旋入扭矩值與共振頻率分析對種植體初期穩(wěn)定性的相關(guān)性研究

劉 東，吳煜農(nóng)

由Br?nemark提出的經(jīng)典骨結(jié)合理論奠定了種植修復(fù)的基礎(chǔ)，良好初期穩(wěn)定性的獲得是種植體骨結(jié)合成功的基本前提。尤其當(dāng)臨床醫(yī)師決定使用即刻負(fù)載方案，對種植體初期穩(wěn)定性的判斷就更為重要[1]。事實上，在種植體與周圍骨質(zhì)完成牢固的骨結(jié)合之前，其間存在微小的縫隙，于植體表面不斷地發(fā)生骨質(zhì)形成與改建。當(dāng)種植體遭受外界干擾，產(chǎn)生微小的動度超過一定的閾值，便可干擾骨結(jié)合，破壞這一界面業(yè)已形成的新生細(xì)胞與血管生長，同時誘導(dǎo)破骨細(xì)胞的產(chǎn)生致使持續(xù)的骨吸收，極大增加種植體周骨質(zhì)吸收與纖維包繞的風(fēng)險[2]。因此，確保種植體早期足夠的穩(wěn)定性以盡量避免微動度的產(chǎn)生是必要的。

目前尚沒有方法可直接評價種植體動度，比較可靠的間接評估種植體初期穩(wěn)定性的方法主要依據(jù)種植術(shù)中所需最大旋入扭矩值(insertion torque value, ITV)以及使用共振頻率分析(resonance Frequency Analysis, RFA)儀器測量所得的種植體穩(wěn)定系數(shù)(implant stability quotient),即ISQ值[3]。旋入扭矩，作為植入術(shù)中評價穩(wěn)定性的客觀指標(biāo)，僅能得到一次，無可重復(fù)性，單位以N·cm表示，對于需要以較高旋入扭矩植入種植窩的植體，往往具有較好的抗旋轉(zhuǎn)性，醫(yī)師據(jù)此通過手感初步判斷植入后穩(wěn)定性。共振頻率分析目前均使用瑞典Osstell ISQTM設(shè)備，通過傳感器與種植體固定，對其施加非創(chuàng)傷性的側(cè)向力，使得被固定附件產(chǎn)生一定可探測到的動度，根據(jù)特定的算法轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的ISQ值，范圍為1～100(100代表穩(wěn)定性最高)[4]。這種設(shè)備適用于各種種植體系統(tǒng)，在種植術(shù)后不同時間點也可以進(jìn)行測量，可幫助術(shù)者了解植體骨結(jié)合過程的動態(tài)變化，更準(zhǔn)確的判斷負(fù)載時機。

由于ISQ值與旋入扭矩值均不能作為完全客觀評價種植體穩(wěn)定性的指標(biāo)，了解兩者間是否存在相關(guān)關(guān)系以及確定兩種指標(biāo)的相關(guān)影響因素相當(dāng)重要。盡管已有一些學(xué)者對此進(jìn)行了研究，但學(xué)界尚未達(dá)成一致的結(jié)論[5-7]。因此，我們統(tǒng)計了449枚種植體基于ITV與RFA所得的初期穩(wěn)定性數(shù)值，分析兩指標(biāo)間的相關(guān)關(guān)系。同時記錄各植體的機械參數(shù)(長度、直徑)，所在術(shù)區(qū)位置和骨質(zhì)質(zhì)量，以及相應(yīng)患者的年齡、性別，進(jìn)一步研究各因素對初期穩(wěn)定性的影響。

1 資料與方法

1.1 數(shù)據(jù)收集

研究收集自2018年9月到2019年10月于南京醫(yī)科大學(xué)附屬口腔醫(yī)院行種植治療的部分患者臨床資料。為減少樣本的差異性，納入患者需符合以下條件：①需行單顆或多顆種植修復(fù)治療；②種植術(shù)前未采用骨增量手段；③牙槽嵴具有不少于8 mm的長度與3 mm寬度的足夠骨量；④良好的口腔衛(wèi)生。有以下條件者則被排除此項研究：①重度磨牙癥；②每日吸煙超過20支；③酗酒；④口腔接受過放射治療；⑤患有嚴(yán)重肝腎疾病等系統(tǒng)性疾病者。

1.2 手術(shù)方法

研究使用的種植體均為Nobel Biocare系統(tǒng)錐形植體，表明處理為鈦易耐(TiUnite)技術(shù)，所有植體均由一名經(jīng)驗豐富的醫(yī)師植入術(shù)區(qū)。具體手術(shù)操作如下：局麻下翻起全層黏骨膜瓣，嚴(yán)格根據(jù)種植系統(tǒng)說明采用標(biāo)準(zhǔn)化方案備洞后植入植體。術(shù)后囑患者口服抗生素預(yù)防性抗感染治療。術(shù)者依據(jù)術(shù)前種植區(qū)CBCT影像結(jié)合術(shù)中備洞阻力，基于Lekhome和Zarb的骨質(zhì)質(zhì)量分類標(biāo)準(zhǔn)[8]，綜合判定種植區(qū)骨質(zhì)質(zhì)量。

1.3 初期穩(wěn)定性測量

手術(shù)使用的種植機為Nobel OsseoSet200型(Nobel Biocare，瑞士)，每枚植體植入中使用的最大旋入扭矩值均被記錄。確定種植體就位后，一名技巧熟練的技師即刻使用共振頻率分析儀器Osstell ISQTM(Osstell Mentor Device, Integration Diagnostic AB, Goteborg，瑞典)對植體行穩(wěn)定性測量，具體方法如下：將儀器傳感器使用約10 N·cm扭力擰入植體螺栓內(nèi)與之固定，將頻率分析探頭分別置于植體頰、舌、近中、遠(yuǎn)中側(cè)得到4個穩(wěn)定性值(implant stability quotient, ISQ)，對其進(jìn)行平均后記錄總ISQ值。

1.4 統(tǒng)計學(xué)方法

定量結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。采用SPSS 20.0軟件進(jìn)行獨立樣本t檢驗、單因素方差分析、斯皮爾曼相關(guān)分析。P<0.05為差異具有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié) 果

2.1 基本信息及參數(shù)

225例患者(男123例，女102例，年齡17～92歲)納入研究，共植入449枚植體。植體位置分布如下：50枚植體位于上頜前牙區(qū)，155枚位于上頜后牙區(qū)，33枚位于下前牙區(qū)，211枚位于下頜后牙區(qū)。選用植體長度范圍包括：8、10、11.5、13 mm，直徑范圍為3.5、4.3、5.0 mm。

2.2 種植體ISQ值與ITV的相關(guān)關(guān)系

樣本總體平均ITV為(41±11.68)N·cm,平均ISQ值為74.17±9.72。圖1顯示ITV及ISQ值的頻數(shù)分布，實線為正態(tài)分布曲線。對兩種指標(biāo)進(jìn)行斯皮爾曼相關(guān)分析，結(jié)果顯示兩者具有明顯統(tǒng)計學(xué)意義的正性相關(guān)，盡管相關(guān)性十分微弱(r=0.217，P<0.01)(圖2)。

圖1 旋入扭矩值與共振頻率分析值分布

圖2 旋入扭矩值與ISQ值相關(guān)關(guān)系

進(jìn)一步基于術(shù)區(qū)骨質(zhì)質(zhì)量，分析兩指標(biāo)間相關(guān)關(guān)系發(fā)現(xiàn)，相關(guān)系數(shù)隨骨質(zhì)質(zhì)量的降低而增加，具體為：Ⅰ類骨r=-0.023(P>0.05)；Ⅱ類骨r=0.19(P<0.05), Ⅲ類骨r=0.297(P<0.05);Ⅳ類骨r=0.42(P<0.05)。

在將Ⅰ類與Ⅱ骨合并為高骨質(zhì)質(zhì)量組，Ⅲ類與Ⅳ類骨合并為低骨質(zhì)質(zhì)量組后，圖3可見，低骨質(zhì)質(zhì)量組較高骨質(zhì)質(zhì)量組兩指標(biāo)間正相關(guān)性明顯增強(分別為r=0.176,r=0.54,P<0.05)。

2.3 患者年齡性別對ITV、ISQ值影響評估

表1顯示種植體最大ITV及RFA值較各研究指標(biāo)間的統(tǒng)計學(xué)結(jié)果。

基于患者年齡及性別對植體分組，ITV、ISQ值均未表現(xiàn)出統(tǒng)計學(xué)差異。

2.4 種植區(qū)骨質(zhì)類別對ITV、ISQ值影響評估

依據(jù)種植區(qū)骨質(zhì)質(zhì)量、術(shù)區(qū)位置、植體長度、直徑因素分別對449枚種植體進(jìn)行分組，植體數(shù)量分布及各組ITV和ISQ值均值統(tǒng)計如下。

基于術(shù)區(qū)骨質(zhì)類別分組(圖4)：38枚種植于Ⅰ類骨(8.46%),258枚植于Ⅱ類骨(57.46%)，111枚植于Ⅲ類骨(24.72%)，42枚植于Ⅳ類骨(9.35%)。骨質(zhì)密度越高，種植體植入所需旋入扭矩值越大，單因素方差分析表明： 組間彼此均有顯著統(tǒng)計學(xué)差異(P<0.01)，證明種植區(qū)骨質(zhì)質(zhì)量與ITV存在較強的正關(guān)聯(lián)性。同樣對各組間ISQ值分析，結(jié)果顯示僅Ⅳ類骨相比其它各骨類組ISQ值均低，統(tǒng)計學(xué)差異明顯(P<0.01)，而其余各骨類組間未見差異，表明骨質(zhì)質(zhì)量對ISQ值影響程度較低。

A：高骨質(zhì)質(zhì)量組(Ⅰ+Ⅱ類)；B：低骨質(zhì)質(zhì)量組(Ⅲ+Ⅳ類)

圖3不同骨質(zhì)質(zhì)量情況下ITV與ISQ值相關(guān)關(guān)系
Fig.3Correlation between ITV and ISQ under different
bone qualities

表1 旋入扭矩值與ISQ值相對不同研究指標(biāo)間的統(tǒng)計學(xué)結(jié)果Tab.1 Statistical results corresponding to insertion torque and ISQ in relation to different study variables

D1～D4:Ⅰ～Ⅳ類骨；**：P<0.01

圖4基于骨質(zhì)質(zhì)量分組的平均ITV值與ISQ值

Fig.4Mean ITV and ISQ valuce of the implantsby bone quality

2.5 術(shù)區(qū)位置對ITV，ISQ值影響評估

基于術(shù)區(qū)位置分析：下頜區(qū)植體較上頜區(qū)植體所得ISQ值明顯更高，分別為76.78±8.12，71.04±10.54。后牙區(qū)較前牙區(qū)植體ISQ值同樣較高，分別為71.64±6.42和74.75±10.25，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。繼續(xù)對ITV分析可見，盡管下頜區(qū)植體較上頜區(qū)高(分別為(43.82±10.72)N·cm，(37.66±11.91)N·cm，P<0.05)，但前、后牙區(qū)植體彼此未具有統(tǒng)計學(xué)差異(分別為(41.39±10.60)N·cm，(40.93±11.88)N·cm)。

進(jìn)一步綜合種植區(qū)頜骨位置及牙弓位點研究其于ISQ值關(guān)聯(lián)性發(fā)現(xiàn)(圖5)，僅下后牙區(qū)植體相比其它各術(shù)區(qū)ISQ值均高，且差異顯著(P<0.01)，而其余區(qū)域組間均無統(tǒng)計學(xué)差異。

**：P<0.01,*P<0.05

圖5頜骨位置與牙弓位點較ISQ值相互關(guān)系

Fig.5Interaction between the maxillas and the dental arch sector with ISQ

2.6 種植體直徑對ITV、ISQ值影響評估

基于種植體直徑分組顯示(圖6)，種植體ISQ值似乎隨直徑的增加而增加，然而盡管3.5 mm直徑組植體ISQ值較4.3 mm組低(分別為71.71±7.90、74.94±8.42)，具有統(tǒng)計學(xué)差異(P<0.05), 但4.3 mm與5.0 mm直徑組植體ISQ值幾乎相等(分別為74.94±8.42、74.65±12.45，P>0.05)，組間統(tǒng)計分析表明種植體直徑可一定程度上影響ISQ值(P<0.05)，但影響程度較小。繼續(xù)分析各直徑組種植體ITV值，組間均未見統(tǒng)計學(xué)差異，這表明種植體直徑并不影響其所需最大旋入扭矩值。

2.7 種植體長度對ITV、ISQ值影響評估

種植體長度因素上(圖7)：10 mm組植體較8 mm組ISQ值更高，而當(dāng)長度超過10 mm后，ISQ值隨種植體長度增加略有減小趨勢，盡管如此，各長度組別間ISQ值彼此均不具有統(tǒng)計學(xué)差異。繼續(xù)分析植體各長度組間ITV值同樣也未發(fā)現(xiàn)各組間具有統(tǒng)計學(xué)差異。這表明種植體長短并不影響其最大旋入扭矩與共振頻率分析值。

*：P<0.05，#：P>0.05

圖6基于種植體直徑分組的ITV與ISQ值

Fig.6Mean ITV and ISQ value of the implants by implant diameter

#：P>0.05

圖7基于種植體長度分組的平均旋入扭矩值與共振頻率分析值

Fig.7Mean peak ITV and ISQ value of the implants by implant length

3 討 論

Meredith等[9]于1996年提出的共振頻率分析方法，由于其非侵入性及靈敏性的優(yōu)點已經(jīng)成為臨床上評估種植體穩(wěn)定性的重要手段，研究已證實由RFA值所得ISQ值與組織形態(tài)學(xué)中種植體-骨組織接觸比存在較好的關(guān)聯(lián)[10]，且能夠更加客觀評估種植治療的預(yù)后[11]。而最大旋入扭矩值由于其獲得較為方便，目前仍是臨床傳統(tǒng)且主流的評估方法。目前學(xué)界對ITV及ISQ值兩者間是否存在具體相關(guān)關(guān)系結(jié)論尚不明確，同樣在兩者的具體影響因素上也尚無統(tǒng)一定論，此外對大樣本種植體數(shù)量的相關(guān)研究還較少。本研究旨在通過分析較大樣本量種植體臨床數(shù)據(jù)回答這些問題。

本研究結(jié)果中ITV與ISQ值兩指標(biāo)間總體上相關(guān)性十分微弱(r=0.217，P<0.01)，這與Degidi與Simmons等結(jié)果[12-13]一致(相關(guān)系數(shù)r分別為0.22、0.05，P<0.05),也有學(xué)者報道兩指標(biāo)間完全無相關(guān)[14]。莊秀妹等[15]與Malchiodi等[6]報道兩指標(biāo)存在強正性相關(guān)，相關(guān)系數(shù)r分別為0.584，0.66(P<0.05)，明顯高于本結(jié)果。造成這種差別的原因尚不明確，可能由于其納入植體樣本量較少(分別為55，40枚)。

本研究結(jié)果表明兩指標(biāo)基本相互獨立，這也證明兩種評價指標(biāo)各自代表初期穩(wěn)定性兩種不同的性質(zhì)，旋入扭矩值反映種植體抗旋轉(zhuǎn)的程度，而ISQ值更多反映種植體抗彎曲性大小[16]。另一方面，本研究中低骨質(zhì)質(zhì)量(Ⅲ+Ⅳ類骨)條件下兩指標(biāo)間表現(xiàn)出相對較強的相關(guān)性(r=0.54,P<0.01)，提示在骨質(zhì)質(zhì)量較差的條件下旋入扭矩值可一定程度反映植體植入初期的軸向穩(wěn)定性，此類情況下對指導(dǎo)術(shù)者可通過改進(jìn)種植方式如差級備洞提高旋入扭矩值有一定臨床意義。

ISQ值與ITV間的相互獨立性也使得對一些研究結(jié)果的解釋變得復(fù)雜，種植區(qū)骨質(zhì)質(zhì)量無論高低與否，所植入植體大部分獲得較佳的ISQ值，但同時ITV值范圍廣泛，尤其在Ⅲ、Ⅳ類骨質(zhì)條件下包含眾多低數(shù)值。這表明骨質(zhì)質(zhì)量可明顯影響種植體旋入扭矩，而ISQ值均勻廣泛的分布表明其受術(shù)區(qū)骨質(zhì)質(zhì)量影響較低。也有報道ISQ值與骨質(zhì)質(zhì)量存在較強的正相關(guān)[17]，事實上，當(dāng)合并Ⅰ類與Ⅱ類骨組植體作為高骨質(zhì)質(zhì)量組，Ⅲ類與Ⅳ類骨組植體并為低骨質(zhì)質(zhì)量組，可發(fā)現(xiàn)后者平均ISQ值明顯較低(均值分別為76.5和70.1)，差異顯著，可以認(rèn)為種植于骨質(zhì)質(zhì)量較差的區(qū)域可導(dǎo)致種植體各方面穩(wěn)定性均不佳。

眾多研究報道骨質(zhì)質(zhì)量可顯著影響種植體旋入扭矩值，且由于骨質(zhì)密度的差異，植入于上頜骨植體較下頜骨穩(wěn)定性偏低[18]。本研究證實了這一點。種植體直徑、長度因素對初期穩(wěn)定性的影響，已有的研究結(jié)論并不統(tǒng)一。Gómez-Polo等[19]發(fā)現(xiàn)大直徑種植體可明顯提高其初期穩(wěn)定性，而Aragoneses等[18]報道，種植體直徑與ISQ值并無關(guān)聯(lián)。另外，Barikani等[20]認(rèn)為僅有當(dāng)骨質(zhì)質(zhì)量較低時，長度、直徑才對植體初期穩(wěn)定性有正性影響。在本研究中，基于Nobel Biocare植體，盡管3.5 mm直徑組較4.3、5.0 mm直徑組ISQ值低(P<0.05)，而4.3 mm與5.0 mm直徑組植體平均ISQ值幾乎相等。同樣在合并Ⅲ、Ⅳ類骨，單獨分析低骨質(zhì)質(zhì)量條件下各直徑組ISQ值后發(fā)現(xiàn)，三直徑組間均未有統(tǒng)計學(xué)差異(分別為70±9.2，71.6±10.4，68.1±14.3，P>0.05)?？紤]本研究納入的3.3 mm植體數(shù)量僅101枚，較4.3、5.0 mm組植體數(shù)量明顯少(分別為199、149枚)，結(jié)果可能存在偏倚。

本研究結(jié)果中，種植體長度并未對初期穩(wěn)定性產(chǎn)生明顯影響，有趣的是，也有研究報道長種植體可導(dǎo)致較低的穩(wěn)定性。Ostman等[21]比較8.5、10、11.5、13、15和18 mm 種植體各長度組間RFA值，發(fā)現(xiàn)ISQ值從8.5 mm 到10 mm增加，10 mm到13 mm保持一致,而15 mm到18 mm組較13 mm組種植體穩(wěn)定性明顯降低，作者分析這可能是由于過長種植體鉆孔中產(chǎn)熱過多導(dǎo)致。盡管本研究中種植體長度在10 mm后，ISQ似乎也有下降表現(xiàn)，但差異并無統(tǒng)計學(xué)意義。

有研究認(rèn)為由于皮質(zhì)骨較松質(zhì)骨更致密，且種植體應(yīng)力多集中于皮質(zhì)骨，因此相較于長度，種植體直徑對初期穩(wěn)定性的影響更大[22]。本研究結(jié)果與其相似，即種植體長度對ISQ值并不產(chǎn)生影響，而直徑可一定程度影響初期穩(wěn)定性，盡管并不顯著。

綜上所述，基于本研究結(jié)果，種植體最大旋入扭矩值和共振頻率分析值可作為評價種植體穩(wěn)定性的兩個不同特征，彼此相互獨立。但在骨質(zhì)較差的條件下，旋入扭矩可部分反映ISQ值即軸向穩(wěn)定性的程度，提示在該類情況下改進(jìn)手術(shù)方式的重要意義。在手術(shù)方案與植體一致條件下，旋入扭矩僅受術(shù)區(qū)骨質(zhì)質(zhì)量影響，存在明顯正性相關(guān)。種植體直徑以及術(shù)區(qū)骨質(zhì)質(zhì)量一定程度上對ISQ值產(chǎn)生正性影響，提示臨床可通過使用較大直徑植體以使植體獲得更好的軸向穩(wěn)定性。最后，下頜后牙區(qū)由于其更易獲得較高的旋入扭矩與RFA值可表現(xiàn)出更佳的抗旋轉(zhuǎn)性與軸向穩(wěn)定性，有利于該區(qū)域植體良好預(yù)后。