熱損傷在牙種植體拔除中的應用研究

[摘要]目的：通過加熱種植體有控制地破壞牙種植體的骨結合狀態，使已經形成骨結合但無保留意義的種植體能夠以較小的扭矩旋出，從而微創拔除種植體。方法：在離體組織中，使用加熱器在新鮮牛肋骨-種植體模型上尋找理想的加熱溫度和加熱時間。在動物實驗中，觀察加熱種植體后種植體旋出扭矩、種植體穩定性和種植體周圍骨組織學變化。根據離體組織結果將動物實驗分為四組。包括：空白對照組；C1組（低溫組），100℃持續30 s；C2組（高溫組1），200℃持續20 s；C3組（高溫組2），300℃持續20 s。結果：動物實驗結果表明低溫組C1加熱后1周ISQ值和旋出扭矩均有所增加，拔除1個月后骨表面可見。高溫組C2、C3加熱后1周ISQ值和旋出扭矩均下降，且拔除種植體后1個月C2組在骨表面可觀察到少量新生骨線的形成，但是C3組未見新生骨線。實驗結果提示C2組的溫度設置在加熱種植體后可以降低種植體旋出扭矩且不影響周圍骨的再生。結論：熱處理是微創拔除種植體的可行方法之一，但應注意加熱溫度及加熱時間。

[關鍵詞]牙種植體；熱損傷；骨結合；拔除；微創

[中圖分類號]R782.11" " [文獻標志碼]A" " [文章編號]1008-6455（2025）02-0019-05

Application of Thermal Damage in Osseointegrated Implant Extraction

WANG Miao1，2，3， XU Boya1，2，4， ZHU Xiufeng1，2，3， CHANG Xiaofeng1，2，3， HE Longlong1，2，3

（ 1.Key Laboratory of Shaanxi Province for Craniofacial Precision Medicine Research， College of Stomatology， Xi'an Jiaotong University， Xi'an 710004， Shaanxi， China; 2.Clinical Research Center of Shaanxi Province for Dental and Maxillofacial Diseases， College of Stomatology， Xi'an Jiaotong University， Xi'an 710004， Shaanxi， China; 3.Department of Implant Dentistry， College of Stomatology， Xi'an 710004， Shaanxi， China; 4.Department of Digital Implant Restoration， College of Stomatology， Xi'an Jiaotong， Xi'an 710004， Shaanxi， China ）

Abstract： Objective" To use heating to disrupt the bone-implant interface of dental implants， allowing for the minimally invasive removal of implants that are no longer needed but have formed stable osseointegration. Methods" In vitro experiments were conducted using a fresh bovine rib-implant model to determine the ideal heating temperature and duration using a heating device. In vivo experiments were then carried out to observe the effects of implant heating on implant stability， removal torque， and histological changes in the surrounding bone tissue. The in vivo experiments were divided into four groups based on the results of the in vitro experiments： a blank control group， C1 （low-temperature group）： 100℃ for 30 s， C2 （high-temperature group 1）： 200℃ for 20 s， and C3 （high-temperature group 2）： 300℃ for 20 s. Results" The in vivo experiments showed that the low-temperature group （C1） had an increase in implant stability and removal torque one week after heating， and bone growth was observed on the implant surface one month after removal. The high-temperature groups （C2 and C3） had a decrease in implant stability and removal torque one week after heating， and while bone growth was observed on the implant surface of the C2 group one month after removal， no bone growth was observed in the C3 group. The results suggest that C2 group can reduce implant removal torque without affecting bone regeneration. Conclusion" Thermal treatment can be used as a minimally invasive method for removing dental implants， but the temperature and duration of heating should be carefully considered.

Key words： dental implant; thermal damage; osseointegration; extraction; minimally invasive

種植體與骨組織界面之間骨結合是種植體成功的關鍵。隨著牙種植技術及牙種植體材料表面處理水平不斷提高，種植體的骨結合已經有很高的遠期成功率。但種植修復后仍存在一定概率的并發癥風險，當種植位點不準確、出現種植體機械并發癥以及無法治愈的種植體周圍炎等情況時，仍需將種植體拔除。目前，種植體的拔除方式簡單粗暴，骨損傷較大，與微創醫學的發展趨勢不相符合[1-2]。

從Eriksson和Albrektsson經典研究可得出結論，骨組織在47℃時對熱最敏感。后來進一步的實驗表明，更大的骨損傷發生在53℃持續1 min，在56℃時堿性磷酸酶開始失活，當加熱至60℃時會造成更明顯的骨壞死[3-4]。Gungormus M和Erbasar GNH[5]模擬了使用不同設備功率加熱種植體-骨結合界面的溫度分布，結果顯示種植體周圍的溫度上升得非?？欤瑑H需1 s就可到達47℃。因此加熱器，加熱時間和種植體大小是熱損傷破壞骨結合必須考慮的因素。Cunliffe J等[6]使用超高頻單極電刀拔除一枚失敗的種植體，給予15 s脈沖式加熱至鈦種植體，以造成種植體-骨結合界面的熱損傷。1周后復診，局麻下使用棘輪扳手反向扭出，扭矩小于30 N·cm。在另一病例報道中，Worni A等[7]使用CO2激光在種植體骨結合界面誘導熱壞死，并以大約35 N·cm的扭矩取出。Massei GSM等[8]給予種植體3 s高頻率電刺激，2周之后，種植體可用較小扭矩旋出（15～50 N·cm），并且組織學觀察顯示熱壞死范圍僅限于50 μm。

從文獻綜述中可以看出，熱損傷種植體骨結合界面似乎是一種有前景的微創取出種植體的方法。但此類研究多局限于病例報道和三維有限元模擬，有待進一步的研究支持[9]。因此本研究設計了離體組織實驗和動物實驗，在離體組織實驗中尋找最佳的加熱器和加熱時間，在動物實驗中檢驗此方法的可行性及熱損傷導致的骨壞死范圍。

1" 材料和方法

1.1 實驗動物及材料：4只純種雄性比格犬，15～16個月齡，實驗動物由西安迪樂普生物醫學有限公司提供[許可證號：SCXX（陜）2016-012]，重量13～16 kg，平均重量14.5 kg。無缺失牙，恒牙完全萌出，口內牙齒數目完整，無牙周、牙體等口腔疾病，營養健康狀況良好，動作敏捷。實驗動物質量檢測單位：陜西省實驗動物質量監督檢測中心。實驗動物質量合格證編號：61001600000108。動物實驗在第四軍醫大學口腔醫院動物實驗中心進行，實驗單位實用許可證編號：SYXK（陜）2016-013，動物隨機編號，術前分籠圈養2周，定時定量喂養。所有實驗操作均嚴格遵守動物倫理學相關規定。種植體由常州百康特（Bioconcept）醫療器械有限公司提供，專為動物實驗設計。種植體的直徑為3.3 mm，長度為10 mm，表面經過大顆粒噴砂加酸蝕處理（SLA），符合實驗設計要求。此外，所有其他實驗設備及器械均為動物實驗常規器械，確保實驗過程的標準化和一致性。

1.2 體外實驗：體外實驗選取新鮮的牛肋骨植入種植體。種植體選用BKT種植體（常州百康特醫療器械有限公司，3.3 mm×10 mm）。離體組織選用20 mm×20 mm的新鮮牛肋骨骨塊。在實驗前半小時將骨塊置于水浴箱中水浴至37℃。將種植體植入骨塊中，植入扭矩保持在35 N·cm左右。使用校準后的電加熱裝置（DBS，德國）加熱種植體內部連接部位，并使用熱電偶絲在3個位置（P1、P2和P3）測量種植體表面溫度（見圖1）。測溫軟件自動記錄溫度變化，記錄間隔為1 s。電加熱裝置的溫度設置范圍為50℃～400℃（50℃、100℃、150℃、200℃、250℃、300℃、350℃、400℃），并且每個設置可以保持在恒定溫度。

1.3 動物實驗

1.3.1 種植體植入：對4只雄性比格犬（平均年齡15個月，平均體重14.5 kg）進行CBCT檢查，獲取頜骨三維圖像信息。選擇第二、第三前磨牙近中根作為種植位點，4只比格犬共計32位點。比格犬術前8 h禁食，腹腔注射3%戊巴比妥（MERCK，德國）麻醉，術中監測呼吸和心跳。用高速手機分離上下頜第二、三前磨牙，微創法拔除近中牙根，生理鹽水沖洗拔牙窩。拔牙窩逐級備孔，即刻植入BKT種植體3.3 mm×10 mm，植入扭矩均大于35 N·cm（見圖2）。種植體動度儀（OSSTELL，瑞典）測量植入后初始ISQ值，連接覆蓋螺絲，縫合傷口。

1.3.2 加熱實驗及樣本取材：種植術后4個月，麻醉后行X線檢查，觀察種植體周圍無透射影像，同時使用種植體動度儀測量ISQ值，共同評估骨結合情況[10-11]。使用加熱器探頭給予種植體中央螺絲底面進行加熱，溫度組分為三組，具體如下。C1（低溫組）：100℃持續30 s ；C2（高溫組1）：200℃持續20 s；C3（高溫組2）：300℃持續20 s（此分組設置來源于離體組織實驗結果）。

加熱實驗后將16枚種植體立即旋出，另外16枚種植體1個月后旋出。選用計數扭矩扳手（Neobiotech，韓國），旋出時記錄旋出扭矩。在旋出種植體的同時，用Trephine鉆頭取出一半的骨，觀察周圍骨組織的損傷情況。1個月后取另一半骨，觀察骨組織愈合情況（見圖3）。對取出骨組織進行切片和HE染色。

1.4 統計學分析：使用SPSS 13.0軟件進行數據處理和分析。平均值±標準差用于描述數據。數據符合正態分布和方差齊性的標準。采用單因素方差分析和t檢驗描述組別和時間點之間的差異。顯著性水平設定為0.05。

2" 結果

2.1 體外實驗：根據多通道溫度計的讀數選擇了三個代表性溫度進行討論（見圖4）。當熱源溫度為100℃時，P1、P2、P3三點溫度在32 s、43 s、50 s到達熱損傷臨界溫度47℃。因此在動物實驗中，保持低溫組（C1）設置為100℃加熱30 s，此時種植體沒有達到47℃，且未引起種植體-骨結合界面的熱損傷。當熱源溫度為200℃時，P1、P2、P3三點溫度在9 s、14 s、18 s到達熱損傷臨界溫度47℃。在第20秒時，三點溫度分別為，59.3℃，50.8℃，48℃。因此高溫組（C2）中將熱源溫度設為200℃，加熱時間設為20 s，能夠觀察瞬時超過47℃是否會造成種植體周圍骨的熱損傷。當熱源溫度為300℃時，P1、P2、P3三點溫度在4 s、6 s、8 s到達熱損傷臨界溫度47℃。在第20秒時，P1、P2、P3三點溫度分別為，95℃，65℃，60℃。因此，另外一組高溫組（C3）加熱時間設為20 s，以觀察持續超過熱損傷溫度10 s，能否很好地達到去骨結合的目的，且觀察骨損傷范圍大小是否符合微創目的。

2.2 動物實驗：根據X線和ISQ評估，在種植體植入4個月后所有種植體均形成良好的骨結合。C3組中有一個下頜種植體在加熱后1周松動，因此在ISQ和旋出扭矩計算中剔除此數據。由于上頜和下頜之間的基線差異，將加熱前后的ISQ和旋出扭矩變化作為新的變量進行統計分析。四組的ISQ值在4個月內均有增加，4個月時組間比較差異無統計學意義（P＞0.05）。加熱處理后，C1組的ISQ值沒有顯著下降（P=0.203），而C2組和C3組的ISQ值低于對照組，C2組平均下降2.50%（P=0.002），C3組平均下降5.78%（P＜0.001）。加熱后1周，三組的ISQ與對照組相比有顯著變化：C1組增加10.85%（P=0.003），C2組減少8.19%（P=0.001），C3組減少11.33%（P＜0.001）。見圖5。對于C1組，加熱后旋出扭矩沒有明顯下降（P=0.469）。1周后，C1組的扭矩增加（P=0.015），而上頜的扭矩增加幅度大于下頜（見表1），可能是由于上頜和下頜骨結構的差異；在C2組和C3組中，與對照組相比，加熱后的扭矩呈連續下降趨勢（加熱后：PC2=0.003，PC3=0.008；1周后：PC2=0.003，PC3=0.036）。

組織學結果顯示，對照組的種植體骨結合表面邊緣不規則。C1、C2和C3組的骨表面也不規則，并且加熱后未發現結締組織。加熱后1周，在C2組和C3組中觀察到少量纖維結締組織。加熱后1個月，在空白組、C1組和C2組的切片中觀察到新骨的形成和成骨細胞的積聚。但在C3組中沒有觀察到明顯的新骨或骨愈合。見圖6。

3" 討論

本課題組旨在尋找一種微創方法解除牢固的骨結合，使得穩定的骨結合狀態發生可控的損傷，從而可以用較小的力量旋出種植體。回顧文獻發現熱處理可能是一個很好的方法，但相關研究十分有限。通過動物實驗，本研究發現經過熱處理后，骨結合的種植體的旋轉扭矩和ISQ值顯著降低，這與Cunliffe J和Massei GSM的報告相一致[6-8]。通過應用高溫加熱種植體，能夠降低種植體與牙槽骨之間的附著力，并減少反向旋轉拔除種植體所需的力量。在C2組的體外實驗中，確定了種植體在相對較短的時間內達到了略高于47℃，但旋出扭矩在加熱后1周顯著降低。在C3組中，當加熱20 s時，種植體頸部附近的溫度接近于90℃。當溫度超過90℃時，骨的斷裂負荷、剛度和線性變形會降低[12-13]，即高溫處理會改變骨的機械性能。經過加熱處理后1周，C3組所需的扭矩比對照組降低了約60%。因此，降低種植體旋出扭力須在種植體-骨結合界面處發生熱損傷或壞死。

盡管高溫組的旋出扭矩和ISQ值均有所降低，但C2組和C3組之間的組織學分析存在差異。加熱后1周，C2組和C3組的骨表面上出現了少量結締組織，可能是由于高溫導致種植體周圍的骨細胞凝固和壞死，形成無菌炎癥。經過1個月的愈合期后，與C1組和對照組類似，C2組出現了成骨細胞聚集和新骨形成。這提供了有力的證據，表明C2組的溫度設置并未影響骨愈合能力。雖然C3組中有成骨細胞，但未觀察到明顯的新骨形成，表明熱損傷后該組的愈合能力嚴重受到影響。C1組結果所示，低溫似乎能夠增強骨結合。加熱后，C1組的ISQ值和旋出扭矩略微降低，但差異無統計學意義。在C1組較低的溫度設置下，種植體周圍未達到47℃，因此沒有發生種植體-骨結合界面的熱損傷。然而，在加熱后1周，C1組的ISQ值和扭矩都增加了。Rittel D[14]的研究發現，更高的旋出扭矩可以表明骨的質量更好、有了更高的強度。這種現象得到了理論和實踐的支持，例如，輕微的溫度升高可以刺激骨重塑并增加皮質骨密度[15-17]，也與高溫刺激骨折愈合的事實相一致[18]。這種有趣的現象也為未來利用熱刺激加速骨結合過程提供了思路[19]。

根據最新的系統綜述，目前有五種方法用于拔除骨結合的種植體[20-21]。使用高速車針、環切鉆、超聲骨刀和激光輔助方法的成功率較高，但它們具有破壞性并可能引起后續問題。反向扭矩拔除作為最保守的方法，被推薦作為拔除骨結合種植體的首選方法。然而，反向扭矩的成功率為87.7%，失敗的原因是扭矩過大導致頜骨骨折或種植體折斷。本實驗熱處理的探索可以作為反向扭矩的補充方法。第一步先使用熱處理損傷種植體-骨結合界面來降低扭矩，這在本研究中已經得到確認，然后使用扭矩扳手將熱處理后的種植體拔除，這將增加反向扭矩拔除的成功率并減少骨損失。盡管在拔除種植體時必須盡量保持微創，但在考慮拔除方法時，可預測的骨愈合能力也很重要[22]。本研究表明短時加熱處理種植體后，周圍骨組織仍具有愈合能力。

本研究仍存在一些局限性。首先，無法從組織學結果中觀察到預期的種植體-骨結合表面的熱損傷范圍。在對照組中，大扭力旋除帶有骨結合的種植體會帶走部分骨組織，因此對照組即刻旋出和1周旋出組織學切片均表現為不整齊的骨創面。加熱后，C2組和C3組的表面同樣粗糙，熱損傷范圍無法測量。最可能的原因是C2組和C3組的溫度設置未引起即刻明顯的壞死，并且在處理標本時，熱損傷的表面脫落或被沖刷掉。這可能是因為本研究首先在體外研究中找到了最佳的溫度和時間的設置，此溫度可在種植體-骨結合界面上可以產生有限且可控的熱損傷。同時觀察到每組的骨愈合能力也表明了損傷的程度。本實驗的另一個局限性是種植體只實現了骨結合，沒有經歷咬合負荷。文獻回顧發現，種植體在長期負重后，種植體周圍的骨會發生持續的改建，特別是骨松質部分會改建為致密的骨結構[23]。因此本實驗動物模型無法模擬負重后發生骨改建后的種植體-骨結合狀態。

根據體外和體內實驗的結果，最佳和受控條件下對種植體進行加熱會降低種植體與骨組織的骨結合，使失敗種植體拔除過程變得簡單和微創。本實驗中使用了相同型號的種植體，需要進一步研究來明確適合不同類型種植體的溫度時間設置。本實驗的結果表明，熱處理是一種可行的、微創的去除骨結合種植體的方法。然而，在該技術的臨床應用之前，仍需要進行大量的進一步研究。

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[收稿日期]2024-04-22

本文引用格式：王淼，徐博雅，朱秀峰，等.熱損傷在牙種植體拔除中的應用研究[J].中國美容醫學，2025，34（2）：19-23.