“骨小梁”金屬：一種新型的牙種植體

本刊海外編輯部

“骨小梁”金屬：一種新型的牙種植體

葉 寧

本刊海外編輯部

編者按：有別于其他三種牙齒修復方式（固定義齒、活動義齒以及固定—活動聯合義齒），種植牙因其在維持牙槽骨健康，使義齒擁有相似于自然牙的咬合力，不對鄰牙構成損傷等方面突顯出的巨大優勢，已經成為彌補牙齒缺失的熱門選擇。作為種植牙手術中的關鍵部分，牙種植體的材質與其所采用的表面改良技術對是否能夠在骨與種植體間形成種植體骨性結合具有十分重要的意義。目前，常用的牙種植體材料包括金屬與合金材料類、陶瓷材料類、碳素材料類、高分子材料類、復合材料類。其中，廣泛受到認可的牙種植體材質為鈦金屬。隨著人類不斷的探索與研究，一種新型的骨小梁金屬牙種植體在原有金屬材質鈦的基礎之上研制成功，并已投入市場化運作。這種骨小梁金屬牙種植體的最大亮點之一便是其對新型牙種植體材料多孔鉭金屬的運用。

通過過去數十年間人類對植入生物材料和表層技術的不斷探索，一種與骨小梁具有相似結構及彈性的多孔鉭金屬生物材料逐漸為人們所熟知。這種材料雖然早已廣泛應用于骨科重塑，直到近幾年才作為一種新型牙種植體材料逐漸應用于牙科。

1 鈦金屬在牙科領域的發展歷程

現代植入牙科技術主要建立在人們對骨科鈦金屬的研究之上，隨后才將其發展為一種牙種植體應用于牙科領域。鈦金屬材料在骨科中的應用可以追溯至上個世紀四十年代。當時，骨外科醫生首次嘗試將鈦金屬應用于外科手術，就發現其極具生物兼容性的特點。到了二十世紀五十年代，一些骨科醫生指出鈦金屬具有絕佳的抗腐蝕性，并能夠在人體內保持相對地惰性特質。

1977年，Branemark教授及其同事在對牙種植體歷經十年的研究之后，發表了他們極具里程碑意義的研究結果。這份研究報告指出，活骨能夠與承載負重的鈦金屬牙種植體在結構性與功能性方面形成一種直接的關聯。此外，Branemark教授及其研究小組還率先提出了“骨接合”（Osseointegration，即種植體－骨界面的結合）這個詞來表述在此之前的科學家們所發現的這一自然現象。所謂骨結合是指在人體內植入的種植體與組織之間不存在結締組織的結合。由此還提出了骨結合式種植體概念，即負載力量的種植體的表面與有活力的骨組織之間存在結構上和功能上直接的聯系，種植體與骨組織之間不間隔以任何組織。如果植入材料有良好的生物相容性（如純鈦），種植手術中能將骨的切削量控制在恰好的水平，并保證骨細胞的活力，種植體植入后與骨組織緊密貼合，手術后創口縫合嚴密，使種植體在基本不受力的情況下度過“愈合期”，同時在修復治療時保證種植體受力的方向和大小，就能形成骨性結合。

在此后的三十多年里，越來越多有關牙科和骨科的研究聚焦于發展各種技術以加強骨對所植入鈦金屬表面的附著。除了在解剖部位和骨結構方面存在的差異，曾經興起于骨科的各式表面改良技術如今被成功應用于牙科植入領域，諸如羥磷灰石涂層（Hydroxylapatite）、鈦漿涂層表面處理（Titanium Plasma Spray）、孔狀表面涂層[Porous Surface Coatings，如：孔狀珠式表面（Porous Bead Surfaces）、疏松結構鉭金屬涂層（Cancellous-structured Titanium Coating）]。

2 何謂“骨小梁”金屬

人們對多孔鉭金屬的應用最早始于1997年經美國 FDA批準將其用于制造髖臼假體。盡管將骨小梁金屬技術投入真正的商業化運作一直以來僅限于骨科領域，在一項于1994年獲得認證的專利文件中曾這樣明確寫道，由于此項發明即便在受到輕微感染的情況下仍具備促進人體組織與骨骼生長的能力，或許也適用于牙齒植入。然而，此項有關牙種植體的提議在當時并未發展成為如今的骨小梁金屬技術。直至2003年，多孔鉭金屬因其具有與骨小梁相似的結構及硬度的特點，被Zimmer公司冠以骨小梁金屬（Trabecular MetalTM）的商品名在骨外科領域投入臨床應用。隨著近些年人們對多孔鉭金屬的不斷研究，多項臨床試驗表明將這種金屬材質與鈦金屬相結合而制成的新型牙種植體彌補了其他金屬材料在骨性結合等方面所存在的嚴重不足。

這種骨小梁金屬的制作工藝為通過一定的化學蒸汽沉積涂層技術，在玻璃碳骨架表面覆以鉭金屬。鉭金屬會在二者相接觸的玻璃碳骨架表層呈現出一種結晶式的生長模式，從而形成了這種材質。骨小梁金屬技術與燒結珠表面、鈦金屬等離子噴涂、鈦纖維網和鈦泡沫等技術最為顯著的區別在于其所具有高達百分之八十的連通孔隙率以及這些孔隙在大小和形狀方面所表現出的規則性。較之由非孔狀表層技術所達到的常規種植體－骨界面結合模式，骨小梁金屬技術產生的連通孔隙呈現出幾何網狀構造，從而達到預期目的，使生物向內生長得以實現。

圖1 掃描電子顯微鏡下真實的骨小梁（左）與“骨小梁”金屬（右）

3 新型骨小梁金屬牙科種植體的誕生

新型的骨小梁金屬牙科種植體保留了此前這類產品對于種植體兩端逐漸變細以及帶有多條螺紋的設計特點，將骨小梁金屬技術運用于種植體的中間部分。其中，這種新型牙科種植體選取鈦合金作為其種植體兩端的內部材質，并采用羥磷灰石施以噴砂處理使其表面具有微觀結構。其中間部位則由百分之二的玻璃碳基層覆以百分之九十八的鉭金屬構成。

圖2 新型骨小梁金屬牙科種植體

為確保此款新型牙科種植體在實際使用中與人體具有較高的生物相容性且安全可靠，目前已有臨床試驗對其在力學性能、抗磨損性、置入扭轉力、壓力配合、組織形態測定等方面的表現進行測試，其部分試驗結果如下：

通過對新型骨小梁金屬牙科種植體（直徑為4.7 mm）的力學性能評估，已計算得出該產品的強度極限值約在400 N左右或者更高（視該產品所承受的周期性垂直荷載而定；根據臼齒部位預期的咬力范圍值計算得出的），由此可以判定其能夠承受臼齒部位的咬力。

抗磨損測試旨在評估因植入手術產生于種植體與骨之間的摩擦力是否會對種植體的孔狀表面產生破壞作用。通過將植入后的種植體孔狀表面放大24倍，可以得到植入手術所產生的摩擦力不對其孔狀表面產生任何磨損的結論。將孔狀表面放大至65倍和137倍的時候，可以非常清晰地看出孔狀部分垂直或平行于牙種植體的長中軸線，并沒有在植入手術后表現出表形的跡象。

圖3 新型骨小梁金屬牙科種植體在植入牛骨前（左）與植入后（右）進行比對

通過對骨小梁金屬牙科種植體進行組織形態測定分析，發現其具有較快的骨填充能力以及重塑能力，極大地促進了骨性結合。

4 總結

新型骨小梁金屬牙科種植體沿用了目前業內認可度較高的鈦金屬，并突破性地將其與骨小梁金屬相結合，從而一改前代產品在生物兼容性差、生物活性不高、骨傳導性較低的缺點。這種新型牙種植體的出現為植牙手術提供了一種較其他產品更為理想的選擇。隨著人們對骨小梁金屬更為深入的研究與了解，我們相信這種新型骨小梁金屬牙科種植體會廣泛應用于牙科領域，為更多牙科專家所熟知。