犬股骨髁種植體擠壓植入動(dòng)物模型的建立

左艷萍， 汪永躍， 王路明， 馬新?lián)P

(1西安醫(yī)學(xué)院口腔醫(yī)學(xué)系， 西安　710021； 2四川大學(xué)華西口腔醫(yī)學(xué)院種植科； 3西安醫(yī)學(xué)院第二附屬醫(yī)院口腔科)

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犬股骨髁種植體擠壓植入動(dòng)物模型的建立

左艷萍1， 汪永躍2， 王路明3， 馬新?lián)P1

(1西安醫(yī)學(xué)院口腔醫(yī)學(xué)系， 西安710021；2四川大學(xué)華西口腔醫(yī)學(xué)院種植科；3西安醫(yī)學(xué)院第二附屬醫(yī)院口腔科)

摘要：目的模擬臨床種植體擠壓植入術(shù)，建立松質(zhì)骨擠壓動(dòng)物模型。方法以犬股骨髁松質(zhì)骨為擠壓部位，擠壓組選擇敲擊擠壓法，進(jìn)行逐級(jí)擠壓、備洞，對(duì)照組種植窩不進(jìn)行擠壓，擠壓組和對(duì)照組都植入與種植窩直徑相同的圓柱狀純鈦種植體。實(shí)驗(yàn)動(dòng)物按照術(shù)后不同觀察時(shí)期(1周、2周、4周、12周)分組、取材，進(jìn)行影像學(xué)(骨小梁排列)以及骨形態(tài)計(jì)量學(xué)(骨小梁面積百分比)觀察。結(jié)果成功建立了松質(zhì)骨擠壓的動(dòng)物模型，手術(shù)過程順利，術(shù)后傷口愈合良好，術(shù)區(qū)無感染、軟組織裂開等并發(fā)癥，樣本符合觀察要求。X線影像顯示擠壓組受到擠壓的骨小梁圍繞種植體彎曲排列，擠壓組骨小梁形態(tài)計(jì)量學(xué)參數(shù)骨小梁面積百分比大于對(duì)照組，隨著愈合時(shí)間的延長，擠壓組與對(duì)照組趨于一致。結(jié)論本實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型設(shè)計(jì)合理，科學(xué)易行，可以為種植義齒骨擠壓技術(shù)的深入研究提供參考，骨擠壓技術(shù)在一定程度上可以改善種植體周骨質(zhì)條件，提高種植體初期穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：種植體；松質(zhì)骨；骨擠壓；動(dòng)物模型

種植窩骨結(jié)構(gòu)是種植義齒賴以生存的根基，牙槽骨骨密度降低或骨質(zhì)疏松有可能會(huì)影響種植體的初期穩(wěn)定性甚至造成種植失敗。骨擠壓技術(shù)，是指在種植手術(shù)過程中，使用不同型號(hào)的與種植窩相匹配的擠壓器逐級(jí)擠壓牙槽窩，利用松質(zhì)骨的彈性擴(kuò)大種植窩，避免常規(guī)備洞造成骨量缺失，最終使種植體順利植入的方法，此方法經(jīng)臨床證實(shí)可以提高種植體的初期穩(wěn)定型[1，2]。建立科學(xué)易行的松質(zhì)骨擠壓動(dòng)物模型，應(yīng)用骨擠壓技術(shù)植入種植體，通過X線影像以及組織形態(tài)學(xué)的觀察，探索松質(zhì)骨擠壓后愈合過程中的影像學(xué)、組織學(xué)等表現(xiàn)，探討骨擠壓技術(shù)對(duì)種植體初期穩(wěn)定性的影響，為骨擠壓技術(shù)的使用和改進(jìn)提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)和理論支持。

1材料和方法

1.1植入體和擠壓器

植入體選用自行設(shè)計(jì)加工的圓柱狀純鈦種植體，直徑長度規(guī)格為3.0/8 mm，4.2/8 mm。表面處理過程：①去污：石油醚超聲振蕩去油，再經(jīng)一系列的有機(jī)溶劑超聲振蕩去污，最后經(jīng)去離子水超聲振蕩；②烘干機(jī)烘干；③噴砂：使用普通噴砂機(jī)，以壓縮空氣帶動(dòng)氧化鋁以7 kg的壓力進(jìn)行表面粗糙化，粒度20目到40目；④重復(fù)步驟①和②。

擠壓器使用自行設(shè)計(jì)加工的敲擊型骨擠壓器，材料為不銹鋼合金。擠壓端直徑長度規(guī)格分別為：3.0/8 mm，3.6/8 mm，4.2/8 mm。敲擊端直徑長度規(guī)格為10/80 mm。植入體和擠壓器見圖1。

圖1　種植體和擠壓器Figure 1　Implants and osteotomes

1.2常規(guī)手術(shù)器械

種植機(jī)及手機(jī)分別使用法國SATELEC(賽特力)牙種植機(jī)及配套手機(jī)。鉆針包括直徑分別為2.0 mm、3.0 mm的先鋒鉆和球鉆。術(shù)中使用的外科器械有：巾鉗，手術(shù)刀，平鑷，齒鑷，脈鑷，拉鉤，組織剪，骨膜剝離器，線剪，針持。

1.3實(shí)驗(yàn)動(dòng)物和試劑

實(shí)驗(yàn)動(dòng)物為普通成年雜種犬(共12只)，體重10-15 kg，適應(yīng)性飼養(yǎng)1周后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。根據(jù)術(shù)后時(shí)間對(duì)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物進(jìn)行分組:1周組，2周組，4周組，12周組。每組3只實(shí)驗(yàn)動(dòng)物，同側(cè)股骨髁植入兩枚種植體，其中一個(gè)擠壓組(種植窩擠壓程度1.2 mm)，一個(gè)對(duì)照組(種植窩不擠壓)。

實(shí)驗(yàn)用試劑包括3%戊巴比妥鈉溶液，醫(yī)用碘伏，75%乙醇，0.9%氯化鈉注射液，注射用青霉素鈉(80萬單位)，維生素C注射液(2.5 ml，1 g)，鹽酸腎上腺素注射液(1 mg)，鹽酸利多卡因注射液(5 ml)等。

1.4種植手術(shù)

術(shù)前準(zhǔn)備：普通成年雜種犬，健康，性別隨機(jī)，試養(yǎng)1周后進(jìn)入動(dòng)物實(shí)驗(yàn)。種植體：①術(shù)前清洗：丙酮溶液超聲振蕩15 min→75%乙醇超聲振蕩15 min→蒸餾水超聲振蕩15 min；②消毒：高溫高壓蒸汽滅菌消毒。術(shù)中器械全部經(jīng)過高溫高壓蒸汽滅菌消毒。

麻醉和固定：下肢外側(cè)區(qū)域備皮，暴露表淺靜脈，碘伏，酒精局部消毒后行靜脈注射質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%的戊巴比妥鈉溶液進(jìn)行全身麻醉，麻醉劑量為1 ml/kg。將麻醉后的成年犬以側(cè)臥位固定于手術(shù)臺(tái)上。

手術(shù)過程：以洗手液進(jìn)行常規(guī)外科洗手，再以碘伏擦拭，酒精脫碘，穿手術(shù)衣，戴手套，隨機(jī)選擇一側(cè)進(jìn)行術(shù)區(qū)備皮。①暴露骨面：常規(guī)消毒，鋪巾，暴露術(shù)區(qū)(股骨髁內(nèi)側(cè))，局部皮下注射鹽酸利多卡因注射液(5 ml)，順著長骨方向切開術(shù)區(qū)皮膚，分離皮下組織，肌肉，血管，直至暴露股骨髁骨面，使用骨膜剝離器剝開骨膜，確認(rèn)兩個(gè)種植位點(diǎn)。 ②備洞：先鋒鉆定位，兩個(gè)種植位點(diǎn)相隔距離不小于5 mm。球鉆去除表層骨皮質(zhì)。麻花鉆逐級(jí)備洞，沿種植體擬植入方向鉆入所需深度，生理鹽水術(shù)中冷卻。備兩個(gè)直徑均為3.0 mm，長度為8.0 mm的種植窩。以生理鹽水沖洗種植窩。 ③擠壓：敲擊骨擠壓器，順其中一個(gè)種植窩向下直至所需深度，輕柔旋轉(zhuǎn)后取出，更換下一級(jí)擠壓器。按3.6/8.0 mm、4.2/8.0 mm 進(jìn)行擠壓，到位后生理鹽水沖洗種植窩。另外一個(gè)種植窩不做擠壓，作為對(duì)照組。 ④植入：兩個(gè)種植體窩分別植入3.0/8.0 mm， 4.2/8 mm種植體各一枚。⑤關(guān)閉創(chuàng)口，分層縫合。手術(shù)過程見圖2。

1.5護(hù)理

術(shù)中密切觀察實(shí)驗(yàn)動(dòng)物心跳及呼吸，保證呼吸道通暢。術(shù)中補(bǔ)液：靜脈滴注生理鹽水250 ml。術(shù)中使用抗生素：靜脈滴注青霉素鈉80萬U(用生理鹽水稀釋)以及維生素C注射液2.5 ml。術(shù)后3 d肌注青霉素鈉80萬U/d，維生素C注射液2.5 ml/d。

1.6取材

在不同觀察時(shí)間(術(shù)后1,2,4,12周)對(duì)實(shí)驗(yàn)犬進(jìn)行處死。方法為肌注氯胺酮或速眠新注射液，再靜脈推注空氣100 ml。實(shí)驗(yàn)動(dòng)物處死后，手術(shù)刀切開手術(shù)部位(一側(cè)股骨髁)處皮膚，使用組織剪，齒鑷，手術(shù)刀分離皮下組織，暴露術(shù)區(qū)股骨髁，在股骨髁上端距離種植體約2 cm骨干處用骨鋸鋸斷，取下帶有種植體的股骨髁，用小刀片分離粘連于骨面的軟組織，生理鹽水沖洗，浸泡于10%福爾馬林溶液中(使用量杯，按照40%多聚甲醛∶蒸餾水=1∶9的體積比例配制10%福爾馬林溶液)。對(duì)側(cè)取材方法相同。取材后骨塊樣本見圖3。

1.7X線影像觀察

樣本修整：由于每側(cè)股骨髁植入了兩枚種植體，為了避免照片時(shí)由于投照距離不同而產(chǎn)生的誤差，對(duì)樣本進(jìn)行適當(dāng)?shù)男拚?，修整種植體連線兩側(cè)的骨塊邊緣使之與種植體連線平行，相距1 cm，投照時(shí)投照方向與之垂直。因此保證了兩枚種植體投照距離的一致。

圖2　犬股骨髁松質(zhì)骨種植擠壓實(shí)驗(yàn)手術(shù)過程Figure 2　The procedure of dog femur compressing implant surgery

圖3　犬股骨髁松質(zhì)骨種植擠壓骨塊樣本Figure 3　Sample of dog femur of compressing implant surgery

標(biāo)本X線圖像采集：將樣本置于數(shù)碼高頻牙片機(jī)(Trophy公司，法國)的感應(yīng)端(sensor)之上，使投照方向與種植體連線平面垂直攝片(曝光時(shí)間0.1 s，距離3 cm)，采集數(shù)碼牙片并儲(chǔ)存。

圖像觀察：采用ACDsee v9.0軟件放大儲(chǔ)存的X線圖像，觀察種植體周骨小梁細(xì)微排列情況。

1.8骨組織形態(tài)計(jì)量學(xué)觀察

制作種植體周松質(zhì)骨不脫鈣骨切片(Masson染色)，置于光學(xué)顯微鏡下觀察，選定視野，調(diào)節(jié)顯微鏡焦距至圖像最清晰，啟動(dòng)Osteomeasure軟件進(jìn)行骨組織形態(tài)參數(shù)的測量，根據(jù)基本參數(shù)計(jì)算獲得骨小梁面積百分?jǐn)?shù)。

2結(jié)果

2.1一般情況

手術(shù)過程順利，術(shù)后傷口愈合良好，術(shù)區(qū)無感染、軟組織裂開等并發(fā)癥。樣本取材后種植體與骨質(zhì)結(jié)合良好，無松動(dòng)、脫落等。

2.2X線影像表現(xiàn)

所有種植體與骨組織接觸緊密，種植體周圍無放射透光區(qū)，沒有種植體周圍炎的表現(xiàn)。松質(zhì)骨受擠壓后種植體與周圍骨質(zhì)緊密連接，種植窩松質(zhì)骨骨小梁排列致密。擠壓組形成圍繞種植體周類似于天然固有牙槽骨的高密度影像。受到擠壓的骨小梁圍繞種植體彎曲排列，而隨著愈合時(shí)間的延長，骨小梁排列趨于正常(見圖4)。

2.3骨小梁面積百分?jǐn)?shù)比較

骨小梁面積百分比(%Tb.Ar)為骨小梁面積(Tb.Ar)除以整體松質(zhì)骨面積(T.Ar)得到。在術(shù)后1周、2周和4周時(shí)，擠壓組的骨小梁面積百分比明顯高于對(duì)照組，但到第12周，對(duì)照組和擠壓組的骨小梁面積百分比趨于一致(見圖5)。用LSD法對(duì)兩樣本均數(shù)進(jìn)行比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。

3討論

3.1實(shí)驗(yàn)動(dòng)物及實(shí)驗(yàn)部位的選擇

以往種植手術(shù)的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型通常選擇猴、犬、豬等實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的下頜骨作為手術(shù)部位，拔牙后經(jīng)過3個(gè)月的愈合期在缺牙區(qū)植入種植體，主要用來觀察種植體-骨界面的愈合及結(jié)合情況，通常用于對(duì)種植體材料、表面處理以及對(duì)種植體不同外形設(shè)計(jì)間進(jìn)行比較的研究[3]。而本實(shí)驗(yàn)主要目的在于觀察種植擠壓術(shù)對(duì)種植體周松質(zhì)骨擠壓后，骨小梁排列的情況以及隨愈合過程的變化，而犬的下頜骨高度有限且骨皮質(zhì)較厚，松質(zhì)骨含量少，不適合用于松質(zhì)骨的觀察。另外，本實(shí)驗(yàn)種植窩的預(yù)備過程中要使用自行設(shè)計(jì)的骨擠壓器對(duì)種植窩周圍的松質(zhì)骨進(jìn)行不同程度的逐級(jí)擠壓，將下頜骨作為手術(shù)部位，可能會(huì)增加手術(shù)的難度，降低可操作性。

圖4　犬股骨髁松質(zhì)骨種植擠壓術(shù)后X線影像Figure 4　X-ray images of dog femur after compressing implant surgery

圖5　犬股骨髁松質(zhì)骨種植擠壓術(shù)后骨小梁面積百分比變化Figure 5　Changes of percentage of trabecular bone area of dog femur after compressing implant surgery

本實(shí)驗(yàn)旨在觀察松質(zhì)骨擠壓后的愈合過程，因此需要選擇一個(gè)松質(zhì)骨豐富且易于實(shí)驗(yàn)操作的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物及部位。由于對(duì)觀察時(shí)間進(jìn)行了分組，最長觀察時(shí)間為3個(gè)月，因此所選的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物也應(yīng)易于飼養(yǎng)。本實(shí)驗(yàn)建立的擠壓模型模擬種植體植入手術(shù)，種植體具有一定規(guī)格，因此所選擇的實(shí)驗(yàn)部位的術(shù)區(qū)應(yīng)足夠大，松質(zhì)骨的量足夠多。犬的股骨為長骨，其骨干較細(xì)，骨髓腔寬大，其外層主要由皮質(zhì)骨構(gòu)成，松質(zhì)骨量很少，不足以滿足常規(guī)種植體的植入要求。而股骨髁處體積膨大，皮質(zhì)骨薄而松質(zhì)骨比較豐富,在臨床及科研中常用于松質(zhì)骨骨折愈合方面的研究[4,5]。另外，用于本實(shí)驗(yàn)視野也易于暴露，股骨髁內(nèi)側(cè)骨面平坦，便于備洞、植入等操作。股骨髁內(nèi)側(cè)皮下組織較薄，無重要解剖結(jié)構(gòu)，易于解剖到達(dá)股骨髁表面，創(chuàng)傷小，且術(shù)后不影響進(jìn)食，因此成為本實(shí)驗(yàn)比較理想的手術(shù)部位。

3.2擠壓方式的選擇

目前對(duì)于骨壓縮動(dòng)物模型的建立，通常選用兔、犬等實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的下頜骨作為壓縮部位，在下頜骨內(nèi)植入帶有外置調(diào)節(jié)裝置的骨壓縮器，通過對(duì)外置裝置的控制對(duì)下頜骨進(jìn)行一定頻率的壓縮。而本實(shí)驗(yàn)主要是想觀察種植擠壓術(shù)對(duì)種植體周松質(zhì)骨的擠壓，因此擠壓方式、擠壓程度都與此類的擠壓模型不符。

臨床種植手術(shù)通常采用的擠壓方式有螺旋式擠壓和敲擊式擠壓，以螺旋擠壓居多。螺旋擠壓主要通過擠壓器或種植體體部的螺紋，在種植手術(shù)中以一定的扭矩對(duì)種植窩骨壁產(chǎn)生擠壓所用[6]。敲擊式擠壓通過在敲擊過程中擠壓器的楔入作用對(duì)種植窩骨壁產(chǎn)生一定的側(cè)向擠壓力，還可用于上頜竇提升術(shù)中，使用輕敲的方法在不破壞上頜竇封閉性的前提下提升上頜竇水平高度，增加竇嵴距和骨質(zhì)密度，改善受植床的植入條件[7,8]。

本實(shí)驗(yàn)選用其中的敲擊擠壓法，使用不帶螺紋的擠壓器以及規(guī)格配套的柱狀種植體，便于設(shè)計(jì)加工，可以減少由于加工過程而造成的實(shí)驗(yàn)誤差。后續(xù)實(shí)驗(yàn)可以考慮設(shè)計(jì)螺旋擠壓方式進(jìn)行更加接近于臨床種植植入術(shù)的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究。

3.3擠壓程度選擇及誤差的控制

常規(guī)ITI,F-2等多種系統(tǒng)種植體體部螺紋的高度都為0.3 mm。種植備洞后，植入自攻型螺紋種植體，依靠0.3 mm的螺紋對(duì)種植窩壁產(chǎn)生一定程度的擠壓，從而獲得良好的初期穩(wěn)定性。臨床種植擠壓術(shù)中根據(jù)不同患者的骨質(zhì)條件，2.0 mm以內(nèi)的擠壓通常是可以實(shí)現(xiàn)的，此次實(shí)驗(yàn)我們?cè)O(shè)計(jì)了1.2 mm的擠壓程度，擠壓程度較大有利于觀察與對(duì)照組之間的差異性。

我們?cè)谑中g(shù)過程中嚴(yán)格按照無菌操作原則，模擬臨床種植外科手術(shù)，在進(jìn)行擠壓組和對(duì)照組種植體的植入術(shù)時(shí)，選擇實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的相同植入部位，盡量減少了因植入部位不同而造成的測量誤差，增加了不同愈合時(shí)間組間的可比性。

3.4種植體的設(shè)計(jì)，制作與表面處理

種植體設(shè)計(jì)為圓柱狀，旨在觀察擠壓后的骨質(zhì)變化，因此無基樁連接結(jié)構(gòu)，種植體實(shí)際上起維持?jǐn)D壓備洞后空間的作用。在種植體的加工方面，為了減少材料因素引起的一些不良界面反應(yīng)對(duì)觀察結(jié)果的影響，按照常規(guī)種植體的加工處理方法，采用生物相容性較好的純鈦?zhàn)鳛榉N植體的加工材料。在表面處理上，采用了去脂、噴砂等方法，術(shù)前進(jìn)行超聲清洗，高壓滅菌，最大限度地減少了不良界面反應(yīng)發(fā)生的可能性。

3.5擠壓器的設(shè)計(jì)

本實(shí)驗(yàn)選擇敲擊擠壓法，擠壓器的設(shè)計(jì)按照前述種植體的規(guī)格以及逐級(jí)擠壓的原則，下端的擠壓端與種植體的形態(tài)，規(guī)格配套設(shè)計(jì)，并標(biāo)有8 mm的刻度線，以便于敲擊擠壓時(shí)敲擊深度的控制。種植體以及擠壓器擠壓端的形態(tài)在下端為略帶弧形的凸面，目的是便于種植體與擠壓器的就位以及擠壓器擠壓時(shí)的方向控制。擠壓器的上端為直徑1 cm，高度8 cm的敲擊端，有足夠的寬度及高度便于握持和敲擊。擠壓器的材料選擇強(qiáng)度較大的不銹鋼合金，以便于承受較大的敲擊力并對(duì)骨質(zhì)產(chǎn)生穩(wěn)定的擠壓作用。擠壓端設(shè)計(jì)為光滑表面。

3.6結(jié)果分析

本實(shí)驗(yàn)通過對(duì)X線圖像的觀察發(fā)現(xiàn)，松質(zhì)骨受擠壓后種植體與周圍骨質(zhì)緊密連接，種植窩松質(zhì)骨骨小梁排列致密。擠壓組形成圍繞種植體周類似于天然固有牙槽骨的高密度影像。受到擠壓的骨小梁圍繞種植體彎曲排列，而隨著愈合時(shí)間的延長，骨小梁排列趨于正常。

骨小梁面積百分比(%Tb.Ar)為骨小梁面積(Tb.Ar)除以整體松質(zhì)骨面積(T.Ar)得到，在一定程度上可以表達(dá)骨質(zhì)和骨量的情況。從折線圖中可以看到擠壓組骨小梁面積百分?jǐn)?shù)在4周內(nèi)顯著高于對(duì)照組，但可能由于實(shí)驗(yàn)樣本量有限，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

本實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，骨擠壓技術(shù)在一定時(shí)期內(nèi)能夠提高種植窩周松質(zhì)骨的骨密度，可能有益于提高種植體的初期穩(wěn)定性。

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基金項(xiàng)目：陜西省教育廳科學(xué)研究計(jì)劃資助項(xiàng)目(14JK1618)；陜西省科技廳社發(fā)攻關(guān)基金資助項(xiàng)目(2016SF-148)

作者簡介：左艷萍，女，1981-06生，碩士，副教授，E-mail：410457604@qq.com

收稿日期：2016-03-15

中圖分類號(hào)：R782

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1007-6611(2016)07-0593-05

DOI：10.13753/j.issn.1007-6611.2016.07.003

Establishment of dog femur compressing model in implant surgery

ZUO Yanping1, WANG Yongyue2, WANG Luming3,MA Xinyang1

(1DepartmentofStomatology,Xi’anMedicalUniversity,Xi’an710021,China;2DepartmentofDentalImplants,WestChinaHospitalofStomatology,SichuanUniversity;3DepartmentofStomatology,SecondAffiliatedHospitalofXi’anMedicalUniversity)

Abstract：ObjectiveTo establish a rational animal model simulating clinical implant surgery using squeezing technique. MethodsThe cancellous bone in condyles of dog femur was chosen as the experimental position. The implant holes in experimental groups were prepared using knocking and squeezing technique, while the holes were not compressed in control groups. All the implant holes were inserted with the corresponding implants. The samples were taken at the different observation time(at 1,2,4,12 week after operation)to observe X-ray image(permutation of trabecular bone) and measure morphologic parameters(%Tb.Ar).ResultsAn animal model of cancellous bone was successfully established. The process of operation went smoothly and the wound healed well without complications such as infection and soft tissue split. The samples met the requirements of the observation. X-ray image showed that the compressed trabecular bone was arranged around the implant. The %Tb.Ar increased after being compressed, and the difference between experimental group and control group grew down gradually along with the extending of healing time.ConclusionThis animal model design is proved to be reasonable and feasible, which can be fully used to provide the reference for further studies of bone squeezing technique in implant surgery. The cancellous bone shows apparently better after being compressed，and the clinical implant surgery using squeezing technique is in favor of obtaining primary stabilities of implants.

Key words:implant；cancellous bone;bone compressing;animal model