JP2009045453A - インプラント用一体型アバットメントの製造方法及びインプラント用一体型アバットメント - Google Patents

Abstract

【課題】３次元デザインされた仮想歯を基準としてアバットメントを製造するから患者の個別的な特性が考慮されながらも、精密加工機械を用いて一体型アバットメントを製造することにより機能的且つ量産可能なアバットメントの製造方法の提供。
【解決手段】前記インプラント固定体が植立された患者の口腔から得られた石膏歯型を３次元スキャンしてコンピュータ上に前記患者口腔の３次元イメージを生成する段階と、前記イメージに基づき、歯欠損部分の歯列、側面歯の高さおよび上／下歯との咬合が考慮された仮想歯をデザインする段階と、前記デザインされた仮想歯の形状に符合し、前記インプラント固定体に締結されるアバットメントの形状をデザインする段階と、前記デザインされたアバットメントのデータを精密加工機械に伝送する段階と、前記精密加工機械を用いて、前記デザインされたアバットメントが一体に形成されるように切削加工する段階とを含む。
【選択図】図３

Description

本発明は、天然歯を代替するための人工歯の製造方法に係り、さらに詳しくは、インプラント固定体、アバットメントおよびクラウンからなる人工歯の製造方法に関する。特に、本発明は、前記インプラント固定体と前記クラウンとを連結するアバットメントの製造方法に関する。

また、本発明は、前記アバットメントを製造するにおいて、３次元デザインされた仮想歯を基準としてアバットメントを製造するので患者の個別的な特性が考慮されながらも、精密加工機械を用いて一体型アバットメントを製造することにより機能的且つ量産可能なアバットメントの製造方法に関する。

また、本発明は、人工歯を構成するインプラント固定体とクラウンとを連結するアバットメントの製造方法に関する。

一般に、人工歯は、インプラント固定体（dental implant fixture）、アバットメント（abutment）およびクラウン（crown）からなる。前記インプラント固定体は患者の顎骨
に植立され、前記クラウンは欠損した歯の形状および色相と同一または類似であるようにデザインされた人工歯の外形をなす構成要素である。前記アバットメントは、前記クラウンをインプラント固定体に連結する。アバットメントは、クラウンから伝達される荷重を前記インプラント固定体に伝達し、すなわち顎骨に荷重を伝達する役割を果たす。アバットメントは、前述した役割を行えるように人工歯の大きさ、形状および輪郭を考慮して製造されるべきである。

従来のアバットメントは、患者から歯型を取って、その形状に基づいて、熟練した歯科技工士の経験を生かしてデザインされた石膏鋳型に従って製作する鋳造方式（特に、ワックスビルドアップ（wax build-up））によって製造され、或いは患者の特性を考慮していない標準化された寸法の既製品に製造された。セラミックまたはジルコニア素材を用いたブリドアップ（build-up）方式および切削加工方式もインプラントの製造に使用されたが、その頻度はあまり高くなかった。

ところが、鋳造方式でアバットメントが製造される場合、鋳型と完成したアバットメント間の工程誤差によりアバットメントと歯肉との接触部分に隙間が発生し、その隙間に食べ物が入り込んで虫歯を誘発し、或いは口腔内の異質感が感じられるなどの問題点があった。また、患者の歯型に基づいて石膏鋳型を取った後、鋳造法でインプラントを製造する場合、一般に、アバットメントのインプラント固定体と締結される部分にはチタニウムが、クラウンと締結される部分には金が使用されているが、このように２種の材料を混合したので強度特性が悪化するうえ、高価の金を使用するので患者に経済的負担が加重されるという問題点があった。特許文献１には、前述した従来の鋳造方式を改善した埋込材の熱膨張および／または熱収縮によって引き起こされる歯科補綴物の鋳造欠陥を防ぐための歯科補綴物の鋳造方法および装置について開示されている。
ところが、特許文献１に開示された方法も、鋳造方式の特性上、様々な製作段階を経なければならず、製作時間がかかって量産が不可能であるという根本的な問題点を解決することができなかった。

量産された既製品のアバットメントの場合には、患者個々人の口腔構造が全く反映され
ていないため、インプラント固定体挿入手術の後、クラウンを被せる前に患者の歯肉に合わせてアバットメントを切断する作業が行われなければならない。この切断段階は、施術が難しいうえ、施術時間が長いため、患者の恐怖心を誘発するなどの問題点を抱えていた。

従来の大部分のアバットメントは、その下端にネジ山が設けられてインプラント固定体と締結される形状であった。ところが、前述したような構造のアバットメントは、クラウンに伝達される荷重が直接ネジ締結部に伝達されてネジの締結状態が弛緩して緩くなる場合が頻繁に発生するうえ、激しい場合にはネジ自体が損傷して外部に離脱するなどの問題点があった。また、アバットメントに持続的な反復荷重が加わる場合、すなわち歯で食べ物を噛む過程が反復されると、その過程で発生した微細な振動によってインプラント固定体に締結されたネジが自然に緩んでしまう。すると、新しいインプラントを用いてさらに施術しなければならないので、患者に多くの苦痛と不便を与えるという問題点があった。

かかる問題点を予防するためには患者のネジの締結状態を周期的に点検しなければならないが、これは、歯科医師だけでなく患者にとっても非常に不便で煩わしい作業であるうえ、それによる経済的費用も無視することができなかった。
韓国特許登録第１０−０６４４２１６号明細書

そこで、本発明は、前述した従来の技術の問題点を解決するために創案されたもので、その目的とするところは、３次元デザインされた仮想歯を基準としてアバットメントを製造するから患者の個別的な特性が考慮されながらも、精密加工機械を用いて一体型アバットメントを製造することにより機能的且つ量産可能なアバットメントの製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、（Ａ）前記インプラント固定体が植立された患者の口腔から得られた石膏歯型を３次元スキャンしてコンピュータ上に前記患者口腔の３次元イメージを生成する段階と、（Ｂ）前記イメージに基づき、歯欠損部分の歯列、側面歯の高さ、および上／下歯との咬合が考慮された仮想歯をデザインする段階と、（Ｃ）前記デザインされた仮想歯の形状に符合し、前記インプラント固定体に締結されるアバットメントの形状をデザインする段階と、（Ｄ）前記デザインされたアバットメントのデータを精密加工機械に伝送する段階と、（Ｅ）前記精密加工機械を用いて、前記デザインされたアバットメントが一体に形成されるように切削加工する段階とを含むことを特徴とする、インプラント用一体型アバットメントの製造方法を提供する。

本発明の一実施例に係るインプラント用一体型アバットメントの製造方法は、前記（Ｃ）段階のアバットメントが、前記インプラント固定体に挿入されるシリンダ型支持バーと、前記支持バーの一端から一体に延設される前記患者の歯肉に対応する形状の歯肉接合部と、前記歯肉接合部から一体に延設され、前記クラウンと結合する屈曲を有するシリンダ型ヘッダーとを含んでデザインされることを特徴とする。

本発明の他の実施例に係るインプラント用一体型アバットメントの製造方法は、前記（Ｃ）段階のアバットメントが、前記支持バー、前記歯肉接合部および前記ヘッダーを貫通するネジ孔と、前記歯肉接合部と前記支持バーとの接触点で前記支持バーの外周面に沿って突設される回転防止突条とをさらに含んでデザインされることを特徴とする。

本発明の別の実施例に係るインプラント用一体型アバットメントの製造方法は、前記ヘ
ッダーが、その断面の形状が前記仮想歯の形状を基準として決定され、その直径および高さが前記クラウンおよび前記アバットメントの材質を考慮して決定されることを特徴とする。

本発明の別の実施例に係るインプラント用一体型アバットメントの製造方法は、前記（Ｅ）段階のアバットメントがチタニウム、ジルコニアまたは金などで形成されることを特徴とする。

本発明の方法によってアバットメントを製造する場合、仮想歯を基準としてアバットメントがデザインおよび製造されるため、個別的な患者に適したアバットメントの製造が可能であるとともに、クラウンに伝達される荷重を最適に支持することが可能な構造でアバットメントが形成されるという利点がある。

また、本発明では、精密加工機械を用いて一体型アバットメントを製造するため、アバットメントの強度特性が向上し且つ量産が可能であるという利点がある。

以下に添付図面を参照しながら、本発明に係るインプラント用一体型アバットメントの製造方法の好適な実施の形態について詳細に説明する。

本発明に係るインプラント用一体型アバットメント１０を製造する方法は、仮想歯３０をデザインする段階、アバットメント１０をデザインする段階、およびアバットメント１０を製造する段階に分けられる。

第１の段階は、仮想歯３０をデザインする段階である。まず、患者の口腔から得られた石膏歯型を３次元スキャンしてコンピュータ上に前記患者口腔の３次元イメージ２０を生成する。

図１は本段階から得られた３次元イメージ２０を示す。図１に示すように、患者の顎骨および周辺歯が全て３次元イメージ２０に含まれる。よって、周辺歯の高さ、幅、歯列および咬合状態と、歯肉の形状に対する正確なデータを得ることができる。次に、前記患者口腔の３次元イメージ２０に基づき、歯列および周辺歯との咬合を考慮して仮想歯３０をデザインする。

本実施例では、石膏歯型をレーザースキャン（非接触式または接触式）して３次元の編集／修正が不可能なメッシュ（mesh）面を得た後、編集／修正可能なフェース（face）に転換して作業し、Ｃｉｍａｔｒｏｎ７．２を用いて仮想歯３０をモデリングした。

図２は本段階でデザインされた仮想歯３０を示す。本発明では、仮想歯３０をデザインするに際して、患者口腔の３次元イメージ２０を基礎とするため、周辺歯との調和、上／下歯との咬合、および歯肉を考慮して３６０°回転させながら細密なデザインが可能である。

第２の段階は、前記仮想歯３を基準として前記アバットメント１０を３次元デザインする段階である。図３は３次元デザインされたアバットメント１０を示し、図４および図５は本発明の一実施例によって製造されたアバットメント１０を示す。以下、本発明に係るアバットメント１０およびインプラント固定体５の構造を図６を参照してより詳細に説明する。

本発明に係るアバットメント１０は、インプラント固定体５に挿入されるシリンダ型支持バー１５０と、支持バー１５０の一端から一体に延設される前記患者の歯肉に対応する形状の歯肉接合部１３０と、歯肉接合部１３０から一体に延設され、前記クラウン７と結合する屈曲１１３を有するシリンダ型ヘッダー１１０と、アバットメント１０を貫通、すなわち支持バー１５０、歯肉接合部１３０および前記ヘッダー１１０を貫通するネジ孔１７０と、歯肉接合部１３０と前記支持バー１５０との接触点で前記支持バー１５０の外周面に沿って突設される回転防止突条１５３とから構成される。この際、ネジ孔１７０は、ネジ３とアバットメント１０間の隙間が形成されないようにネジ３の頭および直径などを考慮して形成される。

本発明に係るアバットメント１０に結合するインプラント固定体５は、患者の顎骨に植立される構造物であって、前記支持バー１５０と結合してアバットメント１０およびクラウン７０を支持する作用を果たす。インプラント固定体５は、中心部に前記支持バー１５０を収容するホールを備え、内周面に雌ネジ山が設けられている構造である。ここで、インプラント固定体５の支持バー１５０を収容するホールは、前記支持バー５０の外周面に沿って突設された回転防止突条１５３を共に収容することが可能な形状である。したがって、アバットメント１０の支持バー１５０及び回転防止突条１５３がインプラント固定体５のホール内に挿入され、前記アバットメント１０を貫通するネジ孔１７０を介してネジ３が挿入され、回転によってインプラント固定体５に締結されることにより、アバットメント１０とインプラント固定体５に堅く結合する。

次に、上述したようなインプラント固定体５に結合する本発明に係るアバットメント１０について、支持バー１５０、歯肉接合部１３０およびヘッダー１１０に区分して説明する。

前記支持バー１５０は、歯槽骨の骨組織内に植立されるインプラント固定体５に挿入される部分であって、インプラント固定体５に設けられたホールの中心部を中心軸とし、歯肉との接合面を基準として５〜７°傾いて上端に延設される。上述したように、インプラント固定体５のホールの内周面には溝部が設けられており、前記溝部内に支持バー１５０の外周面の回転防止突条１５３が収容されて結合する。前記インプラント固定体５のホール開放部と水平に位置する支持バー１５０の一端面は、歯を失った部位の大きさに対応するように形成され、好ましくは２ｍｍ〜７ｍｍの断面直径を持つ。前記支持バー１５０の直径に符合する直径のヘッダー１１０が支持バー１５０の上部に延設される。本発明に係るアバットメント１０の支持バー１５０および回転防止突条１５３は、固定された形状を持たず、いずれのインプラント固定体５のホールにも対応する形状に変形可能である。これは、アバットメント１０の加工方法で後述するように、支持バー１５０および回転防止突条１５３もアバットメント１０の他の部分と同様に設計者デザインのデータに基づいて加工可能であるためである。

前記ヘッダー１１０は、人工歯の側方咬合力、インプラント固定体５の長さ（歯を失った部位の大きさに応じて７ｍｍ〜１５ｍｍ）及び仮想歯３０の高さを考慮してその高さが決定され、ヘッダー１１０に装着されるクラウン７が側方咬合力、強度、審美感などを考慮するときに０．４〜０．５ｍｍの厚さを維持することが適するという点を考慮してその断面形状が決定される。前記クラウン７の厚さを維持するために、ヘッダー１１０は、仮想歯３０の外部側面（ｘ、ｙ軸）から最大１．２ｍｍ、外部上面（ｚ軸）から最大２ｍｍの間隔をおいて形成されることが好ましい。また、クラウン７との接合力を向上させるために、ヘッダー１１０の外周面には屈曲１１３が設けられることが好ましい。

前記歯肉接合部１３０は、歯肉と直接接触する部分であるため、患者の歯肉に対応する形状を持つ。本発明では、３次元イメージ２０として生成された患者の口腔の形状によっ
て歯肉接合部１３０の形状が定められるため、設計者が歯肉接合部１３０の形状をデザインする必要がない。また、歯肉との接触面積または接触方向は、前記ヘッダー１１０の形状によって決定される。本発明に係る方法によってアバットメント１０を製造する場合、３次元のイメージ２０として生成された患者の患部の形状によって精密に歯肉接合部１３０が製造されるため、歯肉と人工歯とが間隙なく接合できる。

第３の段階は、前述したようにデザインされたアバットメント１０を製造する段階である。デザインされたアバットメント１０のデータは、ＣＡＭに伝送し、ツール経路を生成した後、加工データを算出し、しかる後に、機械式コード（NC data）に変換してサーバ
ーコンピュータを介して精密加工機械に伝送する。ここで、精密加工機械とは、ＣＮＣ旋盤、ＣＮＣミリングなどのＣＮＣ工作機械およびマシーニングセンターなどを含むコンピュータ支援工作機器をいう。本発明に係るアバットメント１０は、チタニウム、ジルコニアまたは金などで製造できる。材料が選択されると、当該材料を精密加工機械によってミリング方式で加工することにより、一体型アバットメント１０を製造する。本実施例では、チタニウム（Grade ２３）を使用した。本材料の成分（表１）および機械的性質（表２）は次の通りである。

＜チタニウム（Grade ２３）の化学成分の割合＞
＜チタニウム（Grade ２３）の機械的性質＞

以下、本実施例に係るアバットメント１０の加工工程について詳細に説明する。本実施例で使用された精密加工機械はＦＡＮＵＣ ＲＯＢＯＤＲＩＬＬ（機種：α−Ｔ１４ｉＣ
）であり、制御機はＦＡＮＵＣ Ｓｅｒｉｅｓ １６ｉ−Ｍが使用された。

アバットメント１０の加工は、大きく下部加工および上部加工に分けて３軸加工で行う。

下部加工は、加工素材を治具に固定し、荒削→精削→残削の順で行う。治具を使用すると、素材と治具との接触部位が広くて素材安定性および固定性が高く、加工時間が短縮されるという利点がある。下部加工に使用された工具は、Ｆ６Ｒ０．５（製造社：カヤ工具）であり、荒削工程は約２分〜２分１１秒、精削工程は約１分３０秒〜１分５５秒、残削工程は約５７秒〜１分３秒がかかる。

上部加工は、下部加工されたアバットメント１０の上下を覆して治具に固定し、荒削→精削の順で行う。上部加工に使用された工具は、Ｆ６Ｒ０．５と２Ｂａｌｌ（製造社：カヤ工具）であり、荒削工程は約２分〜２分１１秒、精削工程は約２分〜２分１１秒がかかる。

アバットメント１０の完成後、アバットメント１０をインプラント固定体５にネジ３で締結し、クラウン７をアバットメント１０に歯科用特殊接着剤で接着する。これにより、人工歯が完成する。

本発明に係るインプラント用一体型アバットメントの製造方法は、次の技術的特徴を持つ。

従来のアバットメントの製造に使用された鋳造方式では、定型化できない歯科技工士の直感、ノウハウおよび先行経験などに依存してアバットメントをデザインし、手作業方式で加工することにより、精度が低かった。これに対し、本発明に係るアバットメントは、患者口腔の３次元イメージおよびこれに基づいて精密にデザインされた仮想歯を基準としてデザインされるため、歯の構造および配列模様などが考慮された、患者個々人に合う歯肉接合部およびヘッダーのデザインが可能である。すなわち、コンピュータ支援システムの下で標準的に数値化、定型化された資料に基づいて仮想歯とアバットメントの間隔または方向を最適に考慮してアバットメントをデザインすることができる。これにより、アバットメントの歯肉接合部の形状が歯肉の形状と正確に対応するため、歯肉と人工歯とが隙間なく正確に接触できる。よって、歯肉と人工歯間の隙間が形成される場合に隙間への異物の入り込みにより発生する虫歯および風歯などの医療事故に備えることが可能であり、最終的に生産されたクラウンとアバットメントとの結合力が高くてインプラントの寿命が増加し、全体的に均一な強度を持つ人工歯がその上歯または下歯との咬合を成すことができるため、インプラントの再施術率が著しく減少する。

また、本発明に係るアバットメントの支持バーは、固定された形状を持つものではなく、インプラントの固定体に応じてその形状が変形可能である。したがって、患者は、経済的、機能的な要件を考慮して、自分に合うインプラント固定体を選択することができる。

また、本発明に係るアバットメントは、中心部を貫通するホールを通過する別途のネジによってインプラント固定体と締結されるため、アバットメント自体にネジ山が設けられている従来のモデルと比較したとき、施術時間が減少し、施術の難易度が低くなるうえ、従来のモデルで発生したネジの緩み現象を防止することができる。これにより、歯科用インプラントの臨床的効用性において最も重要な条件として挙げられる歯槽骨内のインプラント固定体の固定の安定性（stability）、インプラント固定体とアバットメント間の堅
固な連結（connection）、およびアバットメントを用いた容易なクラウン修復（restorability）が達成される。

また、本発明に係るアバットメントは、精密加工機械を用いて一体型に製造されるため、鋳造によって製造される従来のモデルと比較したとき、鋳造石膏型を作る過程で発生しうる誤差がなくて精密な製造が可能であり、手作業ではなく自動化作業が可能であって工程時間が短縮し、生産性が増大して量産可能である。また、鋳造方式では、アバットメントの支持部はチタニウム、ヘッダー部は金で製造するなど、鋳造方式の特性上、支持部とヘッダー部の素材が異なることが一般的であったが、本方法によれば、１種の素材のみで、例えばチタニウムのみでもアバットメントを製造することができるため、アバットメントの強度特性が向上するうえ、経済的に有利である。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は
かかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

歯型をスキャンして生成された、歯を失った患者口腔の３次元イメージである。 図１の３次元イメージに仮想歯をデザインしたイメージである。 図２の仮想歯を基準としてデザインされたアバットメントのイメージである。 本発明に係る完成したアバットメントの斜視図である。 本発明に係る完成したアバットメントの背面図である。 本発明に係るアバットメントがインプラント固定体およびクラウンと結合した状態を示す断面図である。

符号の説明

３ ネジ
５ インプラント固定体
７ クラウン
１０ アバットメント
２０ 患者口腔のイメージ
３０ 仮想歯
１１０ ヘッダー
１３０ 歯肉接合部
１５０ 支持バー
１７０ ネジ孔
１１３ 屈曲
１５３ 回転防止突条

Claims (6)

1. 人工歯を構成する顎骨に植立されるインプラント固定体と、人工歯の外形を形成するクラウンとを連結するアバットメントを製造する方法において、
   （Ａ）前記インプラント固定体が植立された患者の口腔から得られた石膏歯型を３次元スキャンしてコンピュータ上に前記患者口腔の３次元イメージを生成する段階と、
   （Ｂ）前記イメージに基づき、歯欠損部分の歯列、側面歯の高さおよび上／下歯との咬合が考慮された仮想歯をデザインする段階と、
   （Ｃ）前記デザインされた仮想歯の形状に符合し、前記インプラント固定体に締結されるアバットメントの形状をデザインする段階と、
   （Ｄ）前記デザインされたアバットメントのデータを精密加工機械に伝送する段階と、
   （Ｅ）前記精密加工機械を用いて、前記デザインされたアバットメントが一体に形成されるように切削加工する段階とを含むことを特徴とする、インプラント用一体型アバットメントの製造方法。
2. 前記（Ｃ）段階のアバットメントは、前記インプラント固定体に挿入されるシリンダ型支持バーと、
   前記支持バーの一端から一体に延設される前記患者の歯肉に対応する形状の歯肉接合部と、
   前記歯肉接合部から一体に延設され、前記クラウンと結合する屈曲を有するシリンダ型ヘッダーとを含んでデザインされることを特徴とする、請求項１に記載のインプラント用一体型アバットメントの製造方法。
3. 前記（Ｃ）段階のアバットメントは、
   前記支持バー、前記歯肉接合部および前記ヘッダーを貫通するネジ孔と、
   前記歯肉接合部と前記支持バーとの接触点で前記支持バーの外周面に沿って突設される回転防止突条とをさらに含んでデザインされることを特徴とする、請求項２に記載のインプラント用一体型アバットメントの製造方法。
4. 前記ヘッダーは、その断面の形状が前記仮想歯の形状を基準として決定され、その直径および高さが前記クラウンおよび前記（Ｅ）段階のアバットメントの材質を考慮して決定されることを特徴とする、請求項２に記載のインプラント用一体型アバットメントの製造方法。
5. 前記（Ｅ）段階のアバットメントは、チタニウム、ジルコニアまたは金で形成されることを特徴とする、請求項１に記載のインプラント用一体型アバットメントの製造方法。
6. 請求項１〜５のいずれか１項の方法で製造されたインプラント用一体型アバットメント。