1121型萬能材料實驗機上進行測試，壓頭直徑為2.5mm,跨距20mm，加載速度1.0mm/min。按公式(2)和(3)計算彎曲強度^(MPa)和彎曲模量^(GPa):<formula>formulaseeoriginaldocumentpage8</formula>其中，"，為彎曲載荷；Z為測試跨距；^為樣品直徑；S=F/D，S代表樣品的剛度，其中"表示載荷為尸時對應(yīng)的形變。其復(fù)合材料的纖維體積分數(shù)為48%，彎曲強度達到546.3MPa;而彎曲模量達到9.1GPa。將上述獲得的光固化復(fù)合材料坯體按照實施例1的圖3進行機械加工，可得到表一的四種規(guī)格的螺紋樁樣品。加工后的螺紋樁核的彈性模量在32GPa，撓曲強度在950MPa.權(quán)利要求1、一種齒科修復(fù)用的螺紋纖維樁，其特征在于所述的螺紋纖維樁分為頭部，中間段，尾部；頭部為在圓柱形坯體上加工出斜螺旋槽后形成；尾部為錐型部分，與牙科鉆頭的錐型部分形狀大小一致；中間段靠近尾部的錐型部分設(shè)有凹槽，凹槽與頭部的斜螺旋槽之間為一個光滑的直段。2、根據(jù)權(quán)利要求1的螺紋纖維樁，其特征在于所述的凹槽設(shè)置1-2個，凹槽長度為0.5-2.0厘米；所述的斜螺旋槽的長度3.0-6.0厘米，螺距為0.2-0.4厘米，螺紋數(shù)量為3.0-8.0個；所述的直段的長度為4.0-6.0厘米，尾部錐型部分5.0-6.0厘米。3、根據(jù)權(quán)利要求1的螺紋纖維樁，其特征在于纖維樁的纖維采用纖維增強樹脂基復(fù)合材料作為坯體，該坯體采用拉擠成型、預(yù)浸料模壓成型或者光固化預(yù)浸料的現(xiàn)場光固化成型。4、根據(jù)權(quán)利要求3的螺紋纖維樁，其特征在于所述的纖維增強樹脂基復(fù)合材料坯體的截面結(jié)構(gòu)為截面中心部位為沿坯體長度方向的單向纖維增強，而在外圍截面部分為含沿截面方向排布的多向纖維。5、根據(jù)權(quán)利要求1的螺紋纖維樁，其特征在于所述的纖維采用以碳纖維，玻璃纖維，石英纖維，芳綸纖維，陶瓷纖維的一種或者兩種以上的混雜纖維為增強體，其中纖維的體積分數(shù)在45-65%之間，坯體的拉伸強度大于600MPa，彎曲彈性模量在8-50GPa，彎曲強度600-1150MPa。全文摘要本發(fā)明涉及一種齒科修復(fù)用的螺紋纖維樁，其特征在于所述的螺紋纖維樁分為頭部，中間段，尾部；頭部加工有斜螺旋槽；尾部為錐型部分，與牙科鉆頭的錐型部分形狀大小一致；中間段靠近尾部的錐型部分設(shè)有凹槽，凹槽與頭部的斜螺旋槽之間為一個光滑的直段。所述的齒科修復(fù)的螺紋樁核的是一個整體，一次加工成型，通過設(shè)計的斜螺旋槽增加與光固化樹脂核的物理鎖合力，實現(xiàn)其界面強度的增加，不但減少了臨床應(yīng)用中由于樁核脫粘導(dǎo)致的修復(fù)失敗，而且樁與核能很好的傳遞應(yīng)力，避免了因應(yīng)力集中而造成的牙樁折斷。本發(fā)明可精密機床加工，方法簡單，誤差小，一致性極高，可大批量生產(chǎn)。文檔編號A61C13/30GK101617962SQ20091008624公開日2010年1月6日申請日期2009年6月9日優(yōu)先權(quán)日2009年6月9日發(fā)明者楊小平,鄧旭亮申請人:北京歐亞瑞康新材料科技有限公司;北京化工大學(xué)