單麗華　周冠軍　栗興超　郄會(huì)　董福生

[摘要] 目的 探討微種植體在不同愈合時(shí)間施加載荷的生物力學(xué)性能和穩(wěn)定性。方法 將64枚微種植體以（12±1） N·cm扭力植入在8只Beagle犬的下頜牙槽骨上，實(shí)驗(yàn)組微種植體于植入后即刻及愈合1、3、8周時(shí)施加載荷0.98 N，持續(xù)10周，對(duì)照組不施加載荷，分別于植入后1、3、8、10周取材。測(cè)量?jī)山M微種植體的最大旋出扭力，以評(píng)價(jià)微種植體—骨界面結(jié)合強(qiáng)度，旋出微種植體用掃描電子顯微鏡觀察微種植體—骨界面的形態(tài)。結(jié)果 實(shí)驗(yàn)組即刻載荷及愈合1、3、8周載荷的微種植體平均最大旋出扭力分別為4.10、4.25、2.42、4.42 N·cm，其中愈合3周的旋出扭力明顯低于其他組（P<0.05）；對(duì)照組愈合3周的旋出扭力亦明顯低于其他組。實(shí)驗(yàn)組愈合3周微種植體的表面為編織骨樣結(jié)構(gòu)；而其他愈合時(shí)間施加載荷后，其表面多為板層骨樣結(jié)構(gòu)。結(jié)論 微種植體植入后3周左右為穩(wěn)定性危險(xiǎn)期，此時(shí)施加載荷不利于微種植體的穩(wěn)定。臨床應(yīng)選擇微種植體的功能愈合期，即植入后即刻，或愈合1、8周后進(jìn)行適度加載。

[關(guān)鍵詞] 微種植體； 載荷； 骨整合； 旋出扭力

[中圖分類(lèi)號(hào)] R 739.86 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A [doi] 10.7518/hxkq.2013.06.003

微種植體支抗的出現(xiàn)為以前無(wú)法進(jìn)行正畸治療的復(fù)雜病例提供了可行的治療方案。近年來(lái)，微種植體支抗在臨床上的應(yīng)用已取得了快速發(fā)展[1]，但脫落情況時(shí)有發(fā)生[2]。微種植體周?chē)堑纳锪W(xué)特性和載荷時(shí)間是決定微種植體成功與否的關(guān)鍵因素[3]。目前較一致的結(jié)論是，微種植體脫落多發(fā)生在種植體植入后的早期[2，4]。Lee等[4]采用生存分析法探討了260枚微種植體植入的危險(xiǎn)因素，結(jié)果表明，微種植體植入后初期是脫落的高風(fēng)險(xiǎn)期（決定系數(shù)R2=0.81）。由于實(shí)驗(yàn)方法和手段的不同，目前微種植體植入后早期骨界面的愈合強(qiáng)度研究結(jié)果不一，對(duì)其植入后早期脫落的原因尚不明確。本實(shí)驗(yàn)通過(guò)觀察在不同愈合時(shí)間施加載荷后微種植體旋出扭力的變化及種植體—骨界面的表面形態(tài)，比較在不同愈合時(shí)間施加載荷的微種植體—骨結(jié)合的生物力學(xué)性能。

1 材料和方法

1.1 材料

8只年輕成年雄性Beagle犬，年齡1～2歲，質(zhì)量10～15 kg，由上海新崗實(shí)驗(yàn)場(chǎng)[批號(hào)SCXK（滬）2002—0014]提供。微種植體64枚（直徑1.5 mm，長(zhǎng)

7 mm，型號(hào)：HAZ06，西安中邦鈦生物材料有限公司）。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 實(shí)驗(yàn)分組 實(shí)驗(yàn)組：微種植體分別于植入后即刻施加載荷，以及愈合1、3、8周時(shí)施加載荷，持續(xù)10周，然后取材并測(cè)量旋出扭力。對(duì)照組：微種植體不施予載荷，分別于植入后1、3、8、10周后取材，測(cè)量旋出扭力。共植入64枚微種植體，實(shí)驗(yàn)組及對(duì)照組各為32枚，4個(gè)不同愈合時(shí)間小組均為8枚。

1.2.2 種植部位 將微種植體植入在下頜第二前磨牙到第一磨牙范圍內(nèi)的兩鄰牙牙根間，以及第一磨牙根分叉之下的牙槽骨上。所有手術(shù)均在無(wú)菌動(dòng)物手術(shù)室進(jìn)行。

1.2.3 植入微種植體 植入扭力為（12±1）N·cm。用直徑1.2 mm引導(dǎo)鉆預(yù)備后用配套手柄旋入微種植體，旋入的最后1～2圈換扭力手機(jī)（法國(guó)Anthogyr公司）按照設(shè)計(jì)的扭力值旋入微種植體。術(shù)后禁食硬物。

1.2.4 施加載荷 實(shí)驗(yàn)組微種植體施加載荷0.98 N，持續(xù)10周，每4周更換橡皮鏈。載荷施加的具體方法如下：使用快速手機(jī)在微種植體附近的牙冠上磨出一圈淺溝，周?chē)烂嫠嵛g，用結(jié)扎絲做一牽引圈，其余部分結(jié)扎在淺溝內(nèi)，用釉質(zhì)粘接劑固定以保護(hù)結(jié)扎絲不脫落；用橡皮鏈連接種植體與牽引圈加力。

1.2.5 扭力實(shí)驗(yàn) 將實(shí)驗(yàn)動(dòng)物全麻后，截取帶微種植體的下頜骨，采用便攜式扭力測(cè)試儀（FTD20CN-

S型，TOHNCI公司，日本）測(cè)量微種植體旋出扭力峰值。

1.2.6 微種植體—骨界面觀察 每組隨機(jī)選擇2枚旋出的微種植體，置于2.5%戊二醛中固定24 h，沖洗、脫水、干燥、噴金，用掃描電子顯微鏡（scanning electric microscope，SEM）（S-3500N型，日本日立公司）觀察微種植體的表面形態(tài)。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

應(yīng)用SPSS 13.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。統(tǒng)計(jì)方法采用單因素方差分析法，分析微種植體在不同愈合時(shí)間施加載荷的旋出扭力間的差異。檢驗(yàn)水準(zhǔn)為雙側(cè)α=0.05。

2 結(jié)果

2.1 臨床觀察

64枚植入的微種植體中，松動(dòng)、脫落5枚，其中實(shí)驗(yàn)組1枚（發(fā)生在愈合3周組），對(duì)照組4枚（植入后2～4周）。所有未脫落種植體均順利旋出，無(wú)折斷現(xiàn)象。

2.2 旋出扭力

實(shí)驗(yàn)組微種植體在即刻加載和愈合1、3、8周加載的旋出扭力分別為（4.10±0.39）、（4.25±0.70）、（2.42±0.44）、（4.42±0.38） N·cm，其中3周組明顯低于其他3組（P<0.05）。對(duì)照組微種植體植入1、3、8、10周后旋出扭力峰值分別為（3.20±0.46）、（2.48±0.33）、（3.25±0.52）、（3.32±0.57） N·cm，3周組明顯低于其他3組（P<0.05）。實(shí)驗(yàn)組即刻加載和1、8周加載組旋出扭力明顯高于對(duì)照組1、8、10周組（P<0.05），而實(shí)驗(yàn)組3周與對(duì)照組3周無(wú)明顯差異（P>0.05），這表明微種植體植入后3周時(shí)穩(wěn)定性較差。

2.3 SEM觀察

對(duì)照組不同愈合時(shí)期的微種植體—骨界面形態(tài)見(jiàn)圖1：微種植體植入后1周，表面為片狀溶血樣物質(zhì)；植入3周時(shí)可見(jiàn)溶血樣物質(zhì)表面有大量的空泡樣結(jié)構(gòu)；植入8周時(shí)可見(jiàn)大量排列不規(guī)則、粗細(xì)不同的膠原纖維，形成編織骨；植入10周時(shí)開(kāi)始形成板層骨。

實(shí)驗(yàn)組的微種植體—骨界面形態(tài)見(jiàn)圖2：即刻加載組微種植體表面可見(jiàn)初級(jí)骨單位，表現(xiàn)為球形骨樣組織；1周組微種植體表面開(kāi)始形成板層骨；3周組微種植體表面可見(jiàn)不規(guī)則的膠原纖維及部分礦物質(zhì)沉積，形成編織骨；8周組微種植體表面板層骨進(jìn)一步礦化，形成致密骨組織。

3 討論

微種植體的穩(wěn)定性分為植入時(shí)骨界面機(jī)械嵌合力產(chǎn)生的初期穩(wěn)定性和隨后骨界面愈合產(chǎn)生的次級(jí)穩(wěn)定性（或稱生物學(xué)穩(wěn)定性），兩者有不同的意義。植入時(shí)達(dá)到初期穩(wěn)定性是微種植體穩(wěn)定的基礎(chǔ)，但不保證其一定成功。從組織學(xué)角度看，微種植體成功與否主要取決于微種植體—骨界面這一種植體系統(tǒng)最薄弱的環(huán)節(jié)，測(cè)量其生物結(jié)合力的大小可以反映骨整合的強(qiáng)度。目前多數(shù)微種植體系統(tǒng)趨于“即刻載荷”，即不等待骨整合及施加載荷，但并不意味著沒(méi)有或不需要骨整合。如何判斷種植體穩(wěn)定性一直是種植體研究領(lǐng)域的難點(diǎn)，目前微種植體穩(wěn)定性研究有臨床觀察、種植體周?chē)墙M織形態(tài)計(jì)量學(xué)分析、X線骨結(jié)構(gòu)測(cè)量及骨生物力學(xué)測(cè)試等方法，如何評(píng)價(jià)各指標(biāo)之間的相關(guān)性和哪種指標(biāo)更能反映出骨組織的時(shí)間變化，尚無(wú)明確結(jié)論。

植入扭力可有效地測(cè)量微種植體植入過(guò)程中骨界面的抗力產(chǎn)生的初期穩(wěn)定性。研究[5-7]表明，植入扭力與植入一段時(shí)間后的旋出扭力、水平拉出力及軸向拉出力之間均無(wú)明顯相關(guān)性，并非預(yù)測(cè)微種植體穩(wěn)定性的有效方法[5]。螺紋微種植體的抗拉強(qiáng)度主要受種植體形態(tài)及螺紋周?chē)菑?qiáng)度的影響，與種植體—骨界面愈合強(qiáng)度關(guān)系不大，不能靈敏、準(zhǔn)確地反應(yīng)種植體—骨界面的狀況[7]。旋出扭力測(cè)量的是種植體—骨界面抵抗剪切破壞的強(qiáng)度，反映的是植入一段時(shí)間后種植體骨界面的特性，扭力值越高說(shuō)明種植體與骨結(jié)合的越牢固。Kim等[6]認(rèn)為，旋出扭力可以更好地評(píng)價(jià)種植體—骨界面的愈合強(qiáng)度。

為了探討微種植體植入后不同愈合期載荷的穩(wěn)定性，本研究植入微種植體時(shí)采用一致的植入扭力作為初始標(biāo)準(zhǔn)，用旋出扭力法測(cè)量不同愈合期微種植體—骨界面的愈合強(qiáng)度，以期指導(dǎo)臨床醫(yī)生選擇微種植體植入后的等待期。本研究結(jié)果表明：微種植體植入后3周時(shí)骨界面薄弱，旋出扭力低；載荷10周后骨界面仍然為編織骨，愈合強(qiáng)度仍較低。這提示微種植體植入后3周時(shí)不適宜初始載荷，而即刻或愈合1周時(shí)施加載荷不影響微種植體—骨界面的愈合。這是因?yàn)槲⒎N植體植入過(guò)程造成了骨組織的損傷，使微種植體周?chē)? mm范圍內(nèi)形成一層壞死骨、血塊、細(xì)胞及基質(zhì)等，此后破骨細(xì)胞吸收骨界面受損傷的組織，同時(shí)成骨細(xì)胞產(chǎn)生大量編織骨提供最初連接。此時(shí)初期穩(wěn)定性降低，生物穩(wěn)定性尚未建立，骨界面是薄弱環(huán)節(jié)，穩(wěn)定性載荷的極限低，超載就可能影響編織骨向板層骨的轉(zhuǎn)化，或?qū)е吕w維組織侵入，影響骨整合。有學(xué)者[8-9]對(duì)即刻載荷后骨界面的愈合過(guò)程進(jìn)行研究，也發(fā)現(xiàn)愈合3～4周時(shí)骨界面穩(wěn)定性最差。雖然支抗微種植體不要求絕對(duì)穩(wěn)定，此時(shí)施加載荷也不一定造成微種植體脫落，但為了提高穩(wěn)定性，應(yīng)避免此時(shí)施加初始載荷。

Deguchi等[10]研究表明，骨界面愈合初期發(fā)生了強(qiáng)烈的骨構(gòu)塑和骨改建反應(yīng)，有較高的骨接觸率，骨界面主要是不成熟的編織骨；6周后骨接觸率降低，編織骨向板層骨轉(zhuǎn)化。Cha等[11]發(fā)現(xiàn)，即刻載荷與愈合3周載荷的骨界面組織形態(tài)測(cè)量學(xué)結(jié)果無(wú)明顯差異；而通過(guò)microCT研究則發(fā)現(xiàn)，愈合3周載荷組的微種植體—骨接觸率、微種植體周?chē)橇棵黠@低于即刻載荷組，也提示微種植體植入后3周是穩(wěn)定性危險(xiǎn)期。兩種研究方法結(jié)果不同，是因?yàn)楣切×旱牡V化有初級(jí)和次級(jí)礦物質(zhì)沉積組成，初級(jí)礦物質(zhì)沉積是類(lèi)骨質(zhì)的礦化，能用測(cè)量骨基質(zhì)和骨量的組織形態(tài)學(xué)發(fā)現(xiàn)，而次級(jí)礦物質(zhì)沉積是一種緩慢的逐漸成熟的礦物質(zhì)沉積，通過(guò)microCT才能測(cè)量局部礦化度和次級(jí)礦物質(zhì)沉積的程度。這表明microCT法與骨組織測(cè)量學(xué)的意義不同，對(duì)種植體周?chē)橇繙y(cè)量的時(shí)間點(diǎn)不同，需要結(jié)合起來(lái)理解骨界面的愈合過(guò)程。

本研究結(jié)果表明，微種植體植入后3周是穩(wěn)定性危險(xiǎn)期，初始載荷應(yīng)該避開(kāi)植入后3周左右。如果臨床微種植體植入后初期穩(wěn)定性好，可以植入后即刻或愈合1、8周時(shí)施加載荷。

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（本文采編 王晴）