頜骨不同骨質區域對種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

南方醫科大學口腔醫院（廣州510280）

當種植體植入頜骨后，其骨整合有兩種不同的成骨方式，一種是由成骨細胞和種植體接觸后直接分泌骨基質，沿著種植體表面向種植窩內的舊骨組織表面生長［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，這些新生骨質最終在種植體表面附著進一步形成骨整合［1-3］。長期成功的骨整合必須對種植體周圍組織進行快速重建，以確保種植體的生物穩定性［4-6］。研究顯示，種植體的穩定性在植入一個月后會降低，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，據文獻報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，還與受區特性密切相關。現有研究已證實種植體處于不同的頜骨解剖位置，成骨效果也會受不同骨小梁結構的影響［8-10］，本實驗擬在Beagle犬下頜骨內植入經噴砂酸蝕表面處理的種植體，進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的選擇提供相應理論依據及參考。

1 材料與方法

1.1 主要材料和設備WEGO種植體（表面經噴砂酸蝕處理），3.8 mm×9 mm，FRIOS種植機，手術刀柄，刀片，種植器械盒，持針器，1號絲線，組織剪，骨膜剝離器，血管鉗。

1.2 實驗動物及分組Beagle犬，健康15月齡雄性，體質量為16～17 kg，共4只。拔除雙側下頜第二前磨牙至第一磨牙后3個月，通過隨機數字表設置分組為2周組、4周組，每組各2只。計劃在犬下頜骨植入10顆種植體，共植入40顆，其中有20顆種植體經過SLA表面處理，各組分別10顆。

1.2.1 種植手術嚴格遵循外科無菌操作原則，對Beagle犬進行注射麻醉，常規消毒鋪巾，在犬下頜骨牙槽嵴頂處進行切開翻瓣，并暴露骨面，避開尖牙牙根，同時在第一前磨牙1 cm處，球鉆定位逐級預備種植窩，植入種植體，初期扭力約10 N，取出中央螺絲同時在放置埋入式愈合基臺后縫合創口。

1.3 實驗標本取材及觀察在手術后2周和4周各處死兩只犬，獲取帶種植體的犬下頜骨，經過固定后分離標本，制作切片，待干燥后進行染色，光學顯微鏡觀察。

使用Image?Pro Express 6.0軟件檢測以下區域：種植體螺紋凹槽底部距離皮質骨300 μm的區域；距離約300～600 μm的區域；距離>600 μm的區域；并對每一區域的種植體?骨結合率（bone?implant contact，BIC）、螺紋內的新生骨面積百分數（bone area，BA）進行記錄并統計。

1.4 統計學方法測量結果用（）表示，采用Spss 13.0統計分析軟件。當數據滿足正態分布時，采用析因設計方差分析。采用單因素方差分析，P<0.05時差異有統計學意義。

2 結果

2.1 放射學觀察植入種植體2周后，取植入種植體粗螺紋的上、中、下段橫斷面圖，經過觀察后發現，在2周后，從上、中、下段，隨著種植體與皮質骨距離的依次增加，與之相對應的種植體周圍骨質也逐漸稀疏。植入4周后種植體周圍相比植入2周時觀察到有較多新骨生成，與2周結果一致：即隨著與皮質骨的距離的增加，種植體周圍骨質逐漸稀疏減少（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 骨組織形態學觀察使用亞甲基藍?酸性品紅對所獲標本進行染色后，骨小梁為圖中紅色部分，間質為藍色部分。種植體螺紋間隙內可見與周圍成熟骨對比顏色稍深的細絲狀新生骨小梁，同時觀察到較多成纖維細胞、成骨細胞、血管、類骨質等存在于間質中。在2周組，4周組種植體表面均觀察到較多新生的骨小梁，進一步觀察新生骨質的生長方向后發現，這些新生骨小梁均由種植體表面向基骨方向生長，即所謂“接觸成骨”。總而言之，種植體螺紋與皮質骨之間的距離會影響螺紋內的新生骨量。

將種植體粗螺紋處按照與周圍皮質骨的距離分為三個區域進行觀察分析：種植體螺紋凹槽底部距離周圍皮質骨約300 μm的區域；距離約300～600 μm的區域；距離>600 μm的區域。

2周組（圖2）：在圖2B種植體外螺紋與皮質骨緊密貼合的區域，在螺紋內觀察到較多新骨長入，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。圖2D區域中未觀察到新骨生成。4周組（圖2）：種植體螺紋與皮質骨距離不同，螺紋內新生骨量不同。在圖2B種植體表面觀察到接觸成骨，并且在螺紋的內部也會長入較多新骨，圖2C中僅有少量新生骨小梁沿著螺紋壁生長。圖2D則僅觀察少量新骨生成。

圖2 4周（亞甲基藍?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 骨組織計量學

2.3.1 種植體螺紋到皮質骨的距離對種植體?骨結合率（bone?implant contact，BIC）的影響對2周、4周觀察所得的BIC數據，進行統計學分析對比后得出結論：各組之間的數據差異具有統計學意義（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區域是所有組別及時間段內最多的，其次是距離300～600 μm的區域，而距離600 μm的區域最少。得出結論，即距離皮質骨越近，BIC越高。并且從2周到4周的各個組，其增長速度相當。

表1 種植體螺紋凹槽底部到皮質骨的不同距離的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；*主效應；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F值P值時間段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骨的距離對種植體?骨結合率的影響Fig.3 The influence of the distance from the bottom of implant thread to cortical bone on BIC

2.3.2 種植體螺紋到皮質骨的距離對新生骨面積百分數（bone area，BA）的影響2周和4周各處理組間新生骨面積百分數數據進行統計學分析、比較后得出結論：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），此結果在2周與4周處理組間保持一致，與BIC結果一致，即螺紋凹槽底部與皮質骨距離近，則成骨效果好（表2）。

見圖4，在各個時間段來看，新生骨面積在距離為300 μm的區域都累計最多，其次是距離300～600 μm區域，而距離600 μm的區域內最少。總而言之，螺紋凹槽底部與皮質骨的距離越近，新生骨面積越多且距離300 μm的區域的新生骨面積的增長速度在各個分組內都是最快的。

表2 種植體螺紋凹槽底部到皮質骨的不同距離的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；*主效應；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F值P值時間段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骨的距離對新生骨面積百分數的影響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，骨整合對于種植體的最終愈合和長期留存來說是必不可少的［11-12］。研究證實，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，即所謂接觸成骨，來橋接種植體周圍間隙并建立穩定的機械固定［1，13-14］。在種植體表面通過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械穩定性［4-5］，還有利于快速和廣泛的成骨，有望朝著最終的骨結合方向發展［11-12］。然而，除了植入材料的自身特性會影響接觸成骨，植入區域的特性也與接觸成骨的效果密切相關［8-10］。

在本研究中，通過在Beagle犬下頜骨中植入經噴砂酸蝕表面處理的種植體，進一步觀察了在Beagle犬下頜骨不同區域的成骨差異。一方面為了減少實驗中可能的干擾因素，以期更好地研究下頜骨不同骨質情況是否會影響植入種植體骨結合的效果；另一方面，據文獻報道，無論接觸成骨還是距離成骨，這兩種類型的成骨都發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距離成骨［15］。出于以上兩方面的考量，在本實驗僅選擇使用較為成熟的噴砂及酸蝕表面處理方法對種植體進行處理。

在本實驗中所選用種植體粗螺紋深度為300 μm，也就是說界定的三個距離，即種植體螺紋凹槽底部與皮質骨距離300 μm的這一區域周圍基本由皮質骨包繞，而當距離≥600 μm的區域則更多為松質骨包繞。通過統計分析，對比2周和4周時各組BIC及BA，發現距離為300 μm時BIC及BA是最高，距離300～600 μm時次之，而距離≥600 μm時則顯示出最低的BIC和BA（P<0.01）。這些數據均表明與皮質骨距離近則接觸成骨效果好。這一結果與既往一些研究報告>500 μm的間隙會降低骨形成的質量和速率結果相一致［16-18］。而BRYAN等［19］在Beagle犬股骨處植入種植體后，測量皮質骨和松質骨處愈合腔內BIC和骨面積占有率后發現皮質骨中的BIC和骨面積占有率明顯更高，相對增加也明顯高于松質骨。本研究同樣出現類似的結果，經進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致出現這種差異表現。

皮質骨一直被認為是種植體最初固定和支持咬合力的重要部位［20-23］，成骨來源多，周圍成骨細胞豐富。SENNERBY等［24］研究報道皮質骨對植入物的機械錨固性比松質骨更高，SWAMI等［25］研究也表明種植體的主要穩定性來自與皮質骨的機械接合，這也可能是導致此種結果出現的原因之一。研究報道，距離皮質骨≥600 μm的區域是大部分被骨髓充盈的管腔組織，其成骨細胞數量可能是最低的［24］。研究發現患有骨質疏松癥的大白兔相比正常大白兔，種植體早期骨結合率較低，在骨愈合時間上也較滯后。本課題組早期研究中曾在兔腔骨植入種植體，發現在皮質骨區的成骨速度遠快于松質骨區［27］。HSU等［24］在對新西蘭大白兔腔骨的骨再生能力進行研究后認為，位于松質骨的再生能力比位于骨髓腔的要強，這一發現也與本實驗中所觀察到的現象相一致。

綜上所述，在Beagle犬下頜骨中植入經噴砂酸蝕表面處理的純鈦種植體后，接觸成骨會受植入區域不同骨質的影響，越接近皮質骨則接觸成骨效果越好，而當與皮質骨距離>600 μm時未觀察到明顯接觸成骨現象。這一發現有望為臨床上選擇皮質骨較豐富的區域作為種植位點提供更多的理論依據，進一步提升種植成功率，但本研究仍存在一定的局限性，未來將會進行更深層次多因素的研究。