一种牙科氧化锆陶瓷桩核及其制作方法
阅读说明：本技术 一种牙科氧化锆陶瓷桩核及其制作方法 (Dental zirconia ceramic pile core and manufacturing method thereof ) 是由 沈志坚 于 2020-11-25 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种牙科氧化锆陶瓷桩核及其制作方法,包括个性化设计的一体化桩核,所述桩核由粘固于牙髓腔内的桩(1)和暴露在牙髓腔外的核(2)两部分组成,所述核的底部设有核底平台(3),所述桩的顶部设有固位突(4),核底平台与固位突相连。本发明能够确保稳定固位,避免因核在侧向咬合力作用下产生径向微移动而给桩尖传递过大的侧向力,导致桩断裂和牙根折裂的风险。(The invention discloses a dental zirconia ceramic pile core and a manufacturing method thereof, the dental zirconia ceramic pile core comprises an integrated pile core with personalized design, the pile core consists of a pile (1) adhered in a dental pulp cavity and a core (2) exposed outside the dental pulp cavity, the bottom of the core is provided with a core bottom platform (3), the top of the pile is provided with a retention projection (4), and the core bottom platform is connected with the retention projection. The invention can ensure stable retention and avoid the risk of pile fracture and root fracture caused by excessive lateral force transferred to the pile tip due to radial micro-movement of the nucleus under the action of lateral occlusal force.)
技术领域
本发明涉及牙科修复体制作领域，特别涉及一种牙科氧化锆陶瓷桩核及其制作方法。
背景技术
采用冠桥修复严重牙体缺损的残根残冠过程中，当残牙量不足以支撑冠桥时，可以在根管治疗后的牙髓腔中粘固一个桩以改善患牙抗力行为，并通过在桩上加一个核来恢复缺损牙体的部分形态，为患牙进一步行冠桥修复或行活动义齿修复创造固位和承载条件。桩和核可以做成二个独立部件，也可以做成一体结构，前者桩核间一般通过粘接连接。牙体缺损的桩核修复技术已有上百年历史，是公认的保留并恢复残缺患牙功能的重要手段。传统上，通常采用金属制作桩核 [1]。由非贵金属铸造而成的桩核，通常含致敏金属镍和铬，会使约10％的人群产生过敏反应。长期使用过程中，金属腐蚀会导致金属离子溶出，扩散入牙体和牙龈组织，造成牙颈部染色和牙龈组织发灰。在前牙区当用高透全瓷冠修复时，会因遮色不力使金属桩核的灰色透过全瓷冠，从而影响全瓷修复体的美学效果。
解决桩核生物相容及美学难题的一个方法是釆用非金属纤维增强树脂基复合材料制桩，这类桩在临床上习惯称为纤维桩[2]。这一技术自1990年代始从欧美开始流行，目前在口腔修复实践中广泛使用。因纤维桩不含金属，所以避免了由金属腐蚀和金属离子溶出带来的生物相容性问题。纤维桩的颜色可以做得与牙齿相接近，从而更加符合人体美学特征。此外，纤维桩的弹性模量与牙本质的弹性模量更加接近，能承受大的弹性变形，不易折裂。初期纤维桩解决方案中，桩和核是分别制作的，制作成带有一定锥度的柱状预成纤维桩需要首先粘固在修整过的牙髓腔内获得固位，然后再进一步采用光固化树脂在其上堆塑一个核。由于纤维桩的基质多为高度交联的环氧树脂，而核树脂则以光固化的双酚A双甲基丙烯酸缩水甘油酯(Bis-GMA)为主要基质，二者的化学组成不同，使纤维桩很难与核树脂之间形成牢固的化学结合[3]。此外，核树脂的聚合收缩也会在粘接界面产生应力[4]。核树脂与纤维桩之间的结合界面对修复体的强度有显著影响，两者之间缺乏结合力及界面应力集中往往会导致现有的预成型直型纤维桩加光固化树脂堆核这种修复方式的失败。
针对以上问题，中国专利CN101803958A公开了一项技术，将非金属纤维增强树脂基复合材料桩核制成个性化一体结构， 采用CAD/CAM技术，通过切削纤维增强树脂基复合材料坯体直接制备一体化桩核[5]。这类一体化桩核可以根据每一颗患牙的个体化需要进行设计，更好地适应牙根形态，因为桩核一体，不仅省略了在桩头部堆塑树脂核的操作，而且避免了桩核间界面折裂的风险。不管是一体结构还是二段式结构的纤维桩核，还有一个共性的问题，就是其化学耐久性。树脂质高分子材料在口腔环境中长期使用会降解，释放出小分子，在降低桩核强度的同时，易产生异味，导致患者不适。
解决桩核生物相容及美学难题的另一个方法是釆用氧化锆陶瓷材料制作桩核，氧化锆陶瓷化学稳定，可以同时确保桩核的耐久性。兼具良好美观性和生物相容性的预成氧化锆陶瓷桩最早于1995年由Meyeberg等人引入牙科修复领域[6]，十年临床跟踪研究证明其具有高的治疗成功率[7]。目前市场上有多种类型的氧化锆桩核可供选择，这些桩都设计成带有锥度的柱体，其核的设计都很简单，通常可看作是桩的延长（图2A），行冠修复前需要在其上进一步添加光固化树脂制作成基台。因为树脂与氧化锆两种材料结合强度低，很容易出现界面分离，导致修复失败。有进一步对核加工形成核底平台的（图2B），存在的问题是核在侧向咬合力作用下产生径向微移动而给桩尖传递过大的侧向力，导致桩断裂和牙根折裂的风险。
针对以上问题，中国专利CN101803958A公开了一项技术，通过高精度光学扫描仪在患者口内直接扫描完成牙列及缺损牙的数字化， 进而采用计算机辅助设计软件结合患牙自身特点，从数据库中选择合适的冠数据，形成与患牙匹配的桩冠，采用全瓷冠修复的回切法，通过手控辅助调整，生成可导入开放式计算机辅助制作数控中心的一体化桩核三维数据模型，再采用计算机辅助加工技术切削全瓷材料制作一体化全瓷桩核[8]。一体化的桩核，避免了桩核之间的界面，而且还可以改变全瓷冠修复的轴倾度。该发明的侧重点在于提供一种个性化一体化全瓷桩核的制作方法，使用该方法可以节省制作时间和修复材料，获得高精度的修复体，缩短患者就诊周期，降低了临床全瓷桩核修复的成本。该发明在桩核结构方面延用了行业公知的带锥度柱状桩设计方案，未涉及创新。
从以上背景技术分析可以看出，用氧化锆陶瓷制作桩核，在美学质感、生物相容性、以及化学耐久性方面具有明显优势。釆用目前成熟的计算机辅助设计与加工技术，制作个性化氧化锆一体桩核也不再存在技术瓶颈。但是，至今氧化锆一体桩核在临床并没有普及使用，其中必另有原因。业界一般仍然担心氧化锆陶瓷的高硬度和高弹性模量易导致牙体折裂，也有担心由于脆性，氧化锆陶瓷桩更易断裂的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种牙科氧化锆陶瓷桩核及其制作方法，能够确保稳定固位，避免因核在侧向咬合力作用下产生径向微移动而给桩尖传递过大的侧向力，导致桩断裂和牙根折裂的风险。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种牙科氧化锆陶瓷桩核，包括个性化设计的一体化桩核，所述桩核由粘固于牙髓腔内的桩（1）和暴露在牙髓腔外的核（2）两部分组成，所述核的底部设有核底平台（3），所述桩的顶部设有固位突(4)，核底平台与固位突相连。
本发明的关键在于认识到可能导致牙体折裂和桩断裂的主要原因不是氧化锆陶瓷与牙体弹性失配，而是由于桩核固位不稳，在侧向咬合力作用下核的径向微位移会通过桩尖传递一个翘曲力到牙根内壁上。有鉴于此，本发明的关键技术涉及以下三方面：(1)在粘固于牙髓腔内的桩和暴露在牙髓腔外的核间设计二级固位平台结构（核底平台、固位突）以分散翘曲力并提高承压稳定度；(2)采用断裂韧性更高的氧化锆陶瓷制作桩核；(3)对氧化锆陶瓷桩核表面进行微纳修饰以强化与牙体的物理粘接强度。
本发明中所述桩的尺寸与经修整过的牙髓腔的尺寸相适配，核的尺寸随缺损牙损伤程度而个性化设计。
作为优选，所述桩核的表面经过微纳修饰。
作为优选，所述核底平台的边缘设有包绕缺损牙体的箍状部，核底平台与缺损牙体的备牙面吻合。
作为优选，所述固位突根据可利用牙体量制作成环形或者不规则形状，固位突的底部设有突底平台，突底平台与桩的轴线垂直。
作为优选，所述核呈上小下大的圆台状，其边缘线与缺损牙预备体的边缘线吻合，核与缺损牙预备体融合成一个具有固位形态的基台整体，起到支撑牙冠的作用。
作为优选，所述核呈牙冠状，其边缘与备牙边缘吻合，构成桩核与冠一体结构的桩核冠。
作为优选，桩核由断裂韧性大于8 MPa.m1/2的氧化锆陶瓷或者氧化锆基陶瓷复合材料制成。断裂韧性大于8 MPa.m1/2的的氧化锆陶瓷具体为添加有Y2O3、 Er2O3、 Sm2O3、Nd2O3、Pr2O5、 Nb2O5中的一种或几种作为稳定剂的氧化锆陶瓷，稳定剂的总含量在1-15mol%。氧化锆基陶瓷复合材料为断裂韧性大于8 MPa.m1/2的氧化锆陶瓷基础上进一步添加氧化铝、硅酸盐、铝酸盐、硅铝酸盐中的一种或几种作为第二相的氧化锆基陶瓷复合材料，第二相的用量为氧化锆基陶瓷的20%体积分数以下。
一种牙科氧化锆陶瓷桩核的制作方法，包括以下步骤：
（1）固位桩核的牙髓腔经过修整，在牙髓腔口为嵌入固位突备一个扩径孔；
（2）釆用硅胶获取固位桩核的经修整过的牙髓腔的印模，然后光学扫描硅胶印模制成数字化印模，作为设计制作个性化桩核的依据；
（3）设计桩核数字模型，数控铣加工冷等静压成型或者凝胶注模成型的氧化锆块体或者部分烧结的氧化锆块体制作桩核的素坯，然后经烧结制成桩核的烧结体；或设计桩核数字模型，光固化增材制造制作个性化桩核的素坯，然后经排胶和烧结而成桩核的烧结体；
（4）桩核的烧结体表面进行微纳修饰，形成长5-20微米、宽2-5微米、深2-5微米和直径30-300纳米、深10-200纳米的表面二级沟槽和凹坑结构，强化与牙体的物理粘接强度。
作为优选，所述扩径孔深1至2毫米，扩径孔的直径比牙髓腔的直径大1毫米以上，孔底面与桩的轴线垂直。
作为优选，所述桩核呈白色、粉红色或者牙本质色。
本发明的有益效果是：
本发明所公开的牙科修复用氧化锆陶瓷一体桩核不仅在结构上优于现有产品，而且采用高断裂韧性氧化锆陶瓷制作，其表面进一步进行了微纳修饰以强化与牙体的物理粘接强度。由于确保稳定固位、避免核产生径向微移动，实现了桩、核、牙体应力分布的优化，避免临床应用中由翘曲力造成的牙体和桩的折裂。与普通预成氧化锆陶瓷桩相比，本发明的一体氧化锆陶瓷桩核减少了核因外力影响而受到破坏的可能，而且在临床应用操作中，冠桥可以直接粘结在一体氧化锆陶瓷桩核的头核部位，简化了操作步骤。
本发明所述的氧化锆陶瓷一体桩核采用计算机辅助设计与加工技术数控纯形制造，加工技术成熟、误差小、一致性极高，可以批量定制，满足数字化、个性化治疗的需求。本发明对氧化锆陶瓷本身的微结构与性能做了改良，通过多元掺杂制作断裂韧性大于8MPa.m1/2的氧气锆陶瓷，兼顾强度、韧性和生物相容性，并能呈现白色，粉红色和牙本质等多种颜色。
附图说明
图1：本发明的牙科氧化锆陶瓷一体化桩核的一种结构示意图。
图2：现有技术的结构示意图。
图3：本发明的牙科氧化锆陶瓷一体化桩核冠结构的一种示意图。
图4：本发明公开的牙科氧化锆陶瓷一体化桩核经微纳修饰后的粘结表面局部结构示意图，图中a为沟槽，b为凹坑。
具体实施方式
下面通过具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。
本发明中，若非特指，所采用的原料和设备等均可从市场购得或是本领域常用的。下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。
实施例1：
对大面积缺损的上颌中切牙行氧化锆全瓷桩核治疗，常规备牙，备出肩领。钻开根管治疗后的牙髓腔，修整髓腔成一个带有锥度的深孔，孔深8毫米，在牙髓腔口备一个深2毫米的扩径孔，其直径比髓腔的直径大1毫米，孔底面与桩轴线垂直。用硅胶获取牙髓腔孔的印模，光学扫描硅胶印模制成数字化印模， 口内扫描获得牙列及其咬合关系的数字化印模。设计桩核数字模型，核底平台表面与缺损牙体的备牙面吻合，边缘呈包绕牙体的箍状，其下固位突高2毫米，固位突底平台与桩轴线夹角90o。桩核上部的核呈上小下大带锥度的圆台状，其边缘线与缺损牙预备体的边缘线吻合。根据数字模型，数控铣加工冷等静压成型后在1000 oC部分烧结1小时的额外添加有5% 体积分数Al2O3第二相颗粒的3mol% Y2O3 部分稳定的ZrO2块体制作桩核的素坯，然后在空气气氛下经1500oC烧结1小时制成桩核的烧结体，氧化锆桩核三点弯曲强度 1200MPa， 断裂韧性10MPa.m1/2。其后，氧化锆桩核表面通过喷砂在微纳尺度进行局部刻划和塑性变形，进行微纳修饰，形成长5-20微米、宽2-5微米、深2-5微米和直径30-300纳米、深10-200纳米的表面二级沟槽和凹坑结构（如图4所示）。用3MESPE ＲelyXTM Unicem 自粘接树脂水门汀粘固氧化锆全瓷桩核，桩与髓腔璧粘固，核与缺损牙预备体粘固融合成一个具有固位形态的基台整体（如图1所示）。
实施例2：
对咬合间隙过小并且牙冠缺损面积较大的第一磨牙行氧化锆全瓷桩核治疗，常规备牙，备出肩领。钻开根管治疗后的牙髓腔，修整一个髓腔成一个带有锥度的深孔，孔深7毫米，修整另一个髓腔成一个浅孔，孔深3毫米，在深孔牙髓腔口备一个深2毫米的扩径孔，其直径比髓腔的直径大1毫米，孔底面与桩轴线垂直。用硅胶获取牙髓腔孔的印模，光学扫描硅胶印模制成数字化印模，口内扫描获得牙列及其咬合关系的数字化印模。设计桩核数字模型，核底平台表面与缺损牙体的备牙面吻合，边缘呈包绕牙体的箍状，其下固位突高2毫米，固位突底平台与桩轴线垂直。桩核上部的核呈上小下大带锥度的圆台状，其边缘线与缺损牙预备体的边缘线吻合。根据数字模型，数控铣加工凝胶注模成型的添加有10%体积分数Al2O3的10mol% CeO2 部分稳定的ZrO2块体制作桩核的素坯，然后经800oC排胶5小时，并于空气气氛中在1530oC烧结1小时制成桩核的烧结体，氧化锆桩核三点弯曲强度 800MPa， 断裂韧性12MPa.m1/2。其后，氧化锆桩核表面通过喷砂在微纳尺度进行局部刻划和塑性变形，进行微纳修饰，形成长5-20微米、宽2-5微米、深2-5微米和直径30-300纳米、深10-200纳米的表面二级沟槽和凹坑结构。用磷酸锌水门汀粘固氧化锆全瓷桩核，桩与髓腔璧粘固，核与缺损牙预备体粘固融合成一个具有固位形态的基台整体。
实施例3：
对没有可能做肩领的尖牙行氧化锆全瓷桩核治疗，常规备牙，钻开根管治疗后的牙髓腔，修整髓腔成一个带有锥度的深孔，孔深7毫米，在髓腔口备一个深2毫米的扩径孔，其直径比髓腔的直径大1毫米，孔底面与桩轴线垂直。用硅胶获取髓腔孔的印模，光学扫描硅胶印模制成数字化印模，口内扫描获得牙列及其咬合关系的数字化印模。设计桩核数字模型，核底平台表面与缺损牙体的备牙面吻合，边缘呈包绕牙体的箍状，其下固位突高2毫米，固位突底平台与桩轴线垂直。桩核上部的核呈牙冠状，其边缘与备牙边缘吻合，构成桩核与冠一体结构的桩核冠。根据数字模型，光固化增材制造制作个性化氧化锆陶瓷桩核的素坯， 具体步骤如下：采购日本Tosoh公司Al2O3型号为TZ-3Y20A的ZrO2粉体（，与PMMA树脂单体和光敏化剂均匀混合制作成氧化锆含量为40%重量百分数的复合料浆，在Lithoz公司出品的 CeraFab 7500光固化3D打印机上经光固化增材工艺制造个性化氧化锆陶瓷桩核的素坯。然后， 经700oC排胶15小时，并于空气气氛中在1500oC烧结1小时而成桩核的烧结体。其后，氧化锆桩核表面通过采用喷砂在微纳尺度进行局部刻划和塑性变形进行微纳修饰，形成形成长5-20微米、宽2-5微米、深2-5微米和直径30-300纳米、深10-200纳米的表面二级沟槽和凹坑结构。用3M ESPE ＲelyXTM Unicem 自粘接树脂水门汀粘固氧化锆全瓷桩核桩与髓腔璧粘固，核冠与缺损牙预备体粘固融合成一个桩核冠（如图3所示）。
本发明涉及的牙科氧化锆陶瓷桩核相对于现有产品因为确保了稳定固位，避免因核在侧向咬合力作用下产生径向微移动而给桩尖传递过大的侧向力，能够使现有产品因微动造成的界面剥离失效比例降低30%以上，使桩核修复的成功率提高10%以上。
【参考文献】
[1] Balkenhol M, Wöstmann B, Rein C, et al. Survival time of castpost and cores: a 10-year retrospective study. J Dent. 2007;35:50–58.
[2] Pegoretti A, Fambri L, Zappini G, et al. Finite element analysisof a glass fibre reinforced composite endodontic post. Biomaterials. 2002;23:2667–2682.
[3] Monticelli F. Toledano M. Tay F. et al. A Simple EtchingTechnique for Improving the Retention of Fiber Posts to Resin Composites,Journal of Endodontics 2006；32：44-47
[4] Leonardo G. Cunha, Roberta C.B. et al. Contraction stress andphysical properties development of a resin-based composite irradiated usingmodulated curing methods at two C-factor levels, Dent Mater 2008；24：392-398
[5]邓旭亮; 杨小平; 蔡晴，齿科修复用一体化纤维桩及其制备方法，CN101803958A， 2010
[6] Meyeberg KH, Luthy H, Scharer P. Zirconium post. A new all-ceramic concept for nonvital abutment teeth. J Esthet Dent. 1995;7:73–80.
[7] Bateli M, Kern M, Wolkewitz M, et al. A retrospective evaluationof teeth restored with zirconia ceramic posts: 10-year results. Clin OralInvestig. 2014;18 (4):1181–1187.
[8]周团锋; 王新知， 齿科个性化一体化全瓷桩核的制备方法，CN103083094A，2012。
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。
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