种植体支抗的研究进展

种植体支抗的研究进展

正确设计和充分利用畸形支架的合理设计是决定治疗成功的重要因素之一。传统的支抗设计如橫腭杆、腭托、头帽口外弓,因存在不易控制、舒适性较差或依赖患者合作等不足,一定程度上影响了矫治效果,延长了疗程。长期以来,国内外学者一直在积极寻求一种稳定可靠、美观舒适的支抗控制方式。20世纪90年代以后种植体作为一种新的支抗手段开始应用于临床,使口腔正畸医师的愿望成为现实。种植体支抗的应用极大地方便了正畸医师和患者,提高了临床疑难病例的疗效,缩短了疗程。迄今为止,临床应用的支抗种植体大致有以下类型:牙种植体、磨牙后区种植体、骨内种植体、骨膜下种植体、钛板种植体、微型种植体、可吸收种植体。其中微型种植支抗系统因其性能稳定可靠、操作简单、创伤小等优点,目前临床应用最为广泛。一、弹性弹簧对钛种植体的生长和发展早在1945年,Gainsforth和Higley用动物实验率先探索了以种植体作为支抗,进行正畸治疗的可能性,开创了种植体支抗的先河。1964年,Branemark等认识到金属钛钉可以和骨组织直接结合,而不引起排斥反应。经过长达5年的研究,他们证实这种结合是稳定的骨整合(osseointegration)。Roberts等于1984年将钛种植钉种植在兔子的股骨上,12周后通过弹簧对钛种植钉施加0.98N的牵引力,4～8周后结果显示,在持续的载荷作用下20枚种植钉中的19枚均形成稳定的结合,进一步证实了钛种植体用于骨性正畸支抗的可行性。此后,Roberts等于1989年成功地将牙种植体作为绝对支抗用于正畸临床治疗。临床应用型种植支抗的真正发展是在1990年以后,其间陆续开发的有:Onplant系统(Block和Hoffman,1995)、SAS系统(skeletalanchoragesystem,Sugawara,1998)、Orthoanchor系统(Dentsply公司,1997)、Aarhusanchoragesystem系统(Costa,1998)、MIA系统(microimplantanchorage,KyungpookUniversity和Dentos公司,1999)、OSAS(osseodyneskeletalanchoragesystem,SeoulNationalUniversity和EPOCH公司)、MiniscrewImplant(YouseiUniversity)、OMAS(orthodonticminicrewsystem,台北长庚医院,2001)等。纵观上述历史,种植体支抗有以下发展趋势。二、植物支架的临床应用1.适应性和禁忌(1)正颌外科术前辅助治疗①需要最大支抗甚至是绝对支抗的临床病例,如严重的牙列拥挤或双颌前突,需最大限度内收前牙;②严重的牙槽高度失调,如唇-牙槽关系失调所致的露龈笑,咬合平面异常斜度所导致的严重开、偏、下颌过度前上旋或后下旋;③严重的中线偏斜;④正颌外科术前辅助治疗;⑤骨性畸形矫形辅助治疗。目前多数种植支抗系统由于骨整合不够,尚难以直接为矫形治疗提供足够的支持。虽然个别系统(如SAS)例外,但也要等到种植体骨整合后才可以进行矫形治疗。(2)相对禁忌①存在未萌恒牙者(第三磨牙除外),手术有可能损伤恒牙胚;②全身性或颌骨局部骨代谢疾病;③手术部位局部炎症:牙龈炎或牙周炎等。2.种植钉失败率及支撑性因子韩国Kyung等报告MIA系统的失败率约为27.5%,下颌高于上颌。北京大学口腔医学院·口腔医院的临床研究显示OSAS系统的失败率为8.8%。2003年Deguchi等报告种植钉的失败率为3%,均发生在术后愈合期,即初始阶段,而一旦种植体与骨组织发生紧密的结合,正畸负载不会对骨整合产生影响。说明当前的种植体失败多与手术有关,适当的正畸力对种植体影响不大。综合目前国内外有关报道,其失败主要包括以下原因。(1)感染感染的发生一般与手术的无菌条件、患者自身局部或全身炎症的控制、口腔卫生的保持有关。(2)种植体与骨组织的机械结合不够紧密由于术者经验或者术前准备不足,助攻型植入孔与种植钉型号不匹配,导致种植体与骨组织间的机械结合不够紧密。此外,植入孔预备时产热过多,致界面组织损伤也是一个重要因素;而自攻型种植体往往由于术者过于频繁地改变植入方向,导致种植体与骨组织间的机械结合不紧密。(3)手术位置选择有报道显示,相对于接近黏膜转折部,附着龈更适于种植体植入,成功率更高。三、基础研究植物支架系统的基础1.骨整合率与微动度的关系从组织学的角度研究,种植体成功与否主要取决于种植体和骨组织间的生物相容性和力学相容性(排除手术和感染因素),这两方面都集中反映在种植体-骨组织结合界面上,即种植体系统最薄弱的环节。针对种植体-骨组织结合界面,Branemark等提出了骨整合的概念,即指种植体与具有活性的骨组织产生持久的骨性接触,界面无纤维介入。骨整合的过程涉及成骨细胞在种植体表面黏附、生长、分化、分泌基质及基质矿化等。种植体-骨组织结合界面的骨形成和应力刺激后的骨改建都是细胞活动的结果,涉及成骨细胞系和破骨细胞系等。成骨细胞的前体在种植体表面黏附、增殖和分化的差异决定了结合界面细胞的异质性;破骨细胞的活动则为骨形成清除障碍,维持骨改建的动态平衡。大量动物实验和临床研究已证明,一定的骨整合对于种植体支抗的成功及行使功能是必需的。但不同的种植支抗系统的骨整合率(面积比例)不同,这可能与种植体的表面积、形状、植入部位骨密度以及种植体本身的材料特性和表面处理工艺有关。需要明确的是,不同于修复种植体,种植体支抗只需要短期稳定,对骨整合的要求相对较低。2003年Deguchi等将微螺钉钛种植体(5.0mm×1.0mm,Stryker®,Kalamazoo,USA)植于8个月龄的雄犬颌骨上,结果发现种植体5%的骨整合率足以支持1.96～2.94N的正畸力,而在此之前只需3周的愈合期。组织学结果显示,此时种植体周围形成的主要是不成熟的网状骨组织。Deguchi等根据人的骨改建速度,推测4～5周的愈合期就可以达到人颌骨需要的整合率,同时也提出了“即刻负载”的设想。现代多数微螺钉种植系统趋向主张“即刻负载”,即不等待骨整合,但这并不意味着没有或无需骨整合。“即刻负载”的观点基于1992年Brunski针对牙种植体的“微动度”理论,该理论认为种植体与骨组织间有100μm内的微动度不会明显影响骨整合的形成。同时,Melsen和Lang的研究证实,即刻加载的正畸力可以显著影响种植体周围牙槽骨的改建及密度,但不会改变二者的骨整合。虽然该实验所用的不是微螺钉种植系统,但其结果仍具有一定的指导意义。此外,目前微种植支抗的大量临床应用也证实了“即刻负载”的可行性。2.种植体支抗的重要性首先,钛合金的成功改性初步满足了自攻型微种植体对强度的特殊要求。但目前临床上偶有发生的种植体折断,提示种植体强度仍有待进一步提高。而如何在种植体支抗微型化、良好的生物相容性和高强度三者间寻找最佳的平衡是今后需要解决的问题。其次,为了提高种植体骨整合的效果,学者们尝试了各种手段对钛合金作表面活化,活化后的表面显示出良好的骨性结合活性。表面活化手段也因简便有效而日益受到关注,主要包括:喷沙、酸蚀、羟基磷灰石涂层,微弧氧化等。目前关于种植体表面形态对界面骨整合行为影响的研究结果尚不统一,但普遍认为粗糙表面的种植体更有利于骨整合。再次,为了避免二次手术去除正畸种植体给患者造成的麻烦和痛苦,Glatzmaier等于1995年报道了一种可降解型正畸种植体:BIOS(bioresorbableimplantanchorfororthodonticssystem)。该系统可以承受50N的水平剪切力和80～155N的垂直向力,此后的临床实验也证明了该系统的有效性。虽然没有后续报道,但BIOS的出现仍不失为今后的开发提供了一个独特的方向。历经50余年的发展,种植体支抗作为多学科交叉的产物,其针对临床疑难病例的矫治优势已初步显现。但种植体支抗作为正畸临床治疗的一种新兴手段,尚存在不少缺陷。如:稳定性、安全性不够;有脱落、折断的情况发生;偶有并发症出现,如压迫牙根,损伤牙周膜、上颌窦或神经;手术创伤;均伴有不同程度的组织肿胀等。而且正畸种植体支抗在我国正处于起步阶段,必须对广大正畸医生及患者进行正确的引导,从卫生经济学的角度出发,选择性使用正畸种植体支抗,相信随着组织学、材料学、生物力学研究的不断深入,目前的种植支抗技术将在微型化、简单化、微创或无创化等方面更加完善,其应用前景必将对正畸临床治疗产生深远积极的影响。1.正畸种植体支抗已由牙种植体支抗(dentalimplantanchorage)逐渐向微型正畸专用系统过渡。大量的基础与临床研究表明,微型种植支抗系统可以为大多数正畸患者提供足够的支抗保证,植入和取出手术简单,植入部位灵活。2.由“助攻型”种植体支抗向“自攻型”种植体支抗发展:随着临床应用日益广泛,以往的种植体难以同时满足微型化、程序简单化的临床要求。钛合金材料学的发展促进了自攻型微型种植体支抗系统的产生,即在植入种植体前不需要预先使用种植机来预成植入孔。这极