インプラントと歯槽骨の外層を一体化した歯科インプラントにおける 3D プリントの「知恵」

この投稿は Little Soft Bear によって 2016-12-5 15:24 に最後に編集されました。

口腔インプラントは、歯の美しさと機能を回復するために、無歯顎や欠損歯の修復に広く使用されてきました。口腔インプラントの分野では、純チタン金属（またはチタン合金）は、生体適合性、機械的特性、耐腐食性が優れているため、歯科インプラントの製造に広く使用されています。近年、3Dプリントは口腔医療でも広く利用されています。Antarctic Bearは、技術的な障壁が克服されれば、3Dプリント技術は今後数十年で歯科分野の標準技術になると考えています。

選択的レーザー溶融 (SLM) 3D 印刷技術は、チタンまたはチタン合金の歯科インプラントの製造に徐々に使用されるようになっています。従来の歯科インプラント製造方法と比較して、3D プリント技術の特別な利点は何ですか?これらの利点は、国内の歯科インプラントの品質向上に役立つでしょうか?

独自の製造方法
サンドブラスト、酸エッチングなどによりバイオニック骨組織の孔構造を製造します。<br /> 口腔インプラントの分野では、生体適合性、機械的特性、耐腐食性が優れているため、純チタン金属（または合金）が広く使用されています。しかし、問題は、ほとんどのチタンインプラントは完全に高密度であり、弾性係数が天然骨の10倍以上で、機械的適合性が低いことです。そのため、インプラント後、骨組織との界面で応力集中と応力遮蔽が発生し、インプラントの成功率と長期寿命が低下します。では、インプラントの成功率と寿命を向上させるためのより一般的な方法は何でしょうか?

現在のインプラントの製造方法は、物理的な構造変化と化学組成を通じて天然の骨組織構造をシミュレートし、インプラント表面の生体適合性を向上させていますが、天然の骨組織の3次元気孔構造とは依然として大きな違いがあります。インプラントのサンドブラストや酸エッチングなどの物理的構造処理方法は、インプラントの表面粗さを効果的に高めることができますが、結果として生じる粗い表面形態は不規則になることが多く、表面応力の分布は不均一になります。歯科インプラントの設置後に、処理プロセスからの残留粒子が周囲の人体組織に放出されると、インプラントの骨への結合に影響を及ぼします。さらに、調理プロセスが清潔で環境に優しくない場合は、調理従事者の健康にも悪影響を及ぼします。

インプラント表面の超微細構造を化学的に改質する方法は、主に骨の生体模倣材料であるハイドロキシアパタイトを介して早期の骨結合を促進します。ハイドロキシアパタイトコーティングの製造プロセスには、主にプラズマ溶射、ゾルゲル法、イオンビーム支援堆積技術、電気化学堆積法、レーザー法、バイオニック法などがあります。プラズマ溶射を例にとると、この方法はインプラントと骨の間の機械的結合を強化し、インプラントと骨の界面の応力を分散させることができます。しかし、基材表面のコーティングが不均一であったり、複雑な形状の基材の表面コーティングを処理できないなどの問題があります。また、コーティングは準備中に超高温にさらされ、その後の冷却中にコーティングと基材の間に残留する界面応力により、コーティングが緩んだり剥がれたりしやすくなります。また、高温によりHAが分解しやすく、非晶質HAなどの不純物が生成され、コーティングの生物学的特性に影響を与えます。

組立ライン大量生産<br /> 既存のインプラントのほとんどは組立ラインで生産されており、その形状、サイズ、弾性係数はすべて一定の範囲内にあります。一般的に使用されている歯科インプラントは、ねじ構造と円柱構造を備えた単根回転インプラントです。完成したインプラントの形状と組織構造は、抜歯後の歯槽窩と一致しないため、抜歯直後にインプラントを植え込むと、インプラントと骨組織の間に隙間ができることが多く、傷の迅速な治癒に影響します。

この場合、抜歯後に歯科インプラント手術を行う必要があり、医師は軟部組織形成術、歯槽骨形成術などを含むインプラント前手術を実施します。インプラント手術は通常3〜6か月後に行うことができます。この方法では、短期間で患者の口腔の美観を回復することはできません。第二に、インプラントソケットの準備中に骨の損失と骨組織への外科的外傷が増加します。抜歯後すぐに歯を修復しないため、抜歯ソケットの治癒過程で顎の歯の伸長と変位、および隣接歯の傾斜と変位が発生する可能性があり、その後の修復効果に影響します。さらに、治療期間が長くなると、患者の痛みや治療費も増加します。既存のインプラントのほとんどは輸入品であり、独立した知的財産権を持つインプラントシステムが不足しています。コストが高いため、歯のない大多数の患者に恩恵を与えることは困難です。

3Dプリントインプラント

インプラント体と歯槽骨の外層が一体化している 天津医科大学口腔病院は、デジタルパーソナライズ設計と3Dプリント技術を使用して、新しいタイプの歯科インプラントを開発しました。この歯科インプラントでは、インプラント本体とバイオニック人工歯槽骨組織の外層が一体化しており、バイオニック人工歯槽骨の外層の厚さは0.2〜3.0 mmです。

個別設計と製造<br /> 3Dプリントされた一体型歯科インプラントの製造プロセスは、患者の残存歯根と歯槽骨組織構造の医療画像データを取得し、取得した医療画像データからバイオニック歯根組織と周囲の歯槽骨組織の外部構造の設計に必要なデータを抽出し、3次元モデルを確立し、3次元デジタルモデルのフォーマットを変換します。変換された設計ファイルは、物理的な製造のために3Dプリント装置に送信されます。使用される3Dプリント技術は選択的レーザー溶融法であり、印刷材料はチタン合金粉末です。

バイオニック骨組織の孔構造はインプラントの表面に直接「成長」します
3Dプリントされた統合型歯科インプラントの利点は、患者の歯の欠陥に応じてカスタマイズできることと、表面の3次元多孔質構造を直接3Dプリントできるため、サンドブラスト、酸エッチングなどの処理手順が不要になることです。

さらに、3Dプリントされた一体型歯科インプラントは、既存の歯科インプラントの抜歯とインプラントの段階的治療の問題も改善します。事前に作成された個別化されたバイオニックインプラントは、抜歯後すぐに抜歯窩に埋め込まれ、患者の治療サイクルを短縮し、できるだけ早く咀嚼と審美性を回復し、段階的な抜歯とインプラント手術中に発生する骨の損失、インプラント窩への外科的外傷、伸長と変位、隣接歯の傾斜と変位を効果的に防止し、インプラント後の治癒効果を向上させます。

このタイプの歯科インプラントにハイドロキシアパタイトなどの成分や治療薬が添加されれば、糖尿病や骨粗しょう症などの全身疾患患者に起こりやすいインプラントの不具合の問題が解決されることが期待されます。

この技術により、国内のインプラント組立ライン生産において厳格な品質管理を確保することが困難であることから生じるインプラント品質の不安定化の問題を効果的に回避できれば、国内の歯科インプラントの品質向上と高価な輸入製品への依存の低減に大きな意義がもたらされるだろう。

参照特許:
個別化バイオニック歯科インプラントとその製造方法
骨の成長を促進する装置および方法

出典: 3D Science Valley 詳しい情報:
3Dプリントの用途は拡大し続けており、口腔修復の分野での利点が強調されています。
3Dプリントは歯科治療に役立ち、歯を完璧に印刷します
歯科医は言う：3Dプリントは口腔領域で大きな可能性を秘めている

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