正畸用微種植體加載時(shí)機(jī)的組織學(xué)研究現(xiàn)狀及進(jìn)展

文雯　陳巖

【摘要】 近年來(lái)，微螺釘支抗成為正畸醫(yī)師研究的熱點(diǎn)，其穩(wěn)定、有效、不依賴患者配合的優(yōu)點(diǎn)克服了傳統(tǒng)支抗的不足。微螺釘種植體的組織學(xué)研究較少，其最佳加載時(shí)機(jī)仍存在爭(zhēng)議。本文就微螺釘種植體加載時(shí)機(jī)的組織學(xué)研究進(jìn)展做一綜述。

【關(guān)鍵詞】 微種植體； 加載； 組織學(xué)； 骨結(jié)合

正畸治療中，正畸力的實(shí)現(xiàn)必然產(chǎn)生一個(gè)大小相等、方向相反的作用力，控制這種不希望產(chǎn)生的力的裝置稱為“支抗”。支抗的控制是正畸治療的挑戰(zhàn)和難點(diǎn)。傳統(tǒng)的加強(qiáng)支抗的方法有nance弓、橫腭桿、口外弓、增加支抗牙數(shù)目等，但這些傳統(tǒng)支抗均存在穩(wěn)定性、舒適性、患者的配合性等問題，并且不可避免地會(huì)出現(xiàn)不同程度的支抗丟失。近年來(lái)，一種口內(nèi)穩(wěn)定、有效、不依賴患者合作的新型支抗，即微種植體支抗得到了飛速發(fā)展。其中微螺釘支抗克服了常規(guī)牙種植體支抗的局限性，成為近年來(lái)研究的熱點(diǎn)，微螺釘種植體的研究方法有很多，如微ct研究，使用micro-ct技術(shù)能得到16個(gè)常用的骨參數(shù)，滿足了微種植體研究的組織計(jì)量學(xué)要求[1]。生物力學(xué)研究，是通過(guò)測(cè)量植入轉(zhuǎn)矩，去除轉(zhuǎn)矩及拉出實(shí)驗(yàn)等得到有關(guān)種植體穩(wěn)定性的計(jì)量資料，是較為客觀的研究方法[2]。三維有限元研究，借助電子計(jì)算機(jī)將實(shí)體研究對(duì)象離散成有限單元并逐個(gè)研究計(jì)算單元的內(nèi)力和應(yīng)力，在微種植體周圍骨組織的應(yīng)力情況研究中得到了廣泛應(yīng)用[3]。組織形態(tài)學(xué)研究，通過(guò)制作帶有種植體的骨組織磨片，能直觀且定量地研究微種植體與骨組織的結(jié)合程度，是近年來(lái)最常用的微種植體研究方法。對(duì)于微螺釘種植體加載時(shí)機(jī)及其骨結(jié)合界面的形式，各學(xué)者說(shuō)法不一，本文對(duì)微螺釘種植體的加載時(shí)機(jī)的組織學(xué)研究做一綜述。

1 微種植體-骨界面

1977年，Branemark等[4]正式提出骨結(jié)合理論，為牙種植體的發(fā)展和臨床應(yīng)用提供了可靠依據(jù)，骨結(jié)合是微種植體成功的標(biāo)志，也是微種植體承載各種正畸力的基礎(chǔ)。種植體植入后，骨-種植體界面存在有兩種基本固定形式：纖維骨性固位和骨結(jié)合

1.1 纖維骨性固位 纖維骨性固位，即種植體與周圍組織的纖維性結(jié)合，纖維骨性固位的定義是：在種植體和骨組織間存在致密的膠原纖維組織。曾經(jīng)有人認(rèn)為這種纖維組織包裹種植體表面的組織能夠起到一定的牙周膜的作用，并將其稱之為“擬牙周膜”。有學(xué)者認(rèn)為鄭重纖維組織能夠穩(wěn)定種植體，緩沖種植體所受到的力，并起到與牙周膜相似的生理刺激作用。但是病理學(xué)研究分析得出，這種種植體周圍的纖維組織只是一種異物反應(yīng)，在種植體負(fù)力的情況下，纖維組織界面會(huì)產(chǎn)生一定動(dòng)度，擠壓局部組織，造成種植體周圍組織的創(chuàng)傷性壞死，感染等，最終種植體無(wú)法負(fù)力而松動(dòng)脫落[5]。產(chǎn)生這種結(jié)果的原因是由于包裹種植體的纖維組織無(wú)法與牙周膜纖維一樣形成嚴(yán)密的懸吊結(jié)構(gòu)，不能傳導(dǎo)和緩沖受到的各個(gè)方向的力。而且，這種纖維組織附著強(qiáng)度遠(yuǎn)低于牙周膜纖維，受到很小的力就會(huì)剝脫，因此種植體只是存留于組織中而不能抵抗正畸力、咀嚼力或剪切力。因此纖維骨性固位被描述為骨結(jié)合失敗所形成的骨-種植體界面[6]。

1.2 骨結(jié)合 種植體-骨界面的正常愈合即骨結(jié)合。所謂骨結(jié)合是指在光學(xué)顯微鏡下埋植在活骨的種植體與骨組織直接接觸，其間不存在骨以外的如結(jié)締組織等組織。骨結(jié)合的概念中并不包括骨組織與種植體結(jié)合的范圍，但在功能上要求能夠滿足負(fù)載力的需要而不影響周圍組織的健康。種植體骨結(jié)合形成的影響因素主要有種植體自身的性質(zhì)，如種植體的材料、形態(tài)、表面污染；可用骨量和骨質(zhì)；植入的位置，植入手術(shù)手法，術(shù)中產(chǎn)熱；患者的全身狀況；種植體與種植窩密合程度，種植體負(fù)重時(shí)機(jī)，種植體的初始穩(wěn)定性，早期非功能狀態(tài)下的愈合等[7]。

2 組織學(xué)研究方法

種植體界面的組織學(xué)分析方法主要有：硬組織切片法、偏振光法、熒光標(biāo)記法、放射自顯影法、組織化學(xué)和免疫組織化學(xué)方法、細(xì)胞動(dòng)力學(xué)、形態(tài)計(jì)量等。以下介紹微種植體的組織學(xué)研究中最常用的硬組織磨片法.

2.1 硬組織磨片制作 取帶有種植體的骨組織之前，應(yīng)拍攝X線片，以確定種植體與骨的垂直關(guān)系，以避免因方向不明而造成種植體損壞。分切前使用血管灌注固定或用10%甲醛浸泡48 h固定。根據(jù)X線片所示種植體長(zhǎng)軸方向，切取帶種植體的骨塊，繼續(xù)于福爾馬林固定液中固定48 h。24 h流水沖洗已固定好的骨組織，以去除多余的甲醛溶液。經(jīng)70%～100%梯度酒精充分脫水，氯仿透明，浸潤(rùn)液Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ于4 ℃冰箱內(nèi)浸潤(rùn)，32～50 ℃二步包埋法包埋[7]。休整包埋后的組織塊，使用磨片機(jī)磨制50～100 μm左右厚的切片，或先用鋸割切片機(jī)切成200～300 μm的切片，然后再利用砂紙手工制作10～50 μm厚的磨片。

2.2 染色 常用的種植體骨磨片染色方法有Goldner's三色法、甲苯胺藍(lán)和亞甲基藍(lán)-堿性品紅3種。（1）亞甲基藍(lán)-酸性品紅染色法成骨細(xì)胞核染成深藍(lán)色，細(xì)胞基質(zhì)染成淡藍(lán)色，類骨質(zhì)為紫灰色。新骨組織為深紅色。（2）Goldners三色法新生骨為深綠色，原礦化骨為綠色，二者界限清楚，成骨細(xì)胞為橘黃色，著色淺，不能分辨細(xì)胞核及其基質(zhì)，類骨質(zhì)染成橘紅色。（3）甲苯胺藍(lán)染色法新生骨為深藍(lán)色，原礦化骨為淡紫色，二者界限清楚；類骨質(zhì)為淺藍(lán)色，鈣化前緣為絳紫色顆粒，成骨細(xì)胞呈深藍(lán)色。朱震坤等[8]采用甲苯胺藍(lán)染色法研究種植體骨結(jié)合界面新生骨與礦化骨取得較好效果。范芹等[9]研究發(fā)現(xiàn)種植體骨磨片的細(xì)胞學(xué)方面研究染色宜采用亞甲基藍(lán)-酸性品紅染色法而Goldners三色法及甲苯胺藍(lán)染色法利于觀察新礦化骨與原板層骨，利于骨形態(tài)計(jì)量學(xué)的測(cè)量。

2.3 骨磨片的觀察 普通光學(xué)顯微鏡和熒光光學(xué)顯微鏡是種植體骨界面的組織學(xué)研究中最常用的兩種觀察方法，前者組織切片封片后可永久保存用于觀察研究，后者需要術(shù)后注射四環(huán)素、二甲酚橙、茜素紅、鈣黃綠素等熒光顯色劑標(biāo)記新骨形成。若要對(duì)界面進(jìn)行更深入的研究，還應(yīng)與掃描電鏡，酶組織化學(xué)和放射性核素觀測(cè)等方法結(jié)合起來(lái)進(jìn)行考察。

3 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物

微種植體組織學(xué)研究中，一般選擇一般選擇犬、小型豬、獼猴的頜骨，或大鼠、兔的脛骨為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，制作動(dòng)物模型。

3.1 犬 成年犬的牙槽骨較寬，骨質(zhì)致密，與人的牙槽骨較為接近。犬類多用于種植支抗的牙移動(dòng)實(shí)驗(yàn)及牙移動(dòng)后微循環(huán)變化的觀察，且常以磨牙為觀察對(duì)象。犬類中比格犬具有年齡肯定、體質(zhì)量均勻、馴養(yǎng)容易等特點(diǎn)，因此為使用種植體組織學(xué)研究中常用的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物[10]。Chen等[11-13]在比格犬的頜骨中進(jìn)行了一系列微種植體植入方法，加載時(shí)機(jī)等方面的組織學(xué)研究，證明了微種植體的即刻負(fù)載是可行的，且認(rèn)為即刻負(fù)載可能加快骨結(jié)合的形成。

3.2 兔和大鼠 兔和大鼠的脛骨能較好的模擬頜骨的骨質(zhì)情況，使操作、指標(biāo)觀察采集簡(jiǎn)便易行。李冠娥等[14]使用大鼠建立甲減動(dòng)物模型研究低骨代謝對(duì)微種植體即刻負(fù)載穩(wěn)定性的影響得出低骨代謝情況下植入直徑1.6 mm，1.2 mm微種植體并即刻加載是可行的。Lee等[15]將種植釘植入兔的脛骨，研究種植體直徑與骨皮質(zhì)微壞死的關(guān)系得出了種植體直徑可能影響穩(wěn)定性的結(jié)論，Mo等[16]同樣使用兔脛骨研究即刻加載的微種植體，研究發(fā)現(xiàn)即刻加載到愈合10周后加載，種植體的成功率相同。

3.3 小型豬 從20世紀(jì)70年代開始，許多發(fā)達(dá)國(guó)家已將小型豬列為重要的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物。小型豬的解剖、組織生理和代謝等方面均與人類極為相似，小型豬齒式為3143/3143=44，牙的解剖結(jié)構(gòu)與人類相似，小型豬頜面部肌的形態(tài)、起止點(diǎn)、肌力方向，第三前磨牙與第一磨牙長(zhǎng)軸的近中傾斜等均與人類的近似，因而可作為與牙、頜骨和肌肉有關(guān)的研究的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?。Oltramari-Navarro等[17]通過(guò)在小型豬的頜骨植入種植釘并即刻、兩周、四周加載正畸力，發(fā)現(xiàn)即刻負(fù)載或早期加載正畸力時(shí)組織學(xué)觀察均有部分骨結(jié)合形成，即刻或早期加載不影響種植體的穩(wěn)定性。

3.4 獼猴 獼猴屬靈長(zhǎng)類，是人類的近屬動(dòng)物。獼猴的齒式為2123/2123=32。它們?cè)诮M織結(jié)構(gòu)、生理和代謝機(jī)能等方面與人類相似，是一種極為珍貴的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物，其牙齒在大體結(jié)構(gòu)、顯微解剖、發(fā)育次序和數(shù)目方面與人類有很大的共同之處，因而較適合于口腔頜骨實(shí)驗(yàn)，缺點(diǎn)是獼猴價(jià)格昂貴，因此使用獼猴為實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的研究目前仍很少見。

4 加載時(shí)機(jī)對(duì)骨結(jié)合的影響

4.1 延期加載 傳統(tǒng)的種植理論認(rèn)為需要3～6個(gè)月的無(wú)負(fù)載骨愈合期以達(dá)到骨結(jié)合。上頜骨組織多為松質(zhì)骨，一般需要6個(gè)月；下頜骨組織較為致密，一般為3個(gè)月。經(jīng)過(guò)無(wú)負(fù)載愈合后，種植體方可負(fù)載。很多研究支持這一觀點(diǎn)，Deguchi等[18]用直徑1.5 mm的鈦釘種植于犬頜骨，發(fā)現(xiàn)經(jīng)16周的愈合期，200 g力加載8周，形成骨-種植體結(jié)合率為47.5%～60.0%。朱良燕等[19]的研究發(fā)現(xiàn)，將直徑1.5 mm，長(zhǎng)9 mm的為火丁種植體值與犬的頜骨中，在愈合六周時(shí)加力200 g骨結(jié)合率為61.23%。Ohmae等[20]將直徑1 mm、長(zhǎng)度4 mm的螺釘種植于犬下頜，實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)愈合6周、加力（1.5 N）12～18周，骨-種植體接觸率為25%。由此可見，微螺釘種植體在一定的愈合期內(nèi)能達(dá)到骨結(jié)合，但愈合時(shí)間不同，骨結(jié)合率也有所不同。需要說(shuō)明的是，作為正畸支抗使用的微螺釘種植體不同于修復(fù)用種植體，使用時(shí)間多位數(shù)個(gè)月，所承載的正畸力方向較為單一，停止使用后需將微種植體取出，對(duì)骨結(jié)合率的要求相對(duì)較低。從臨床正畸需要角度來(lái)看，骨結(jié)合率達(dá)到10%即可負(fù)載200 g左右的正畸力，因此臨床中無(wú)負(fù)載與延期負(fù)載的成功率沒有明顯差異[14，21]。

4.2 即刻加載 另一相反觀點(diǎn)則主張即刻加載，這一觀點(diǎn)的基礎(chǔ)是Brunski[22]早期提出的“微動(dòng)度”理論。該理論認(rèn)為種植體的初期穩(wěn)定性主要取決于種植體與骨組織的機(jī)械鎖合，種植體相對(duì)于骨的微小動(dòng)度在100 μm以內(nèi)時(shí)，種植體仍然能夠與骨組織發(fā)生結(jié)合；而當(dāng)微動(dòng)度大于100 μm時(shí)，充當(dāng)骨生長(zhǎng)框架的結(jié)締組織網(wǎng)絡(luò)會(huì)受到破壞，骨組織的長(zhǎng)入受阻，而導(dǎo)致發(fā)生纖維骨性愈合。根據(jù)微動(dòng)度理論，具有良好初始穩(wěn)定性的種植體可以即刻負(fù)載，并且在即刻負(fù)載的情況下能夠形成良好的骨結(jié)合。

有研究表明即刻加載不影響微螺旋種植體周圍的骨愈合，并能激活生理性骨適應(yīng)，刺激周圍骨組織再生[23]。馬俊青等[24]進(jìn)行的微小種植體即刻加載的界面研究認(rèn)為，即刻加載并沒有阻滯界面的鈣化過(guò)程，微小種植體周圍骨組織改建過(guò)程基本正常，可形成良好的骨性愈合界面。吳麗萍等[25]研究發(fā)現(xiàn)，掃描電鏡觀察即刻加載與不加載組對(duì)比，種植體一骨結(jié)合界面在形態(tài)學(xué)上均無(wú)顯著性差異，均表現(xiàn)為種植體與周圍骨質(zhì)結(jié)合良好，表面有大量骨質(zhì)覆蓋。種植體與其周圍骨質(zhì)間存在微小間隙，間隙均小于0.85 mm。研究證明低強(qiáng)度（200 g）的即刻加載不影響微種植體的穩(wěn)定性[25-27]。Chen等[13]發(fā)現(xiàn)即刻加載的微種植體相比未加載組有更大的骨結(jié)合率，因此認(rèn)為即刻加載可能促使骨的早期愈合。一些作者報(bào)道種植體的壓力測(cè)與張力側(cè)骨生長(zhǎng)未見不同[26]。但Crismani等[27]認(rèn)為受壓側(cè)的骨沉積可以被不同大小的力影響。對(duì)于上下頜骨的區(qū)別，Wehrbein等[28]認(rèn)為下頜骨具有更高的初始穩(wěn)定性，但上頜骨比起下頜骨有更好的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。

因此可以認(rèn)為，在有良好初始穩(wěn)定性的前提下，即刻加載在正畸為螺旋種植體的應(yīng)用中是可行的，在種植體植入過(guò)程中應(yīng)注意植入?yún)^(qū)骨質(zhì)骨量，種植體的直徑，植入角度和深度等方面，提高初始穩(wěn)定性。另外，動(dòng)物實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ团c人體骨組織存在一定差異，需要更多臨床研究證實(shí)即刻加載的臨床可行性。

4.3 早期加載 還有一種較為折中的觀點(diǎn)認(rèn)為，僅需要2～4周的愈合時(shí)間，就能達(dá)到可以承受200 g左右正畸力所需要的骨結(jié)合率，Deguchi等[18]發(fā)現(xiàn)種植體僅需5%的骨結(jié)合即可支持1.96～2.94 N的正畸力，而在此之前只需3周即達(dá)愈合期。有學(xué)者分別研究了不同加載時(shí)間骨界面組織學(xué)的變化發(fā)現(xiàn)1周時(shí)，受力側(cè)纖維組織排列不規(guī)則，其間存在許多不完整骨塊，反應(yīng)層與舊骨界限不清晰，交界處可見破骨細(xì)胞；非受力側(cè)可見大量血管，有成骨細(xì)胞出現(xiàn)。2周時(shí)受力側(cè)出現(xiàn)骨質(zhì)吸收破壞，骨小梁斷裂；可見破骨細(xì)胞，非受力側(cè)可見新舊骨界限明顯，其交界處有成骨細(xì)胞形成。4周時(shí)，受力側(cè)呈現(xiàn)骨質(zhì)破壞狀，骨質(zhì)密度較舊骨低，非受力側(cè)一定量的纖維組織排列成圍繞種植體方向的束狀，并出現(xiàn)類骨質(zhì)反應(yīng)；新舊骨邊界清晰且邊緣處有成骨細(xì)胞排列[29-30]。學(xué)者們認(rèn)為：種植體周圍骨組織所受到的牽張力可使組織周圍形成一種局部環(huán)境，增加了新骨的形成，促進(jìn)骨整合，有利于種植體的機(jī)械穩(wěn)定性[31]。Oltramari-Navarro等[17]實(shí)驗(yàn)中，種植體植入2 周后已有纖細(xì)的骨小粱形成，4周后基本形成粗壯的復(fù)合骨，已具備了承受一定范圍內(nèi)正畸力的組織學(xué)基礎(chǔ)。Zhang等[32]將微螺釘種植體植入后，觀察愈合時(shí)間分別為0 d，2周，4周，骨結(jié)合率不同。最終研究發(fā)現(xiàn)，4周組的骨結(jié)合率（74.28%）高于其他兩組，與其他兩組比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

早期加載作為延期加載與即刻加載的折中選擇，目前國(guó)內(nèi)外存在很多不同觀點(diǎn)，推薦的加載時(shí)間為2～4周，這時(shí)種植體已形成一定程度的骨結(jié)合，加載正畸力不影響穩(wěn)定性，且可以避免即刻加載時(shí)由于初始機(jī)械嵌合不佳導(dǎo)致的種植體移位。因此，判斷何時(shí)開始加載的前提是對(duì)種植體一骨界面骨結(jié)合狀態(tài)的組織學(xué)特點(diǎn)的了解，種植體初始穩(wěn)定性的判斷，界面的骨結(jié)合狀態(tài)及所需加載力值的大小。

5 結(jié)語(yǔ)

微螺釘種植體可作為穩(wěn)定的骨性正畸支抗，代替口外力的使用，加強(qiáng)支抗的效能已得到普遍認(rèn)可，其加載時(shí)機(jī)目前仍有一定爭(zhēng)議，因此最佳加載時(shí)機(jī)有待基礎(chǔ)和臨床的進(jìn)一步研究，加載時(shí)機(jī)與骨結(jié)合及初始穩(wěn)定性的定量關(guān)系也有待進(jìn)一步研究。另外，目前不同大小正畸力與加載時(shí)機(jī)相結(jié)合的組織學(xué)研究較少，為了微種植體能更好的應(yīng)用與臨床，并縮短治療時(shí)間，微螺釘種植體最佳加載時(shí)的機(jī)研究還需繼續(xù)進(jìn)行。

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（收稿日期：2013-10-16） （本文編輯：歐麗）