雙螺紋設計對種植體穩(wěn)定性的影響

1、雙螺紋設計對種植體穩(wěn)定性的影響    【摘要】  目的  通過共振頻率分析儀和組織病理形態(tài)學來比較分析雙梯形螺紋種植體和經(jīng)典的“V”型螺紋種植體對種植體的初期穩(wěn)定性及功能性負荷下后期穩(wěn)定性的影響。方法  選擇雜種狗12只，拔除下頜前磨牙，3個月后植入種植體，再經(jīng)3個月愈合后行修復治療，負重3個月后處死。在植入、修復、負重1個月、負重2個月及處死時分別應用共振頻率分析測量種植體的穩(wěn)定性。處死后取標本制成非脫礦磨片進行組織形態(tài)學分析。結果  兩組種植體在各時期的穩(wěn)定度差異均無顯著性，但在每一時期實驗組種植體的穩(wěn)定度均較

2、對照組高，實驗組種植體在負重后穩(wěn)定度恢復較快，負重3個月后實驗組的骨-種植體接觸率(BIC)和種植體周圍骨面積（BA）均較對照組稍高，但兩者差異無顯著性。結論  雙梯形螺紋種植體有利于保證種植體的初期和后期穩(wěn)定性，應用于低密度骨質優(yōu)越性會更加明顯?！娟P鍵詞】  種植體；螺紋；穩(wěn)定性The effect of dual threads design on stability of implants【Abstract】  Objective  The aim was to study the effect of dual thread implants up

3、on stability by comparing  single traditional thread implants. Methods  A total of 24 fixtures (12 dual threads  and 12 single thread implants) were placed into edentulous mandible of 12 mongrel dogs， and  animals were sacrificed for histomorphometry after loaded 3 months. Stabil

4、ity of implants was  measured by RFA regularly.Results   There was no significant difference between both groups  about stability at all periods and histomorphometry， but ISQ， BIC and BA of experimental group  were higher than control group， and ISQ recovered more quickly in

5、 experimental group after  loaded.Conclusion  Dual threads design contributes to assure the initial and secondary stability  of implants， which is particularly important in poor density bone.【Key words】  implant; thread; stability種植體的設計是指種植體的三維結構，包括其幾何形態(tài)和表面形態(tài)的變化。螺紋狀種植體具有較大的骨-種植體接

6、觸面積，并且由于其幾何形狀的特性，可以有效地增加其初期穩(wěn)定性1。另外，螺紋狀種植體能夠較好地將咬合力平均分配至周圍的牙槽骨，因此與柱狀種植體相比，螺紋狀種植體被認為具有較好的治療效果2。而螺紋的設計主要包括螺紋間距、螺紋的形狀和螺紋的深度三個方面。本研究的目的在于是通過共振頻率分析儀和組織病理形態(tài)學來比較分析一種新型螺紋設計的種植體和經(jīng)典的“V”型螺紋種植體對種植體的初期穩(wěn)定性及功能性負荷下后期穩(wěn)定性的影響。1  材料與方法1.1  種植體及實驗分組  實驗組種植體為新型螺紋設計種植體，在初級螺紋上再次進行切割形成雙梯形螺紋結構，初級螺紋間距為0.8mm，螺紋的角

7、圖1  在初級螺紋上再次進行切割形成雙梯形螺紋結構 度為60°，具體型見圖1；對照組為“V”形單螺紋種植體螺紋間距為0.6mm，螺紋的角度也為60°，所有種植體表面均經(jīng)RBM(Resorbable blast media）處理，直徑為4.0mm，長度分別為11.5mm。每種種植體取6顆分別植入12條成年雜種狗，體重為2025kg（種植體由韓國奧齒泰公司提供Osstem Bio，Korea.見圖2，3）。1.2  手術過程  經(jīng)全身麻醉（Ketamine 10mg/kg及Rumpun 5mg/kg im）后，拔除實驗動物雙側下頜前圖2 

8、 雙梯形螺紋種植體圖3  單“V”形螺紋種植體磨牙。愈合3個月后，在前磨牙區(qū)順牙槽嵴頂切開翻瓣，行逐級備洞后分別植入種植體，種植機轉速控制在l，500rpm以下，同時持續(xù)給予大量生理鹽水冷卻。最后將齦瓣復位，行間斷縫合。3個月后再次切開，連接實心基臺，行單個樹脂冠修復，調整咬合，進行負重。負重3個月后分別將動物處死獲取標本。1.3  種植體穩(wěn)定度的測量  種植體在植入、修復、負重1個月、負重2個月及處死時分別應用共振頻率分析(Resonance Frequency Analysis， RFA）測量種植體的穩(wěn)定度。Osstell裝置是一種可臨床應用的共振頻率分析儀（

9、OstellTM， Intrgration Diagnostics，Goteberge， Sweden)，在測量種植體穩(wěn)定度時，Osstell裝置的數(shù)值有兩種表示方法：一種為共振頻率（Hz)；另一種為種植體穩(wěn)定系數(shù)（Implant stability quotient，ISQ)， ISQ值的大小表示了種植體骨界面的剛性強度。在本實驗中，我們采用ISQ記數(shù)模式來測定種植體的穩(wěn)定度，ISQ數(shù)值由1到100，數(shù)值越大表示種植體具有越好的穩(wěn)定度。在實驗中每一回均測量3次，取其平均值。1.4  脫礦組織磨片制備  行下頜骨骨塊切除獲取種植體及周圍骨組織標本后，立刻將其浸泡于10%富爾

10、馬林液固定48h，然后經(jīng)濃度遞次升高的乙醇脫水，再將標本置入塑化樹脂（Exakt System， Exakt  Apparatebbau， Norderstedt， Germany）中聚化固定。再用硬組織切片機（Exact-cutting Grinding System， Exact Apparatebbau）順種植體的長軸頰舌向將含有種植體的塑脂塊切割成厚度為100150 m薄片，在流水冷卻下最終打磨至約30m。在標本制備過程中注意保護骨-種植體界面。組織切片制備完成后行蘇木素-伊紅（Haematoxylin-eosin)染色，光鏡下觀察。1.5  組織形態(tài)學分析

11、0; 通過100×光學顯微鏡（Olympus， Japan）觀察分析骨種植體界面的組織成分。標本的組織形態(tài)經(jīng)高分辨率影像處理（GP15/2; Kappa， Germeny）并傳入顯示器后測量種植體頰側中份連續(xù)三個螺紋中的骨-種植體接觸面，其分析數(shù)據(jù)以骨-種植體接觸率（BIC: bone-implant contact）及種植體周圍骨面積（BA:mineralized bone area）來表示。骨-種植體接觸率（BIC) =（骨-種植體接觸長度種植體總長度）×100%種植體周圍骨面積（BA)（螺紋內骨面積螺紋內總面積）×100%1.6  統(tǒng)計學分析

12、60; 兩種種植體的ISQ以及BIC和BA之間的差異通過t檢驗進行統(tǒng)計學分析。P<0.05則被認為差異有顯著性。2  結果2.1  臨床觀察  在實驗期間，所有動物均保持健康無并發(fā)癥，種植體無松動，臨床成活率為100%。X-線檢查見圖4，5。2.2  種植體穩(wěn)定度  本研究結果顯示兩組種植體在植入時、負重時及負重后每一期間的種植體的穩(wěn)定度差異均無顯著性，但實驗組種植在每一期間的種植體的穩(wěn)定度均較對照組高，實驗組的種植體的穩(wěn)定性在負重1個月時最低，然后逐漸增高，并在第2個月時就超過了負重的穩(wěn)定度，而對照組的種植體穩(wěn)定度在負重2個月后持續(xù)下降

13、，直至第3個月時才開始恢復（見表1）。圖4  實驗組X-線檢查圖5  對照組X-線檢查表1  兩組種植體的ISQ值及統(tǒng)計學處理  （略）2.3  組織形態(tài)學分析  實驗組種植體在負重3個月后的骨-種植體接觸率（BIC)和種植體周圍骨面積（BA)均較對照組稍高，但兩者差異無顯著性（見表2）。表2  兩組種植體的BIC值和BA值  （略）3  討論種植體在植入骨內后具有足夠的穩(wěn)定性不僅是種植體周圍的骨組織在愈合期間新生和改建的必要條件，而且還可以使功能性的口腔咀嚼咬合力能夠通過骨-種植體界面理想地傳導并分布至

14、牙槽骨上。種植體的穩(wěn)定性主要取決于三方面的因素：即骨-種植體相接觸的面積和強度、周圍骨組織的強度以及種植體的彈性強度3對于愈合期及功能期而言，種植體的穩(wěn)定性的含義是截然不同的，良好的初期穩(wěn)定性在種植體植入時是必須的，后期的穩(wěn)定性則是相對于功能期的種植體而言的，是發(fā)生在骨整合形成之后的4。設計螺紋的目的在于增大種植體表面積，使種植體與骨的初期接觸面積最大化，同時有利于分散骨-種植體界面的應力1。種植體的生物機械學性能與種植體的螺紋設計有著密切關系，而螺紋的設計主要包括螺紋間距、螺紋的形狀和螺紋的深度三個方面。螺紋間距越小單位長度的種植體上的螺紋也越多，相應的表面積也越大。因此在合力大、骨密度低的

15、區(qū)域可應用螺紋間距小的種植體來增加種植體的表面積。但是，種植體螺紋的多少與手術操作的難易有著直接的關系，螺紋越少，功絲和種植體的植入就越簡單，尤其是在骨質較硬部位，選用螺紋少的種植體更易進行手術操作。近來還設計生產(chǎn)了雙螺紋或三螺紋結構的種植體，這種設計可以使種植體更快地植入，縮短手術時間，從而減少了熱量的產(chǎn)生，有利于種植體與周圍骨組織的結合；同時由于這種種植體在植入時需要更大的植入扭矩，因此也強化了周圍骨組織對種植體的卡抱力，使種植體具有更高的初期穩(wěn)定性。本研究使用的種植體是在初級螺紋上再次進行切割形成雙梯形螺紋的結構，初級螺紋間距為0. 8mm，較對照組種植體螺紋間距大，但雙螺紋的設計使種植

16、體的表面積并未減少。實驗結果雖然顯示兩組種植體在植入時種植體穩(wěn)定度差異無顯著性，但實驗組的種植體穩(wěn)定系數(shù)（ISQ）較對照組略高，證明了實驗組種植體并未因螺紋間距的增大而影響種植體的初期穩(wěn)定性，而新型設計的雙螺紋結構不僅可以使種植體植入簡單，還有助于提高種植體的初期穩(wěn)定性。螺紋的形狀是螺紋設計的另一重要部分，螺紋的形態(tài)不僅可以改變功能性負荷下的應力的大小還可以影響骨-種植體界面應力的類型。目前常用的種植體主要有“V”型螺紋、平螺紋和鋸齒形螺紋等。在咬合負重時，“V”型螺紋和鋸齒形螺紋種植體的應力集中位于螺紋的尖頂部。Kohn等5通過病理觀察發(fā)現(xiàn)在“V”型螺紋種植體（Branemark， Nobe

17、l Biocare）上給予側向負荷，骨-種植體的直接接觸只發(fā)現(xiàn)在螺紋的基底部，而在螺紋尖頂部分則沒有骨-種植體的直接接觸，這是由于在側向負荷下在“V”型螺紋尖頂部產(chǎn)生了更高的微張力（Microstrain)，    使種植體周圍的骨組織以吸收為主，而在螺紋的基底部產(chǎn)生的微張力較小，使周圍骨組織得以維持。Kim等6應用三維有限元素分析，對“V”型螺紋、鋸齒形螺紋和平螺紋三種螺紋設計的種植體進行了比較研究，結果顯示在同等負荷條件下，和“V”型螺紋和鋸齒形螺紋種植體相比較，作用在平螺紋種植體上的剪切應明顯小于其他兩種種植體。另有動物實驗研究顯示，“V”型螺紋、倒鋸齒形螺

18、紋和平螺紋三種種植體在經(jīng)過初期愈合后，平螺紋種植體的抗脫位實驗結果最佳，而“V”型螺紋種植體和倒鋸齒形螺紋種植體無差異7。Steigenga等8在綜述中指出無論是在上頜還是在下頜應用平螺紋種植體具有相同的臨床成功率。本研究結果顯示實驗組種植體在負重后每一期間的種植體的穩(wěn)定度均較對照組高，實驗組的種植體的穩(wěn)定性在負重1個月時最低，然后逐漸增高，而對照組的種植體穩(wěn)定度在負重2個月后持續(xù)下降，直至第3個月時才開始恢復；同時病理形態(tài)分析顯示實驗組種植體在負重3個月后的骨-種植體接觸率（BIC)和種植體周圍骨面積（BA）均較對照組稍高。因此將初級螺紋的尖頂通過再次進行切割形成兩個梯形的次級螺紋，有利于在

19、功能負荷時減少種植體-骨界面的應力集中和剪切力，有利于種植體周圍的骨改建，從而有利于保證種植體的后期穩(wěn)定性(Secondary stability)。另外，由于狗的下頜骨的骨密度較高，由于種植體的螺紋與周圍致密的皮質骨之間的嵌合力和接觸面積非常大，從而掩蓋了螺紋設計上對結果的影響，所以兩組種植體，無論是在種植體穩(wěn)定度還是組織形態(tài)學分析上差異均無顯著性。對于低密度骨而言，盡可能地增加種植體的初期穩(wěn)定性和減少功能負荷期間骨-種植體界面的剪切力顯得更為重要。因此，應用于低密度骨質上這種更符合生物機械學標準的新型螺紋設計的種植體的優(yōu)越性會更加明顯?！緟⒖嘉墨I】1  Ivanoff CJ， S

20、ennerby J， Johansson C， et al. Influence of implant diameter on integration of screw implants. An experimental study in rabbits. International Journal of Oral and Maxillofacial Surgery，1997，26(2)：141-148.2  Satomi K， Akagawa Y. Bone-implant interface structures after non tapping  

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