牙種植體產品結構設計注冊技術審評關注點

本文轉自“中國器審”公眾號

近數十年來，種植體在口腔領域的廣泛應用改善了無數缺牙患者的生活質量。牙種植體是植入骨組織內替代天然牙根的永久植入醫療器械，國際標準化組織牙科材料委員會（ISO-TC106/SC8） 將其定義為“用人工材料製成植入頜骨內/表麵，並以此為基礎完成義齒修複的裝置”。

1952年，現代口腔種植學奠基人Branemark教授開發應用了具有裏程碑意義的Branemark牙種植體係統，此後， 基於臨床觀察、患者需求、種植醫師應用技術進步、科研人員追求卓越、生產企業思變創新，圍繞提高初期穩定性、降低各類種植並發症、縮短軟硬組織愈合周期、長期維持邊緣骨及齦緣牙齦乳頭穩定性、適應即刻種植即刻修複即刻負重使命等，牙種植體產品的結構設計不斷推陳出新，推動口腔種植產業蓬勃發展。技術進步的同時，對牙種植體產品上市注冊申報資料的撰寫及技術審評也不斷提出新的要求。

本文就牙種植體產品結構設計發展現狀進行綜述，並結合該類產品的技術審評情況，對牙種植體產品結構設計的技術審評關注點進行討論，以期為相關產品的研發生產、注冊申報及技術審評提供參考。

PART 01

牙種植體結構設計發展現狀

01

種植體外形設計

已上市種植體形態有葉狀、錨狀、中空管狀、根形、柱形等。錨形、葉片狀種植體對軟組織損害較大，且不符合生物力學的要求，柱形和根形種植體日益成為主導外形。從臨床操作角度而言，帶錐度的種植體更利於植入。關於錐度對種植體 – 骨界麵的盈利是否有顯著影響，目前觀點不一，有學者應用有限元分析（finite element method, FEM）分析後發現，不同錐度種植體周圍骨組織中應力分布差別很大，在相同負荷條件下，圓柱狀螺紋種植體要比圓錐狀種植體周圍骨組織的應力小。可見，種植體的幾何形狀是影響其骨組織界麵應力分布的重要因素。

02

種植體尺寸設計

 種植體的尺寸包括種植體的直徑與長度。

1.種植體直徑

種植體體部直徑：對螺紋種植體而言，種植體體部 直徑分為不包含螺紋的內徑和包含螺紋的外徑，習慣上 將種植體外徑稱為種植體體部直徑，臨床上簡稱為“種植體直徑”。早期種植體通常設計為直徑3.75 mm，被稱為標準直徑種植體。直徑小於3.25 mm 通常稱為小直徑種植體。增大種植體直徑即增加種植體表麵積可以減少骨結合界麵應力集中，從而減少種植體周圍骨的喪失。

種植體平台直徑：種植體頸部為種植體的冠方部分，最冠方稱為種植體平台。種植體平台直徑小於體部直徑。種植體平台直徑小於體部直徑，為一種新的種植體頸部形態設計(如Bicon，NobelActive)。其設計理念為盡可能地增加種植體平台周圍的骨量，並改善軟組織附著質量。

2. 種植體長度 

種植體長度是指種植體植入骨內部分的長度。目前骨水平種植體是指整個種植體長度， 軟組織水平種植體是指種植體粗糙表麵的體部長度，不包括光滑頸部高度。多數種植體係統中，種植體長度在 7~16 mm之間。長度小於7 mm通常稱為短種植體，增加種植體長度可增加骨-種植體界麵的表麵積，增強抗側向負荷的能力。

03

種植體頸部設計

種植體頸部是指種植體的冠方部分，骨水平和軟組織水平兩種頸部設計是兩種不同理念。

1. 骨水平種植體頸部設計  

骨水平種植體的設計理念是種植體平台與牙槽脊頂齊平或位於根方。種植體頸部設計采用光滑表麵，其主要基於菌斑易於附著在粗糙表麵的假說。種植體頸部采用微螺紋設計與傳統光滑頸部設計相比較，更有利於種植體頸部骨量的長期維持。有學者對於光滑頸部設計與微螺紋頸部設計的骨水平種植體的臨床研究發現，二者在探診深度上存在顯著性差異，粗糙表麵更加有利於結締組織和上皮組織附著，能有效減少邊緣骨吸收。

2. 軟組織水平種植體頸部設計

軟組織水平種植體是指種植體頸部位於軟組織之內，平台可以位於牙槽脊表麵的軟組織之內或軟組織之外。軟組織水平種植體存在光滑頸部，其部分植入牙槽脊，或完全位於軟組織內，則光滑頸部發生軟組織愈合(即軟組織封閉)。軟組織水平種植體平台的垂直向位置向冠方轉移，使種植體平台與基台的微間隙向冠方移位，避免連接處的微動和微間隙處的病原微生物對種植體周圍骨組織的刺激，將有利於保持種植體周圍軟組織 結合與骨結合的長期穩定。

04

種植體根端設計

種植體根端為根形種植體的末端。種植體的根端設計主要體現在種植體根端輪廓及螺紋頂角角度設計。種植體根端輪廓設計主要分為圓鈍型(柱形)和鋒利型(錐形)兩種。圓鈍型一定程度上能減少對周圍組織的傷害，但自攻性能較差。根尖1/3帶有切割刃設計的種植體可具有良好的自攻性，可允許極差備洞的方式植入種植體，種植體在植入過程中可以逐步擠壓周圍骨質，使種植體在骨質條件較差情況下依然獲得良好的初期穩定性。但同時也提高了侵犯下頜管和上頜竇的風險。

根端螺紋頂角角度通常分為對稱、上平下斜、上斜下平3種種螺紋形狀。趙靜輝等通過 FEM 分析得出結論：螺紋形狀對稱組螺紋頂角為60°的種植體-骨界麵 Von-Mises 應力峰值最小，螺紋上平下斜和上斜下平組均為頂角為45°時 Von-Mises 應力峰值最小。

05

種植體-基台連接設計

基台與種植體的連接方式稱為基台連接，種植體平台中心存在向冠方凸起或凹陷到種植體內部的結構設計，分別稱為外基台連接和內基台連接。

1. 外基台連接

是指基台與種植體頂部表麵接觸，根據幾何形狀分類為：外六角連接，外八角連接，花鍵連接等。與內基台連接相比，外連接存在抗側向能力不足和螺絲易鬆動的缺陷，但目前仍然在臨床上應用，尤其在小直徑種植體設計內連接結構受到種植體頸部直徑限製時。

2. 內基台連接

是指種植體平台冠方沒有凸起的固位結構，為深入種植體的內凹設計。基台深入種植體內依靠相應的設計實現抗自身旋轉，達到基台固位，抗剪切，定位等作用。

莫氏錐度連接是基台內連接的一種方式，種植體-基台連接隻有錐度結構，沒有螺絲，完全依靠錐度壁產生的機械摩擦固位力。其主要特點在於：第一，莫氏錐度連接微生物封閉性良好，能夠消除種植體-基台界麵存在的微間隙，因此避免了微生物在種植體-基台界麵處聚集。第二，莫氏錐度連接具有較強的機械穩定性，降低基台的微動，從而避免螺絲、基台鬆動等。種植體-基台連接采用莫氏錐度設計，能夠有效減少微間隙和微動，從而減少種植體周圍邊緣骨吸收。

06

平台轉移設計

平台轉移的概念在2006年由 Lazzara 首次提出，即種植體修複時采用小直徑的基台，使基台的邊緣處於種植體邊緣的內側，使基台-種植體的連接部邊緣向種植體中軸線遷移，這種遷移屬於水平遷移。目前這種遷移的最適距離尚不明確。

Cimen 等應用三維有限元應力分析認為，平台轉移的結構優點主要在於種植體頸部的種植體-骨界麵的應力集中區被有效轉移，分散了頸部的應力，使種植體頸部周圍骨的應力減小，減少因應力集中而造成的骨吸收，但應力轉移至中心，加大了中央螺釘折斷的風險。學者認為平台轉移設計還有待長期循證醫學論證。

PART 02

牙種植體產品結構設計的

注冊技術審評關注點

牙種植體產品的本體屬性特征包括本體材料、結構設計及表麵處理。其中結構設計貫穿於產品設計研發、生產加工、上市前臨床研究等各個環節，對結構設計科學性的闡述及驗證也是種植體產品注冊申報資料的難點之一， 在技術審評中主要關注以下內容：

01

綜述資料

關於結構設計的綜述，申請人應準確、真實地描述產品結構設計特征及相關信息。應當側重闡述產品的設計原理、結構特征以及區別與其他同類產品的特征。主要包括：

1. 提供與體係設計開發文件版本一致的工程圖並標識特征參數；

2. 明確與結構設計相關的器械特征，包括：①種植體外形；長度、直徑（如：體部直徑、平台直徑）的具體標稱值及公差；②螺紋宏觀設計參數（如：單線螺紋、雙線螺紋、三線螺紋）；螺紋單元幾何參數：螺紋形態（如：V 型、矩型 、鋸齒型、偏梯形、反偏梯形、方形等）、螺距及螺紋深度；③種植體頸部特征(如：骨水平、軟組織水平)；④種植體根端輪廓設計（如：圓鈍、鋒利、柱形、錐形）及根端螺紋頂角角度（如：對稱、上平下斜、上斜下平）；⑤種植體-基台連接形式（如：內內角連接、外八角連接、莫氏錐度連接）；⑥種植體軸向平麵特性（如：軸向抗旋轉溝槽）；⑦平台轉移設計（如有）。

3. 闡述參考同類或前代產品情況。提供本產品與國內外已上市產品結構設計的優劣性對比分析資料，包括設計原理、結構設計參數、 結構設計實現的生產工藝 、結構設計涉及的性能指標等。

02

研究資料

關於種植體產品結構設計的研究資料，申請人應側重提交結構設計所賦予的產品功能性、安全性指標及與質量控製相關的其他指標的確定依據，所采用的標準或方法、采用的原因及理論基礎。

1. 結構設計科學性的研究資料

應提供關於產品結構的設計開發及設計更改的驗證、確認、評審的資料。例如：產品采用平台轉移設計應明確產品水平遷移距離及遷移距離確定依據。產品采用矩形螺紋設計應提供螺紋形狀設計能有效降低應力集中的研究資料。

2. 產品功能性研究資料

應提供成品特性及性能驗證資料，例如：種植體係統耐疲勞性能、指標、指標確定依據及性能驗證報告。

3. 種植體-基台係統的兼容性研究資料

應提交與不同型號種植體配合使用各種基台的技術文件及種植體-基台係統兼容性驗證資料，包括牙種植體內連接錐度配合、牙種植體與種植體基台的配合間隙、抗扭性能、緊固扭矩、疲勞極限等。

若器械設計、性能及驗證試驗部分依從相關技術標準，應聲明試驗遵從何種技術標準，企業應按所依從的技術標準完成符合性試驗。

03

生產製造信息

種植體產品結構設計的實現工藝以機械加工為主，應提供產品結構實現的生產工藝及工藝控製文件。

1. 詳述產品的生產過程，提供生產工藝流程圖。

2. 明確關鍵工藝、特殊工藝及工藝參數，並提供相關的驗證或確認資料。

3. 明確生產工藝規程和生產過程質量控製要求，提供相關文件，包括CNC代碼（機加工的數控編碼）、車銑衝鏜等各工序所用刀具、夾具、量具、輔助工具要求、生產質控要求、放行質量控製要求等，必要時提供作業指導書等。

05

關於結構設計的技術指標要求

技術要求中應對以下結構設計的相關性能指標做要求，應不低於YY 0315-2016 鈦及鈦合金人工牙種植體的相關要求，檢驗方法應采用行業標準中的方法，若采用其他方法則應選擇經驗證的方法並說明原因。

1. 尺寸：采用遊標卡尺、千分尺、光學測量儀，螺紋塞規和/或螺紋環規等，測量各部位幾何尺寸，牙種植體的長度和直徑公差為±0.2 mm，角度公差應符合ISO 2768-1中角度的精密公差等級的規定。測量精度應滿足測量所需。

2. 牙種植體與種植體基台的配合：

1）牙種植體內連接錐度的配合：具有內連接錐度的牙種植體，牙種植體與種植體基台的內連接界麵應配合良好，且錐度偏差應不大於生產廠提供錐度值的±3%。內連接錐度可采用錐度塞規/環規直接測量，也可以用光學測量儀測量種植體基台的錐度。同一型號測量5個牙種植體和配套的種植體基台，5個測量結果其偏差不大於生產廠提供標示值的±3%。

2）牙種植體與種植體基台的配合間隙：牙種植體與種植體基台的配合間隙應≤0.035 mm。

3）螺紋偏差：對基樁可拆卸型牙種植體，連接螺紋應給出螺紋代號和螺紋公差帶代號。使用螺紋塞規和/或螺紋環規測量牙種植體的連接螺紋。同一型號測量5個牙種植體，5個測量結果均應符合生產廠家的規定。

3. 機械性能

牙種植體、種植體基台及中央螺釘配套組裝後的機械性能應符合：

1）抗扭性能：最壞情況下，牙種植體與種植體基台的最大扭矩應符合：外連接≥50Ncm ；內連接≥70Ncm 。

2）緊固扭矩：施加最大緊固扭矩後，肉眼觀察牙種植體及配套部件，不得出現變形、斷裂現象。鬆開的最大扭矩應為最大緊固扭矩的75%以上。

3）疲勞極限：提交種植體—基台係統“最壞條件”的型號的耐疲勞試驗報告。性能驗證試驗測試條件應盡量模擬真實的口腔環境，測試方法參考 YY/T 0521 牙科學動態疲勞試驗。“最壞條件”、“最差情況”的選擇應充分考慮產品結構設計帶來的的臨床使用風險。最差情況的選擇應說明理由，必要時采用有限元分析方法並給出分析報告。

06

典型性選擇

從結構設計角度考量，牙種植體（係統）產品的典型性選擇應考慮技術指標及性能不改變、功能可以達到最齊全、結構最複雜、力學失效風險最高的產品。通常需要綜合考慮相關因素，既考慮產品結構特征、生產加工工藝、技術性能要求、配合使用產品等產品的固有特性，也要考慮產品的生物受力環境及檢測的具體試驗項目。若型號間的差異對產品性能和技術特征產生影響，應分別選取典型樣品進行全性能檢驗；也可根據差異情形選擇典型型號進行全性能檢驗，選擇其他型號進行差異性檢驗。

PART 03

種植體形態設計發展展望

與國外發達國家相比，我國的種植體市場尚處於發展階段。隨著老齡化的繼續，人民消費意識及能力的提升，我國種植體市場潛力將進一步增大。牙種植體結構設計直接或間接影響種植體的功能性、穩定性及美觀性；牙種植體結構設計進展深刻影響產業發展及臨床技術的進步， 甚至給臨床治療理念或流程帶來裏程碑式的變革；同時，對於種植體產品上市前注冊， 產品結構設計資料的全麵性和嚴謹性一定程度反映了生產企業的基礎研發能力和產品轉化能力。因此建議科研人員及生產企業加強種植體結構設計優化性的驗證能力，在研發啟動後，建立一支專業的技術團隊，對產品結構設計進行深入的基礎研究，製定科學的工藝路線和技術指標，為醫療器械注冊申報提供充分的支持性數據，並最終達到不斷改善臨床種植治療效果的目的。

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