陶瓷牙科种植体的制作方法

陶瓷牙科种植体
1.本发明涉及由陶瓷材料制成并具有带内螺纹的孔的牙科种植体。
2.牙科种植体用于替换患者口中的一颗或多颗牙齿。它们通常包括：锚固部分，其插入到患者的颌骨中；以及基台部分，其延伸穿过牙龈并延伸到患者的口腔中，其中它为最终假体(例如，牙冠、牙桥、全口义齿)提供芯部支撑。
3.锚固部分和基台部分能够被提供为单个整体件，但更通常地被提供为经由旋拧、结合、压缩配合等连接在一起的单独的部件。这样的种植体系统通常被称为“两部分”或“两件式”种植体，其中锚固部分通常被单独称为“种植体”或“固定装置”，并且基台部分被称为“基台”或“柱”。
4.两件式种植体的锚固部分通常要么完全嵌入于骨中(也就是说，嵌入到牙槽嵴的高度)，要么从牙槽嵴突出几毫米软组织中。旨在用于完全插入到骨中的锚固部分通常被称为“骨水平”种植体，而旨在延伸到软组织中的那些锚固部分通常被称为“组织水平”种植体。基台能够经由各种已知手段中的一种直接抑或间接地安装到锚固部分。最通常的情况是，基台粘接结合到锚固部分抑或螺纹固定到锚固部分。在后一种情况下，常见的是锚固部分包括具有内螺纹的纵向延伸的盲孔。基台或另一个部件然后能够通过螺钉紧固到锚固部分，该螺钉紧固到锚固部分的内螺纹。
5.一件式牙科种植体(其中锚固部分和基台部分一体地形成)还可包括带内螺纹的盲孔，以便使得能够将牙科系统的其他部件(例如，假体、愈合帽等)螺纹附接到种植体。
6.本发明能够应用于一件式种植体系统和两件式种植体系统两者。因此，对于本说明书的其余部分，对“种植体”的引用是指系统的旨在用于至少部分地插入到骨中并与骨进行骨整合的部件，而不管该部件是否包括一体式基台。
7.当今使用的大多数牙科种植体由钛或其合金制成。这样的材料具有必要的强度以承受种植体在其寿命内将经受的咀嚼力、以及具有足够的生物相容性以实现骨整合。
8.然而，从美学的角度来看，钛种植体具有如下的缺点：它们的颜色深，且因此与天然的牙齿颜色不匹配。
9.在种植体的寿命内，齿龈以及还有颌骨常常萎缩。其结果是，牙科种植体会变得可见，并且由于其深的颜色，所以也会在视觉上可感知到。
10.相比之下，陶瓷材料的颜色更密切地匹配天然的牙齿颜色。另外，越来越多的消费者期望减少或消除金属在放置于身体中的种植体内的使用。因此，已努力提供由陶瓷材料(诸如，氧化锆和氧化铝)形成的牙科种植体。
11.然而，与金属相比，陶瓷是一种更易碎的材料，并且更容易断裂。因此，存在以下风险：当例如防旋转元件和螺纹在生产过程中被铣削到陶瓷材料中时，种植体系统的各部分变得损坏。另外，在使用期间，材料断裂会在出现负载峰值的区域中发生，例如在基台或其他部件与种植体之间的接触区域中发生。
12.特别地，用螺钉将基台或其他部件固定到种植体会导致在种植体的内螺纹处出现应力集中，并且会导致裂纹形成。
13.为了考虑到陶瓷与金属相比的不同材料性质，陶瓷种植体系统的优选设计能够与
金属系统的优选设计不同。
14.us 6,280,193 b1描述了一种陶瓷牙科种植体，其通过注射模制形成并且包括内螺纹。内螺纹具有圆形顶点和中空部以确保螺纹连接的更高稳定性。
15.ep 2735279 a1示出了一种具有长盲孔的陶瓷牙科种植体，其中，螺纹位于孔的下半部中。据说盲孔的增加的长度将应力更好地分布到种植体主体上。
16.鉴于上文所提到的特定于由陶瓷形成的种植体的问题，本发明的至少优选实施例要实现的目的是提供一种不太容易断裂的具有内螺纹的陶瓷种植体。
17.该目的通过权利要求1中描述的本发明的至少优选实施例来实现。优选实施例是从属权利要求的主题。
18.根据第一方面，本发明提供了一种用于种植到颌骨中的陶瓷牙科种植体，该种植体从顶端延伸到冠端。种植体具有盲孔，该盲孔朝向种植体的冠端敞开并且沿着中心纵向轴线朝向顶端延伸。盲孔包括螺纹区段，该螺纹区段具有基表面，螺纹从该基表面径向向内突出，该基表面限定螺纹的按照从中心纵向轴线测量的最大半径，该螺纹具有冠侧面和顶侧面，这些侧面在它们的径向内端处通过牙顶连接，该牙顶限定螺纹的按照从中心纵向轴线测量的最小半径，螺纹沿着螺纹区段的轴向长度以螺旋方式延伸并且具有由基表面与牙顶之间的半径差异限定的深度。螺纹区段包括：主要部分，在该主要部分内，螺纹的最大半径沿着该部分的长度保持恒定；以及向顶地与该主要部分相邻的渐缩部分，在该渐缩部分内，基表面沿向顶方向从主要部分中的螺纹的最大半径径向向内渐缩到在渐缩部分的顶端处的螺纹的最小半径，该渐缩部分在大于螺纹间距的轴向长度上延伸，以便形成螺纹深度逐渐减小的渐缩螺纹，所述渐缩螺纹延伸不止一圈螺纹。
19.根据常规的牙科术语，“顶”是指朝向骨的方向，并且“冠”是指朝向齿的方向。因此，部件的顶端是在使用中指向或进入颌骨中的一端，且冠端是指向或进入口腔中的一端。
20.如贯穿本说明书使用的术语“冠侧面”和“顶侧面”是指螺纹的从基表面朝向盲孔的中心纵向轴线延伸的面。顶侧面被定义为面向种植体的顶端的侧面，换言之，该侧面的冠端在牙顶处找到且该侧面的顶端位于基表面处。与此相反，冠侧面被定义为面向种植体的冠端的侧面，换言之，该侧面的冠端位于基表面处且该侧面的顶端在牙顶处找到。
21.如贯穿本说明书中使用的术语“间距”是指两个相邻的螺纹牙顶之间的轴向距离，换言之，一圈完整螺纹的轴向长度。
22.根据本发明，螺纹区段包括渐缩部分，在该渐缩部分内，基表面沿向顶方向径向向内渐缩。因此，渐缩部分中的螺纹的最大半径沿向顶方向减小；从主要部分中的螺纹的最大半径(即，主要部分内的基表面的半径)到在渐缩部分的顶端处的螺纹的最小半径。结果，在渐缩部分的顶端处螺纹消失，因为最大螺纹半径和最小螺纹半径彼此相等。所有螺纹半径都是从孔的中心纵向轴线测量的。根据本发明，渐缩部分的轴向长度大于螺纹的间距。以这种方式，螺纹深度(即，基表面与牙顶之间的距离)在不止一圈螺纹上逐渐减小，结果得到螺纹的平缓的渐缩跳动部(run out)。
23.这不同于现有技术的种植体，在现有技术的种植体中，盲孔的任何螺纹区段都通常突然终止于具有宽锥角的平滑圆锥形区段中。该圆锥形区段的表面通常以引起锐角和小于一圈(通常大约半圈螺纹)的螺纹跳动部的方式与螺纹的侧面相交。当在陶瓷种植体中产生时，该锐角会导致种植体出现裂纹和断裂。
24.已发现，通过向盲孔的螺纹区段在其顶端处提供渐缩部分，能够避免这样的锐角。这去除了系统的应力点并降低了在种植体内形成裂纹的风险。
25.根据本发明，螺纹的最大半径由螺纹区段的基表面限定。螺纹的最小半径由牙顶的径向最内点限定，螺纹在任何轴向位置处的深度均由在该位置处的基表面的半径与牙顶的半径之间的差异给出。
26.在优选实施例中，螺纹的最小半径至少沿着螺纹区段的主要部分的整个纵向长度是恒定的。因此，在这样的实施例中，在主要部分内，螺纹深度以及螺纹的最大半径保持恒定。这简化了孔的生产并在使用期间提供了均匀的力分布。
27.在渐缩部分内，螺纹的最小半径在一些实施例中可沿向顶方向逐渐增大，使得渐缩部分内的螺纹深度的减小是由螺纹的最大半径和最小半径两者的渐缩引起的。然而，优选的是，螺纹的最小半径沿着渐缩部分的整个长度是恒定的。这简化了渐缩部分的生产。因此，根据该优选实施例，渐缩部分内的螺纹深度的逐渐减小仅由基表面的渐缩引起。在特别优选的实施例中，螺纹的最小半径在螺纹区段的整个长度上保持恒定。
28.在其中螺纹的最大半径和最小半径及因此还有螺纹深度沿着主要部分的长度保持恒定的实施例中，进一步优选的是，螺纹轮廓沿着主要部分的长度保持恒定。“螺纹轮廓”意指螺纹的纵向截面，即在包含孔的中心纵向轴线的多个点的二维平面中的截面。均匀的轮廓更容易制造并提供与螺钉的一致的力相互作用。
29.然而，在渐缩部分内，由于所需的螺纹深度减小，所以螺纹轮廓必然发生改变。有可能使用至少一些制造方法(例如，3d打印)来维持螺纹轮廓的截面形状，同时减小其沿着渐缩部分的长度的尺寸。例如，渐缩部分中的螺纹轮廓能够具有三角形形状，但三角形的尺寸沿向顶方向减小。
30.然而，为了设计简单性，优选的是，通过逐步地去除初始螺纹轮廓(例如，主要部分的螺纹轮廓)的区域来更改渐缩部分内的螺纹轮廓，以便沿着渐缩部分的长度改变螺纹轮廓的截面形状。例如，在渐缩部分内，螺纹轮廓可通过沿着渐缩部分的长度逐渐去除轮廓的径向内部分(即，更改牙顶形状)进行更改。返回到以上的三角形示例，在该实施例中，三角形的尖端(尖端位于牙顶处)将沿着渐缩部分的长度而逐渐被去除。这种设计给出的视觉印象是螺纹牙顶逐步地被“削掉”，直到螺纹被完全磨掉。
31.然而，优选的是，在渐缩部分内，螺纹轮廓是通过以下步骤来更改的：逐渐去除轮廓的径向外部分，即更改从基表面到螺纹侧面的过渡部，螺纹的这个区域被称为螺纹牙底。使用以上的三角形示例，在该实施例中，三角形的底边(其中该底边接触基表面)将沿着渐缩部分的长度逐渐被去除。这种设计给出的视觉印象是螺纹被“淹没”在渐缩的基表面下面。
32.也有可能组合这些方法，使得在渐缩部分内，螺纹轮廓的区域在径向外部分和径向内部分两者处逐渐被去除，使得螺纹看起来既从牙顶被削掉且同时又从牙底被淹没。然而，由于本发明的目的是提供螺纹深度的逐渐减小，并且出于设计简单性的原因，通常优选的是，仅逐步地去除渐缩部分内的螺纹轮廓的内部分抑或外部分。以这种方式，要么螺纹牙底保持恒定而牙顶形状发生改变，要么螺纹牙顶保持恒定而螺纹牙底的形状发生改变。
33.用于改变螺纹轮廓的所有以上设计可能性都能够用于其中渐缩部分中的螺纹的最小半径保持恒定或沿向顶方向增加的实施例中。
34.如先前所讨论的，在优选实施例中，螺纹的最小半径在渐缩部分内保持恒定。在一个特别优选的实施例中，在渐缩部分内，螺纹轮廓相对于主要部分的基表面保持恒定，使得在渐缩部分内，螺纹逐渐被渐缩的基表面淹没。该实施例是逐渐去除螺纹轮廓的径向外部分以便实现渐缩螺纹的示例。
35.在特别优选的实施例中，螺纹轮廓沿着主要部分的长度保持恒定，根据上文所讨论的设计构思中的一者，该轮廓在渐缩部分中逐步地被去除。
36.根据本发明，形成在渐缩部分内的渐缩螺纹延伸至少一圈螺纹。换言之，螺纹深度的逐渐减小发生在绕中心纵向轴线延伸超过360
°
的螺纹的区段上。这是通过提供轴向长度大于螺纹间距的渐缩部分来实现的。优选地，渐缩螺纹延伸超过至少两圈，更优选地在2圈与8圈之间延伸，最优选地在4圈与6圈之间延伸。
37.优选地，螺纹具有0.2至0.5mm的间距。
38.优选地，渐缩部分在螺纹区段的至少四分之一轴向长度上延伸，更优选地在螺纹区段的至少三分之一轴向长度上延伸。
39.如上文所提到的，根据本发明，螺纹区段的基表面限定螺纹的最大半径。换言之，基表面是包含螺纹的在沿着螺纹区段的轴向长度的每个点处具有最大半径的所有点的表面。外推这些点给出了限定基表面的形状的虚拟表面。在螺纹区段的主要部分中，螺纹的最大半径且因此基表面的半径保持恒定。因此，基表面在主要部分的长度上的形状是圆柱形的。
40.根据本发明，在渐缩部分内，渐缩螺纹至少部分地通过使基表面沿向顶方向径向向内渐缩而形成。渐缩部分内的基表面可以以弯曲的方式渐缩，即基表面可在半径上渐缩，使得由基表面形成的形状是例如球形或卵形。然而，优选地，在渐缩部分内，基表面以锥角径向向内渐缩。因此，在这样的实施例中，由基表面形成的形状是圆锥形的。这简化了渐缩部分的设计。如在本发明的上下文中使用的术语“锥角”是指由所讨论的表面相对于孔的中心纵向轴线形成的角度。在渐缩部分内，对于给定的间距，基表面的锥角越小，螺纹圈数越大。较小的锥角导致基表面的更加缓变向内渐缩，且因此螺纹深度的更加缓变减小。
41.基表面的锥角沿着渐缩部分的长度可能不是恒定的。例如，渐缩部分可包括：第一区段，其中基表面具有第一锥角；以及第二顶区段，其中基表面具有大于第一锥角的第二锥角。然而，优选地，渐缩部分内的基表面的锥角在渐缩部分的整个长度上是恒定的。既从制造以及又从力分布的观点来看，这是有益的。
42.在特别优选的实施例中，渐缩部分内的基表面的锥角小于20
°
、优选地小于10
°
、最优选地为近似8
°
。这些角度给出了充分缓变的锥度以提供期望的平缓的螺纹跳动部。
43.附加地或替代地，渐缩部分内的基表面的锥角优选地小于螺纹的冠侧面的锥角。顶侧面和冠侧面的锥角可以是相同或不同的。使基表面锥角小于冠侧面锥角非常有益于确保在这些侧面和基表面的相交处不产生锐角。
44.附加地或替代地，优选的是，在渐缩部分内，在基表面与顶侧面和冠侧面两者之间形成的角是钝角，即大于90
°
。因此得以防止这些角度变尖，变尖将产生应力点。
45.渐缩部分的上述优选构型全部都单独地和/或组合地帮助产生螺纹的缓变渐缩的跳动部，从而防止或减少应力集中。
46.如早前所提到的，根据本发明，螺纹区段包括从基表面径向向内突出的螺纹，该螺
纹包括冠侧面和顶侧面，这些侧面在它们的径向内端处通过牙顶连接。
47.优选地，螺纹具有50
°
～70
°
的螺纹角。术语“螺纹角”在此是指在牙顶处由两个侧面所围封的角度。
48.优选地，沿着螺纹区段的主要部分的长度，在螺纹的这些侧面与基表面之间存在弯曲的过渡部。这样的弯曲的过渡部有助于防止孔内出现锐角并降低应力集中和裂纹形成的可能性。在特别优选的实施例中，当在纵向截面中看时，在相邻的顶侧面与冠侧面之间在它们的径向外端处存在完全弯曲的过渡部。如早前所讨论的，“纵向截面”意指在包含盲孔的中心纵向轴线(即，该轴线的多个点)的二维平面内截取的截面。螺纹牙底处的这样的完全弯曲的过渡部减轻了种植体的内螺纹与辅助部分或固定螺钉的外螺纹之间的张紧力。在这样的实施例中，基表面与弯曲的过渡部相切。弯曲的过渡部可以是卵形或椭圆形，但优选地，当在纵向截面中看时，过渡部具有圆弧的形状。
49.在渐缩部分内，基表面与顶侧面和冠侧面之间的过渡部也能够是弯曲的，如上文关于主要部分所描述的。当螺纹轮廓在螺纹牙底处保持恒定而螺纹的径向内部分逐渐被去除时，或者当螺纹轮廓的截面形状保持恒定而尺寸减小时，情况尤其如此。然而，如上文所讨论的，在优选实施例中，通过逐渐去除螺纹轮廓的径向外部分来更改渐缩部分内的螺纹轮廓。在这样的实施例中，在渐缩部分内，基表面与螺纹侧面之间的任何弯曲的过渡部都优选地保持到最低限度，即根据制造公差的要求。
50.至少沿着主要部分的长度，螺纹牙顶的轮廓(即，纵向截面)能够是任何已知形状，例如平坦的、尖的、圆形的。为了帮助防止裂纹，优选的是，牙顶的轮廓是弯曲的，这意味着在相邻的顶侧面与冠侧面之间在它们的径向内端处存在完全弯曲的过渡部。该弯曲的轮廓可以是卵形或椭圆形的。然而，在本发明的特别优选的实施例中，牙顶轮廓具有圆弧的形状。如上文所讨论的，在优选实施例中，螺纹牙顶在渐缩部分中保持恒定，而螺纹轮廓的径向外部分逐渐被去除。另外，在一些实施例中，渐缩部分中的螺纹的截面形状保持恒定，而尺寸逐渐减小。特别地，在这样的实施例中，优选的是牙顶的纵向截面沿着螺纹区段的整个长度是弯曲的，优选地具有圆弧的形状。
51.这样的弯曲的牙顶轮廓在通过机加工形成的螺纹中通常是不可能的，然而，当使用例如注射模制或3d打印制造种植体时，这是可能的。
52.因此，在特别优选的实施例中，种植体是通过注射模制来生产的。陶瓷种植体能够通过例如铣削、模制或3d打印来生产。铣削或3d打印的种植体能够在盲孔中构造有底切部，而在模制的种植体中这是不可能的，因为到那时无法释放模具。本领域技术人员能够准确地区分模制的种植体与铣削或3d打印的种植体，这是由于其几何形状、模具分离线和注入端口所致。
53.经由注射模制产生种植体是优选的，因为它对于大批量来说具有成本效益以及制造起来更快且更容易确保所生产的部件的一致性。另外，如上文所提到的，注射模制除了允许弯曲牙底之外还允许产生具有弯曲牙顶的内螺纹，这有益于防止裂纹形成和种植体失效。
54.根据本发明的陶瓷种植体的制造可根据陶瓷注射模制(cim)方法通过将粉末状陶瓷材料注入到成形模具中来完成。由此，陶瓷材料通常被提供为粉末状材料，并且它包含粘结剂以便更好地模制或成形；粘结剂优选地在成形之后通过在烧结之前将其烧尽来去除。
烧结提供了最终的形状和硬度。技术人员意识到在烧结期间种植体收缩一个因数，具体取决于材料和制造工艺，但通常收缩大约25％。
55.特别地，不仅在通过注射模制制造时，而且在使用其他制造方法时，优选地使用hip(热等静压)工艺来形成种植体。这通过增加材料的密度来改进种植体的强度。
56.当种植体经由注射模制形成时，特别优选的是，螺纹轮廓的径向外部分在渐缩部分内逐渐被去除，以便产生所需的螺纹深度减小。这是因为，这样的设计在模制的盲孔中比例如去除螺纹轮廓的径向内部分更容易实施。特别地，优选的是，在渐缩部分内，螺纹轮廓相对于主要部分的基表面保持恒定，使得在渐缩部分内，螺纹逐渐被渐缩的基表面淹没。
57.根据本发明，螺纹区段位于种植体内的盲孔中。优选地，该孔的顶端是圆形的，以便防止孔中出现锐边缘和应力点。螺纹区段可在盲孔的整个长度上延伸。然而，在优选实施例中，它仅在盲孔的一部分上延伸，其结果是，降低了生产费用和复杂性。在某些实施例中，螺纹区段仅位于盲孔的下半部(即，顶半部)中。结果，能够增加连接螺钉的长度，这增加了螺钉的可能的预紧力。
58.根据本发明，盲孔沿着中心纵向轴线延伸。虽然盲孔的中心纵向轴线能够从种植体的中心纵向轴线偏移，但优选的是，盲孔与种植体的至少一部分同轴。例如，一些种植体成角度，使得它们包括沿着第一中心纵向轴线延伸的冠部分和沿着第二中心纵向轴线延伸的顶部分，该第一轴线和该第二轴线相对于彼此成角度。在这样的情况下，盲孔优选地与种植体的冠部分抑或顶部分同轴。当与成角度的种植体的顶部分同轴时，盲孔开口将不位于种植体的冠端表面处，而是朝向种植体的冠端敞开，使得孔可从种植体的冠端接近。
59.然而，大多数种植体沿着单一的中心纵向轴线从它们的顶端延伸到冠端。在这样的情况下，盲孔不仅朝向种植体的冠端敞开，而且其开口位于种植体的冠端表面处。优选地，盲孔与种植体的中心纵向轴线同轴。换言之，优选地，种植体沿着中心纵向轴线从顶端延伸到冠端，盲孔在种植体的冠端表面处敞开并且沿着所述中心纵向轴线朝向顶端延伸。在这样的情况下，孔的中心纵向轴线与种植体的中心纵向轴线相同。
60.在这样的优选实施例中，盲孔的按照沿纵向方向测量的长度优选地大于种植体的轴向长度的70％、更优选地大于75％且最优选地至少为80％。这比在标准钛种植体中发现的孔要长。盲孔的长度相对于种植体的长度越长，种植体的质量分布就越均衡。在标准种植体中，种植体的盲孔下方的顶端通常是实心的，结果得到更大的质量。当螺钉在孔内张紧时，该顶质量在种植体内产生更多的应变。较长的孔减小了种植体的顶端处的质量，且因此减少了在使用期间的应变。考虑到陶瓷材料的易碎本质，这在陶瓷种植体中是特别有益的。另外，减小种植体的陶瓷体积降低了陶瓷材料内出现缺陷的可能性，特别是关于3d打印和注射模制方法。
61.这些优点也存在于成角度的种植体中，其中孔位于种植体的顶部分中。因此，在这样的实施例中，优选的是，盲孔的按照沿纵向方向测量的长度优选地大于种植体的顶部分的轴向长度的70％、更优选地大于75％且最优选地至少为80％。
62.如上文所讨论的，优选的是，螺纹区段不在盲孔的整个长度上延伸。进一步地，优选的是，螺纹区段不延伸到孔的顶端。因此，优选的是，盲孔在螺纹区段的顶侧上进一步包括从螺纹区段的顶端延伸到孔的顶端的非螺纹端区段。这在其中使用较长的孔长度(即，盲孔的长度是种植体(或成角度的种植体的顶部分)的长度的至少70％)的实施例中是特别有
利的。这样的非螺纹端区段加长了孔，同时维持了设计的简单性并允许相同的螺钉长度与所有的种植体长度一起使用。
63.由于螺纹区段在孔内的位置将决定能够与种植体一起使用的螺钉的长度，因此该螺纹区段的位置将通常在不同长度的种植体中相对于盲孔的冠端保持恒定。这使得标准螺钉长度能够与所有的种植体长度一起使用。因此，在不同长度的种植体之间，非螺纹端区段的长度将通常变化，以便使孔在种植体的期望长度上延伸。
64.优选地，非螺纹端区段的轴向长度为渐缩部分的长度的至少三分之一，更优选地非螺纹端区段的长度在渐缩部分的长度的三分之一与三倍之间。
65.非螺纹端区段可以是圆柱形的、弯曲的或圆锥形的，或者是这些形状的组合。在一些实施例中，非螺纹端区段的形状在非螺纹端区段的轴向位置处与种植体的外表面的形状匹配，使得种植体在非螺纹端区段的长度上具有基本恒定的壁厚。因此，当种植体的外表面在其顶端处渐缩时，优选的是，孔的非螺纹端区段类似地渐缩。替代地，当种植体是平行壁式(圆柱形)种植体时，优选的是，非螺纹端区段是圆柱形的。
66.当通过注射模制制造种植体时，或多或少恒定的壁厚改进了在注射模制期间进料的流动。因此，在这样的实施例中，能够特别优选的是，盲孔的任何非螺纹端区段在非螺纹端区段的轴向位置处均与种植体的外表面的形状匹配，如上文所讨论的。然而，常常需要折衷以便确保盲孔的顶端不会变得太窄。如果用于形成孔的模具销钉太细，则该模具销钉会在注射模制期间振动。因此，在某些优选实施例中，非螺纹端区段的锥角(相对于孔的中心纵向轴线)等于或小于螺纹区段的渐缩部分(在存在的情况下)的锥角。这帮助提供孔的最佳长度和直径。附加地或替代地，并且无论渐缩部分是否包括锥角，在优选实施例中，非螺纹端区段的锥角小于1
°
、更优选地为大约0.5
°
。该小锥角防止孔的顶端变得太薄(即使在长的孔长度中也是如此)，同时还帮助脱模。提供小锥角以帮助脱模在平行壁式种植体以及向顶地渐缩的种植体中是有益的。
67.在优选实施例中，牙科种植体进一步包括在螺纹区段的冠侧的防旋转元件。防旋转元件在垂直于盲孔的中心纵向轴线的平面中具有非圆形对称截面。该防旋转元件能够形成在盲孔内或形成在种植体的外表面上。种植体的防旋转元件能够是任何已知的形状，例如卵形、多边形、梅花形、一系列交替的凸起和凹部等。优选地，盲孔包括在螺纹区段的冠侧的防旋转元件。
68.当具有形状互补的防旋转元件的配合型辅助部件(诸如，基台、牙冠等)连接到种植体时，两个防旋转元件的轴向对齐防止辅助部件和种植体绕孔的中心纵向轴线进行相对旋转。当存在时，种植体的防旋转元件还能够用作用于合适的插入工具的扭矩传递器件，以便将种植体锚固在颌骨中。为此，以已知的方式，能够使插入工具的相应地形成的自由端与种植体防旋转元件可释放地接合，以便将扭矩传递到牙科种植体。
69.种植体的盲孔旨在允许经由与螺纹区段的螺纹连接将辅助部件(例如，基台、愈合帽等)连接到种植体。为了将辅助部件固定地连接到种植体，辅助部件可包括外螺纹，该外螺纹旨在与种植体的盲孔的螺纹区段的主要部分接合。替代地，辅助部件可包括通孔，固定螺钉能够插入穿过该通孔，使得螺钉的顶端从辅助部件的顶端中突出来并且能够与种植体孔的螺纹区段接合。
70.例如，具有螺纹通道的基台能够具有被设计成用于插入到种植体的盲孔中的顶
端。固定螺钉能够插入穿过基台的螺纹通道并借助于从上方引入到基台的螺纹通道中的工具被驱动到种植体的内螺纹中，由此固定地连接基台和种植体。基台的顶端可包括在其外表面上的防旋转元件(例如，具有多边形截面的部分)，该防旋转元件能够与设置在盲孔中的互补的防旋转元件(例如，多边形部分)轴向对齐，以防止种植体和基台进行相对旋转。
71.合适的固定螺钉能够以已知方式由金属(优选地，钛或钛合金)生产，因为所述材料确保良好的稳定性、生物相容性和灭菌。金属材料的附加优点在于它们包括一定的弹性，并且固定螺钉的保持力由于螺钉在被拧入时沿着其纵向轴线最小限度地弹性膨胀而增加。由膨胀造成的拉力然后在牙科种植体与辅助部件之间产生特别坚固的连接。在其他实施例中，能够使用通过例如铣削生产的陶瓷或聚合物螺钉。这有益于满足消费者对无金属牙科种植体的期望。
72.在某些优选实施例中，种植体的盲孔进一步包括在螺纹区段和(在存在的情况下)防旋转元件的冠侧的圆形对称非螺纹区段。该非螺纹区段能够沿纵向方向是渐缩或非渐缩的，并且用于在种植体与辅助部件之间提供更深且因此更稳定的连接。
73.优选地，冠侧的圆形对称非螺纹区段是圆柱形的。然而，在其他实施例中，冠侧的圆形对称非螺纹区段可以是圆锥形的，并且帮助产生种植体与辅助部件之间的良好的密封，例如，莫氏圆锥。在替代性的优选实施例中，冠侧的圆形对称非螺纹区段包括多个圆锥形和/或圆柱形段。这些段能够按任何顺序布置。例如，冠侧的圆形对称非螺纹区段可包括圆柱形段、向冠地接着是一个或多个圆锥形段。在存在多个圆锥形段的情况下，这些段可顺序地放置或与一个或多个圆柱形段交替放置。圆柱形段和圆锥形段可具有不同的轴向长度，并且圆锥形段也可具有不同的锥角。
74.牙科种植体的外表面优选地至少在其长度的一部分上沿向顶方向渐缩，该渐缩发生在种植体的至少顶半部内。
75.种植体优选地包括用于将种植体锚固在颌骨内的外螺纹，该外螺纹从种植体的外表面突出并在种植体的长度的至少一部分上延伸。外螺纹用于将牙科种植体初步或直接锚固在颌骨中。外螺纹由此可在牙科种植体的整个长度上延伸。作为对此的替代方案，外螺纹可在牙科种植体的总长度的至少50％上延伸且优选地在牙科种植体长度的至少75％上延伸，其中螺纹在顶端处或接近顶端(例如，在1mm以内)开始。外螺纹能够具有任何已知的形状，并且可包括一个或多个自攻凹槽。外螺纹的螺纹深度可保持恒定，或者可在种植体的长度上变化。在其冠端处，牙科种植体的外表面能够包括在外螺纹的冠侧的无螺纹部分。
76.为了改进骨整合，牙科种植体的旨在用于放置在骨中的部分能够根据任何已知的技术而具有变粗糙的外表面，或者以另一种已知的方式进行表面处理(例如，具有涂层)。“外表面”意指外部表面和(在存在的情况下)外螺纹。
77.根据优选实施例，提供了根据本发明的多个种植体，所述多个种植体具有不同的轴向长度。在每个种植体的盲孔内，螺纹区段相对于盲孔的冠端的位置是恒定的。每个种植体的盲孔优选地进一步包括从螺纹区段的顶端延伸到盲孔的顶端的非螺纹端区段，该非螺纹端区段的轴向长度在种植体之间不同，使得具有较长的轴向长度的种植体具有较长的非螺纹端区段。
78.本发明进一步涉及一种通过注射模制来制造上文所描述的牙科种植体的方法，其中，销钉被用作盲孔的螺纹区段的负模板。这意味着，销钉的外形状包括螺纹，该螺纹对应
于盲孔的螺纹区段的内部形状，但将烧结后陶瓷的收缩因数考虑在内。因此，销钉尺寸将比最终种植体尺寸大近似25％。
79.因此，根据另一个方面，本发明提供了一种制造牙科种植体的方法，该方法包括以下步骤：提供用于陶瓷注射模制的模具，该模具包括沿着中心纵向轴线延伸并具有螺纹区段的销钉，该螺纹区段包括基表面，螺纹从该基表面径向向外突出，该基表面限定螺纹的按照从中心纵向轴线测量的最小半径，该螺纹具有冠侧面和顶侧面，这些侧面在它们的径向外端处通过牙顶连接，该牙顶限定螺纹的按照从中心纵向轴线测量的最大半径，螺纹沿着螺纹区段的轴向长度以螺旋方式延伸并且具有由基表面与牙顶之间的半径差异限定的深度，螺纹区段包括：主要部分，在该主要部分内，螺纹的最大半径沿着该部分的长度保持恒定；以及向顶地与该主要部分相邻的渐缩部分，在该渐缩部分内，螺纹的最大半径沿向顶方向从主要部分中的螺纹的最大半径减小到在渐缩部分的顶端处的螺纹的最小半径，该渐缩部分在大于螺纹间距的轴向长度上延伸，以便形成螺纹深度逐渐减小的渐缩螺纹，所述渐缩螺纹延伸不止一圈螺纹；以及使用所述模具来使用陶瓷注射模制产生牙科种植体。
80.优选地，销钉的螺纹至少沿着主要部分的长度包括在基表面与顶侧面和冠侧面之间的弯曲的过渡部。优选地，当在纵向截面中看时，过渡部具有圆弧的形状。附加地或替代地，销钉的螺纹至少沿着主要部分的长度包括牙顶，这些牙顶具有弯曲的纵向截面、优选地具有圆弧的形状。
81.销钉的螺纹区段的进一步优选特征与种植体的螺纹区段的优选特征互补。例如，优选的是，销钉的渐缩部分内的螺纹轮廓通过逐渐去除轮廓的径向外部分进行更改。附加地或替代地，优选的是，螺纹的最小半径沿着螺纹区段的长度保持恒定。
82.现在将仅通过示例的方式参考附图来描述本发明的优选实施例，在附图中：
83.图1a示出了如本领域中已知的种植体的纵向截面；
84.图1b示出了对图1a的螺纹区段的放大；
85.图1c示出了来自图1a和图1b的细节y；
86.图2a示出了根据本发明的优选实施例的种植体的纵向截面；
87.图2b示出了对图2a的螺纹区段的放大；
88.图2c示出了来自图2b的细节y；
89.图2d示出了用于通过注射模制方法生产图2a的种植体的销钉；
90.图3示出了根据本发明的种植体的替代性优选实施例；以及
91.图4a-图4e示出了渐缩部分内的螺纹轮廓的替代性设计的示意性图示。
92.图1a示出了代表现有技术的种植体1。种植体1适于与辅助部件(例如，基台(未示出))一起使用，并且沿着中心纵向轴线la从顶端3延伸到冠端2。种植体1包括盲孔4，该盲孔在冠端2处敞开并且被种植体1的冠端表面5包围，该冠端表面在径向上环绕孔开口6。盲孔4与种植体1同轴，且因此也沿着中心纵向轴线la延伸。种植体1的外表面设置有外螺纹32以用于将种植体1拧入患者的颌骨中。
93.盲孔4包括朝向孔4的顶端定位的螺纹区段7。螺纹区段7包括基表面8，螺纹9从该基表面径向向内突出到孔4中(即，朝向中心纵向轴线la突出)。如图1b中还详细示出的，螺纹9具有冠侧面12和顶侧面14并且沿着螺纹区段7的长度以螺旋方式延伸，冠侧面12和顶侧面14在它们的径向内端处通过牙顶16连接。如图1b中所示，基表面8限定螺纹9的最大半径rmax
，而牙顶16限定最小半径r
min
，在任何给定点处最大半径与最小半径之间的差异给出了螺纹深度td。
94.在螺纹区段7的顶端处，非螺纹的圆锥形区段10与螺纹9相交。这在图1c中详细示出。如在该图中能够看出，圆锥形表面10以锐角与顶侧面14相交，从而在孔中形成薄的锋利边缘18。这产生了应力集中点。当种植体1由陶瓷制成时，这样的锋利边缘18会导致裂纹形成和种植体失效。如在该图中还能够看出，当在纵向截面中观察时，牙顶16具有平面形状。这样的牙顶是在对种植体铣削时形成的最简单形状，但也会导致陶瓷种植体中出现成问题的应力集中。
95.图2a示出了根据本发明的种植体100。种植体100由陶瓷材料制成，例如铝基或锆基或镁基陶瓷材料，诸如氧化铝、氧化锆或氧化镁或其组合。另外，稳定剂(诸如，氧化钇或氧化铈)可包括在陶瓷材料中。
96.类似于上文所描述的现有技术的种植体1，本发明的种植体100沿着中心纵向轴线la从顶端103延伸到冠端102。种植体100包括同轴的、纵向延伸的盲孔104，该盲孔在冠端102处敞开并且沿着轴线la朝向顶端103延伸。盲孔104包括螺纹区段107，该螺纹区段具有基表面108，螺纹109从该基表面径向向内突出到孔104中。螺纹109具有冠侧面112和顶侧面114，这些侧面在它们的径向内端处通过牙顶116连接。螺纹109沿着螺纹区段107的长度以螺旋方式延伸。基表面108限定螺纹109的最大半径r
max
，而牙顶116限定最小半径r
min
，在任何给定点处最大半径与最小半径之间的差异给出了螺纹深度td(见图2b)。
97.与现有技术的种植体形成对比，种植体100的螺纹区段107包括主要部分115以及向顶地与主要部分115相邻的渐缩部分117。主要部分115内的螺纹109的最大半径r
max
保持恒定，而在渐缩部分117内，基表面108沿向顶方向从主要部分115中的螺纹109的最大半径r
max
径向向内渐缩到在渐缩部分117的顶端处的螺纹109的最小半径r
min
，渐缩部分117在大于螺纹间距的轴向长度上延伸，以便形成螺纹深度td逐渐减小的渐缩螺纹119，该渐缩螺纹延伸不止一圈螺纹。基表面108的径向向内渐缩在图4b-图4e中进一步清晰可见。渐缩的基表面108导致螺纹深度td在一定圈数的螺纹上逐渐减小，结果得到螺纹109的平缓跳动部。因此，螺纹109不是被突然切断，并且得以防止形成现有技术中发现的锋利边缘18(见图1c)。因此，消除了孔内的可能导致裂纹形成的应力点。
98.图2b示出了对螺纹区段107的放大。放大图示出了渐缩的基表面108如何以相对于中心纵向轴线la测量的锥角γ径向向内渐缩，因此形成圆锥形形状。锥角γ在渐缩部分117的长度上保持恒定。在本实施例中，锥角γ为8
°
。该角度小于冠侧面112的相对于中心纵向轴线la测量的锥角α。在渐缩的基表面108与顶侧面114和冠侧面112两者之间形成钝角，如图2c中能够最佳看出。锥角γ选择成使得螺纹跳动部发生在不止3圈螺纹上。
99.在主要部分115内，最大半径r
max
保持恒定，结果得到具有圆柱形形状的基表面108。另外，螺纹109的最小半径r
min
和螺纹轮廓也保持恒定，从而在使用中提供均匀的力分布。
100.在渐缩部分117内，最小半径r
min
保持恒定，使得螺纹深度的减小仅由基表面108的渐缩引起。螺纹轮廓相对于主要部分115的基表面保持恒定。以这种方式，螺纹109从螺纹牙底121朝向牙顶116逐渐被渐缩的基表面108淹没。
101.参考图4a-图4e，示意性地图示了渐缩螺纹119的替代性设计。图4a示出了具有均
匀螺纹轮廓(诸如，可形成在螺纹区段的主要部分中)的螺纹400的纵向截面。螺纹400从基表面408延伸并且具有通过牙顶416连接的顶侧面414和冠侧面412。图4b-图4e示出了能够更改该基本的螺纹轮廓以形成渐缩螺纹的不同方式。
102.图4b示出了如何能够通过维持螺纹400的截面形状同时逐渐减小其尺寸来减小螺纹深度。图4c示出了图4a的螺纹轮廓如何能够通过逐渐去除轮廓的径向内部分进行更改。以这种方式，螺纹牙顶416沿着螺纹的长度改变，而从基表面408到侧面414、412的过渡部保持恒定。在图4d中，图4a的螺纹轮廓通过逐渐去除轮廓的径向外部分进行更改。以这种方式，螺纹牙顶416保持恒定，而从基表面408到螺纹侧面414、412的过渡部被更改。在图4c和图4d两个图中，三角形螺纹轮廓的区域逐步地被去除，其中这种去除发生在螺纹牙顶处抑或螺纹牙底处。当从螺纹牙顶(轮廓的径向内部分)去除材料时，这给出的视觉印象是螺纹尖端被“削掉”，直到螺纹被完全磨掉(见图4c)。当从螺纹牙底(轮廓的径向外部分)去除材料时，这给出的视觉印象是螺纹被“淹没”在基表面下面(见图4d)。因此，渐缩部分117的设计是这种形式的轮廓更改的示例。
103.在图4b-图4d中，螺纹400的最小半径保持恒定，然而，最小半径也有可能沿向顶方向增加。这在图4e中示出。在图4e中，螺纹轮廓的内部分和外部分两者逐渐被去除，使得螺纹看起来既从牙顶被削掉且同时又从牙底被淹没。
104.图4b-图4e中所示的螺纹设计中的每一者使得能够逐渐减小螺纹深度以便提供本发明的渐缩螺纹。
105.返回到图2a-图2c中所示的种植体，牙顶116是弯曲的，从而在螺纹区段107的整个长度上在纵向截面中形成圆弧。另外，在主要部分115内，在基表面108处顶侧面114与冠侧面112之间的过渡部(称为螺纹牙底121(见图2b))在纵向截面中也形成圆弧。侧面之间的这些圆形牙底121和圆形牙顶116防止在螺纹109的这些狭窄区域处出现应力集中。虽然在通过铣削形成的种植体的基表面108处圆形牙底121是可能的，但圆形牙顶116不能通过传统的铣削技术产生。这能够在图1的种植体1中看出，其中牙顶16在纵向截面中是平面的。为了产生圆形牙顶116，种植体100必须进行3d打印或注射模制。图2d中示出了销钉200，其适合于在注射模制中使用并且能够用于产生种植体100的螺纹区段107。
106.图2d的销钉200放置在铸模中，借此后者具有中空的内部空间，该内部空间对应于待生产的种植体的外部形状。销钉200包括种植体100的螺纹区段107的形状的负模板，这意味着它的外形状对应于未来种植体100内的螺纹区段107的内形状。销钉200的尺寸比成品螺纹区段107的期望尺寸大近似25％，以便解决在陶瓷种植体制造的烧结步骤期间发生的收缩。当种植体的孔104包含附加特征(例如，防旋转元件)时，对应于期望的附加特征的轴环围绕销钉200放置以适当地修改所制造的孔104的内部形状。陶瓷材料围绕销钉200被注入到铸模中。这产生了能够从铸模移除的坚固、稳定的生坯体，并且在从该生坯体移除销钉(和可选的轴环)后，能够通过烧结获得根据本发明的如图2a中所示的种植体。
107.销钉200包括沿着中心纵向轴线la从顶端203延伸到冠端202的柄部222，并且包括外螺纹区段207。螺纹区段207包括基表面208，螺纹209从该基表面径向向外突出。以这种方式，与种植体的最终螺纹109形成对比，基表面208限定螺纹209的最小半径r
min
。螺纹209具有冠侧面212和顶侧面214，这些侧面在它们的径向最外点处通过牙顶216连接，牙顶216的最外点限定螺纹209的最大半径r
max
。由于销钉200是负模板，因此销钉200的顶侧面214提供
种植体100的冠侧面112的形状，而销钉200的冠侧面212提供种植体100的顶侧面114的形状。类似地，销钉200的牙顶216将限定种植体100的基表面108和牙底121，而销钉200的基表面208限定种植体100的牙顶116。
108.销钉200的螺纹区段207包括主要部分215以及向顶地与主要部分215相邻的渐缩部分217。在主要部分215内，螺纹209的最大半径r
max
保持恒定。在渐缩部分217内，最大半径r
max
沿向顶方向从主要部分215的最大半径r
max
减小到在渐缩部分217的顶端处的螺纹209的最小半径r
min
。渐缩部分217在大于螺纹间距的轴向长度上延伸，使得渐缩螺纹219形成在渐缩部分217内，该渐缩螺纹延伸不止一圈螺纹。
109.销钉200的渐缩部分217内的牙顶216形状是待制造的种植体100的渐缩部分117的基表面108的期望形状的镜像。因此，在本实施例中，牙顶216以近似8
°
的锥角径向向内渐缩，从而产生圆锥形表面。
110.图2a中所示的种植体100适于与辅助部件(例如，基台(未示出))一起使用或适于直接连接假体。附加地，能够在连接基台之前将临时的辅助部件装配到种植体100，诸如愈合帽或印模柱(impression post)。这些部件能够全部都通过螺纹区段107连接到种植体100。
111.种植体100的外表面设置有外螺纹132和自切削凹槽135以用于将种植体100拧入患者(未示出)的颌骨中的钻孔中。螺纹132在种植体的顶端103附近开始，并且能够延伸到冠端102。然而，在本实施例中，种植体包括无螺纹的冠侧颈部部分120。种植体100的冠端表面105是平面的，并且横向于中心纵向轴线la。冠端表面105在径向上环绕盲孔104的冠侧开口106。
112.除了螺纹区段107之外，盲孔104还包括位于孔104的冠端处的圆形对称非螺纹区段134。该冠侧圆形对称非螺纹区段134能够是圆柱形或圆锥形的，或者如在本例中包括多个圆锥形段和圆柱形段134a、134b、134c。提供这样的冠侧圆形对称非螺纹区段134允许辅助部件更深地放置在种植体100中且因此提供更稳定的连接。冠侧圆形对称非螺纹区段134的任何圆锥形表面(例如，圆锥形表面134c)也能够用于在种植体与辅助部件之间形成密封。替代地，可使用冠端表面105形成与辅助部件的密封。
113.盲孔104进一步包括防旋转元件130。该元件130位于螺纹区段107的冠侧和冠侧圆形对称非螺纹区段134的顶侧。在本实施例中，防旋转元件130包括多个周向间隔开的肋133，这些肋径向向内突出到孔104中。因此，防旋转元件130在垂直于中心纵向轴线la的平面中具有非圆形对称截面。当具有互补的防旋转元件的基台或其他辅助部件插入到孔104中时，肋133与辅助部件中的互补凹槽的接合防止绕中心纵向轴线la进行相对旋转。这样互补的防旋转元件在牙科种植体领域中是众所周知的，并且能够具有替代性的截面形状，例如多边形、卵形等。
114.向顶地邻接盲孔104内部的防旋转元件130，种植体100包括圆柱形区段138，该圆柱形区段具有延伸到上文所描述的螺纹区段107中的非螺纹表面。更改该圆柱形区段138的长度更改了螺纹区段107开始的深度，且因此能够用于确定与种植体100一起使用所必要的螺钉的长度。这样的圆柱形区段能够用于例如确保螺纹区段107仅位于种植体100的下半部中。
115.向顶地邻接螺纹区段107，种植体100包括非螺纹端区段140，该非螺纹端区段沿向
顶方向以弯曲的方式渐缩。非螺纹端区段140从螺纹区段107的顶端延伸到盲孔104的顶端144。非螺纹端区段140增加了孔104的长度，而不需要加长螺纹区段107。增加孔104的长度减小了种植体100的顶端的质量，因此减少了在使用期间的应变。
116.由于螺纹区段107的位置决定了能够与种植体100一起使用的螺钉的长度，因此尽管种植体100的总长度改变，但螺纹区段107相对于种植体100的冠端102的位置通常保持恒定。这使得基台和其他辅助部件能够以标准螺钉长度出售，该标准螺钉长度能够与一系列种植体一起使用，而不依赖这些种植体的长度。由于螺纹区段107的位置和长度通常保持恒定，因此非螺纹端区段140的长度能够在长度更大的种植体中增加，以便减小种植体的顶部分的质量。
117.图3中示出了这方面的示例。图3中所示的种植体300基本对应于图2a的种植体100。特别地，螺纹区段307和孔304的在螺纹区段307的冠侧的所有部分都与图2a相同。只有盲孔304的顶部分是不同的，因为向顶地邻接螺纹区段307的非螺纹端区段340比图2a中所示的种植体100的等效非螺纹端区段140长得多。这是因为，种植体300具有比种植体100更大的轴向长度，且因此更长的非螺纹端区段340防止在种植体300的顶端处具有大的质量。非螺纹端区段340略呈圆锥形，例如锥角为0.5
°
，以便帮助脱模。非螺纹端区段340的锥角小于螺纹区段307的渐缩部分的锥角。在其顶端处，非螺纹端区段340沿向顶方向以弯曲的方式朝向盲孔304的顶端344渐缩。孔304的顶端的这种变圆(rounding)有助于避免应力集中区域。
118.如本领域中已知的，种植体外表面可设置有增材或非增材表面结构以增强骨整合。所述表面结构可通过机械研磨处理、化学蚀刻、激光处理、增材处理及其组合制备，如牙科种植学领域的技术人员众所周知的。
119.上述实施例仅用于说明性目的，并且技术人员将认识到落入权利要求的范围内的替代性布置是可能的。例如，能够使用任何已知的防旋转元件，包括位于种植体的外部上的防旋转元件。螺纹区段的渐缩部分可在半径而不是角度上渐缩，或者包括多个锥角。孔可位于成角度的种植体的冠部分或顶部分中。