种植体-基台连接界面对螺丝松动的影响*

张睿鹏 卢海平 严洪海

基台螺丝松动是种植修复中最常见的机械并发症之一，不仅会引起基台微动，甚至基台折断［1］，同时还会影响患者就诊时的满意度。基台螺丝松动率在荷载后第一年可达5.3%，五年内可达5.8-12.7%［2］。种植体植入位置、上部修复体形态、基台-种植体连接设计、口腔副功能等均可能引起基台螺丝松动。其中种植体-基台连接界面是种植修复系统的薄弱环节，目前它对种植体-基台的连接稳定性的影响尚未完全明确。因此本文对种植体-基台连接界面对螺丝松动影响相关文章进行梳理。

1.基台螺丝松动可能的机械原理

基台螺丝在拧紧过程中基台螺丝螺杆被拉长，发生弹性拉伸的螺丝有回复到原长的趋势，产生的回弹力称为预紧力，使基台螺丝和种植体内部螺纹相互嵌合锁紧［3,4］。Bickford 提出螺丝松动分为两个过程：在最初的咀嚼过程中，外力作用下螺纹发生少量滑动，释放一些拉伸形变，发生预紧力的丧失。在此阶段，预紧力越大，则需要越大的外力才能引起滑动。在第二阶段，预紧力低于临界值，在外力作用下螺丝旋转发生松动［5］。有研究显示即使在无外力的作用下，在拧紧后几秒钟或者几分钟内，预紧力会减少2-10%［6］，原因可能是在施加拧紧扭矩时，需要部分的扭矩用平整螺纹表面粗糙突起，导致初始扭矩发生了损耗，这也称为螺丝沉降［7］。

2.基台界面对螺丝松动的影响

2.1 种植体-基台连接方式 种植体-基台的连接方式大致可以分为内连接和外连接两种类型。在外连接种植系统中，外力更多的传递到了种植体颈部和基台螺丝，易造成螺丝松动［8］。众多研究表明内连接的种植体比外连接种植体具有更好的螺丝稳定性［9］。目前临床上使用较多的也是内连接系统的种植体，然而市面上不同厂商研发的内连接方式均不同，由此可见研发人员和临床医生对不同内连接方式对种植体-基台界面的影响仍然是不确定的。在体外模拟咬合实验中，发现内六角加圆锥的连接方式比单纯内六角连接对螺丝扭矩损耗较小［10］，单纯圆锥状连接方式比内六角加圆锥状连接更能抵抗螺丝松动［11］。有限元分析结果表示与圆锥加内八角连接相比，圆锥加六角形连接更不容易发生螺钉松动，因为螺丝不易与基台内表面分离［12］。在外力作用下圆锥状基台会下陷引起楔形效应，外力分散至种植体侧壁。然而Coltro等人报告指出，抗旋转的结构的存在可能会对锥形基台中固定螺钉的生物力学稳定性产生负面影响［13］。内连接是目前公认的可靠的连接方式，但内连接的具体形式有多种，对于何种内连接方式最优仍需进一步验证。

2.2 基台材料 基台的制作材料对种植体-基台界面稳定性的影响方面同样存在争议，Jo等人比较了三级纯钛基台、四级纯钛基台、及Ti-6Al-4V基台对螺丝松动的影响，结果显示Ti-6Al-4V 基台对螺丝松动的影响较小，因其界面抗弯曲强度较其他二者更高［14］。Corazza 等报道了在基台表面进行碳膜涂层可以减少基台螺丝松动，其原因同样是提高了基台表面的强度［15］。虽然金属基台在制造方面进行了许多改进，但美学效果仍旧存在缺憾，瓷基台能很好的克服钛基台在美学效果方面的缺陷。虽然瓷材料具有高硬度、高弹性模量的特性，但是其与金属种植体及基台螺丝的长期适配性能尚处于初步阶段。Queiroz 在扫描电镜下观察到体外荷载后氧化锆基台接触的种植体内表面磨损，基台和种植体会发生少量错位，这可能与扭矩损耗有一定相关性［16］。Dhingra 等人的研究结果也证实了因氧化锆的弹性模量大大高于金属，动态荷载后在氧化锆基台表面附着了一层从种植体和基台螺丝冠部表面脱落的钛碎屑，大大降低了锆基台和植体之间的适配性，加大了螺丝松动及种植体折断的风险［17］。氧化锆和金属接触时，金属发生磨损是必然，然而氧化锆基台与种植体之间的磨损是存在自限性还是随时间磨损变得更严重，需要进一步的研究探讨。

2.3 第三方基台 目前第三方基台多采用CAM/CAM 制造的方式，CAD/CAM 基台在重塑牙龈解剖学形态方面具有一定优势，但其的准确性和稳定性缺乏长期的临床研究和实验研究。Yi 等学者对比了莫氏锥度连接的原厂基台和CAD/CAM 制造的基台，发现在循环在加载后CAD/CAM 基台螺丝反向拧松扭矩明显减小，这可能与制造方法导致基台和种植体之间出现微动或者基台和螺丝之间的微小间隙有关［18］。Alonso-Perez等人也表示原厂基台要优于第三方基台［19］。这些结果提示我们需对CAD/CAM 基台加工方法造成的界面不适配和微间隙问题进行更深入的研究。

3.螺丝界面对螺丝松动的影响

两段式种植体中，基台螺丝紧密连接种植体和基台，维持连接界面的稳定。预紧力是抑制螺丝松动的关键因素，在拧紧过程中扭矩有90%用于克服摩擦力，只有10%用于形成预紧力［20］。拧紧扭矩转化为预紧力与螺丝材料的强度、摩擦系数、几何形状及拧紧方式等多种因素密切相关，至今仍许多相关因素尚不完全清楚［9］。

3.1 螺丝形态 螺丝由螺纹及螺杆连两部分构成，通常市面上销售是平头、长螺杆、长度6 到12.5圈螺纹的基台螺丝。在拧紧过程中主要是螺丝底部三个螺纹受力。Peapoemsin 等学者比较了末端为平头和锥形的螺丝对螺丝松动的影响，结果表明在加载前锥形螺丝能更好维持扭矩，但是加载后二者对扭矩的影响无明显差别［21］，但Arnetzl 体外实验得出加载后锥形螺丝仍比平头螺丝具有更高反向拧松扭矩［22］。对于平头螺丝或者锥型螺丝对松动及应力传递的影响可能需要利用有限元分析进一步来探究。Mohammed 研究表明相比于内六角的种植体-基台连接方式，外六角连接方式3.5 圈螺纹螺丝对的螺丝松动影响小，作者认为较短螺纹在外六角连接种植体比内六角连接种植体更有优势［23］。Zipprich 报道相同拧紧扭矩下螺丝螺纹的线程与产生的预紧力无关联，但与螺杆上部和基台内部接触的平面的相交角度相关，当螺杆接触面相交角度在30-120°时，预紧力与螺丝角度呈线性增加的关系，当角度大于120°时却无明显影响［24］。为了产生预紧力螺丝螺距通常要比种植体内部螺纹螺距要小，但关于螺距应小多少能达到最佳的稳定性能以及螺丝的直径是否会对预紧力产生的影响，目前尚未完全明确。

3.2 螺丝材料及第三方螺丝 材料本身的拉伸强度和抗弯强度会对螺丝的松动产生一定影响，金合金螺丝弹性模量和屈服强度均高于钛合金，有更好的弹性形变，相同拧紧扭矩下，金合金螺丝的预紧力要高于钛合金［25,26］。Shinohara 体外实验证明在相同条件下纯钛螺钉比Ti-6AL-4V 螺钉显示出更明显的松动，这可能与Ti-6AL-4V 具有更高的屈服强度有关［27］。Wu 等人对原厂螺丝和CAD/CAM 螺丝进行有限元分析，结果显示CAM/CAM 螺丝与种植体之间适配性较差，应力更易集中在螺丝上，对螺丝松动和折断产生一定影响，临床上应该尽量避免使用第三方的基台螺丝，但该结论仍缺少足够的临床研究来证实［28］。减低基台螺丝和种植体内表面的摩擦系数，将拧紧扭矩更多的转变为预紧力，可增加螺纹之间嵌合的压力减少螺丝松动。Bordin 等人报道对基台螺丝进行DLC（类金刚石碳）的涂覆可以提高螺丝表面得硬度和杨氏模量，并降低了螺丝界面的摩擦系数来避免螺丝松动［29］。Colpak 认为也可对螺丝表面进行阳极化处理来提高钛表面得硬度并降低摩擦系数来提高预紧力［30］。但处理后较硬的螺丝表面和较柔软中植体内表面发生摩擦，是否会对种植体内部造成不可逆的磨损，磨损情况及后果仍需长期的临床随访。

3.3 拧紧方式 目前尚没有统一的螺丝拧紧标准操作流程，在早期有学者提出初次拧紧后10min钟后要再次拧紧作为常规临床程序，减少后期螺丝松动［31］。Varvara 等比较初次拧紧2min、5min、10min 后再次拧紧结果显示在初次拧紧后2-5min再次拧紧对扭矩损耗最小［32］。Alnasser 比较了拧紧后10min 再拧紧、拧紧后即刻再拧紧、仅拧紧一次、拧紧拧松再拧紧、拧紧拧松重复两次再拧紧，等五种拧紧方式对反向扭矩的影响，结果显示重复三次拧紧方式的反向拧松扭矩最大［33］。该实验作者仅使用了镀金的基台螺丝进行实验，然而尚不清楚不同材料的螺丝反复拧松和拧紧对螺丝的预紧力是否也会产生不同的影响［34］，因此是否能以两次拧松拧紧作为临床螺丝拧紧推荐方式尚不能下定论。目前专家学者对连续拧紧和拧松的方式来抗螺丝松动仍旧存在争议。有学者认为连续的松开拧紧可以增加螺丝预紧力［35］，另有学者提出重复拧紧和旋出基台螺丝会造成预紧力的降低，临床上应建议避免不必要的拧紧和打开［36,37］。Arshad 通过体外研究证明限制螺钉的拧紧次数比使用新螺钉更重要，螺纹表面的电子显微镜照片证实，在反复拧紧后螺纹接触面会发生破坏，产生金属碎屑会被遗留在螺丝和螺纹和种植体内部螺纹之间，导致螺纹接触的有效面积减少［38］。有学者在评估重新拧紧基台螺丝与更换新的螺丝对松动的影响的实验中发现，体外荷载后重新拧紧比更换新螺丝能更好的减少螺丝松动［23］。这些实验可提示临床医生在临床工作上应该严格遵照厂家指导方式拧紧基台螺丝，并定期复查种植部件。

4.种植体界面对螺丝松动的影响

窄径种植体在骨量不足的区域是很好的选择，但是相比于常规直径的种植体，窄径种植体存在较高的机械并发症风险［39］。Sammour在体外动态加载实验中证实了常规直径的种植体比在窄径种植体在减少扭矩丧失方面更有优势［10］。国内使用的种植体主要是纯钛，然而氧化锆的生物相容性和机械相容性已被很好的证明，目前氧化锆种植体的已经显示出优异的短期临床效果［40］。临床上与氧化锆种植体连接的螺丝主要是金属类材质，这对上部修复的长期稳定存在依旧存在较大隐患。有学者提出为减少氧化锆种植体基台螺丝松动，连接上部基台和下部氧化锆种植体的螺丝材料应由类似氧化锆的材料制成，但还需设法提高材料的断裂韧性［27］。

5.问题及展望

尽管基台螺丝松动对种植体存活率的影响并不大，但是反复发生不仅会影响患者对医生的满意度，严重者可导致种植修复的失败。种植体-基台连接界面作为种植系统中最薄弱的部分，其对螺丝松动的影响仍存在许多需要深入研究并改进的问题，如：基台表面及螺丝表面如何处理能减小螺丝松风险；螺丝螺距比种植体内部螺距窄多少才能更好的保持预紧力；如何提高CAD-CAM 制造的基台与种植体之间的适配性；与氧化锆种植体相连接的基台螺丝使用何种材料最佳等。相信随着材料学科的发展及对螺丝松动的影响研究更加深入的研究，可能会减少基台螺丝松动率。同时本篇综述也提醒临床医生需要在临床工作中定期复查种植部件。