牙种植体周围骨感知现象的研究进展

宋丹丹，马国武，梁 欣

(大连医科大学 口腔医学院, 辽宁 大连 116044)



牙种植体周围骨感知现象的研究进展

宋丹丹，马国武，梁 欣

(大连医科大学 口腔医学院, 辽宁 大连 116044)

“骨感知”即在缺失牙，缺乏牙周膜的情况下种植体-骨仍具有的感知功能，是来源于骨锚合修复体接受机械刺激时的感觉，通过颞下颌关节、肌肉、皮下、黏膜和骨膜组织等机械感受器传导，并通过中枢神经系统对信息的传递在感觉运动功能的维持中发生适应性改变。关于骨感知的存在以及其影响因素，目前研究方法包括：组织生理学研究、电生理学研究、心理生理学评估及大脑反射功能等。组织生理学研究证实种植体周骨界面存在神经纤维，并试图确定该神经纤维的来源以及与骨感知的相关性；电生理学研究将神经领域的神经传导机制研究方法运用到骨感知的研究中，证实骨感知由多种传导通路机制共同作用；心理生理学评估主要从患者的主观感受来研究其种植后的感知功能；大脑反射功能客观地观察了种植体在受压或施压时的大脑反射能力。本文就目前种植体周围骨感知机制研究进展及临床意义进行综述。

骨感知；种植体周生理；牙周机械感受器；神经纤维

口腔种植学的日益发展，越来越成熟的种植系统的开发和运用，使得牙列缺损及牙列缺失有了更合理的治疗方法。传统的固定修复必须损坏邻牙，这不仅违背了保存健康牙体组织的修复原则，有时也不能为患者所接受，笨重的全口可摘义齿大大降低了患者的生活质量。20世纪60年代中期，“骨结合”理论被提出。20世纪90年代，对经种植治疗的患者回访，发现他们重又获得感觉功能，这一现象引起了研究者们的关注并猜测种植体周可能存在特殊的感觉传导机制。大量的文献证明骨结合的种植体具有感知传递功能[1-4]。本文就目前种植体周骨感知机制研究进展及临床意义作一综述。

1 种植体“骨感知”理论的提出及概念

1965年，种植学鼻祖Brånemark提出了“骨结合”(osseointegration) 的概念，即在有生命的骨组织和种植体表面之间产生的结构性和功能性的直接连接，并在1982年于加拿大多伦多召开的“临床牙医学中的骨结合”国际学术会中得到广泛认可。

最初，骨结合理论被应用于截肢后的假肢修复，长期的临床跟踪观察发现患者在假肢修复后其运动控制能力、本体感觉都有所恢复。拇指切除采用种植义指修复的患者，其触觉辨别能力达到了正常拇指触觉能力的80%，这些发现提示利用种植体修复的义齿也可能有类似的感觉功能。临床以及基础动物实验研究表明，牙列缺失种植修复后产生了组织学变化、生物机械变化和功能的改善，患者的触觉辨别能力、咀嚼功能、生活质量、自信心也都得到极大的提高[5-6]。虽然有些患者反映种植体支持的固定义齿与天然牙感觉有所不同，其对负荷的定位能力及整体的感觉敏感性较天然牙弱[7]，但是种植体的感知功能存在，这一事实是毋庸置疑的。而在缺乏牙周膜本体感受器的情况下，种植体义齿又是如何产生感知功能并以此调节口颌系统功能的呢？

在20世纪90年代Klingberg等[8]提出了“骨感知”，认为这是一种在缺乏功能性牙周膜机械感受器传入的情况下，用来确定口腔运动觉的能力，这种感觉传入来源于颞下颌关节、肌肉、皮下、黏膜和(或)骨膜机械感受器，并提供了与下颌功能和咬合相关的口腔运动感觉信息，也就是说患者可通过中枢和外周神经系统感觉到种植体的存在。“骨感知”的提出，标志着口腔种植学进入到一个新纪元，为种植体康复治疗开创了一个新的研究领域。2005年，“骨感知”的定义被完善为：(1) 来源于骨锚合修复体，其接受机械刺激时的感觉通过颞下颌关节、肌肉、皮下、黏膜和骨膜组织等机械感受器传导；(2) 中枢神经系统对信息的传递在感觉运动功能的维持中发生适应性改变[9]。“骨感知”理论的提出，使得骨结合与神经生理学有机的结合，目前研究结果表明颌骨的运动及感知功能依赖于来自大量感受器机能的复杂反馈，包括牙内和牙周反映机械刺激的感受器官，这些感受器官能不断的为颌骨肌肉神经源提供反馈信息以监测牙面负荷的强度、方向和速率[10]。

2 牙周膜正常感知功能及神经反馈作用机制

2.1 牙周机械感受器(periodontal mechanoreceptor)

牙周韧带机械感受器是牙齿具有感知功能的最基本也是最重要的组成，它是由大直径(1～15 μm)、有髓鞘的纤维组成的Ruffini小体。 Ruffini小体属于慢速适应感受器(slowly adapting receptors, SA),即在刺激的动态期和静态期均产生动作电位的机械感受器。虽然Ruffini类末梢是牙周组织里唯一类型的机械感受器，但是在形态学上有显著变异。牙周机械感受器的兴奋是指作用在牙齿上的机械力量使牙齿在牙槽内移动，引起牙周韧带张力，可见其刺激的强度和随后的机械感受器的反应不仅取决于机械感受器固有的特性，也取决于使牙齿在牙槽内移动足以激活感受器所需施力的大小。

2.2 再生神经支配的牙周机械感受器的反应

牙周机械感受器由于神经切断或损伤后再生，感受器的反应在损害后最早6周就可重新出现。但是，再生的感受器反应表现出敏感弧变小、最大反应频率减小等。这些反应特点随着时间的推移会接近原来的情况，但不会恢复到正常值。所以即使再生，其功能都会永久改变。这个改变可能是由于感受器的变化引起的，也可能是再生神经纤维的变化引起，目前机制尚未明确[11]。

3 近年来骨感知研究方法及进展

自20世纪90年代Brånemark教授提出“骨感知”的概念以来，从外周神经机制到中枢神经机制，从对种植体周的组织形态学的观察，到电生理及心理生理学实验：从侵入性的动物实验到非侵入性的人体测试；多种研究方法从不同的角度阐释了种植体周“骨感知”的存在。

3.1 组织生理学研究

牙拔出后不可避免的会造成牙周组织损伤，同时牙周韧带内的本体机械感受器也大量损失。“骨感知”概念提出以后，Jacobs等在1998年通过对种植体周组织形态学的观察证实了神经纤维的存在，随后Lambrichts I[12]研究报告了在猫的颌骨即刻植入种植体，在种植体周骨中经光学显微镜和免疫组织化学观察到神经组织，并定义了牙槽骨中的神经末梢的名称。同时期，Wang等[13]报告牙种植体骨表面的神经纤维随着时间的推移密度增加。将成年雄性比格犬的下颌牙齿拔除后即刻种植，3个月的组织愈合后观察到种植体表面与神经有密切接触，组织切片结果表明这些神经纤维很可能来源于牙周韧带的神经纤维残余[14]。Huang Y等[15]在长达9个月的动物实验中，通过组织切片经免疫组织化学染色的方法观察到即刻种植即刻负荷的种植方式相比于延期负荷可能有利于种植体周骨组织内神经纤维的再生，但不同种植及负荷方式是否影响种植体周神经再生机制还需要进一步的验证。

口腔种植体功能性动度允许其有生理性的移位，有研究观察到种植体周有牙骨质和牙周韧带形成。与种植体相接触的牙周组织类似天然牙周围牙周韧带，也是由胶原纤维和血管构成，探究这些纤维是否具有感知功能，还需要远期实验观察。动物实验证实在种植体周牙龈和牙槽黏膜有神经纤维的再生，这些神经纤维的特征与正常牙周结合上皮中神经的特点相似[16]。但至今为止也未能确认这些神经纤维的功能。

3.2 电生理学研究

对于骨感知的电生理学方面的研究主要从侵入性和非侵入性两个方向进行。最早的电生理实验是Bonte B等[17]在猫的上颌骨切牙的区域植入种植体之后刺激眶下神经，但没有引发动作电位。然而，Héraude等[18]在上颌骨植入种植体后，发现在种植体周围骨中确实有神经末梢存在，并能够感知中度或强度的机械压力和温度的变化。Weiner等[19]在成年雄性比格犬下颌骨植入种植体，在种植体上施以一定压力观察下颌神经的反应，结果显示压力引发了下颌神经的动作电位。

非侵入神经生理技术广泛的运用于神经学，这一技术被用于人体研究是用来记录激发脑电图的信号。本体感觉的激发电位(somatosensory evoked potentials, SEPs)是指来自大脑皮层的神经元的电位变化波形，SEPs是由外周感知神经纤维受到机械或电刺激产生的。刺激三叉神经而引起的本体感觉激发电位又被称作三叉神经本体感觉激发电位(TSEPs)。置电极于牙本质或髓腔、牙周韧带、牙龈黏膜、下唇都可触发TSEPs。然而口腔的特殊环境及唾液的存在以及大量肌肉活动增加了其难度[20]。准确的神经传入纤维解剖定位仍未明确阐述。但在局部麻醉基台周围的软组织后TSEPs仍能出现，证明在种植体周的骨中存在感受器。是否神经受损或神经疾患影响刺激电位，目前所收集的证据还远远不够[21]。不同的神经电位刺激所测定的阈值在大量的实验报告中也不尽相同。总体来看，神经电位传入的刺激阈值越大，下颌神经干产生的动作电位的幅值越大[22]。在朱一博等[23]的实验中，通过比较不同种植方式和负重方式下的电生理测试结果显示并无显著差别，但是种植体周确实存在与天然牙相同的感觉神经动作电位潜伏期。其机制还需要更多的实验证实。

3.3 心理生理学评估

种植体的机械刺激敏感性与天然牙相近，与患者年龄无关[10]，机械刺激的感知功能取决于构成骨感知基础的解剖结构如种植体的表面结构以及种植体周围的感受器[24]，有研究证明了即使牙周膜缺失，但当植入种植体后，机械刺激感受能力明显提高，同时种植体支持的义齿修复与周围软组织支持的义齿修复相比感知力明显增强[25]。心理生理学测试用于评估感知功能所需条件是一个适当集中实验对象和一个优越的环境并且一个严格的标准化实验方法才可能得到高质量、稳定的结果。经过大量研究，Habre-Hallage P 等[26]发现患者可以感知施以骨组织中种植体而产生的机械刺激。种植体对机械刺激的反应阈值的测定，在被动刺激下测得的数据与主动刺激测出的数据有明显差别。被动刺激指研究对象在不受任何外力的干扰下，电刺激被动的作用到一颗牙或一个种植体上。这一实验可以明确牙周机械本体感受器和骨内机械感受器对电刺激的不同反应[27]。主动刺激则指的是要求实验对象主动的接触放置于上下相对两牙之间或种植体之间的体积不同的物体，然后主观描述出他们感知到的物体特征。研究对象的感知水平取决于牙周韧带或是骨和肌肉中可能存在的感受器。

研究显示，口腔种植体的被动刺激阈值比天然牙水平高50倍，而主动刺激感知水平则仅高于天然牙6倍。下颌骨的触-压觉敏感性在即刻种植无负重的种植体上其所显示的临界值在愈合过程中并没有明显改变,而即刻负重的种植体在愈合期间被动触压觉的敏感性有了显著的增强。

3.4 大脑反射功能

采用种植体修复的患者咀嚼功能能否恢复完全，取决于戴用义齿时间、余留牙数目以及义齿修复范围等多种因素对肌肉活动的影响。牙周膜本体机械感受器对控制颌肌发挥重要作用，但其也不是唯一的传导通路，口腔下颌运动及咀嚼肌运动的调控是个精细复杂的机制，它同时还被牙髓、黏膜、肌肉、肌腱及关节感受器共同调控。

牙拔除后，咀嚼肌的保护性反射部分丧失，但有研究发现较大刺激作用在种植体修复的义齿咬合面也能够引发此反射。临床对患者的观察也有类似的结论，根据肌动电流图的监测记录得出在全口无牙颌患者经种植体固定修复后观察到颌骨咀嚼肌出现了短暂的抑制反射，若有天然牙存留,即使不与修复体连接也可诱导出一个清楚的抑制反射[28-29]。

Yan等[30]对种植修复治疗的无牙颌患者进行了神经可塑性研究，结果发现在种植体支持修复的情况下，中枢神经系统的感觉和运动反应可能得到修复，主体感觉运动神经的恢复可以解释为何种植体支持修复的无牙颌患者拥有与天然牙相似的触压感知能力，本体感知能力以及咀嚼功能。

在针对大脑皮层的可塑性研究中，Habre-Hallage P 等[26]对与骨感知相关的大脑皮层的通过点状刺激进行了核磁共振检测(fMRF)，结果发现作用在种植体上的点状机械刺激可以激活大脑皮层的主要和次要躯体感受器区域，而且这种大脑皮层的重塑常在植入新鲜拔牙窝的骨内种植体出现，因此可以推测大脑皮层的激活可能是骨感知形成的潜在机制。

4 临床意义

研究证实随着时间的推移,种植修复后的咀嚼肌的最大咬合力增大,但是因为担心过大咬合力会损害种植体及其上部修复结构,使得这样的临床研究变得相当困难，因此患者的信任成为了明确这一机制的关键因素，但根据临床上极少有种植修复体是因严重机械力而导致上部结构损坏的病例，可以证实限制咀嚼力和咬切力的保护性机制是存在的。

应告知患者限制咀嚼活动几周时间，这符合种植体-骨界面之间神经末梢的恢复及其感知功能的重建需要长时间的愈合的机制。保留部分天然牙的功能是明智的因为部分的大脑反射功能的传入依赖于现存的天然牙。大量基础和临床实验为临床的种植治疗计划的制定和实施提供有力的生物学证据。如何选择病例，如何选择种植手术时机及负重时机都是种植治疗成功并达到趋于天然牙感知功能的关键步骤，也是恢复患者原有口腔健康状态的重要前提。

5 小 结

迄今为止，骨内种植体已常规用于义指和义齿的修复，为了达到满意的感知功能，种植体“骨感知”的研究将得到广泛关注。

“骨感知”的基本机制仍是一个有争议的问题。微弱的触压刺激并不能被远距离潜在的感受器识别，局部麻醉软组织后种植体在被动给予的触压刺激后产生反应的电生理学实验推测骨内和骨膜的感受器可能是种植体感知功能的唯一来源。更好的生物相容性材料的开发使得种植牙具有更加接近于天然牙的功能。但在种植体治疗技术的广泛推广以及其被人们认可的时代，能否更进一步的使患者得到与原天然牙类似的咀嚼和感知功能，并使其更好指导临床医生选择最优化的种植材料、种植方法以及负荷方式。

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Research progress on osseoperception around the dental implant

SONG Dandan, MA Guowu, LIANG Xin

(DepartmentofStomatology,DalianMedicalUniversity,Dalian116044,China)

Replacement of the loss teeth has significant functional and psychological effects. The capability of osseointegrated dental implants to transmit a certain amount of tactile sensibility through osseointegrated dental implants is called osseoperception. A large number of studies have evidenced that osseoperception is derived from the bone-anchored restoration. The mechanoreceptors, which receive mechanical stimulation, may be present in temporomandibular joints, muscles, skin, mucous membrane and periosteal tissue. They transfer sensation and maintain adaptive changes through the central nervous system. There have been a large number of researchers studying the existence and relevant influencing factors of osseoperception at different levels. Various study methods include histophysiological, electrophysiological, psychological physiology evaluation and assessment of brain reflection function. Histophysiology studies have confirmed that there are nerve fibers lying around the implant-bone surface. Attempt has been made to determine the source of the nerve fibers and their correlation with function of osseoperception. In electrophysiological studies, the research methods for nerve conduction in neural mechanism have been applied to the study of osseoperception and demonstrated that osseoperception is the combination of many pathway mechanisms. Psychological physiology assessment is to study osseoperception according to the patient's subjective feeling after the treatment of implant. Brain reflection function is used to assess reflection ability of brain when exerts force on the implants. “Osseoperception” has also been playing a vital role in clinical treatment. In one place, it provides the basic theory of treatment for dentists, and in another place it brings patients with restoring original health chewing function and good perception ability which largely improve their standard of life.

osseoperception; physiology of peri-implant; periodontal mechanoreceptor; nerve fiber

国家自然科学基金项目(81370026)

宋丹丹(1990-)，女，硕士研究生。 E-mail:dandanlemon@163.com

梁 欣，教授。 E-mail：lilyliang13@hotmail.com

10.11724/jdmu.2017.03.17

R782

A

1671-7295(2017)03-0286-05

宋丹丹，马国武，梁欣.牙种植体周围骨感知现象的研究进展[J].大连医科大学学报，2017,39(3)：286-290.

2016-12-03；

2017-05-16)