种植骨替代材料的进展
关于移植后新骨形成的机制,主要有三种观点。骨诱导学说认为移植物中的某种成分具有诱导宿主体内未分化间充质细胞分化为成骨细胞,并在受植床形成新骨,现在认为BMP具有骨诱导能力;骨生成观点认为自体骨移植后,移植骨中存活的成骨细胞与BMP的诱导功能相结合,共同完成新骨生成,此学说不能解释异体骨或异种骨移植骨愈合与新骨形成;骨传导学说认为移植骨游离植入后,骨细胞和骨质均不能成活,移植骨中的钙质支架引导宿主成骨细胞向其中生长,移植骨最终被新生骨替代。
种植牙——人类的第三副牙齿
种植牙将与人体骨质兼容性高的纯钛金属经过精密的设计,制造成类似牙根的圆柱体或其他形状,以外科小手术的方式植入缺牙区的牙槽骨内,经过 1~3 个月后,当人工牙根与牙槽骨密合后,再在人工牙根上制作烤瓷牙冠,在达到舒适,美观效果的同时,不需要磨损相邻健康牙。因不具破坏性,种植牙已被口腔医学界公认为缺牙的首选修复方式。 种植牙可承受正常的咀嚼力量,功能和美观上几乎和自然牙一样,被人们称为人类的第三副牙齿。
种植牙并发症及其处理
种植牙并发症及其处理?专家表示近期,很多牙齿缺失患者都选择通过的方法进行缺牙修复。由于,种植牙手术对种植医生及种植器械的要求较高。所以,很多在小诊所内实施种植牙的患者都出现了种种问题。在这里,让我们看看种植牙手术带来的并发症和处理方法。
种植牙并发症及其处理
关于种植牙并发症及其处理这个问题,专家给出了以及解答:
1.牙龈炎:清除菌斑和感染源,加强口腔卫生,修整不良修复体。一旦有瘘管形成,应予以彻底刮治。
2.种植体折断:若发生在种植体的下1/3处,应弃用该种植体,关闭软组织,若周围无感染,则种植体不必取出;若折断在种植体最上端,应设法更换一个基台医学教育`网搜集整理。
3.组织损伤术中钻头进入上颌窦、鼻底、下牙槽神经管时,手中有突破感,应根据具体情况加以处理,必要时停止种植。下颌后牙种植后发生下唇麻木。若l周内无缓解,应取出种植体。
4.种植体松动为种植体与周围骨床之间未形成骨性结合,应予以去除,种植窝必须彻底刮治,1年后若有条件可重新种植。
需要做种植牙的缺牙患者,一定要从种植牙手术的安全性考虑,选择一些较为正规的医院,或是专业性较强的齿科诊所做种植牙。切莫为了省钱、省事而选择设施和技术都不具备的小诊所,从而耽误病情,延误治疗的最佳时机。
随着口腔技术的快速发展,种植牙技术已经越来越成熟,也越来越受人们关注,进行种植牙的人也越来越多。这里我们选取了一些种植牙的常见问题来给大家说一说,希望能够帮助大家对种植牙有更深入的了解。
有以下六个方面:
1 、美观:可以根据就诊者的脸型、其他牙齿的形状与颜色制作牙冠,达到整体协调和美观的最佳效果。
2 、不:依靠自身的人工牙根进行修复,不用磨旁边的健康牙齿,对牙齿没有任何伤害。
3 、舒适方便:不使用必需的基托与卡环,没有异物感,非常舒适、方便,而且有利于保持口腔的清洁卫生。
4 、功能强:能很好地恢复牙齿功能,咀嚼功能大大优于其他传统假牙。
5 、固位好:不使用传统的卡环或牙套,人工牙根牙槽骨紧密结合,像真牙一样扎根在口腔里,具有很强的固位力与稳定性。
6 、操作简单:是一个较小的牙槽外科手术,类似,采用局部麻醉,创伤小,术后即可进食,几乎无痛苦。一般植入术只需要几十分钟至数小时即可以完成。由于选用的是与人体相容性极好的生物材料,种植牙对人体不产生任何不良的副作用。如果种植牙的骨结合失败,也就是种植牙没有成功,也可以取出以后待骨愈合再做种植,或者改用其他修复方法。
做种植牙前的注意事项:
1、必须取得良好的共同就位道。
2、与种植体的长度比例应1:1.
3、基桩的位置常规设计在颏孔前方,上颌窦侧前壁前方。
4、基桩数目为6枚,偶尔可为8枚。
5、金属支架必须被动就位。
种植体是植入在颌骨中的,因此骨的质量和数量对种植体的成功有决定性的因素。种植前外科的含有就是:在种植前,通过外科技术增加患者的骨量,从而满足种植所需要的骨量。我科外科实力雄厚,对于骨的量不足的患者,有丰富的治疗经验。
我科先后开展了多种高技术难度的治疗,以拓宽种植应用范围,节约种植治疗时间,同时填补了在口腔种植领域的多数技术空白,具体如:多部位自体骨取骨、上颌窦底开放式或闭合式提升植骨、下牙槽神经迁徙、骨劈开、骨挤压等牙槽嵴缺损条件下多种骨增量手术或骨移植术的同期或二期牙种植治疗,即刻种植、即刻修复、即刻负重和即刻美学,复杂全口种植后固定和活动修复,个别种植修复,异地并发症处治等治疗项目,并与兄弟科室合作开展了牵张成骨、正颌手术、正畸以及放疗后、高龄患者、骨质疏松、糖尿病等患者的口腔种植。当代的口腔种植学新进展,接近完美的解决了义齿稳定性、长期性和美观性问题,使常规修复高难度问题迎刃而解,把种植义齿修复适应症人群无限扩大,因此国际牙种植学界提出了种植学的最新概念——“种植无边界”。
一、现代口腔种植学是以1966年瑞典Branemark教授首创将钛材料的牙种植体应用于临床为标志的。Branemark教授提出了骨结合的概念。骨结合即在负重的种植体和有生命骨组织之间一种直接的结合。
二、口腔种植修复已从最初为修复传统方法难以修复的严重骨吸收的无牙颌和游离端牙缺失发展到今日修复所有类型的缺失,包括单牙缺失、多牙缺失。
三、现代种植外科技术通过多种设备、技术,已使因缺牙牙槽嵴生理吸收或外伤性缺损造成种植骨量不足的患者的种植修复成为可能。
30多年前Branemark的研究人员指出,种植修复要求牙槽嵴的厚度应大于5mm,高度应大于10mm,才能使种植体得到骨结合。但临床上常常因缺失牙的生
理性吸收,外伤侧骨板缺失致许多病人骨量无法达到正常种植时的要求。现代种植外科技术的发展,包括骨劈开技术,骨挤压技术,上置法植骨技术,夹层法植骨技术,骨再生膜引导技术,使得以前骨量不足无法种植的患者的种植成为可能。
四、上颌窦底提升
由于上颌窦的存在,种植体易穿入上颌窦,造成感染失败。近10年来,上颌窦底提升术,植骨加同期种植技术成功地解决了该区域种植的难题,一改上颌后牙区曾经是种植的禁区的历史,使其种植修复成为和能。上颌窦底提升,植骨加同期种植术也被认为是行之有效的办法。
五、功能性颌骨重建 因外伤、肿瘤、先天畸形造成的颌骨缺损,由于种植学的发展不但可以重建颌骨的连续性,还可重建颌骨的咀嚼、吞咽功能。传
统的颌骨重建主要是恢复其连续件,种植体植入重建的颌骨内可以满意的恢复患者的咀嚼功能,改善吞咽及发音功能,使患者得到满意的修复。
六。局部赝复体
因面部器官解剖形态复杂,美学要求高,传统的整形外科方法常常需多次手术,多次住院。疗程长且长期效果因组织收缩,色素沉积而不满意。传统的赝复体因固位不良而不愿为病人所接受。
种植体成功地解决了赝复体的固位问题,且新型硅橡胶赝复体颜色、形态、质地均极其逼真。种植体固位的新型赝复体修复,已造福于数以万计的患者。
七、结论及未来
口腔种植学已被科学界所接受,已超越了发展阶段进入了临床应用阶段。国际种植学界公认,口腔种植学的未来将朝着简化治疗程序、降低成本的方向发展,同时在口腔医学中将占有极其重要的地位。
一、现代口腔种植学是以1966年瑞典Branemark教授首创将钛材料的牙种植体应用于临床为标志的。Branemark教授提出了骨结合的概念。骨结合即在负重的种植体和有生命骨组织之间一种直接的结合。
二、口腔种植修复已从最初为修复传统方法难以修复的严重骨吸收的无牙颌和游离端牙缺失发展到今日修复所有类型的缺失,包括单牙缺失、多牙缺失。
三、现代种植外科技术通过多种设备、技术,已使因缺牙牙槽嵴生理吸收或外伤性缺损造成种植骨量不足的患者的种植修复成为可能。
30多年前Branemark的研究人员指出,种植修复要求牙槽嵴的厚度应大于5mm,高度应大于10mm,才能使种植体得到骨结合。但临床上常常因缺失牙的生理性吸收,外伤侧骨板缺失致许多病人骨量无法达到正常种植时的要求。现代种植外科技术的发展,包括骨劈开技术,骨挤压技术,上置法植骨技术,夹层法植骨技术,骨再生膜引导技术,使得以前骨量不足无法种植的患者的种植成为可能。
四、上颌窦底提升由于上颌窦的存在,种植体易穿入上颌窦,造成感染失败。近10年来,上颌窦底提升术,植骨加同期种植技术成功地解决了该区域种植的难题,一改上颌后牙区曾经是种植的禁区的历史,使其种植修复成为和能。上颌窦底提升,植骨加同期种植术也被认为是行之有效的办法。
五、功能性颌骨重建因外伤、肿瘤、先天畸形造成的颌骨缺损,由于种植学的发展不但可以重建颌骨的连续性,还可重建颌骨的咀嚼、吞咽功能。传统的颌骨重建主要是恢复其连续件,种植体植入重建的颌骨内可以满意的恢复患者的咀嚼功能,改善吞咽及发音功能,使患者得到满意的修复。
六、局部赝复体因面部器官解剖形态复杂,美学要求高,传统的整形外科方法常常需多次手术,多次住院。疗程长且长期效果因组织收缩,色素沉积而不满意。传统的赝复体因固位不良而不愿为病人所接受。
种植体成功地解决了赝复体的固位问题,且新型硅橡胶赝复体颜色、形态、质地均极其*真。种植体固位的新型赝复体修复,已造福于数以万计的患者。
七、结论及未来口腔种植学已被科学界所接受,已超越了发展阶段进入了临床应用阶段。国际种植学界公认,口腔种植学的未来将朝着简化治疗程序、降低成本的方向发展,同时在口腔医学中将占有极其重要的地位。
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
种植牙的4大种类及其适用范围
选择种植牙,先考虑种植体。不同的种植牙有不同种植体选择,在这其中,种植体作为其中重要部分,依据其植入组织的不同,也可分为许多种.那么面临如此繁杂的种类,您该选择哪种呢?要回答这个问题,首先要了解不同类型种植体的个性特点及适应人群.种植牙有不同的种植体,这些种植体也有不同的适宜范围,具体的表现为以下几点:
1、骨膜下种植体
最早于20世纪40年代由Gershkoff和GodbergA(1948年)介绍并发展起来,具有较长的应用历史.是指位于骨膜下,骑跨在牙槽嵴和骨基表面呈网架状的种植体.主要分有支架型、颗粒型和多孔型.最常采用铸造钴铬合金作为植体材料,也可在其表面喷涂氧化铝、陶瓷等.
适用范围:主要用于上、下颌全口无牙,或牙槽嵴宽度和高度不够,而又难以采用其他骨内种植体来达到功能效果者.
2、黏膜内种植体
由DahlGs 1943年首先提出,又称字母扣种植体,常采用钛或钛合金材料制成,形似蘑菇.其顶盖部分植入黏膜内,柄状部分暴露在黏膜外,端部倒凹嵌入义齿基托组织面的保持孔内,形成固位作用.
适用范围:由于黏膜内种植体近期效果虽好,但远期效果不佳.因此多应用于总义齿和游离端义齿的固位.
3、牙内骨内种植体
又称根管内种植体或根管内固定器.植体为针型,表面光滑或带螺纹,常用钴铬合金、钛合金、钽、钒等材料制成.该种植体可以不穿出牙齿根尖,即桩冠式修复,不直接通过口腔黏膜上皮,不与牙龈组织结合, 避免了很多诸如污染、种植体与牙龈组织生物学封闭等问题,可以减少拔牙,保留尽可能多的真牙.但应用范围有一定局限性.
适用范围:适用于牙周炎松动牙的固定、外伤性松动牙的固定、牙齿根尖切除术后的固定以及调整根冠比例等.
4、骨内种植体
其依照形状不同主要分为6种类型:叶状种植体、圆柱状种植体、螺旋种植体、锚状种植体、穿下颌骨种植体以及升枝支架种植体.该种植体根据外形和类型的不同,需要采取不同的手术方法和手术器械植入.
适用范围:它主要通过将种植体植入上下颌骨组织内,支持义齿,相当于在即将要镶装的牙床下植入的人工牙根,是目前临床应用范围、数量最大盼一类种植体.
牙种植技术被称为是20世纪牙科史上最令人瞩目的一大进展,也是近年口腔医学里发展最快的一个专业。自1965年瑞典科学家Branemark正式推出螺旋型骨结合式纯钛种植体系统以来,口腔种植在过去40年里,无论是在种植体本身的设计研究, 还是其临床应用都取得了令人瞩目的进展。在西方发达国家,牙种植术已经获得大范围的普及和应用,在国内,牙种植技术也已逐步在大中城市推广和应用。据粗略统计,仅在2005年,在美国FDA、欧洲CE注册的牙种植系统达140多种,2005年美国消耗牙种植体达100万套,而欧洲则达180万套。到2009年,全世界种植牙数量更达到数倍增长。牙种植修复不仅彻底更新了传统口腔修复学的内容与概念,解决了传统修复学里长期难以解决的难题,如游离端缺失的修复、重度牙槽突萎缩无牙颌的牙列修复、伴有骨缺损的牙列缺损修复、牙周病患者的缺牙修复,而且成功地用于肿瘤手术上下颌骨切除后的功能性颌骨重建、面部器官缺失后的赝复体修复等。目前国际种植体市场或口腔临床修复中使用最多的种植系统是骨内种植系统,可以说这类种型种植系统代表了目前口腔临床种植修复中的主流。
一 种植系统的分类
种植系统一般按 ①种植体与上部基台的连接方式、②种植体的形状、③种植体的表面结构、④手术方式 进行分类。
1 种植体与上部基台的连接方式:内连接与外连接
种植体与其上方的修复基台均需通过一定的连接结构相连接,完成修复,而其连接结构决定了其连接方式,凡在种植体肩台之上仍有一定的机械结构,并用于与基 台连接者,被称为外连接方式,例如经典的Branemark种植系统在其种植体上方有一个高度为0.7mm的外六方连接结构,修复基台的基底则通过中央螺栓固定于该外六方结构之上,类似于该连接方式的还有3I系统、Steri-oss系统等。凡是在种植体肩台以上无任何结构存在, 而是通过修复基台下方延伸部分伸入种植体内部进行连接固定的则称为内连接方式,例如ITI系统、Frialit-2系统的内六方连接等。
种植体的连接结构具有三个重要的功能,①连接种植体与上部结构,②抗旋转,③传递分散咬牙合力。以上功能的优劣直接影响了种植体的修复成功率及长期效果,故种植体的连接方式被认为可作为种植系统分类的第一区别点。随着种植体的广泛临床应用,实践证明内连接对咬合力量有较好的承受能力,而外连接因其内在的一些设计上的缺陷,已有逐渐减少的趋势。在外连接系统中,如果种植体上端未充分吻合则可在固定螺栓处产生较大的应力集中,造成固定螺栓折断;另外,由于完全依赖螺栓将基台锁固于植体上,锁紧后螺栓处存在一定的内应力,长期作用下同样会导致应力集中处折断。
2 种植体外形
40多年的临床应用结果证实,唯有柱状与根形种植体才能取得良好骨结合,而叶片状、骨膜下种植体无法取得可靠的骨结合,故新的分类方法仅限于柱状与根形的种植系统。根据其表面是否有螺纹又可分为旋转就位型和挤压就位型。
① 柱形种植体
此类型的种植体上下直径相同,早期的骨内种植体全都设计为柱形,此类型的典型代表是Nobel Bio-care公司的Branemark系统,以及ITI、IMZ等。
② 根形种植体
以Friadent公司的Frialit-2系统为代表,这种类型的种植体是最近20年出现的,其模仿牙根的形状设计,整个骨内部分有一锥度。这些形状的设计是为了简化手术操作,在即刻种植时能极好地与牙槽窝形状吻合,达到更好的初期稳定性;由于其逐步变细的牙根状结构,可避免对邻牙造成损伤;另外,从生物力学原理来说,骨组织与植入体之间的连接界面在承受外力时,通常受到三种力——即压力、张力及剪切力。其中剪切力是最易造成界面连接破坏的不利外力,柱形结构在受到平行于种植牙长轴的力时,在其侧面与骨组织间受到较大的剪切力,锥形结构则可有效地将大部分剪切力转换为压力,可有效避免骨结合界面的损伤。
③ 旋转就位型种植体
ranemark系统又称螺纹状旋转就位型种植体,这类型种植系统是在种植窝预备完成后,利用植体表面的螺纹状结构,将其加力旋转植入种植窝。此类型还分为自攻型(即可通过种植体自身的螺纹旋转攻入骨内)及非自攻型(此类型通常需先用攻丝设备在骨内攻上螺纹后才能旋人就位)。
④ 挤压就位型种植体(如IMZ系统)
此类型的种植体表面无螺纹,在种植窝预备完成后,通过敲击使之就位。此类塑的命名从操作上来说本应为敲击就位型,但因该类型种植体的英文名是“press-fit implant”,即挤压就位型种植体,种植窝预备的直径原则上应略小于植体,以使种植体进入后,与骨面之间最大限度地紧密贴合,从面保证足够的初期稳定性及尽快地骨结合。
从临床应用的方便程度来说,除了少数有特殊要求的外,旋转就位型种植体较为常用,这是因为如上所述,为保证足够的初期稳定性及尽快的骨结合,我们在种植窝预备时,常需将其预备的直径略小于植体直径,但小到什么程度则应根据骨质的密度而定,骨质疏松者,可以小很多尚可挤压就位,而骨质致密者,则不能过小而影响就位。但骨质致密与否主要根据术者的临床经验来估计,一般医师操作时常都选择宁小勿大的原则,有时就会出现就位困难,这时如果是旋转就位型种植体则可方便地将植体旋出,重新扩大种植窝,而挤压就位型植体此时就较难取出,出现进退两难的局面。
3 种植体表面结构
种植体表面结构主要可分为以下形式:
① 光滑表面
机械加工是最早期的种植体表面加工方式,虽然已经有多年临床成功应用的报道,但由于其与骨组织的结合速度不如经粗化处理的种植体系,所以此类型的处理方式有日见减少的趋势。Branemark系统氧化处理表面被认为是光滑表面,实际上任何钛材在与空气接触后很快就在表面形成氧化层,所以这里所指的表面氧化处理是指其在通过氧化过程中某些因素的控制,使之形成具有多孔性的粗化氧化表面。目前市场上这种方式较为成功的是NobelBiocare公司Branemark系统的TiUnit处理方式。
② 粗糙表面
长期临床证实,非喷涂的粗糙面能增加骨结合表面面积,且有利于骨结合,新型的粗糙表面带有极性,能吸引成骨细胞向其趋化,加速骨结合,故愈来愈多的种植系统设计了新型粗糙表面结构。喷砂加酸蚀表面粗化处理(SLA) 是目前主流的表面处理方式,国际上大多数主流种植系统皆有这类型的处理方式。ITI系统早期时是以钛浆喷涂TPS (Titanium plasma sprayed)表面处理为主,但目前已改变为以SLA表面处理为主。目前在很多种植系统中,种植体的表面涉及到两种或更多类型处理方式的结合。
4 手术方式
按这种方式分类可将种植系统分为埋植式和非埋植式种植体两大类型。
① 埋植式种植系统
这一类型种植系统的典型代表是Nobel Biocare公司的Brtmemark系统,其手术方式是在植体植入后,关闭创口,经3-6个月的无负荷骨整合期后Ⅱ期手术显露植体,接上基台。埋植式种植系统的优点:植体可在不受外界干扰的状态下完成骨整合Branemark所提出的骨整合理论的要点之一就是要保证植体在无负荷状态下完成骨愈合,整个骨愈合期如因植体受到外力而产生微动,就可能出现纤维愈合而不是骨整合。尤其是在植体植入同期作了骨移植者,封闭状态下可最大限度地保证无菌状况下的一期愈合。埋植型种植系统的缺点:骨整合完成后还需再次手术显露;种植体—基台连接处的微缝隙较接近牙槽嵴顶骨面,该微缝中细菌的存在被认为是造成牙槽嵴顶骨质吸收的一个重要因素;安放基台时,由于接缝处位于龈下,不能直视下安放基台,操作较难;冠根比较大。
② 非埋植式种植系统
这一类型种植系统的典型代表是Straumman公司的ITI种植系统,其手术方式是在植体I期手术植入后,种植体冠面不埋人组织内,覆盖螺帽暴露在口腔内。种植体骨性整合完成后勿需手术即可接上基台。非埋植式种植系统的优点:仅需一次手术;种植体—基台连接处远离骨面,可避免接缝处细菌所致的嵴顶骨吸收;可直视下安放基台,较易完成种植体-基台的准确对位连接;冠根比较小,可减小种植体—基台界面折断的概率。非埋植型种植系统的缺点:不适用于前牙区对美学效果要求较高的部位。这是因此类种植系统的穿龈部位位于植体上,其高度是固定的,一期手术后牙龈的退缩不一,常可使该部位暴露,影响修复后的美学效果;不适用于骨量较差的部位。由于该类型种植是穿龈愈合,不能保证完全无菌状况下的愈合,因此如果植体植入同期作了骨移植者,容易出现骨移植区的感染,骨移植区失败。
二 当前种植系统的特点及发展趋势:
1 骨内种植系统已经成为主流的牙种植系统。
2 由于钛具有良好的生物相容性和理想的力学性能,成为目前应用最广的种植材料。
3 较小投入下开展种植的一个理想种植系统,应能同时具备有根形、柱形、埋植式、非埋植式设计的种植体。
人工种植牙技术为口腔修复领域的最大进展之一,从根本上改变了口腔修复的传统观念和修复方式。人工种植牙是目前最近似自然牙的一种修复缺牙的方法。此项技术随着材料科学、口腔外科学、口腔修复学、牙周病学、免疫学、分子生物学等众多学科的发展而迅速发展,已能够有效地应用于临床。人工种植牙是以手术方法将种植体植入到缺牙部位,种植体的基本形式包括埋植型二段式及非埋植型一段式种植体。待种植体愈合后再在其上完成牙冠的制作。此种修复改变了以往假牙的固定方式,通过种植体与牙槽骨的骨性结合而固定在牙槽骨内,将咀嚼力量直接传导到颌骨内,因此固定效果好,能较好地恢复咀嚼功能,舒适而无异物感,不影响发音,受到患者的欢迎。
人工种植牙成功的关键是,种植体能否与牙槽骨达到完好的骨性结合,首先需选择与牙槽骨有较好生物相容性的材料,目前应用较多的是纯钛或钛合金,无论在其表面是否有羟基磷灰石涂层,均有很好的修复效果。而适应症的选择也是种植能否成功的重要因素,主要适合于身心健康、牙齿及骨骼也发育完成定型的成年人,缺牙在半年左右,口腔卫生状况适合种植的人,而年老体弱、口腔卫生差、患有全身、消耗性疾病(如冠心病、高血压、脑血管疾病、血液病、糖尿病、结核、中晚期肿瘤,或正在接受放疗者),无论缺牙多少,均不宜做种植。
由于患者缺牙后口腔组织结构变化不同,需根据临床检查、X线牙片和断层片、模型分析以及医师的经验进行综合分析。以CT等先进手段对种植区及全颌进行三维图像扫描,根据牙槽骨情况及与上颌窦、鼻腔、下牙槽神经管等解剖结构的关系,以及牙合关系等,由计算机辅助设计确定种植部位及方向、角度。人工种植牙在临床上已获得成功,但对如何保证其远期效果及获得更接近于自然牙的种植体是今后的研究重点。对种植体与骨界面的分子生物学研究、种植愈合的生物诱导及各种生物相容性材料的开发为今后的研究创造了条件。人工种植牙可用于单个牙、多个牙及全牙列缺失的修复。还可应用于颌骨缺损义颌的修复,并可将种植体用于眼球缺失义眼修复的固位;耳缺损义耳修复或助听器的固定,鼻缺损义鼻及颌面部缺损假面修复的固位等,从根本上提高了这些修复的固位效果。
种植体多功能抗菌涂层的分类及进展
人工种植体如人工关节和牙种植体,已成为修复关节疾病及牙列缺失等的重要手段。植入体失败最常见的原因是种植体感染和无菌性松动。为了减少病人痛苦并提高成功率,现在常用抗菌涂层来阻止微生物在植体表面的粘附、定植和生物膜形成,从而减少种植体周围炎的发生率,但在抑制微生物的同时也常影响骨细胞活性,导致骨结合不良。如何使种植体表面兼具抗菌活性和成骨活性,成为种植体涂层研究的热点。本文将从表面处理、抗菌涂层这两个方面对其分类和特点作一综述。
1.表面改性
通过物理或化学修饰,改变植体表面的一些理化性质如表面粗糙度、化学性质、亲水性、传导性等,从而抑制细菌的粘附、聚集,增强骨细胞的亲和力。
1.1纳米显微形貌抗菌
植体表面的纳米微观形貌,不仅能够抑制细菌粘附,还能提高成骨细胞活性。研究显示,钛表面粗糙度在20nm以上时,利于蛋白质的附着,而细菌粘附和生物膜形成则越少。种植体纳米级粗糙表面和多孔性还能促进骨组织长入,减少植体微动并增强稳定性。Lan等通过酸蚀加紫外线照射来改变钛的表面形貌和表面能,显著促进了成骨细胞碱性磷酸酶(Alkaline phosphatase,ALP)的活性和体外矿化,并使金黄色葡萄球菌和表皮葡萄球菌的生长率下降70%。
纳米表面在动物体内也显示出良好的促骨结合能力,对葡萄球菌形成长久抑制,能预防较晚期的感染。钛纳米管已被证实有抗菌活性,能抑制变形链球菌;载入抗菌剂后抗菌能力则更强。这种结构可能是增加了表面能,改变粘附其上的细菌的膜结构来抗菌,因而通过纳米显微形貌发挥抗菌及促骨结合活性的方法,很有发展前景。
1.2紫外线(Ultraviolet,UV)处理
研究发现,UV能改变纯钛表面活性,将疏水性转变为高亲水性,还能除去碳氢污染。这些改变能促进成骨细胞附着、增殖,并能显著减少多种细菌的粘附和生物膜形成,甚至在血液和唾液污染下还能保持这种特性。UV对TiO2也有同样的作用,并且通过光催化作用使周围的氧气、水产生活性氧,分解接触到的有机物,破坏细菌细胞膜,产生杀菌作用。国外学者还发现,经UV处理后能加快初期骨沉积和骨结合,减少松动的可能性。但这种技术由于需要紫外线照射,而限制了其应用。
2.抗菌涂层
临床上的抗菌涂层主要为释药涂层,在涂层上载入抗菌剂,通过其释放杀灭周围细菌。抗菌剂包括:
①有机抗菌剂如抗菌肽(Antimicrobial peptides,AMP)、抗生素、防腐剂等。AMP是一种氨基酸组成的短肽,它具有广谱抗菌活性,能破坏细菌的细胞膜,而不易导致细菌抵抗,是很好的抗生素替代物。AMP能与种植体表面共价结合,形成抵抗细菌粘附的表面,也能被载入涂层,通过缓慢释放来发挥作用。但是抗菌肽能被蛋白酶降解,有学者提议将其设计为氨基酸型或许能防止降解,还能保持较好的抗菌活性。常用抗生素有阿莫西林、万古霉素、头孢噻吩等,能直接与植体表面共价结合,或与药物载体结合;相比全身使用,减小了产生耐药、细胞毒性的风险;但如何实现抗生素长期入Ti或TiO2表面,不易产生耐药。
②无机抗菌剂有Ag、Cu、Zn、Bi、Cl、I、F等。可通过阳极氧化或等离子体浸入等方式载入钛表面,或载入羟基磷灰石(Hydroxyapatite,HA)涂层中,依靠释放的离子破坏细菌细胞膜、抑制新陈代谢抗菌。由于Ag的广谱抗菌活性,在医疗器械中使用非常广泛,将其载入HA后,有效抗菌的同时可促进骨沉积。但是银有一个最佳浓度,超过一定浓度后对骨细胞有毒性。与有机抗菌剂比较,无机抗菌剂化学稳定性强,耐热,抗菌谱广,作用持久,但浓度较高时也存在细胞毒性,影响正常细胞生长。上述释放抗菌剂的载体,常见有以下几种:
2.1生物陶瓷类涂层
生物活性陶瓷主要有磷酸钙、HA、生物活性玻璃(Bioactive glass,BG),由于其良好的骨传导性,被广泛用于骨组织工程。磷酸钙与AMP结合,在抗菌的同时可促进成骨。Kazemzadeh-Narbat等研究发现,将覆有上述涂层的种植体植入兔胫骨中,可强效抑制金葡菌和绿脓杆菌,并促进了种植体骨结合;但是初期突释效应限制了其长期抗菌活性。有研究显示,抗菌肽和钛纳米小管-钙磷酸盐层涂层结合,并覆盖磷脂涂层后,释放周期可延长至数天。HA由于其良好的生物相容性、生物安全性及生物活性,成为最经典的种植体涂层。Fielding等将Ag和Sr载入HA涂层,在促进成骨细胞增殖、提高ALP活性的同时,增强了抵抗细菌的能力;释放的银离子而获得的抗菌活性长达一周以上。
HA涂层加入其它抗菌物质如去甲万古霉素等也能获得双重效果,在临床应用广泛,但是HA涂层降解速率快,与种植体的结合强度差,剥脱后易引起组织的免疫反应,从而导致种植失败。BG是合成的可以降解的陶瓷材料,有较好的骨传导性,在溶解时改变周围PH而具有一定抗菌活性。Ordikhani等将负载万古霉素的壳聚糖与纳米生物玻璃粒子结合于钛表面,显著促进了成骨细胞附着和矿物质沉积,抗菌性能持续超过四周。再者生物玻璃如硅酸二钙比HA的生物相容性更好,更少地引起免疫炎症反应,且与钛颗粒结合形成的复合涂层能降低降解率,耐久性更好,有很好的材料应用前景。
2.2壳聚糖涂层
壳聚糖是一种具有生物活性的多糖,有良好的生物相容性、可吸收性和广谱抗菌性,广泛地存在于昆虫和甲壳动物外壳中,医学上常常和RGD等成骨成分结合应用。研究显示,经RGD修饰的壳聚糖在促进成骨基因表达的同时,可对金黄色葡萄球菌和表皮葡萄球菌产生有效抑制。若与抗菌药物结合,则抗菌性能大大增加,电沉积壳聚糖和庆大霉素形成复合涂层后,表现出对金葡菌的显著抑制。另外还可通过微弧氧化技术或者更精确的3D打印技术结合壳聚糖和HA这两种生物相容性极好的材料,提高诱导骨小梁形成的能力。壳聚糖本身具有抑菌性,又可作为药物载体,是一种良好的涂层材料,但其长期控释能力尚为不足。
2.3纳米管涂层
TiO2纳米管涂层不仅抗菌、有良好的耐腐蚀性、表面特性,而且对成骨细胞的活性有促进作用。Peng等在钛表面合成了纳米管阵列,发现提高了成骨细胞的粘附能力;且管径越小,成骨细胞粘附性越好,而对表皮葡萄球菌的抑菌性越强。载锌钛纳米管兼具成骨活性和抗菌活性;体外可显著促进成骨细胞ALP活性及基质矿化,使I型胶原、骨钙素表达增强;在体内则显著促进了种植体骨结合;由于锌离子释放缓慢,抗菌活性可持续超过一个月。纳米小管由于规则的微型结构成为良好的载药系统,可同时载入多种纳米金属颗粒,如Zn和Ag,通过微电流作用抑制细菌,还能减少抗银细菌株的产生。但是银等纳米粒子易被人体吸收,有干扰细胞功能甚至导致细胞死亡的危险,尚需谨慎使用。
2.4聚合物涂层
惰性聚合物与生物活性蛋白复合涂层,如聚乙二醇(Polyethylene glycol,PEG)本身有抗细菌粘附的特性,同时抑制哺乳动物细胞的粘附,但PEG表面经精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸(RGD)处理后可使成骨细胞活性恢复,而细菌附着则大大减少。但通过惰性表面被动抗菌,仅能抑制蛋白和细菌的吸附而不能将其清除,抗菌性薄弱。聚合物如聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethyl methacrylate,PMMA),聚乳酸-乙醇酸(Poly(lacticco-glycolic acid),PLGA)、聚乳酸等可载入抗菌剂主动抗菌。Liu等将纯银纳米小管与PLGA涂层结合,能对多种革兰氏阳性和阴性细菌产生抑制,同时还能提高成骨细胞ALP活性,促进基质矿化及成骨相关信号分子表达。但研究者发现此种材料会随时间降解,且附着强度低,在种植过程中易被破坏。
2.5生物分子涂层
生物分子如细胞因子、黏附蛋白等,能引导细胞黏附,促进骨结合,与一些抗菌剂或抗菌材料结合有很好的双重功能。细胞外基质(Extracellular matrix,ECM)蛋白是骨组织的主要有机成分,其中I型胶原蛋白占这些蛋白的90%,是骨诱导性的重要成分。但是ECM也可促进各种细菌的黏附,所以设计胶原蛋白模拟肽来替代人类胶原蛋白I,可以限制细菌的黏附和定植,同时保持骨诱导性。另外此涂层还能吸附抗生素来加强抗菌性能。但是这种蛋白化学稳定性不好,易溶解,还可能导致免疫反应。
骨形成蛋白(Bone morphogenetic protein,BMP),是一族促骨生成作用最强的生长因子,可与抗菌剂结合来发挥促进成骨及抗菌的双重功效。BMP-2显著促进成骨细胞ALP活性及细胞外基质矿化。静电固定于载银的HA涂层后,此涂层既能抗感染又利于骨沉积。RGD(精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸),能显著提高成骨细胞活性,促进早期骨形成。常与透明质酸和壳聚糖的聚电解质多层膜等抗菌涂层配合,取长补短,恢复成骨细胞的活性。最近关于生物材料的研究开始转向其能否导致宿主产生连续、可控的免疫反应。在涂层上载入一些能调节免疫系统的信号分子减少破骨细胞的形成,或肽类控制炎症反应。如LL37,该抗菌肽本身无抗菌性,但其免疫调节作用能预防动物感染金葡菌和沙门氏菌。这样的免疫调节除了能加速组织的再生、减少破坏,也能激发机体的先天免疫系统间接预防感染,但是免疫反应的程度和范围应该被小心控制。
表面改性对宿主的副作用小,但抗菌性较弱。主动释药的抗菌涂层抗菌力强,但难以控制药物的释放速度和量,其初期突释效应会使局部浓度较高,产生细胞毒性,且难以维持长期抗菌活性。有学者提出一种新的控释方式,即由刺激因子如细菌、PH、酶等来触动抗菌剂释放。如将金纳米颗粒稳定地包裹含抗生素的脂质体,当“感知”到细菌释放的毒素时,即可触发抗生素释放。这种方式抗菌时间长,也不易耐药。该种涂层技术发展前景良好,但目前还研究不多。
良好的成骨活性及长期的抗菌活性,是种植体实现骨结合并维持长期稳定性的关键。为了在种植体表面实现上述生物活性,多种生物活性成分的联合应用及复合涂层技术是以后种植体涂层技术发展的趋势。同时,应对种植体表面涂层的短期及长期抗菌活性、成骨活性进行有效评价,并经大量的动物和临床实验证实。总体上,目前种植体抗菌涂层研究仍处于初级阶段,许多技术上的难题还需进一步研究解决。