關于正畸支抗穩定性及鈦合金支抗種植體表面改性的研究綜述

摘要：本文通過文獻回顧的方式，對種植體支抗愈合方式及其穩定性的相關影響因素進行了組織學分析，并從物理方法、化學方法兩個方面對鈦合金支抗種植體表面改性的方法與工藝進行了歸納和闡述，以期為實際工作中相關問題的解決提供參考和可供借鑒的思路。

關鍵詞：正畸支抗；穩定性；鈦合金種植體；表面改性

1引言

微種植體支抗技術在近年來的臨床實踐中得到了愈發廣泛的應用，在有關種植體支抗穩定的研究工作中，組織學習分析無疑是最為重要的方法之一，具體包括X射線技術、掃描電鏡法、偏振光法、熒光標記法、光鏡法等多種方式，骨-種植體接觸率（BIC）為研究指標。近年來，鈦合金因其優異的機械性能、抗腐蝕性、較高的強度、良好的生物相容性以及低廉的價格在口腔種植、修復領域得到了非常廣泛的應用，但是受生物相容性、耐腐蝕性、耐磨性的內在局限性以及會在口腔環境中析出有害金屬離子等因素的影響，還不能完全滿足當代社會對于高性能生物醫用產品的要求。

2支抗種植體愈合方式的組織學研究

2.1愈合期的組織學觀察 Deguchi（2003）在對犬類動物的實驗中發現，種植體植入愈合約3w時間，種植體周圍即開始出現可編制骨的礦化，愈合約6～12w時間，層狀骨的形成與致密化即可開始[1]。Wu（2009）等人的研究結果表明，種植體支抗周圍出現局部吸收、膠原纖維包繞大約在愈合1w左右發生；膠原纖維包繞的大量出現以及纖細的骨小梁明顯生長大約在愈合2w左右發生；新骨尤其是編織骨的形成大約在愈合4w左右發生；愈合8w時，以層狀骨為主。在對助攻型、自攻型種植體支抗進行對比時他們還發現，2w時，自攻型種植體支抗周圍會有膠原纖維形成，而助攻型種植體支抗周圍此時的骨吸收陷窩以及膠原的形成更為明顯；4w時，自攻型種植體支抗可見類骨質與成骨細胞，而助攻型種植體支抗周圍則可見骨的再吸收以及軟骨內成骨；8w時，自攻型種植體支抗可見編織骨，而助攻型種植體支抗的未成熟骨則開始轉向成熟，提示種植體支抗植入方式是造成這種差異的原因[2]。吳晶（2005）等人對兔脛骨微螺釘展開研究，發現骨小梁在術后2w即開始形成，4w時刻形成粗壯復合骨，并能夠初步承受一定范圍的力[3]。

2.2種植體骨界面組織愈合方式 種植體與骨組織界面的結合主要有三種形式：首先是骨性界面，即載荷種植體表面與骨組織之間存在有序、直接的功能、結構性結合，在光鏡水平下，其間不存在纖維組織介入的情況，也沒有其它組織反應或炎性細胞的存在。其次是纖維性界面，即骨組織、種植體之間有未鈣化的纖維結締組織介入。最后是混合性界面，絕大部分種植體都屬于這一類型。

Vannet（2007）等人將植入體植入犬下頜，全部種植體支抗的BIC為74.48%[4]。Wu（2009）等人的研究成果中，BIC的范圍為30.57～70.34%，并且隨著時間的延長，BIC也會不斷提升[2]。Luzi（2009）等人在對BIC進行比較時發現，BIC的范圍為3～100%，種植體植入1w的結合率要高于植入1個月后。此后，BIC會隨著時間的延長而不斷提升。提示結合率在早期的下降現象是由種植體支抗植入后的骨吸收導致，而之后的提升則是骨修復在發揮作用[5]。

3種植體支抗穩定性影響因素的組織學研究

3.1微種植體支抗自身形態、植入與表面處理方式的影響 Kim（2008）等人對圓柱形、眼錐形種植體支抗的骨形成率以及BIC進行了組織學習分析，結果表明二者的股形成率、BIC分別大于55%和40%，且在成功率方面也極為相似。但圓柱形微種植體支抗的扭入矩卻顯著低于圓錐形種植體[6]。Yano（2006）等人的研究結果中，二者的差距則較為顯著，錐形種植體支抗的BIC為（82.3±15）%，柱狀種植體支抗的BIC僅有（33.3±11.8）%。

種植體支抗植入方式目前可分為自攻、助攻兩種類型，雖然二者均存在骨種植體支抗的接觸，但各自對于種植體穩定性的影響則存在一定差異。在BIC、PTV（測試周值）、BA（種植體周骨百分量）方面，自攻型較助攻型而言更有優勢，并且種植體支抗骨組織的損傷也更小[8]。另外，Wu（2009）等人也指出，8w的愈合期之后，自攻、助攻型種植體支抗的BIC無明顯差異[2]。

Nasatzky（2003）等人的研究結果表明，種植體支抗在經過噴砂、酸蝕等表面處理后，與骨組織的接觸水平將會較光滑表面的種植體得到有效提升。另外，單獨進行噴砂、涂層處理的種植體雖然表面粗糙程度較為類似，但是在2w、8w這兩個觀察時刻，采用涂層處理的種植體BIC更高，而同時接受噴砂、涂層處理的種植體無論在表面粗糙程度還是在BIC方面，均優于采用單獨處理方式的種植體[9]。

3.2力學加載因素 Luzi（2009）在就愈合受正畸力加載的影響進行研究時發現，相對于未加力的情況，種植體支抗即刻加載可獲得更高的BIC，即骨結合可以受到來自正畸加力的積極影響[5]。Akin-Nergiz（1998）等人的研究結果與這一觀點相符，認為種植體受力后，更容易獲得較高的BIC[10]。

Kim（2008）的研究結果表明，種植體即刻加載、延遲加載的BIC分別為60.9%以及65.5%，但也有學者認為即刻加載不會對種植體支抗周圍的骨愈合產生影響，但是會對生理性骨適應以及骨組織的再生產生一定的刺激作用[7]。Buchter（2005）等人則認為，骨組織界面新生骨組織的出現不會受到種植體是否受力的影響，唯一不同的是，在正畸加載力的影響下，種植體界面骨改建、骨組織分化更活躍、更快，壓力側周圍的骨沉積相對較多，即一定的加載力將會對種植體支抗周圍骨組織的生長產生積極的影響。

3.3加力大小 姜曉紅（2008）等人將BMP作為觀察指標，對不同作用力下的微種植體支抗周圍骨組織的變化情況進行了觀察，結果表明，種植體壓力、非壓力側的BMP-2平均灰度值無顯著差異，與加載力大小也無明顯關聯。Woods（2009）等人則對種植體支抗骨界面在不同加載時間、力值、不同植入部位下的影響進行了組織學習研究，結果表明，同為25g、50g力，即刻、延遲加載的BIC分別為44.4%和40.4%、43.4%和37.9%，差異無統計學意義，且種植體支抗的BIC不會受壓力、張力的影響。

以上研究的結果表明，微種植體周圍骨組織愈合不會受到來自種植體即刻加載的影響，種植體支抗初期穩定性主要由骨組織與微種植體支抗的機械鉚合維持。

4種植體支抗穩定性的臨床研究

4.1植入部位 從理論的角度看，口腔中任何骨量支持充足的區域都可以進行種植體支抗的植入，但Hu（2009）等人則認為，第一磨牙、第二前磨牙之間是上頜骨種植體支抗植入的最安全部位，即頸線下6～8mm之間，而第一、二磨牙之間則是下頜骨種植體支抗植入的最安全部位，即頸線下5mm位置。Motoyoshi（2007）等人則認為，植入部位骨皮質厚度應≥1mm，這樣才能確保種植體的穩定性。由于上頜骨無論在牙槽骨皮質厚度、高度方面，均小于下頜骨，女性第一磨牙近中附著齦區域的骨皮質厚度要低于男性，所以在進行種植體的植入前，必須要考慮植入位置的骨密度問題。

4.2植入角度 傳統觀念認為，種植體支抗的植入應垂直于骨表面進行，但Kravitz（2007）等人認為，開始時可以垂直角度植入，但是當擰至第2或3圈的時候，應使植入角度減少。當牙體長軸與種植體支抗呈30°時，其壓應力、剪切力明顯少于其它角度，其中，骨種植體界面的頸部是應力集中的位置，松質骨內的應力最小，因此穩定性最優。Monnerat（2009）等人則借助螺旋CT對下頜骨進行研究，發現下頜第一、二磨牙間是植入最為方便的部位，而種植體支抗植入深度4mm是最為安全和有效的深度，所以種植體在雙側牙弓前磨牙區、前牙區根尖下植入都會更加穩定，而以一定角度在磨牙區植入種植體則是最為安全的。

5鈦合金材料表面改性的技術與方法研究

5.1化學方法 ①溶膠-凝膠技術。該技術所使用原料為有機或金屬鹽溶液，經過適當的水解、聚合反應后，形成含有氫氧化物或金屬氧化物例子的溶液膠，在凝膠化、凝膠加熱、干燥、煅燒、燒結等處理后，獲取所需薄膜。特點是制作所需溫度較低，涂層晶度、均勻度較好，可達納米級尺寸。Guo（2008）等人對鈦表面沉積的SnOx薄膜進行了溶膠-凝膠浸潤，在80℃的狀態下進行了5h的干燥，再使用300℃進行10min處理，從而形成具有球形孔隙的SnOx薄膜，作為氧分子擴散層，這種薄膜使鈦瓷的結合力得到了顯著提升。②陽極氧化，即以合金或金屬的制作件為陽極，采用點解方式在其表面形成氧化物薄膜，薄膜厚度可以通過電解電位、溫度、電壓等進行調節。陽極氧化的優點在于，不僅有利于提升氧化層與集體結合強度，還能夠有效減少金屬例子的釋放，氧化層表面的顏色也可以通過添加不同的金屬加以改變。③酸堿處理，有研究表明，鈦表面的理化性能在經過酸堿處理后會發生相應的改變，使鈦合金的骨結合能力、生物活性得到進一步的提升。陳卓凡（2007）等人的研究結果表明，酸堿處理能夠使鈦表面形成均勻的微孔，并且均勻度會在經過600℃的熱處理后得到進一步提升。而在使用NaOH進行處理后，表面積會因表面腐蝕而得到進一步的擴大，有利于其結合強度的提高。而Cai（2001）等人在對鈦瓷結合強度進行雙軸彎曲法測量時發現，僅使用酸處理并不會提升鈦-瓷的結合水平，而僅采用堿處理則能夠達到這一目的。

5.2物理方法 ①激光熔覆。該方法的操作相對復雜，它將由其它方法制備的涂層作為預置涂層，隨后通過大功率激光器實現預置涂層的快速熔化與凝固，使界面處發生適當的化學、物理反應，以此實現強化機體、涂層結合牢固度的目的。楊勝群（2007）等人以鎳包石墨復合粉末作為原料，于TC4合金采用CO2激光機進行激光熔覆制備涂層，結果表明，TC4合金的硬度提升至HV1100左右，耐磨性也得到了明顯的提升。激光熔覆涂層可以有效提升涂層間的結合強度，但該方法對于表面均勻性和穩定性的保障能力較差，若溫度控制不合理，很容易引起開裂問題。②離子注入。該方法先對某元素原子進行電離處理，再高壓電場的加速作用下形成載能束并射入基體表面，在不斷的電子、核碰撞以及點和交換后，其能量逐漸減少，并最終留在基體表層晶體中，使材料的抗腐蝕性、耐磨性得到有效提升，減少金屬離子的釋放。在鈦合金表面離子注入氮，能夠使其表面的耐磨性得到提升，若注入鈣離子，則能提升其骨傳導性。③熱擴散法。在熱擴散工藝中，離子氮化法的應用最為廣泛，經過該方法的處理，鈦的表面能夠形成微米級的薄膜，其化學穩定性、耐磨性、摩擦系數等都會由此得到有效改善。黃輝（1997）對不同氣氛下的離子滲氮對TC4鈦合金滲氮層性能、組織的影響進行了分析，結果表明，滲氮氣氛為Ar-N2-Ar時，滲氮層的硬度、硬度梯度、耐磨性、氫含量最優。盧芳（2011）等人則對激光滲氮時TC4的裂紋問題進行了研究，結果表明，若氮氣含量<40%，則基本不會出現裂紋問題，但滲氮深度、滲氮層表面硬度則會隨著氮氣含量的降低而出現相應的下降。

6結論

在口腔領域，鈦合金的應用非常廣泛，但由于其工作環境較為復雜，因此難免會發生各種形式的變化和腐蝕，而表面改性處理則有利于鈦合金性能的改善，就目前的實際應用情況來看，涂層的粘附性、穩定性、化學性能隨時間不短下降等問題已經成為鈦合金臨床應用的重要制約因素。為了解決這一問題，研究人員對表面改性技術進行著不短的優化和完善，限于篇幅，本文所涉及的僅為各類表面改性技術相對成熟的一部分，還有相當多的技術與方法正處在實驗研究階段。

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編輯/王海靜