不同加载条件下国产微螺钉种植体的支抗稳定性及组织学表现

曾晨光，周彦恒，林久祥，丁 鹏

（1.北京大学口腔医学院正畸科，北京 100081；2.天津市开发区泰达医院口腔科，天津 300457）

支抗控制在正畸临床治疗中至关重要，常常决定正畸矫治的成败。传统的正畸支抗控制手段如横腭杆、固定舌弓以及口外弓等常常存在支抗控制不足或对于患者依从性高等问题，对于支抗要求高而合作性差的患者，往往不能达到很好的效果。与传统修复种植体相比，正畸支抗种植体体积更小，植入部位更灵活［1］，植入手术更加简单且创伤性小，加载方式也得到改进，更加适合正畸临床矫治需要。自正畸支抗种植体问世以来，已逐步应用于正畸临床治疗，取得满意疗效。随着种植体的不断应用和研究的深入，种植体作为支抗在加载过程中是否有移动、大小如何，及是否与载荷大小有关的问题到目前为止尚未有一个明确的结论。本研究通过动物实验对受到不同载荷的种植体进行比较，研究种植体的稳定性及其影响因素。

1 材料与方法

1.1 实验动物 雄性大耳白兔（北京维通利华实验动物技术有限公司提供），体质量（2.50±0.25）kg，清洁级，共15只，分笼安置，纯净水全颗粒饲养。

1.2 实验设备和器材 微螺钉正畸支抗系统，包括马达、打孔钻、螺刀及微螺钉种植体，微螺钉种植体长度7mm，直径1.4mm，由西安生物材料有限公司生产。OLYMPUS BX－40生物光学显微镜，ISOMENT4000型硬组织切片机。

1.3 种植体植入及加载 耳缘静脉注射3%戊巴比妥钠（30mg·kg－1）完成麻醉。兔后腿胫骨内侧切开皮肤，分离骨膜，暴露骨面，打孔钻备洞，转速500r·min－1，大量生理盐水冷却，使用镙刀将微螺钉种植体旋入骨质，常规对位缝合创口。整个胫骨从上到下共植入4枚种植体，相邻种植体间距为1～2cm。相邻的种植体为一组加力单位，以镍钛螺旋弹簧施加载荷。每只兔左右胫骨共植入4对（8枚）种植体，随机施加不同载荷于这4对种植体，力值分别为0、150、300和450g。

1.4 种植体分组15只兔共植入60对（120枚）种植体，其中0、150、300和450g受力组各15对（30枚）。按照所受不同载荷将种植体分成4组，每组30枚种植体，分别命名为0g组、150g组、300g组和450g组。种植体植入后即刻加载，加载时间为20周。

1.5 种植体维护 植入后1周内青霉素肌注80万U·d－1，定期刷洗种植体局部。每2周氯胺酮麻醉下检验及校正加载力值，保持加载力值恒定。

1.6 检查及测量项目 使用医用镊检查种植体松动度。电子游标卡尺测量种植体植入后即刻加载时及加载结束后每对种植体之间距离。

1.7 组织学观察 加力结束后双倍剂量戊巴比妥钠腹腔注射（60mg·kg－1）处死动物。环锯截取种植体及周围10mm骨组织标本，中性甲醛液固定，梯度乙醇脱水，乙醇／树脂浸透，标本光固化树脂包埋，锯片、磨片、甲苯胺蓝染色。生物光学显微镜下研究种植体－骨界面的结合方式及结合程度。

1.8 统计学分析 采用SPSS 13.0统计软件进行统计分析，各组种植体加载前后位移以表示，各组种植体加载前后位移变化比较采用t检验。

2 结 果

2.1 各组种植体的位移变化 15只兔生理状态良好，种植体周围未发生炎症或只发生轻微炎症，未发生种植体松动和脱落现象。0g组、150g组和300g组种植体加载前后未发生明显位移，分别为0.09、0.20和0.16mm（P＞0.05）。450g组种植体加载前后位移明显，为0.60mm，加载前后比较差异具有统计学意义（P＜0.05）。见表1。

表1 各组种植体加载前后位移Tab.1 The displacement of implants before and after loading in various groups （，l／mm）

表1 各组种植体加载前后位移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 各组种植体加载后组织学表现 0和150g载荷下种植体骨组织界面大致相似，种植体与骨皮质中的骨组织细胞直接接触，骨细胞成熟，哈弗氏系统清晰可见，为层板状结构；在骨松质区域，骨整合程度则相对较低。300g载荷下种植体骨皮质界面依然是高度充分结合的成熟板状骨界面，而且骨细胞沿种植体长轴向两端生长，宽度明显长于骨皮质宽度。450g载荷下种植体骨组织界面中骨细胞向种植体两端生长更明显，几乎贯穿于种植体长轴全长。在与种植体接触显示蓝色的骨组织界面中，散在少量白色非骨整合区域。种植体在骨皮质区域骨整合程度高，几乎被蓝色的骨组织完全包绕（图1，见插页三），提示骨膜下成骨。随着载荷力值的增高，骨皮质区发生了增生的现象，骨松质区骨整合程度也升高。

3 讨 论

3.1 种植体加载前的无负载愈合期 关于种植体植入后的加载时机，学术界有着不同观点。传统种植学强调种植体植入后要有一个充足的无负载愈合期，过早的加载是有害的。Branemark根据其种植体植入临床成功经验提出：保持3～6个月的无负载愈合期对于种植体的成功至关重要。只有这样，种植体才能与骨组织直接结合，即骨整合而非纤维组织包绕种植体，从而确保种植体的长期稳定性。而Roberts等［2］则认为这个无负载愈合期应该为4个月，加载力值可达到200g。Jung等［3］对腭部种植体进行了研究，指出加载前应该有12周愈合期。但 Nakada等［4］及Mangano等［5］认为：即刻加载并不会导致骨种植体界面的软组织结合，相反会促进骨结合。本研究所有加载种植体均为植入后即刻加载，在加力期间均保持稳定，无松动和脱落。证明种植体植入后即刻加载是可行的。螺纹钉状种植体由于在其旋入过程中可以对周围骨组织产生挤压作用从而牢固地与骨组织结合，获得了良好的初级稳定性，确保了植入后即刻加载时种植体－骨界面不会发生过度的微小移动，从而促进了骨塑形及骨改建活动，保证种植体的长期稳定性。

3.2 种植体的稳定性 本研究各组种植体均很稳固，无松动和脱落发生，可以承担持续的载荷。与其他组比较，450g组发生了较大的位移，为0.60mm，差异具有统计学意义，其他各组位移差异无统计学意义。尽管存在位移，但其程度并不足以使种植体发生松动脱落，这表明微螺钉种植体具有良好的稳定性，可提供稳定支抗。其原因可能是由于种植体在植入过程中发生的机械损伤所形成的一过性骨吸收，在即刻且持续加载情况下与周围骨组织间发生了微小移动，从而产生位移［6－7］，随着骨组织的修复，种植体在新的位置保持稳定。

熊国平等［8］选用健康成年雄性杂种犬将直径1.2mm、长度7mm的微型支抗种植钉植入双侧下颌骨第一前磨牙颊侧基骨位置，即刻在两钛钉间以镍钛弹簧加载200g的力，加载时间为3个月。结果显示实验组钉距平均减少0.47mm，存在显著性差异。本研究中所使用的微螺钉种植体直径为1.4mm，表面为光滑螺纹结构，植入部位为兔胫骨。在即刻持续加载情况下，种植体－骨界面可能发生一定程度的微小移动。研究［8－10］表明：这种微小移动在加载的最初几天内最为明显，种植体发生了位移，在接下去的几星期内种植体稳定在一个固定的位置，这是由于骨吸收和骨改建对于种植体起到进一步稳定作用［11］。本研究结果显示：在一定范围内加载，种植体可以保持稳定。载荷超过一定范围，种植体明显发生位移。提示在应用种植体支抗的过程中，仍然要注意使用轻力，在对牙齿有效移动的同时尽量避免种植体的位移。

3.3 不同载荷下种植体－骨组织界面特点 本研究组织学结果显示：受到不同载荷的种植体周围都发生了一定程度的骨直接结合，但结合程度存在差异。其中，0g载荷组仅在种植体骨皮质界面形成有效的骨整合，并未形成骨皮质增厚。150g载荷组不仅种植体－皮质骨界面高度骨整合，同时骨皮质发生了一定程度的增厚。300g载荷组则发生沿种植体界面从皮质骨向松质骨深部的骨长入。450g组几乎整个种植体长轴都与骨组织接触。说明随着载荷的增加，种植体与周围的骨组织发生了更多有效的结合，增加了种植体的稳定性。目前，关于不同载荷对骨整合的影响尚未得到明确的结论。本研究结果显示：骨整合发生的部位主要在密质骨区域，其发生机制主要为骨膜下成骨。有一些证据表明：机械刺激对于种植体的愈合起到积极的作用。Hurbert等［12］将植入股骨的有负载及无负载种植体周围骨组织的生长进行了比较，结果发现：无负载种植体周围骨组织的生长很差，而有负载种植体周围骨组织长入至种植体界面。造成这种差异的主要原因是愈合过程中存在应力。Rubin等［10］在动物实验中比较了多孔钛合金种植体在不同机械环境愈合过程中骨组织的生长情况。在其研究中，音频发生器发出的正弦声波通过震荡器被转化为物理性震动，该震动经过特制夹具传递到种植体顶部，震动方向与种植体长轴一致，震动频率为1～20Hz，震动振幅为150μm。每天100s的机械刺激引起了69%的骨长入。当种植体失去该机械刺激时，骨组织的向内生长未发生，种植体－骨界面被纤维组织长入，由于废用造成了8.3%的骨丧失。其结论是机械应力可以提高种植体的生物固定作用。本研究中，随着载荷的增加，种植体和骨组织的结合程度也增加，说明一定范围内的载荷刺激，可以促进骨组织的转化和沉积。

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［2］Roberts WE，Nelson CL，Goodacre CJ.Rigid implant anchorage to close a mandibular first molar extraction site［J］.J Clin Orthod，1994，28（12）：693－704.

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