不同愈合期施加载荷对正畸微种植体稳定性影响的研究

单丽华　周冠军　栗兴超　郄会　董福生

[摘要] 目的 探讨微种植体在不同愈合时间施加载荷的生物力学性能和稳定性。方法 将64枚微种植体以（12±1） N·cm扭力植入在8只Beagle犬的下颌牙槽骨上，实验组微种植体于植入后即刻及愈合1、3、8周时施加载荷0.98 N，持续10周，对照组不施加载荷，分别于植入后1、3、8、10周取材。测量两组微种植体的最大旋出扭力，以评价微种植体—骨界面结合强度，旋出微种植体用扫描电子显微镜观察微种植体—骨界面的形态。结果 实验组即刻载荷及愈合1、3、8周载荷的微种植体平均最大旋出扭力分别为4.10、4.25、2.42、4.42 N·cm，其中愈合3周的旋出扭力明显低于其他组（P<0.05）；对照组愈合3周的旋出扭力亦明显低于其他组。实验组愈合3周微种植体的表面为编织骨样结构；而其他愈合时间施加载荷后，其表面多为板层骨样结构。结论 微种植体植入后3周左右为稳定性危险期，此时施加载荷不利于微种植体的稳定。临床应选择微种植体的功能愈合期，即植入后即刻，或愈合1、8周后进行适度加载。

[关键词] 微种植体； 载荷； 骨整合； 旋出扭力

[中图分类号] R 739.86 [文献标志码] A [doi] 10.7518/hxkq.2013.06.003

微种植体支抗的出现为以前无法进行正畸治疗的复杂病例提供了可行的治疗方案。近年来，微种植体支抗在临床上的应用已取得了快速发展[1]，但脱落情况时有发生[2]。微种植体周围骨的生物力学特性和载荷时间是决定微种植体成功与否的关键因素[3]。目前较一致的结论是，微种植体脱落多发生在种植体植入后的早期[2，4]。Lee等[4]采用生存分析法探讨了260枚微种植体植入的危险因素，结果表明，微种植体植入后初期是脱落的高风险期（决定系数R2=0.81）。由于实验方法和手段的不同，目前微种植体植入后早期骨界面的愈合强度研究结果不一，对其植入后早期脱落的原因尚不明确。本实验通过观察在不同愈合时间施加载荷后微种植体旋出扭力的变化及种植体—骨界面的表面形态，比较在不同愈合时间施加载荷的微种植体—骨结合的生物力学性能。

1 材料和方法

1.1 材料

8只年轻成年雄性Beagle犬，年龄1～2岁，质量10～15 kg，由上海新岗实验场[批号SCXK（沪）2002—0014]提供。微种植体64枚（直径1.5 mm，长

7 mm，型号：HAZ06，西安中邦钛生物材料有限公司）。

1.2 实验方法

1.2.1 实验分组 实验组：微种植体分别于植入后即刻施加载荷，以及愈合1、3、8周时施加载荷，持续10周，然后取材并测量旋出扭力。对照组：微种植体不施予载荷，分别于植入后1、3、8、10周后取材，测量旋出扭力。共植入64枚微种植体，实验组及对照组各为32枚，4个不同愈合时间小组均为8枚。

1.2.2 种植部位 将微种植体植入在下颌第二前磨牙到第一磨牙范围内的两邻牙牙根间，以及第一磨牙根分叉之下的牙槽骨上。所有手术均在无菌动物手术室进行。

1.2.3 植入微种植体 植入扭力为（12±1）N·cm。用直径1.2 mm引导钻预备后用配套手柄旋入微种植体，旋入的最后1～2圈换扭力手机（法国Anthogyr公司）按照设计的扭力值旋入微种植体。术后禁食硬物。

1.2.4 施加载荷 实验组微种植体施加载荷0.98 N，持续10周，每4周更换橡皮链。载荷施加的具体方法如下：使用快速手机在微种植体附近的牙冠上磨出一圈浅沟，周围牙面酸蚀，用结扎丝做一牵引圈，其余部分结扎在浅沟内，用釉质粘接剂固定以保护结扎丝不脱落；用橡皮链连接种植体与牵引圈加力。

1.2.5 扭力实验 将实验动物全麻后，截取带微种植体的下颌骨，采用便携式扭力测试仪（FTD20CN-

S型，TOHNCI公司，日本）测量微种植体旋出扭力峰值。

1.2.6 微种植体—骨界面观察 每组随机选择2枚旋出的微种植体，置于2.5%戊二醛中固定24 h，冲洗、脱水、干燥、喷金，用扫描电子显微镜（scanning electric microscope，SEM）（S-3500N型，日本日立公司）观察微种植体的表面形态。

1.3 统计学分析

应用SPSS 13.0统计软件进行统计学分析。统计方法采用单因素方差分析法，分析微种植体在不同愈合时间施加载荷的旋出扭力间的差异。检验水准为双侧α=0.05。

2 结果

2.1 临床观察

64枚植入的微种植体中，松动、脱落5枚，其中实验组1枚（发生在愈合3周组），对照组4枚（植入后2～4周）。所有未脱落种植体均顺利旋出，无折断现象。

2.2 旋出扭力

实验组微种植体在即刻加载和愈合1、3、8周加载的旋出扭力分别为（4.10±0.39）、（4.25±0.70）、（2.42±0.44）、（4.42±0.38） N·cm，其中3周组明显低于其他3组（P<0.05）。对照组微种植体植入1、3、8、10周后旋出扭力峰值分别为（3.20±0.46）、（2.48±0.33）、（3.25±0.52）、（3.32±0.57） N·cm，3周组明显低于其他3组（P<0.05）。实验组即刻加载和1、8周加载组旋出扭力明显高于对照组1、8、10周组（P<0.05），而实验组3周与对照组3周无明显差异（P>0.05），这表明微种植体植入后3周时稳定性较差。

2.3 SEM观察

对照组不同愈合时期的微种植体—骨界面形态见图1：微种植体植入后1周，表面为片状溶血样物质；植入3周时可见溶血样物质表面有大量的空泡样结构；植入8周时可见大量排列不规则、粗细不同的胶原纤维，形成编织骨；植入10周时开始形成板层骨。

实验组的微种植体—骨界面形态见图2：即刻加载组微种植体表面可见初级骨单位，表现为球形骨样组织；1周组微种植体表面开始形成板层骨；3周组微种植体表面可见不规则的胶原纤维及部分矿物质沉积，形成编织骨；8周组微种植体表面板层骨进一步矿化，形成致密骨组织。

3 讨论

微种植体的稳定性分为植入时骨界面机械嵌合力产生的初期稳定性和随后骨界面愈合产生的次级稳定性（或称生物学稳定性），两者有不同的意义。植入时达到初期稳定性是微种植体稳定的基础，但不保证其一定成功。从组织学角度看，微种植体成功与否主要取决于微种植体—骨界面这一种植体系统最薄弱的环节，测量其生物结合力的大小可以反映骨整合的强度。目前多数微种植体系统趋于“即刻载荷”，即不等待骨整合及施加载荷，但并不意味着没有或不需要骨整合。如何判断种植体稳定性一直是种植体研究领域的难点，目前微种植体稳定性研究有临床观察、种植体周围骨组织形态计量学分析、X线骨结构测量及骨生物力学测试等方法，如何评价各指标之间的相关性和哪种指标更能反映出骨组织的时间变化，尚无明确结论。

植入扭力可有效地测量微种植体植入过程中骨界面的抗力产生的初期稳定性。研究[5-7]表明，植入扭力与植入一段时间后的旋出扭力、水平拉出力及轴向拉出力之间均无明显相关性，并非预测微种植体稳定性的有效方法[5]。螺纹微种植体的抗拉强度主要受种植体形态及螺纹周围骨强度的影响，与种植体—骨界面愈合强度关系不大，不能灵敏、准确地反应种植体—骨界面的状况[7]。旋出扭力测量的是种植体—骨界面抵抗剪切破坏的强度，反映的是植入一段时间后种植体骨界面的特性，扭力值越高说明种植体与骨结合的越牢固。Kim等[6]认为，旋出扭力可以更好地评价种植体—骨界面的愈合强度。

为了探讨微种植体植入后不同愈合期载荷的稳定性，本研究植入微种植体时采用一致的植入扭力作为初始标准，用旋出扭力法测量不同愈合期微种植体—骨界面的愈合强度，以期指导临床医生选择微种植体植入后的等待期。本研究结果表明：微种植体植入后3周时骨界面薄弱，旋出扭力低；载荷10周后骨界面仍然为编织骨，愈合强度仍较低。这提示微种植体植入后3周时不适宜初始载荷，而即刻或愈合1周时施加载荷不影响微种植体—骨界面的愈合。这是因为微种植体植入过程造成了骨组织的损伤，使微种植体周围1 mm范围内形成一层坏死骨、血块、细胞及基质等，此后破骨细胞吸收骨界面受损伤的组织，同时成骨细胞产生大量编织骨提供最初连接。此时初期稳定性降低，生物稳定性尚未建立，骨界面是薄弱环节，稳定性载荷的极限低，超载就可能影响编织骨向板层骨的转化，或导致纤维组织侵入，影响骨整合。有学者[8-9]对即刻载荷后骨界面的愈合过程进行研究，也发现愈合3～4周时骨界面稳定性最差。虽然支抗微种植体不要求绝对稳定，此时施加载荷也不一定造成微种植体脱落，但为了提高稳定性，应避免此时施加初始载荷。

Deguchi等[10]研究表明，骨界面愈合初期发生了强烈的骨构塑和骨改建反应，有较高的骨接触率，骨界面主要是不成熟的编织骨；6周后骨接触率降低，编织骨向板层骨转化。Cha等[11]发现，即刻载荷与愈合3周载荷的骨界面组织形态测量学结果无明显差异；而通过microCT研究则发现，愈合3周载荷组的微种植体—骨接触率、微种植体周围骨量明显低于即刻载荷组，也提示微种植体植入后3周是稳定性危险期。两种研究方法结果不同，是因为骨小梁的矿化有初级和次级矿物质沉积组成，初级矿物质沉积是类骨质的矿化，能用测量骨基质和骨量的组织形态学发现，而次级矿物质沉积是一种缓慢的逐渐成熟的矿物质沉积，通过microCT才能测量局部矿化度和次级矿物质沉积的程度。这表明microCT法与骨组织测量学的意义不同，对种植体周围骨量测量的时间点不同，需要结合起来理解骨界面的愈合过程。

本研究结果表明，微种植体植入后3周是稳定性危险期，初始载荷应该避开植入后3周左右。如果临床微种植体植入后初期稳定性好，可以植入后即刻或愈合1、8周时施加载荷。

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（本文采编 王晴）