種植體-基臺連接界面對螺絲松動的影響*

張睿鵬 盧海平 嚴洪海

基臺螺絲松動是種植修復中最常見的機械并發癥之一，不僅會引起基臺微動，甚至基臺折斷［1］，同時還會影響患者就診時的滿意度。基臺螺絲松動率在荷載后第一年可達5.3%，五年內可達5.8-12.7%［2］。種植體植入位置、上部修復體形態、基臺-種植體連接設計、口腔副功能等均可能引起基臺螺絲松動。其中種植體-基臺連接界面是種植修復系統的薄弱環節，目前它對種植體-基臺的連接穩定性的影響尚未完全明確。因此本文對種植體-基臺連接界面對螺絲松動影響相關文章進行梳理。

1.基臺螺絲松動可能的機械原理

基臺螺絲在擰緊過程中基臺螺絲螺桿被拉長，發生彈性拉伸的螺絲有回復到原長的趨勢，產生的回彈力稱為預緊力，使基臺螺絲和種植體內部螺紋相互嵌合鎖緊［3,4］。Bickford 提出螺絲松動分為兩個過程：在最初的咀嚼過程中，外力作用下螺紋發生少量滑動，釋放一些拉伸形變，發生預緊力的喪失。在此階段，預緊力越大，則需要越大的外力才能引起滑動。在第二階段，預緊力低于臨界值，在外力作用下螺絲旋轉發生松動［5］。有研究顯示即使在無外力的作用下，在擰緊后幾秒鐘或者幾分鐘內，預緊力會減少2-10%［6］，原因可能是在施加擰緊扭矩時，需要部分的扭矩用平整螺紋表面粗糙突起，導致初始扭矩發生了損耗，這也稱為螺絲沉降［7］。

2.基臺界面對螺絲松動的影響

2.1 種植體-基臺連接方式 種植體-基臺的連接方式大致可以分為內連接和外連接兩種類型。在外連接種植系統中，外力更多的傳遞到了種植體頸部和基臺螺絲，易造成螺絲松動［8］。眾多研究表明內連接的種植體比外連接種植體具有更好的螺絲穩定性［9］。目前臨床上使用較多的也是內連接系統的種植體，然而市面上不同廠商研發的內連接方式均不同，由此可見研發人員和臨床醫生對不同內連接方式對種植體-基臺界面的影響仍然是不確定的。在體外模擬咬合實驗中，發現內六角加圓錐的連接方式比單純內六角連接對螺絲扭矩損耗較小［10］，單純圓錐狀連接方式比內六角加圓錐狀連接更能抵抗螺絲松動［11］。有限元分析結果表示與圓錐加內八角連接相比，圓錐加六角形連接更不容易發生螺釘松動，因為螺絲不易與基臺內表面分離［12］。在外力作用下圓錐狀基臺會下陷引起楔形效應，外力分散至種植體側壁。然而Coltro等人報告指出，抗旋轉的結構的存在可能會對錐形基臺中固定螺釘的生物力學穩定性產生負面影響［13］。內連接是目前公認的可靠的連接方式，但內連接的具體形式有多種，對于何種內連接方式最優仍需進一步驗證。

2.2 基臺材料 基臺的制作材料對種植體-基臺界面穩定性的影響方面同樣存在爭議，Jo等人比較了三級純鈦基臺、四級純鈦基臺、及Ti-6Al-4V基臺對螺絲松動的影響，結果顯示Ti-6Al-4V 基臺對螺絲松動的影響較小，因其界面抗彎曲強度較其他二者更高［14］。Corazza 等報道了在基臺表面進行碳膜涂層可以減少基臺螺絲松動，其原因同樣是提高了基臺表面的強度［15］。雖然金屬基臺在制造方面進行了許多改進，但美學效果仍舊存在缺憾，瓷基臺能很好的克服鈦基臺在美學效果方面的缺陷。雖然瓷材料具有高硬度、高彈性模量的特性，但是其與金屬種植體及基臺螺絲的長期適配性能尚處于初步階段。Queiroz 在掃描電鏡下觀察到體外荷載后氧化鋯基臺接觸的種植體內表面磨損，基臺和種植體會發生少量錯位，這可能與扭矩損耗有一定相關性［16］。Dhingra 等人的研究結果也證實了因氧化鋯的彈性模量大大高于金屬，動態荷載后在氧化鋯基臺表面附著了一層從種植體和基臺螺絲冠部表面脫落的鈦碎屑，大大降低了鋯基臺和植體之間的適配性，加大了螺絲松動及種植體折斷的風險［17］。氧化鋯和金屬接觸時，金屬發生磨損是必然，然而氧化鋯基臺與種植體之間的磨損是存在自限性還是隨時間磨損變得更嚴重，需要進一步的研究探討。

2.3 第三方基臺 目前第三方基臺多采用CAM/CAM 制造的方式，CAD/CAM 基臺在重塑牙齦解剖學形態方面具有一定優勢，但其的準確性和穩定性缺乏長期的臨床研究和實驗研究。Yi 等學者對比了莫氏錐度連接的原廠基臺和CAD/CAM 制造的基臺，發現在循環在加載后CAD/CAM 基臺螺絲反向擰松扭矩明顯減小，這可能與制造方法導致基臺和種植體之間出現微動或者基臺和螺絲之間的微小間隙有關［18］。Alonso-Perez等人也表示原廠基臺要優于第三方基臺［19］。這些結果提示我們需對CAD/CAM 基臺加工方法造成的界面不適配和微間隙問題進行更深入的研究。

3.螺絲界面對螺絲松動的影響

兩段式種植體中，基臺螺絲緊密連接種植體和基臺，維持連接界面的穩定。預緊力是抑制螺絲松動的關鍵因素，在擰緊過程中扭矩有90%用于克服摩擦力，只有10%用于形成預緊力［20］。擰緊扭矩轉化為預緊力與螺絲材料的強度、摩擦系數、幾何形狀及擰緊方式等多種因素密切相關，至今仍許多相關因素尚不完全清楚［9］。

3.1 螺絲形態 螺絲由螺紋及螺桿連兩部分構成，通常市面上銷售是平頭、長螺桿、長度6 到12.5圈螺紋的基臺螺絲。在擰緊過程中主要是螺絲底部三個螺紋受力。Peapoemsin 等學者比較了末端為平頭和錐形的螺絲對螺絲松動的影響，結果表明在加載前錐形螺絲能更好維持扭矩，但是加載后二者對扭矩的影響無明顯差別［21］，但Arnetzl 體外實驗得出加載后錐形螺絲仍比平頭螺絲具有更高反向擰松扭矩［22］。對于平頭螺絲或者錐型螺絲對松動及應力傳遞的影響可能需要利用有限元分析進一步來探究。Mohammed 研究表明相比于內六角的種植體-基臺連接方式，外六角連接方式3.5 圈螺紋螺絲對的螺絲松動影響小，作者認為較短螺紋在外六角連接種植體比內六角連接種植體更有優勢［23］。Zipprich 報道相同擰緊扭矩下螺絲螺紋的線程與產生的預緊力無關聯，但與螺桿上部和基臺內部接觸的平面的相交角度相關，當螺桿接觸面相交角度在30-120°時，預緊力與螺絲角度呈線性增加的關系，當角度大于120°時卻無明顯影響［24］。為了產生預緊力螺絲螺距通常要比種植體內部螺紋螺距要小，但關于螺距應小多少能達到最佳的穩定性能以及螺絲的直徑是否會對預緊力產生的影響，目前尚未完全明確。

3.2 螺絲材料及第三方螺絲 材料本身的拉伸強度和抗彎強度會對螺絲的松動產生一定影響，金合金螺絲彈性模量和屈服強度均高于鈦合金，有更好的彈性形變，相同擰緊扭矩下，金合金螺絲的預緊力要高于鈦合金［25,26］。Shinohara 體外實驗證明在相同條件下純鈦螺釘比Ti-6AL-4V 螺釘顯示出更明顯的松動，這可能與Ti-6AL-4V 具有更高的屈服強度有關［27］。Wu 等人對原廠螺絲和CAD/CAM 螺絲進行有限元分析，結果顯示CAM/CAM 螺絲與種植體之間適配性較差，應力更易集中在螺絲上，對螺絲松動和折斷產生一定影響，臨床上應該盡量避免使用第三方的基臺螺絲，但該結論仍缺少足夠的臨床研究來證實［28］。減低基臺螺絲和種植體內表面的摩擦系數，將擰緊扭矩更多的轉變為預緊力，可增加螺紋之間嵌合的壓力減少螺絲松動。Bordin 等人報道對基臺螺絲進行DLC（類金剛石碳）的涂覆可以提高螺絲表面得硬度和楊氏模量，并降低了螺絲界面的摩擦系數來避免螺絲松動［29］。Colpak 認為也可對螺絲表面進行陽極化處理來提高鈦表面得硬度并降低摩擦系數來提高預緊力［30］。但處理后較硬的螺絲表面和較柔軟中植體內表面發生摩擦，是否會對種植體內部造成不可逆的磨損，磨損情況及后果仍需長期的臨床隨訪。

3.3 擰緊方式 目前尚沒有統一的螺絲擰緊標準操作流程，在早期有學者提出初次擰緊后10min鐘后要再次擰緊作為常規臨床程序，減少后期螺絲松動［31］。Varvara 等比較初次擰緊2min、5min、10min 后再次擰緊結果顯示在初次擰緊后2-5min再次擰緊對扭矩損耗最小［32］。Alnasser 比較了擰緊后10min 再擰緊、擰緊后即刻再擰緊、僅擰緊一次、擰緊擰松再擰緊、擰緊擰松重復兩次再擰緊，等五種擰緊方式對反向扭矩的影響，結果顯示重復三次擰緊方式的反向擰松扭矩最大［33］。該實驗作者僅使用了鍍金的基臺螺絲進行實驗，然而尚不清楚不同材料的螺絲反復擰松和擰緊對螺絲的預緊力是否也會產生不同的影響［34］，因此是否能以兩次擰松擰緊作為臨床螺絲擰緊推薦方式尚不能下定論。目前專家學者對連續擰緊和擰松的方式來抗螺絲松動仍舊存在爭議。有學者認為連續的松開擰緊可以增加螺絲預緊力［35］，另有學者提出重復擰緊和旋出基臺螺絲會造成預緊力的降低，臨床上應建議避免不必要的擰緊和打開［36,37］。Arshad 通過體外研究證明限制螺釘的擰緊次數比使用新螺釘更重要，螺紋表面的電子顯微鏡照片證實，在反復擰緊后螺紋接觸面會發生破壞，產生金屬碎屑會被遺留在螺絲和螺紋和種植體內部螺紋之間，導致螺紋接觸的有效面積減少［38］。有學者在評估重新擰緊基臺螺絲與更換新的螺絲對松動的影響的實驗中發現，體外荷載后重新擰緊比更換新螺絲能更好的減少螺絲松動［23］。這些實驗可提示臨床醫生在臨床工作上應該嚴格遵照廠家指導方式擰緊基臺螺絲，并定期復查種植部件。

4.種植體界面對螺絲松動的影響

窄徑種植體在骨量不足的區域是很好的選擇，但是相比于常規直徑的種植體，窄徑種植體存在較高的機械并發癥風險［39］。Sammour在體外動態加載實驗中證實了常規直徑的種植體比在窄徑種植體在減少扭矩喪失方面更有優勢［10］。國內使用的種植體主要是純鈦，然而氧化鋯的生物相容性和機械相容性已被很好的證明，目前氧化鋯種植體的已經顯示出優異的短期臨床效果［40］。臨床上與氧化鋯種植體連接的螺絲主要是金屬類材質，這對上部修復的長期穩定存在依舊存在較大隱患。有學者提出為減少氧化鋯種植體基臺螺絲松動，連接上部基臺和下部氧化鋯種植體的螺絲材料應由類似氧化鋯的材料制成，但還需設法提高材料的斷裂韌性［27］。

5.問題及展望

盡管基臺螺絲松動對種植體存活率的影響并不大，但是反復發生不僅會影響患者對醫生的滿意度，嚴重者可導致種植修復的失敗。種植體-基臺連接界面作為種植系統中最薄弱的部分，其對螺絲松動的影響仍存在許多需要深入研究并改進的問題，如：基臺表面及螺絲表面如何處理能減小螺絲松風險；螺絲螺距比種植體內部螺距窄多少才能更好的保持預緊力；如何提高CAD-CAM 制造的基臺與種植體之間的適配性；與氧化鋯種植體相連接的基臺螺絲使用何種材料最佳等。相信隨著材料學科的發展及對螺絲松動的影響研究更加深入的研究，可能會減少基臺螺絲松動率。同時本篇綜述也提醒臨床醫生需要在臨床工作中定期復查種植部件。