设计种植体

你做过髋关节置换术或植牙手术吗?或者认识这样的人?你知道它们是用什么做的吗，或者是怎么做的?本周，我们将探索保持健康的有益材料。首先，张开嘴!艾玛·希尔迪亚德去看了牙医尼克·威廉姆斯。此外，伦敦大学学院制造研究所的材料工程师佐伊·劳克林(Zoe Laughlin)说。

艾玛-大多数牙医建议我们每天刷牙两次，每次两分钟。但成年人平均只花70秒左右的时间来刷牙。不良的口腔卫生会导致蛀牙和牙龈疾病，如果不及时治疗，可能会导致牙齿脱落。我想知道牙医现在用什么来替换掉的牙齿。还有什么比去剑桥当地的牙医诊所找答案更好的方法呢?

尼克-嗨，艾玛，欢迎来到德文郡之家，我是尼克·威廉姆斯。你愿意进来坐一下吗?

艾玛:尼克把椅子摇起来，这样我就不会躺着了，我让他解释一下什么是植牙。

尼克:植牙是我们替代天然牙齿的最好方法。从历史上看，人们可能会缺一颗牙齿，你必须在两边准备牙齿，为桥梁让路，这是非常具有破坏性的。植牙的好处是它是独立的，所以你不必破坏任何一侧的自然牙齿结构。

埃玛-尼克给我看了一个植牙的例子，看起来就像一颗普通的白牙，它的底部连着一个金属螺丝。最初，金属螺钉被放置在口腔内，然后在晚些时候安装冠。我很不情愿地问他金属螺丝是怎么固定在嘴里的。

尼克:在缺牙的地方，你钻一个小洞来接受种植体，你把种植体放进去，就像你把一块木头拧进去一样。一个标准的植入物直径大约是4毫米，所以你准备一个3.5毫米的地方，所以植入物比你准备的地方稍微大一点。你把它放进去，用一个缓慢的扭矩，会有非常轻微的骨压缩，但你不想要太多，这样它就足够稳定，可以在最初的愈合阶段被抓住。

然后，艾玛-尼克解释了你的身体对植入物的反应，以及我们如何利用身体的反应来确保植入物足够安全，不会晃动。

尼克:例如，当你骨折时，你会在那个地方形成一个血凝块，随着时间的推移，这个血凝块会变成新的骨头。在准备植入的部位也有类似的过程。血液在植入物上生长，然后慢慢变成骨头，通常我们要等六周到三个月。然后，骨头足够坚硬，可以在植入物固定装置上留下印记，并获得专门用于顶部的冠。

Emma -金属螺丝是由钛合金制成的，是专门为人体设计的。我问伦敦大学学院的材料工程师佐伊·劳克林(Zoey Laughlin)，为什么钛是一种用于医疗植入物的好金属。

Zoe -在体内使用很好，因为它基本上被描述为生物相容性，身体不会排斥它。想象一下，如果你受伤了，体内有碎片或金属碎片，你的身体会慢慢消化，慢慢地排斥这些异物。但钛不会这样，所以植入体内是安全的，身体不会试图以某种方式排出它。它也非常坚固和轻便。如果你在做一个髋关节，你不会突然把它植入你右手的重量增加一倍。

Emma -钛也非常耐腐蚀，这意味着它不会像铁一样生锈。由于其独特的性能，钛合金被用于各种医疗植入物，从牙齿到髋关节和膝关节植入物。这些植入物通常是复杂的形状，比如螺丝钉。这些都需要一种特殊的加工过程，称为CNC铣削。这些机器使用旋转切割机从大块材料中去除材料。

Zoe:他们会有一个电脑生成的CAD文件，是他们想要定制的特定形状，然后你会把钛磨成那个形状。这通常会导致相当多的浪费，因为，你可以想象，你把它磨成一个固体块。然后很多材料就丢失了。当你磨碎它们时，它偶尔会使东西变弱，因为你在材料中产生了许多微小的应力和应变，这些应力和应变后来会断裂。现在有人正在研究用钛进行3D打印。这是一种从盒子里的钛粉开始的技术。我稍微简化了一下，但是想象一下，你有一大桶粉末金属，你向它发射一束激光，金属会在激光束聚焦的地方熔化。你发射，发射，发射，然后你用激光照射一层粉末，它就融合在一起了。然后你在表面上再沉积一层粉末，就像筛面粉一样，然后再用激光把它炸开，这样做几千次，你就开始建立这些融合的3D打印钛物体。

艾玛-一旦螺钉做好并植入，牙冠怎么办?附着在螺钉顶部的钻头，看起来像一颗牙齿。那是用什么做的，又是怎么做的?

佐伊:那可以是一个完全陶瓷的物体，最初是一个小立方体。他们对你的口腔和他们想要复制的牙齿进行扫描，然后他们可以制作一个他们想要的牙齿形状的虚拟模型然后他们把它送到一个小小的中枢神经系统工厂，这个工厂可以雕刻出完美的小牙齿，可以用各种白色和米色的色调来制作，和你的牙齿颜色完全匹配。所以这是一个非常不显眼的植牙。

艾玛-好了，你知道了。能深入了解帮助我们咀嚼的物质是件好事。但这并不是你不刷牙的借口。