鈦種植牙的臨床應用與研究發展

胡玉明

鈦種植牙的臨床應用與研究發展

胡玉明①

鈦金屬耐腐蝕性好，具有優良的生物相容性和機械性能。自本世紀60年代Branemark提出了骨整合概念，該理論被廣泛認同。口腔臨床種植已普遍使用鈦種植牙。單一的鈦金屬種植體簡單的制備工藝已不能滿足臨床的需要，為促進種植牙早期骨整合和更高的結合強度，通過鈦金屬表面改性而使其更好的與骨組織形成生物結合，綜述近年來最新的結合物理，生物化學的鈦種植牙金屬表面的改性方法和研究發展。

鈦； 鈦種植牙； 骨整合； 物理改性； 生物化學改性； 適應證

鈦金屬因為具有機械強度高，耐腐蝕性好，生物相容性好，比較輕等優點，越來越多地應用于口腔修復領域。鈦是最早用于臨床種植材料之一。Branemark于本世紀60年代提出了骨整合（osseoinegration）的概念：即指種植牙與具有活性的骨組織產生持久性的骨性接觸，該理論已經成為現代口腔種植學的理論基礎[1]。鈦種植牙被譽為人類的第三幅牙齒，被人們越來越廣泛的接受。目前，臨床上所采用的各種商品鈦種植牙雖然都可以達到良好的長期骨整合，并且滿足臨床種植修復的需要，但患者迫切需要能夠盡快修復缺失的牙齒，呼喚著實現早期種植甚至是即刻種植[3]。研究人員在種植體表面，改性處理以提高鈦種植體其界面的生物相容性，促進骨整合牢固持久性。種植體表面改性包括：物理改性；生物化學改性。文章對鈦種植牙的臨床應用與研究發展現狀進行綜述，介紹最新鈦種植牙的發展動態，探索更為有效的方法滿足臨床需要，縮短種植周期，獲得早期骨整合和更高的結合強度，這也是國內外口腔種植研究的核心問題[2]。

1 鈦種植牙概述

鈦種植牙是一種以骨組織內的下部結構為基礎來支持，固定上部牙修復體的缺失牙修復方式。它包括下部的支持種植體（dental implant））和上部的牙修復體（dental porsthesis，implant supported））兩部分。它用純鈦金屬制成種植體（一般類似壓根形態），經手術方法植入組織內（通常是上下頜）并獲得骨組織牢固的固位支持，再通過特除的裝置和方式連接支持上部的牙修復體。種植牙可獲得與天然牙的功能，結構以及美觀效果十分相似的修復效果。純鈦種植體由于其優越的骨結合的生物特性已成為臨床醫生喜愛的首選種植體，種植牙也成為越來越多缺牙患者的首選修復方式。

2 種植牙的適應證

（1）全身情況良好，身心健康，骨骼和牙齒發育已定型的成年人。（2）頜骨、牙槽骨手術及外傷后至少6個月以上，拔牙后至少3個月以后，骨缺損已恢復，種植床的骨形態及質量良好者。（3）無明顯口腔軟組織缺損患者。（4）出血性疾病，高血壓，心臟病，糖尿病等全身性疾病，在該病治療穩定后方可接受牙種植術。

3 種植牙與一般的固定烤瓷牙技術相比其優點

（1）咀嚼功能恢復及好，它不采用磨損好牙來固定假牙的方法，最大程度地保護了健康牙齒。（2）根據診者的臉型，牙齒形態與顏色制作牙冠達到整體協調和美觀的最佳效果。（3）無活動假牙固定所需要的卡環和及托，舒適而無異物感，有利于口腔清潔衛生。（4）種植牙的手術是一個較小的牙槽外科手術類似拔牙，采用局部麻醉，創傷小，術后即可進食，幾乎無痛苦。其不足是比固定烤瓷修復病程長，有比較嚴格的適應證，治療費用也相對較高。

3.1 種植體表面物理改性 物理改性主要指的是種植體表面超微結構的改變，解決種植體界面問題。該技術共同點讓種植體表面粗糙增加界面積，更有利于成骨細胞的黏附，增殖，能促進成骨細胞向成熟的表化。包括鈦槳噴覆，噴砂酸蝕，激光處理，電解蝕刻，表面陶瓷化等[4]。

除了鈦槳噴覆和噴砂酸蝕之外，種植體表面納米改性也被認為是提高其生物活性的重要途徑。在種植體表面的物理改性策略中電解蝕刻法[5]，電腐蝕粗化[6]，嚴重塑性變形表面納米化技術[7]，激光處理種植體表面是近年來研究的一種新方法，已有實驗證實可產生理想的粗糙度，并且處理過程中材質不需要接觸種植體表面，而不會產生污染[8-9]。Jakse等[10]研究提示經低水平激光處理的鈦種植體表面對骨整合可能存在積極意義。Paz 等[11]和Faeda等[12]分別發現，激光處理的種植體在體內細胞培養和體外動物脛骨實驗中都可以獲得更佳的生物相容性和早期骨整合。Palmquist等[13]報道在人的下頜骨內放置兩個半月，激光修復的種植體BioHelix仍然保持著原有的溝槽和凸起形貌。經過組織學和超微結構檢測發現，在激光修飾的部位出現了納米級的骨整合。

近年來，興起的用種植體表面微結構技術來解決界面問題。該技術的共同點在于植體表面形成微孔，待周圍組織長入空隙后，形成與種植體相互交織的界面，從而使多孔表面與骨間產生機械鎖結力（mechanical interlock），增加了種植體的穩定性。

種植體頸部加有螺紋結構，由于螺紋的存在可使種植體與骨組織接觸表面增大，有利于提高種植體骨結合強度[14]。針對整套種植體系統進行生物特性研究[15]，頸部設計微螺紋除增加植入時螺紋的切削和自攻作用外，螺紋的機械制鎖作用可增加其種植初期穩定性，同時增大種植體與骨組織在應力集中區域即皮質骨邊緣接觸面積，最大限度保留種植體頸部骨組織減少骨組織不必要的丟失，加強皮質骨的早期固位，提高種植義齒的成功率和遠期效果[16]。

3.2 種植體表面生物化學改性 生物活性材料（bioactive matrials）的出現為解決界面結合開辟了一條新途徑。這類材料通過表面可控的有選擇的化學反應，能與組織形成生物化學性結合。化學改性通過改變載體表面的化學特性，使之產生于細胞表面分子之間的特異相互作用，不僅作用細胞表面性質，而且會引起細胞內部結構和功能密切相關的變化[17]。骨內種植材料中，普遍認為磷酸鈣類和生物玻璃類是生物材料。國內外學者綜合各種材料的優點設計出多種形狀和復合材料的種植牙，用于臨床及處于研究熱點中的生物活性種植牙有：鈦芯表面噴涂羥基磷灰石[Ha]種植牙[18]，鈦芯生物活性玻璃陶瓷種植牙，鈦芯與骨形成蛋白復合種植牙[19]，微孔鈦生物活性陶瓷與骨形成蛋白復合種植牙，氮化鈦種植牙。另外，納米改性技術也應用于化學改性中，Santander等[20]在種植體表面形成仿生先進的拓撲結構，成功獲得具有宏觀粗糙和微觀多孔的二氧化鈦表面以及鈣磷離子沉積的仿生性表面改性。

綜上所述，鈦種植牙植入骨內可獲得良好的骨性結合界面達到較高的骨整合。臨床取得較好的效果，人類的第三副牙已被人們廣泛的接受，口腔種植技術飛速發展后相繼出現了很多新型外科技術如：骨質壓縮技術，種植骨技術，骨再生技術，微型種植體應用等[21]，鈦種植牙適應證更加廣泛，鈦種植體支持和固位的覆蓋全口義齒應用增加。我國目前65歲以上人口約1，19億（2010年第六次全國人口普查），按發病率估算，約有7000多萬無牙頜患者[22]。對于牙槽骨重度吸收的全口無牙頜患者，不僅頜骨會失去支持義齒的理想形態，而且黏膜變薄，彈力變小，致使義齒的固位與穩定性能變差[23]，此種癥狀無法用傳統的全口無牙頜義齒修復。可用種植覆蓋義齒修復，其是在種植上覆蓋有患者可自行摘戴的義齒種植體與義齒之間通過各種附著方式的構件相連接。組合構件其中的一部分是固定于種植體之上，另一部分則是固定于義齒基托組織面內兩者之間依靠摩擦、彈力卡、鎖扣等形式機械式附著或而產生固位[22]。不僅可以解決牙槽骨重度吸收的全口無牙頜患者的難題，由于其固位好，基托小舒適異物感小，對于正常牙槽骨無牙頜患者也是較好的首選修復方式。

關于純鈦種植體對磁共振成像（MRI）的影響，即金屬影響MRI發生失真的影像稱為偽影。這是部分患者不愿做種植或烤瓷冠修復所顧忌，患者擔心做種植或烤瓷修復后如需要核磁檢查時受影響、甚至要拆除這些修復體。有關文獻指出，純鈦比鈷鉻合金等金屬對磁共振成像的影響很小，有文獻指出鈦在磁共振掃描時不產生偽影。有學者指出，采用自旋回波序列（spin echo，SE）磁共振掃描時所產生的偽影最小。現在核磁共振檢查時可應用一種美國GE公司研發的能有效去除金屬偽影的技術-螺旋槳成像（psriodically rotted overlapping parall EL lines enhanced reconstruction，PROPELLER）技術。經過PROPELLER技術處理后可以獲得足夠的數據來重建1幅完整的圖像[24]，利于臨床醫生的診斷和治療。

即刻種植是在拔牙的同時植入種植體，其顯著的優勢在于縮短臨床治療時間，減少手術次數，保持牙槽。山脊的寬度和高度，同時立即修復技術還能夠在拔除損牙之后保持之前真牙的外觀，有效避免牙槽的吸收情況并阻止牙齒內部的萎縮，使得患者的牙齒損傷能夠盡可能避免[25]。臨床研究也已證實，即刻種植與傳統延時種植對種植手術的成功并無影響，越來越多的受到臨床廣泛應用[26]。當然，鈦種植牙也不盡完善，尚有一些問題值得探討：第一，骨整合是否符合生物學原理：理想的種植體是能夠在種植體與骨間有一類似牙周膜組織的形成，傳遞和緩沖咀嚼壓力，而骨整合因其缺乏類似天然牙緩沖，有人認為它不符合生物學原理。第二，種植體外形及表面微結構物對骨整合的影響：Brunski（1986）認為螺旋狀設計及表面呈粗糙多孔狀態為好。螺旋設計提供了大體上與骨鎖結合的關系，粗糙多孔表面又可產生微鎖合作用，比光滑表面能承受更大的剪切強度。Deporter等實驗支持上述觀點。并且，最適孔徑、孔率、涂層材料、涂層方法、技術是否影響種植牙的機械強度，臨床及遠期效果到底有多大都有待進一步研究。第三，功能負荷狀態下骨整合的變化：無負荷狀態下幾乎有臨床應用的種植牙均可形成完善的骨整合。Mckinney，Deporter等發現功能負荷狀態下有骨整合改建過程，負荷初的2～4周骨組織為纖維替代，5～6個月再次改建為骨。Deporter進一步研究發現：無功能狀態下纖維附著，功能狀態下骨附著。Ichikawa等通過臨床觀察及對拔除的HA涂層種植體組織學研究發現，與純鈦種植體相比看，雖然涂層種植體周圍骨組織形成較快，但其骨組織厚度逐漸降低，提示這種HA與周圍薄層骨組織的剛性生物整合導致過度骨應力，是臨床上引起快速骨吸收的原因。提示負荷狀態下涂層種植體并不具有優越性。

隨著學者們的不斷努力，納米技術應用，生物材料的研究及廣泛應用與普及計算機輔助種植體設計和導板加工制作技術，必將研制出更理想的種植體，促進醫師制定更理想的治療方案，為患者取得更美滿的修復效果。

[1] Kim Ti，Jang，Kim H W，et al.Biomimetic approach to dental implants[J].Curr Pharm Des，2008，14（22）：2201-2211.

[2] Avila G，Misch K，Galindo-Moreno P，et al.Implant surface treatment using blominetic agents[J].Implant Dent，2009，18（1）：17-26.

[3] Meswania I M，Bousdras V A，Ahir S P，et al.A novel closedloop electromechanical stimulator to enhance osseointegration with immediate loading of dental implant restorations[J].Proc lnst Mech Eng H，2010，224（10）：1221-1232.

[4] Cochran D L，Jackson J M， Jones A A， et al.A 5-year prospective multicenter clinical trial of non-submerged dental implants with a titanium plasma-sprayed surface in 200 patients[J].J Periodontol，2011，82（7）：990-999.

[5]孟維艷，周延民，李春艷，等.微米-納米微結構純鈦表面的細胞及分子生物學研究[J].中國口腔種植學雜志，2011，16（1）：8.

[6]曹紅丹，楊小東，吳大怡，等.鈦種植體粗化處理的微形貌觀測和表面污染分析[J].生物醫學工程學雜志，2007，24（2）：372-375.

[7]陶風娟，余優成，陳萬濤，等.塑性變形納米化結構對小鼠成骨細胞骨架肌動蛋白影響的研究[J].口腔醫學，2009，29（12）：617-620.

[8] Romanos G E，Gupta B， Yunker M， et al.Lasers Use in Dental implantology[J].Implant Dent，2014，25（16）：61-62.

[9] Oshida Y， Tuna E B， Aktoren O， et al.Dental implant systems[J].Int J Mol Sci，2010，11（4）：1580-1678.

[10] Jakse N， Payer M， Tangl S， et al， Influence of low-level laser treatment on bone regeneration and osseointegrantion of dental implants following sinus augmentation， An experimental study on sheep[J].Clin Oral Implants Res，2007，18（4）：517-524.

[11] Paz M D， alva J I， Goikoetxea L， et al.Biological response of laser macrostructured and oxidized titanium alloy： an in vitro and in vivo study[J].J Appl Biomater Biomech，2011，9（3）：214-222.

[12] Faeda R S， Tavares H S， Sartori R， et al.Evaluation of titanium implants with surface modification by laser beam.Biomechanical study in rabbit tibias[J].Braz Oral Res，2009，23（2）：137-143.

[13] Palmquist A， Grandfield K， Norlindh B， et al.Bone-titanium oxide interface in humans revealed by transmission electron microscopy and electron tomography[J].J R Soc interfance，2012，9（67）：396-400.

[14]劉寶林.口腔種植學[M].北京：人民衛生出版社，2012：6-90.

[15]張瀟，謝占功，陳賢帥，等.螺紋形態和螺距對種植體系統應力影響的三維有限元研究[J].廣東牙病防治，2012，20（11）：621-626.

[16]趙靜輝，周延民，李春艷.種植體螺紋位置對應力分布影響的有限元研究[J].華西口腔醫學雜志，2008，26（6）：584-587.

[17] Stanford C M.Surfance modifications of dental implants[J].Aust Dent J，2008，53（Suppl 1）： S26-33.

[18] Ravichandran R， Ng C C H， Liao S， et al.Biomimetic surface modification of titanium surfaces for early cell capture by advanced electrospinning[J].Biomed Mater，2012，7（1）： 15001.

[19] Rapuano B E， Hackshaw K M， Schniepp H C， et al.Effects of coating a titanium alloy with fibronectin on the expression of osteoblast gene markers in the MC3T3 osteoprogenitor cell line[J].Int J Oral Maxillofac Implants，2012，27（5）：1081-1090.

[20] Santaer S，lcaine C，Lyahai J，et al.In vitro ostanduction of human mesenchymal stem cells in biomimetic surface modified titanium alloy implants[J].Dent Mater J，2012，31（5）：843-850.

[21]楊勇，牛連君.國內口腔種植技術的研究發展[J].中國醫學創新，2014，11（5）：151-153.

[22]馮海蘭.種植體支持固位的覆蓋全口義齒[J].口腔頜面修復雜志，2014，15（2）：119.

[23]齊佳妮，蘭晶.性附著體在種植全口覆蓋義齒中的應用發展[J].國際口腔醫學雜志，2014，41（2）：191-193.

[24]曾豪，李文晉.口腔金屬材料對磁共振成像的影響[J].中國醫學創新，2014，11（6）：152-153.

[25]李麗琳.口腔種植過程中風險的探究[J].中國醫學創新，2012，9（8）：13-15.

[26]馬雨聰，郭德惠，譚包生.即刻種植的臨床研究[J].口腔頜面修復雜志，2013，14（1）：47-48.

Clinical Application and Research Development in Titanium Implant Teeth

/HU Y u-ming.//Medical Innovation of China，2014，11（26）：154-156

Titanium has good anti-corrosive property and excellent biocompatibility and mechanical properties. Since Branemark put forth the concept of osseointegration in the 1960s， the theory has been widely accepted.As titanium implant teeth are already widely used in dental implantation，simplex titanium implant and simple preparation technique no longer meet clinical needs.In order to promote early osseointegration and obtain higher bond strength of implant teeth，the titanium surface is modified so to form a better bio-bond with the osseous tissue.This paper summarizes the latest modification methods and research development of titanium implant teeth in combination with physical and biochemical factors.

Titanium； Titanium implant teeth； Osseointegration； Physical modification； Biochemical modification； Indications

10.3969/j.issn.1674-4985.2014.26.055

2014-05-20） （本文編輯：陳丹云）

①天津市南開醫院 天津 300000

胡玉明

First-author’s address：Nankai Hospital，Tianjin 300000，China