咬合過載與種植體周圍炎關系的研究進展

金卓華， 謝麗麗， 李雨陽， 姜佳楊， 歐燕珍， 孟維艷

1.吉林大學口腔醫院種植科，吉林 長春（130021）； 2.吉林省牙發育及頜骨重塑與再生重點實驗室，吉林 長春（130021）； 3.吉林大學口腔醫院老年口腔科，吉林 長春（130021）

種植體周圍炎是由菌斑生物膜引起的種植體周圍組織炎癥，同時骨組織發生進行性吸收。系統評價指出17%～34%的患者在種植體植入后會發生種植體周圍炎［1］，其典型表現為黏膜腫脹增生，種植體周圍袋形成，垂直向碟形骨吸收，輕度探診時可有化膿出血。種植術后第一年平均骨吸收為0.9～1.6 mm，往后每年吸收0.02～0.15 mm［2］。菌斑生物膜是種植體周圍炎的始動因素，咬合過載、吸煙、酗酒、牙周病史、全身系統疾病、種植體的表面粗糙性及角化黏膜的缺如等均為危險因素［3］。

正常生理狀態下，咬合力存在一定的安全范圍，咬合過載是指超過不造成修復體、種植體構件或界面損傷以及組織能夠承受的負荷，包括垂直和側向過載。天然牙列的超負荷會引起牙周韌帶中細胞程序性死亡和牙槽骨的吸收［4］。而種植義齒咬合過載同樣會造成種植體周骨組織的吸收、機械構件的折裂等發生［5］。本文就種植義齒的咬合過載、咬合過載與菌斑生物膜在種植體周圍炎發生中的因果關系、咬合過載促進種植體周圍炎的機制等作一綜述。

1 咬合過載與種植體周圍炎的發生

1.1 種植義齒的咬合與骨感知

種植體與周圍骨組織形成骨結合后，植體表面與骨界面直接接觸，缺乏與天然牙類似的牙周膜結構，因此亦缺少Ruffini 末梢等神經本體感受器。然而種植體存在一定的感知能力，種植體的本體感覺，也稱骨感知，是指種植牙在缺乏牙周膜感受器的情況下，在下頜運動及咬合時產生的辨別感覺的能力。種植體感受咬合力的閾值比天然牙高8 到10 倍。由于種植體缺乏牙周膜及其感受器且生理動度極其有限［6］，因此，種植義齒對咬合力的感知及緩沖均較天然牙差，使得咬合過載更易在種植義齒中發生。

1.2 種植義齒咬合過載的發生

正常的咬合是指不對口頜系統造成組織損傷，咀嚼系統協調的咬合。不正確的咬合關系：磨牙癥等副功能運動；修復過程中造成的人工牙位于非中性區、修復體與植體長軸不一致；不合理的種植義齒設計，如過長的懸臂梁、不合理的冠-種植體比、種植體基臺連接類型選擇不當等常導致非軸向力過大，造成側向咬合過載［7］。而咬合高點的存在，緊咬牙也可造成咬合過載。有研究報道咬合載荷與牙槽骨和基牙應力之間的關系可用正弦函數的三維曲面方程描述，種植基牙的適宜應力范圍為1.5～8.66 MPa，左上中切牙種植體的適宜載荷范圍為6～86 N［8］。因此，當垂直或側向咬合力高于生理閾值時，可導致種植義齒的咬合過載。

1.3 咬合過載對種植體周圍軟硬組織的影響

高咬合負荷可造成種植體周圍齦溝液增多，而探診深度、探診出血、牙齦退縮及角化黏膜寬度無明顯變化［9］。健康的骨組織改建與應力加載密切相關，但骨組織的應力生理值可因個體、部位及生命周期時段的差異而不同。功能性咬合不會使種植體周圍的骨質處于超負荷狀態。當負荷加載超過骨的承載能力時，骨組織將出現微裂紋，微裂紋的進行性擴展可造成骨組織損傷、骨吸收、種植體骨結合界面破壞及種植體脫落［10］。種植體-骨界面不具緩沖機制，所有力都將被界面吸收。這些力產生的機械刺激是維持或破壞骨結合的關鍵［11］。當修復加載時間過早（骨結合界面尚未完成）或修復體結構存在懸臂設計，導致非軸向咬合力過大、咬合早接觸、偏側咀嚼、非功能性咬合（夜磨牙癥）時，種植體周圍骨組織均可發生進行性角型或水平型吸收［12］。

2 咬合過載與菌斑生物膜在種植體周圍炎中的因果關系

2.1 細菌因素存在時咬合過載對種植體周圍炎的影響

咬合過載加劇了菌斑積聚時種植體周圍炎的進展，增加骨整合喪失和骨吸收。動物實驗研究發現，過度負荷對種植體骨結合喪失的影響比單純菌斑積聚更大，過度負荷主要引起骨整合的喪失而非骨組織的吸收；當存在微生物因素的情況下，咬合過載組骨結合處存在裂隙，而兩組的骨吸收程度無差異［13］。對犬的研究則發現咬合過載加重了菌斑引起的骨吸收［14］。

2.2 細菌因素得到控制時咬合過載對種植體周圍炎的影響

臨床上很難排除致炎因素菌斑生物膜的影響，因此大部分通過動物實驗進行研究。對犬的實驗發現，種植體周圍黏膜健康時，過度負荷增加了骨-種植體接觸率，并且只是輕度降低或不降低邊緣骨高度［14］。小鼠實驗同樣發現種植體的超負荷并不會導致種植體周圍骨的明顯微損傷，無炎癥情況下咬合過載不對骨結合產生負面影響，反而促進合成代謝［15］。對兔的研究表明，在周期性加載的橫向負荷下，骨組織的形成隨著負荷增高而增加，而40 N 作用下的種植體-骨接觸率最高，提示種植體周圍骨形成和吸收存在負荷閾值［16］。但也有研究提示即使沒有炎癥存在，過度的超負荷也可能導致骨結合的喪失［17］。由于咬合過載的動物模型無統一標準，因此其實驗結論也未能完全統一，需進一步優化實驗方法。

3 咬合過載促進種植體周圍炎的機制

3.1 咬合過載下齦溝液中炎癥因子的變化

骨結合喪失后，在種植體和周圍骨之間有炎癥浸潤的纖維組織帶［14］。骨整合過程中，M1 型巨噬細胞可分泌多種促炎因子，包括腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）、白細胞介素-1β（interleukin-1β，IL-1β）、白細胞介素-6（interleukin-6，IL-6）、白細胞介素-12（interleukin-12，IL-12）、血清基質金屬蛋白酶2（matrix metalloproteinase-2，MMP2）和血清基質金屬蛋白酶9（matrix metalloproteinase-9，MMP9）［18］。臨床研究中，咬合負荷較高患者的齦溝液中白細胞介素-10（interleukin-10，IL-10）表達較高，調整咬合后檢測的相關炎癥因子TNF-α、IL-10、IL-6、IL-1β 均降低［19］。因此，超負荷可通過引起炎癥因子的釋放促進骨吸收。

3.2 咬合力作用下維持種植體周圍骨健康的機械轉導機制

3.2.1 加載在種植體上的力 加載負荷的種植體是一個動態復合體，其中力、材料、界面、骨組織和細胞以協調的方式相互作用，以實現和維持骨整合、種植體的穩定性和適當的骨功能。力施加在牙齒上，然后以應力和應變的形式傳遞到牙周膜和周圍骨骼。壓縮力下骨強度比剪切力更高，非軸向加載時隨著牙尖斜度增加骨陷窩周圍的應力和張力更高［20］。有限元分析表明應力強度很大程度取決于接觸點的分布、數量及力的矢量。最大咬合時，接觸分布均勻而產生軸向載荷可防止牙尖斜面過大和摩擦力較低情況下骨骼承受較高的應力［21］。而最大咬合力主要隨牙齒的狀態和暴力使用的改變而變化［22］。

3.2.2 種植體上的力被細胞感知并啟動細胞過程 轉移到種植體-骨界面的力通過不同的細胞過程影響骨重建，這些初始的機械信號啟動一系列的生化反應，調節骨的形成和吸收。參與機械轉導現象的細胞有骨細胞、成骨細胞、破骨細胞和未分化的干細胞。這些細胞群對拉力和壓縮力表現出不同的反應，對流體流動的反應大于機械強度。表觀壓縮應變、拉伸應變、靜水壓力、剪切應變和流體動力學是調節機械載荷下骨再生變量［11］。基于機械傳遞的機制，咬合力是通過骨骼感知的。細胞外基質和骨間隙中含有組織液，能運輸各種因子，由于肌肉收縮、血壓的影響，骨組織中組織液的流速更快［23］。壓力梯度驅動流體從壓縮區到張力區。這種流體通過骨小梁和皮質骨的多尺度孔隙運動產生的流體剪切力刺激骨細胞。

細胞群的力學轉導系統有關的因素包括流體流動、基質應變、連接蛋白、離子通道、初級纖毛、糖萼（多糖外被）、細胞骨架和整合素。例如，當骨髓間充質干細胞的初級纖毛通過振蕩流受到剪切力刺激時，將啟動鈣信號和早期成骨基因的表達［24］。機械敏感離子通道在力學轉導系統中發揮重要作用。不同類型的機械載荷可以改變成骨細胞和骨細胞機械敏感離子通道的特性，大應變刺激增殖而小應變抑制增殖。機械負荷可影響骨細胞陷窩的形狀從而調節骨細胞感知的信號，骨細胞形狀的變化會影響其機械敏感性。機械力可觸發骨細胞分泌硬化素、核因子-κB 受體活化因子配體［receptor activator of nuclear factor（NF）-kappaB ligand，RANKL］、前列腺E2（Prostaglandin E2，PGE2）、一氧化氮（nitric oxide，NO）、胰島素樣生長因子-1（insulin-like growth factor-1，IGF-1）、成纖維細胞生長因子23（fibroblast growth factor 23，FGF23）和葡萄糖六磷酸鹽脫氫酶（glucose-6-phosphate dehydrogenase，G6PD），進而影響其他骨細胞［25］。骨細胞通過改變RANKL、硬化素和Dickkopf-1（DKK1）受體激活劑的分泌影響骨吸收和形成的平衡［26］。而流體切應力激活骨細胞上的TRPV4，瞬時受體電位超家族（transient receptor potential superfamily，TRPS）中的一種，下調硬化素的表達［27］。此外，機械敏感離子通道TRPs 參與破骨細胞的形成與活化［28］。環境負荷條件改變了細胞的生物和生化反應。骨組織變形引起的應變信號被察覺并轉移到骨細胞中，當骨變形在0.15%～0.3%時，體內骨量增加。在細胞水平上，需要高達10% 應變才能啟動成骨反應［11］。

骨細胞陷窩附近的應變和骨微結構內產生的微裂紋可刺激成骨細胞的活動。因此，咬合負荷（功能負荷或超負荷）的生物效應是高度可變的［29］。根據負荷強度的不同，負荷可能具有成骨特性，也可能導致骨損傷。1 000～1 500 微應變時，通常促進成骨，而在3 000 微應變時，微觀骨損傷開始累積。這些閾值應變并不固定，取決于骨骼結構及其對機械應力反應的系統性因素，如激素、藥物和維生素，也可能隨負荷類型的不同而改變［14］。因此，目前仍需更多的研究來預知不同個體的具體負荷閾值，規避不良負荷。

4 合理的咬合調整對種植體穩定性的臨床意義

4.1 磨牙癥患者咬合過載的干預對骨組織的影響

磨牙癥是咀嚼器官的一種副功能運動，產生的非生理性咬合接觸會對整個口頜系統產生損傷。由肌肉過度收縮產生的異常咬合力會加重種植義齒的負荷，導致義齒過度磨耗或崩瓷。當肌肉過度收縮發生在非正中不穩定頜位關系下，且持續時間長（41.6 s/次），收縮力量大時，會產生較大側向力，易造成種植義齒頸部周圍骨吸收［30］。咬合治療對磨牙癥患者療效顯著。已發生種植體周圍炎的夜磨牙患者在菌斑控制及咬合墊治療的十個月后成功恢復骨結合［31］。甚至有患者僅通過咬合調整便成功恢復骨結合，盡管種植體周圍骨喪失明顯，修復體上咬合過載非常嚴重，在5 個月的咬合調整后，吸收的牙槽骨仍可獲得顯著恢復［32］。

4.2 調整正確的咬合有利于種植體周圍炎的愈合

臨床研究顯示患者咬合治療前后上下后牙牙槽嵴吸收率降低了8.5%［33］。通過調整咬合負荷加載的位置和時機，使種植體的咬合發生在天然鄰牙接觸后，繼而使種植體周圍的骨吸收得到一定程度的恢復［34］。咬合力加載的大小、時間、方向、分布影響種植義齒與相鄰天然牙的協調性，因此行種植修復時不僅要注意種植上部修復體的咬合，也要強調與鄰牙在咬合力加載時的協調性，以利于種植體周圍軟硬組織的健康穩定。

5 小 結

臨床上種植體周圍炎是以菌斑生物膜為始動因素，多種因素共同參與的炎癥性疾病。雖然諸多證據表明咬合過載促進了種植體周圍炎的發展，但其作用機制尚不完全明確。另外，由于口頜系統的復雜性及不同個體之間的差異性，使得咬合過載對種植體周圍炎的影響因素多變且不均一，種植義齒理想的咬合亦未達成共識。因此，需要有更多的循證醫學證據指導理想咬合的確定。由于人為制造咬合過載可能造成不可恢復的骨吸收，因此難以開展臨床實驗，尋找模擬種植義齒咬合過載的理想實驗模型將能有效促進上述作用機制的進一步研究。

【Author contributions】Jin ZH wrote the article.Xie LL，Li YY，Jiang JY，Ou YZ revised the article. Meng WY guided the writing of the article.All authors read and approved the final manuscript as submitted.