正畸微种植体稳定性的研究

翟荣萍，陈 岩

正畸微种植体稳定性的研究

翟荣萍，陈 岩

微种植体支抗系统术式简单、植入部位灵活、效果稳定确切，且不依赖于患者的合作，因此受到了国内外学者的广泛关注。微种植体具有广阔的应用前景，但是其与骨结合的生物力学相关文献仍然非常有限。本文从生物力学角度对不同植入术式、加载时间、种植部位以及角度和深度方面，分析对微种植体骨界面愈合产生的影响，并展望微种植体在今后的研究趋势。

微种植体；正畸学；生物力学

自Branemark和Breine［1］提出骨整合理论以来，大多数学者承认和接受纯钛微种植体与骨组织之间的骨性结合，测试微种植体骨界面的结合力是客观而准确地估计微种植体稳定的重要方法。目前，大多应用植入转矩或旋出转矩实验，检测结合力的大小，反映种植体骨界面的结合强度［2-3］，种植体的稳定性取决于其植入后机械嵌合及化学结合所获得固位力的大小。

1 微种植体的生物力学研究方法

目前，评价微种植体稳定性的方法可分为植入转矩法［4］、旋出转矩法、有限元分析法、Periotest法、共振频率分析法。选用理想的评价微种植体稳定性的方法，可用于指导临床工作，这是微种植体研究的热点内容之一。

1.1 植入转矩法 使用专用转矩仪顺时针旋转，完全植入时仪器上所显示的嵌合力值。植入转矩法是测量微种植体植入时转矩的大小。测量值即植入转矩值，可反应微种植体的初期稳定性。以往的研究报道指出，植入转矩受植入方法、接受点骨质因素的影响［5］。

1.2 旋出转矩法 对微种植体施加逆时针的转矩，使微种植体松动，用专用仪器测量并记录下转矩峰值。微种植体与骨组织间接触面积百分比越高，测量的旋出转矩值就越大，说明微种植体越稳定［6］。1.3 有限元分析法 通过计算机建模、计算，综合后得到受力情况分析。三维有限元法是应力分析与电脑技术相结合的方法，其建立的模型直观［7］。也有国内外学者［8-9］采用三维有限元数值模拟的方法，对微种植体形态学与应力的关系进行研究，认为微种植体的直径增大就会使微种植体与颌骨的接触面积相应增大，从而使微种植体的稳定性增强。

1.4 Periotest法 将仪器的手柄垂直于微种植体，测量仪的手柄头距离微种植体小于4 mm。由于其具有操作便捷、无创的特点，目前是临床中测量微种植体稳定性的检测手段。Periotest法通过测定微种植体周围骨组织的阻尼效应，应用计算机处理得出牙周测定值，从而间接反映微种植体的稳定性。

1.5 共振频率分析法 共振频率分析法是对微种植体的稳定性进行长期检测，是判断微种植体是否形成骨性愈合的一种有效的、无创的方法。该法是利用物理学的共振原理，当激发物体振动时的频率恰与该物体的固有频率相等时，此物体发生共振现象。共振频率值越高说明微种植体稳定性越好［10］。

2 生物力学研究方法评价影响微种植体稳定性的因素

2.1 植入术式 自攻型与助攻型是正畸微种植体较常用的2种植入手术方式［11］。助攻型在植入前需要用圆钻钻开骨皮质，器械的反复进出使空洞扩大、钻速过快或过慢会对周围的骨质造成损伤，这样可能会影响微种植体与骨组织的整合而造成微种植体脱落率高［12］。自攻型种植法不用钻开骨皮质，可直接将微种植体手动旋入牙槽骨中，对周围骨组织产生挤压，形成机械锁合作用，感染率低，因而更有利于微种植体的稳定性。Wilmes和Drescher［13］认为，选择何种种植植入术式与骨密度有一定的关系，在骨密度较高的区域，应采用助攻型植入方式，如下颌骨和颚骨，且在植入助攻型引导钻的直径应该较微种植体的直径小0.5 mm。何艾娥等［14］认同上述观点，并认为对于骨密度较高的患者，应在骨密质上钻孔，以降低微种植体植入过程中产热过多引起的骨坏死。陈岩等［15］对不同微型种植体稳定性的动物实验研究中发现，选择2只条件几乎完全一样的犬，用直径、长度均相同的自攻型和助攻型微种植体各28枚分别植入2只犬的牙槽骨上，按常规各自植入后测量最高植入转矩，采用即刻加载，观察9周后测量最高旋出转矩。结果发现，最高旋出转矩自攻型组成功率为92.9%，助攻型组成功率为86.7%，差异无统计学意义（P＞0.05）；在最高植入转矩上，自攻型组明显高于助攻型组，差异有统计学意义（P＜0.05）。说明自攻型微种植体有更好的初期稳定性。武秀萍等［16］实验显示，在植入早期，愈合2周和4周时，自攻型组植入方式比助攻型组拉拔力值大，早期自攻型微种植体稳定性较好；而8周时，2种植入方式拉拔力值差异无统计学意义（P＞0.05）。提示如果需要早期负载微种植体，宜采用自攻型术式植入，助攻型术式植入时最好延长愈合期。

目前，临床上广泛应用的自攻型微种植体支抗不仅定位准确、手术操作时间短，而且术后并发症发生率小，能够形成一个稳固的结缔组织封口，正畸治疗结束后可直接去除微种植体，遗留的微种植体窝无需处理即可愈合。助攻型微种植体植入手术复杂，感染率高，易形成微种植体周围炎，导致微种植体植入后松动。自攻型微种植体不需要骨钻引导，创伤少、操作技术要求较低、成功率较高、可即刻轻力加载，初期稳定性也得到提高。微种植体植入时的转矩对自攻型微种植体的稳定性有一定的影响，如果植入时转矩过大，就会使微种植体周围骨组织中的骨小梁的断裂，严重者甚至引起微种植体的折断［17］。Herman等［18］研究推荐植入时的转矩不超过40 N／cm，该条件下植入微种植体时有松动，考虑换直径更粗的微种植体。

2.2 不同加载时期 微种植体的稳定性分为植入时骨界面机械嵌合力产生的初期稳定性和随后骨界面愈合产生的次级稳定性，两者有不同的意义。植入时达到初期稳定性是微种植体稳定的基础，但不保证其一定成功。从生物力学角度看，测量其生物结合力的大小可以反映骨整合的强度。目前多数微种植体系统趋于“即刻载荷”，即不等待骨整合就施加载荷，但并不意味着没有或不需要骨整合。

植入转矩可有效地测量微种植体植入过程中骨界面的抗力产生的初期稳定性。研究表明，植入转矩与植入一段时间后的旋出转矩、水平拉出力及轴向拉出力之间均无明显相关性，并非预测微种植体稳定性的有效方法［19］。微种植体的抗拉强度主要受种植体形态及螺纹周围骨强度的影响，与种植体骨界面愈合强度关系不大，不能灵敏、准确地反应微种植体骨界面的状况。旋出转矩测量的是种植体骨界面抵抗剪切破坏的强度，反映的是植入一段时间后种植体骨界面的特性，转矩值越高说明种植体与骨结合的越牢固。Kim等［20］认为，旋出转矩可以更好地评价微种植体骨界面的愈合强度。

为了探讨微种植体植入后不同愈合期载荷的稳定性，某学者［21］研究植入微种植体时采用一致的植入转矩作为初始标准，用旋出转矩法测量不同愈合期微种植体骨界面的愈合强度，以期指导临床医生选择微种植体植入后的等待期；结果表明，微种植体植入后3周时不适宜初始载荷，而即刻或愈合1周时施加载荷不影响微种植体骨界面的愈合。有学者［22-23］对即刻载荷后骨界面的愈合过程进行研究，也发现愈合3～4周时骨界面稳定性最差。虽然支抗微种植体不要求绝对稳定，此时施加载荷也不一定造成微种植体脱落，但为了提高稳定性，应避免此时施加初始载荷。

现代多数微种植系统趋向主张即刻载荷，即不等待骨整合，但这并不意味着没有或无需骨整合。Luzi等［24］认为，对于微种植体可以进行早期载荷甚至即刻载荷；同时，研究证实，即刻载荷的正畸力可以显著影响微种植体周围骨质的吸收和增生，以及骨质的密度，但不会改变微种植体与骨组织的骨整合。目前，即刻载荷的微种植支抗在临床中得到大量的应用。Meyer等［25］认为，种植体植入后可以即刻载荷，在一定限度内的载荷并不会影响微种植体支抗的愈后。以Motoyoshi等［26］为代表的研究显示，青少年在植入微种植体后即刻载荷的成功率（63.8%）明显低于晚期载荷（植入后3个月）的成功率（97.2%），因此建议对青少年患者微种植体应该晚期载荷。目前，对于加载时机和愈合时间仍然有许多争议，影响因素可能是加载力的大小、加载方向及微种植体植入的部位不同。但有学者［27］认为，微种植体植入后的初期稳定性比骨结合更重要。只要微种植体植入时的初期稳定性好，无干扰因素，不论加载时机早晚都可达到一定范围内的正畸力负荷的要求。也有学者［28］认为，只要微种植体稳固，早期载荷不受影响，尤其对于通过机械铆合固位的微种植体，可在骨性愈合前载荷。

2.3 植入部位 由于微种植体的体积小，故植入部位相对较为灵活。微种植体植入部位对其稳定性的影响主要体现在骨质质量。以往通过三维有限元法研究发现，影响微种植体稳定性的重要因素之一是植入部位骨质的条件［29］。研究表明，在相同的微种植体和外力作用下皮质骨的应力较松质骨大。如果患者的下颌平面角高陡，其骨密度相对较低，骨质疏松，从而影响微种植体与骨面的嵌合，不利于其稳定性［30］。另有研究表明，骨皮质厚度与微种植体的稳定性有密切的关系，骨皮质厚度与支抗微种植体稳定性呈正相关［31］。

2.4 植入角度和深度 微种植体的植入角度和植入深度研究是种植体稳定性研究的热点之一。有学者［32］建议，临床应垂直于颊侧牙槽骨的方向植入微种植体。也有学者［33］认为，微种植体应斜行植入骨皮质。实际临床操作会随着倾斜角度的减小而增大植入难度。但临床上很难达到＜30°的植入角度。从生物力学角度讲，微种植体的稳定性与其受力后周围的应力分布有关，局部的应力集中不利于种植体的稳定。Favero等［34］认为影响微种植体稳定性的因素有种植体长度、直径及外形，如果微种植体的长度减少则需增加其直径，如果直径减少则相应的增加其长度以保证微种植体与骨组织间的接触面积。王震东等［35］对长度为5～10 mm的微种植体进行了三维有限元分析，结果显示骨界面应力在承受非轴向力的作用下，8 mm微种植体颈部的应力值最低，并且随着微种植体长度的变化，呈规则曲线，种植体颈部为应力集中区。周栾慧等［36］采用不同植入角度（30°、60°、90°）及不同植入深度（9、10、11 mm）的微种植体，应用三维有限元模型的研究分析中发现：植入深度为11mm的微种植体稳定性较9mm及10 mm高，其中9 mm稳定性最差；30°倾斜时微种植体最稳定，90°植入角度相对30°及60°的稳定性较弱。但并不是植入角度越小越稳定，还需要考虑植入深度的影响，随着植入深度的减小，60°植入角度相对来说更加稳定。由于受到主观因素的影响，此实验仅为实验研究阶段，因此还需要进一步研究。

3 展望

总之，微种植体作为一种操作简便，价格便宜，创伤小，能够植入大多数部位的支抗形式，如果能够保障其在正畸治疗过程中的稳定性，其应用前景相当诱人。生物力学方法是评价微种植体稳定性的重要方法，但是所得的生物力学数据不能完全用来指导微种植体支抗的临床应用。因此，在今后的时间里，随着对微种植体生物力学的不断研究和完善，这种高效而安全的微种植体支抗技术会有更大的发展空间和更为广阔的应用前景。

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Biomechanical evaluation of the research progress in orthodontic micro-implant stability

ZHAIRongping1，CHEN Yan2
（1.School of Oral Medicine，Inner Mongolia Medical University，Hohhot Inner Mongolia 010059，China；2.Department of Orthodontics，the First Affiliated Hospital of Inner Mongolia Medical University，Hohhot Inner Mongolia 010050，China）

Due to its simple operation，flexible embedded parts，effect of stable precise and in dependent of patient′s cooperation，the micro-implant system received widely attention at home and abroad.Although many clinical studies shown micro-implant had broad application prospects，but the bone biomechanics related literature is still limited.From the perspective of biomechanics this review is to study the different implantation type，the loading time，planting area，angle and depth formicro-implant bone interface healing effecs，and to prospect themicro-implant′s future development.

Micro-implant；Orthodontics；Biomechanics

R783.5

A

2095-3097（2014）04-0232-04

10.3969／j.issn.2095-3097.2014.04.011

2014-04-09 本文编辑：徐海琴）

国家自然科学基金（8160090）

010059内蒙古呼和浩特，内蒙古医科大学口腔医学系（翟荣萍）；010050内蒙古呼和浩特，内蒙古医科大学第一附属医院口腔正畸科（陈 岩）