种植体早期失败的研究进展

刘秋阳 林海燕

种植牙被誉为人类的“第三副牙齿”，是治疗缺牙的一个有效方法。随着临床医生技术的提高及种植体表面处理的改善，种植体存活率已从20 世纪80 年代的85%提高到目前的99%，但种植失败仍然是不可避免的。Albrektsson 等[1]提出的骨整合理论已被大多数学者接受，即种植体与骨组织直接接触，两者之间无其他纤维组织等组织。而影响骨整合导致种植体早期失败的原因主要来源于患者的自身状况、种植体的表面处理以及医源性因素，本研究就这些原因展开综述。

1 年龄和性别

性别是否与种植体早期失败有关仍存在争议。有研究[2，3]显示，男性和老年患者的种植体早期失败率明显高于女性，可能与男性口腔卫生维护、不良饮食习惯及吸烟有关。Sverzut 等[4]研究表明，男性患者种植体早期失败率是女性的1.255 倍。章惠娅等[5]对2018 年度3 504 例患者植入的6 178 颗种植体进行研究也表明，男性种植体的早期失败率显著高于女性。然而，Staedt 等[6]通过对9 080 枚种植体的回顾性研究分析，认为性别在种植体早期失败上没有显著性差异。

骨整合的成功部分取决于宿主骨的状态及其愈合能力。骨质疏松症是一种以骨量和骨密度普遍减少为特征的疾病，可能是骨整合失败的风险因素。骨质疏松症的发病率在50 岁以上患者中呈指数增长，目前我国老年人骨质疏松症的患病率为37.7%[7]。Staedt 等[6]发现，60 岁以上的患者种植体早期失败率较高。Olivares-Navarrete 等[8]通过动物试验结果表明，啮齿类动物体外成熟的成骨细胞以及体内新骨的形成随着年龄的增长而减少。尽管Noguerol 等[9]报道称年龄在41～60 岁的患者种植体失败率高于60 岁以上的患者，但高龄并不是种植体治疗的劣势。

2 维生素D 缺乏

维生素D 是一种类固醇激素，可从饮食中获得，也可在皮肤中通过胆固醇充分的阳光下暴露形成，并在肝脏和肾脏中转化[10]。维生素D 可促进矿物质的吸收和平衡，对钙和磷酸盐的肠道吸收发挥重要作用，并通过激活破骨细胞和成骨细胞来调节骨代谢和骨矿化[11]。然而，维生素D 缺乏也会对骨再生产生负面影响，包括骨折愈合和种植体的骨整合。在血清维生素D 水平足够高（＞30ng/mL）的个体中，种植体失败率适中。而血液维生素D 水平不足（10～30ng/mL）患者的种植体早期失败率几乎增加了1 倍，严重维生素D 不足（＜10ng/mL）患者的种植体早期失败率约增加了4 倍[12]。因此，种植体早期失败率的增加与血液中维生素D 缺乏之间存在联系。Dvorak 等[13]研究表明，维生素D 缺乏对卵巢切除大鼠的种植体周围皮质骨形成有负面影响，首次揭示了补充维生素D 对种植牙的潜在益处。Guido 等[12]通过对885 例患者1 740 枚种植体的回顾性临床研究发现，当患者血清中维生素D 水平较低时，种植体早期失败率有增加的趋势。Kwiatek等[14]对122 例接受种植患者进行的前瞻性临床研究表明，术前增加维生素D 水平可增强种植体周围新骨的形成。然而，低血清维生素D 水平与种植体早期失败之间的直接关系或因果关系尚未明确，因此需要进行更多前瞻性设计的临床试验和适当的统计学分析，以证实低血清维生素D 水平与种植体早期失败率增加之间是否存在相关性。

在证明两者之间存在相关性的情况下，医生可在术前几周给予患者适量的维生素D，以促进愈合过程。至于何时补充维生素D，在动物和人类中尚未达成共识。因此，在随后的研究中，调查术前几周补充维生素D 可以降低种植体早期失败率也是一个研究方向。

3 吸烟

吸烟是导致种植体早期失败的显著预测因子，尼古丁是烟草制品中潜在有毒物质中最重要的成分，且是导致烟草成瘾的主要化学成分。尼古丁可增加血小板聚集，降低微血管前列环素水平，并抑制成纤维细胞、红细胞和巨噬细胞的功能[15]。Bain[16]调查了540 例接受2 194 个Branemark 种植体的患者，认为吸烟是导致牙种植体失败的最重要因素。Wilson 等[17]报道吸烟者种植体早期失败的风险比不吸烟者增加了近2.5 倍。吸烟导致的种植体早期失败率增加主要与吸烟对骨生成和血管生成的影响有关[18]。关于对骨生成的影响，Ma 等[18]发现尼古丁可抑制调节基因骨形态发生蛋白2（Bone morphogenetic protein-2，BMP-2）、转化生长因子β1（Transforming growth factor-β1，TGF-β1）、血小板源生长因子-AA（Platelet derived growth factor-AA，PDGF-AA）和血管内皮生长因子（Vascular endothelial growth factor，VEGF）的表达来抑制成骨细胞的活性。BMP-2 是调节成骨细胞分化最有效的成骨诱导因子。在骨重建过程中，TGF-β1 在调节成骨细胞增殖、分化和凋亡中发挥重要作用，对骨形成和重建产生重要影响[19]。PDGF-AA 和VEGF与骨形态发生蛋白有协同作用，通过增强细胞募集、延长细胞存活和增加血管生成来促进骨骼发育和骨愈合[20]。Ma 等[21]在兔子成骨细胞的体外试验研究中发现，尼古丁直接抑制成骨细胞的增殖、成骨和血管生成介质的表达，这是导致牙种植体骨整合失败的原因之一。

尽管有研究[4，22]表明，吸烟与种植体早期失败相关，但并未考虑患者每天吸烟的数量。因此，医生在术前须提供定期戒烟建议和干预，以降低种植体早期失败的发生率。

4 种植区域及骨质

对不同种植区域及不同植入位点的种植体早期失败率，研究人员持有不同的观点。Baqain等[23]报道不同骨质类型对种植体早期失败没有影响。Alsaadi 等[24，25]通过前瞻性研究得出，不同种植区域对早期种植体失败率没有影响，但有研究[26，27]认为骨质差是早期种植体失败的诱发因素。Fouda 等[26]的Meta 分析显示，上颌前牙区种植体早期失败率明显高于其他部位，可能与此区域骨密度较低、皮质层较薄有关。Wu 等[27]研究了3 785例患者的6 113 颗种植体发现，上颌后部种植体的早期失败率高于其他部位，可能有多种原因，首先，此区域皮质层较薄且骨小梁疏松，存在无法建立种植体初期稳定性的风险，从而导致种植体早期失败。其次，由于上颌骨后部剩余骨高度常不足，种植前常需要进行上颌窦提升，以获得足够的垂直骨高度。然而，上颌窦提升术是一种高敏感性技术，易出现手术相关并发症，术后感染可能导致种植体早期失败。Huynh 等[28]通过136 例患者的回顾性研究发现，上颌窦提升术本身并不是导致种植体早期失败的危险因素，而手术并发症及吸烟却会增加种植体早期失败的风险。Stacchi 等[29]通过对430例患者的回顾性研究发现，经上颌窦提升术后种植体早期失败与上颌窦颊腭向宽度和窦膜穿孔有着直接关系。较宽的窦腔（＞12mm）为新骨形成提供了一个不利的生物学环境，而窦膜穿孔则会导致骨颗粒扩散并引发感染，从而影响种植体的骨整合导致早期失败。

骨密度不仅对准确预测种植体存活率很重要，而且骨的结构和生物学特性在骨整合结局中也发挥重要作用。下颌前牙区厚而硬的皮质骨和减少的血管化影响种植体的骨整合。章惠娅等[5]通过对2018 年3 504 例患者植入的6 178 颗种植体研究发现，下颌前牙位置种植体早期失败率最高，且与上颌磨牙、上颌前牙之间的差异有统计学意义（P＜0.05）。

5 种植体的椅旁光功能化

大多数品牌的种植体无抗氧化保护作用，临床研究表明[30]，一旦种植体暴露在空气中，其表面的生物活性不可避免地下降，并会在表面形成二氧化钛。由于钛表面上的羰基部分，特别是烃不断积累，大量含碳分子会覆盖在钛表面上。这些因素会影响种植体骨结合，导致种植体早期失败。有时术前设计与术中情况不符，或者骨质预判误差等原因会使种植体暴露在空气中。近年来，钛种植体的光功能化在钛科学、生物材料研究和种植体治疗领域引起了广泛关注。光功能化是一种独特的椅旁措施，旨在改善种植体治疗效果，该技术利用特定波长的紫外线（Ultraviolet，UV）光在20min 内可去除钛表面积累的烃[31]。研究表明[32]，种植体表面处理后1个月的钛表面具有疏水性，意味着在种植体表面，水的接触角大于60 度并且接近或大于90 度。但在用UV 光处理后，通过观察患者血液在与钻孔部位接触后立即沿植入物螺旋上升来确认光功能化表面，发现种植体表面可显著被水润湿，接触角为0度，这也被称为超亲水性。有研究已经证实经UV光功能化处理后，种植体表面具备超强的亲水性和亲血性[33，34]，并且该技术不改变现有的形貌、粗糙度或其他形态学特征。

在大鼠模型的生物力学测试中，Iwasa 等[35]发现，与未进行光功能化的种植体相比，经过光功能化的种植体显示出近3 倍的骨结合率。Aita 等[36]在大鼠动物模型研究中发现，经过UV 光功能化处理的钛种植体使骨-种植体接触率从55%增加到98.2%，接近100%的理想水平。经过光功能化处理的种植体周围有强大的骨生成能力，其从种植体界面处开始，并迅速扩散到周围骨并与周围骨连接；而未处理种植体周围的骨生成在远端皮质骨的表面开始，并缓慢接近种植体界面。此外，为了避免骨增量手术带来的术后并发症、额外费用及技术敏感性问题，在牙槽嵴垂直高度不足的区域应用短种植体颇受欢迎，但相比常规种植体，短种植体的骨整合强度显著下降。针对这一问题，Ueno 等[37]将光功能化技术应用于短种植体中，研究表明该技术将会大大弥补40%动物模型的骨整合下降缺陷。

UV 光功能化是一种新技术，可以改善目前的种植体治疗效果。接下来的研究应集中在验证分析当前和未来的临床应用效果，为种植体治疗的进一步发展提供新的可行途径。

6 种植体长度和直径

临床医生和研究人员对于种植体直径和长度的定义缺乏共识。Al-Johany 等[38]将种植体长度≤6mm 定义为超短植体；6～10mm 定义为短植体；≥10mm 而＜13mm 定义为常规植体；≥13mm 定义为长植体。Friberg 等[39]认为种植体长度是与早期失败最相关的因素。较长的种植体与骨的接触面积大，更利于骨结合。然而对于一些骨质和骨量较差的患者，为了避免骨增量手术，越来越多的短种植体被应用。Krisam 等[40]对106 例患者的186 个种植体进行回顾性研究发现，短种植体植入后早期失败风险是长种植体的5.8 倍。Naert 等[41]研究表明，种植体长度每减少1mm，种植体的失败率增加0.16 倍。

Al-Johany 等[38]将种植体直径＜3.0mm 定义为超窄植体；＞3.0mm 而＜3.75mm 定义为窄植体；≥3.75mm 而＜5.0mm 定义为常规植体；≥5.0mm定义为宽植体。目前多数研究表明[24]，种植体直径与早期失败无关。但一些研究表明[42]，直径较大的种植体种植失败率显著较高，Alsaadi 等[25]认为，直径＞5.0mm 的宽种植体更容易发生早期失败。然而，Rocha 等[43]通过对594 例患者的2 537 颗种植体进行逻辑回归分析发现，直径＜3.75mm 的种植体与早期失败的发生率有较高相关性，可能与此类种植体通常放置在空间有限或骨量不足的区域有关。

7 术前抗生素的使用

细菌感染被认为是种植体早期失败的原因之一。研究表明，牙科手术尽管时间少于10min，也可能诱发菌血症[44]。在口腔种植中，关于预防性使用抗生素的建议不甚相同。有学者认为只有当患者存在感染性心内膜炎风险、宿主反应降低、手术位点存在感染征象或植入大异物时，才将抗生素预防与手术联合使用[45]。而大多学者建议将种植体植入手术前1h 内单次给予抗生素应作为常规措施[46，47]。Kashani 等[46]对447 例患者的963 颗种植体进行临床研究表明，不使用抗生素会导致种植体早期失败风险高出2～3 倍。阿莫西林是被广泛研究和处方应用的抗生素之一。Salgado-Peralvo 等[48]建议在术前1h 给予2～3g 阿莫西林，然后给予500mg/8h，持续5～7 天。

由于抗生素的过度使用导致当代人对抗生素过敏的趋势增加。美国牙科协会和美国心脏协会将克林霉素作为阿莫西林过敏患者的首选抗生素[49]。Salgado-Peralvo 等[50]的研究表明，与其他抗生素相比，预防性使用克林霉素可使种植体早期失败风险显著升高，感染风险也会增加高达6 倍，可能与克林霉素对骨整合产生不良影响有关。未来的研究应旨在确定健康患者与全身性疾病患者、患有或未患有不同类型口腔疾病患者的全身性抗生素需求之间的差异，或比较简单种植手术与复杂手术预防性使用抗生素的差异。

总之，种植体早期失败与不良口腔卫生习惯、吸烟、维生素D 缺乏、种植体尺寸、种植部位、种植体表面处理及预防性使用抗生素有着密切关系。因此，术前识别这些风险因素以降低早期失败率至关重要。但由于种植体早期失败是多因素导致的，因此有待于更多的临床研究来证明这些因素与早期失败存在因果关系。