Способ изготовления зубного имплантата Российский патент 2020 года по МПК A61C8/00 

Изобретение относится к технологии изготовления одно- и/или многокорневых циркониевых анатомических эндоскопических зубных имплантатов с формой, адаптированной к альвеоле, предпочтительно для немедленной замены зуба после его потери.

Наиболее распространенной на данный момент является технология, заключающаяся в фиксации имплантата в челюстной кости. Костный отсек сначала расширяется точными сверлами, а затем имплантируется, преимущественно - ввинчивается, имплантат, как правило, имеющий резьбовую поверхность и форма которого точно соответствует сверлу. После установки эти вращательно-симметричные тела имплантатов, которые изготавливаются различной длины и диаметра, заживают в течение нескольких недель (см., например, патент США №6,290,500 В1, 2001-09-18).

К недостаткам известной технологии и конструкции таких имплантатов следует отнести ограниченность применения, обусловленную следующим. Если существует большая геометрическая разница между стандартизированным имплантатом и костным отделом, часто необходимо пересаживать собственные костные элементы из других частей тела или материала, замещающего кость, в челюстную кость, прежде чем высверлить челюстную кость и ввинтить имплантат, чтобы компенсировать неравенство между формой имплантата (круглой) и формой альвеолы (как правило, овальная в сечении и коническая по глубине). Само собой разумеется, что в таких случаях продолжительность лечения находится в диапазоне многих месяцев, а процедура является весьма инвазивной и стрессовой для пациента и, зачастую, с трудно прогнозируемым результатом.

Существует также другой тип технологии имплантации, который раскрыт в патентной и научной медицинской литературе, но, в отличие от технологии имплантатов, упомянутой выше, еще недостаточно зарекомендовал себя на практике из-за высокого процента неудач, обусловленных низкой скоростью роста и/или врастания костного материала, вследствие чего недостаточно часто используется в протезировании людей и/или животных (см., например, патент Австрии №502881, 2007-06-15).

Конструкция практически всех применяемых в соответствии с этой технологией имплантатов характеризуется тем, что они выполняются монолитными, содержащими корневую часть и абатмент для установки коронки, при этом область корня имплантата воспроизводится максимально точно соответствующей удаленному зубу и/или альвеоле, что призвано обеспечить, вкупе с частными техническими решениями, представленными ниже, хорошую первичную стабильность (стабильность до заживления) и сократить время заживления.

Известен способ изготовления анатомического эндоскопического зубного имплантата BioRoot^®, согласно которому имплантат изготавливают фрезерованием на 5-координатном обрабатывающем центре из блока стабилизированного оксидом иттрия оксида циркония (MOL3% Y3ZrO2), корневую часть которого снабжают уникальными удерживающими устройствами, которые могут иметь круглую, яйцевидную или продолговатую форму любого требуемого размера с различным количеством отверстий, которые минимизируют резорбцию кости, увеличивают контакт кости с имплантатом, увеличивают начальную стабильность имплантата и усиливают общую остеоинтеграцию. Затем производят синтеризацию материала имплантата с обеспечением перехода исходной моноклинной структуры материала имплантата в тетрагональную спеканием имплантата при температуре порядка 1200°С с последующим отжигом при температуре порядка 1500°С (Заявка США №2016270887, 2016-09-22).

К недостаткам аналога следует отнести излишнюю инвазивность и невысокую надежность полученного имплантата, обусловленные тем, что удерживающие устройства (по сути - макровыступы) при введении имплантата в альвеолу деформируют стенки последней, включая стенки альвеолы на участках, где их поверхность лежит в срезах челюсти, в которой находится тонкая, компактная (кортикальная) кость, которую невозможно сжать без разрушения, и при этом такая кость обладает низкой способностью к регенерации, поскольку она почти не снабжается кровью.

Известен способ изготовления анатомического эндоскопического зубного имплантата, согласно которому имплантат формируют изостатическим прессованием и спеканием сферических или угловых частиц TiO₂, Al₂O₃ или титана, тщательно отобранных и смешанных с использованием принципа соотношения диаметров частиц 7:1, чтобы достичь высокой плотности, минимизировать усадку при спекании и достичь контролируемого размера пор, необходимых для остеоинтеграции имплантата (Заявка США №4187608 А, 1980-02-12).

К недостаткам аналога следует отнести технологическую ограниченность, обусловленную сложностью и/или практической невозможностью его использования для некоторых предпочтительных материалов, таких как диоксид циркония.

Наиболее близким к заявленному техническому решению - прототипом -является способ изготовления циркониевого анатомического эндоскопического зубного имплантата, включающий формирование увеличенной в соответствии с последующей усадкой заготовки из диоксида циркония, частично стабилизированного оксидом иттрия, единым блоком, содержащим корневую часть для установки в альвеоле утраченного зуба и абатмент для установки коронковой части, синтеризацию материала заготовки ее нагревом до температуры перехода моноклинной структуры материала имплантата в политетрагональную (порядка 1100-1200°С) с последующим отжигом при температуре перехода политетрагональной структуры материала имплантата в тетрагональную (порядка 1400-1800°С) и усадкой заготовки до размера зубного имплантата, и пескоструйную обработку поверхности корневой части абразивным материалом (Current status of zirconia restoration, Takashi Miyazaki, Takashi Nakamura, Hideo Matsumura, Seiji Ban, Taira Kobayashi Published: 1 October 2013 by Elsevier BV in Journal of Prosthodontic Research Journal of Prosthodontic Research, Volume 57, pp 236-261). Параметры пескоструйной обработки и этап, на котором она осуществляется в источнике информации не определены.

К недостаткам прототипа следует отнести низкое качество изготовленного таким способом имплантата, обусловленное следующим.

Диоксид циркония является одним из свежих решений для дентальной имплантологии. Материал обладает отличными внешними данными, светопроницаемостью природных компонентов, высокой прочностью и отлично приживается. Недостаток его в сложности обработки, поэтому формообразующую механическую обработку проводят на блочной заготовке не синтеризированного диоксида циркония, частично стабилизированного оксидом иттрия. В этой форме материал похож по консистенции на мел и легко обрабатывается фрезерованием на обрабатывающем центре с приданием нужной формы с учетом последующей (в процессе синтеризации) усадки. Пескоструйную обработку теоретически можно производить на двух этапах. Первое - пескоструйная обработка на этапе готового имплантата после синтеризации, однако в этом случае, учитывая прочность/твердость синтеризированного диоксида циркония, разница прочности/твердости его и самых прочных/твердых абразивных материалов (таких, как корунд, эльбор, карбид циркония и ряда подобных материалов) будет не велика (вопрос допустимо целесообразной цены опустим, хотя она будет весьма существенной), что имеет следствием крайне энергоемкий процесс обработки с результатом крайне низкого качества. Второе - пескоструйная обработка на этапе заготовки до синтеризации. Заметим, что в процессе пескоструйной обработки, часть абразивных частиц «застревает» в достаточно мягком на этой стадии материале имплантата, при этом сами по себе частицы стандартного абразива (такие, как SiO₂ и ряд подобных материалов) не оказывают негативного влияния на организм человека. Затем необходимо провести синтеризацию полученного изделия, которую и рассмотрим подробнее. До синтеризации означенный материал представляет собой пористую структуру, но в процессе синтеризации при достижении температуры перехода моноклинной структуры материала имплантата в политетрагональную (порядка 1100-1200°С) решетка сжимается (переходит в форму политетрагональной) и становится прочнее стали, но уступает последней в гибкости/упругости/пластичности и при значительных воздействиях/напряжениях весьма велик риск откалывания. При этом структура настолько уплотняется, что дает усадки примерно на четверть. Однако, на этом изменения не заканчиваются - наилучшие характеристики материал приобретает после отжига при температуре порядка 1400-1800°С.Структура переходит в указанную выше - тетрагональную, достигая 99% теоретической максимальной плотности. Из вышесказанного следует, что «застрявшие» в имплантате в процессе пескоструйной обработки частицы абразивного материала (в частности - наиболее часто применяемого SiO₂, имеющего температуру плавления свыше 1700°С) при усадке означенного материала в процессе его синтеризации будут являться концентраторами весьма значительных напряжений и, с большой долей вероятности, причиной откалываний, нарушающих плановую геометрию имплантата.

Проблемой, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является устранение вышеперечисленных недостатков.

Технический результат - повышение качества изготовления циркониевых зубных имплантатов путем исключения концентрации напряжений, вызванных инородными включениями в виде абразивных частиц пескоструйной обработки.

Поставленная проблема решается, а заявленный технический результат достигается тем, что в способе изготовления зубного имплантата, включающем формирование увеличенной в соответствии с последующей усадкой заготовки из диоксида циркония, частично стабилизированного оксидом иттрия, единым блоком, содержащим корневую часть для установки в альвеоле утраченного зуба и абатмент для установки коронковой части, синтеризацию материала заготовки ее нагревом до температуры перехода моноклинной структуры материала имплантата в политетрагональную с последующим отжигом при температуре перехода политетрагональной структуры материала имплантата в тетрагональную и усадкой заготовки до размера зубного имплантата, и пескоструйную обработку поверхности корневой части абразивным материалом, пескоструйную обработку поверхности корневой части осуществляют до синтеризации материала имплантата абразивным материалом, обладающим температурой плавления ниже температуры перехода моноклинной структуры материала имплантата в политетрагональную.

Изобретение поясняется изображениями, на которых схематично (с целью оптимального отображения сути изобретения) представлены: на Фиг. 1 - изготавливаемый имплантат; на Фиг. 2 - график варианта синтеризации изготавливаемого имплантата.

Зубной имплантат выполнен монолитным и содержит шероховатую корневую часть 1, предназначенную для установки в альвеоле утраченного зуба, и абатмент 2, предназначенный для установки коронковой части/коронки (не показана). В соответствии с заявленным техническим решением, изготовление вышеуказанного имплантата осуществляется следующим образом.

Предварительно измеряют альвеолу и/или удаляемый зуб посредством компьютерной томографии и/или магнитно-резонансной томографии и/или цифровой видеотомографии и/или 3D-сканирования или/или иным известным способом. На основании полученных данных посредством, например, системы автоматизированного проектирования формируют образ монолитного имплантата, включающий корневую часть и абатмент. Далее на специальном обрабатывающем центре воспроизводят имплантат в масштабе, учитывающем последующую усадку. Затем с использованием в качестве инструмента стандартного пескоструйного агрегата (например, используемого в ювелирном производстве), абразивным материалом, обладающим температурой плавления ниже температуры перехода моноклинной структуры материала имплантата в политетрагональную и размером ориентировочно 0,1 мм - 0,5 мм обрабатывают поверхность корневой части имплантата. Указанная размерность абразивного материала вполне обеспечивает, как установлено экспериментально, эффективную остеоинтеграцию имплантата. Далее имплантат помещается в специальную печь для синтеризации по определенному температурному циклу (пример на Фиг. 2). В процессе синтеризации при достижении температуры плавления материала абразива (на графике Фиг. 2 - уровень t_пл.^{абразива}), застрявшие в теле имплантата частицы абразива переходит в жидкое состояние. По достижении температуры перехода моноклинной структуры материала имплантата в политетрагональную (точка А на графике Фиг. 2) происходит усадка имплантата, однако за счет жидкого состояния застрявших в теле имплантата частиц абразива последние легко вытесняются, не создавая очага напряженного состояния, провоцирующего откалывания, нарушающие плановую геометрию имплантата. Далее температура еще повышается и протекает стадия отжига (отрезок B₁B₂ на графике Фиг. 2), в процессе которого политетрагональная структура диоксида циркония переходит в тетрагональную, достигая 99% теоретической максимальной плотности, при этом поведение жидких частиц (расплава) абразива аналогично выше описанному. Согласно заявленному способу в качестве абразива могут использоваться, например, удовлетворяющие указанному выше условию металлы и их сплавы, такие, как олово (t_пл.=231°С), силумин (t_пл.=670°С), латунь (t_пл.=1000°С), эвтектический чугун (t_пл.=1050°С) и пр. После отжига рекомендуется очистка имплантата от следов расплавленного абразива в подходящем растворителе (например, для эвтектического чугуна это может быть раствор соляной и/или серной кислоты) с последующей стандартной стерилизацией. Клинический пример.

Больная В., 37 лет, поступила в клинику с жалобами на сложности в процессе пережевывании пищи и дискомфорт в связи с болью в области премоляра 25 (верхний справа). Со слов больной, зуб неустойчив из-за травмы.

Проведены: осмотр, сбор анамнеза с проведением сканирования интраоральным сканером 3Shape TRIOS 3 Basic с формированием 3-х мерной модели для дальнейшего планирования операции выявлено: подвижность корня третьей степени, зуб подлежит удалению; зуб однокорневой; основание альвеолярного отростка в области 25 премоляра имеет ширину 9 мм; высота доступной кости под гайморовой пазухой равномерная и составляет около 5 мм; костная ткань 3 типа плотности; выявлены кортикальные участки альвеолы; установка полноразмерных цилиндрических имплантатов невозможна.

Больной рекомендовано удаление больного зуба с одновременной имплантацией однокорневого имплантата из диоксида циркония в постэкстакционную лунку. Составлены история болезни и амбулаторная карта с планом хирургического вмешательства. За день до операции больная начала принимать антибитиотик Амоксиклав 875 по 1 таблетке 2 раза в день и пребиотик Линекс по 2 таблетки 3 раза в день (до 5 дней).

Имплантация проведена в два этапа (2 дня).

1 день

Проведено местное обезболивание Ubistesine 1,7 мл №2, медицинская обработка полости рта, снятие зубных отложений, полоскание 0,05% раствором хлоргексидина. 25-ый зуб (корень) извлечен из лунки (альвеолы) атравматично, лунка обработана 3% раствором H₂O₂, выполнен щадящий кюретаж лунки. Силиконовой коррегирующей массой (после сушки лунки салфеткой) взят оттиск лунки. Оттиск и STL-файл направлены в лабораторию для изготовления корня-имплантата из диоксида циркония. Постэкстакционную лунку закрыли йодоформной турундой до следующего дня.

В лаборатории в соответствии с полученными оттиском и STL-файлом из блока 3Y-TZP Zirconia ceramic block HBF на фрезерном станке vhf Z4 изготовлен имплантат, зона корня обработана на пескоструйном аппарате PS-A латунным порошком CuSn10 (температура плавления 950°С) с зерном 325 мкм. Затем проведена термообработка с нагревом до температуры спекания 1197°С и последующим отжигом при температуре 1450°С. Анализ показал соответствие шероховатости запланированной, сколы/трещины отсутствуют, на поверхности имплантата выявлены незначительные следы от расплава латунного порошка. Произведена обработка 20% раствором H₂SO₄ и последующая стандартная стерилизация. Повторный анализ имплантата показал отсутствие на его поверхности следов латунного порошка. Имплантат направлен в клинику.

2 день

У больной взята кровь из вены для получения PRP плазмы крови, богатой микроэлементами, тромбоцитами. Кровь центрифугирована для PRP метода плазмотерапии. После удаления из лунки йодоформной турунды и обработки лунки физраствором 0,9% NaCl и щадящего кюретажа в лунку положена желеобразаная масса PRP (плазмы).

Имплантат методом атравматичного вколачивания введен в лунку удаленного зуба. Форма лунки полностью соответствует имплантату и удаленному ранее корню зуба. На десну наложено два шва, сразу установлена временная коронка с опорой на соседние зубы. Оформлен протокол наблюдений.

Осмотр: 3, 5, 10, 20 день, 1, 1,5, 3 месяца. ОПТГ (панорамный снимок зубочелюстной системы) - на 10-й день, на 20-й день, на 1 месяц, на 1,5 месяца.

Швы сняты на 10-й день, временная коронка заменена на постоянную на 45-й день. Осмотры и ОПТГ не выявили признаков воспаления слизистой оболочки, костной ткани, иных патологий, имплантат неподвижен, самочувствие больной удовлетворительное.

Таким образом, вышесказанное свидетельствует о том, что проблема, на решение которой направлено заявленное изобретение, решена, а заявленный технический результат - повышение качества изготовления циркониевых зубных имплантатов - достигнут.

Изобретение относится к медицине, а именно к технологии изготовления циркониевых анатомических эндоскопических зубных имплантатов с формой, адаптированной к альвеоле, предпочтительно для немедленной замены зуба после его потери. Осуществляют формирование увеличенной в соответствии с последующей усадкой заготовки из диоксида циркония, частично стабилизированного оксидом иттрия, единым блоком, содержащим корневую часть для установки в альвеоле утраченного зуба и абатмент для установки коронковой части, синтеризацию материала заготовки ее нагревом до температуры перехода моноклинной структуры материала имплантата в политетрагональную с последующим отжигом при температуре перехода политетрагональной структуры материала имплантата в тетрагональную и усадкой заготовки до размера зубного имплантата, и пескоструйную обработку поверхности корневой части абразивным материалом, пескоструйную обработку поверхности корневой части осуществляют до синтеризации материала имплантата абразивным материалом, обладающим температурой плавления ниже температуры перехода моноклинной структуры материала имплантата в политетрагональную. Способ позволяет повысить качество изготовления циркониевых анатомических эндоскопических зубных имплантатов. 2 ил., 1 пр.

Способ изготовления зубного имплантата, включающий формирование увеличенной в соответствии с последующей усадкой заготовки из диоксида циркония, частично стабилизированного оксидом иттрия, единым блоком, содержащим корневую часть для установки в альвеоле утраченного зуба и абатмент для установки коронковой части, синтеризацию материала заготовки ее нагревом до температуры перехода моноклинной структуры материала имплантата в политетрагональную с последующим отжигом при температуре перехода политетрагональной структуры материала имплантата в тетрагональную и усадкой заготовки до размера зубного имплантата, и пескоструйную обработку поверхности корневой части абразивным материалом, отличающийся тем, что пескоструйную обработку поверхности корневой части осуществляют до синтеризации материала имплантата абразивным материалом, обладающим температурой плавления ниже температуры перехода моноклинной структуры материала имплантата в политетрагональную.