生物力学评价愈合环境对正畸不锈钢微螺钉稳定性的影响

2021-08-03翟荣萍赵文婷田亚敏

内蒙古医科大学学报 2021年3期

翟荣萍，陈岩，赵文婷，田亚敏

（1.内蒙古自治区人民医院口腔科，内蒙古呼和浩特 010017；2.内蒙古医科大学附属医院口腔科）

随着微种植体强支抗在口腔正畸临床获得很大成功，关于它的材料学，种植方法，组织学，生物力学等研究越来越深入[1]。纯钛和钛合金微种植体有良好的骨整合能力，是无可争议的好种植材料[2]。但是，贵重。正畸支抗是一个短期装置，借助机械锁结可以即刻负载，可能它对骨整合要求不是特别高[3]。临床医师希望寻找一个价格更便宜的材料用于正畸微种植体。不锈钢微螺钉，多用于口腔颌面外科正颌手术及骨折固定，具有穿透力强且有一定的与骨组织整合能力，被用于首选研究材料[4]。关于不锈钢种植体的骨整合能力的研究报道多为口腔颌面外科骨折固定研究及正颌手术用骨钉，是在闭合环境且不加载[5]。对于不锈钢微螺钉在开放愈合环境加载的研究尚未见报道。

本研究旨在从生物力学的角度研究不锈钢正畸微种植体在开放和闭合愈合环境下的愈合情况。

1 材料与方法

1.1 实验动物

两头成年雄性微型猪，体重分别为45.3kg和43.2kg，18个月大（巴马香猪，北京万实实验动物养殖公司），上下颌骨及牙齿发育正常，口腔粘膜无糜烂及溃疡。

1.2 实验材料

两组微种植体选择同一厂家同一型号。48枚不锈钢正畸微螺旋种植体Absoanchor系列，型号SS1312-07（Dentos公司，韩国）。种植体形态分为头部，体部及尖部。体部为锥形颈部略大于尖部，直径1.2mm，植入长度7mm。头部为六边型，尖部锐利（见图1）。

图1 不锈钢微种植体Fig.1 The stainless steel mini-implant

1.3 微种植体植入

为了能够更多的植入微种植体，实验动物购入后拔除上下左右双尖牙各两颗，10周后运到实验基地。经过一周的气候环境适应期。手术麻醉用氯胺酮合剂（2-邻氯苯基-2甲氨基环己酮）基础麻醉。种植体的植入点选择在前磨牙和第一磨牙之间的牙根间隙区，无牙区。种植体植入前局部加用2%利多卡因局部浸润麻醉。将实验动物随机分为实验组及对照组，每个象限共植入6枚微种植体，实验组和对照组分别植入微种植体24枚，且每枚微种植体进行编号，为1～24号，且实验组及对照组相同编号微种植体植入于对称位置，编号为13～24号的微种植体进行即刻弹黄加载（见表1）。研究组为种植体闭合愈合组：植入前切开种植区粘骨膜，暴露骨面，将24枚微螺旋种植体逐次用植入器将顺时针手工植入。用牙科镊子检查临床稳定性，无松动即为植入成功，测量植入转矩。在相邻的两个微种植体用镍钛闭合弹簧加载约150g的水平力。缝合创口。对照组为开放愈合组：用长柄植入器将种植体顺时针旋转穿过粘骨膜植入。即刻加载约150g的水平力，测量植入转矩。两侧植入点尽量选择对称位置（见图2）。

图2 闭合组微种植体Fig.2 The closed mini-implants

表1 实验组（对照组）微种植体编号及分布示意图Tab.1 Mini-implants number and distribution diagram of experimental group and control group

1.4 临床检查

在微种植体植入后，加载前及取出前，用牙科镊子测量种植体的稳定性。无松动为0级，为成功，可以加载。重力摇动时松动为一级，轻力摇动下松动为二级[6]。后二者均为失败。换位置重新种植。

1.5 生物力学检测

最高植入转矩测量：微种植体植入成功后，用转矩测量仪将微种植体的头插入转矩仪手柄内顺时针旋转，直到不能旋转，显示屏所显示读数为微种植体最高植入转矩（peak insertion torque，PIT）。

最高去除转矩测量：实验10周后，暴露创面，检查微种植体，对植入成功的微种植体测量。用转矩测量仪将微种植体的头插入转矩仪手柄内逆时针旋转，种植体从稳固到松动，显示屏所显示读数为微种植体最高去除转矩（peak removal torque，PRT），记录微种植体最高去除转矩。

1.6 统计学分析

统计学方法：采用SPSS 20.0软件进行统计学分析，平均值和标准差分析每一个变量，配对t检验分析最高植入转矩和最高去除转矩，检验水准为α＝0.05，P＜0.05有统计学意义。Pearson实验评价植入转矩与去除转矩的相关关系。

2 结果

两头微型猪健康，48枚微种植体植入成功，获良好的初始稳定性。植入过程中有4枚种植体折断，折断率为8%。10周后，去除种植体过程，无种植体折断发生。研究组3枚种植体1级松动，成功率87.5%；对照组2枚种植体2级松动，2枚1级松动，成功率75%；两组比差异有统计学意义。

最高植入转矩比较：不锈钢微种植体的最高植入转矩在开放愈合组（6.59±1.03）N cm，在闭合愈合组（6.51±1.10）N cm。两组比总体差异无显著统计学意义（P＞0.05）（见表2）。

表2 微种植体最高植入转矩与去除转矩的比较Tab.2 Comparison of maximum implantation and removaltorques of mini-implants

最高去除转矩比较：不锈钢微种植体的最高去除转矩在开放愈合组（2.45±1.17）N cm，在闭合愈合组（3.01±1.54）N cm。两组比总体差异有显著统计学意义（P＜0.05，t=2.083）（见表2）。

在开放愈合组不锈钢微种植体的最高植入转矩与最高去除转矩有相关关系（r=0.601，P=0.002＜0.05），所有微种植体的最高去除转矩低于最高植入转矩（见图3）。在闭合愈合组不锈钢微种植体的最高植入转矩与最高去除转矩有相关关系（r=0.642，P=0.001＜0.05），所有微种植体的最高去除转矩低于最高植入转矩（见图4）。闭合愈合组转矩丢失率（51.42%）明显低于开放愈合组（62.93%）。两组比为非正态，用秩和检验，有显著的统计学意义（S=87，P=0.001）。

图3 开放组最高植入转矩与最高去除转矩（N cm牛顿/厘米）Fig.3 Maximum implantation torque and maximum removal torque in the open group(N cm Newton/cm)

图4 闭合组最高植入转矩与去除转矩（N cm牛顿/厘米）Fig.4 Maximum implantation torque and removal torque in the closure group(N cm Newton/cm)

3 讨论

本实验两组微种植体材料均选用不锈钢，两组均获得大于60%的成功率，证明不锈钢微种植体作为正畸短期支抗的可行性。闭合环境愈合组获得的成功率高于开放愈合组。两组临床观察期、负载量一样。本实验两侧植入点尽可能对称，从而减小骨皮质密度，厚度及牙根间距对微种植体稳定性的影响。结果表明，即刻加载的不锈钢正畸微种植体在闭合环境下愈合成功率高于开放环境下愈合组。因此，建议在使用不锈钢正畸微种植体时最好有一个短暂的闭合愈合期[7]。本实验选用微种植体体积小，适合正畸临床需求。因为正畸患者多为年青人，缺牙少，没有过多的间隙。小种植体的优势是种植位置灵活，舒适性好，骨损伤小。小直径的微种植体植入后种植体空间大，周围有更多的骨组织，损伤临近牙根、血管神经的可能性更小。不锈钢微种植体的优点是机械性能好，折断的发生率低。尽可能的选择骨质骨量好的解剖区。缺点是体积小，进入骨组织内的长度小，对初始稳定性有一定的影响。植入损伤骨组织吸收，它的稳定性受到挑战。不锈钢材料骨再生发生晚于钛合金种植体，因此愈合期是有必要的。植入过程中尽可能的减少骨损伤也是至关重要。

良好的初始稳定性是微种植体获得成功的必要条件[8]。最高植入转矩代表微种植体植入过程中的阻力，也是检测微种植体初始稳定性客观指标之一。本研究两组种植体的最高植入转矩在5.0～8.5 N cm，开放组均值6.59 N cm，闭合组均值6.51N cm，差异无统计学意义。实验研究中两组微种植体的最高植入转矩选择控制在一定范围内可以降低高转矩对骨面产生过高的压力，在植入过程中应使用生理盐水冲洗以降低产热，匀速植入颌骨内。在植入区颌骨密度偏低时，因植入转矩过小，从而影响微种植体与骨组织的结合，导致微种植体松动，需更换植入点；当植入部位颌骨密度较高时，为避免植入转矩大，造成微种植体折断，可先使用低速球钻穿通皮质骨表层，再将微种植体旋入。实验中开放组与闭合组微种植体均为合适的植入转矩，且临床检查都具有良好的初始稳定性。微种植体与骨面形成的机械嵌合力使其初始稳定性良好[9]。微种植体的承载能力与植入转矩值有相关性，植入微种植体时转矩值越大微种植体的承载能力越大[10]。学者们对提高初始稳定性有不同的认识，增大植入转矩可以提高初始稳定性，保证即刻负载的实施。植入转矩越高初始稳定性越好，微种植体和骨组织之间形成的骨结合是保证微种植体稳定性至关重要的因素[11]。但是，最高植入转矩过高可能导致种植体在植入过程中折断。况且，过高的植入转矩值会增加微种植体对骨组织的压力，可能对骨整合有不利影响。植入转矩和微种植体的直径有关。对于直径1.2mm的微种植体5～8 N cm植入转矩为最佳[12]。

最高去除转矩是指使用转矩测量仪逆时针旋转微种植体，使微种植体与骨界面分离、微种植体从稳固到松动所记录最大值，测量微种植体与周围骨组织之间的剪切力的一种生物力学检测方法，是评价微种植体的承载能力与骨结合情况的重要指标。最高去除转矩受患者颌骨密度，微种植体的初始稳定性，最高植入转矩等因素的影响[13]。微种植体的去除转矩值越高，去除微种植体所需力量就会越大，表明微种植体与骨组织形成良好的骨整合[14，15]。本实验中闭合组的最大去除转矩值高于开放愈合组，而两组的植入转矩差异无统计学意义，排除植入转矩对去除转矩的影响。闭合环境由于隔离外界环境因素的干扰，减少细菌侵入，而减少感染机会，提高骨整合能力。证明在闭合环境中微种植体的继发骨愈合反应好，骨结合形成程度高，微种植体与骨组织之间的生物机械锁结性好。