生物學(xué)寬度概念在口腔種植中的結(jié)構(gòu)、尺度及功能意義

鄭錚 陳文川

口腔疾病研究國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 國(guó)家口腔疾病臨床醫(yī)學(xué)研究中心四川大學(xué)華西口腔醫(yī)院修復(fù)1科 成都 610041

1962年，Cohon根據(jù)Gargiulo等[1]的研究提出了天然牙中存在生物學(xué)寬度，即齦溝底與牙槽嵴頂之間約2 mm的恒定距離，結(jié)構(gòu)上包括結(jié)合上皮（寬約0.97 mm）及結(jié)合上皮根方和牙槽嵴頂之間的纖維結(jié)締組織（寬約1.07 mm）。在口腔種植的應(yīng)用中，學(xué)者們發(fā)現(xiàn)了與天然牙類似的現(xiàn)象，于是在1991年，Berglundh等[2]提出了種植體周圍生物學(xué)寬度的概念。單從字面意義上理解，種植體生物學(xué)寬度是一個(gè)幾何尺度上的概念，即從種植體周圍黏膜頂端到種植體-骨結(jié)合開始位點(diǎn)的較為恒定的距離，寬約3～4 mm。但在學(xué)術(shù)交流中提及這一概念時(shí)，學(xué)者們常討論的是種植體周圍特定的結(jié)構(gòu)，包括上皮組織層（齦溝上皮和結(jié)合上皮）與上皮根方和種植體-骨結(jié)合開始位點(diǎn)之間的纖維結(jié)締組織層。字面意義與常用含義的這種差異容易造成該概念在結(jié)構(gòu)與尺度意義上的混淆。此外，種植體生物學(xué)寬度概念更重要的意義體現(xiàn)在其功能方面，它既是保護(hù)種植體的一道屏障和有利于種植區(qū)軟硬組織的重建，更是指導(dǎo)種植外科與修復(fù)臨床工作的重要參考。

下面筆者就口腔種植體周圍生物學(xué)寬度在結(jié)構(gòu)、尺度及功能三方面的意義進(jìn)行綜述。

1 種植體周圍生物學(xué)寬度的結(jié)構(gòu)

天然牙的生物學(xué)寬度是指齦溝底與牙槽嵴頂之間的恒定距離，在組織學(xué)構(gòu)成上包括結(jié)合上皮及其根方和牙槽嵴頂之間的纖維結(jié)締組織。結(jié)合上皮由非角化復(fù)層鱗狀上皮構(gòu)成，靠基底板和半橋粒與釉質(zhì)相附著，而結(jié)締組織主要由膠原纖維構(gòu)成。種植體周圍生物學(xué)寬度的結(jié)構(gòu)和天然牙具有相似性，是由上皮組織層和其與種植體-骨開始結(jié)合位點(diǎn)之間的結(jié)締組織層構(gòu)成（圖1）。種植體生物學(xué)寬度的形成是一有序的、有規(guī)律的及多種因素參與的過程。種植手術(shù)后血管周圍有大量中性粒細(xì)胞浸潤(rùn)。隨后，種植體周圍黏膜以富含細(xì)胞和血管結(jié)構(gòu)的結(jié)締組織附著在種植體表面，并開始形成上皮屏障。最后，結(jié)締組織形成良好并富含大量的膠原和成纖維細(xì)胞[3]。

圖 1 種植體周圍組織結(jié)構(gòu)示意圖Fig 1 Sketch map of peri-implant tissue structure

在結(jié)構(gòu)上，天然牙和種植體周圍的生物學(xué)寬度的差異主要表現(xiàn)在：與牙槽嵴頂位置關(guān)系不同；組織學(xué)構(gòu)成不同，種植體生物學(xué)寬度的構(gòu)成納入了齦溝上皮；結(jié)締組織中的纖維的構(gòu)成不同，種植體表面僅有水平和環(huán)形纖維（表1）[4]。

表 1 天然牙和種植體周圍生物學(xué)寬度的區(qū)別Tab 1 The differences of biological width between the natural tooth and implant

種植體生物學(xué)寬度在超微結(jié)構(gòu)上表現(xiàn)為：上皮組織層是由齦溝上皮和結(jié)合上皮構(gòu)成，結(jié)合上皮通過其半橋粒和基底層與種植體發(fā)生結(jié)合[5-6]。牙齦上皮細(xì)胞中的半橋粒是高度特化的整合素介導(dǎo)的上皮附著結(jié)構(gòu)，通過建立連接使細(xì)胞牢固地黏附于種植體表面，連接基底膜和胞內(nèi)角蛋白絲，在分子層面上主要是由整合素α6β4[7]和網(wǎng)蛋白構(gòu)成[8]。半橋粒主要存在于種植體周圍上皮-種植體界面的下部區(qū)域[9]。牙齦上皮內(nèi)的基底膜是在電子顯微鏡下由密板和透明板構(gòu)成[9]，主要是由層黏連蛋白-332組成，包含3個(gè)二硫鍵連接的多肽鏈（α3、β3、γ2），多肽鏈在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上組裝成十字形異三聚體[5,10]，其主要通過關(guān)鍵基底層蛋白（層黏連蛋白和巢蛋白-1）吸附于種植體表面[11]。結(jié)締組織層類似于瘢痕組織[12]，在組織學(xué)上主要是由膠原纖維和成纖維細(xì)胞構(gòu)成。纖維結(jié)締組織富含大量的膠原纖維，僅形成水平和環(huán)形纖維[13]，靠近上皮組織的結(jié)締組織缺乏血管，且伴有少量炎癥細(xì)胞的浸潤(rùn)[14-15]。有學(xué)者[16]認(rèn)為，種植體周圍有50～100 μm厚的無血管結(jié)構(gòu)的結(jié)締組織包繞，以環(huán)形膠原纖維為主，其外部為富含血管的結(jié)締組織。結(jié)締組織中的成纖維細(xì)胞分布在種植體周圍，與種植體長(zhǎng)軸平行排列[17]。

2 種植體周圍生物學(xué)寬度的尺度

Cohon提出，天然牙的生物學(xué)寬度的尺度是2.04 mm，包括0.97 mm寬的結(jié)合上皮層和1.07 mm的纖維結(jié)締組織層。種植體周圍的生物學(xué)寬度的尺度在不同的研究當(dāng)中存在差異，但3～4 mm的生物學(xué)寬度[2]是較為一致的（表2）。Negri等[15]將錐形埋置式內(nèi)連接的種植體植入比格犬模型后發(fā)現(xiàn)，種植體生物學(xué)寬度為3.07～3.51 mm，其中上皮組織寬1.64～1.93 mm，結(jié)締組織寬1.21～1.32 mm。Hermann等[18]將不同大顆粒噴砂酸蝕表面（sandblasted large grift acid-etched，SLA）處理面積的種植體植入雄性獵狐犬模型后得出，其生物學(xué)寬度為2.84～3.80 mm，包括1.33～2.31 mm寬的上皮組織和1.28～1.70 mm寬的結(jié)締組織。有研究[19]表明種植體表面性狀與細(xì)菌入侵有關(guān)，SLA處理面積較小的種植體易受細(xì)菌影響，因此SLA處理面積較小的種植體形成的軟組織屏障更長(zhǎng)，以保證其下方種植體的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。

表 2 不同文獻(xiàn)中報(bào)道的天然牙和種植體周圍生物學(xué)寬度的尺度Tab 2 Dimension of biological width around the natural tooth and implant

綜上所述，種植體周圍生物學(xué)寬度的尺度在3～4 mm以內(nèi)，包括2～3 mm的上皮組織和1～2 mm的纖維結(jié)締組織。種植體齦溝底即結(jié)合上皮最冠方難以確定，因此種植體周圍生物學(xué)寬度納入了齦溝上皮，這可能是種植體生物學(xué)寬度在尺度上大于天然牙生物學(xué)寬度的原因之一。

天然牙的生物學(xué)寬度的尺度不是恒定的2 mm，Vacek等[23]的研究表明有些患者的牙齦乳頭能在6～7 mm內(nèi)穩(wěn)定存在，可能是由于其天然牙的生物學(xué)寬度在3～4 mm所致。類似的，在形成了穩(wěn)定的長(zhǎng)結(jié)合上皮結(jié)構(gòu)的情況下，種植體周圍生物學(xué)寬度可能大于4 mm，說明患者本身存在更大的生物學(xué)寬度尺度。而對(duì)于純莫氏錐度連接設(shè)計(jì)的種植體，如：Bicon?和Ankylos?種植系統(tǒng)，可能天然具有“更大”的生物學(xué)寬度，臨床上一般建議將其植入牙槽嵴頂下2 mm甚至更深。在這種情況下，骨組織能夠在該系統(tǒng)種植體平臺(tái)上方穩(wěn)定，并形成一個(gè)供基臺(tái)穿越的通道（圖2A）。由于該通道的存在，若按種植體生物學(xué)寬度的傳統(tǒng)定義（牙齦邊緣到種植體-骨結(jié)合位點(diǎn)的距離），則純莫氏錐度連接種植系統(tǒng)的種植體生物學(xué)寬度在尺度上可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于4 mm[24-25]。但該類種植體能夠形成其他很多系統(tǒng)不能形成的這種穩(wěn)定的通道，可能的原因主要包括其采用莫氏錐度連接大大減少了種植體-基臺(tái)連接處的泵效應(yīng)、種植體微動(dòng)以及細(xì)菌的入侵[26-27]。但應(yīng)該注意到，若以種植區(qū)牙齦邊緣到種植區(qū)穩(wěn)定的骨最高點(diǎn)作為生物學(xué)寬度，則純莫氏錐度連接的種植體生物學(xué)寬度在尺度上仍可能滿足3～4 mm的范圍（圖2A），這可以理解為生物學(xué)寬度在種植體植入后的靜態(tài)表現(xiàn)。另外，從動(dòng)態(tài)的表現(xiàn)來看，包括筆者在內(nèi)的許多學(xué)者[26,28-29]對(duì)臨床上植入純莫氏錐度連接的種植體的患者進(jìn)行長(zhǎng)期隨訪，1年以后不但發(fā)現(xiàn)部分種植區(qū)周圍牙齦組織未發(fā)生明顯的退縮，甚至還陸續(xù)發(fā)現(xiàn)骨組織冠向生長(zhǎng)。若按種植體生物學(xué)寬度的常規(guī)定義，雖然這時(shí)骨組織位置變化了，但其生物學(xué)寬度在尺度上并未發(fā)生變化，因?yàn)榉N植體骨結(jié)合位點(diǎn)并未變化。但此時(shí)，若以種植區(qū)穩(wěn)定的骨最高點(diǎn)為計(jì)算起始點(diǎn)，牙齦邊緣到該點(diǎn)的距離在尺度上依舊滿足3～4 mm的范圍。對(duì)純莫氏錐度連接的種植體生物學(xué)寬度進(jìn)行的這種靜態(tài)和動(dòng)態(tài)觀察，促使研究者重新審視種植體生物學(xué)寬度的傳統(tǒng)定義。筆者認(rèn)為可以對(duì)其進(jìn)行一個(gè)修正，即種植體生物學(xué)寬度應(yīng)以種植體周圍穩(wěn)定的骨最高點(diǎn)為起點(diǎn)，該點(diǎn)應(yīng)位于種植體表面或其冠向延伸面上。這種穩(wěn)定的骨區(qū)別于碟形骨吸收時(shí)，在水平方向上遠(yuǎn)離種植體表面及其延伸面的骨最高點(diǎn)（圖2B）。修正后的定義可以解釋各個(gè)種植系統(tǒng)生物學(xué)寬度在尺度方面存在的表面上的差異，并且更加有利于理解生物學(xué)寬度的功能意義。

圖 2 組織結(jié)構(gòu)示意圖Fig 2 Organization chart

3 種植體周圍生物學(xué)寬度的功能意義

3.1 抵擋細(xì)菌侵入

天然牙周圍生物學(xué)寬度存在的最大意義就是抵御外界刺激。而種植體從口腔黏膜中穿出，在口腔內(nèi)形成了一個(gè)相對(duì)薄弱的環(huán)節(jié)[30]，在此基礎(chǔ)上，為了保護(hù)下方的牙槽骨免受刺激，周圍的軟組織進(jìn)行了改建形成了軟組織屏障，即在結(jié)構(gòu)、尺度和功能上表現(xiàn)為所謂的種植區(qū)的生物學(xué)寬度。有研究[4]表明，種植體周圍主要存在兼性厭氧鏈球菌和厭氧桿菌，生物學(xué)寬度可以作為生物屏障抵擋細(xì)菌的侵入，避免周圍軟組織炎癥的發(fā)生。軟組織屏障封閉了軟硬組織交界處并產(chǎn)生趨化因子和細(xì)胞因子等抗菌物質(zhì)[31]，發(fā)揮了物理屏障和生物屏障的作用。除此之外，有研究[32]表明種植體周圍存在混合微生物菌群，主要由革蘭氏陽性球菌和非運(yùn)動(dòng)性桿菌組成，以及少量的革蘭氏陰性厭氧菌種，但細(xì)菌入侵距離是有限的，有研究[33-34]表明細(xì)菌入侵范圍隨著軟組織深度的增加是逐漸減少的，由于軟組織屏障的存在，細(xì)菌很難在種植體-基臺(tái)連接處刺激周圍組織產(chǎn)生相應(yīng)的炎癥。筆者認(rèn)為種植區(qū)組織學(xué)構(gòu)成組分較為單一且血供較差，因此種植區(qū)相對(duì)于天然牙更加的薄弱，更容易受到細(xì)菌的侵襲。為了有效地抵御外界刺激，加強(qiáng)種植區(qū)軟組織的屏障作用，種植體周圍生物學(xué)寬度作為第一道屏障在尺度上明顯寬于天然牙以適應(yīng)其在結(jié)構(gòu)上較天然牙軟組織更為薄弱，表現(xiàn)為上皮組織和結(jié)締組織的尺度較長(zhǎng)，這可能是種植體生物學(xué)寬度在尺度上大于天然牙生物學(xué)寬度的原因之一。

3.2 有利于種植區(qū)軟硬組織的重建

生物學(xué)寬度的形成與種植區(qū)的軟硬組織有著密切的關(guān)系[4]。有研究[35]表明為形成生物學(xué)寬度需要考慮牙周生物型和剩余的骨量。對(duì)不同黏膜厚度的植入情況進(jìn)行分析，結(jié)果表明結(jié)合上皮長(zhǎng)度相似，而附著的結(jié)締組織長(zhǎng)度存在差異。因?yàn)橐纬缮飳W(xué)寬度，所以于黏膜較薄處植入種植體，此處存在明顯的骨組織吸收[36]。Bhat等[37]研究種植體植入后黏膜厚度的變化，結(jié)果發(fā)現(xiàn)種植體周圍黏膜厚度先減少再增加，由于薄齦生物型形成的生物學(xué)寬度較為薄弱，厚齦較薄齦生物型增加的黏膜量更多。研究角化黏膜對(duì)種植體周圍軟組織的影響時(shí)發(fā)現(xiàn)，其有利于生物學(xué)寬度的建立，會(huì)形成良好的軟組織封閉[38-39]。因此，種植區(qū)軟硬組織均發(fā)生了相應(yīng)的改建以適應(yīng)種植體周圍生物學(xué)寬度的形成。

3.3 指導(dǎo)臨床種植修復(fù)過程

3.3.1 指導(dǎo)種植體植入位點(diǎn) 種植體植入位點(diǎn)主要從唇舌向、冠根向和近遠(yuǎn)中向3個(gè)方向上進(jìn)行考慮。Spray等[40]研究垂直向的骨吸收和表面骨的寬度的關(guān)系時(shí)發(fā)現(xiàn)，為了形成生物學(xué)寬度，當(dāng)骨的厚度小于1.4 mm，骨吸收更多。他們認(rèn)為為了避免垂直向的骨吸收，外側(cè)骨密質(zhì)至少需要1.8 mm厚。植入部位的頰側(cè)骨壁厚度為1 mm不會(huì)造成明顯的骨吸收和軟組織塌陷[14]。有學(xué)者[4]發(fā)現(xiàn)，種植體周圍軟組織尺寸至少需要3 mm的厚度來形成生物學(xué)寬度。Hermann等[18]發(fā)現(xiàn)埋置式連接的種植體植入位點(diǎn)位于牙槽嵴下1 mm上皮屏障功能更好。Negri等[15]得出種植體于牙槽嵴頂下2 mm植入，周圍牙槽骨嵴頂和種植體與骨開始結(jié)合處距離種植體肩部更遠(yuǎn)，骨吸收更明顯，形成的生物學(xué)寬度更靠近根方，不利于美觀。在近遠(yuǎn)中的植入位點(diǎn)上，一些學(xué)者[41-42]認(rèn)為種植體間的最小距離是3 mm，種植體與鄰牙之間的最小距離是1.5 mm，這一方面是由于種植體建立的生物學(xué)寬度是位于牙槽嵴頂根方的，另一方面是為了抵消生物學(xué)寬度在側(cè)方造成的骨吸收。因此，綜合考量種植體植入部位為唇舌向：前牙區(qū)種植至少保留2 mm唇側(cè)骨壁，而后牙區(qū)種植至少保留1 mm頰側(cè)骨壁；冠根向：目標(biāo)修復(fù)體齦緣根方3～4 mm；近遠(yuǎn)中向：種植體與相鄰天然牙間距1.5～2 mm以上，種植體與種植體間的間距為3 mm以上。

3.3.2 指導(dǎo)種植體結(jié)構(gòu)的選擇 在種植體-基臺(tái)連接結(jié)構(gòu)中，提出了平臺(tái)轉(zhuǎn)移來保存種植體周圍的骨量，將種植體-基臺(tái)連接處轉(zhuǎn)移到種植體內(nèi)側(cè)，使生物學(xué)寬度更靠?jī)?nèi)側(cè)，減少了垂直方向上的骨吸收。Lazzara等[43]認(rèn)為，將種植體-基臺(tái)連接處轉(zhuǎn)移到內(nèi)側(cè)，一方面暴露更多的種植體平臺(tái)表面有利于結(jié)締組織膠原纖維的插入以形成生物學(xué)寬度，另一方面增加了軟組織屏障的尺度使細(xì)菌不易侵入，牙槽骨炎癥浸潤(rùn)被轉(zhuǎn)移，牙槽骨的暴露區(qū)域減少到50%。在種植體頸部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，有研究[44]表明，粗糙的種植體頸部形成了良好的生物學(xué)寬度，從而減少了牙齦邊緣的退縮和周圍骨吸收。有學(xué)者認(rèn)為，種植體頸部微螺紋結(jié)構(gòu)有利于功能負(fù)荷時(shí)生物力學(xué)的適應(yīng)，將剪切力轉(zhuǎn)化為壓力，能有利于種植體周圍生物學(xué)寬度的建立，減少其下方骨的吸收。

3.3.3 指導(dǎo)種植體基臺(tái)材料類型的選擇 Abrahamsson等[45]發(fā)現(xiàn)，基臺(tái)表面的粗糙度不會(huì)影響種植體軟組織的附著，且金基臺(tái)周圍形成的生物學(xué)寬度明顯短于標(biāo)準(zhǔn)基臺(tái)[21]。鈦和瓷制作的基臺(tái)可以形成類似的生物學(xué)寬度，同Blanco等[46]的研究一致，包括2 mm的上皮和1～1.5 mm的結(jié)締組織。由金或是烤瓷制作的基臺(tái)，基臺(tái)水平不會(huì)形成良好的軟組織附著，并會(huì)發(fā)生黏膜退縮和骨組織吸收。Welander等[22]發(fā)現(xiàn)放置金鉑合金基臺(tái)的種植體，在愈合期間發(fā)生屏障上皮和邊緣骨向根方移位且含有的膠原和成纖維細(xì)胞較少，并且有較大的白細(xì)胞分?jǐn)?shù)，研究不建議臨床上選用金鉑合金基臺(tái)。因此，臨床上因根據(jù)情況選擇不同材質(zhì)的基臺(tái)以達(dá)到最佳的軟組織封閉。

4 結(jié)論

綜上所述，筆者主要從種植體周圍的生物學(xué)寬度的結(jié)構(gòu)、尺度和功能意義3個(gè)方面出發(fā)進(jìn)行綜述。表面上種植體的生物學(xué)寬度看起來是一個(gè)數(shù)值概念，但這個(gè)數(shù)值不是絕對(duì)的，目前公認(rèn)寬約3～4 mm。在臨床文獻(xiàn)交流的過程中，常關(guān)注于種植體周圍生物學(xué)寬度的結(jié)構(gòu)，包括上皮屏障和結(jié)締組織附著，由上皮組織層以及上皮根方和種植體-骨結(jié)合位點(diǎn)之間的纖維結(jié)締組織層組成。筆者認(rèn)為，臨床工作者更應(yīng)該注意生物學(xué)寬度的功能意義，種植體周圍生物學(xué)寬度是種植體建立周圍軟組織封閉的重要保障，也是種植體建立初期穩(wěn)定的重要基礎(chǔ)。生物學(xué)寬度可以抵御外界微生物的刺激、有利于種植區(qū)軟硬組織的重建和指導(dǎo)口腔種植修復(fù)過程。在不同條件下種植體周圍生物學(xué)寬度建立有所不同，選擇恰當(dāng)?shù)姆N植體植入合適的部位并進(jìn)行良好后期維護(hù)有利于生物學(xué)寬度的建立，可抵御外界刺激，減少軟組織的退縮和骨組織的吸收，提高種植成功率。