摘要:選用合金種植體,利用機(jī)械加工的螺旋柱狀植體為實(shí)驗(yàn)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(tài),再用掃描電鏡,EDS-X 射線能譜儀分析測(cè)試其表面成分,以XPS-X 射線光電子能譜分析,測(cè)量其表面附著離子。得出最適宜骨結(jié)合條件,證實(shí)了植體處理過程種植體表面與骨結(jié)合能力的重要性,提出種植時(shí)對(duì)金屬表面處理方式及條件。
關(guān)鍵詞:種植體;最佳骨結(jié)合;表面處理;方法研究
口腔種植體是高科技義齒的發(fā)展,稱為牙種植體,按照傳統(tǒng)的叫法稱為人工牙根。這種牙根是利用外科手術(shù)的方法,將種植體植入到人體缺牙部位的上下頜骨內(nèi),通過人體的愈合能力恢復(fù),待手術(shù)傷口愈合后,種植體就和頜骨結(jié)合成一體,然后再在其上部安裝義齒,顯然義齒功能的關(guān)鍵是必需牢固,這需要種植體需經(jīng)機(jī)械加工,頜骨的內(nèi)部表面經(jīng)過要經(jīng)過噴砂、酸蝕處理,使頜骨內(nèi)粗糙度和表面積增加,以加強(qiáng)臨床種植體初期的穩(wěn)固及長(zhǎng)期的骨結(jié)合的穩(wěn)定性[1]這已被廣大醫(yī)務(wù)人員認(rèn)同并得到普遍的應(yīng)用。本研究通過對(duì)種植體材料的分析,利用對(duì)種植體表面噴砂、酸蝕及清潔過程的實(shí)驗(yàn)室處理,再檢測(cè)其結(jié)果,就可以選擇可獲得最佳骨結(jié)合效果的條件。
1種植體材料的介紹
在高科技發(fā)展中,新型種植體材料的出現(xiàn),才促進(jìn)了種植體醫(yī)療技術(shù)的發(fā)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(jī)械強(qiáng)度高,耐腐蝕,無刺激性和毒性,容易和與人體頜骨組織結(jié)合,既相容性強(qiáng)等特點(diǎn)。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(yōu)點(diǎn)是,在生物體內(nèi)有較高的穩(wěn)定性,在人體中不易發(fā)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(yōu)點(diǎn)是強(qiáng)度高、剛性好,但生物機(jī)械適應(yīng)性和組織、骨適應(yīng)性均較差,雖然是傳統(tǒng)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(jié)構(gòu)中的天然高分子有較近似的化學(xué)結(jié)構(gòu),但易被生物體降解并刺激生物體。
1.5復(fù)合材料種植體即以上兩種或兩種以上材料的復(fù)合,如金屬表面噴涂陶瓷等。人體牙齒往往是包含著有機(jī)物和無機(jī)物復(fù)雜成分的復(fù)合體。上述單一材料由于受到單一結(jié)構(gòu)的限制,往往不能滿足生物體的要求,因此復(fù)合材料的應(yīng)用已日趨廣泛。如碳涂層金屬?gòu)?fù)合材料、多孔涂層氧化鋁材料等,相互取長(zhǎng)補(bǔ)短,使性能更為完善。
2骨結(jié)合式種植體的手術(shù)
瑞典Branemark教授創(chuàng)制的二期式鈦種植體系列,首先證實(shí)并提出了骨結(jié)合的理論。他提出的骨結(jié)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(fā)生的牢固、持久而直接的結(jié)合,即負(fù)載力量的種植體的表面與有活力的骨組織之間存在結(jié)構(gòu)上和功能上直接的聯(lián)系,種植體與骨組織之間沒有任何結(jié)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(duì)人體良好的生物相容性,能與人體骨組織發(fā)生骨結(jié)合,故常被稱為\"骨結(jié)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(shù)方式這一類的種植體是以種植體基臺(tái)與固位體分為兩部分,它不是一個(gè)整體的種植體。在對(duì)患者手術(shù)時(shí),在與骨組織結(jié)合的固位體和與牙齦組織結(jié)合的基臺(tái),分別通過前后兩次手術(shù)的植入來完成的,對(duì)于基臺(tái)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(gè)整體。因此,在第一次手術(shù)時(shí),需要先將固位體螺絲植入到骨組織內(nèi),然后縫合傷口,使其通過靜養(yǎng)自然恢復(fù),在完全無負(fù)載的休息狀態(tài)下,創(chuàng)口經(jīng)過4~6月的時(shí)間,才會(huì)使種植體的固位體螺絲與骨組織產(chǎn)生骨結(jié)合力,然后再行二次手術(shù),即切開牙齦組織,通過種植體中心螺絲連接基臺(tái),拆線后即可取模并完成最終修復(fù)體。
兩段式種植體種植體骨結(jié)合好,不易感染,義齒的修復(fù)方式可以采取多樣性,對(duì)于其上部的結(jié)構(gòu)可實(shí)施多種選擇,遠(yuǎn)期效果好,成功率高。缺點(diǎn)是需要經(jīng)過兩次手術(shù)才能完成,會(huì)對(duì)患者產(chǎn)生較大的痛苦。
2.2一段式種植體手術(shù)方式一段式種植體手術(shù),將種植體基臺(tái),就是與牙齦結(jié)合的部分與骨組織結(jié)合的部分,常把這部分叫做人工牙根,實(shí)際上這是一段相連為整體的一類種植體。在對(duì)患者實(shí)施手術(shù)時(shí),與骨組織結(jié)合的固位體和與牙齦組織結(jié)合的基臺(tái)部分,在手術(shù)實(shí)施時(shí)把它們作為整體,利用一次手術(shù)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(shí),基臺(tái)就可以直接穿出牙齦,暴露于口腔。待創(chuàng)口回復(fù)后就可拆線,然后就可配戴暫時(shí)的義齒,只要再待4~6w后,種植體就可以得到穩(wěn)定的強(qiáng)度,然后再取模,就完成了最終的修復(fù)體。
一段式種植體的優(yōu)點(diǎn)是,只需一次手術(shù)便可完成。但由于基臺(tái)直接暴露在口腔之中,基臺(tái)在口腔中易受外力的影響,因此患者會(huì)感到不舒服,就會(huì)產(chǎn)生動(dòng)度,這樣就很難保證種植體固位體會(huì)在無負(fù)載狀態(tài)下與骨組織結(jié)合,而且這種手術(shù)容易發(fā)生感染,如果發(fā)生感染,就會(huì)使牙周下行,直接影響到骨組織的生長(zhǎng),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(xiàn)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(zhǎng)。
3種植體材料的加工方法
種植體材料的加工方法對(duì)育手術(shù)的成功有不可分割的關(guān)系,所以為了使手術(shù)成功率提高,須選好材料,選好加工方法。
3.1 實(shí)驗(yàn)材料本實(shí)驗(yàn)材料為金屬合金,利用機(jī)械加工的方法,將金屬合金材料加工成直徑3.9 mm 長(zhǎng)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(zhì)量和粒度,本實(shí)驗(yàn)選用的砂粒直徑是 進(jìn)口的 50 μm Al2O3,噴砂機(jī)選用的是愛鑫公司產(chǎn)AX-B5,酸蝕材料選用國(guó)產(chǎn)分析純鹽酸溶液 (HCl)和國(guó)產(chǎn)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(guó)產(chǎn)),還有乙醇、蒸餾水等其他用品。
3.2 實(shí)驗(yàn)方法
3.2.1種植體噴砂方法砂粒經(jīng)乙醇清洗后,就可利用0.2MPa 壓力,在種植體的表面實(shí)施均勻噴砂,實(shí)施作業(yè)的時(shí)間為20 s, 進(jìn)行噴砂后的種植體進(jìn)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(shí)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(wǎng),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(jìn)行清洗,清洗方法同上。
3.2.3種植體表面形狀觀察 對(duì)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(jī)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(duì)比觀察其表面形狀,給出評(píng)價(jià)。
3.2.4種植體表面成分的分析 通過用電鏡對(duì)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(jìn)行EDS掃描電鏡,再利用X射線能譜儀分析測(cè)定其表面成分,然后對(duì)噴砂、50%酸處理組進(jìn)行XPS-X射線電子能譜分析測(cè)定其表面離子附著成分。
4結(jié)果
4.1種植體的表面形狀 種植體噴砂樣本經(jīng)40%酸蝕后,種植體表面大部分附著的砂粒已經(jīng)被\"脫除\",此時(shí)種植體呈酸蝕粗糙面。噴砂樣本經(jīng)70%酸蝕后,種植體的表面粗糙不再增加,使\"碳化\"結(jié)果更加明顯。
4.2種植體表面離子附著測(cè)定 對(duì)噴砂、50%酸蝕組植體樣本,實(shí)驗(yàn)中采用XPS-X 射線光電子能譜對(duì)其表面進(jìn)行附著離子的測(cè)定,測(cè)定結(jié)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(shí)驗(yàn)采用的合金技術(shù)經(jīng)機(jī)械加工后的種植體樣本,經(jīng)噴砂、50%,60%酸處理的種植體表面形成最利于骨結(jié)合的條件。
4.3種植體的表面成分測(cè)定 通過對(duì)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(duì)其表面成分測(cè)定,不同的樣本1和樣本2, 測(cè)定的結(jié)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(tài)存在。
5討論
口腔種植體最佳骨結(jié)合效果的確定,就是衡量種植體與骨結(jié)合的程度,這種結(jié)果關(guān)鍵在種植體表面積大小和表面積的形狀。本實(shí)驗(yàn)過程,是利用噴砂的物理方法和酸蝕的化學(xué)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(jié)合,通過電鏡觀看,只是程度和形狀不同。在經(jīng)Al2O3噴砂后,種植體表面會(huì)嵌附有破碎的顆粒存在,盡管這種存在對(duì)骨結(jié)合的影響目前還需要繼續(xù)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(jīng)可以證實(shí)了良好的骨結(jié)合。相信隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,口腔種植體最佳骨結(jié)合效果表面處理方法,在今后會(huì)得到更新的處理方法,為人類的第三代牙的植入做出貢獻(xiàn)。
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編輯/許言