颌骨不同骨质区域对种植体表面的接触成骨的影响

赖春花 徐淑兰 许言 程鸣威 朱培君 何逸恒

南方医科大学口腔医院（广州510280）

当种植体植入颌骨后，其骨整合有两种不同的成骨方式，一种是由成骨细胞和种植体接触后直接分泌骨基质，沿着种植体表面向种植窝内的旧骨组织表面生长［1-3］，即接触成骨（contact osteogenesis），另一种则称之为距离成骨（distance osteogenesis），从原骨壁向着种植体方向的分泌新生骨基质，这些新生骨质最终在种植体表面附着进一步形成骨整合［1-3］。长期成功的骨整合必须对种植体周围组织进行快速重建，以确保种植体的生物稳定性［4-6］。研究显示，种植体的稳定性在植入一个月后会降低，继而影响穿龈愈合植体的成功率。而接触成骨可以在种植体表面，直接快速地形成编制骨，有利于提高种植体愈合阶段的早期稳定性［4-5］，从而增加种植成功率。除此之外，在骨形成速度方面，据文献报道接触成骨的速度相较于距离成骨快30%［7-8］，有利于植体快速完成骨整合。然而，接触成骨不仅受植体本身特性影响，还与受区特性密切相关。现有研究已证实种植体处于不同的颌骨解剖位置，成骨效果也会受不同骨小梁结构的影响［8-10］，本实验拟在Beagle犬下颌骨内植入经喷砂酸蚀表面处理的种植体，进一步观察不同下颌骨部位的成骨差异，为临床上种植体植入位点的选择提供相应理论依据及参考。

1 材料与方法

1.1 主要材料和设备WEGO种植体（表面经喷砂酸蚀处理），3.8 mm×9 mm，FRIOS种植机，手术刀柄，刀片，种植器械盒，持针器，1号丝线，组织剪，骨膜剥离器，血管钳。

1.2 实验动物及分组Beagle犬，健康15月龄雄性，体质量为16～17 kg，共4只。拔除双侧下颌第二前磨牙至第一磨牙后3个月，通过随机数字表设置分组为2周组、4周组，每组各2只。计划在犬下颌骨植入10颗种植体，共植入40颗，其中有20颗种植体经过SLA表面处理，各组分别10颗。

1.2.1 种植手术严格遵循外科无菌操作原则，对Beagle犬进行注射麻醉，常规消毒铺巾，在犬下颌骨牙槽嵴顶处进行切开翻瓣，并暴露骨面，避开尖牙牙根，同时在第一前磨牙1 cm处，球钻定位逐级预备种植窝，植入种植体，初期扭力约10 N，取出中央螺丝同时在放置埋入式愈合基台后缝合创口。

1.3 实验标本取材及观察在手术后2周和4周各处死两只犬，获取带种植体的犬下颌骨，经过固定后分离标本，制作切片，待干燥后进行染色，光学显微镜观察。

使用Image⁃Pro Express 6.0软件检测以下区域：种植体螺纹凹槽底部距离皮质骨300 μm的区域；距离约300～600 μm的区域；距离>600 μm的区域；并对每一区域的种植体⁃骨结合率（bone⁃implant contact，BIC）、螺纹内的新生骨面积百分数（bone area，BA）进行记录并统计。

1.4 统计学方法测量结果用（）表示，采用Spss 13.0统计分析软件。当数据满足正态分布时，采用析因设计方差分析。采用单因素方差分析，P<0.05时差异有统计学意义。

2 结果

2.1 放射学观察植入种植体2周后，取植入种植体粗螺纹的上、中、下段横断面图，经过观察后发现，在2周后，从上、中、下段，随着种植体与皮质骨距离的依次增加，与之相对应的种植体周围骨质也逐渐稀疏。植入4周后种植体周围相比植入2周时观察到有较多新骨生成，与2周结果一致：即随着与皮质骨的距离的增加，种植体周围骨质逐渐稀疏减少（图1）。

图1 植入种植体2周、4周后，种植体粗螺纹上、中、下段CT横断面图Fig.1 Micro⁃CT images of implant seen at three different depths(upper,middle,and lower layers)at 2 weeks post⁃implantation.

2.2 骨组织形态学观察使用亚甲基蓝⁃酸性品红对所获标本进行染色后，骨小梁为图中红色部分，间质为蓝色部分。种植体螺纹间隙内可见与周围成熟骨对比颜色稍深的细丝状新生骨小梁，同时观察到较多成纤维细胞、成骨细胞、血管、类骨质等存在于间质中。在2周组，4周组种植体表面均观察到较多新生的骨小梁，进一步观察新生骨质的生长方向后发现，这些新生骨小梁均由种植体表面向基骨方向生长，即所谓“接触成骨”。总而言之，种植体螺纹与皮质骨之间的距离会影响螺纹内的新生骨量。

将种植体粗螺纹处按照与周围皮质骨的距离分为三个区域进行观察分析：种植体螺纹凹槽底部距离周围皮质骨约300 μm的区域；距离约300～600 μm的区域；距离>600 μm的区域。

2周组（图2）：在图2B种植体外螺纹与皮质骨紧密贴合的区域，在螺纹内观察到较多新骨长入，颜色较螺纹外旧骨稍深，在种植体表面同样观察到接触成骨。图2C则仅有少量新生骨小梁沿植体螺纹壁攀爬生长。图2D区域中未观察到新骨生成。4周组（图2）：种植体螺纹与皮质骨距离不同，螺纹内新生骨量不同。在图2B种植体表面观察到接触成骨，并且在螺纹的内部也会长入较多新骨，图2C中仅有少量新生骨小梁沿着螺纹壁生长。图2D则仅观察少量新骨生成。

图2 4周（亚甲基蓝⁃酸性品红染色；A×20，B、C、D×100）Fig.2 4 weeks（Methylene blue⁃acid fuchsin staining：A×20，B、C、D×100）

2.3 骨组织计量学

2.3.1 种植体螺纹到皮质骨的距离对种植体⁃骨结合率（bone⁃implant contact，BIC）的影响对2周、4周观察所得的BIC数据，进行统计学分析对比后得出结论：各组之间的数据差异具有统计学意义（F=25.325，P<0.001）。距离为300 μm组均大于距离300～600 μm组，（P<0.05），而距离300～600 μm组的又高于距离≥600 μm组（P<0.05），此结果在2周与4周处理组间保持一致。即种植体螺纹凹槽底部和皮质骨越接近接触成骨的效果越好（表1）。

图3显示，距离为300 μm区域是所有组别及时间段内最多的，其次是距离300～600 μm的区域，而距离600 μm的区域最少。得出结论，即距离皮质骨越近，BIC越高。并且从2周到4周的各个组，其增长速度相当。

表1 种植体螺纹凹槽底部到皮质骨的不同距离的BIC值Tab.1 Degree of bone⁃implant contact between different distance from the bottom of thread to cortical bone ±s

表1 种植体螺纹凹槽底部到皮质骨的不同距离的BIC值Tab.1 Degree of bone⁃implant contact between different distance from the bottom of thread to cortical bone ±s

注：#交互效应；*主效应；One way ANOVA；aP<0.05 vs.group 300 μm；bP<0.05 vs.group 300～600 μm

处理组300 μm 300～600 μm≥600 μm合计F值P值时间段2周50.61±14.00 33.74±17.14a 7.20±8.81a，b 30.52±22.51 25.325<0.01 4周69.69±12.77 52.00±10.45a 19.65±15.25a 47.11±24.51 38.266<0.01合计60.15±16.30 42.87±16.69 13.42±13.70 38.81±24.79 62.470<0.01 F值-3.183-2.876-2.234 23.104*0.365#P值0.005 0.012 0.038<0.001 0.696#

图3 种植体螺纹底部到皮质骨的距离对种植体⁃骨结合率的影响Fig.3 The influence of the distance from the bottom of implant thread to cortical bone on BIC

2.3.2 种植体螺纹到皮质骨的距离对新生骨面积百分数（bone area，BA）的影响2周和4周各处理组间新生骨面积百分数数据进行统计学分析、比较后得出结论：距离300 μm的组，其BA高于距离300～600 μm组（P<0.05），而距离300～600 μm组又高于距离≥600 μm组P<0.05），此结果在2周与4周处理组间保持一致，与BIC结果一致，即螺纹凹槽底部与皮质骨距离近，则成骨效果好（表2）。

见图4，在各个时间段来看，新生骨面积在距离为300 μm的区域都累计最多，其次是距离300～600 μm区域，而距离600 μm的区域内最少。总而言之，螺纹凹槽底部与皮质骨的距离越近，新生骨面积越多且距离300 μm的区域的新生骨面积的增长速度在各个分组内都是最快的。

表2 种植体螺纹凹槽底部到皮质骨的不同距离的BA值Tab.2 Degree of bone area between different distance from the bottom of thread to cortical bone ±s

表2 种植体螺纹凹槽底部到皮质骨的不同距离的BA值Tab.2 Degree of bone area between different distance from the bottom of thread to cortical bone ±s

注：#交互效应；*主效应；One way ANOVA；aP<0.05 vs.group 300 μm；bP<0.05 vs.group 300～600 μm

处理组300 μm 300～600 μm≥600 μm合计F值P值时间段2周26.71±8.69 17.78±6.45a 1.78±2.58a，b 15.42±12.18 55.667<0.001 4周39.16±5.08 23.63±6.73a 11.41±8.69a，b 24.74±13.37 39.599<0.001合计32.94±9.42 20.70±7.09 6.60±7.96 20.08±13.53 77.111*<0.001 F值-3.913-1.985-3.361 28.875*1.217#P值0.011 0.063 0.007<0.001 0.304*

图4 种植体螺纹底部到皮质骨的距离对新生骨面积百分数的影响Fig.4 The influence of the distance from the bottom of implant thread to cortical bone on the area of new bone

3 讨论

种植体的成功取决于种植体和骨之间建立的界面，骨整合对于种植体的最终愈合和长期留存来说是必不可少的［11-12］。研究证实，最佳的愈合方式包括直接在种植体表面形成矿化的骨基质，即所谓接触成骨，来桥接种植体周围间隙并建立稳定的机械固定［1，13-14］。在种植体表面通过接触成骨直接形成编制骨不仅有利于增加种植体初期和早期的机械稳定性［4-5］，还有利于快速和广泛的成骨，有望朝着最终的骨结合方向发展［11-12］。然而，除了植入材料的自身特性会影响接触成骨，植入区域的特性也与接触成骨的效果密切相关［8-10］。

在本研究中，通过在Beagle犬下颌骨中植入经喷砂酸蚀表面处理的种植体，进一步观察了在Beagle犬下颌骨不同区域的成骨差异。一方面为了减少实验中可能的干扰因素，以期更好地研究下颌骨不同骨质情况是否会影响植入种植体骨结合的效果；另一方面，据文献报道，无论接触成骨还是距离成骨，这两种类型的成骨都发生在表面微粗糙的种植体表面，在光滑或抛光的种植体界面则可能只出现距离成骨［15］。出于以上两方面的考量，在本实验仅选择使用较为成熟的喷砂及酸蚀表面处理方法对种植体进行处理。

在本实验中所选用种植体粗螺纹深度为300 μm，也就是说界定的三个距离，即种植体螺纹凹槽底部与皮质骨距离300 μm的这一区域周围基本由皮质骨包绕，而当距离≥600 μm的区域则更多为松质骨包绕。通过统计分析，对比2周和4周时各组BIC及BA，发现距离为300 μm时BIC及BA是最高，距离300～600 μm时次之，而距离≥600 μm时则显示出最低的BIC和BA（P<0.01）。这些数据均表明与皮质骨距离近则接触成骨效果好。这一结果与既往一些研究报告>500 μm的间隙会降低骨形成的质量和速率结果相一致［16-18］。而BRYAN等［19］在Beagle犬股骨处植入种植体后，测量皮质骨和松质骨处愈合腔内BIC和骨面积占有率后发现皮质骨中的BIC和骨面积占有率明显更高，相对增加也明显高于松质骨。本研究同样出现类似的结果，经进一步分析后推断有可能是由于种植体植入颌骨位置及骨密度不同才导致出现这种差异表现。

皮质骨一直被认为是种植体最初固定和支持咬合力的重要部位［20-23］，成骨来源多，周围成骨细胞丰富。SENNERBY等［24］研究报道皮质骨对植入物的机械锚固性比松质骨更高，SWAMI等［25］研究也表明种植体的主要稳定性来自与皮质骨的机械接合，这也可能是导致此种结果出现的原因之一。研究报道，距离皮质骨≥600 μm的区域是大部分被骨髓充盈的管腔组织，其成骨细胞数量可能是最低的［24］。研究发现患有骨质疏松症的大白兔相比正常大白兔，种植体早期骨结合率较低，在骨愈合时间上也较滞后。本课题组早期研究中曾在兔腔骨植入种植体，发现在皮质骨区的成骨速度远快于松质骨区［27］。HSU等［24］在对新西兰大白兔腔骨的骨再生能力进行研究后认为，位于松质骨的再生能力比位于骨髓腔的要强，这一发现也与本实验中所观察到的现象相一致。

综上所述，在Beagle犬下颌骨中植入经喷砂酸蚀表面处理的纯钛种植体后，接触成骨会受植入区域不同骨质的影响，越接近皮质骨则接触成骨效果越好，而当与皮质骨距离>600 μm时未观察到明显接触成骨现象。这一发现有望为临床上选择皮质骨较丰富的区域作为种植位点提供更多的理论依据，进一步提升种植成功率，但本研究仍存在一定的局限性，未来将会进行更深层次多因素的研究。