不同愈合期施加載荷對正畸微種植體穩(wěn)定性影響的研究

單麗華　周冠軍　栗興超　郄會　董福生

[摘要] 目的 探討微種植體在不同愈合時間施加載荷的生物力學性能和穩(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，實驗組微種植體于植入后即刻及愈合1、3、8周時施加載荷0.98 N，持續(xù)10周，對照組不施加載荷，分別于植入后1、3、8、10周取材。測量兩組微種植體的最大旋出扭力，以評價微種植體—骨界面結合強度，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)。結果 實驗組即刻載荷及愈合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）；對照組愈合3周的旋出扭力亦明顯低于其他組。實驗組愈合3周微種植體的表面為編織骨樣結構；而其他愈合時間施加載荷后，其表面多為板層骨樣結構。結論 微種植體植入后3周左右為穩(wěn)定性危險期，此時施加載荷不利于微種植體的穩(wěn)定。臨床應選擇微種植體的功能愈合期，即植入后即刻，或愈合1、8周后進行適度加載。

[關鍵詞] 微種植體； 載荷； 骨整合； 旋出扭力

[中圖分類號] R 739.86 [文獻標志碼] A [doi] 10.7518/hxkq.2013.06.003

微種植體支抗的出現(xiàn)為以前無法進行正畸治療的復雜病例提供了可行的治療方案。近年來，微種植體支抗在臨床上的應用已取得了快速發(fā)展[1]，但脫落情況時有發(fā)生[2]。微種植體周圍骨的生物力學特性和載荷時間是決定微種植體成功與否的關鍵因素[3]。目前較一致的結論是，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因素，結果表明，微種植體植入后初期是脫落的高風險期（決定系數(shù)R2=0.81）。由于實驗方法和手段的不同，目前微種植體植入后早期骨界面的愈合強度研究結果不一，對其植入后早期脫落的原因尚不明確。本實驗通過觀察在不同愈合時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)，比較在不同愈合時間施加載荷的微種植體—骨結合的生物力學性能。

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，質量10～15 kg，由上海新崗實驗場[批號SCXK（滬）2002—0014]提供。微種植體64枚（直徑1.5 mm，長

7 mm，型號：HAZ06，西安中邦鈦生物材料有限公司）。

1.2 實驗方法

1.2.1 實驗分組 實驗組：微種植體分別于植入后即刻施加載荷，以及愈合1、3、8周時施加載荷，持續(xù)10周，然后取材并測量旋出扭力。對照組：微種植體不施予載荷，分別于植入后1、3、8、10周后取材，測量旋出扭力。共植入64枚微種植體，實驗組及對照組各為32枚，4個不同愈合時間小組均為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。所有手術均在無菌動物手術室進行。

1.2.3 植入微種植體 植入扭力為（12±1）N·cm。用直徑1.2 mm引導鉆預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（法國Anthogyr公司）按照設計的扭力值旋入微種植體。術后禁食硬物。

1.2.4 施加載荷 實驗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：使用快速手機在微種植體附近的牙冠上磨出一圈淺溝，周圍牙面酸蝕，用結扎絲做一牽引圈，其余部分結扎在淺溝內(nèi)，用釉質粘接劑固定以保護結扎絲不脫落；用橡皮鏈連接種植體與牽引圈加力。

1.2.5 扭力實驗 將實驗動物全麻后，截取帶微種植體的下頜骨，采用便攜式扭力測試儀（FTD20CN-

S型，TOHNCI公司，日本）測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)計學分析

應用SPSS 13.0統(tǒng)計軟件進行統(tǒng)計學分析。統(tǒng)計方法采用單因素方差分析法，分析微種植體在不同愈合時間施加載荷的旋出扭力間的差異。檢驗水準為雙側α=0.05。

2 結果

2.1 臨床觀察

64枚植入的微種植體中，松動、脫落5枚，其中實驗組1枚（發(fā)生在愈合3周組），對照組4枚（植入后2～4周）。所有未脫落種植體均順利旋出，無折斷現(xiàn)象。

2.2 旋出扭力

實驗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）。實驗組即刻加載和1、8周加載組旋出扭力明顯高于對照組1、8、10周組（P<0.05），而實驗組3周與對照組3周無明顯差異（P>0.05），這表明微種植體植入后3周時穩(wěn)定性較差。

2.3 SEM觀察

對照組不同愈合時期的微種植體—骨界面形態(tài)見圖1：微種植體植入后1周，表面為片狀溶血樣物質；植入3周時可見溶血樣物質表面有大量的空泡樣結構；植入8周時可見大量排列不規(guī)則、粗細不同的膠原纖維，形成編織骨；植入10周時開始形成板層骨。

實驗組的微種植體—骨界面形態(tài)見圖2：即刻加載組微種植體表面可見初級骨單位，表現(xiàn)為球形骨樣組織；1周組微種植體表面開始形成板層骨；3周組微種植體表面可見不規(guī)則的膠原纖維及部分礦物質沉積，形成編織骨；8周組微種植體表面板層骨進一步礦化，形成致密骨組織。

3 討論

微種植體的穩(wěn)定性分為植入時骨界面機械嵌合力產(chǎn)生的初期穩(wěn)定性和隨后骨界面愈合產(chǎn)生的次級穩(wěn)定性（或稱生物學穩(wěn)定性），兩者有不同的意義。植入時達到初期穩(wěn)定性是微種植體穩(wěn)定的基礎，但不保證其一定成功。從組織學角度看，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)，測量其生物結合力的大小可以反映骨整合的強度。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域的難點，目前微種植體穩(wěn)定性研究有臨床觀察、種植體周圍骨組織形態(tài)計量學分析、X線骨結構測量及骨生物力學測試等方法，如何評價各指標之間的相關性和哪種指標更能反映出骨組織的時間變化，尚無明確結論。

植入扭力可有效地測量微種植體植入過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間后的旋出扭力、水平拉出力及軸向拉出力之間均無明顯相關性，并非預測微種植體穩(wěn)定性的有效方法[5]。螺紋微種植體的抗拉強度主要受種植體形態(tài)及螺紋周圍骨強度的影響，與種植體—骨界面愈合強度關系不大，不能靈敏、準確地反應種植體—骨界面的狀況[7]。旋出扭力測量的是種植體—骨界面抵抗剪切破壞的強度，反映的是植入一段時間后種植體骨界面的特性，扭力值越高說明種植體與骨結合的越牢固。Kim等[6]認為，旋出扭力可以更好地評價種植體—骨界面的愈合強度。

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采用一致的植入扭力作為初始標準，用旋出扭力法測量不同愈合期微種植體—骨界面的愈合強度，以期指導臨床醫(yī)生選擇微種植體植入后的等待期。本研究結果表明：微種植體植入后3周時骨界面薄弱，旋出扭力低；載荷10周后骨界面仍然為編織骨，愈合強度仍較低。這提示微種植體植入后3周時不適宜初始載荷，而即刻或愈合1周時施加載荷不影響微種植體—骨界面的愈合。這是因為微種植體植入過程造成了骨組織的損傷，使微種植體周圍1 mm范圍內(nèi)形成一層壞死骨、血塊、細胞及基質等，此后破骨細胞吸收骨界面受損傷的組織，同時成骨細胞產(chǎn)生大量編織骨提供最初連接。此時初期穩(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化，或導致纖維組織侵入，影響骨整合。有學者[8-9]對即刻載荷后骨界面的愈合過程進行研究，也發(fā)現(xiàn)愈合3～4周時骨界面穩(wěn)定性最差。雖然支抗微種植體不要求絕對穩(wěn)定，此時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，應避免此時施加初始載荷。

Deguchi等[10]研究表明，骨界面愈合初期發(fā)生了強烈的骨構塑和骨改建反應，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)測量學結果無明顯差異；而通過microCT研究則發(fā)現(xiàn)，愈合3周載荷組的微種植體—骨接觸率、微種植體周圍骨量明顯低于即刻載荷組，也提示微種植體植入后3周是穩(wěn)定性危險期。兩種研究方法結果不同，是因為骨小梁的礦化有初級和次級礦物質沉積組成，初級礦物質沉積是類骨質的礦化，能用測量骨基質和骨量的組織形態(tài)學發(fā)現(xiàn)，而次級礦物質沉積是一種緩慢的逐漸成熟的礦物質沉積，通過microCT才能測量局部礦化度和次級礦物質沉積的程度。這表明microCT法與骨組織測量學的意義不同，對種植體周圍骨量測量的時間點不同，需要結合起來理解骨界面的愈合過程。

本研究結果表明，微種植體植入后3周是穩(wěn)定性危險期，初始載荷應該避開植入后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周時施加載荷。

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（本文采編 王晴）