種植體發展與表面處理對骨結合的效果研究

摘要：選用合金種植體，利用機械加工的螺旋柱狀植體為實驗樣本，分為不同的處理組，利用不同的處理方法，然后用電鏡確定形態，再用掃描電鏡，EDS-X 射線能譜儀分析測試其表面成分，以XPS-X 射線光電子能譜分析，測量其表面附著離子。得出最適宜骨結合條件，證實了植體處理過程種植體表面與骨結合能力的重要性，提出種植時對金屬表面處理方式及條件。

關鍵詞：種植體；最佳骨結合；表面處理；方法研究

口腔種植體是高科技義齒的發展，稱為牙種植體，按照傳統的叫法稱為人工牙根。這種牙根是利用外科手術的方法，將種植體植入到人體缺牙部位的上下頜骨內，通過人體的愈合能力恢復，待手術傷口愈合后，種植體就和頜骨結合成一體，然后再在其上部安裝義齒，顯然義齒功能的關鍵是必需牢固，這需要種植體需經機械加工，頜骨的內部表面經過要經過噴砂、酸蝕處理，使頜骨內粗糙度和表面積增加，以加強臨床種植體初期的穩固及長期的骨結合的穩定性[1]這已被廣大醫務人員認同并得到普遍的應用。本研究通過對種植體材料的分析，利用對種植體表面噴砂、酸蝕及清潔過程的實驗室處理，再檢測其結果，就可以選擇可獲得最佳骨結合效果的條件。

1種植體材料的介紹

在高科技發展中，新型種植體材料的出現，才促進了種植體醫療技術的發展，這一類材料的種類較多，可以分為四類。

1.1陶瓷材料種植體陶瓷材料的種類較多，能作為種植體的主要是生物惰性陶瓷、生物活性陶瓷、生物降解性陶瓷材料等。生物降解性陶瓷材料具有機械強度高，耐腐蝕，無刺激性和毒性，容易和與人體頜骨組織結合，既相容性強等特點。目前是義齒臨床使用的材料之一[2]。

1.2碳素材料種植體碳素材料種植體，有玻璃碳、低溫各向同性碳等。這種材料的優點是，在生物體內有較高的穩定性，在人體中不易發生生物降解作用。

1.3金屬與合金種植體這一類種植體，包括金、316L不銹鋼(鐵一鉻一鎳合金)、鑄造鈷鉻合金、鈦及合金等。它們的優點是強度高、剛性好，但生物機械適應性和組織、骨適應性均較差，雖然是傳統的種植體，但目前已不常用。

1.4高分子材料種植體。包括丙烯酸酯類、聚四氟乙烯類等。某些高分子材料與人體結構中的天然高分子有較近似的化學結構，但易被生物體降解并刺激生物體。

1.5復合材料種植體即以上兩種或兩種以上材料的復合，如金屬表面噴涂陶瓷等。人體牙齒往往是包含著有機物和無機物復雜成分的復合體。上述單一材料由于受到單一結構的限制，往往不能滿足生物體的要求，因此復合材料的應用已日趨廣泛。如碳涂層金屬復合材料、多孔涂層氧化鋁材料等，相互取長補短，使性能更為完善。

2骨結合式種植體的手術

瑞典Branemark教授創制的二期式鈦種植體系列，首先證實并提出了骨結合的理論。他提出的骨結合式種植體概念，是指在人體活的骨組織與鈦種植體之間發生的牢固、持久而直接的結合，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沒有任何結締組織存在，不間隔以任何組織。純鈦種植體因其很好的理化性能和對人體良好的生物相容性，能與人體骨組織發生骨結合，故常被稱為\"骨結合式鈦種植體\"。這種種植體可分為兩類。

2.1兩段式種植體手術方式這一類的種植體是以種植體基臺與固位體分為兩部分，它不是一個整體的種植體。在對患者手術時，在與骨組織結合的固位體和與牙齦組織結合的基臺，分別通過前后兩次手術的植入來完成的，對于基臺與固位體兩段之間的鏈接，是通過種植體的螺絲作為媒介，用它相連成為一個整體。因此，在第一次手術時，需要先將固位體螺絲植入到骨組織內，然后縫合傷口，使其通過靜養自然恢復，在完全無負載的休息狀態下，創口經過4~6月的時間，才會使種植體的固位體螺絲與骨組織產生骨結合力，然后再行二次手術，即切開牙齦組織，通過種植體中心螺絲連接基臺，拆線后即可取模并完成最終修復體。

兩段式種植體種植體骨結合好，不易感染，義齒的修復方式可以采取多樣性，對于其上部的結構可實施多種選擇，遠期效果好，成功率高。缺點是需要經過兩次手術才能完成，會對患者產生較大的痛苦。

2.2一段式種植體手術方式一段式種植體手術，將種植體基臺，就是與牙齦結合的部分與骨組織結合的部分，常把這部分叫做人工牙根，實際上這是一段相連為整體的一類種植體。在對患者實施手術時，與骨組織結合的固位體和與牙齦組織結合的基臺部分，在手術實施時把它們作為整體，利用一次手術就完成植入的過程。因此，在種植體固位體植入骨組織的同時，基臺就可以直接穿出牙齦，暴露于口腔。待創口回復后就可拆線，然后就可配戴暫時的義齒，只要再待4~6w后，種植體就可以得到穩定的強度，然后再取模，就完成了最終的修復體。

一段式種植體的優點是，只需一次手術便可完成。但由于基臺直接暴露在口腔之中，基臺在口腔中易受外力的影響，因此患者會感到不舒服，就會產生動度，這樣就很難保證種植體固位體會在無負載狀態下與骨組織結合，而且這種手術容易發生感染，如果發生感染，就會使牙周下行，直接影響到骨組織的生長，就不利于種植體與骨組織界面及牙齦組織界面的愈合，如果出現這樣的問題，其效果就不如兩段式種植體的效果了，所以二者各有所長。

3種植體材料的加工方法

種植體材料的加工方法對育手術的成功有不可分割的關系，所以為了使手術成功率提高，須選好材料，選好加工方法。

3.1 實驗材料本實驗材料為金屬合金，利用機械加工的方法，將金屬合金材料加工成直徑3.9 mm 長度10.0 mm 的螺旋柱狀種植體備用，選用的噴砂材料主要考慮質量和粒度，本實驗選用的砂粒直徑是 進口的 50 μm Al2O3，噴砂機選用的是愛鑫公司產AX-B5，酸蝕材料選用國產分析純鹽酸溶液 （HCl）和國產分析純硫酸溶液（H2SO4），使用的超聲波清洗劑選用的是UC-30（美國產），還有乙醇、蒸餾水等其他用品。

3.2 實驗方法

3.2.1種植體噴砂方法砂粒經乙醇清洗后，就可利用0.2MPa 壓力，在種植體的表面實施均勻噴砂，實施作業的時間為20 s， 進行噴砂后的種植體進行1 次UC-30 清洗劑及2次蒸餾水超聲的清洗過程，每一次清洗的時間控制在15 min，清洗后采用自然干燥的方法，就完成了這一工作。

3.2.2種植體的酸處理方法 利用量筒，取4份鹽酸，1份硫酸按體積濃度加蒸餾水，就可以分別制成40%、50%、60%、70%的酸溶液，放置于燒杯中加溫，燒杯下要放置石棉網，控制溫度在73 ℃左右，然后將處理后的種植體樣本在混酸不同濃度的溶液中酸蝕5 min，然后進行清洗，清洗方法同上。

3.2.3種植體表面形狀觀察 對種植體表面形狀的觀察，是為了觀察不同方法處理的種植體的表面形狀，就是將種植體樣本分為機械加工組、噴砂處理組、噴砂酸蝕處理組， 然后用10 000 倍的電鏡對比觀察其表面形狀，給出評價。

3.2.4種植體表面成分的分析 通過用電鏡對種植體表面的形狀觀察， 在選擇噴砂處理組及噴砂、50%酸處理組進行EDS掃描電鏡，再利用X射線能譜儀分析測定其表面成分，然后對噴砂、50%酸處理組進行XPS-X射線電子能譜分析測定其表面離子附著成分。

4結果

4.1種植體的表面形狀 種植體噴砂樣本經40%酸蝕后，種植體表面大部分附著的砂粒已經被\"脫除\"，此時種植體呈酸蝕粗糙面。噴砂樣本經70%酸蝕后，種植體的表面粗糙不再增加，使\"碳化\"結果更加明顯。

4.2種植體表面離子附著測定 對噴砂、50%酸蝕組植體樣本，實驗中采用XPS-X 射線光電子能譜對其表面進行附著離子的測定，測定結果表示陽離子主要含Ti離子 和Cu離子，陰離子主要是C離子、N離子、O離子、Cl離子和S離子。本實驗采用的合金技術經機械加工后的種植體樣本，經噴砂、50%，60%酸處理的種植體表面形成最利于骨結合的條件。

4.3種植體的表面成分測定 通過對噴砂組種植體不同處理方法得到的不同樣本，然后用掃描電鏡、EDS-X 射線能譜儀對其表面成分測定，不同的樣本1和樣本2， 測定的結果如下。樣本1：主要含有O、Al、Ti 3 種元素；樣本2：主要含有Ti、微量Al、O。其中氧化鋁均以顆粒形態存在。

5討論

口腔種植體最佳骨結合效果的確定，就是衡量種植體與骨結合的程度，這種結果關鍵在種植體表面積大小和表面積的形狀。本實驗過程，是利用噴砂的物理方法和酸蝕的化學方法， 這樣的處理方法都可以使種植體表面形成凹凸不平的粗糙面，粗糙面的形成有利于骨結合，通過電鏡觀看，只是程度和形狀不同。在經Al2O3噴砂后，種植體表面會嵌附有破碎的顆粒存在，盡管這種存在對骨結合的影響目前還需要繼續研究和探討。但單純用Al2O3大顆粒噴砂處理的種植體，在臨床上已經可以證實了良好的骨結合。相信隨著科學技術的發展，口腔種植體最佳骨結合效果表面處理方法，在今后會得到更新的處理方法，為人類的第三代牙的植入做出貢獻。

參考文獻:

[1]馬宇鋒，杜芙蕓，張栓香，等.種植體表面處理相關研究[J].中國藥物與臨床.2010-01-15.

[2]孫鑫，侯玉東， 滕騰，等.尼古丁對不同表面處理種植體骨結合的影響[J].中國組織工程研究.2014-02-19.

[3]劉麗，江巧紅，何福明，等.純鈦種植體表面納米摻鋅羥基磷灰石涂層的骨結合效果研究[J].中華口腔醫學會口腔材料學專業委員會第七次全國口腔材料學術交流會論文匯編.中國會議.2011-11-11.

[4]韓倩; 張志宏.種植體表面處理對骨缺損修復和骨結合影響的評價[J].醫學綜述.2011-10-05.

[5]朱震坤，邵山，藍菁，等. BLB種植體表面處理對骨結合的影響[J].中國口腔頜面外科雜志.2009-01-15.

編輯/許言