口腔種植義齒生物力學(xué)研究進(jìn)展

吳春杰

（北京首都國際機(jī)場醫(yī)院口腔科，北京 100621）

口腔種植義齒生物力學(xué)研究進(jìn)展

吳春杰

（北京首都國際機(jī)場醫(yī)院口腔科，北京 100621）

隨著種植體-骨界面骨結(jié)合理論的提出，口腔種植學(xué)進(jìn)入飛速發(fā)展時(shí)期。目前，種植體的成功率已經(jīng)達(dá)到95%以上，但是，臨床種植失敗病例也時(shí)有發(fā)生。根據(jù)臨床和實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，生物力學(xué)因素在種植失敗中起著決定性作用。本文將圍繞種植體-骨界面生物力學(xué)特征為核心，從種植體自身（材料、表面結(jié)構(gòu)、大小）、即刻負(fù)載、適應(yīng)證選擇、天然牙-種植體聯(lián)合固定橋幾個(gè)方面進(jìn)行綜述。

種植體；生物力學(xué)；表面涂層；即刻負(fù)載

人工種植牙與傳統(tǒng)固定、可摘修復(fù)相比，有著其獨(dú)特的優(yōu)越性：舒適，美觀，耐用，不損傷鄰牙等，更加符合患者的生理及美觀要求，目前，已被廣泛應(yīng)用于牙列缺損和缺失的修復(fù)治療。但是，個(gè)別病例早期或遠(yuǎn)期的失敗亦是無法避免，這與生物力學(xué)因素緊密相關(guān)。一個(gè)成功的種植體要與骨組織直接接觸，形成良好的生物力學(xué)相容性。所以，近年來許多學(xué)者將研究重點(diǎn)致力于此，從各個(gè)方面進(jìn)行分析，如：種植體形態(tài)，頜骨骨質(zhì)，種植臨床設(shè)計(jì)，種植體表面處理等。方法多采用二維、三維有限元以及光彈分析。

1 種植體自身

1.1 種植體材料

早期種植體多采用鈷鉻合金，但其與骨的結(jié)合形成纖維-骨性界面。后來隨著骨結(jié)合理論的提出，鈦種植體由于彈性模量與骨組織相近，具有良好的生物學(xué)相容性,得到了廣泛應(yīng)用，并且經(jīng)受住了時(shí)間的考驗(yàn),目前臨床應(yīng)用的種植體中鈦質(zhì)種植體為主流。近年來，一些學(xué)者嘗試用生物陶瓷作為種植材料，其中氧化鋯陶瓷因其優(yōu)良的強(qiáng)度、韌性和生物相容性，得到了研究者的青睞，其細(xì)胞培養(yǎng)與動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明成骨細(xì)胞在氧化鋯種植體表面直接接觸，種植體-骨結(jié)合界面穩(wěn)定[1,2]。但其長期的臨床應(yīng)用效果尚需試驗(yàn)證明。

1.2 種植體表面結(jié)構(gòu)

盡管鈦種植體臨床應(yīng)用已經(jīng)很成熟，但是其表面處理一直是學(xué)術(shù)界關(guān)注的焦點(diǎn)。目前一致觀點(diǎn)認(rèn)為粗糙的種植體表面有利于新骨生長，且粗糙度存在一個(gè)適宜的范圍，使得種植體-骨結(jié)合界面能夠發(fā)揮良好的生物力學(xué)性能。劉長虹[3]認(rèn)為粗糙度在10nm～10μm時(shí)，其數(shù)量級恰為及細(xì)胞大小，有利于大分子和細(xì)胞的黏附。目前粗糙表面處理方法有噴砂技術(shù)、涂層表面處理技術(shù)等。劉慧穎等[4]用氟離子注入鈦表面改性，發(fā)現(xiàn)含氟的鈦表面改性層可促進(jìn)成骨細(xì)胞黏著斑的形成。覆蓋有羥基磷灰石（HA）涂層的鈦種植體植入狗股骨中，進(jìn)行生物力學(xué)測試，表明HA涂層可以顯著提高骨組織與種植體的界面結(jié)合強(qiáng)度[5]。然而亦有學(xué)者指出，HA屬于非金屬陶瓷結(jié)構(gòu)，其和金屬鈦種植體之間本身就存在界面結(jié)合問題。研究者發(fā)現(xiàn)TiO2涂層化學(xué)組成上與鈦基底相似，隨著納米材料優(yōu)勢的體現(xiàn)，學(xué)者們開始將目光轉(zhuǎn)向納米級TiO2涂層。賀剛等[6]用在鈦表面構(gòu)建了納米級TiO2涂層，發(fā)現(xiàn)納米級TiO2涂層具有良好的晶體結(jié)構(gòu)和均勻的納米級表面形貌，與鈦基底結(jié)合牢固，體外成骨細(xì)胞培養(yǎng)顯示其具有良好的生物活性。

1.3 種植體大小

種植體長度和直徑對骨界面應(yīng)力分布有著重要的影響,大部分學(xué)者們認(rèn)為，隨種植體尺寸增大，骨內(nèi)應(yīng)力明顯降低，至于具體是種植體長度還是直徑對界面應(yīng)力分布影響大，尚未統(tǒng)一意見[7,8]。原則上在骨量足夠、不損傷神經(jīng)的前提下，特別是后牙區(qū)，還是盡量選擇尺寸相對較大的種植體，增加種植體表面積提高種植體初期穩(wěn)定性，提高種植牙的承載能力。

2 即刻負(fù)載

傳統(tǒng)種植理論要求種植體植入后需要有3～6個(gè)月無負(fù)重愈合期，以便產(chǎn)生穩(wěn)定的骨結(jié)合。而即刻負(fù)載理論認(rèn)為，種植體早期負(fù)重可刺激應(yīng)力集中區(qū)新骨形成，臨床上以便及時(shí)滿足患者的美觀和咀嚼要求。選擇即刻負(fù)載之前，應(yīng)充分評估受植區(qū)的周圍骨密度，II級、III級骨合適，同時(shí)要保證在骨愈合初期種植體微動(dòng)在可接受范圍之內(nèi)，多單位種植義齒應(yīng)盡量采用夾板修復(fù)方式，分散應(yīng)力，減少微動(dòng)，降低過載的風(fēng)險(xiǎn)[9]。植入扭矩＞30～35 Ncm通常被認(rèn)為是有良好的初期穩(wěn)定性，是即刻負(fù)載的條件[10]。丁熙等[11]通過建立下頜骨三維有限元模型，分析不同直徑種植體對即刻負(fù)載種植體骨界面應(yīng)力應(yīng)變的影響，得出采用即刻負(fù)載技術(shù)的螺紋種植體大小至少要4.1mm×10mm以上，而且要盡量避免受到非軸向力。帥李婭等通過對23例已行種植體即刻負(fù)載患者隨訪1～6年，發(fā)現(xiàn)臨床成功率為97.96%，從而認(rèn)為即刻負(fù)載具備可行性，指出病例的選擇應(yīng)為牙槽嵴豐滿的中青年患者，以確保種植體周圍有足夠的骨壁來實(shí)現(xiàn)種植體的初期穩(wěn)定性[12]。

3 適應(yīng)證選擇

種植手術(shù)的成功除了依賴良好的種植材料與醫(yī)生的臨床技術(shù)，也很大程度上取決于適應(yīng)證的選擇。下面將就頜骨骨質(zhì)和糖尿病兩方面進(jìn)行探討。

3.1 頜骨骨質(zhì)對骨界面應(yīng)力的影響

種植區(qū)域牙槽骨的骨密度與骨寬度與彈性模量直接相關(guān)，因此骨質(zhì)對于種植體的骨整合和穩(wěn)定性具有非常重要的意義。應(yīng)用三維有限元法，研究不同厚度的骨皮質(zhì)對種植體骨界面應(yīng)力分布的影響，發(fā)現(xiàn)隨著骨皮質(zhì)厚度的增加，種植體骨界面骨皮質(zhì)內(nèi)的應(yīng)力逐步減小，認(rèn)為種植區(qū)骨皮質(zhì)厚度至少應(yīng)≥2mm，以保證其生物力學(xué)的相容[13]。

3.2 糖尿病

現(xiàn)代社會(huì)，糖尿病是一種常見病和多發(fā)病，對于糖尿病患者的缺失牙可否行種植義齒修復(fù)，存在著爭議。部分研究者認(rèn)為糖尿病患者在血糖控制良好的條件下，可接受牙種植術(shù)，亦有研究者表示，糖尿病影響了種植體與周圍骨組織形成骨結(jié)合，表現(xiàn)為種植體周圍骨形成減少且愈合延遲等[14，15]。目前國內(nèi)外對糖尿病患者的人工牙種植修復(fù)治療的研究雖然獲得了一定的進(jìn)展，但尚處于起步階段，許多具體機(jī)制并不明了，因此對于糖尿病患者的種植修復(fù)治療必須持謹(jǐn)慎態(tài)度。

4 天然牙-種植體聯(lián)合固定橋

天然牙齒存在牙周膜，故在生理狀態(tài)下有一定的動(dòng)度，而牙種植體與骨是剛性結(jié)合，組織結(jié)構(gòu)的差異決定了它們在力學(xué)性能上的不同。目前，國內(nèi)外學(xué)者關(guān)于是否將天然牙－種植體共同支持式固定義齒作為一種修復(fù)方式的問題仍存在爭議，而且爭議的焦點(diǎn)主要集中在生物力學(xué)相容性的問題上，具體表現(xiàn)在載荷強(qiáng)度，基牙分布，橋體長度以及連接方式等[16，17]。

5 總結(jié)與展望

口腔種植學(xué)的發(fā)展，給缺牙患者帶來了全新的固定修復(fù)方式，但仍有許多問題等待解決。種植體-骨界面的應(yīng)力問題成為近年來的研究熱點(diǎn)，種植材料的進(jìn)一步篩選，表面涂層種植體的進(jìn)一步研制等都有待今后改進(jìn)。

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Oral the Implant Denture Biomechanics Research Progress

WU Chun-jie
(Department of Stomatology, Beijing Capital International Airport hospital, Beijing 100621, China)

With the implant-bone interface osseointegration theory put forward, Oral Implantology is entering a period of rapid development. Now the implant success rate has reached more than 95%, however, the clinical cases of implantation failure also occurred. The clinical and experimental studies found out that biomechanical factors play a decisive role in the failure of the implant-borne prothesis. This article will focus on the implant-bone interface biomechanical character- ristics, the aspects of the implant itself (material, surface structure, size) , immediate loading, indications selection, tooth-implant supported fixed prothesis were reviewed.

Dental implants; Biomechanics; Surface coating; Immediate loading

R783.6

A

1671-8194（2013）01-0068-02