頜骨不同骨質(zhì)區(qū)域?qū)ΨN植體表面的接觸成骨的影響

賴春花 徐淑蘭 許言 程鳴威 朱培君 何逸恒

南方醫(yī)科大學(xué)口腔醫(yī)院（廣州510280）

當(dāng)種植體植入頜骨后，其骨整合有兩種不同的成骨方式，一種是由成骨細(xì)胞和種植體接觸后直接分泌骨基質(zhì)，沿著種植體表面向種植窩內(nèi)的舊骨組織表面生長(zhǎng)［1-3］，即接觸成骨（contact osteogenesis），另一種則稱之為距離成骨（distance osteogenesis），從原骨壁向著種植體方向的分泌新生骨基質(zhì)，這些新生骨質(zhì)最終在種植體表面附著進(jìn)一步形成骨整合［1-3］。長(zhǎng)期成功的骨整合必須對(duì)種植體周圍組織進(jìn)行快速重建，以確保種植體的生物穩(wěn)定性［4-6］。研究顯示，種植體的穩(wěn)定性在植入一個(gè)月后會(huì)降低，繼而影響穿齦愈合植體的成功率。而接觸成骨可以在種植體表面，直接快速地形成編制骨，有利于提高種植體愈合階段的早期穩(wěn)定性［4-5］，從而增加種植成功率。除此之外，在骨形成速度方面，據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道接觸成骨的速度相較于距離成骨快30%［7-8］，有利于植體快速完成骨整合。然而，接觸成骨不僅受植體本身特性影響，還與受區(qū)特性密切相關(guān)?，F(xiàn)有研究已證實(shí)種植體處于不同的頜骨解剖位置，成骨效果也會(huì)受不同骨小梁結(jié)構(gòu)的影響［8-10］，本實(shí)驗(yàn)擬在Beagle犬下頜骨內(nèi)植入經(jīng)噴砂酸蝕表面處理的種植體，進(jìn)一步觀察不同下頜骨部位的成骨差異，為臨床上種植體植入位點(diǎn)的選擇提供相應(yīng)理論依據(jù)及參考。

1 材料與方法

1.1 主要材料和設(shè)備WEGO種植體（表面經(jīng)噴砂酸蝕處理），3.8 mm×9 mm，F(xiàn)RIOS種植機(jī)，手術(shù)刀柄，刀片，種植器械盒，持針器，1號(hào)絲線，組織剪，骨膜剝離器，血管鉗。

1.2 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物及分組Beagle犬，健康15月齡雄性，體質(zhì)量為16～17 kg，共4只。拔除雙側(cè)下頜第二前磨牙至第一磨牙后3個(gè)月，通過(guò)隨機(jī)數(shù)字表設(shè)置分組為2周組、4周組，每組各2只。計(jì)劃在犬下頜骨植入10顆種植體，共植入40顆，其中有20顆種植體經(jīng)過(guò)SLA表面處理，各組分別10顆。

1.2.1 種植手術(shù)嚴(yán)格遵循外科無(wú)菌操作原則，對(duì)Beagle犬進(jìn)行注射麻醉，常規(guī)消毒鋪巾，在犬下頜骨牙槽嵴頂處進(jìn)行切開(kāi)翻瓣，并暴露骨面，避開(kāi)尖牙牙根，同時(shí)在第一前磨牙1 cm處，球鉆定位逐級(jí)預(yù)備種植窩，植入種植體，初期扭力約10 N，取出中央螺絲同時(shí)在放置埋入式愈合基臺(tái)后縫合創(chuàng)口。

1.3 實(shí)驗(yàn)標(biāo)本取材及觀察在手術(shù)后2周和4周各處死兩只犬，獲取帶種植體的犬下頜骨，經(jīng)過(guò)固定后分離標(biāo)本，制作切片，待干燥后進(jìn)行染色，光學(xué)顯微鏡觀察。

使用Image?Pro Express 6.0軟件檢測(cè)以下區(qū)域：種植體螺紋凹槽底部距離皮質(zhì)骨300 μm的區(qū)域；距離約300～600 μm的區(qū)域；距離>600 μm的區(qū)域；并對(duì)每一區(qū)域的種植體?骨結(jié)合率（bone?implant contact，BIC）、螺紋內(nèi)的新生骨面積百分?jǐn)?shù)（bone area，BA）進(jìn)行記錄并統(tǒng)計(jì)。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法測(cè)量結(jié)果用（）表示，采用Spss 13.0統(tǒng)計(jì)分析軟件。當(dāng)數(shù)據(jù)滿足正態(tài)分布時(shí)，采用析因設(shè)計(jì)方差分析。采用單因素方差分析，P<0.05時(shí)差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 放射學(xué)觀察植入種植體2周后，取植入種植體粗螺紋的上、中、下段橫斷面圖，經(jīng)過(guò)觀察后發(fā)現(xiàn)，在2周后，從上、中、下段，隨著種植體與皮質(zhì)骨距離的依次增加，與之相對(duì)應(yīng)的種植體周圍骨質(zhì)也逐漸稀疏。植入4周后種植體周圍相比植入2周時(shí)觀察到有較多新骨生成，與2周結(jié)果一致：即隨著與皮質(zhì)骨的距離的增加，種植體周圍骨質(zhì)逐漸稀疏減少（圖1）。

圖1 植入種植體2周、4周后，種植體粗螺紋上、中、下段CT橫斷面圖Fig.1 Micro?CT images of implant seen at three different depths(upper,middle,and lower layers)at 2 weeks post?implantation.

2.2 骨組織形態(tài)學(xué)觀察使用亞甲基藍(lán)?酸性品紅對(duì)所獲標(biāo)本進(jìn)行染色后，骨小梁為圖中紅色部分，間質(zhì)為藍(lán)色部分。種植體螺紋間隙內(nèi)可見(jiàn)與周圍成熟骨對(duì)比顏色稍深的細(xì)絲狀新生骨小梁，同時(shí)觀察到較多成纖維細(xì)胞、成骨細(xì)胞、血管、類骨質(zhì)等存在于間質(zhì)中。在2周組，4周組種植體表面均觀察到較多新生的骨小梁，進(jìn)一步觀察新生骨質(zhì)的生長(zhǎng)方向后發(fā)現(xiàn)，這些新生骨小梁均由種植體表面向基骨方向生長(zhǎng)，即所謂“接觸成骨”。總而言之，種植體螺紋與皮質(zhì)骨之間的距離會(huì)影響螺紋內(nèi)的新生骨量。

將種植體粗螺紋處按照與周圍皮質(zhì)骨的距離分為三個(gè)區(qū)域進(jìn)行觀察分析：種植體螺紋凹槽底部距離周圍皮質(zhì)骨約300 μm的區(qū)域；距離約300～600 μm的區(qū)域；距離>600 μm的區(qū)域。

2周組（圖2）：在圖2B種植體外螺紋與皮質(zhì)骨緊密貼合的區(qū)域，在螺紋內(nèi)觀察到較多新骨長(zhǎng)入，顏色較螺紋外舊骨稍深，在種植體表面同樣觀察到接觸成骨。圖2C則僅有少量新生骨小梁沿植體螺紋壁攀爬生長(zhǎng)。圖2D區(qū)域中未觀察到新骨生成。4周組（圖2）：種植體螺紋與皮質(zhì)骨距離不同，螺紋內(nèi)新生骨量不同。在圖2B種植體表面觀察到接觸成骨，并且在螺紋的內(nèi)部也會(huì)長(zhǎng)入較多新骨，圖2C中僅有少量新生骨小梁沿著螺紋壁生長(zhǎng)。圖2D則僅觀察少量新骨生成。

圖2 4周（亞甲基藍(lán)?酸性品紅染色；A×20，B、C、D×100）Fig.2 4 weeks（Methylene blue?acid fuchsin staining：A×20，B、C、D×100）

2.3 骨組織計(jì)量學(xué)

2.3.1 種植體螺紋到皮質(zhì)骨的距離對(duì)種植體?骨結(jié)合率（bone?implant contact，BIC）的影響對(duì)2周、4周觀察所得的BIC數(shù)據(jù)，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析對(duì)比后得出結(jié)論：各組之間的數(shù)據(jù)差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（F=25.325，P<0.001）。距離為300 μm組均大于距離300～600 μm組，（P<0.05），而距離300～600 μm組的又高于距離≥600 μm組（P<0.05），此結(jié)果在2周與4周處理組間保持一致。即種植體螺紋凹槽底部和皮質(zhì)骨越接近接觸成骨的效果越好（表1）。

圖3顯示，距離為300 μm區(qū)域是所有組別及時(shí)間段內(nèi)最多的，其次是距離300～600 μm的區(qū)域，而距離600 μm的區(qū)域最少。得出結(jié)論，即距離皮質(zhì)骨越近，BIC越高。并且從2周到4周的各個(gè)組，其增長(zhǎng)速度相當(dāng)。

表1 種植體螺紋凹槽底部到皮質(zhì)骨的不同距離的BIC值Tab.1 Degree of bone?implant contact between different distance from the bottom of thread to cortical bone ±s

表1 種植體螺紋凹槽底部到皮質(zhì)骨的不同距離的BIC值Tab.1 Degree of bone?implant contact between different distance from the bottom of thread to cortical bone ±s

注：#交互效應(yīng)；*主效應(yīng)；One way ANOVA；aP<0.05 vs.group 300 μm；bP<0.05 vs.group 300～600 μm

處理組300 μm 300～600 μm≥600 μm合計(jì)F值P值時(shí)間段2周50.61±14.00 33.74±17.14a 7.20±8.81a，b 30.52±22.51 25.325<0.01 4周69.69±12.77 52.00±10.45a 19.65±15.25a 47.11±24.51 38.266<0.01合計(jì)60.15±16.30 42.87±16.69 13.42±13.70 38.81±24.79 62.470<0.01 F值-3.183-2.876-2.234 23.104*0.365#P值0.005 0.012 0.038<0.001 0.696#

圖3 種植體螺紋底部到皮質(zhì)骨的距離對(duì)種植體?骨結(jié)合率的影響Fig.3 The influence of the distance from the bottom of implant thread to cortical bone on BIC

2.3.2 種植體螺紋到皮質(zhì)骨的距離對(duì)新生骨面積百分?jǐn)?shù)（bone area，BA）的影響2周和4周各處理組間新生骨面積百分?jǐn)?shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析、比較后得出結(jié)論：距離300 μm的組，其BA高于距離300～600 μm組（P<0.05），而距離300～600 μm組又高于距離≥600 μm組P<0.05），此結(jié)果在2周與4周處理組間保持一致，與BIC結(jié)果一致，即螺紋凹槽底部與皮質(zhì)骨距離近，則成骨效果好（表2）。

見(jiàn)圖4，在各個(gè)時(shí)間段來(lái)看，新生骨面積在距離為300 μm的區(qū)域都累計(jì)最多，其次是距離300～600 μm區(qū)域，而距離600 μm的區(qū)域內(nèi)最少?？偠灾菁y凹槽底部與皮質(zhì)骨的距離越近，新生骨面積越多且距離300 μm的區(qū)域的新生骨面積的增長(zhǎng)速度在各個(gè)分組內(nèi)都是最快的。

表2 種植體螺紋凹槽底部到皮質(zhì)骨的不同距離的BA值Tab.2 Degree of bone area between different distance from the bottom of thread to cortical bone ±s

表2 種植體螺紋凹槽底部到皮質(zhì)骨的不同距離的BA值Tab.2 Degree of bone area between different distance from the bottom of thread to cortical bone ±s

注：#交互效應(yīng)；*主效應(yīng)；One way ANOVA；aP<0.05 vs.group 300 μm；bP<0.05 vs.group 300～600 μm

處理組300 μm 300～600 μm≥600 μm合計(jì)F值P值時(shí)間段2周26.71±8.69 17.78±6.45a 1.78±2.58a，b 15.42±12.18 55.667<0.001 4周39.16±5.08 23.63±6.73a 11.41±8.69a，b 24.74±13.37 39.599<0.001合計(jì)32.94±9.42 20.70±7.09 6.60±7.96 20.08±13.53 77.111*<0.001 F值-3.913-1.985-3.361 28.875*1.217#P值0.011 0.063 0.007<0.001 0.304*

圖4 種植體螺紋底部到皮質(zhì)骨的距離對(duì)新生骨面積百分?jǐn)?shù)的影響Fig.4 The influence of the distance from the bottom of implant thread to cortical bone on the area of new bone

3 討論

種植體的成功取決于種植體和骨之間建立的界面，骨整合對(duì)于種植體的最終愈合和長(zhǎng)期留存來(lái)說(shuō)是必不可少的［11-12］。研究證實(shí)，最佳的愈合方式包括直接在種植體表面形成礦化的骨基質(zhì)，即所謂接觸成骨，來(lái)橋接種植體周圍間隙并建立穩(wěn)定的機(jī)械固定［1，13-14］。在種植體表面通過(guò)接觸成骨直接形成編制骨不僅有利于增加種植體初期和早期的機(jī)械穩(wěn)定性［4-5］，還有利于快速和廣泛的成骨，有望朝著最終的骨結(jié)合方向發(fā)展［11-12］。然而，除了植入材料的自身特性會(huì)影響接觸成骨，植入?yún)^(qū)域的特性也與接觸成骨的效果密切相關(guān)［8-10］。

在本研究中，通過(guò)在Beagle犬下頜骨中植入經(jīng)噴砂酸蝕表面處理的種植體，進(jìn)一步觀察了在Beagle犬下頜骨不同區(qū)域的成骨差異。一方面為了減少實(shí)驗(yàn)中可能的干擾因素，以期更好地研究下頜骨不同骨質(zhì)情況是否會(huì)影響植入種植體骨結(jié)合的效果；另一方面，據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，無(wú)論接觸成骨還是距離成骨，這兩種類型的成骨都發(fā)生在表面微粗糙的種植體表面，在光滑或拋光的種植體界面則可能只出現(xiàn)距離成骨［15］。出于以上兩方面的考量，在本實(shí)驗(yàn)僅選擇使用較為成熟的噴砂及酸蝕表面處理方法對(duì)種植體進(jìn)行處理。

在本實(shí)驗(yàn)中所選用種植體粗螺紋深度為300 μm，也就是說(shuō)界定的三個(gè)距離，即種植體螺紋凹槽底部與皮質(zhì)骨距離300 μm的這一區(qū)域周圍基本由皮質(zhì)骨包繞，而當(dāng)距離≥600 μm的區(qū)域則更多為松質(zhì)骨包繞。通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析，對(duì)比2周和4周時(shí)各組BIC及BA，發(fā)現(xiàn)距離為300 μm時(shí)BIC及BA是最高，距離300～600 μm時(shí)次之，而距離≥600 μm時(shí)則顯示出最低的BIC和BA（P<0.01）。這些數(shù)據(jù)均表明與皮質(zhì)骨距離近則接觸成骨效果好。這一結(jié)果與既往一些研究報(bào)告>500 μm的間隙會(huì)降低骨形成的質(zhì)量和速率結(jié)果相一致［16-18］。而B(niǎo)RYAN等［19］在Beagle犬股骨處植入種植體后，測(cè)量皮質(zhì)骨和松質(zhì)骨處愈合腔內(nèi)BIC和骨面積占有率后發(fā)現(xiàn)皮質(zhì)骨中的BIC和骨面積占有率明顯更高，相對(duì)增加也明顯高于松質(zhì)骨。本研究同樣出現(xiàn)類似的結(jié)果，經(jīng)進(jìn)一步分析后推斷有可能是由于種植體植入頜骨位置及骨密度不同才導(dǎo)致出現(xiàn)這種差異表現(xiàn)。

皮質(zhì)骨一直被認(rèn)為是種植體最初固定和支持咬合力的重要部位［20-23］，成骨來(lái)源多，周圍成骨細(xì)胞豐富。SENNERBY等［24］研究報(bào)道皮質(zhì)骨對(duì)植入物的機(jī)械錨固性比松質(zhì)骨更高，SWAMI等［25］研究也表明種植體的主要穩(wěn)定性來(lái)自與皮質(zhì)骨的機(jī)械接合，這也可能是導(dǎo)致此種結(jié)果出現(xiàn)的原因之一。研究報(bào)道，距離皮質(zhì)骨≥600 μm的區(qū)域是大部分被骨髓充盈的管腔組織，其成骨細(xì)胞數(shù)量可能是最低的［24］。研究發(fā)現(xiàn)患有骨質(zhì)疏松癥的大白兔相比正常大白兔，種植體早期骨結(jié)合率較低，在骨愈合時(shí)間上也較滯后。本課題組早期研究中曾在兔腔骨植入種植體，發(fā)現(xiàn)在皮質(zhì)骨區(qū)的成骨速度遠(yuǎn)快于松質(zhì)骨區(qū)［27］。HSU等［24］在對(duì)新西蘭大白兔腔骨的骨再生能力進(jìn)行研究后認(rèn)為，位于松質(zhì)骨的再生能力比位于骨髓腔的要強(qiáng)，這一發(fā)現(xiàn)也與本實(shí)驗(yàn)中所觀察到的現(xiàn)象相一致。

綜上所述，在Beagle犬下頜骨中植入經(jīng)噴砂酸蝕表面處理的純鈦種植體后，接觸成骨會(huì)受植入?yún)^(qū)域不同骨質(zhì)的影響，越接近皮質(zhì)骨則接觸成骨效果越好，而當(dāng)與皮質(zhì)骨距離>600 μm時(shí)未觀察到明顯接觸成骨現(xiàn)象。這一發(fā)現(xiàn)有望為臨床上選擇皮質(zhì)骨較豐富的區(qū)域作為種植位點(diǎn)提供更多的理論依據(jù)，進(jìn)一步提升種植成功率，但本研究仍存在一定的局限性，未來(lái)將會(huì)進(jìn)行更深層次多因素的研究。