骨挤压手术中种植体与种植窝直径大小设计分析

　　摘要：目的:研究不同骨挤压手术设计对术后种植体稳定性以及边缘骨吸收的影响, 明确骨挤压的手术设计对于术后骨改建的影响。方法:本实验使用不同的手术方法:级差备洞 (对照组) 、改良骨挤压 (实验组A) 、常规骨挤压 (实验组B) 于CD1小鼠愈合拔牙窝内植入相同种植体, 并于术后 (0、3、21d) 处死小鼠, 制备组织学染色切片并检测种植体稳定性。结果:实验组B术后3dTRAP染色阳性信号强于实验组A及对照组, 并且术后21d种植体颈部观察到明显骨吸收, 术后种植体稳定性也明显低于实验组A。结论:通过减小骨挤压后种植窝与种植体的直径差有利于减少术后骨吸收的发生, 提高种植修复成功率。

　　关键词：骨改建; 牙种植体; 骨密度; 骨挤压;

　　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;

　　随着人口老龄化进程的不断加快[1], 如何在低骨密度条件下获得较好的种植效果成为种植科医师需要面临的难题[2,3]。Summers[4]在1994年首次提出了骨挤压技术, 旨在提高种植区域的骨密度, 其经典过程为:首先在需种植位置的颌骨备洞, 然后使用多把具有一定椎度的骨凿逐渐扩大种植窝并最终成型植入种植体。其后多位学者报道骨挤压技术应用于临床取得了很好的效果[4~6], 然而随着临床应用的增多和研究的深入, 许多研究发现骨挤压技术容易造成种植体周围骨吸收, 并可能直接导致种植修复失败[7,8]。

　　文献报道表明, 目前骨挤压技术的手术设计缺乏统一的标准, 大多数骨挤压手术中都采用了种植体略大于种植窝的设计, 但两者差距大小不一[9,10]。级差备洞 (种植体直径略大于种植窝) 会导致种植体植入时挤压周围骨壁, 压力大小与直径差距相关[11]。当种植体与种植窝直径的差异控制在合理范围时, 可提高种植体周围骨密度并提高其初期稳定性, 而当直径差异超过一定限度, 则会导致种植体周围的微骨折, 并可能最终影响种植周围骨改建[12]。本实验旨在研究骨挤压手术中种植体与种植窝直径的差异是否是影响骨改建的主要因素。

　　1、材料与方法

　　1.1、实验动物和材料

　　1.1.1、小鼠拔牙创愈合模型的建立

　　本实验采用由四川大学实验动物中心提供的CD1小鼠, 实验方案通过口腔疾病研究国家重点实验室 (四川大学) 伦理委员会批准。以5%水合氯醛 (0.1mL/10g) , 腹腔注射麻醉起效后, 以聚维酮碘溶液消毒小鼠口腔, 以微创牙挺拔除小鼠双侧上颌第一磨牙 (M1) 。21d后获得小鼠拔牙创愈合模型用于后续研究。

　　1.1.2、实验分组与手术方法

　　本实验根据手术方法分为3组 (图1) :对照组:采用0.5mm钻针 (Drill Bit City) 于M1愈合的拔牙窝处完成种植窝预备;实验组A:采用0.3 mm钻针 (Drill Bit City) 备洞后, 使用5把自行研发具有一定椎度 (5%) 且直径逐渐增大的骨挤压器逐步进行骨挤压, 将种植窝直径扩大至0.55mm, 过程中每把器械挤压到位后停留1min;实验组B:采用0.3 mm钻针备洞后, 使用4把自行研发具有一定椎度 (5%) 且直径逐渐增大的骨凿逐步进行骨挤压, 将种植窝直径扩大至0.5mm, 过程中每把器械挤压到位后停留1min。3组种植窝预备后均植入0.62 mm直径钛种植体 (Ti-6A1-4Vretopin, NTI Kahla GmbH) 。

　　1.2、生物力学测试

　　3组在植入种植体后即刻以及植入种植体21d以后, 分别处死小鼠获取半侧上颌上颌骨进行种植体的稳定性测试[13]。

　　1.3、组织学观察

　　小鼠分别于术后0、3、21d处死, 取出种植体周围组织置于4%多聚甲醛溶液中4℃过夜, 固定完成后磷酸盐缓冲盐水 (phosphate-buffered saline, PBS) 冲洗30 min以19%乙二胺四乙酸 (ethylenediaminetetraacetic acid, EDTA) 在摇床上脱钙至少3周 (每3d换1次脱钙液) 。在脱钙完成后取出种植体, 并使用梯度浓度酒精脱水后石蜡包埋, 进行8μm厚度纵向切片。切片行苯胺蓝 (aniline blue) 染色、抗酒石酸酸性磷酸酶 (tartrate resistant acid phosphatase, TRAP) 染色、天狼猩红染色 (picrosirius red) 分别对骨结合效果、破骨细胞活动以及微骨折进行评价。

图1 实验设计及分组

　　1.4、统计学方法

　　采用SPSS 19.0统计软件对所测得数据进行处理, 统计方法采用方差分析, 以P<0.05为差异有统计学意义。

　　2、结果

　　2.1、不同的骨挤压方法对种植体初期稳定性的影响

　　种植体植入后即刻初期稳定性结果:对照组[ (0.0081±0.0012) N/μm]、实验组A[ (0.0108±0.0021) N/μm]和实验组B[ (0.0087±0.0009) N/μm]的初期稳定性比较差异无统计学意义。

　　2.2、不同的骨挤压方法对种植体周围骨再生以及种植体稳定性的影响

　　种植体植入21d后组织学染色结果如图2所示, 对照组和实验组A种植体周围新骨形成, 并形成较好的骨结合;实验组B种植体颈部可见明显的边缘骨吸收;21d后稳定性检测结果显示, 实验组B[ (0.0096±0.0008) N/μm]种植体稳定性的平均值低于对照组[ (0.0109±0.0011) N/μm]以及实验组A[ (0.0129±0.0019) N/μm]的稳定性平均值。

图2 植入后21d各组石蜡切片苯胺蓝染色

图3 植入后3d各组石蜡切片TRAP染色结果

图4 各组种植体植入后即刻石蜡切片天狼猩红染色

　　2.3、种植窝与种植体直径的差异对颌骨微结构以及骨再生的影响

　　种植体植入3d后的TRAP染色结果如图3, 对照组和实验组A种植体周可见散在的TRAP染色阳性信号, 而实验组B种植体周围可见大量的TRAP染色阳性信号, 通过Image J软件分析阳性像素点个数对照组平均值为3186, 实验组A平均值为3847, 实验组B平均值为4590。天狼猩红染色结果显示 (图4) , 实验组B种植体周围骨质在植入种植体早期 (第0天) 有大量的微裂纹产生, 而对照组和实验组A中未见明显微裂纹。

　　3、讨论

　　3.1、骨挤压技术是提高低密度条件下种植体成功率的有效方法

　　良好的骨质条件以及恰当的手术方法是确保种植修复成功的重要保证, 当颌骨骨密度较低时 (如Ⅲ类骨) 种植体植入后常无法获得较好的初期稳定性, 从而影响新骨生成进而影响骨结合, 最终造成种植修复的失败[2,14]。目前种植手术设计中利用级差备洞方法使最终预备的种植窝直径略小于种植体直径, 从而在植入种植体后种植体-骨界面形成压力, 确保术后初期稳定性, 为后期骨结合奠定基础[11,15];而对于骨质条件特别差的患者 (如Ⅳ类骨) 自Summers提出骨挤压方法以来, 越来越多的种植体系采用骨挤压的方法压缩种植窝周围牙槽骨, 以达到增加种植体植入后初期稳定性, 最终提高骨结合效果目的[4~6, 16]。本实验中, 分别采用级差备洞以及两种不同的骨挤压方法用于种植窝预备, 表明通过选择适宜的手术方法能有效地提高骨结合效果, 提高种植修复的成功率。

　　3.2、骨挤压技术在提高骨密度的同时也对种植体周围骨质造成损伤

　　研究表明, 骨挤压手术方法能增加种植体周围骨小梁密度, 从而增加在低骨密度条件下种植体的初期稳定性[9,16];然而骨挤压会破坏骨小梁固有的结构, 并可能产生微骨折, 最终影响骨改建造成种植体周围骨吸收, 甚至种植失败[8,10,17]。实验组B植入后在种植体周围骨质产生的较为明显的微骨折, 并在植入后第3天出现较强的TRAP阳性信号, 最终导致种植体周围骨吸收;然而在实验组A中减少种植体与种植窝的直径差, 虽然最终骨压缩的程度相同 (0.30~0.62mm) , 却没有出现微骨折及骨吸收, 其原因可能为在最终种植体植入阶段种植窝直径与种植体直径差值较小, 在植入时对种植体周围骨的应力较小, 因此种植体周围骨质主要表现为形变而未出现断裂。

　　3.3、种植体周围微骨折可影响成骨-破骨平衡从而影响种植修复成功率

　　目前对于骨改建的研究表明, 骨改建过程中同时包含了成骨与破骨活动, 最终骨量的增减取决于破骨与成骨活动的强弱[18,19]。当破骨活动强于成骨活动最终表现为骨吸收;相反则表现为新骨形成[20]。为了在临床应用中防止种植体周围骨吸收的发生需要降低破骨活动的强度, 而影响破骨活动强度的一个重要因素是骨创伤的大小, 因此本研究计划通过优化手术方案减少术中的骨创伤来降低破骨活动的强度, 最终达到减少术后骨吸收的目的。

　　在对照组及实验组B中种植窝与种植体直径差为0.12 mm, 实验组A中上述差值减少至0.07mm, 相当于前两者的58%。在对照组中, 由于种植体植入前牙槽骨并没有受到挤压, 0.12 mm的直径差会对种植体周骨质产生压力, 但这种压缩程度在可耐受的范围, 因此在植入后第3天并未产生较强的破骨活动;然而实验组B前期经过骨挤压, 种植窝周围骨质已处于被压缩状态, 再加以较大的直径差 (0.12mm) 会对种植体周围骨质造成较大的应力, 则会发生骨小梁断裂并进一步形成微骨折, TRAP染色中大量的阳性信号及天狼猩红染色中的大量微骨折也证明了实验组B中种植体周围骨质损伤程度较大, 并最终使破骨活动在骨改建中占主导, 导致骨吸收。实验组A中通过减小种植体与种植窝的直径差 (0.07 mm) , 在总压缩骨量与实验组B相同的情况下明显减小了种植体植入时界面的应力, 降低了种植体周围骨创伤程度, 避免了术后骨吸收的出现, 使成骨活动在骨改建中占主导, 提高了种植体的稳定性, 从而提高了种植修复的效果。

　　4、结论

　　通过优化种植窝制备方法, 特别是减小骨挤压后种植窝与种植体的直径差有利于减少术后骨吸收的发生, 促进种植体骨结合形成, 并提高种植修复成功率。

　　参考文献
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