微型支抗种植体即刻负载的生物力学性能研究.pdf

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1、微型支抗种植体即刻负载的生物力学性能研究 张晓艳吕婴王邦康 【摘要】目的探讨即刻负载条件下，负载力值和负载时间对微型支抗种植体一骨界面结合强度的影响。 方法采用1 8 只雄性大耳白兔，于上颌骨左右颊侧分别平行植入3 枚微型钛金属支抗种植体。根据种植体即刻 负载力值的不同，分为2 0g 组、1 0 0g 组及0g 空白对照组。种植后2 局、4 周、8 周进行扭转强度实验，测量记录最 大扭转强度，双因素方差分析组间差异。结果2 0g 力值组的最大扭转强度在持续负载2 周、4 周和8 周时均高于 其余两组，且种植体与骨界面的结合强度均与负载持续时间呈正相关。结论即刻并持续负载2 0g 轻力有利于提

2、高种植体的稳定性；随时间推移即刻负载种植体可能形成骨性结合界面。 【关键词】 微型支抗种植体；即刻负载；生物力学 【中图号lR 7 8 3 5 【文献标识码】A 【文章编号】1 0 0 6 - 6 7 3 X ( 2 0 0 8 ) 0 6 - 0 3 1 9 - 0 3 B i o m e c h a n i c a ls t u d yo fi m m e d i a t e - l e a d t n gm i n i s c r e w 够o r t h o d o n t i ca n c h o r a g eZ t t A N GX i a o - y a n ，工yY i a

3、g ， W A N GB a n g - k a n g D e 脚n t 旷O r t h o d o n t i c s ，C a p i t a lM e d i c a lU n i v e r s i t yS c h o o lo fS t o m a t o l o g y B e # l a g1 0 0 0 5 0 ，例n 4 9 【A b s t r a c t 】O b j e c t i v e T oi n v e s t i g a t et h eo h a n s eo fm a x i m u mi n t e g r a t i n gs t m n g t

4、 ho fi m m e d i a t e l o a d e dm i n i s c r e w a f o l l o w i n gd i f f e r e n tt i m ea n df o r c ea p p l i c a t i o n M e t h o d sE i g h t e e nw h i t er a b b i t sW e r er a n d o m l yd i v i d e di n t o3g r o u p s a c c o r d i n gt od i f f e r e n tl o a d i n gf o r c e s (

5、2 0gg r o u p ，1 0 0gg r o u pa n d0gg r o u p ) T i t a n i u mm i l t i $ c r c w 8w e r ei n s e r t e di n t o m a x i U a r ya l v e o l u so fr a b b i t sa n di m m e d i a t e l yl o a d e dw i t hd i f f e r e n tf o r c e s R e v e r s et o r q u ew a $ m e a s u t 蝴2 。4a n d8w e e k s a f

6、 t e ri m p l a n t a t i o n T h ed a t aW 8 8s t a t i s c a l l ya n a l y z e d R e s u l t sn 地m a x i m a lt o r q u eo f2 0gg r o u pw a sg r e a t e rt h a nt h o s eo f o t h e rt w og r o u p sa ta l lt h r e et i m ep o i n t s M a x i m a li n t e g r a t i n gs t l e n g t hb e t w e e

7、ni m p l a n ta n db o n eo fi m m e d i a t el o e d i n g m i n i a c r e w si n c r e a s e dw i t ht i m e C o n c l u s i o nI m m e d i a t ea n dt i g h tl o a d i n gf o r c eo f2 0gm a yb eb e n e f i c i a lt ot h ee a r l ys t a g e s t a b i l i t ya n df a c i l i t a t ei m p l a n t b

8、 o n ei n t e r f a c eo e a e o i n t e g r a t i o n 【K e yw o r d s 】 M i n i a c r e wo r t h o d o n t i ca n c h o r a g e ；I m m e d i a t e l o a d l n s ；B i o m e c h a n i e s 随着正畸学的发展，越来越多的患者希望在较 短的治疗时间内取得满意疗效且有最小的不适感， 这就要求进一步发展支抗种植体即刻负载技术。虽 然微型支抗种植体在临床工作中被广泛应用，但对 于即刻负载以及负载力值的大小仍需进一步研究。

9、扭转强度实验是用来定量评价种植体一骨界面结合 强度的最为常用的生物力学测量手段之一。本研究 通过动物模型，观察微型支抗种植体，在即刻负载不 同力值的条件下，在不同时间点种植体一骨界面结 合强度的变化。 材料与方法 1 材料 实验动物：1 8 只6 月龄雄性大耳白兔，体重 3 5 0 5k g 。 实验材料与器械：西安中邦钛生物材料有限公 作者单位：1 0 0 0 5 0 北京首都医科大学口腔医学院正畸科( 张晓 艳现在北京大学医学部口腔医学院博士后) 通讯作者：王邦康，E - m a i l ：w e b m a s t e r d e n t i s t 呼，电话： 0 1 0 - 6 7

10、0 9 9 2 2 1 司生产的1 4t o n i 7 0m n 3 微型钛金属螺钉1 0 8 枚 及配套植入工具，日本A S E P T I C O A E U _ 7 1 7 型种植 机及北京理工大学基础力学实验室自主开发的扭力 扳手。 2 方法 手术方法：1 8 只大耳白兔随机分为三组，每组6 只，均接受以下手术和加载方式。采用级差备洞助 攻种植术式，于上颌骨左右颊侧分别平行植入3 枚 微型支抗种植体，每枚间隔约1 0m l n ，共3 6 枚。随 机选择在其中3 只动物的左侧近中2 枚种植体之 间，以镍钛螺旋弹簧即刻施加2 0 9 力( 轻力) ，计6 枚；右侧近中2 枚种植体之间，

11、以镍钛螺旋弹簧即刻 施加1 0 0g 力( 常规力) ，计6 枚。在另3 只动物的 左侧近中2 枚种植体之间，以镍钛螺旋弹簧即刻施 加1 0 0g 力，计6 枚；右侧近中2 枚种植体之间，以 镍钛螺旋弹簧即刻施加2 0g 力，计6 枚。每只动物 两侧的第三枚种植体零负载，为空白对照，计1 2 枚。 分别于术后2 周、4 周、8 周各处死6 只动物，右 侧上颌骨中的1 2 枚种植体用于生物力学测试，每一 力值分组中有4 枚做扭转强度实验，剩余种植体用 万方数据 于其他实验。 生物力学检测：处死实验动物取材上颌骨，做矢 状向分开并立即制作自凝树脂基座。通过基座调整 使微型支抗种植体长轴与扭力扳手长

12、轴一致，测量 记录种植体逆时针初始位移时力矩( O 7 8 7 5 N e r o e ) ( 即最大扭转强度) 。 3 统计学分析 应用S P S S l1 5 统计软件包对最大扭转强度进 行双因素( 时间、力值) 方差分析。 结果 1 种植体植入后一般情况：于种植体植入即刻 及加力后检查，发现所有负载与非负载的微型支抗 种植体均保持稳定，无松动；周围软组织健康，无炎 症。 2 最大扭转强度：随时间的延长，三个力值组 的最大扭转强度均有增大的趋势，2 0g 力值组的最 大扭转强度在三个观察时间点均高于其余两组。负 载2 0g 组与负载1 0 0g 组和0g 组的最大扭转强度 均值间均有显著性

13、差异( P 0 0 5 ) ( 表1 ) 。 裹1 不同负载时间、力值组微型钛钉种植体 最大扭转强度( N e m ) 讨论 1 微型支抗种植体的初期稳定性：A l l i o l 等 认为，对种植体骨界面间质细胞而言，种植体的初 期稳定性比其所承受的负荷更重要。是否骨性结 合，关键在于种植体植入后的最初稳定性而不是受 到负荷口 。良好的初期稳定性有利于骨结合的顺 利进行，降低对愈合时间的要求。即刻负载的前提 是负荷量不能破坏这种良好的初期稳定性。植入早 期的稳定无疑来自种植体与骨的机械嵌合力，因此， 必须有足够的种植体一骨接触面积。决定种植体与 骨接触面积的参数有种植体的外形、表面结构、长度

14、 及直径。 2 微动与骨愈合：K e n w r i g h t 等H 1 通过动物实 验和临床研究证实，在外固定架固定下，可控制的微 动比坚强内固定更有利于骨折愈合。微动通过增加 成骨细胞活性来促进骨形成，达到加速骨折愈合的 目的。人工关节周围骨组织的生长，与骨折的愈合 过程有相似之处。但人工关节骨界面存在的微动 多为剪切微动。J a s t y 等H 1 的研究表明，过量的微动 影响人工关节- 骨界面的骨组织生长。 K y u n g 等H 1 根据临床经验认为，载荷对种植体- 骨界面间质细胞分化是否有不利影响，关键在于力 值所引发的微动。只要力值大小在生理载荷范围 内，对种植体周围的牙槽

15、骨来说，应该是一种生理性 刺激，有利于骨愈合。许多学者据此提出了种植体 在适当的功能条件下完成骨结合的观点。本研究结 果显示2 0 9 组种植体一骨界面结合强度均大于其余 两组，提示2 0g 力产生的微动有利于骨的生长和改 建，但临床上人们采用的加载力各有不同t 7J 。 3 微型支抗种植体一骨界面结合强度与时间、 力值的关系：有研究对人、兔及猴的骨改建生理机制 进行长达5 年的对比观察，认为三个不同物种的骨 改建变化规律具有可比性，其中人骨改建周期为4 6 月，兔大约为5 8 周。根据微型种植体植人人 颌骨后局部组织的反应，分为植入初期、愈合期、改 建稳定期，本实验对应选择三个时间点，观察到

16、随时 间延长三个力值组的最大扭转强度均有增大的趋 势，各时间组之间的最大扭转强度均值均有显著性 差异，提示负载持续时间与界面结合强度成正相关。 即刻负载的情况下种植体除了机械嵌合固位的稳定 机制外，随时间推移，界面可能发生骨性结合，使种 植体稳定程度提高。加载时机可能是微型种植体一 骨界面结合强度的影响因素，但不是决定性因素。 因此，微钛钉种植体即刻加载并持续受力可以行使 支抗功能，满足临床需要。M e l s e n 【8 1 探讨了即刻负 载的微型种植体的愈合与负载方式、观察时间的关 系。1 6 枚种植体分组负载2 5 5 0g 力，在1 、2 、4 、 和6 个月时分别取出，观察骨结合强

17、度，结果除2 枚 外，其它种植体全部有骨结合，这种结合程度随时间 的增加而增加，与本实验结果一致。 有关负载力值对种植体一骨界面结合强度影响 的研究，多集中于5 0g 一4 0 0g 9J ，对于轻力的研究 万方数据 鲜有报道。有研究表明，兔上颌切牙倾斜移动的力 值为2 0 1 5 0g 【1 0 j 。因此，本实验选择可使牙齿移 动所需的最低值( 2 0g ) 进行即刻负载的研究。结果 表明，2 0g 力值组的最大扭转强度在3 个观察时间 点均高于其余两组，提示对于兔上颌骨来说，2 0g 轻力相对1 0 0g 、0g 力是更为适宜的生理性刺激。 M i j e r 等n 副的研究表明，合理的

18、应力会促进骨组织 的成熟与改建，即负载力在一定范围内时，种植体可 以产生足够的骨结合，并增加骨性结合的强度。本 实验0g 力值组在4 周及8 周的最大扭转强度高于 1 0 0g 组，但无显著性差异，说明1 0 0g 产生的动度 也在微动允许范围内，与无负载愈合达到的界面结 合强度相当。因此，提示我们在要求强支抗的病例 时，种植体负载轻力可能较常规力、无负载更有利于 稳定。临床即刻负载的安全前提是微型支抗种植体 具备良好的初期稳定性和施加功能刺激范围之内的 轻力，否则将可能使种植体发生松动。 参考文献 1A U l o tB ，P i o t m v n d dB ，M a t i nP ，e

19、te LR q ：e I 枷o np m e e d u m si n i I 叫戚砒et r a n s m u e o M li m p l a n t ：肌a n i n u ds t u d y I n tJO n d M a x i l l o f a cI m p l a n t ，1 9 9 9 ，1 4 ( 6 ) ：8 4 1 毒4 8 2 吴晶，白玉兴，王邦康，等微型支抗种植钉愈合期骨结合状态 的组织学观察北京口腔医学，2 0 0 5 。1 3 ( 4 ) ：2 2 8 - 2 3 0 3K e n w r i g h tJ G o e d s h i pA E C o n

20、 t r o l l e dm e c h a n i c a ls t i m u l a t i o ni nt h e 协t m e n t0 ft i b i a lf r a e t o r e C l i nO r t h o pR e l a tI t c s 。1 9 8 9 ( 2 4 1 ) ：3 6 - 4 7 4J a m yM ，B r a g d o nC ，B u r k eD ，e te LI nv i v os k e l e t a lr e s p o n s e st o p o I O t l 8s u r f a c e dh n p l a n t

21、 ss u b j e c t e dt os n m l ll i n d u e e dm o t i 啦l JB o n e J o h l tS I l I 菖衄1 9 9 7 ，7 9 ( 5 ) ：7 0 7 1 4 5K y u n 8H M 。P a r kH S 。B n eS M D e v e l o p m e n to fo r t h o d o n t i cm i c r o - I m p l a n t sf o ri n 咖越a n c h o r a S nJd i nO r t h o d 。2 0 0 3 ，3 7 ( 6 ) ：3 2 1 3 2

22、8 6 戴嵘，李长涛微型种植钉支抗在正畸临床中的应用体会北 京口腔医学，2 0 0 7 ，1 5 ( 3 ) ：1 6 5 一1 6 7 7 黄晓峰，韩培彦种植钉与日外力作为正畸支抗的临床比较研 究北京口腔医学，2 0 0 7 ，1 5 ( 4 ) ：2 1 3 4 2 1 5 8M e l s o nB 。C o s t a 九h n m e d i a t eJ o I I d i 雌0 fi m p l a n t su s e df o r o a b o d o n t i ca n c h o r a 8 C l i nO r t I t e dR e s ，2 0 0 0 ，3

23、( 1 ) ：2 3 - 2 8 9 石咏梅，王翔，王虎中，等不同受力条件下微螺钉支抗种植体 稳定性的动物实验研究临床口腔医学杂志，2 0 0 5 ，2 1 ( 6 ) ：3 2 3 3 2 4 1 0R o nY ，M a l t h aJ C 。K u i j p e m - J a S u n e nA 地O p t i m u mf o r c em a 弘i t u d e f o ro r t h o d o n t i ct o o t hm o v e m e n t ：8B y 砒既衄矗cl i t e r a t u r ei , e v i e w A n g l e O

24、 n b o d ，2 0 0 3 ，7 3 ( 1 ) ：8 6 - 9 2 1 1M i j o rI L l 。S t o o nW H 。B o e m a nF A m 讲赫o fm e t h o d st oa s 嘲 m m g i n a lb o n eh e i s h ta r o u n de n d o s s e o u si m p l a n t Jd i n lP o r i o d o n t o l ， 1 9 9 3 ，2 0 ( 4 ) ：2 5 0 2 5 3 ( 2 C 0 8 年1 月1 7 日收稿) 下颌第一磨牙5 根管2 例 高荣寰 病例1

25、 ：患者女5 4 岁因牙周病拔除左下第一磨牙，离 体牙发现近、远中颊根为扁根，近中舌根狭细弯曲。开髓后 发现有5 个根管口，分别开I ：1 于5 个根尖孔。其中近中颊有 2 个根管口，开口于2 个根尖孔( 图1 ，2 ) 。 圈l 病例1 髓腔内5 个根管口圈2 病例l 插诊断针的x 线片 作者单位：1 0 0 0 7 8 北京方庄医院口腔科；E - m a i l ：8 m m u g h u a n s i n e 哪。电话：1 3 6 6 1 2 8 7 6 1 2 病例报告 病例2 ：患者女4 6 岁，因牙周病拔除左下第一磨牙，离 体牙发现近、远中颊根扁根，远中舌根狭细弯曲。开髓后发 现有5 个根管口，分别开口于5 个根尖孔。其中远中颊有2 个根管口，开口于2 个根尖孔( 图3 ，4 ) 。 圈3 病倒2 髓腔内5 个根管口圈4 病例2 插诊断针的x 线片 万方数据