不同加載條件下國產(chǎn)微螺釘種植體的支抗穩(wěn)定性及組織學表現(xiàn)

曾晨光，周彥恒，林久祥，丁 鵬

（1.北京大學口腔醫(yī)學院正畸科，北京 100081；2.天津市開發(fā)區(qū)泰達醫(yī)院口腔科，天津 300457）

支抗控制在正畸臨床治療中至關重要，常常決定正畸矯治的成敗。傳統(tǒng)的正畸支抗控制手段如橫腭桿、固定舌弓以及口外弓等常常存在支抗控制不足或?qū)τ诨颊咭缽男愿叩葐栴}，對于支抗要求高而合作性差的患者，往往不能達到很好的效果。與傳統(tǒng)修復種植體相比，正畸支抗種植體體積更小，植入部位更靈活［1］，植入手術更加簡單且創(chuàng)傷性小，加載方式也得到改進，更加適合正畸臨床矯治需要。自正畸支抗種植體問世以來，已逐步應用于正畸臨床治療，取得滿意療效。隨著種植體的不斷應用和研究的深入，種植體作為支抗在加載過程中是否有移動、大小如何，及是否與載荷大小有關的問題到目前為止尚未有一個明確的結(jié)論。本研究通過動物實驗對受到不同載荷的種植體進行比較，研究種植體的穩(wěn)定性及其影響因素。

1 材料與方法

1.1 實驗動物 雄性大耳白兔（北京維通利華實驗動物技術有限公司提供），體質(zhì)量（2.50±0.25）kg，清潔級，共15只，分籠安置，純凈水全顆粒飼養(yǎng)。

1.2 實驗設備和器材 微螺釘正畸支抗系統(tǒng)，包括馬達、打孔鉆、螺刀及微螺釘種植體，微螺釘種植體長度7mm，直徑1.4mm，由西安生物材料有限公司生產(chǎn)。OLYMPUS BX－40生物光學顯微鏡，ISOMENT4000型硬組織切片機。

1.3 種植體植入及加載 耳緣靜脈注射3%戊巴比妥鈉（30mg·kg－1）完成麻醉。兔后腿脛骨內(nèi)側(cè)切開皮膚，分離骨膜，暴露骨面，打孔鉆備洞，轉(zhuǎn)速500r·min－1，大量生理鹽水冷卻，使用鏍刀將微螺釘種植體旋入骨質(zhì)，常規(guī)對位縫合創(chuàng)口。整個脛骨從上到下共植入4枚種植體，相鄰種植體間距為1～2cm。相鄰的種植體為一組加力單位，以鎳鈦螺旋彈簧施加載荷。每只兔左右脛骨共植入4對（8枚）種植體，隨機施加不同載荷于這4對種植體，力值分別為0、150、300和450g。

1.4 種植體分組15只兔共植入60對（120枚）種植體，其中0、150、300和450g受力組各15對（30枚）。按照所受不同載荷將種植體分成4組，每組30枚種植體，分別命名為0g組、150g組、300g組和450g組。種植體植入后即刻加載，加載時間為20周。

1.5 種植體維護 植入后1周內(nèi)青霉素肌注80萬U·d－1，定期刷洗種植體局部。每2周氯胺酮麻醉下檢驗及校正加載力值，保持加載力值恒定。

1.6 檢查及測量項目 使用醫(yī)用鑷檢查種植體松動度。電子游標卡尺測量種植體植入后即刻加載時及加載結(jié)束后每對種植體之間距離。

1.7 組織學觀察 加力結(jié)束后雙倍劑量戊巴比妥鈉腹腔注射（60mg·kg－1）處死動物。環(huán)鋸截取種植體及周圍10mm骨組織標本，中性甲醛液固定，梯度乙醇脫水，乙醇／樹脂浸透，標本光固化樹脂包埋，鋸片、磨片、甲苯胺藍染色。生物光學顯微鏡下研究種植體－骨界面的結(jié)合方式及結(jié)合程度。

1.8 統(tǒng)計學分析 采用SPSS 13.0統(tǒng)計軟件進行統(tǒng)計分析，各組種植體加載前后位移以表示，各組種植體加載前后位移變化比較采用t檢驗。

2 結(jié) 果

2.1 各組種植體的位移變化 15只兔生理狀態(tài)良好，種植體周圍未發(fā)生炎癥或只發(fā)生輕微炎癥，未發(fā)生種植體松動和脫落現(xiàn)象。0g組、150g組和300g組種植體加載前后未發(fā)生明顯位移，分別為0.09、0.20和0.16mm（P＞0.05）。450g組種植體加載前后位移明顯，為0.60mm，加載前后比較差異具有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）。見表1。

表1 各組種植體加載前后位移Tab.1 The displacement of implants before and after loading in various groups （，l／mm）

表1 各組種植體加載前后位移Tab.1 The displacement of implants before and after loading in various groups （，l／mm）

＊P＜0.05compared with before loading.

Group Displacement Before loading After loading 0g 19.94±2.77 19.85±2.76150g 20.10±2.67 19.90±2.72300g 20.36±3.36 20.20±3.32450g 19.27±1.94 18.67±1.94＊

2.2 各組種植體加載后組織學表現(xiàn) 0和150g載荷下種植體骨組織界面大致相似，種植體與骨皮質(zhì)中的骨組織細胞直接接觸，骨細胞成熟，哈弗氏系統(tǒng)清晰可見，為層板狀結(jié)構(gòu)；在骨松質(zhì)區(qū)域，骨整合程度則相對較低。300g載荷下種植體骨皮質(zhì)界面依然是高度充分結(jié)合的成熟板狀骨界面，而且骨細胞沿種植體長軸向兩端生長，寬度明顯長于骨皮質(zhì)寬度。450g載荷下種植體骨組織界面中骨細胞向種植體兩端生長更明顯，幾乎貫穿于種植體長軸全長。在與種植體接觸顯示藍色的骨組織界面中，散在少量白色非骨整合區(qū)域。種植體在骨皮質(zhì)區(qū)域骨整合程度高，幾乎被藍色的骨組織完全包繞（圖1，見插頁三），提示骨膜下成骨。隨著載荷力值的增高，骨皮質(zhì)區(qū)發(fā)生了增生的現(xiàn)象，骨松質(zhì)區(qū)骨整合程度也升高。

3 討 論

3.1 種植體加載前的無負載愈合期 關于種植體植入后的加載時機，學術界有著不同觀點。傳統(tǒng)種植學強調(diào)種植體植入后要有一個充足的無負載愈合期，過早的加載是有害的。Branemark根據(jù)其種植體植入臨床成功經(jīng)驗提出：保持3～6個月的無負載愈合期對于種植體的成功至關重要。只有這樣，種植體才能與骨組織直接結(jié)合，即骨整合而非纖維組織包繞種植體，從而確保種植體的長期穩(wěn)定性。而Roberts等［2］則認為這個無負載愈合期應該為4個月，加載力值可達到200g。Jung等［3］對腭部種植體進行了研究，指出加載前應該有12周愈合期。但 Nakada等［4］及Mangano等［5］認為：即刻加載并不會導致骨種植體界面的軟組織結(jié)合，相反會促進骨結(jié)合。本研究所有加載種植體均為植入后即刻加載，在加力期間均保持穩(wěn)定，無松動和脫落。證明種植體植入后即刻加載是可行的。螺紋釘狀種植體由于在其旋入過程中可以對周圍骨組織產(chǎn)生擠壓作用從而牢固地與骨組織結(jié)合，獲得了良好的初級穩(wěn)定性，確保了植入后即刻加載時種植體－骨界面不會發(fā)生過度的微小移動，從而促進了骨塑形及骨改建活動，保證種植體的長期穩(wěn)定性。

3.2 種植體的穩(wěn)定性 本研究各組種植體均很穩(wěn)固，無松動和脫落發(fā)生，可以承擔持續(xù)的載荷。與其他組比較，450g組發(fā)生了較大的位移，為0.60mm，差異具有統(tǒng)計學意義，其他各組位移差異無統(tǒng)計學意義。盡管存在位移，但其程度并不足以使種植體發(fā)生松動脫落，這表明微螺釘種植體具有良好的穩(wěn)定性，可提供穩(wěn)定支抗。其原因可能是由于種植體在植入過程中發(fā)生的機械損傷所形成的一過性骨吸收，在即刻且持續(xù)加載情況下與周圍骨組織間發(fā)生了微小移動，從而產(chǎn)生位移［6－7］，隨著骨組織的修復，種植體在新的位置保持穩(wěn)定。

熊國平等［8］選用健康成年雄性雜種犬將直徑1.2mm、長度7mm的微型支抗種植釘植入雙側(cè)下頜骨第一前磨牙頰側(cè)基骨位置，即刻在兩鈦釘間以鎳鈦彈簧加載200g的力，加載時間為3個月。結(jié)果顯示實驗組釘距平均減少0.47mm，存在顯著性差異。本研究中所使用的微螺釘種植體直徑為1.4mm，表面為光滑螺紋結(jié)構(gòu)，植入部位為兔脛骨。在即刻持續(xù)加載情況下，種植體－骨界面可能發(fā)生一定程度的微小移動。研究［8－10］表明：這種微小移動在加載的最初幾天內(nèi)最為明顯，種植體發(fā)生了位移，在接下去的幾星期內(nèi)種植體穩(wěn)定在一個固定的位置，這是由于骨吸收和骨改建對于種植體起到進一步穩(wěn)定作用［11］。本研究結(jié)果顯示：在一定范圍內(nèi)加載，種植體可以保持穩(wěn)定。載荷超過一定范圍，種植體明顯發(fā)生位移。提示在應用種植體支抗的過程中，仍然要注意使用輕力，在對牙齒有效移動的同時盡量避免種植體的位移。

3.3 不同載荷下種植體－骨組織界面特點 本研究組織學結(jié)果顯示：受到不同載荷的種植體周圍都發(fā)生了一定程度的骨直接結(jié)合，但結(jié)合程度存在差異。其中，0g載荷組僅在種植體骨皮質(zhì)界面形成有效的骨整合，并未形成骨皮質(zhì)增厚。150g載荷組不僅種植體－皮質(zhì)骨界面高度骨整合，同時骨皮質(zhì)發(fā)生了一定程度的增厚。300g載荷組則發(fā)生沿種植體界面從皮質(zhì)骨向松質(zhì)骨深部的骨長入。450g組幾乎整個種植體長軸都與骨組織接觸。說明隨著載荷的增加，種植體與周圍的骨組織發(fā)生了更多有效的結(jié)合，增加了種植體的穩(wěn)定性。目前，關于不同載荷對骨整合的影響尚未得到明確的結(jié)論。本研究結(jié)果顯示：骨整合發(fā)生的部位主要在密質(zhì)骨區(qū)域，其發(fā)生機制主要為骨膜下成骨。有一些證據(jù)表明：機械刺激對于種植體的愈合起到積極的作用。Hurbert等［12］將植入股骨的有負載及無負載種植體周圍骨組織的生長進行了比較，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：無負載種植體周圍骨組織的生長很差，而有負載種植體周圍骨組織長入至種植體界面。造成這種差異的主要原因是愈合過程中存在應力。Rubin等［10］在動物實驗中比較了多孔鈦合金種植體在不同機械環(huán)境愈合過程中骨組織的生長情況。在其研究中，音頻發(fā)生器發(fā)出的正弦聲波通過震蕩器被轉(zhuǎn)化為物理性震動，該震動經(jīng)過特制夾具傳遞到種植體頂部，震動方向與種植體長軸一致，震動頻率為1～20Hz，震動振幅為150μm。每天100s的機械刺激引起了69%的骨長入。當種植體失去該機械刺激時，骨組織的向內(nèi)生長未發(fā)生，種植體－骨界面被纖維組織長入，由于廢用造成了8.3%的骨喪失。其結(jié)論是機械應力可以提高種植體的生物固定作用。本研究中，隨著載荷的增加，種植體和骨組織的結(jié)合程度也增加，說明一定范圍內(nèi)的載荷刺激，可以促進骨組織的轉(zhuǎn)化和沉積。

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