微型种植体在口腔正畸中稳定性的研究进展

2020-11-13 15:11  来源:国际口腔医学杂志
作者:田青鹭 赵志河 阅读量:2593

    微型种植体支抗(temporary anchorage device)是在临床口腔正畸治疗中一种常见的支抗手段:通过在颌面部骨中植入微型骨钉,辅以橡皮筋、拉簧等正畸加载装置,而达到定向移动牙齿的目的;常应用于关闭拔牙间隙、压低伸长磨牙、纠正深覆/反等临床治疗。本文就微型种植体支抗的稳定性及其影响因素进行综述,以期在临床研究和应用中完善支抗体的设计,改良植入技术,减少不利稳定性的因素,提高微型种植体支抗植入的成功率。

    1.微型种植体支抗

    20世纪60年代,Branemark等提出:骨组织在与金属钛钉的结合中,可产生较为稳定的骨整合;口腔种植体系统随之开发出来,为口腔牙列缺失和正畸支抗治疗等打开了新思路。其中,口腔正畸的支抗治疗经历了从传统支抗(口外弓、横腭杆、Nance弓等)到各式微型种植体支抗的发展历程。微型种植体支抗相较于传统支抗,具有不影响美观、患者相对舒适度较高、患者依从性好、支抗效果好、减少/避免非目标牙的移动(绝对支抗)等优点,但是在临床实践中发现有个别种植体支抗出现松动、脱落等现象。

    Choi等在文献中表明,临床上正畸微型种植体支抗的植入成功率为83.9%~93.3%。虽然成功率不低,但是相较于用于口腔失牙修复的传统种植体仍有不足。微型种植体支抗植入后稳定性主要分为初期稳定性和长期稳定性:初期稳定性主要与骨密质厚度(cor-tical bone thickness)、种植体设计、植入技术、牙根接触等因素有关;长期稳定性主要与后期施加载荷以及骨整合程度有关。

    2.稳定性的影响因素

    2.1 骨相关因素

    基于不同个体在生理特征上存在的广泛变异,每位进行正畸治疗的患者对于微型种植体植入的适应性也有所不同;骨质、骨量、免疫力、年龄等,都可能对植入体的稳定性有所影响。其中,微型种植体支抗植入区域的骨密质厚度对植入体的初期稳定性至关重要,完善患者骨密质厚度的术前评估,可以使临床医生更好地制定植入方案。骨密质厚度可因年龄、口内区域、面型等的不同而发生变化。

    在Wang等的动物实验中,成年组的骨密度、相对骨体积、骨密质厚度和最大拔除力(Fmax)均高于青少年组,更有利于支抗体的稳定;Chopra等的研究中也显示,年龄高于15岁的植入组可获得更好的稳定性。

    综上所述,青少年患者的植入风险明显高于成人,植入成功率也更低。一些学者通过锥形束计算机断层扫描(cone beam computed tomography,CBCT)对20~45岁成年男性进行数据采集,并对155例样本进行分析,将其按照面型的不同分为低角型、高角型和均角型,得出结论:低角型相应部位的骨密质厚度最大,其次是均角型和高角型。Tozlu等认为,低角型患者所受咀嚼压力较大,根据结构和功能相适应的原理,需要更大的骨量对其进行应力分散和支撑,从而导致其骨密质厚度较大。

    相对应地来看,微型种植体支抗植入的初期稳定性在高角型患者中较差,脱落率相对较高,临床医生在对高角型患者植入支抗时应当格外注重术后护理。口腔中不同部位的骨密质厚度不同,对于上下颌骨而言,其在前牙区无明显差异,从前牙区到后牙区呈现逐渐增厚的趋势。

    Lim等的研究认为,在上颌,尖牙近中至远中段的骨密质厚度最大;在下颌,从前牙区到后牙区骨密质厚度逐渐增大。此外,还有许多学者根据与牙槽嵴顶的不同距离(2、4、6、8 mm等),从垂直方向研究了骨密质厚度的变化情况:其结果均显示在距牙槽嵴顶2 mm处骨密质厚度较大,4 mm处最小,而后呈现随距离增大而增大的趋势。2 mm处的骨密质厚度较大的解释可能为:此处有骨密质和牙槽骨的融合,导致骨密质增厚。

    经多方总结,Lim等认为上颌距牙槽嵴顶6 mm处、下颌距牙槽嵴顶4 mm处的骨密质厚度最适宜微型种植体支抗的植入,最适于植入。值得注意的是,虽然骨密质厚度越大,所受的应力越小,但是这种变化关系在骨密质厚度大于2.0 mm后则不明显;一些学者的研究也证实,在某些骨密质厚度较大的样本中,植入种植体失败率较高,这也提示最适宜的骨密质厚度存在一个范围,而并非越大越好。骨整合是保证种植体植入后长期稳定性的重要因素。植入初期,微型种植体的初期稳定性主要依靠骨密质和种植体界面的紧密接触,而非尚未形成的骨整合。

    在大多数情况下,微型种植体支抗是作为暂时性的支抗装置使用,因此为了便于治疗完成后拔除,不希望植入后产生过为紧密的骨整合。而对于支抗治疗期较长、对长期稳定性要求较高的情况,则需要较高程度的骨整合。例如,下颌植入的初期稳定性高于上颌,但随着植入时间的延长,上颌可以获得更为稳定的骨整合,具有更好的长期稳定性,长期支抗的效果更好。因此,骨整合的程度要适中,植入部位要根据治疗需求进行选择。

    2.2 植入转矩

    植入转矩,即在微型种植体支抗植入过程中使其发生旋转而植入的力矩。一些学者认为,适当的植入转矩对微型种植体植入后的初期稳定性非常重要。若转矩过大可能导致骨损伤,过小可能使植入不充分导致稳定性欠佳。植入过程中的最大植入转矩以5~10 N·cm为佳。植入转矩主要与骨密质厚度、植入角度、植入深度等因素有关。Marquezan等分析,在其所研究的文献中,多数研究认为骨密质厚度可以影响植入转矩:普遍研究结果显示,植入转矩会随着骨密质厚度的增大而增大。植入过程中的植入角度也可以影响植入转矩。Holm等指出,当植入角度为60°~70°时,相较于90°,支抗体表现出相对更大的初期稳定性。

    一些学者在动物实验中指出,当植入角度为50°~70°,实验测得的μCT参数和拉拔试验中的Fmax均较大,提示其有更大的稳定性能。综上所述,略微倾斜植入微型种植体支抗,在一定程度上可以更为有效地减少或避免牙根及牙周膜的损伤,初期稳定性更佳;而倾斜角度过大或垂直植入可能降低微型种植体的稳定性。在选定植入角度后,植入深度是正畸医生需要面临的又一问题。根据Romano等的研究显示,微型种植体支抗在植入后,其头部露于龈外,但同时要尽量使其与附着龈相接触;这样既能让附着龈为其提供一定的支撑作用,也能较为稳固地连接口内正畸装置。

    2.3 植入部位

    口腔内部的局部解剖结构复杂,组织构成多样化,不同植入部位也是微型种植体植入稳定性影响因素之一。在制定植入方案时,植入位置的选取与多个因素有关,例如口腔黏膜软组织的状况、牙根间距、牙神经的解剖位置以及骨密质的参数(厚度、密度等)。一些学者认为,骨密质厚度大于1.0 mm是植入成功的基本条件;并且发现在有角化黏膜的区域进行植入可降低感染的风险。也有研究显示,骨密质厚度为1.0~2.0 mm时是较佳的植入位置。目前微型种植体的植入位置普遍选择在第二前磨牙和第一磨牙之间;此区域范围内的骨质大多属于颌骨4种分类中的Ⅱ类骨质,即骨密质较厚,骨松质致密。

    Mohammed等的综述认为,在不同部位进行植入时,腭部、上颌、下颌的总失败率分别为4.7%、9.6%及12.3%;其中,腭部作为临床上较为常见的植入部位,随着与腭中线距离的增加,失败率也呈上升趋势,因此腭部植入部位的选取应尽量靠近腭中缝。需要注意,拔牙治疗在正畸治疗中十分常见,常有误解拔牙后附近骨质及牙周组织受损,不适于植入种植钉。但有实验证实,虽然相较于其他部位拔牙部位需要更长的愈合时间(约1月),邻近拔牙创附近植入微型种植体是可以保持稳定性的。结合治疗需求,植入部位的选择并非一定要避开拔牙创。

    2.4 微型种植体支抗的设计

    微型种植体大致可分为体部、颈部和头部,其中体部是植入骨内的主要部分,头部是露于骨外用于施加载荷、连接正畸装置的部分。从体部设计来看,目前的微型种植体主要可分为自攻型、助攻型和非攻入型。其中,非攻入型因其避免钻孔、骨/组织碎屑较少、热损伤小、操作简便、骨整合程度低而易于拔除等具有较大的优势。

    相对而言,助攻型微型种植体在植入钻孔的过程中若孔径过大或钻速不当,容易导致较大骨损伤和初期稳定性不佳,从而造成植入体脱落。采取助攻和自攻方式植入微型种植体,虽然同期骨整合率自攻型大于助攻型,且自攻型量化后动度及牙根接触情况均优于助攻型,但从植入效果来看二者均能作为有效支抗,在选择时应结合患者自身的情况。微型种植体的颈部结构设计与植入后的应力分布密切相关。

    Duaibis等通过微型种植体周围的冯·米塞斯应力分析,研究了微型种植体各个设计参数(长度、直径、螺纹的规格、螺纹的形状和螺距等)对植入后应力峰值的影响,并得出植入后微型种植体的应力峰值集中于微型种植体颈部边缘的结论。常少海等通过有限元分析,探究了不同颈部构型对微型种植体初期稳定性的影响,建议临床上采用较大直径、高度至少取骨密质厚度、锥度为适宜角度的颈部设计。微型种植体的几何参数也是重要的影响因素。首先,就直径而言,多篇文献显示,相对大直径的种植体能增大植入转矩,取得更佳的初期稳定性。但也有研究显示,大直径种植体虽然初期稳定性较佳,却不利于长期稳定。

    同时,由于患者个体情况不同,个别患者有牙根间距小等特殊情况,而小直径微型种植体具有更易植入、根接近/接触率小的优势,此时更倾向于选择小直径的微型种植体。Romano等认为,依照骨密质厚度来进行大致划分,1.5 mm直径的微型种植体适用范围较广,适用于大多数部位;腭旁正中和旁侧可选用1.8 mm直径的微型种植体;而对于无牙区、上颌结节、粗隆、磨牙后区、腭中缝等骨密质较厚的区域,可结合影像学选用2.0 mm左右直径的微型种植体。就微型种植体支抗长度而言,Motoyoshi认为应当结合考虑黏膜及骨质因素进行选择,正常黏膜区选用6~8 mm微型种植体,而黏膜或骨质较厚区(如腭中缝)可根据影像学选用长度大于10 mm的微型种植体。其次,螺纹作为提供稳固力的重要组成部分,其参数对微型种植体植入后稳定性的影响也是不可忽视的。

    一些学者研究并得出,增大微型种植体支抗的螺距、螺纹角、导程角等参数,能增加植入转矩,获得更好的初期稳定性。一直以来,也有一些针对提高微型种植体支抗植入稳定性的新型设计出现。有文献显示,在微型钛种植钉头部添加基台的设计可以减少植入在颌骨中造成的应力集中,减轻牙槽骨受压,从而部分减轻牙槽骨所受压力,增加微型种植体支抗的稳定性。

    Miyawaki等也提出,联合应用微型种植体支抗与一种矛状骨架辅助装置能够提升植入后的稳定性。张强等提出采用平台转换和莫氏锥度设计的种植体,可以有效减少种植体周围炎的发生率,从而提升植入质量。

    2.5 牙根接触

    在正畸治疗过程中,微型种植体支抗通常植入于2个牙根之间的区域,这可能会导致其与邻近牙根发生接触甚至导致牙根或牙神经的严重损伤。在不考虑加载时间的情况下,微型种植体支抗的稳定性可随着牙根接近/接触程度的增高而降低,并且由于应力的传递,未发生接触而仅仅是距离过近亦能对牙根和周围骨质造成损害。Suzuki等认为,牙根接触中可能出现的问题还有牙周膜的损伤。当牙周膜受损,其中一些介导骨吸收的细胞因子可以过度表达,若微型种植体不能被及时移除,非常容易导致牙根吸收和炎症的产生。因此,有文献针对如何降低微型种植体植入后牙根接触率进行了分析,认为在同等情况下选用长度较短的微型种植体支抗可减少根接触/损伤,也可以通过影像学评估植入位置的情况和控制植入的转矩等来降低风险。其中,采用CBCT技术对根间距和牙周情况进行评估是主要并且有效的检查手段之一。

    一些学者还提出,量化后动度和植入转矩可能被作为微型种植体支抗植入后牙根接触的评价指标:量化后动度越小,微型种植体所表现出的稳定性越高,而发生了牙根接触的微型种植体支抗的量化后动度可上升20%左右;随着植入阻力增加,植入转矩也可能会随之增加,但具体量化关系有待进一步研究。建议临床上微型种植体的植入位置与牙根间距至少1 mm,距牙周膜至少0.5 mm。

    2.6 载荷的施加

    加载时机与临床工作息息相关。Jeong等的研究结果显示,大约75%的松动脱落出现于微型种植体支抗植入后16周以内,植入12~16周(3~4个月)加载可获得相对较理想的稳定性,若植入后即刻加载可能增加微型种植体松动脱落的可能性。Chopra等认为,在微型种植体支抗植入后即刻加载的总体成功率约为83.3%,绝大部分的微型种植体脱落出现于实验早期。

    Zhang等在动物实验中证实,微型种植体支抗植入后4周加载组相对于即刻加载组,其微型种植体周出现较为明显的成骨活动,骨-微型种植体结合率提高,微型种植体的稳定性提高;最终得出4周左右的愈合期有利于稳定微型种植体的结论。也有研究指出,在微型种植体植入早期,骨吸收效应和炎症反应均较重,即刻加载存在一定风险;但骨界面骨改建进程会随着愈合时间持续活跃。

    综合考量以上初期稳定性、长期稳定性、临床正畸治疗的时间把控等因素来看,即刻加载对微型种植体的综合稳定性是不利的,加载前2~4周的愈合期是有必要的。由于正畸治疗的力学复杂性,关于载荷方向的研究暂有欠缺,但是载荷的方向与植入角度可能有密切相关性。在一些学者的研究中,认为微型种植体的长轴与载荷的方向越接近,越有利于稳定。

    2.7 种植体周围炎

    种植体周围炎是导致修复失败的主要原因之一,主要表现为种植体周围软组织感染,骨组织吸收和种植体周围袋的形成,探诊可出血,有时自发出血可伴溢脓等,严重时可有全身反应。在微型种植体支抗植入后引起的种植体周围炎主要与口腔卫生状况及其相关的菌斑指数等有关。在Chopra等的研究结果中显示,口腔卫生状况可明显影响植入后微型种植体支抗的稳定性。王雨薇等也在微型种植体支抗设计的研究中提到,细菌在种植体表面的黏附,炎症因子的释放,免疫应答的引发是导致微型种植体支抗稳定性丧失的重要原因。目前,种植体周围炎的预防和治疗在种植领域越来越受到重视。以往研究指出,应增加种植体植入前口腔卫生状况评估、植入后口腔护理及复诊;当出现炎症时,可根据病情严重程度进行种植体周围洁治、抗菌药物治疗、激光治疗、手术治疗或联合治疗等。

    3.结语

    在口腔正畸治疗过程中,支抗是使牙齿移动达到适宜的咬合的重要手段,目前已经广泛应用,但仍存在微型种植体松动、脱落的情况。本文综述了近年来有关微型种植体稳定性的研究,总结出影响其稳定性的因素主要有:骨相关因素、植入转矩、植入部位、植入体的自身设计、牙根接触、植入后加载、种植体周围炎等。在植入部位骨密质厚度≥1 mm的前提下,术者应结合患者骨质情况,选取恰当植入技术,控制植入转矩,在略微倾斜的角度下植入各项设计参数均适宜的微型种植体支抗。

    同时,在治疗方案的允许范围内,要注意避开神经沟、上颌窦等特殊解剖位置,并与相邻牙根保持一定的距离,植入后微型种植体支抗距牙根大于1 mm为佳。术后,在给予一定的愈合时间后施加载荷,并注意患者的口腔环境维护/复诊,以减少种植体周围炎的发生。种植体技术未来的关键发展主要在材料和设计等方面。

    由于其与骨直接接触,种植体的几何参数及结构在很大程度上决定了植入后的应力分布,从而影响其植入后的稳定性。近年来,有添加基台、微型双螺纹等新型微型种植体支抗设计出现,是未来发展多部位、多功能微型种植体的一个重要研究方向。目前种植价格较为昂贵,探索具有良好生物相容性、较高性价比的种植体材料也非常重要。口腔微型种植体支抗设计的治疗是在复杂的口腔环境下进行,需考虑的因素也是多方面的。例如,不能单纯地选择大直径微型种植体支抗来提高植入扭矩和理论上的稳定性,同时应当考虑牙根间距以避免损伤牙根。微型种植体支抗的正畸治疗涉及美学、力学、生物学等多个学科领域,它的发展和进步需要多维的探索。

编辑: 陆美凤

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