正畸微種植體穩(wěn)定性的研究

翟榮萍，陳 巖

正畸微種植體穩(wěn)定性的研究

翟榮萍，陳 巖

微種植體支抗系統(tǒng)術(shù)式簡(jiǎn)單、植入部位靈活、效果穩(wěn)定確切，且不依賴于患者的合作，因此受到了國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。微種植體具有廣闊的應(yīng)用前景，但是其與骨結(jié)合的生物力學(xué)相關(guān)文獻(xiàn)仍然非常有限。本文從生物力學(xué)角度對(duì)不同植入術(shù)式、加載時(shí)間、種植部位以及角度和深度方面，分析對(duì)微種植體骨界面愈合產(chǎn)生的影響，并展望微種植體在今后的研究趨勢(shì)。

微種植體；正畸學(xué)；生物力學(xué)

自Branemark和Breine［1］提出骨整合理論以來(lái)，大多數(shù)學(xué)者承認(rèn)和接受純鈦微種植體與骨組織之間的骨性結(jié)合，測(cè)試微種植體骨界面的結(jié)合力是客觀而準(zhǔn)確地估計(jì)微種植體穩(wěn)定的重要方法。目前，大多應(yīng)用植入轉(zhuǎn)矩或旋出轉(zhuǎn)矩實(shí)驗(yàn)，檢測(cè)結(jié)合力的大小，反映種植體骨界面的結(jié)合強(qiáng)度［2-3］，種植體的穩(wěn)定性取決于其植入后機(jī)械嵌合及化學(xué)結(jié)合所獲得固位力的大小。

1 微種植體的生物力學(xué)研究方法

目前，評(píng)價(jià)微種植體穩(wěn)定性的方法可分為植入轉(zhuǎn)矩法［4］、旋出轉(zhuǎn)矩法、有限元分析法、Periotest法、共振頻率分析法。選用理想的評(píng)價(jià)微種植體穩(wěn)定性的方法，可用于指導(dǎo)臨床工作，這是微種植體研究的熱點(diǎn)內(nèi)容之一。

1.1 植入轉(zhuǎn)矩法 使用專用轉(zhuǎn)矩儀順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，完全植入時(shí)儀器上所顯示的嵌合力值。植入轉(zhuǎn)矩法是測(cè)量微種植體植入時(shí)轉(zhuǎn)矩的大小。測(cè)量值即植入轉(zhuǎn)矩值，可反應(yīng)微種植體的初期穩(wěn)定性。以往的研究報(bào)道指出，植入轉(zhuǎn)矩受植入方法、接受點(diǎn)骨質(zhì)因素的影響［5］。

1.2 旋出轉(zhuǎn)矩法 對(duì)微種植體施加逆時(shí)針的轉(zhuǎn)矩，使微種植體松動(dòng)，用專用儀器測(cè)量并記錄下轉(zhuǎn)矩峰值。微種植體與骨組織間接觸面積百分比越高，測(cè)量的旋出轉(zhuǎn)矩值就越大，說(shuō)明微種植體越穩(wěn)定［6］。1.3 有限元分析法 通過(guò)計(jì)算機(jī)建模、計(jì)算，綜合后得到受力情況分析。三維有限元法是應(yīng)力分析與電腦技術(shù)相結(jié)合的方法，其建立的模型直觀［7］。也有國(guó)內(nèi)外學(xué)者［8-9］采用三維有限元數(shù)值模擬的方法，對(duì)微種植體形態(tài)學(xué)與應(yīng)力的關(guān)系進(jìn)行研究，認(rèn)為微種植體的直徑增大就會(huì)使微種植體與頜骨的接觸面積相應(yīng)增大，從而使微種植體的穩(wěn)定性增強(qiáng)。

1.4 Periotest法 將儀器的手柄垂直于微種植體，測(cè)量?jī)x的手柄頭距離微種植體小于4 mm。由于其具有操作便捷、無(wú)創(chuàng)的特點(diǎn)，目前是臨床中測(cè)量微種植體穩(wěn)定性的檢測(cè)手段。Periotest法通過(guò)測(cè)定微種植體周圍骨組織的阻尼效應(yīng)，應(yīng)用計(jì)算機(jī)處理得出牙周測(cè)定值，從而間接反映微種植體的穩(wěn)定性。

1.5 共振頻率分析法 共振頻率分析法是對(duì)微種植體的穩(wěn)定性進(jìn)行長(zhǎng)期檢測(cè)，是判斷微種植體是否形成骨性愈合的一種有效的、無(wú)創(chuàng)的方法。該法是利用物理學(xué)的共振原理，當(dāng)激發(fā)物體振動(dòng)時(shí)的頻率恰與該物體的固有頻率相等時(shí)，此物體發(fā)生共振現(xiàn)象。共振頻率值越高說(shuō)明微種植體穩(wěn)定性越好［10］。

2 生物力學(xué)研究方法評(píng)價(jià)影響微種植體穩(wěn)定性的因素

2.1 植入術(shù)式 自攻型與助攻型是正畸微種植體較常用的2種植入手術(shù)方式［11］。助攻型在植入前需要用圓鉆鉆開(kāi)骨皮質(zhì)，器械的反復(fù)進(jìn)出使空洞擴(kuò)大、鉆速過(guò)快或過(guò)慢會(huì)對(duì)周圍的骨質(zhì)造成損傷，這樣可能會(huì)影響微種植體與骨組織的整合而造成微種植體脫落率高［12］。自攻型種植法不用鉆開(kāi)骨皮質(zhì)，可直接將微種植體手動(dòng)旋入牙槽骨中，對(duì)周圍骨組織產(chǎn)生擠壓，形成機(jī)械鎖合作用，感染率低，因而更有利于微種植體的穩(wěn)定性。Wilmes和Drescher［13］認(rèn)為，選擇何種種植植入術(shù)式與骨密度有一定的關(guān)系，在骨密度較高的區(qū)域，應(yīng)采用助攻型植入方式，如下頜骨和顎骨，且在植入助攻型引導(dǎo)鉆的直徑應(yīng)該較微種植體的直徑小0.5 mm。何艾娥等［14］認(rèn)同上述觀點(diǎn)，并認(rèn)為對(duì)于骨密度較高的患者，應(yīng)在骨密質(zhì)上鉆孔，以降低微種植體植入過(guò)程中產(chǎn)熱過(guò)多引起的骨壞死。陳巖等［15］對(duì)不同微型種植體穩(wěn)定性的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究中發(fā)現(xiàn)，選擇2只條件幾乎完全一樣的犬，用直徑、長(zhǎng)度均相同的自攻型和助攻型微種植體各28枚分別植入2只犬的牙槽骨上，按常規(guī)各自植入后測(cè)量最高植入轉(zhuǎn)矩，采用即刻加載，觀察9周后測(cè)量最高旋出轉(zhuǎn)矩。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，最高旋出轉(zhuǎn)矩自攻型組成功率為92.9%，助攻型組成功率為86.7%，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）；在最高植入轉(zhuǎn)矩上，自攻型組明顯高于助攻型組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。說(shuō)明自攻型微種植體有更好的初期穩(wěn)定性。武秀萍等［16］實(shí)驗(yàn)顯示，在植入早期，愈合2周和4周時(shí)，自攻型組植入方式比助攻型組拉拔力值大，早期自攻型微種植體穩(wěn)定性較好；而8周時(shí)，2種植入方式拉拔力值差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。提示如果需要早期負(fù)載微種植體，宜采用自攻型術(shù)式植入，助攻型術(shù)式植入時(shí)最好延長(zhǎng)愈合期。

目前，臨床上廣泛應(yīng)用的自攻型微種植體支抗不僅定位準(zhǔn)確、手術(shù)操作時(shí)間短，而且術(shù)后并發(fā)癥發(fā)生率小，能夠形成一個(gè)穩(wěn)固的結(jié)締組織封口，正畸治療結(jié)束后可直接去除微種植體，遺留的微種植體窩無(wú)需處理即可愈合。助攻型微種植體植入手術(shù)復(fù)雜，感染率高，易形成微種植體周圍炎，導(dǎo)致微種植體植入后松動(dòng)。自攻型微種植體不需要骨鉆引導(dǎo)，創(chuàng)傷少、操作技術(shù)要求較低、成功率較高、可即刻輕力加載，初期穩(wěn)定性也得到提高。微種植體植入時(shí)的轉(zhuǎn)矩對(duì)自攻型微種植體的穩(wěn)定性有一定的影響，如果植入時(shí)轉(zhuǎn)矩過(guò)大，就會(huì)使微種植體周圍骨組織中的骨小梁的斷裂，嚴(yán)重者甚至引起微種植體的折斷［17］。Herman等［18］研究推薦植入時(shí)的轉(zhuǎn)矩不超過(guò)40 N／cm，該條件下植入微種植體時(shí)有松動(dòng)，考慮換直徑更粗的微種植體。

2.2 不同加載時(shí)期 微種植體的穩(wěn)定性分為植入時(shí)骨界面機(jī)械嵌合力產(chǎn)生的初期穩(wěn)定性和隨后骨界面愈合產(chǎn)生的次級(jí)穩(wěn)定性，兩者有不同的意義。植入時(shí)達(dá)到初期穩(wěn)定性是微種植體穩(wěn)定的基礎(chǔ)，但不保證其一定成功。從生物力學(xué)角度看，測(cè)量其生物結(jié)合力的大小可以反映骨整合的強(qiáng)度。目前多數(shù)微種植體系統(tǒng)趨于“即刻載荷”，即不等待骨整合就施加載荷，但并不意味著沒(méi)有或不需要骨整合。

植入轉(zhuǎn)矩可有效地測(cè)量微種植體植入過(guò)程中骨界面的抗力產(chǎn)生的初期穩(wěn)定性。研究表明，植入轉(zhuǎn)矩與植入一段時(shí)間后的旋出轉(zhuǎn)矩、水平拉出力及軸向拉出力之間均無(wú)明顯相關(guān)性，并非預(yù)測(cè)微種植體穩(wěn)定性的有效方法［19］。微種植體的抗拉強(qiáng)度主要受種植體形態(tài)及螺紋周圍骨強(qiáng)度的影響，與種植體骨界面愈合強(qiáng)度關(guān)系不大，不能靈敏、準(zhǔn)確地反應(yīng)微種植體骨界面的狀況。旋出轉(zhuǎn)矩測(cè)量的是種植體骨界面抵抗剪切破壞的強(qiáng)度，反映的是植入一段時(shí)間后種植體骨界面的特性，轉(zhuǎn)矩值越高說(shuō)明種植體與骨結(jié)合的越牢固。Kim等［20］認(rèn)為，旋出轉(zhuǎn)矩可以更好地評(píng)價(jià)微種植體骨界面的愈合強(qiáng)度。

為了探討微種植體植入后不同愈合期載荷的穩(wěn)定性，某學(xué)者［21］研究植入微種植體時(shí)采用一致的植入轉(zhuǎn)矩作為初始標(biāo)準(zhǔn)，用旋出轉(zhuǎn)矩法測(cè)量不同愈合期微種植體骨界面的愈合強(qiáng)度，以期指導(dǎo)臨床醫(yī)生選擇微種植體植入后的等待期；結(jié)果表明，微種植體植入后3周時(shí)不適宜初始載荷，而即刻或愈合1周時(shí)施加載荷不影響微種植體骨界面的愈合。有學(xué)者［22-23］對(duì)即刻載荷后骨界面的愈合過(guò)程進(jìn)行研究，也發(fā)現(xiàn)愈合3～4周時(shí)骨界面穩(wěn)定性最差。雖然支抗微種植體不要求絕對(duì)穩(wěn)定，此時(shí)施加載荷也不一定造成微種植體脫落，但為了提高穩(wěn)定性，應(yīng)避免此時(shí)施加初始載荷。

現(xiàn)代多數(shù)微種植系統(tǒng)趨向主張即刻載荷，即不等待骨整合，但這并不意味著沒(méi)有或無(wú)需骨整合。Luzi等［24］認(rèn)為，對(duì)于微種植體可以進(jìn)行早期載荷甚至即刻載荷；同時(shí)，研究證實(shí)，即刻載荷的正畸力可以顯著影響微種植體周圍骨質(zhì)的吸收和增生，以及骨質(zhì)的密度，但不會(huì)改變微種植體與骨組織的骨整合。目前，即刻載荷的微種植支抗在臨床中得到大量的應(yīng)用。Meyer等［25］認(rèn)為，種植體植入后可以即刻載荷，在一定限度內(nèi)的載荷并不會(huì)影響微種植體支抗的愈后。以Motoyoshi等［26］為代表的研究顯示，青少年在植入微種植體后即刻載荷的成功率（63.8%）明顯低于晚期載荷（植入后3個(gè)月）的成功率（97.2%），因此建議對(duì)青少年患者微種植體應(yīng)該晚期載荷。目前，對(duì)于加載時(shí)機(jī)和愈合時(shí)間仍然有許多爭(zhēng)議，影響因素可能是加載力的大小、加載方向及微種植體植入的部位不同。但有學(xué)者［27］認(rèn)為，微種植體植入后的初期穩(wěn)定性比骨結(jié)合更重要。只要微種植體植入時(shí)的初期穩(wěn)定性好，無(wú)干擾因素，不論加載時(shí)機(jī)早晚都可達(dá)到一定范圍內(nèi)的正畸力負(fù)荷的要求。也有學(xué)者［28］認(rèn)為，只要微種植體穩(wěn)固，早期載荷不受影響，尤其對(duì)于通過(guò)機(jī)械鉚合固位的微種植體，可在骨性愈合前載荷。

2.3 植入部位 由于微種植體的體積小，故植入部位相對(duì)較為靈活。微種植體植入部位對(duì)其穩(wěn)定性的影響主要體現(xiàn)在骨質(zhì)質(zhì)量。以往通過(guò)三維有限元法研究發(fā)現(xiàn)，影響微種植體穩(wěn)定性的重要因素之一是植入部位骨質(zhì)的條件［29］。研究表明，在相同的微種植體和外力作用下皮質(zhì)骨的應(yīng)力較松質(zhì)骨大。如果患者的下頜平面角高陡，其骨密度相對(duì)較低，骨質(zhì)疏松，從而影響微種植體與骨面的嵌合，不利于其穩(wěn)定性［30］。另有研究表明，骨皮質(zhì)厚度與微種植體的穩(wěn)定性有密切的關(guān)系，骨皮質(zhì)厚度與支抗微種植體穩(wěn)定性呈正相關(guān)［31］。

2.4 植入角度和深度 微種植體的植入角度和植入深度研究是種植體穩(wěn)定性研究的熱點(diǎn)之一。有學(xué)者［32］建議，臨床應(yīng)垂直于頰側(cè)牙槽骨的方向植入微種植體。也有學(xué)者［33］認(rèn)為，微種植體應(yīng)斜行植入骨皮質(zhì)。實(shí)際臨床操作會(huì)隨著傾斜角度的減小而增大植入難度。但臨床上很難達(dá)到＜30°的植入角度。從生物力學(xué)角度講，微種植體的穩(wěn)定性與其受力后周圍的應(yīng)力分布有關(guān)，局部的應(yīng)力集中不利于種植體的穩(wěn)定。Favero等［34］認(rèn)為影響微種植體穩(wěn)定性的因素有種植體長(zhǎng)度、直徑及外形，如果微種植體的長(zhǎng)度減少則需增加其直徑，如果直徑減少則相應(yīng)的增加其長(zhǎng)度以保證微種植體與骨組織間的接觸面積。王震東等［35］對(duì)長(zhǎng)度為5～10 mm的微種植體進(jìn)行了三維有限元分析，結(jié)果顯示骨界面應(yīng)力在承受非軸向力的作用下，8 mm微種植體頸部的應(yīng)力值最低，并且隨著微種植體長(zhǎng)度的變化，呈規(guī)則曲線，種植體頸部為應(yīng)力集中區(qū)。周欒慧等［36］采用不同植入角度（30°、60°、90°）及不同植入深度（9、10、11 mm）的微種植體，應(yīng)用三維有限元模型的研究分析中發(fā)現(xiàn)：植入深度為11mm的微種植體穩(wěn)定性較9mm及10 mm高，其中9 mm穩(wěn)定性最差；30°傾斜時(shí)微種植體最穩(wěn)定，90°植入角度相對(duì)30°及60°的穩(wěn)定性較弱。但并不是植入角度越小越穩(wěn)定，還需要考慮植入深度的影響，隨著植入深度的減小，60°植入角度相對(duì)來(lái)說(shuō)更加穩(wěn)定。由于受到主觀因素的影響，此實(shí)驗(yàn)僅為實(shí)驗(yàn)研究階段，因此還需要進(jìn)一步研究。

3 展望

總之，微種植體作為一種操作簡(jiǎn)便，價(jià)格便宜，創(chuàng)傷小，能夠植入大多數(shù)部位的支抗形式，如果能夠保障其在正畸治療過(guò)程中的穩(wěn)定性，其應(yīng)用前景相當(dāng)誘人。生物力學(xué)方法是評(píng)價(jià)微種植體穩(wěn)定性的重要方法，但是所得的生物力學(xué)數(shù)據(jù)不能完全用來(lái)指導(dǎo)微種植體支抗的臨床應(yīng)用。因此，在今后的時(shí)間里，隨著對(duì)微種植體生物力學(xué)的不斷研究和完善，這種高效而安全的微種植體支抗技術(shù)會(huì)有更大的發(fā)展空間和更為廣闊的應(yīng)用前景。

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Biomechanical evaluation of the research progress in orthodontic micro-implant stability

ZHAIRongping1，CHEN Yan2
（1.School of Oral Medicine，Inner Mongolia Medical University，Hohhot Inner Mongolia 010059，China；2.Department of Orthodontics，the First Affiliated Hospital of Inner Mongolia Medical University，Hohhot Inner Mongolia 010050，China）

Due to its simple operation，flexible embedded parts，effect of stable precise and in dependent of patient′s cooperation，the micro-implant system received widely attention at home and abroad.Although many clinical studies shown micro-implant had broad application prospects，but the bone biomechanics related literature is still limited.From the perspective of biomechanics this review is to study the different implantation type，the loading time，planting area，angle and depth formicro-implant bone interface healing effecs，and to prospect themicro-implant′s future development.

Micro-implant；Orthodontics；Biomechanics

R783.5

A

2095-3097（2014）04-0232-04

10.3969／j.issn.2095-3097.2014.04.011

2014-04-09 本文編輯：徐海琴）

國(guó)家自然科學(xué)基金（8160090）

010059內(nèi)蒙古呼和浩特，內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué)口腔醫(yī)學(xué)系（翟榮萍）；010050內(nèi)蒙古呼和浩特，內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院口腔正畸科（陳 巖）