骨擠壓手術中種植體與種植窩直徑大小設計分析

　　摘要：目的:研究不同骨擠壓手術設計對術后種植體穩定性以及邊緣骨吸收的影響, 明確骨擠壓的手術設計對于術后骨改建的影響。方法:本實驗使用不同的手術方法:級差備洞 (對照組) 、改良骨擠壓 (實驗組A) 、常規骨擠壓 (實驗組B) 于CD1小鼠愈合拔牙窩內植入相同種植體, 并于術后 (0、3、21d) 處死小鼠, 制備組織學染色切片并檢測種植體穩定性。結果:實驗組B術后3dTRAP染色陽性信號強于實驗組A及對照組, 并且術后21d種植體頸部觀察到明顯骨吸收, 術后種植體穩定性也明顯低于實驗組A。結論:通過減小骨擠壓后種植窩與種植體的直徑差有利于減少術后骨吸收的發生, 提高種植修復成功率。

　　關鍵詞：骨改建; 牙種植體; 骨密度; 骨擠壓;

　　Abstract：Objective:To investigate the effect of different bone condensation methods on the stability of implant and crestal region bone loss, so as to improve the design of condensation protocol.Methods:In this study, three different groups were designed:Undersized Group (Control) , Modified Condensation Group (Test A) , and Normal Condensation Group (Test B) .Different operation protocols were used and the implants with same diameter were inserted into healed maxillary extraction sites of CD1 mice.The mice were killed right after the operation or 3 or21 days after the implant insertion, and the lateral stability testing and histological examinations were performed.Results:Accumulation of TRAP+cell and crestal region bone loss were observed in Test B Group, and the secondary stability of Test B Group was significantly lower than that of Test A Group.Conclusion:Optimizing the condensation protocol is beneficial to reducing occurrence probability of bone resorption after condensation.

　　Keyword：Bone regeneration; Dental implants; Bone mineral density; Bone condensation;

　　隨著人口老齡化進程的不斷加快[1], 如何在低骨密度條件下獲得較好的種植效果成為種植科醫師需要面臨的難題[2,3]。Summers[4]在1994年首次提出了骨擠壓技術, 旨在提高種植區域的骨密度, 其經典過程為:首先在需種植位置的頜骨備洞, 然后使用多把具有一定椎度的骨鑿逐漸擴大種植窩并最終成型植入種植體。其后多位學者報道骨擠壓技術應用于臨床取得了很好的效果[4~6], 然而隨著臨床應用的增多和研究的深入, 許多研究發現骨擠壓技術容易造成種植體周圍骨吸收, 并可能直接導致種植修復失敗[7,8]。

　　文獻報道表明, 目前骨擠壓技術的手術設計缺乏統一的標準, 大多數骨擠壓手術中都采用了種植體略大于種植窩的設計, 但兩者差距大小不一[9,10]。級差備洞 (種植體直徑略大于種植窩) 會導致種植體植入時擠壓周圍骨壁, 壓力大小與直徑差距相關[11]。當種植體與種植窩直徑的差異控制在合理范圍時, 可提高種植體周圍骨密度并提高其初期穩定性, 而當直徑差異超過一定限度, 則會導致種植體周圍的微骨折, 并可能最終影響種植周圍骨改建[12]。本實驗旨在研究骨擠壓手術中種植體與種植窩直徑的差異是否是影響骨改建的主要因素。

　　1、材料與方法

　　1.1、實驗動物和材料

　　1.1.1、小鼠拔牙創愈合模型的建立

　　本實驗采用由四川大學實驗動物中心提供的CD1小鼠, 實驗方案通過口腔疾病研究國家重點實驗室 (四川大學) 倫理委員會批準。以5%水合氯醛 (0.1mL/10g) , 腹腔注射麻醉起效后, 以聚維酮碘溶液消毒小鼠口腔, 以微創牙挺拔除小鼠雙側上頜第一磨牙 (M1) 。21d后獲得小鼠拔牙創愈合模型用于后續研究。

　　1.1.2、實驗分組與手術方法

　　本實驗根據手術方法分為3組 (圖1) :對照組:采用0.5mm鉆針 (Drill Bit City) 于M1愈合的拔牙窩處完成種植窩預備;實驗組A:采用0.3 mm鉆針 (Drill Bit City) 備洞后, 使用5把自行研發具有一定椎度 (5%) 且直徑逐漸增大的骨擠壓器逐步進行骨擠壓, 將種植窩直徑擴大至0.55mm, 過程中每把器械擠壓到位后停留1min;實驗組B:采用0.3 mm鉆針備洞后, 使用4把自行研發具有一定椎度 (5%) 且直徑逐漸增大的骨鑿逐步進行骨擠壓, 將種植窩直徑擴大至0.5mm, 過程中每把器械擠壓到位后停留1min。3組種植窩預備后均植入0.62 mm直徑鈦種植體 (Ti-6A1-4Vretopin, NTI Kahla GmbH) 。

　　1.2、生物力學測試

　　3組在植入種植體后即刻以及植入種植體21d以后, 分別處死小鼠獲取半側上頜上頜骨進行種植體的穩定性測試[13]。

　　1.3、組織學觀察

　　小鼠分別于術后0、3、21d處死, 取出種植體周圍組織置于4%多聚甲醛溶液中4℃過夜, 固定完成后磷酸鹽緩沖鹽水 (phosphate-buffered saline, PBS) 沖洗30 min以19%乙二胺四乙酸 (ethylenediaminetetraacetic acid, EDTA) 在搖床上脫鈣至少3周 (每3d換1次脫鈣液) 。在脫鈣完成后取出種植體, 并使用梯度濃度酒精脫水后石蠟包埋, 進行8μm厚度縱向切片。切片行苯胺藍 (aniline blue) 染色、抗酒石酸酸性磷酸酶 (tartrate resistant acid phosphatase, TRAP) 染色、天狼猩紅染色 (picrosirius red) 分別對骨結合效果、破骨細胞活動以及微骨折進行評價。

圖1 實驗設計及分組

　　1.4、統計學方法

　　采用SPSS 19.0統計軟件對所測得數據進行處理, 統計方法采用方差分析, 以P<0.05為差異有統計學意義。

　　2、結果

　　2.1、不同的骨擠壓方法對種植體初期穩定性的影響

　　種植體植入后即刻初期穩定性結果:對照組[ (0.0081±0.0012) N/μm]、實驗組A[ (0.0108±0.0021) N/μm]和實驗組B[ (0.0087±0.0009) N/μm]的初期穩定性比較差異無統計學意義。

　　2.2、不同的骨擠壓方法對種植體周圍骨再生以及種植體穩定性的影響

　　種植體植入21d后組織學染色結果如圖2所示, 對照組和實驗組A種植體周圍新骨形成, 并形成較好的骨結合;實驗組B種植體頸部可見明顯的邊緣骨吸收;21d后穩定性檢測結果顯示, 實驗組B[ (0.0096±0.0008) N/μm]種植體穩定性的平均值低于對照組[ (0.0109±0.0011) N/μm]以及實驗組A[ (0.0129±0.0019) N/μm]的穩定性平均值。

圖2 植入后21d各組石蠟切片苯胺藍染色

圖3 植入后3d各組石蠟切片TRAP染色結果

圖4 各組種植體植入后即刻石蠟切片天狼猩紅染色

　　2.3、種植窩與種植體直徑的差異對頜骨微結構以及骨再生的影響

　　種植體植入3d后的TRAP染色結果如圖3, 對照組和實驗組A種植體周可見散在的TRAP染色陽性信號, 而實驗組B種植體周圍可見大量的TRAP染色陽性信號, 通過Image J軟件分析陽性像素點個數對照組平均值為3186, 實驗組A平均值為3847, 實驗組B平均值為4590。天狼猩紅染色結果顯示 (圖4) , 實驗組B種植體周圍骨質在植入種植體早期 (第0天) 有大量的微裂紋產生, 而對照組和實驗組A中未見明顯微裂紋。

　　3、討論

　　3.1、骨擠壓技術是提高低密度條件下種植體成功率的有效方法

　　良好的骨質條件以及恰當的手術方法是確保種植修復成功的重要保證, 當頜骨骨密度較低時 (如Ⅲ類骨) 種植體植入后常無法獲得較好的初期穩定性, 從而影響新骨生成進而影響骨結合, 最終造成種植修復的失敗[2,14]。目前種植手術設計中利用級差備洞方法使最終預備的種植窩直徑略小于種植體直徑, 從而在植入種植體后種植體-骨界面形成壓力, 確保術后初期穩定性, 為后期骨結合奠定基礎[11,15];而對于骨質條件特別差的患者 (如Ⅳ類骨) 自Summers提出骨擠壓方法以來, 越來越多的種植體系采用骨擠壓的方法壓縮種植窩周圍牙槽骨, 以達到增加種植體植入后初期穩定性, 最終提高骨結合效果目的[4~6, 16]。本實驗中, 分別采用級差備洞以及兩種不同的骨擠壓方法用于種植窩預備, 表明通過選擇適宜的手術方法能有效地提高骨結合效果, 提高種植修復的成功率。

　　3.2、骨擠壓技術在提高骨密度的同時也對種植體周圍骨質造成損傷

　　研究表明, 骨擠壓手術方法能增加種植體周圍骨小梁密度, 從而增加在低骨密度條件下種植體的初期穩定性[9,16];然而骨擠壓會破壞骨小梁固有的結構, 并可能產生微骨折, 最終影響骨改建造成種植體周圍骨吸收, 甚至種植失敗[8,10,17]。實驗組B植入后在種植體周圍骨質產生的較為明顯的微骨折, 并在植入后第3天出現較強的TRAP陽性信號, 最終導致種植體周圍骨吸收;然而在實驗組A中減少種植體與種植窩的直徑差, 雖然最終骨壓縮的程度相同 (0.30~0.62mm) , 卻沒有出現微骨折及骨吸收, 其原因可能為在最終種植體植入階段種植窩直徑與種植體直徑差值較小, 在植入時對種植體周圍骨的應力較小, 因此種植體周圍骨質主要表現為形變而未出現斷裂。

　　3.3、種植體周圍微骨折可影響成骨-破骨平衡從而影響種植修復成功率

　　目前對于骨改建的研究表明, 骨改建過程中同時包含了成骨與破骨活動, 最終骨量的增減取決于破骨與成骨活動的強弱[18,19]。當破骨活動強于成骨活動最終表現為骨吸收;相反則表現為新骨形成[20]。為了在臨床應用中防止種植體周圍骨吸收的發生需要降低破骨活動的強度, 而影響破骨活動強度的一個重要因素是骨創傷的大小, 因此本研究計劃通過優化手術方案減少術中的骨創傷來降低破骨活動的強度, 最終達到減少術后骨吸收的目的。

　　在對照組及實驗組B中種植窩與種植體直徑差為0.12 mm, 實驗組A中上述差值減少至0.07mm, 相當于前兩者的58%。在對照組中, 由于種植體植入前牙槽骨并沒有受到擠壓, 0.12 mm的直徑差會對種植體周骨質產生壓力, 但這種壓縮程度在可耐受的范圍, 因此在植入后第3天并未產生較強的破骨活動;然而實驗組B前期經過骨擠壓, 種植窩周圍骨質已處于被壓縮狀態, 再加以較大的直徑差 (0.12mm) 會對種植體周圍骨質造成較大的應力, 則會發生骨小梁斷裂并進一步形成微骨折, TRAP染色中大量的陽性信號及天狼猩紅染色中的大量微骨折也證明了實驗組B中種植體周圍骨質損傷程度較大, 并最終使破骨活動在骨改建中占主導, 導致骨吸收。實驗組A中通過減小種植體與種植窩的直徑差 (0.07 mm) , 在總壓縮骨量與實驗組B相同的情況下明顯減小了種植體植入時界面的應力, 降低了種植體周圍骨創傷程度, 避免了術后骨吸收的出現, 使成骨活動在骨改建中占主導, 提高了種植體的穩定性, 從而提高了種植修復的效果。

　　4、結論

　　通過優化種植窩制備方法, 特別是減小骨擠壓后種植窩與種植體的直徑差有利于減少術后骨吸收的發生, 促進種植體骨結合形成, 并提高種植修復成功率。

　　參考文獻
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