种植义齿下部结构生物力学研究进展
摘要种植义齿的生物力学相容性是影响种植义齿的远期成功率的主要因素之一。本文从种植材料、种植体形态、种植体表面结构、种植数量、种植体在颌骨内的排列与分布、受植区颌骨的形态结构等方面对种植义齿下部结构的生物力学特性作一综述。自Branemarkr提出骨结合理论以来，种植义齿已成功地应用于临床，解决了以往传统义齿……
自Branemarkr提出骨结合理论以来，种植义齿已成功地应用于临床，解决了以往传统义齿的固位、舒适等问题，取得较好的修复效果。但临床上仍常出现种植体周围骨组织吸收、种值体断裂、松动、脱落等问题[1，2].许多学者认为种植义齿的生物力学相容性是影响种植义齿远期成功率的主要因素之一。本文对种植义齿下部结构生物力学研究概况作一综述。
1种植材料对种植义齿生物力学的影响
Nishihara等[5]通过动物实验研究表明种植体周围骨内的应力分布与种植材料的性质、材料的弹性模量关系不大，而是多的与种植体的形态、颌骨的形态及结构有关。Rieger等用三维有限元法（finiteelementmethod，FEM）分析，也得出相类似的结果。但从生物力学的观点来看，不同材料和不同弹性模量的种植体对应力在种植体骨界面的分布是有影响的。邹敬才等[4]用有限元法在5种不同弹性模量、相同的负荷条件下，对单螺旋形种植体骨界面的应力分布规律作比较，结果表明种植体的弹性模量越高，种植体颈周骨内应力越小，而根端骨内应力越大；种植体弹性模量越低，种植体与骨界面的相对位移运动就越大。适宜的种植体的弹性模量在70000MPa以上。
由于金属及金属合金材料具有优良的生物力学性能而被广泛应用于种植体的制作，其中钛与钛合金等被认为是最合适的种植材料。近年来许多学者研究了用生物陶瓷作为种植材料[5]，认为生物陶瓷种植体在植入后的始阶段可以获得较钛及其合金更好的生物相容性，但在行使功能后终因生物陶瓷本身力学上的易碎性导致生物陶瓷种植体生物力学的相容性较差，Glantz等[6]通过实验也证实了陶瓷种植体和陶瓷涂层的种植体因生物力学上有较差的相容性导致种植后较高的失败率。
2种植体的形态对种植义齿生物力学的影响
Victor[7]用三维有限元法对3种不同种植体系统（Branemark系统、Bud系统、IMZ系统）的不同形态的种植体，在不同的加载条件下，种植体周围骨内的应力分布情况进行了研究。结果表明3种不同种植体周围骨内最大应力均位于种植体颈部周围和种植体翼的下方，且越近种植体根尖部，骨内应力越小。种植体的翼可以减少应力在种植体及其周围骨内的分布，去掉翼不但增大种植体颈部骨的应力，而且将改变整个应力分布的情况。在其他因素不变的情况下，增大种植体颈部直径，种植体周围皮质骨内应力大大降低，故认为种植体颈部的直径对种植体周围的应力分布水平影响最大，两者呈负相关。岑远坤等[8]对叶状与柱状种植体支持的全下颌种植覆盖义齿在不同牙位下应力分布的情况进行了研究，结果表明叶状种植体与柱状种植体应力分布的基本规律相似，种植体颈部以及其周围的骨皮质界面均为应力集中区。但叶状种植体在其颊舌面与近远中面交界的尖锐线角处，应力集中更明显，其骨界面的应力峰值均大于柱状种植体。Holmgren等[9]研究认为圆锥形种植体比圆椎状种植体更有利于种植体骨界面的应力分布，黄辉等[10]研究认为螺旋形种植体螺旋顶角的改变可以导致种植体在支持组织内应力分布水平的变化，并指出螺旋顶角为60o的种植体应力分布最合理。
3种植体的表面结构对种植义齿生物力学的影响
有学者从生物力学角度研究认为表面有微孔的种植体会形成更好的种植体-骨界面结合，当孔径为50-200μm时可获得最佳的结合强度。陈安玉[11]研究表明由于表面微孔的存在，可在种植体骨界面形成机械的锁结作用，从而改变微界面应力的作用方式，使得在大界面上每一个区域均有小界面的压应力存在，使拉应力和剪应力转变为压应力；另一方面微孔增加了界面的接触面积，降低了平均应力水平，从而更有利于应力的合理分布。
近年来许多学者提出种植体表面的生物活性涂层可以诱导骨性结合。Michael等[12]经临床观察报告HA涂层种植体成功率（7-8年）达97.5%，Adell认为HA涂层种植体有利于早期愈合。有学者研究表明BTG钛基复合种植体植入颌骨内后，早期固位优于钛种植体，具有较高的界面结合强度，并且在界面上可产生化学结合、金属结合、机械结合3种方式。但也有资料提示随着种植体接受功能负荷时间的延长，成功率下降，临床上亦出现涂层与钛芯结合强度不足导致涂层剥落者。
4种植体的数量以及在颌骨内的排列与分布对种植义齿生物力学的影响
种植义齿由多个种植体支持时，应力分布情况由种植体的数量，种植体在颌骨内的方向、排列所决定。一般认为种植体的数目越多，每个种植体上承担的应力就越小。Skalak研究认为多个种植体支持的种植义齿当受到水平方向力作用时，力量可以较均匀地分散到各个种植体，且分散到每个种植体上的力量要小于总作用力。当垂直方向力作用于种植义齿时，力量不会均匀地分散到每个种植体，越靠近作用力点的种植体受力越大。
对于全口种植义齿，Skalak认为4-6枚种植体即可支持全口固定种植义齿。Bschwartzman研究表明4个或5个种植体支持的全颌种植义齿在应力分布规律上无差异，并认为当垂直负荷作用于全颌种植义齿远端悬臂梁时，最靠近悬臂梁端的种植体产生的应力最大。Davis通过实验研究得出相似的结果。Osier[13]用静态工程原理分析进一步指出最靠近悬臂梁的种植体所承受的负荷通常是总负荷的2.5-5倍，是非悬臂梁状态的1.75-3.5倍，主要承受的是压应力，而远离悬臂梁端的种植体主要承受张应力。悬臂梁越长，末端种植体所受的应力越大，故认为在种植义齿设计时，应尽量避免使用悬臂梁，如一定要使用悬臂梁时，种植体应尽量离散，且悬臂梁的长度不能超过种植所能承受的范围。
Federick等[14]用光弹法研究了由2个种植体支持的全颌种植义齿的应力分布，结果表明种植体在颌骨内应垂直于牙平面并平行放置，以利于牙力通过种植体垂直传递，减少种植体的力矩和界面过大应力。但临床上为取得共同的就位道，往往使种植体之间形成一定角度，Naert等[15]指出在同一牙弓中种植体之间的相互偏差角度不宜超过20o，以使负荷没种植体长轴传导。Hertey等[16]研究表明，种植体在颌骨内的分布呈曲线型排列较直线型排列者界面的应力要小，种植体为直线型排列缩小了其后方向的分散程度，导致游离臂和抗力臂比例增大。
5受植区颌骨的形态结构对种植义齿生物力学的影响
从生物力学观点看，颌骨是多相的、各向异性的、非均质性的、多孔的复合体。人类的颌骨是具有一定屈曲性的弹性体[17]，可以承受一定的压力，但其皮质骨与松质骨都有一定的抗张力和抗压力的极限，当颌骨受力水平高于其极限值时，就会产生微骨析，最后导致骨质吸收破坏。
Lundgrens[18]指出种植体的成败与颌骨骨皮质的密度、厚度、颌骨的宽度以及受植床血供等直接相关。Jensen指出受植区的颌骨形态与结构较整个颌骨的形态与结构对种植义齿的应力分布影响更大，一个理想的受植区颌骨至少要能提供10mm的骨性结合区，其水平宽度至少为6mm.Victor等[7]用三维有限元法研究了由3种不同厚度皮质骨的颌骨支持的种植体在不同的负荷下，种植体及其周围骨内的应力分布，结果表明3种情况下种植及骨界面应力分布的规律基本相同，最大拉应力、压应力均位于种植体的颈部周围。但最大拉应力、最大压应力的值却有显著差异。皮质骨越厚，种植体及其周围皮质骨内的应力越小。但在垂直瞬间加载时，最大拉应力位于种植体颈部，最大压应力位于种植体底部，当种植体的颈部与底部同时位于皮质骨内时，可以明显降低种植及其周围骨内的应力。Papavasilion[19]也指出当皮质骨缺乏时，可导致种植体骨界面的应力增高，从而导致种植体周围骨的微骨折。
本文关键词:种植牙指南 种植牙的常见问题 种植牙的解决方案 种植牙系统
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人工种植牙生物力学研讨进展
人工种植牙生物力学相容性是种植牙成功的不可忽视的一个重要方面，过大或过小的应力均可惹起牙周骨组织的吸收或萎缩，从而招致人工种植牙的失败。本文经过种植体的资料，种植体的形状构造，种植体长度及直径，种植体与上部构造的衔接方式等要素对应力散布的影响，把近年来人工种植牙生物力学研讨进展简单的进行综述。
关键词种植体生物力学应力散布
种植义齿是口腔科范畴中开展最快，最令人兴奋的一个分支，已成为与高速涡轮牙机、全景X线机、高分子粘固资料并列的20世纪牙科开展的四项严重打破之一。一个成功的人工种植体应该和骨组织间接结合，构成良好的生物力学相容性，将咀嚼压力平均散布到四周骨组织，应力过大或过小，都无益于种植牙周骨组织的重建，都将招致种植牙的失败。据此，本文特将人工种植牙的生物力学研讨进展作一概述。
1应力散布研讨办法的开展
在20世纪70年代以前，生物力学研讨和应力散布的检测多采用电测法和光弹法，电测法和光弹法属于实验应力剖析法。电测法是实验应力剖析办法中最根本的办法之一，它的灵敏度与准确度较高，可用于现场测定，用于各种复杂环境下测量多种力学参数，但电测法只能逐点测量物件外表的应变，且仅能取得应变片所在地位的应变均匀值，不能直观得出构件应力散布的全貌，在环境条件恶劣时误差较大。光弹应力剖析法具有直观性和全场性的优点，可用以剖析各种外形的复杂构件和外表应力，也是口腔生物力学常采用的研讨办法，但光弹法不能把资料力学和弹性实际联络起来，如不能计算出模型内恣意处的应力值和位移值。自从1973年Theresher和Farah几乎同时将有限元法（finite element method，FEM）使用于口腔医学范畴，FEM已成为一种有效的数学工具，在口腔生物力学研讨中得到普遍使用。FEM具有以下优点：可以精确地表达复杂的几何外形；可以在同一模型上对不同性质的资料进行力学剖析；可以进行复杂载荷条件下的应力剖析；模型的转换较为简便；对应力的内部形态及其它力学功能定量测定的代表性好，同时FEM在使用中本身也不时得到完善，其中从二维到三维是FEM开展的一个飞跃。1976年Weinstein等使用二维FEM剖析了多孔圆柱种植体界面的应力散布，将FEM引入了口腔种植范畴，从此，有关种植义齿生物力学的研讨进入了一个新的阶段。Meijer等［1］将二维有限元法和三维有限元法进行了比拟，以为后者的模型类似性好，可客观反映被剖析受力构造的信息，但是有限元法的单元在大小、外形、数目、载荷状况、假定条件与真实状况差别及边界条件等均影响后果。因而，为使后果愈加真实可信，有限元法的研讨手腕不时完善，目前已从静态研讨开展到动态研讨，并有向非线性开展的趋向。
2种植体资料对应力散布的影响
人工牙种植体的研讨和使用已有30多年的历史，但迄今为止，只要少数几种资料的种植体为人们所承受，其中使用历史最长、也最普遍的是钛质种植体，金属钛具有良好的生物相容性，与骨组织构成严密、结实的结合，而且其弹性模量与骨很接近，与骨结合所构成的界面是动态的，在适当负荷的刺激下，种植体与骨的接触水平在一年后会从53％增加到74％［2］，所以说钛是一种理想的种植资料。Mailath（1989）等［3］用有限元法对种植体资料进行了研讨得出结论，种植体资料的弹性模量至少为110，000N／mm2（1．1×10MPa）。Clelland（1991）等［4］用三维有限元法研讨了Screw－vent骨内种植体及支持组织应力散布状况，这种商业纯钛种植体最大应力区是在种植体的颈部，这些应力比商业纯钛的疲劳极限（259，90MPa）低18倍，骨内最大压力值（19．57MPa）是在颈部的舌侧区，而且Screw－vent种植体近远中应力（最大为0．38MPa）比种植体颊、舌侧低得多。这一点和以前放射照片研讨的骨吸收发作在种植体的近远中不同。为了更快的构成骨整合，人们还从种植体的外表涂层动手。尤其是羟基磷灰石喷涂（hydroxyapatite，HA）研讨最多，但还是有很大争议，生物活性资料的涂层，可以改善与骨的结合方式，从生化角度上看，对种植牙长期成功是有益的，但从生物力学角度能否有分明的改善并不清楚［5］。Rieger（1989）进行了研讨以为：骨结合界面与骨顺应界面比拟，从生物力学上看种植牙四周骨内的应力散布比拟并没有分明的改善，这还有待于进一步研讨。最近Meijer（1997）等［6，7］运用柔韧高分子生物资料（polyactiv，PL）即聚丁烯对二苯酸盐（酯）聚合物（polyethylene－oxide polybutylene－te rephthalate（PEO：PBT）copolymer）和硬性HA穿龈种植体进举动物（狗）实验研讨，从组织学上和临床方面作一比拟，PL设有三种（一种密集型，两种多孔型）6个月加载，PL和HA种植体四周骨组织在第6周有骨吸收（高度得到1mm），第12周可见重建，18周后恢复到原来的水平，后果PL比HA惹起密度上较少的降低。这个后果显示：柔韧种植资料更有利于应力向四周骨组织传导。临床方面PEO：PBT和陶瓷、生物玻璃、钛、和其他资料相比拟，后果：PEO：PBT是一种柔韧资料，能降低穿龈种植体颈部应力峰值，致密型PL功用适宜，运动功能与自然牙相近似，表现出最好的临床功用，也能减少种植体四周应力峰值。从组织学察看得出结论：柔韧的骨结合，种植体更能较好地把应力传导到四周骨组织，因而它能够是硬性种植体有出路的替代物。
3种植体形状构造对应力散布的影响
成功的种植体不只取决于种植体资料的生物学性质及手术技术，种植体的外表形状也非常重要。近年来，国外学者围绕着种植体以什么样的形状构造才具有最佳的生物力学相容性，作了大量的研讨。关于口腔种植体宏观形状根本上以为以单个旋转对称为最佳，所以新近呈现的或改进的种植体系列极少看到过去传统的锚状或翼状形状。对种植体外表微观形状，自70年代以来也是人们研讨的抢手，在这个问题上虽然还有不同看法，但有一点是比拟一致的，即粗糙的种植体外表更利于新骨生长，构成更普遍骨－种植体结合区。Mailath（1989）运用有限元法研讨了骨内种植体外形与应力散布的关系得出结论，圆柱形种植体比圆锥形种植体更可取，由于它降低了应力在骨皮质上的峰值。Rieger（1990）等［8］使用二维有限元法，对6种种植牙（Branemark，Core－Vent，Denar，Miter，Stryker和一种实验用种植牙—RBT411）进行定量剖析，后果标明：一切6种种植牙都有根尖冲击应力的存在，Denar种植牙应力最大，Denar、Miter和Stryker种植牙可呈现牙槽嵴部病感性骨吸收，Miter和实验用RBT411种植牙应力散布最好。Hurson（1994）［9］对3．25mm和3．8mm螺纹种植体进行了工程力学剖析，论述了螺纹设计准绳，资料的强度，力学疲劳剖析，提出了螺纹设计的规范。Binon（1996）［10］评价了六角形种植体（hexagonal implants）力学性质，与基台相连的抗扭强度及合适的安装，建议生产商应该进步种植体的耐受性、准确性、逼真性和巩固性。Arpinar（1996）等［11］用有限元法对两种硬性种植体设计进行研讨，后果为：中空螺旋种植体（ITI1）在顶点区域发生高和应力集中，而实心螺旋种植体（ITI2）应力的分散转移要比中空好得多。1996年黄辉等［12］对螺纹顶角角度对柱状螺旋根管内种植体应力散布进行了研讨，后果标明：螺纹顶角角度的改动，可以招致种植体在支持组织的应力散布水平的变化，螺纹顶角为60度的种植体应力散布较合理，为种植体设计、使用提供实际根据。
4 种植体的长度和直径对应力散布的影响
关于种植体长度和直径与种植体四周骨面应力反应的关系，目前国外研讨报告的观念不一致。Mailath（1989）等［3］用有限元法对不同直径的种植体进行生物力学研讨，后果发现大直径种植体发生有利的应力散布效果。Block（1990）［13］经过动物实验证明，种植体从骨中拉出力与其长度关系极大，而与其直径关系不大。Lum（1991）［14］发现骨界面应力主要集中于种植体颈部的牙槽嵴顶而非整个种植体四周，并据此推论运用短种植体能够对骨界面应力集中值影响不大。Lum（1992）［15］用工程统计学办法，剖析了轴向力和水平力作用下种植膂力的传导，后果发现，在轴向力作用下，仅仅长度为10mm，直径为4mm的种植体，能传导均匀最大咬合力，支持骨遭到张力在正常生理限制内。在水平力作用下长度大于12mm时，再增加长度对力的传导无明显差别。Meijer（1992）等［16］运用短种植体对其四周的应力无太大影响。邹敬才（1996）等[17］使用二维有限办法，对3mm，4mm，5mm三种不同直径的螺旋型种植体进行比照剖析，后果标明：螺旋型种植体直径增加，对骨界面的总体应力散布规律影响不大，但随着直径的增加，对骨界面应力降低，种植体与骨界面的相对位移运动也相应减小，有利于骨界面的应力散布。提示临床尽能够选择直径稍粗的一些种植体。Tuncelli（1997）［18
CBCT种植术前评估颌骨解剖结构的研究进展
CBCT种植术前评估颌骨解剖结构的研究进展
种植牙手术过程可能涉及下颌神经管、下颌切牙管、上颌窦、鼻腭管等口腔颌面部重要的解剖结构；种植术前应进行影像学检查以充分了解术区附近各解剖结构特点，其有无变异形态，有无病理性病变等。应用CBCT检查可在术前了解患者颌骨的种植条件，从而根据患者个人的条件制定最佳的治疗方案，尽量避免术中、术后并发症的发生。CBCT在口腔颌面外科中主要用于检查第三磨牙、埋伏阻生牙、下颌管的位置、种植牙、颌骨的囊肿和肿瘤、颌骨骨折、正颌手术、颞下颌关节、颌骨及鼻窦炎症等。但对软组织的显示不如MRI和软组织窗CT。
CBCT有以下优点：①图像精度高，具有亚毫米级别的空间分辨率，图像成像清晰，伪影少，诊断质量高；②X射线光束限制，CBCT可以扫描特定的区域，减少辐照区域的大小；③辐射剂量减少，辐射剂量低于常规CT扫描。比传统的扇形束CT系统显著减少98%，可减少患者所接受的照射剂量；④快速的扫描时间，扫描时间较短（10～70s）。有研究发现在颌骨上用CBCT测量下颌管及其附近结构的距离与用数字游标卡尺直接测量并没有显著性差异，表明CBCT测量结果可靠，准确。CBCT在种植术前的应用和优势表现在以下几个方面。
1.与全景片等相比，CBCT成像的牙槽嵴形态结构更加清晰准确
种植前应评估缺牙区牙槽骨的质量及骨小梁结构。CiftciME等用CBCT研究下颌后牙缺牙区的牙槽嵴形态和颌骨长轴的倾斜角度并与全景片对比发现：下颌第二磨牙的倾斜角度最大，平均角度为16.15°；其次是下颌第一磨牙，平均角度为12.72°；下颌第二前磨牙角度最小，平均角度为9.35°。将牙槽嵴的形态分为3型：舌侧凹型（U型）、平行型（P型）和收敛形（C型）；发现下颌第二前磨牙和第一磨牙多为C型，有利于种植；而下颌第二磨牙多为U型，容易发生侧穿。而由于全景片是二维成像，对牙槽嵴类型的预测准确性较低，因此种植失败的风险更高。
2.确定下颌神经管至下颌骨舌侧、颊侧及牙槽嵴的距离
下颌管位于下颌骨内，是下颌骨手术时必须了解的解剖结构。下颌管起于下颌升支上的下颌孔，一般终于下颌第二前磨牙处的颏孔。有学者用CBCT研究下颌管在下颌骨中的位置发现：从矢状面看下颌孔位于下颌管内面中央偏上；从冠状面看其位于下颌支内面中央偏后；下颌管在下颌体部行走总体趋势是逐渐由舌侧偏向颊侧，抵达颏孔下方时即折转向上向外出颏孔。下颌管到颊侧骨皮质的距离从近中到远中逐渐增加，到舌侧骨皮质、牙槽嵴顶的距离从近中到远中逐渐减小，到下颌下缘的距离在第一磨牙处最小，第二前磨牙处最大。
种植牙时要注意避免种植体对下颌神经管的压迫和损伤。特别是在颏孔区，有学者研究发现颏孔上缘到牙槽嵴顶的平均距离为11.87mm；颏孔截面下颌神经管上缘到牙槽嵴顶的平均距离为16.45mm；两者的差值为4.58mm；颏孔上缘下2mm处颏管至舌侧骨边缘的平均宽度为11.53mm。颏孔区有牙组和颏孔区无牙组，下颌神经管上缘至牙槽嵴顶距离的差异具有显著性。在二维平片（如口腔全景片）上观察到的颏孔到牙槽嵴顶的距离，和CBCT同一截面下颌神经管上缘到牙槽嵴顶的距离存在着较大的差距，平均差距大于4mm。在此区域的种植体设计不应以全景片为依据，而应进行CBCT检查。下颌管内含有下牙槽动静脉及下颌神经，通常血管位于神经的上方，应注意避免损伤下颌管内血管及下颌神经。
3.发现下颌切牙管、下颌管分支等全景片上难以分辨的结构
下颌神经血管束可能在下颌第三磨牙和颏孔处形成分支，在第三磨牙处的分支有3种经典类型：①磨牙后管，在磨牙后三角区；②牙管，位于第三磨牙牙槽窝下方；③副管，穿过牙槽窝止于牙槽骨上；其发生的概率分别为28%、82%、8%；直径约1mm左右。若拔牙等手术时受损伤，可能导致出血及术后感觉异常等症状。下颌神经在颏孔处还存在继续前往下前牙的神经血管束——下颌切牙管（Mandibular incisive canal MIC）。下颌骨颏孔前区域是种植牙手术及骨增量手术供区取骨常涉及的区域，下颌切牙管直径较小，在全景片上很难发现。
MIC在CBCT上发现率为83%～100%，而全景片发现率仅为11%～16%。在下前牙种植时，操作不注意或医师经验较少可能导致损伤切牙神经管，造成术后的出血及感觉异常。MIC的走行方向直接影响着牙槽嵴顶至MIC的距离，影响种植体的选择及手术路径。
4.确定上颌窦及邻近组织的解剖位置关系
上颌窦位置一般位于上颌第二前磨牙至上颌第二磨牙之间。术前了解其距离牙槽嵴顶或根尖的距离，对于上颌前磨牙及磨牙拔除、种植十分重要；而缺牙后由于牙槽骨的吸收，上颌窦气化，或因为牙周炎、上颌窦炎等病理性炎症导致牙槽嵴距离上颌窦底较短，或由于上颌窦瘘等可能无法满足种植手术的条件，需要进行上颌窦窦底提升术或植骨等手术。术前应用CBCT进行手术的风险评估十分必要。
影响种植的上颌窦常见病变有上颌窦黏膜增生，窦内息肉，窦壁骨质增厚，上颌窦内形成的骨间隔，窦内异物等。因牙槽骨吸收导致窦嵴距小于10mm时需行窦底提升术，此时若上颌窦底存在骨间隔，会导致术中黏膜破裂的风险提升。在手术时，还需要了解上颌窦内及其周围的神经血管束，Nicolielo等研究发现有1/5患者的上牙槽神经管（Superioral veolar canals SAC）直径＞1mm，易造成术中出血，影响手术视野，延长手术时间及术后的疼痛、炎症、感觉异常等并发症。因此术前可应用CBCT以评估上牙槽神经血管束的位置及变异。EvrenOk等学者对849例病人的2680个上颌前磨牙和2486个上颌磨牙进行研究，将根尖与窦底的关系分为3类：根尖突入窦底，根尖与窦底接触及根尖位于窦底之下。
研究表明，上颌第一前磨牙与上颌窦的关系不大；上颌第二磨牙根尖距离上颌窦底最近，一二类的概率为63.4%～67.6%；其次是上颌第一磨牙，最后是上颌第二前磨牙；而上颌磨牙的颚根突入窦底的概率最大。也有研究认为上颌第二磨牙近颊根距窦底最近。而进入窦内的健康牙根可能引起上颌窦膜的炎症反应，而进行种植手术时可能加剧炎症的发生，从而影响种植手术的成功。
5.观察上前牙牙槽脊与鼻腭神经管
上前牙附近重要的解剖结构有鼻底和鼻腭神经等，种植时应注意避免种植体穿透鼻底骨板。通常情况下，鼻腭管从上颌骨中线开口，但有时鼻腭管会发生变异，形成“Y”形或2个平行的鼻腭管，准确识别发现鼻腭神经与血管的结构变异，可有效避免手术失败。若术中压迫损伤鼻腭神经管，可能导致感觉迟钝，感觉异常或疼痛。Panjnoush M等研究300例患者的鼻腭管形态和长度，共有199例（66.3%）患者鼻腭管为A型（圆柱形，没有分支），69例（23%）为B型（管上部有1个分支），32例（10.7%）为C型（管中间部分有1个分支）；在矢状切面，切牙孔直径是4.7±1.11mm。鼻腭管前部牙槽骨宽度在上1/3为12.3±1.7mm，中1/3为10.7±1.7mm，下1/3为9.8±1.4mm。鼻腭管与上腭的角度为109.5±5.7°。从冠状面看，鼻腭管的长度是14.1±3.0mm，切牙孔直径是4.6±1.0mm，管直径在鼻底是5.1±1.0mm。而不同研究的鼻腭管长度有所不同。了解上前牙牙槽骨的长度和宽度可避免侧穿或穿透鼻底。
ZhangW等研究正常有牙牙列的上前牙区域的牙槽嵴和颊凹（buccal undercut）以帮助确定即刻种植的治疗方案，用CBCT测量51例右侧前牙有牙颌，发现牙槽嵴的宽度（与牙体长轴垂直的唇颚侧骨板距离）从牙槽嵴顶（冠方）至牙槽嵴底逐渐增加。6总结相比全景片、传统CT等技术，CBCT是一种准确性良好的影像学检查手段，能充分显示上下颌骨的解剖形态，下颌神经管、鼻腭神经管的走向，上颌窦的位置，并具有三维成像的优势；应用CBCT检查能在术前了解患者颌骨的种植条件。从而根据患者个人的条件制定最佳的治疗方案，并尽量避免术中、术后并发症的发生。
钛锆合金种植体的研究进展
钛锆合金种植体的研究进展
钛锆合金 （TiZr） 作为一种新型合金材料，在口腔种植领域具有广泛的应用前景。由于其弥补了传统纯钛种植体机械强度方面的不足，且抗腐蚀性和生物相容性佳，目前钛锆合金窄直径种植体已初步应用于临床。本就钛锆合金种植体的机械力学特性、抗腐蚀性、表面性能、生物相容性及临床应用的预后作一综述。
在牙科种植体中，纯钛材料的应用最为广泛，但用于单颗牙缺失修复或狭窄牙槽嵴中的窄直径种植体，其机械/拉伸强度仍不能满足临床需要，应力疲劳折裂的风险大大增加[1]。因此，单独的尖牙修复、后牙区单牙修复、强度较高的磁性附着体或栓体栓道的修复均视为纯钛窄直径 （<3.5mm） 种植体的禁忌证，且窄直径种植体的基台连接只能为外八角连接，方可弥补其颈部机械强度不足的缺陷[2]。钛 （Ti）及其合金具有与生俱来的良好机械特性 （相对较低的弹性模量、优良的抗折裂强度等） 和极佳的抗腐蚀性[3]。自 1995 年Kobayashi 等人首次提出将钛锆 （TiZr） 合金应用于医学领域以来[4]，这种合金作为一种新型种植体材料受到了广泛关注，其机械/拉伸强度方面优于纯钛。另外，已有研究表明，表面经酸蚀、阴极化改性的钛锆合金可促进牙龈成纤维细胞贴附，减少了菌斑附着、利于种植体周软组织形成，可作为一种新型种植体基台材料[5]。近几年，Strau－mann 公司已将研制的钛锆合金种植体 （商品名为RoxolidTM) 投入市场，并在临床获得了一定时间的应用，取得了较好的临床预后[6]。
目前，已有越来越多的研究表明钛锆合金适用于生物医学[1，7~10]，作为一种新型合金材料在口腔种植领域应用前景广泛。本文就钛锆合金种植体的机械力学特性、抗腐蚀性、表面性能、生物相容性及临床应用的预后作一综述。
1机械力学特性
钛锆合金是由不同比例的钛及锆 （Zr） 组成。Zr 元素的添加对钛的铸造流动性影响小，同时可降低铸造的线收缩率、强化钛的力学性能、改善钛合金焊接性能[11]。另外，疏松多孔的钛锆合金支架可使其弹性模量与松质骨相似，具有良好的生物力学特性[12]。这种同等的弹性模量有助于消除可能造成种植失败的应力屏障效应。在机械/拉伸强度方面优于纯钛，满足了窄直径种植体内八角连接的机械强度需求。Kobayashi 等人比较了钛锆合金(0%-100% Zr) 与 Ti-6A1-4V 及 Ti-Zr-6Al-4V 的硬度和拉伸强度，研究发现随着 Zr 含量的增加，钛锆合金的硬度和拉伸强度增加，在 Zr 含量为50%时达到最大值，为纯钛的 2.5 倍；Ti-Zr-6Al-4V 的硬度也比 Ti-6A1-4V 的硬度大[13]。经过测试，钛锆合金 (13%-17% Zr) 的拉伸强度和屈服强度分别是纯钛的 1.4 倍和 1.6 倍[14]。该新材料的研发使咬合力大的区域、牙间隙不足或牙弓狭窄区域的窄直径种植体应用成为可能，尤其适用于下颌前牙区，减少了使用宽直径种植体时的骨增量手术需要[6, 15, 16]。然而，除需考虑机械强度外，仍应考虑其它影响种植体预后的因素以决定钛锆合金种植体中钛与锆的适宜比例，该方面研究目前未见文献报道。
2抗腐蚀性口腔环境中的金属极易发生腐蚀
腐蚀后会降低修复体强度、影响美观、对组织细胞产生损伤，甚至导致过敏、致癌等全身影响[17,18]。钛及其合金由于氧化膜的存在，在空气与电解质溶液中处于钝化状态，但在含氯化物的溶液中也会存在点蚀，使金属离子释放到周围组织[19, 20]。在不同的电解质溶液中，锆的抗腐蚀性优于其它金属[21]，但仍对 Cl-敏感[22]。锆无毒，无致敏性，且能稳定 β 相的金属钛[1]。另有研究表明，钛锆合金的表面氧化物组成的钝化膜比纯钛氧化膜的绝缘性更好，具有良好的稳定性[9]。此外，钛的含量、白蛋白、时间、环境 pH 值及 NaF 浓度也会影响钛锆合金的受腐蚀程度[23]。根据 Zhang 等人的研究，在人淋巴样细胞 (CEM) 和小鼠胚胎成骨细胞(MC3T3-E1) 环境下，钛锆合金 (12% Zr) 比纯钛、Ti-6Al-4V、TiAlMoZr、TiNbTaZr 和不锈钢的抗腐蚀性强[24]。
3表面性能
细胞与种植体相互作用的第一个阶段为接触、附着和锚着依赖性细胞的进一步贴附，骨细胞相容性对种植体与周围组织的整合及种植修复的最终成败都产生了极大影响[3]。纯钛与钛锆合金表面均较利于形成骨结合，但钛锆合金存在大量球状纳米级表面结构，纯钛表面极少。该结构可能与在受到酸腐蚀时，锆加强钛锆合金中氢化物的形成，促进氢的吸收有关[15]。
目前，对钛锆合金的表面活性已有较多研究。多个体外实验研究证实，钛锆合金种植体在模拟体液中有良好的骨细胞相容性和生物活性[ 3,25]。Sista 等人研究发现与纯钛相比，细胞更易附着于钛锆合金 (50% Zr) 上，成骨细胞/骨细胞分化进程在钛合金上更加迅速[7, 26]。在早期阶段钛锆合金种植体比纯钛种植体在垂直向骨引导方面有明显的延迟效应，而后期的表面成骨特性相似[16]。在迷你猪动物模型实验中，钛锆合金 (15% Zr)、纯钛与 Ti-6Al-4V 三者间，Ti-6Al-4V 的骨-种植体接触值（BIC）最低[8]。Gottlow 等人及 Wen 等人的研究结果表明钛锆合金 (13%-17% Zr) 比纯钛的转矩（RT） 值与骨结合区域大，BIC 值相似[4, 27]。狗动物模型中，钛锆合金 (15% Zr) 与纯钛的 BIC 值无统计学差异，两者均观察到安全良好的愈合[28]。另有实验表明，不同颗粒大小的多孔疏松钛锆合金(40% Zr)，颗粒越大，骨长入、骨充填越多，推出试验中粘结力越大[29]。由于钛锆合金种植体存在骨引导的延迟效应，其即刻种植即刻修复的临床应用有待进一步研究。
4生物相容性
在口腔环境中，若合金出现的游离金属离子浓度到达一定的范围，就会使细胞代谢产生变化，损伤组织细胞[30, 31]。在多种钛合金中，Ti-6Al-4V 由于良好的抗腐蚀性、机械性能和生物相容性而倍受青睐
[32]。然而，有报道显示合金中释放的铝离子和钒离子可能对人体健康产生远期影响[33]。Zr 位于元素周期表的ⅣB 族，与 Ti 相同，因此化学特性与 Ti 相仿[34]，组织反应研究显示 Zr 和 Ti 是不会对人体产生不良反应的无毒元素[23]。金属钛和锆的表面会在空气或处在开路的电解质环境下自发形成薄的氧化膜[35，这层氧化膜形成了金属与电解质之间的屏障。MG-63 成骨样细胞实验中，钛锆合金(13%-17% Zr)的生物相容性不比纯钛差[14]。王勇等人经过细胞毒性分析表明，钛锆合金的细胞毒性微小，不会产生过敏反应，无牙龈红肿、充血等不良反应，对人体危害极低，说明钛锆合金安全可靠[36]。Ikarashi 等人通过对大鼠观察研究 8 个月证实钛锆合金的生物相容性优于纯钛[37]。
5临床应用预后RoxolidTM是市场上第一个用于临床的钛锆合金种植体
含 83-87%的 Ti 和 13-17%的 Zr，与传统的Ⅳ级纯钛比较，RoxolidTM的拉伸强度提高了50%，骨结合性能相仿[6,16]。目前，国外已有对3.3mm 直径的钛锆合金种植体临床应用及随访观察的文献报道，但在国内仍未开展临床应用。
Barter 等人通过两年随访 20 名患者证实，钛锆合金 (13%-15% Zr) 3.3mm 窄直径种植体与Ⅳ级纯钛 3.3mm 窄直径种植体比较，预后良好，负重两年后平均骨水平改变-0.33±0.54mm (近中、远中分别为-0.32±0.61mm 和-0.34±0.63mm)，种植体周软组织健康，平均探诊牙周袋深度 2.21-2.89mm[2]。Al-Nawas 等人追踪 87 名覆盖义齿修复的患者6-12 个月，钛锆合金 (13%Zr) 3.3mm 窄直径种植体在骨水平改变、菌斑附着和龈沟出血方面均不会劣于Ⅳ级纯钛 3.3mm 窄直径种植体，钛锆合金与纯钛种植体成功率分别为 96.6% 和 94.4%[38]。Chiapasco 等 人 对 使 用 Straumann RoxolidTM3.3mm窄直径种植体修复的 18 名患者随访观察 2~12 个月的结果也显示了种植体良好的骨结合，成功率为 100%，种植体周围骨吸收 0~1mm[39]。Boynton等应用 93 枚 Straumann RoxolidTM3.3 mm 窄直径种植体修复 64 位患者，92 枚获得初期骨结合，负重后仅两枚种植体失败，使骨增量手术减少了83.0%，其中 55.9%的种植体位于扩大适应证的部位[6]。Benic 等人对 Straumann RoxolidTM3.3mm 窄直径种植体与 Straumann Bone Level Ti SLActiveTM4.1mm 直径种植体前牙及前磨牙单冠修复的患者一年随访显示边缘骨水平无明显差异，成功率均较高[40]。以上临床实验均显示了钛锆合金种植体具有较高的成功率，符合种植义齿的成功标准，表现出可接受范围的骨水平改建、牙周袋探诊深度、牙菌斑和龈沟出血及良好的骨结合，安全、可靠。由于钛锆合金良好的机械/拉伸强度，满足了 3.3mm 窄直径种植体内八角连接的机械强度需求，避免了纯钛窄直径种植体修复时由于外八角连接造成的牙冠颈部瓷体过薄易于发生冠颈部崩瓷的现象[2]，后期美观效果更佳。
6结束语
根据目前现有的研究，钛锆合金在体外实验、动物实验及临床实验中机械性能、抗腐蚀性、骨亲和力和生物相容性各方面表现均不比纯钛差，甚至在一些实验中表现出优于纯钛的性能。作为一种新型口腔修复材料，有利于提高患者的口腔修复质量，间接提高患者生存质量。然而，钛锆合金在口腔种植领域的研究、应用近几年才逐步兴起，其种植体表面处理、种植体基台及非窄直径种植体的临床应用仍有待进一步研究。钛锆合金窄直径种植体目前只在国外取得了短短四、五年的临床应用，国内仍未应用于临床，其
种植体精确度影响因素研究进展
种植体精确度影响因素研究进展
随着口腔种植的不断发展，种植修复以其不损伤临牙、异物感小和咀嚼效能好等优点，逐渐成为修复牙列缺损或缺失的一种重要方法，提高了患者的生活质量。近年来，以修复体为指导的种植理念的提出，进一步要求种植体植入时需要有准确的定位、精确的植入角度及深度，使种植修复达到解剖学、生物力学和美学上的预期目标。种植导板作为实现这一理念的载体，实现了数字模拟设计转化为临床实践的目标，近年来得到了极大的发展。评价种植体精确度对于种植技术和种植导板的应用有着重要的作用。本文就种植手术术前设计、种植导板制作、种植术后评价以及精确度评估过程中可能存在的误差等做一综述。
1.术前设计
1.1数据采集
近年来，随着影像技术的不断发展，锥体束CT（cone beam CT，CBCT）逐渐取代了传统的64排螺旋CT。在口腔种植领域，CBCT结合Simplant软件在设计手术方案、模拟种植以及制作手术导板等方面均取得了良好的效果。在牙体牙髓领域，CBCT对于根管数目、位置、路径等有着良好的显示效果四]。在口腔正畸学领域，CBCT在显示颞下颌关节与髁突的位置关系、测量支抗体模拟植入部位的骨量等方面有着良好的应用效果。CBCT之所以在口腔各个领域应用广泛并获得良好的应用效果，与其独特的数据采集原理密切相关。CBCT采集数据的原理和方式均与传统的64排螺旋CT不同：CBCT采用的是二维面状探测器，而传统螺旋CT采用的是线状探测器；传统螺旋CT扫描获得的数据是一维的，而CBCT依靠其具备的二维面状探测器，扫描获得的数据是二维的，重建后可直接得到三维图像，缩小了伪影。
1.2数据处理
将CBCT采集的数据导入第三方的种植体虚拟设计软件，可以将颌骨的CT数据导人其中进行三维重建，将每一例患者的颌骨解剖结构完整地重建出来。临床医生可以通过软件在矢状面、冠状面和横断面上清晰地显示颌骨解剖的具体形态，观察模拟种植位置与邻近重要解剖结构的位置关系，避开重要的解剖结构，减小手术风险，进而设计出模拟的手术方案。在以修复为指导的种植理念的引导下，可以先设计出种植体上部结构的具体位置，然后根据上部结构在牙列中的位置，进一步模拟设计种植体在颌骨中的具体位置、尺寸和方向。但是由于患者CBCT扫描时的移动、CBCT扫描层厚、口腔内金属修复体等扫描偏差，会对第三方软件设计的精确度产生一定的影响。目前，这方面的软件主要有Nobel-Guide&Nobel Procera、Simplant、Med 3D、StraumanncoDi-agnostiX等，其中又以NobelGuide和Simplant最为常见。
2.种植导板
种植导板是在种植手术前根据种植体的个性化设计制作的辅助导板，是将术前设计转变为临床实践的桥梁，可以实现种植术前的设计。根据制作方式的差异，种植导板可大致分为传统导板和CAD/CAM导板。传统导板一般是在石膏模型上完成，其制作简单、精确度欠佳。CAD/CAM导板的制作是建立在术前采集的CT数据基础之上的，具体步骤为：首先，将CT数据导入第三方软件并根据颌骨的解剖结构和咬合关系设计出上部结构的具体位置以及种植体植入方案；然后，根据设计方案在软件中设计种植导板；最后，将设计的导板进行加工制造。
CAD/CAM导板的制作工艺主要分为快速成型技术和数控技术。快速成型技术是将软件设计出的三维模型转化为片层信息，利用快速成型设备，通过光固、烧结和黏结等工艺将材料逐层添加制作出实体来。数控切削技术成型原理是依据CAD三维模型的驱动，在材料上切割，其实质是减材加工。数控切削技术制作的特点在于材料选择较为广泛，但在某些复杂结构导板的加工制作上存在着一定的局限。
3.术后评价
评价种植体植入后精确度的实质就是对比模拟植入的位置与实际植入位置之间的误差，而评价的关键就在于采集种植体植入后的位置信息，进而在软件中将评价指标进行误差计算。
3.1数据采集方式
种植术后的数据采集方式主要是依靠CBCT检查，将采集的信息导人第三方软件中，并与术前采集的CT数据进行配准，测定种植体实际种植部位与术前模拟设计部位之间存在的差异。该种方式的临床效果获得了国内外学者的肯定，但在稳定性上，采用CBCT检查受患者的主观影响较大，在扫描过程中颌骨及头部保持稳定不移动的患者在计算精确度时所得到的误差较小。所有影响图像质量的因素都可能导致分析结果的误差。
近年来，有国外学者采用摄影测量的方法进行误差对比，依靠拍摄角度的不同将采集的数据利用数学和几何学的方法运算分析，计算出实际种植体位点与术前设计位点之间的误差。也有国外学者利用三维重建的方法将种植后的模型佩戴上替代体后进行光学扫描，再与术前扫描的CT数据进行配准后，利用工程软件计算出种植体肩部、顶点以及植入角度的误差。这些非放射性数据采集方式虽然仍然处于实验室研究阶段，但其减少了患者拍摄CT的次数，缩小了患者受辐射的剂量，有可能成为数据采集方式转变的一个方向。
3.2评价指标
目前，国内外对种植体植入后精确性评价的研究较多，术前模拟设计种植体与实际种植体长轴之间的角度偏差常用来作为评价种植体精确度的指标，而在国内外文献资料中也多以种植体牙槽嵴植入点、根方顶点、深度距离以及角度误差这4项作为评价指标。尽管已有大量报道显示计算机辅助种植手术效果优于传统手术，但对于不同软件设计制作的种植导板也有差异。Sarment等报道，Simplant系统的角度误差为（4.5±2.0）°，牙槽嵴植入点和根方止点分别有（0.9±0.5）mm和（1.0±0.6）mm的偏离值。vail Assche等研究表明，NobelGuide系统的角度误差为（2.0±0.8）°，牙槽嵴植入点和根方止点的误差分别为（1.1±0.7）mm和（2.0±0.7）mm。D’haese等研究分析表明，根方止点偏差比牙槽嵴植入点偏差要大，而在风险评估中，牙槽嵴植入点极限值尤为重要，当水平偏差达1.86 IBm或垂直偏差达2.7 mill都可能造成解剖结构的损害。
4.误差分析
由于精确度评价涉及数据采集、种植导板制作、种植手术等一系列过程，因此过程中的每个环节都有产生误差的可能。现将可能产生误差的环节进行分析如下：（1）在进行CBCT扫描过程中，扫描层间距过大或患者在扫描过程中有移动。（2）在利用软件进行三维重建过程中，阈值选择不恰当，阈值太高易导致失真，太低会引入伪影致使图像不清晰，因此阈值的选择至关重要。（3）种植导板受CBCT图像数据及制作工艺影响，存在一定误差。（4）手术过程中产生的误差，包括手术过程中导板定位误差以及手术人为误差。（5）石膏模型扫描数据与CBCT扫描数据配准中存在的基点定位误差和软件配对误差。
5.展望
数字化时代的来临使CAD/CAM技术迅速发展，其与口腔领域的结合产物——计算机辅助种植导板，推动了种植技术的发展，使口腔种植术的安全性和成功率也不断提高，在多颗牙缺失甚至无牙颌的种植手术中得到了良好的应用效果。提高种植体的精确度将会逐渐成为口腔种植领域的研究热点。
种植义齿的上部结构与基台怎样连接
常用的连接方式有三类：
(1)粘接：采用磷酸锌粘固剂、自凝树脂等将上部结构粘固到种植体的基台上，如果此时义齿也已经与上部结构成为一体，则形成固定的冠、桥修复体。这种连接方式的优点是容易操作，固位效果好。缺点是一旦发生问题，须破坏修复体后方可拆卸。
(2)螺栓连接：上部结构通过预制的螺栓紧固在种植体基台上，患者不能自行摘戴，可以像固定义齿一样发挥作用，有问题医生可以取下，并且可以定期取下彻底进行龈面清扫。
(3)可摘连接：义齿以双重冠、各种附着体(杆卡式、栓道式、球卡式)、磁性附着体等取得固位力，患者可以自行摘戴，成为可摘式义齿。固位体的一部分往往仍需用固定方式与基台连接到一起。
单个种植义齿即刻负重的初步临床研究
摘要：目的：本研究的目的是评价本研究通过对单个牙缺失进行种植义齿修复，探讨其即刻负重后种植体的稳定性和种植体周骨吸收情况。材料与方法：选择牙列缺损病例8例，使用Ankylos种植系统，共植入8颗种植体，所有病例均即刻临时冠修复并负重。一个月后安装有久修复体。术后采用平行投照法拍摄根尖片，观察术后即刻、3、6、12个月种植体周骨水平变化情况。临床观察种植修复体的稳定性。结果：即刻负重的种植体均获得骨结合，临床检查种植体稳定性良好，无失败病例。术后X线结果显示存在少量的骨吸收，12个月的骨吸收范围0.07-2.0mm。讨论：结论：初步研究表明单个种植义齿即刻负重可以获得良好的骨结合，且骨吸收不明显。
关键词：单个牙种植，即刻负重，骨结合
Branemark及合作者（1977）提出种植体要获得良好的骨结合，应保证其至少有6个月的不受干扰的愈合期。然而，精细外科技术的开展、种植体结构设计的改良及种植体表面处理技术的改进，种植体骨结合时间缩短成为可能。特别是无牙颌病例种植覆盖义齿的即刻修复-即刻负重成功临床应用，为牙列缺损即刻种植修复提供了依据(1)。
本研究通过对单个牙缺失进行种植义齿修复，探讨其即刻负重后种植体的稳定性和种植体周骨吸收情况。
材料和方法
一、临床资料
（一） 病例选择：选择年龄在18岁以上，符合种植条件（全身及口腔健康状况良好，无不良嗜好等）的牙列缺损病例8例，其中男性3例，女性5例，患者年龄23-55岁，平均年龄39岁。
（二） 种植系统选择：本研究选择Ankylos种植系统（Friadent，Mannheim，Germany）。种植体为全螺纹，柱形，酸蚀喷砂表面处理，穿粘膜高度为2mm。
（三） 评价方法：
1． 放射学评价：平行投照法拍摄根尖片，观察术后即刻、3、6、12个月种植体周骨水平变化情况。
2． 临床观察种植修复体的稳定性。
二、种植外科过程
（一）常规种植程序：无菌技术，局部浸润麻醉等。
（二）手术切口设计：选择牙槽嵴顶偏舌侧切口（图1）。此切口有利于维持牙间乳头位置和形态。
（三）植入骨床处理（图2）：进行植入部位骨平整，形成平面。
（四）确定种植体的位置和轴向，逐级备洞。攻螺纹。根据骨的质量可以不攻螺纹，此时可利用种植体半自攻性，旋入种植体，这样可以保证获得良好的初期稳定性（图3）。
（五）连接基台：种植体植入后，将基台与之连接，缝合切口，一周后拆线（图3,4）。
三、种植修复过程
（一）制作临时冠：使用3M临时树脂冠，内衬自凝树脂。
（二）安装临时冠（图5）：术后即刻安装临时冠。根据牙龈厚度，冠边缘位于牙龈上1mm。临时冠与对颌牙保持最小接触。
（三）制作永久修复体：术后4周，去除临时冠，取印模，制作永久修复体（金属烤瓷或全瓷冠）。
（四）安装永久修复体：一个月后安装有久修复体。等同于常规种植修复。
人工种植牙载药方式及材料的研究进展
人工种植牙载药方式及材料的研究进展
人工种植牙以“骨结合”理论的确立为起点，已有50年的历史。在半个世纪的发展过程中，人工种植牙的临床远期成功率不断提高，已成为牙列缺损和缺失的主流修复技术，被称为“人类的第三副牙齿”。然而，骨质疏松症、糖尿病等全身系统性疾病及口腔颌面部缺损、炎症等局部因素会使人工种植牙的骨结合产生时间上的延迟和/或质量上的下降，严重影响了这类患者的种植牙成功率。
传统的全身辅助给药方法存在用药量大、不良反应大、局部效果欠佳等诸多缺点，因此，如何通过人工种植牙自身载药并局部释放来改善疾病状态下受损的骨愈合能力、促进种植体早期骨结合、提高种植成功率成为国内外学者研究的热点。本文通过对近年来人工种植牙载药方式及材料研究现状及进展进行总结，以期为下一步的研究提供参考。
1.人工种植牙表面载药方法
金属钛具有良好的机械加工性、抗腐蚀性和生物相容性，是目前最理想的牙科种植材料。通过物理、化学等方法对钛种植体表面进行改性以提高其早期骨结合能力一直以来都是国内外学者研究的热点。近年来，如何在钛种植体表面进行局部药物加载成为一个新的研究方向。
1.1人工种植牙表面载药的载体
（1）二氧化钛纳米管：二氧化钛是一种天然存在于自然界中的半导体物质，具有催化活性高、化学性能稳定、生物相容性好等优点，广泛应用于工业、食品、环保等行业。随着纳米技术的迅猛发展，纳米级的二氧化钛以其良好的理化性质和生物相容性成为生物医学领域关注的热点。Ziwilling首次将二氧化钛纳米管作为一种生物材料进行报道，至此拉开了二氧化钛纳米管作为局部用药载体研究的序幕。
钛基人工种植体表面二氧化钛纳米管的制备所采用的方法是阳极氧化法。阳极氧化法又称硬质阳极氧化，是一种传统的金属表面处理方法，属于电化学范畴。它是以钛基体为阳极，以银、铅、铂等金属作为阴极，在特定的电解液中施加一定的电压电流进行电解，从而在钛基体表面形成一层氧化钛膜的方法。通过调节电压参数，阳极氧化法可在钛基体表面构建出均一可控的二氧化钛纳米管阵列结构，这种高度规则的多孔状表面形貌由大量与基体表面相垂直的纳米级管状结构组成，具有良好的物理、化学性能及生物相容性，不仅能抑制钛种植体表面金属离子的释放，增强耐磨性和耐腐蚀性，更为重要的是其纳米级的管状结构可容纳药物，成为良好的局部药物载体。
二氧化钛纳米管的纳米级表面形貌提供了较大的表面积及体积来吸附和容纳更多的药物到其表面及管腔内部，有效增加了药物的局部加载量，而其管状结构又可限制已加载的药物从其表面及管腔内部释放的速度，从而延长了药物释放时间达到缓释的效果。因此，通过改变阳极氧化时的电压参数制备不同长度和直径的二氧化钛纳米管阵列可以调控其药物的加载量及释放时间。
（2）多孔钽：钽是一种稀有的过渡金属元素，由瑞典化学家Ekeberg首次发现并命名，原子序数为73。钽金属富有极强的延展性，熔点近3000℃，硬度高达6.5莫氏，除氢氟酸、三氧化硫、发烟硝酸、热浓硫酸和热强碱外，能抵抗其他所有酸环境，表现出极好的抗腐蚀性。良好的理化特性使钽金属广泛应用于电子、化工、原子能、航空航天等行业。除此之外，金属钽还具有良好的生物相容性，应用于生物医药领域已达半个多世纪之久，是理想的骨植入材料。
多孔钽是一种具有开放孔隙的三维十二面体结构生物材料，Kaplan通过高温降解聚氨基甲酸酯得到多重的十二面体网状结构的碳骨架，再采用化学气相沉积法将钽粉附着至低密度的碳骨架上，去除碳骨架后得到了三维孔隙结构的类松质骨样多孔钽。该多孔钽钽层厚度约40-60μm，致密度接近100%。随后美国的Implex公司开发了商品名为Hedroce的多孔钽骨植入材料，孔径约400-600μm，孔隙率为75%-85%。2003年Zimmer公司将其并购后更名为骨小梁金属（trabecular metal，TM）。
多孔钽人工种植牙主要包括多孔钽涂层种植体和多孔钽种植体两类。多孔钽涂层种植体是采用化学气相沉积法将98%的钽和2%的玻璃碳支架制备成的多孔钽涂层作为钛或钛合金种植体的中间部分，然后通过激光焊接技术将其与种植体的颈部和根尖部相接的一种种植体类型。多孔钽种植体是将直径10-25μm的金属钽颗粒通过选择性激光熔融技术制备成的平均孔径为500μm，孔隙率为80%的十二面体微体系结构，并可根据不同需要制备不同直径和高度的多孔钽支架。
钛及钛合金种植体表面的多孔钽孔隙结构与天然骨组织相似，为肉芽组织的快速长入和血管生长因子的产生提供了良好支架，从而有助于新生内皮血管的形成。而多孔钽的高孔隙率结构增加了其表面自由能和亲水性，有助于蛋白的吸附进而促进成骨细胞的黏附、增殖和分化。因此，多孔钽种植体能够促进种植体与周围骨组织的早期骨结合，提高人工种植牙的早期稳定性。除此以外，多孔钽种植体表面开放的微孔形貌有利于负载各种药物和细胞因子，展现出人工种植牙局部载药方面的巨大潜力，对提高伴全身慢性疾病种植修复的初期稳定性和远期骨结合具有重要的意义。
（3）钙磷涂层：钙磷涂层是在37℃温度和pH7.4的生理条件下，将钛基种植体浸入到模拟体液中，使模拟体液中的钙磷在种植体表面经异相成核、生长形成的种植体表面涂层。该涂层具有良好的生物相容性、生物降解性和骨传导性，已广泛用作药物、蛋白、生长因子等生物活性分子的缓释载体。钙磷涂层的制作方法被称为仿生共沉积法，在药物、蛋白及生长因子等生物活性大分子与钙磷涂层共沉积的过程中，模拟体液的用量、药物的质量浓度、蛋白质的等电点等多种因素均会对涂层的载药率产生影响。而药物等生物活性分子在仿生共沉积钙磷涂层内的释放方式主要有药物自身溶解扩散和钙磷涂层溶解释放两种，其释放行为受涂层载药率、降解速度以及药物在涂层中所吸附位置的影响。
（4）壳聚糖：壳聚糖又称脱乙酰甲壳素，由甲壳素脱乙酰化获得，是一种带有大量阳离子的高分子碱性多糖聚合物。甲壳素是自然界唯一一种带阳离子的能被生物降解的高分子材料，广泛存在于某些真菌的细胞壁及昆虫、甲壳纲动物和海洋无脊椎动物的外壳中，是制造壳聚糖的原材料。作为自然界中含量仅次于纤维素的第二大天然多糖，壳聚糖具有良好的生物相容性、生物降解性和低免疫原性，能够抑制细菌增殖、促进骨细胞的粘附分化，是一种应用非常广泛的生物多功能材料。作为一种天然的高分子生物聚合物，壳聚糖除了具有良好的生物相容性和生物降解性之外，还具有黏膜粘附性，即在溶胀状态时吸附到软组织上的能力。这些特性使壳聚糖特别适合包载基因、蛋白、多肽等生物活性大分子，成为理想的药物、抗原、疫苗等的缓释载体。
壳聚糖作为各种药物的缓释载体已使用了几十年，到目前为止被广泛地应用于口腔、颌面部、胃肠道等部位的局部药物治疗。研究表明，作为药物的缓释载体，壳聚糖不仅可降低所载药物生物活性成分降解产生的毒副作用，而且可通过控制药物释放、促进药物吸收增强疗效。壳聚糖作为人工种植牙表面载药的载体主要是应用其带正电荷的特性，通过层层静电自组装技术与带负电荷的肝素、藻酸盐、透明质酸等物质发生阴阳离子的静电吸附作用，交替沉积在种植体表面形成电解质复合薄膜，进而实现药物的有效加载和持续释放。
（5）聚乳酸-羟基乙酸共聚物：聚乳酸-羟基乙酸共聚物（polylactic-co-glycolic acid，PLGA）是由乳酸和羟基乙酸两种单体随机聚合而成的一种可降解的功能性高分子有机化合物，已被美国食品药品监督管理局作为药用辅料收录进美国药典。PLGA可在体内降解为乳酸和羟基乙酸，经三羧酸循环代谢后最终以二氧化碳和水的形式排出体外。因此，PLGA安全无毒，具有很好的生物相容性和生物降解性。良好的生物相容性、生物降解性和成囊成膜性使PLGA广泛应用于生物医学工程的各个领域，成为制作人工导管、药物载体及组织工程支架的理想材料，其中作为药物缓释载体的PLGA微球是研究的热点。
PLGA微球体系具有降低药物毒性、控制药物释放、延长药效时间的特点，可加载脂溶性、水溶性及蛋白类生长因子等药物，其降解速率与释药性能受分子质量、构成比例、微球体积、表面形态及环境温度等因素的影响，因此可根据不同的目的制作不同载药率和释药性的PLGA微球。PLGA载药微球作为种植体植入前种植窝内促骨结合及抗炎药物缓释载体应用较普遍，而将化学修饰后的PLGA载药微球与种植体结合构建钛-载药纳米复合材料的研究也取得了突破性进展。
1.2人工种植牙表面载药的药物加载方法
（1）物理吸附法：物理吸附法是将药物材料自然附着于种植体表面的一种结合方法，该方法受种植体表面结构的影响，最常用的物理吸附法主要有浸泡法和冻干法。浸泡法是应用最广泛的一种药物加载方法，该方法简单方便，但同时存在药物装载剂量和浓度不易控制、装载效率低、药物浪费多等缺点。冻干法是将加载药物配制成一定浓度的溶液在真空中冻干的一种药物加载方法，该方法不改变药物的生物活性，通过控制滴加溶液的剂量来控制加载药物的总量，实现了药物加载剂量的可控性。
（2）共价键结合法：共价键结合法是一种通过特定化学反应将药物等生物活性分子以共价键的方式连接到种植体表面的方法。该方法一般通过三种途径实现：①钛表面氨基硅烷化后将所加载生物分子连接到种植体表面。②将多巴胺偶联到钛表面，使所加载生物分子与多巴胺的胺基反应后连接到种植体表面。③利用含磷酸基团的共聚物与钛表面作用，然后连接所加载生物分子至种植体表面。与物理吸附法相比，共价键结合法吸附力大，结合牢固，稳定性好，而其不足之处也正在于生物活性分子与种植体表面牢固的结合使其不能被直接释放到种植体的周围，限制了所加载药物的生物活性。
（3）仿生共沉积法：仿生共沉积法是在生理性的温度和酸碱度条件下，将钛基种植体浸入到含有药物、蛋白及生长因子等生物活性分子的模拟体液中并将其整合到磷灰石晶体内部共沉积到钛种植体表面的一种种植体表面改性方法。该方法在模拟人体生理温度和血浆无机离子环境的条件下，实现类骨磷灰石钙磷涂层与生物活性分子的共沉积，形成整合有生物活性分子的钙磷涂层。这种方法解决了药物等生物活性分子简单物理吸附到种植体表面时存在的突释问题，同时也避免了化学共价结合中的化学试剂对生物活性分子性能的影响。
（4）层层自组装技术：层层自组装技术（layerby-layer self-assemble，LBL）又称静电自组装技术，DecherG等最先提出并应用，是一种基于聚电解质阴阳离子所带正负电荷间相互作用的分子静电自组装技术。该技术的基本原理是在带电基板表面通过静电相互作用，依次交替吸附上带异种电荷的聚电解质，沉积形成自组装多层聚电解质复合物涂层。LBL技术简单易行，在常温水溶液中交替浸泡就可实现药物的加载，最大限度的保留了所加载药物的活性，而且不受种植体形状的限制。更为重要的是，通过控制溶液吸附循环次数可有效控制自组装涂层的层数，进而实现药物的缓释控释。到目前为止，LBL技术可组装核酸、蛋白、脂质等生物活性分子。
（5）复合涂层法：复合涂层法是将生物活性分子与人工种植体表面涂层进行复合进而改变种植体生物活性的一种种植体表面改性方法，通常是将蛋白、生长因子、生物活性药物等有机物质作为添加剂加载到钛种植体的表面涂层中，形成良好的生物活性界面，达到降低感染率、加速骨形成的目的，是种植体涂层技术的研究方向之一。当把具有复合涂层的种植体植入体内后，涂层上所加载的生物活性分子可被缓慢持续地释放到周围组织中，达到药物缓控释的目的。
2.人工种植牙内部载药
人工种植牙表面载药在载药载体、结合方法、药物种类等多方面均取得了突破性的进展，在促进种植体早期骨结合、减轻种植体周围炎等并发症、提高种植修复远期成功率方面发挥了积极作用。然而不可否认的是，人工种植牙表面载药在药物加载剂量、种类以及药物加载的可重复性方面还存在一定的局限性，而人工种植牙内部载药的研究成为国内外学者试图解决这一问题的新途径。Sykaras将重组人骨形态发生蛋白2加载于胶原海绵并置于中空的种植体内后，将种植体植入犬的下颌骨，实验证实从种植体尖端的扩散孔释放出的重组人骨形态发生蛋白2促进了种植体表面与犬下颌骨之间的骨结合。
王贻宁教授设计并制作了一种牙种植体载药基台，该基台由三部分构成，包括上部的储药仓、下部的连接部和用来封闭储药仓的封盖，其周壁设有药物流通孔。实验证实该种植体载药基台具备较好的药物流通性，加载药物后具有较好的体外抑菌效果，可用于牙种植体周围炎的预防与治疗。刘洪臣提出并设计了一种能全身给药的人工种植牙种植系统，该系统由网状种植体、储药囊和封盖螺丝组成，通过封盖螺丝将储药囊封闭在网状种植体内，随着封盖螺丝的旋紧压迫使储药囊内的药物释放到种植体周围的骨组织，进而吸收扩散到局部或全身。该人工种植牙给药系统具有便于更换装置、易于自我调节和控制、可根据不同的疾病给予不同的药物等特点，这一设计的提出为人工种植牙载药方法的研究开辟了新的方向。
3.总结
随着技术的不断进步和材料的持续更新，人工种植牙载药研究取得了突破性的进展，各种能够加载药物的种植体应运而生，已逐渐由基础研究向临床应用转化，提高了有骨质疏松症、糖尿病等全身系统性疾病及口腔颌面部缺损、炎症等局部因素患者的种植牙成功率。相信随着研究的不断深入，人工种植牙载药系统会更加完善，从而进一步扩大其在口腔种植治疗中的应用。
局部载药涂层预防种植体周围感染的研究进展
局部载药涂层预防种植体周围感染的研究进展
纯钛材料的牙科种植体10年成功率已达到90%以上，然而种植失败的情况也时有发生。研究表明，在种植手术5年后，种植体周围感染发生的比例高达14%，种植体周围感染是导致种植失败主要原因之一。菌斑生物膜的形成是种植体周围感染发生、发展的始动因素，并且一旦形成将很难清除。研究表明杀灭以菌斑生物膜形式存在的微生物所需抗菌剂的浓度为杀灭浮游微生物所需浓度的1000倍。因此，预防种植位点早期感染的发生十分重要。
有学者建议术前预防性给予全身抗生素治疗，以降低术后感染的风险。然而抗生素全身给药具有靶位点药物浓度低，全身毒副作用等不足。所以寻找有效的方法赋予种植体表面抗菌性能对于预防术后感染，进而提高种植成功率至关重要。目前关于钛种植体表面抗菌改性研究中，局部载药涂层因全身毒副作用小、抗菌性强等优势而备受关注。
1.局部药物载体
1.1羟基磷灰石载体
羟基磷灰石（HA）的组成和晶体结构与骨矿物质相似，具有良好的生物相容性和骨传导性，将其作为治疗骨科疾病的骨替代体已得到广泛应用。18世纪初期，LeGeros等首次利用凝胶法在常温下制备获得片状HA，避免高温分解和热应力过大等制备缺陷，同时证明其作为药物载体的可行性。近年来，学者提出一种新的基于分子水平单体无机聚合反应的溶胶一凝胶法，将单体在分子水平混合，然后在低温下反应，生成多组份的材料。利用该方法制备HA时可将药物掺入钙磷酸盐成分或者液相介质中，而非将药物载入材料表面或孔隙内，与传统的HA局部载药涂层相比，可在一定程度上控制药物的释放速率。
在过去的十几年间，学者进行了大量关于HA作为抗生素载体的研究。通过大量体外及动物实验已经证实，载抗生素HA可以作为种植手术中控制感染的预防性措施，同时也可作为一种骨组织感染的治疗手段。随着研究的逐渐深入，骨形态发生蛋白（BMP）、β转化生长因子、抗炎药、抗肿瘤药甚至激素类药物也被载入HA而进行成骨、抗炎、抑制肿瘤细胞生长等方面的研究。但是随着临床应用的增加，HA涂层表现出一定的局限性。由于磷酸钙在体液中有一定的溶解性，植入一段时间后可能发生涂层崩解，导致骨结合失败。脱落的涂层颗粒在种植体周围积聚后，激发多种吞噬细胞反应，破骨细胞活跃引起骨吸收，导致种植体松动;涂层脱落使细菌容易侵入，甚至引发种植体周围炎。因此为提高药物载体与钛基底的结合力，二氧化钛纳米管（TNT）以及TNT-HA复合涂层逐渐被国内外学者所关注。
1.2二氧化钛纳米管载体
自从Zwilling等对TNT首次报道以来，学者进行大量实验，探究TNT在生物医学领域的应用。研究发现理化性能良好的TNT作为局部药物载体在人体植入装置表面改性方面具有很大的应用价值，例如整形外科移植、血管支架和牙科种植体等。Popat等2007年报道了TNT作为牛血清蛋白及溶菌酶载体的可行性。Dittmar等在血管支架材料表面制备出具有良好生物相容性的TNT，并将其作为紫杉醇载体，体外释放实验中观察到紫杉醇的缓慢、持续释放，证明了TNT可以作为药物缓释载体。此外，已有研究证明TNT作为抗菌剂载体时，抗菌剂不仅沉积于材料表面，甚至有一定数量的药物渗透进入纳米管。将庆大霉素，银离子，氧化锌等抗菌物质载入TNT中，可明显抑制种植体表面细菌的黏附和生长。研究显示，通过阳极氧化法和水热处理法在钛种植体表面分别得到锌、TiO2纳米粒子掺杂的TNT涂层，通过改变反应条件调整金属的掺入浓度，这些掺杂金属的TNT涂层具有良好的抗菌活性和促进骨髓干细胞成骨分化进而增强骨结合的作用。
HA与TNT作为药物载体时，在控制抗菌剂的稳定和持久释放方面仍待完善。植入早期药物的突释现象通常难以避免，此时药物的大量释放可以预防细菌的黏附，但也会导致局部药物浓度过高和药物的浪费。随着时间的延长，释放入周围组织的抗生素急剧减少而可能导致耐药菌的产生，甚至产生细胞毒副作用。药物的释放速率由载体的表面形态、几何尺寸和药物分子的大小共同决定。有研究通过控制抗菌剂的形貌、大小或通过改变载体的结构为抗菌剂释放提供“开关”等方法控制释药速率，但目前均尚未应用于临床。此外，作为骨内种植体，如何在发挥抗菌性的同时促进周围骨结合则是种植体表面改性的另一研究热点。近年来，研究表明骨髓干细胞的分化对生长因子的作用时机具有极强敏感性，将载有BMP或TGF-β等生物分子的材料植入即刻，药物便可作用于周围细胞，然而此时产生的药效却不利于骨髓干细胞的分化。因此，如何更加精确地控制局部载药系统的释药速率，研究者们提出了新的思路，通过构建一种生物降解性药物载体，以载体内聚合物分子对周围环境中刺激因素的反应为基础，通过改变聚合物的降解速率来调控药物释放动力学。
1.3生物降解性载体
水凝胶是一种三维交联的亲水性聚合物，可用于负载多种生物分子。同时，在骨形成和改建过程中机体会表达多种金属基质蛋白酶（MMP）。研究中选择可被MMP降解的多肽序列，经药物修饰后与水凝胶进行交联反应，在MMP的酶切作用下，随着多肽的降解，所载药物得以释放。此外，pH-敏感性的药物载体可根据周围组织酸碱性而改变自身降解速率进而调节释药速率。例如在治疗以酸性微环境为特征的骨髓炎时，可将抗生素载入HA后在材料表面合成一层pH-敏感性的聚乳酸-羟基乙酸共聚物微球，这些微球在周围微环境酸碱度变化的刺激下发生构象改变，与单纯加载抗生素的HA涂层相比，能够更加精确地控制释药速率。口腔菌斑生物膜也表现为偏酸性的微环境，研究者用pH-敏感性的嵌段共聚物纳米粒子作为抗菌素载体治疗相关感染，抗菌效果显著提高。
2.各类抗菌剂
2.1传统抗生素
自20世纪七十年代，抗生素就被掺入骨水泥中，研究发现掺有抗生素的骨水泥联合全身抗生素预防给药可以控制骨水泥粘接全关节术后无菌性松动、深部感染等并发症的发生。因此，学者开始尝试在钛种植体表面制备载抗生素涂层。庆大霉素具有热稳定性、抗菌谱广等特征，是钛种植体表面制备载抗生素涂层常用的抗生素之一。甲硝唑作为临床常用的治疗厌氧菌感染的药物，也被用于种植体表面抗菌涂层的制备与研究中，体外实验证明载甲硝唑抗菌涂层对牙龈卟啉单胞菌抗菌效果显著。随着研究的不断深入，各种载药释药系统不断改善，但是获得能在有效浓度内长期释放抗生素的抗菌涂层仍有难度，单纯的物理吸附法载药会导致抗生素的突释，将抗生素改性后与载体共价结合可以获得长期抗菌能力，但又存在低于最小抑菌浓度范围下长期释放药物，进而产生新抗生素耐药菌的风险。
2.2非抗生素类有机抗菌剂
考虑到非抗生素类有机抗菌剂产生耐药菌的低风险性，氯己定、氯二甲酚等广谱抗菌剂，在日常生活中得到广泛应用。氯己定为双胍类化合物，对G+、G－细菌和真菌都具有较强的抗菌作用，可明显减少口腔菌斑生物膜的形成。研究表明氯己定可以吸附到钛表面的HA涂层或氧化层，并且对金黄色葡萄球菌、表皮葡萄球菌等有良好的抑菌作用，然而其生物相容性仍有待进一步探索研究。
2.3金属抗菌离子
在自然界中一些金属离子本身具有抑制或杀灭微生物的作用，无机抗菌剂银、锌、铜已被用于制备种植体表面抗菌涂层。研究发现在生物陶瓷中掺银离子可显著抑制细菌在材料表面黏附，高浓度银离子杀菌效果极强;掺银离子TNT对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌等具有良好的抗菌性，同时还可增强二氧化钛光催化抗菌性。近年来纳米银抗菌材料的研究逐渐兴起，该材料具有极强的抗菌性，起效快，作用时间长，且不易耐药。但随着研究的不断深入也暴露出一些问题，如银离子的富集对人体和哺乳动物的危害等。因此载银抗菌材料的应用范围和使用剂量仍需进一步探索。锌离子已被证实具有抗菌作用，我们课题组通过水浴法制备载氧化锌纳米粒子的TNT抗菌涂层，发现该涂层既能抑制细菌在种植体表面的黏附，又可促进骨髓干细胞的成骨向分化。
2.4抗菌肽
抗菌肽是多细胞生物自身防御系统产生的具有高效广谱抗菌活性的小分子肽，具有抗菌谱广、不易产生耐药性等特点。许多学者甚至认为阳离子抗菌肽可能成为传统抗生素的潜在替代品。近年来研究表明生物体内的天然抗菌肽可作为人工合成抗菌肽的模板，通过物理浸润或共价结合等方式将人工合成的抗菌肽Tet-213、Tet-20、HHC-36和GL13K等掺入种植体表面的药物载体，在体内、外实验中均表现出良好的抑菌性与组织相容性。HHC-36是一种时效性很高的广谱抗菌剂，已成为目前大量定量构效关系研究的对象。将其掺入HA或TNT内，均可有效抑制金黄色葡萄球菌感染发生。学者将HHC-36的C末端进行修饰后的抗菌肽命名为Tet-213，物理浸润法将Tet-213载入钛表面多孔HA中，该载药涂层对金黄色葡萄球菌和铜绿假单胞菌抑菌性强，并且未发现对MG-63人骨肉瘤细胞的细胞毒性作用。将人唾液腺分泌蛋白中的部分氨基酸序列人工修饰后获得阳离子抗菌肽GL13K，研究证明GL13K可与细菌内毒素结合进而阻止其发挥作用，经其修饰的种植体具有良好的理化性能和组织相容性，对铜绿单胞杆菌、大肠杆菌具有良好的抗菌性。
种植体表面构建局部载药抗菌涂层旨在通过表面修饰赋予种植体抗菌性能，预防术后感染或对种植体周围炎进行早期干预治疗，大量的体外实验甚至临床前动物实验已经证明这些抗菌涂层的抗菌效果明显优于传统的全身抗生素治疗。但目前相关临床研究的实施面临诸多困难，相信随着材料学的发展以及生物研究技术的进步，一定会有安全而高效的改性技术应用于临床。
来源：李涛,王娜,张振庭. 局部载药涂层预防种植体周围感染的研究进展[J]. 北京口腔医学,2017,(05):297-300.
生物活性种植牙的研究
生物活性种植牙的研究
人工种植牙植入后与周围组织的界面结合直接关系到种植的成败，生物活性材料的出现为解决界面结合开辟了一条新途径，在此基础上国内外学者设计出各种形状和复合材料的种植牙。本文对此作一简要综述。
人工种植牙植入后其稳定性是种植成功的关键，对其与组织界面的形态学观察是判断能否达到种植成功的基本手段和重要指标。
Branemark于本世纪60年代末提出了骨整合（Osseo＿integration）的概念：即指种植牙与具有活性的骨组织产生持久性的骨性接触，界面无纤维介入
［1］。钛是最早应用于临床的种植材料之一，Young等以钛种植牙植入动物骨内，获得了良好的骨性结合界面，即骨整合
［2］。临床应用研究也证实，钛种植牙和骨能达到较高的骨整合
［3］。近年来，兴起利用种植体表面微结构技术来解决界面的结合问题。该技术的共同点在于让种植体表面形成微孔，待周围组织长入孔隙后，形成组织与种植体相互交织的界面，从而使多孔表面与骨间产生机械锁结力（mechanical interlock），增加了种植牙的稳定性，张辉秋等人的实验也证实了这一点
［4］。生物活性材料（bioactive materials）的出现，为解决界面结合开辟了一条新途径。这类材料通过表面可控制的有选择的化学反应，能与组织形成生物化学性结合。骨内种植材料中，普遍认为磷酸钙类和生物玻璃类是生物活性材料，杨小东等（1987）测试了表面光滑的致密型生物活性玻璃陶瓷和锆羟基磷灰石陶瓷与骨界面的剪切强度，其结果比对照的钴铬钼合金要高出7～9倍［5］，提示有化学性结合形成。Kay（1988）进一步提出了生物结合Biointegration）的概念，即不需要机械锁结就可提供足够结合强度时才是生物结合［6］。近20年来，国内外学者综合各种材料的优点，设计出多种形状和复合材料的种植牙，其中生物活性人工种植牙适应口腔种植学发展的方向，具有广阔的应用前景。目前，主要应用于临床及处于研究热点中的生物活性种植牙有：钛芯表面喷涂羟基磷灰石（HA）种植牙、钛芯生物活性玻璃陶瓷种植牙、钛芯与骨形成蛋白复合种植牙、微孔钛生物活性陶瓷与骨形成蛋白复合种植牙、氮化钛种植牙。本文拟对生物活性种植牙与骨间的界面结合情况及组织学反应作一简要综述。
种植义齿的上部结构与基台是怎样连接的
种植义齿的上部结构与基台是怎样连接的
常用的连接方式有三种：
一、粘接：采用磷酸锌粘固剂、自凝树脂等将上部结构粘固到种植体的基台上，如果此时义齿也已经与上部结构成为一体，则形成固定的冠、桥修复体。这种连接方式的优点是容易操作，固位效果好。缺点是一旦发生问题，须破坏修复体后方可拆卸。
二、螺栓连接：上部结构通过预制的螺栓紧固在种植体基台上，患者不能自行摘戴，可以像固定义齿一样发挥作用，有问题医生可以取下，并且可以定期取下彻底进行龈面清扫。
三、可摘连接：义齿以双重冠、各种附着体（杆卡式、栓道式、球卡式）、磁性附着体等取得固位力，患者可以自行摘戴，成为可摘式义齿。固位体的一部分往往仍需用固定方式与基台连接到一起。
神经生长因子对促进种植体骨结合的研究进展
神经生长因子对促进种植体骨结合的研究进展
种植体－骨界面的结合是牙种植修复成功的前提，然而许多研究表明种植体周围成骨细胞分化障碍和新骨形成受损等影响到种植体-骨界面的正常愈合，使得种植术后需要较长的愈合和修复时间，而且也有研究认为种植体与天然牙不仅在生物力学方面，还在神经生理方面存在显著差异。
近年来，越来越多的学者使用外源性促骨结合物质促进种植体骨结合，但许多外源性物质（如成纤维生长因子等）在体内很容易被酶水解，在体内生物半衰期短。因此，制作长效足量的生物制剂、改良种植体表面及内部结构并应用于临床，将成为研究的热点。NGF（Nerve growth factor，NGF）是一种具有营养神经元和促进神经突起生长双重生物学功能的神经细胞生长调节因子，对中枢及周围神经元的发育、分化、生长、再生和功能特性的表达均具有重要的调控作用，它能够有效地促进种植体周围骨结合。
1.NGF的分子学结构及生物学效应
1952年Levi-Montalcini发现的第一个神经营养因子为NGF，它是一种由3种不同类型的蛋白质组成的复合物。其受体分为两类，一类是高亲和力受体TrkA，它与NGF结合后能引起该受体分子在细胞表面发生二聚体化，激活受体细胞酪氨激酶活性而产生作用，属功能性受体；另一类是低亲和力受体（LNGFR），即p75受体。p75受体与NGF结合后不能直接活化内源性激酶，而是作为调节因子，增加TrkA与NGF的结合，同时它也可以调节细胞凋亡和迁移。NGF生理作用的发生与高亲和受体密切相关。
NGF和细胞膜受体结合形成NGF-NGF受体复合物，该复合物经内化后被运送到胞体，通过细胞内蛋白激酶系统，激活翻译机制，诱导合成多种多样的蛋白质，从而引起一系列生物学效应，如促进神经突起增加，结构蛋白增加等。
2.NGF受体相关的信号转导机制
NGF通过激动特异性受体原肌球蛋白激酶受体A（TrkA）（一种典型的酪氨酸激酶受体）来发挥其生物学作用。TrkA能通过其酪氨酸激酶区的酪氨酸磷酸化转导NGF信号。TrkA激活细胞内核所需要的蛋白酶（即靶蛋白）主要包括Ras-丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）、磷脂酰肌醇3-激酶（PI3K）、细胞外信号调节激酶（ERK）和磷脂酶C（PLC）。NGF结合并激活低亲和力的非选择性的p75神经营养因子受体（p75NTR）。该受体由400个氨基酸构成，是一种调节TrkA信号的跨膜糖蛋白。其N末端在膜外部分是NGF的结合部位，NGF结合p75NTR后激活附加的信号通路，在缺乏TrkA表达的情况下，通过激活信号通路发生激酶信号级联反应，其最突出的功能是引导细胞凋亡，也有研究证实p75具有一些其他功能（包括促进细胞存活、神经轴突生长及细胞迁移等）。
研究已证实成骨细胞膜上有NGF的低亲和力受体（p75），骨源性和外源性的NGF都可与之结合激活高亲和力受体（TrkA），引起成骨细胞发生磷酸化，从而增强骨细胞活性，使成骨能力增加，促进骨的修复愈合。
3.NGF促进骨愈合的途径
成骨细胞的主要功能是合成分泌骨基质，并促进基质矿化形成骨组织。成骨细胞的生长分化大致经历三个阶段：生长增殖期；基质形成、成熟期，以碱性磷酸酶活性的升高、Ⅰ型胶原分泌为特征；基质钙化期，以骨钙蛋白分泌、钙离子沉积为特征。
研究发现外源性NGF的加入可以直接促进骨髓基质细胞碱性磷酸酶（ALP）的分泌，说明NGF可直接促进骨髓基质细胞（BMSCs）早期的成骨向分化。神经纤维对骨的生长发育有广泛的影响，完善的神经支配在骨的形成过程中起决定性的作用。降钙素基因相关肽（CGRP）几乎存在于所有的血管神经纤维内，是调节血管活动重要的肽能神经纤维。
有研究表明CGRP、P物质、神经肽Y等是沟通细胞器与细胞器、细胞与细胞之间的主要化学信使，它们能够作为一种神经递质或神经激素发挥相关作用，主要分布于骨代谢的活跃区域。并且发现破骨细胞和成骨细胞能在mRNA水平表达降钙素基因相关肽受体和神经肽Y受体。Grills等研究证明NGF可诱导交感和感觉神经纤维长入骨痂，释放神经递质，抑制骨吸收，刺激细胞有丝分裂和骨先质细胞分化，从而刺激骨的形成，交感神经纤维的支配增加可间接使血管的生成增多，促进骨化。孙嵩等通过NGF刺激（人骨肉瘤细胞）MG-63细胞检测CGRP的表达状况，发现在NGF作用下，MG-63细胞分泌的CGRP表达量明显上调，随NGF质量浓度升高及作用时间延长，CGRP表达量也相应升高，提示NGF参与骨创伤修复重建的方式可能是通过上调CGRP表达量来调节骨创伤修复过程。
NGF还能调节骨折愈合过程中的炎性细胞促进骨愈合，国外学者研究证明NGF浓度在组织炎症过程中会有所升高，炎症介质还会诱导NGF在多种细胞类型中合成。血管生成在新骨形成、骨再生及骨整合中具有十分重要的作用。骨矿化及成骨作用与血管生成紧紧相关。有研究表明NGF具有类似血管生长因子的功能。Guang等利用重组人NGF-β及血管内皮生长因子（VEGF）处理内皮细胞，将其置于两种不同的钛种植体表面（一种钛种植体表面经喷砂处理，另一种钛种植体表面经抛光处理），观察两种细胞因子对种植体周围微环境的影响。研究发现NGF在两种不同的种植体表面均可促进内皮细胞的增殖与粘附，上调与神经再生、血管生成、骨愈合相关基因mRNA的表达量。
4.NGF促进种植体周围骨结合的应用方式
NGF在种植体周围骨及神经修复的应用方式主要有3种：直接注射、缓释载体和改良种植体表面涂层结构。
4.1直接注射
目前，NGF的应用途径大多是局部注射法。Eppley等应用局部注射NGF修复兔下颌神经缺损实验中发现再生轴突周围有较多新生类骨质形成。Schuijers等用NGF局部注射治疗鼠肋骨骨折发现，骨痂生成增多，刚度和抗折强度亦显著增加。但是直接注射法容易导致NGF的活性丧失。
4.2缓释载体
由于直接注射容易导致NGF失效，许多研究开始集中在NGF载体的选择，以保持NGF的生物活性并发挥它的最大作用。目前，胶原类、高分子多聚物类、胶原/纳米羟基磷灰石、微型渗透泵等已被广泛研究和应用。
4.2.1胶原类
选择6只比格犬，分别拔除下颌双侧第一、二前磨牙，于远中拔牙窝行即刻种植，并在种植体近中制作5mm×3mm×5mm骨缺损。实验分3组：实验组植入神经生长因子-明胶海绵（NGF-GS）复合体（含NGF10μg），对照组不植入材料。应用标本大体、种植体骨磨片放射学及组织学观察，并进行骨计量学分析新生骨的面积百分比。结果显示术后未出现免疫反应。术后4、8周实验组种植体周围骨结合率明显高于对照组和空白组。NGF-GS复合体在种植体骨结合早期能够增加种植体周围新生骨小梁的面积，加速新生骨组织矿化，从而缩短骨结合时间，提高种植体骨结合率。
4.2.2高分子多聚物类
Butterfield等利用硫酸软骨素（CS）结合肽与聚乙二醇（PEG）共同制备凝胶状支架材料进行体外实验，实验分为4组：PEG凝胶、PEG+C6S凝胶、PEG+BP凝胶、PEG+BP+C6S凝胶各组。利用ELISA等方法测定NGF释放量与释放速度。发现PEG+C6S凝胶组释放NGF最快，PEG+BP+C6S凝胶组释放NGF最慢。在促进神经突生长方面，发现各加入NGF的样本中神经突的最大长度较未加入NGF的样本长。同时发现C6S有抑制神经突生长的作用，而NGF的加入会使其抑制作用解除，说明NGF具有促进神经突生长的作用。
4.2.3胶原/纳米羟基磷灰石
Letic-Gavrilovic等使用胶原/羟基磷灰石作为NGF-β的载体，将复合物植入20只Wistar小鼠颅骨缺损处用于成骨的研究，通过植入位点的临床、组织病理等方式研究发现，NGF有刺激骨膜、颅骨编织骨、薄层骨形成作用，增加其骨量，减少骨吸收。研究还发现NGF明显增强颅骨重塑能力，引导骨腔数量增加且体内外实验结论一致。同时该复合物在组织工程中作为生物相容性材料填补颅面部缺损有可观的优势。4.2.4应用微型渗透泵Grills等在雄性兔子肋骨骨折处皮对应的皮下植入微型渗透泵，实验组微型泵负载了10μgNGF，而对照组负载了等量生理盐水。微型泵以1.0μL/h的速率释放NGF，释放时间为7d。分别于7、21、42d处死实验组与对照组动物。通过标本大体、生物化学、组织学等评估发现实验组的去甲肾上腺素与肾上腺素浓度较对照组组均高，软骨组织形成及软骨内骨化较对照组普遍，而且新生骨获得的杨氏模量及致断应力较对照组均高。
Lee等基于韩国simplelineⅡ种植体设计了释放NGF型种植体。它是一种被设计为内部释放NGF的种植体，内部管腔的直径是1.3mm。种植体体部长度是8mm。利用该种植体体外研究肝素－纤维蛋白凝胶与NGF配比分析NGF在不同时间的释放量及其生物活性。实验A组为0.25μLNGF溶液，0.75μLHCF（heparin-conjugatedfibrin），1.0μL纤维蛋白和2.0μL凝血酶；B组为0.5μLNGF溶液，0.5μLHCF，1.0μL纤维蛋白和2.0μL凝血酶。混合液与凝胶一起注入种植体内部。将种植体与1mLPBS溶液放入2mL离心试管中，分别于1、3、5、7、10、14d更换试管内液体，利用ELISA测定试管内NGF释放量，利用PC12细胞测定神经突的生长及其生物活性。
研究发现两组NGF释放量在前5天成上升趋势，之后下降，但是B组在前3天释放很少，5～7d快速增加之后就迅速减少，而A组在14d之内呈逐步变化。几乎所有NGF在10d内释放，两组无明显差异。释放的NGF能促进神经突的生长并且活性保持在14d以上。
4.3改良种植体表面涂层结构
通过改良种植体表面涂层结构也是一种可以提高NGF缓释作用的新的方法。张鹏等通过将钛种植体浸泡于模拟体液中从而获得HA-钛种植体试件，然后将NGF与硫酸软骨素（chondroitin sulfate，CS）混合，冷冻干燥后形成NGF-CS纳米颗粒，将形成的纳米颗粒与钛种植体试件共同浸泡于钙磷溶液中，获得HA-NGF钛种植体。利用该种植体试件进行体外实验发现其可以缓慢释放具有活性的NGF，提高种植体与周围骨组织的结合。
Hao等提出了一个种植体假想装置：种植体分为两个部分，与骨组织直接接触的部分为外壳，与基台连接并由微弹簧悬吊在外壳里面的为核心。外壳与核心之间的空间平均宽度为0.15mm，核心顶端设计为盘状，纵切面可见轮廓为弧形，该设计使核心受到非轴向力的时候能倾斜或绕中心旋转。种植体经喷砂、酸蚀、微氧化等步骤后，沉浸在含有鼠NGF的磷酸盐过饱和溶液中，从而种植体表面获得含NGF的蜂窝状涂层结构。利用微弹簧在种植体内部建立了一个缓冲器，目的是减少和分散集中在种植体周围的骨压力，种植体周围组织可由NGF引导神经再生及骨愈合，从而促进骨感知及骨结合。
5.小结与展望
NGF的半衰期较短，易受温度、pH等多种因素的影响，在水溶液中易丧失活性，药物浓度不稳定。将其物理吸附于支架材料，通过扩散及材料降解释放到周围环境，其释放时间较短，突释效应明显。理想的载体材料需有良好的生物相容性，有一定的强度和支架作用且与NGF的亲和性能好。还需要考虑其生物降解性、毒性等。利用改良种植体结构为NGF载体成为促进种植体周围骨愈合及神经再生新思路。但目前仍处于实验研究阶段，尚有许多问题待解决。NGF在外周神经系统病变中的临床应用较多，而口腔种植的临床应用尚缺乏，将NGF应用于口腔临床将是未来趋势。