影響微螺釘種植體支抗系統(tǒng)穩(wěn)定性的相關(guān)因素

1、影響微螺釘種植體支抗系統(tǒng)穩(wěn)定性的相關(guān)因素【關(guān)鍵詞】 微螺釘種植體 支抗系統(tǒng)穩(wěn)定性相關(guān)因素近年來，微螺釘種植體因其體積小、創(chuàng)傷小、植入部位靈活、手術(shù)過程簡單、適用范圍廣等優(yōu)點而在正畸治療中作為支抗的應(yīng)用日益廣泛。然而，微螺釘支抗系統(tǒng)也存在不足，除了一些并發(fā)癥外，如：局部黏膜刺激、牙齦損傷等，其突出問題在于負載較大正畸力時容易脫落與折斷。Liou等1通過在16位成年患者的顴突支柱上植入微螺釘種植體，持續(xù)加載9個月后認為：微螺釘種植體在負載正畸力的過程中并非絕對穩(wěn)定，而是會發(fā)生不同程度的移動。Miyawaki等2認為，微螺釘種植體支抗成功的標準是：在每個微螺釘持續(xù)承載小于2 N正畸力的情況下，種植體

2、保持穩(wěn)固達1年或至正畸治療完成即為成功，否則為失敗。因此，微螺釘種植體的穩(wěn)定性是支抗力獲得的前提與基礎(chǔ)。目前國內(nèi)外學(xué)者就影響微螺釘種植體系統(tǒng)穩(wěn)定性及成功率的相關(guān)因素進行了諸多研究，本文就此作一綜述。1 植入的位置及轉(zhuǎn)矩1.1 植入位置的條件 Dalstra等3通過三維有限元研究發(fā)現(xiàn)，微螺釘種植體載荷后應(yīng)力主要分布在骨皮質(zhì)表層，所以認為植入部分的骨質(zhì)條件是影響微螺釘種植體穩(wěn)定性的重要因素。下頜平面角高陡的患者往往骨板厚度小，骨質(zhì)疏松，也影響種植體機械嵌合的穩(wěn)定性。尋春雷等4將135枚微螺釘種植體植入67位患者口內(nèi)，在植入過程中有2枚折斷，均發(fā)生在下頜磨牙頰側(cè)的齒槽骨，從而提示應(yīng)注意植入部位的骨質(zhì)

3、密度。Wiechmann D等5通過49例支持正畸牙齒移動病例研究，共植入133個微型種植體，上頜骨唇側(cè)(82個)、其次為下頜唇側(cè)(42個)和下頜舌側(cè)(9個)，結(jié)果：用Kaplan -德梅爾分析，總體累積成功率為86.8 %(102/133);下頜舌側(cè)累積失敗率，顯著高于其他植入部位，因此研究發(fā)現(xiàn)在下頜骨舌側(cè)的微螺釘種植體成功率較低。另外，就軟組織情況對于微螺釘種植體穩(wěn)定性的影響，Cheng等6在44位患者口內(nèi)植入140枚微螺釘種植體，多數(shù)置于上、下頜后部，結(jié)果顯示總的穩(wěn)定率為89 %，認為微螺釘種植體植入部位和植入處的軟組織情況是影響微螺釘種植體成功率的兩個獨立因素，同時也證實在游離齦區(qū)植入

4、的微螺釘種植體的成功率降低。所以，植入前應(yīng)仔細評估擬植入部位的骨質(zhì)條件，排除病理性因素如鄰牙根尖炎、殘根、囊腫等引起的種植體失敗。1.2 轉(zhuǎn)矩 微螺釘種植體在植入時，由于各種原因產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩也是影響其穩(wěn)定性的重要因素。Chen等7通過在6只mongrel犬的下頜骨植入72枚微螺釘種植體，其中使實驗組的種植體與鄰牙牙根接觸，加載24周發(fā)現(xiàn)：種植體與鄰牙牙根接觸不僅會導(dǎo)致鄰牙牙根吸收及周圍炎癥反應(yīng)，對于種植體自身而言也會增加其轉(zhuǎn)矩，降低成功率。Motoyoshi等8對41例患者以不同轉(zhuǎn)矩植入的124枚1.6 mm直徑的微螺釘種植體以提供支抗，得出結(jié)論：上頜與下頜種植體植入轉(zhuǎn)矩有很大差異，其中治療失敗

5、的患者中下頜骨的種植體植入轉(zhuǎn)矩遠高于成功者。因此，Motoyoshi認為，在微螺釘種植體植入過程中不應(yīng)頻繁使用大轉(zhuǎn)矩，且直徑為1.6 mm的微螺釘種植體在轉(zhuǎn)矩為510 Ncm時成功率最高。張揚等9通過建立三維有限元模型，分析以不同傾斜角度植入微螺釘種植體發(fā)現(xiàn)，隨著種植體傾斜角度減小，種植體上的水平力矩相應(yīng)增大，種植體與骨皮質(zhì)接觸面積增大，以上兩種方式綜合作用，是影響種植體穩(wěn)定性的關(guān)鍵，增大種植體的傾斜角度，可以提高其在承載水平向正畸力時的穩(wěn)定性。然而，目前關(guān)于不同型號微螺釘種植體的植入轉(zhuǎn)矩與其成功率關(guān)系的相關(guān)報道少見。2 愈合時間與加載時機對于微支抗種植體合理的愈合時間與何時對其加載是正畸醫(yī)師

6、一直以來關(guān)注的問題。傳統(tǒng)觀點認為，微種植體在負載前要經(jīng)過“無負載愈合期”以達到骨整合。Sagara等10通過動物實驗證實早期加載是導(dǎo)致種植體周纖維愈合的重要原因之一，從而認為即刻加載或早期加載會影響種植體的穩(wěn)定性。Ohmae等11在研究微螺釘種植體作為正畸支抗壓低狗前磨牙的實驗中，發(fā)現(xiàn)微螺釘種植體的愈合期為6周。吳晶等12認為4周是種植體愈合期生物穩(wěn)定性的一個關(guān)鍵點，8周內(nèi)種植體的生物力學(xué)性能與愈合時間呈正相關(guān)。Deguchi等13通過動物實驗得出結(jié)論：3周的愈合期即可達到種植體5 %的骨整合率。而近年來，以Brunski提出的“微動理論”為基礎(chǔ)的“即刻負載”觀點已被許多研究證明。Chen等1

7、4 、Meyer等15認為加載前的愈合期長短對種植支抗的成功率并無影響。Melsen等16的動物實驗證實了即刻加載的微螺釘種植體周圍骨結(jié)合的存在。王翔等17在3只雜種犬的上下頜骨內(nèi)置入微螺釘種植體，發(fā)現(xiàn)種植體與頜骨的結(jié)合先是纖維愈合，以后逐漸產(chǎn)生少量骨愈合。Buchter等18在8只Gottinger豬的下頜骨上植入200枚微螺釘種植體，即刻加載，發(fā)現(xiàn)當加載力不超過骨緣力矩的上限時，即刻加載不影響微螺釘種植體的穩(wěn)定性。3 作用力的影響3.1 載荷的大小 國內(nèi)外學(xué)者對微螺釘種植體載荷不同大小正畸力后其穩(wěn)定性的變化進行了許多相關(guān)研究。Buchter等18對在豬下頜骨上植入的微螺釘種植體分別施加10

8、0 g、300 g、500 g的力后認為，(1)微螺釘種植體的成功率與作用于密質(zhì)骨邊緣的力矩直接相關(guān);(2)小于900 Nmm的力矩即刻加載不會影響微螺釘種植體的穩(wěn)定性。而石詠梅等19分別觀察在150 g、300 g、400 g、600 g力值下，以微螺釘種植體為支抗單位牽拉犬上下頜尖牙，發(fā)現(xiàn)在600 g力的條件下微種植體發(fā)生相互位移并有部分發(fā)生松動，從而得出微螺釘種植體的穩(wěn)定性與受力大小有關(guān)的結(jié)論。3.2 載荷方向 馬俊青等20利用三維有限元方法研究發(fā)現(xiàn)微螺釘種植體可以比較安全地承受200 g的不同方向的正畸力，特別是與種植體長軸夾角較小的力。但在微螺釘種植體行使支抗作用時，其自身也常受到力

9、偶的作用，有使其發(fā)生旋轉(zhuǎn)運動的趨勢。Costa等21認為種植體在受轉(zhuǎn)矩力時穩(wěn)定性降低。蘭澤棟等22研究發(fā)現(xiàn)，在扭轉(zhuǎn)力載荷作用下，種植體-骨界面頸部應(yīng)力集中會導(dǎo)致界面組織病理性損傷。此外，在臨床操作中，作用于種植體上載荷點的高度會有所變化，這勢必影響支抗種植體-骨界面的應(yīng)力分布。蘭澤棟等23還認為載荷點越高，其頸部骨界面的位移量也就越大。在臨床上當以微種植體作為支抗時，其正畸力載荷點高度應(yīng)盡量降低，這樣更有利于種植體-骨界面應(yīng)力的合理分布及降低應(yīng)力的峰值。4 種植體的型號與設(shè)計4.1 微螺釘種植體的穩(wěn)定性與其受力后周圍的應(yīng)力分布有關(guān)。目前使用的微螺釘其直徑為1 mm、1.2 mm、1.4 mm、

10、3.75 mm，長度有214 mm的各種型號。根據(jù)其本身的直徑與長度不同，種植體-骨界面的應(yīng)力及應(yīng)力分布不同。Chen等14認為小直徑的微螺釘由于更容易松動或發(fā)生位移而增加了微螺釘種植體的失敗率。Miyawaki等2將不同長度與直徑的微螺釘種植體植入51例患者口內(nèi)，發(fā)現(xiàn)當直徑大于5 mm時，微螺釘種植體的長度變化對其穩(wěn)定性基本不產(chǎn)生影響，但當直徑小于1 mm時，脫落率明顯增加。蘭澤棟等24通過研究得出結(jié)論：增加種植體的長度將提高種植體的承載能力，且3.75 mm直徑的種植體頸部應(yīng)力最小。而針對植入不同位置的骨質(zhì)，不同直徑與長度的微螺釘種植體的穩(wěn)定性也有差異。吳晶等25通過動物實驗證實：在骨質(zhì)較

11、差的部位選擇較大直徑的種植體有利于種植體的穩(wěn)定性，但直徑相同，長度分別為6 mm、4 mm的微螺釘種植體加載后的最大剪切力及最大扭轉(zhuǎn)強度未見顯著差異。朱勝吉等26通過建立上頜骨不同長度與直徑微螺釘種植體的三維有限元模型，對種植體周骨組織應(yīng)力分布進行分析也得出一致結(jié)論。但王震東等27對長度為510 mm的微螺釘種植體進行三維有限元分析，結(jié)果顯示，當微螺釘種植體骨內(nèi)部分長度為8 mm時應(yīng)力值最低，且隨著種植體長度的增加或減小應(yīng)力逐漸增大。因此，就微螺釘種植體的長度對其穩(wěn)定性的影響目前尚未有統(tǒng)一觀點。4.2 微螺釘種植體的設(shè)計改進。鄧峰等28通過三維有限元分析方法，對微螺釘種植體頸部進行優(yōu)化設(shè)計，提

12、出在其穿骨皮質(zhì)段局部增粗直徑，這一設(shè)計使骨組織應(yīng)力面較設(shè)計前增大約15.38 %，但該設(shè)計對骨組織中應(yīng)力水平的影響還有待進一步研究。螺紋狀種植體由于骨界面處面積大，機械穩(wěn)定性強而被正畸醫(yī)師廣泛采用。對于螺距不同以及基臺與微螺釘種植體穩(wěn)定性的關(guān)系，Motoyoshi等29認為：螺距的差異對應(yīng)力分布無顯著性影響，而基臺的存在可以有效降低最大應(yīng)力值。Prosterman等30等通過研究證實了純鈦種植體與骨接觸形成骨結(jié)合是其作為正畸支抗的基礎(chǔ)。純鈦與鈦合金的差別在于后者的機械強度更高，初步滿足了自攻型微種植體對強度的要求，而對鈦合金做表面活化處理，如：酸蝕、噴沙、羥基磷灰石涂層、微弧氧化等，則顯示出更

13、好的骨性結(jié)合率。Luo等31通過動物實驗對種植體表面粗糙程度進行了研究，發(fā)現(xiàn)生物活性高的種植體表面如羥基磷灰石界面可與骨小梁突起直接形成骨結(jié)合，而較光滑的未作活化的鈦合金種植體表面則往往在其周圍形成纖維組織層。植體材料的選擇，以及哪一種微種植體表面活化技術(shù)能更好的滿足臨床需要，期待進一步研究得出結(jié)論。5 性別和年齡因素不同性別和年齡的患者由于骨質(zhì)條件不同，其頜骨與種植體形成的骨性結(jié)合也存在差異。Chen等14通過對不同性別、年齡及不同錯牙合畸形類型的患者以微螺釘種植體作為支抗進行正畸治療，發(fā)現(xiàn)由于微螺釘種植體的穩(wěn)定性受骨質(zhì)密度及厚度的影響，年輕患者種植體支抗的成功率較低。這與Chen等7在20

14、04年對年齡是否為種植體穩(wěn)定性影響因素的研究結(jié)論一致。但在Motoyoshi等29對微種植體穩(wěn)定性的研究中，結(jié)果顯示年齡與性別對于種植體成功率的影響均無顯著差異。國內(nèi)外專家對于年齡與微螺釘種植體穩(wěn)定性之間的關(guān)系意見尚不統(tǒng)一。6 術(shù)者操作種植體的初始穩(wěn)定性取決于手術(shù)操作。Melsen等16認為，種植體植入時產(chǎn)生的較多熱量和局部干擾因素是造成種植體失敗的部分原因。自攻型微螺釘以手動方式植入可以避免產(chǎn)熱過多，但往往由于術(shù)者過于頻繁改變植入方向而導(dǎo)致種植體與骨組織間的機械結(jié)合不緊密。另外，植入過深往往會引起黏膜覆蓋與黏膜炎癥，影響微螺釘種植體的使用。術(shù)者在植入過程中的無菌操作對于避免術(shù)后感染以及促進創(chuàng)

15、傷愈合也是至關(guān)重要的。7 微生物因素種植體與黏膜上皮之間的微生物菌斑是影響種植體預(yù)后的重要因素。很多學(xué)者研究認為：種植體周圍菌斑的聚積會導(dǎo)致軟硬組織的炎癥，從而影響種植體的穩(wěn)定性。推測微螺釘種植體周圍的微生態(tài)學(xué)應(yīng)與上述研究結(jié)論相類似。除上述幾個方面，還有其他相關(guān)因素會對微螺釘種植體的穩(wěn)定性與成功率產(chǎn)生影響，如：非生理性功能活動、術(shù)前X線片效果、患者自身疾病等?？傊?，微螺釘種植體支抗作為正畸臨床治療的新興手段，以其獨特的優(yōu)勢受到越來越多的正畸醫(yī)師及學(xué)者的認可。隨著對其臨床應(yīng)用效果的不斷深入研究，如何進一步提高微螺釘種植支抗系統(tǒng)的穩(wěn)定性與成功率逐漸成為種植體支抗發(fā)展過程中所面臨的新問題。相信隨著對

16、于微螺釘種植體穩(wěn)定性所進行的研究與完善，將會為支抗種植體技術(shù)開拓更廣闊的空間?！緟⒖嘉墨I】 1 Liou EJ,Pai BC,Lin JC.Do miniscrews remain stationary under orthodontic forcesJ.Am J Orthod Dentofacial Orthop，2004，126(1):42-47.2 Miyawaki S,Koyama I,Inoue M,et al.Factors associated with the stability of titanium screws placed in the posterior region

17、 for orthodontic anchorageJ.Am J Orthod Dentofac Orthop,2003,124(4):373-378.3 Dalstra M,Cattaneo PM,Melsen B.Load transfer of miniscrews for orthodontic anchorageJ.Orthodontics,2004,1:53-54.4 尋春雷，曾祥龍，王興.自攻型微鈦釘種植體增強磨牙支抗的臨床應(yīng)用研究J.中華口腔醫(yī)學(xué)雜志，2004，39(6)：505-508.5 Wiechmann D,Meyer U,Buchter A.Success rate

18、of mini-and micro-implants used for orthodontic anchorage: a prospective clinical studyJ.Clin Oral Implants Res,2007,18(2):263-267.6 Cheng SJ,Tseng IY,Lee JJ,et al.A prospective study of the risk factors associated with failure of mini-implants used for orthodontic anchorageJ.Int Oral Maxillofac Imp

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20、g an orthodontic mini-implantJ.Clin Oral Implants Res,2006,17(1):109-114.9 張揚，張丹，馮翠娟.微小種植體正畸支抗生物力學(xué)的三維有限元分析J.上?？谇会t(yī)學(xué)，2005，14(3)：281-283.10 Sagara M,Akagawa Y,Nikai H,et al.The effects of early occlusal loading on one-stage titanium alloy implants in beagle dogs: a pilot studyJ.J Prosthet Dent,1993,69:

21、281.11 Ohmae M,Saito S,Morohashi T,et al.A clinical and histological evaluation of titanium mini-implants as anchors for orthodontic intrusion in the beagle dogJ.Am J Orthod Dentofac Orthop,2001,119:489.12 吳晶，白玉興，王邦康，等.微型種植體支抗愈合期穩(wěn)定性的比較J.中華口腔醫(yī)學(xué)雜志,2006，41(4)：226-227.13 Deguchi T，Takano-Yamamoto T，Kano

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23、hili J,et al.Ultrastructural characterization of the implant/bone interface of immediately loaded dental implantsJ.Biomaterials,2004,25(10):1959-1967.16 Melsen B,Lang NP.Biological reactions of alveolar bone to orthodontic loading of oral implantsJ.Clin Oral Implants Res,2001,12(2):144-152.17 王翔，石詠梅

24、，王虎中，等.微螺釘支抗種植體與頜骨結(jié)合的組織學(xué)表現(xiàn)J.中國現(xiàn)代醫(yī)學(xué)雜志，2005，15(15)：2299-2300.18 Buchter A,Wiechmann D,Koerdt S,et al.Load-related implant reaction of mini-implants used for orthodontic andhorageJ.Clin Oral Implants Res,2005,16(4):473-479.19 石詠梅，王翔，王虎中，等.不同受力條件下微螺釘支抗種植體穩(wěn)定性的動物實驗研究J.臨床口腔醫(yī)學(xué)雜志，2005，21(6)：323-324.20 馬俊青，倪曉

25、宇，王震東，等.微型種植體不同乘載方向的三維有限元分析J.臨床口腔醫(yī)學(xué)雜志，2004，20(6)：328-330.21 Costa A,Raffaini M,Melsen B.Miniscrews as orthodontic anchorage:a preliminary reportJ.Int J Adult Orthodon Orthognath Sura,1998,13(3)：201-209.22 蘭澤棟，林珠.扭轉(zhuǎn)力載荷對支抗種植體-骨界面應(yīng)力分布的影響J.第四軍醫(yī)大學(xué)學(xué)報，2004，25(13)：1238-1240.23 蘭澤棟，林珠.載荷點高度對支抗種植體-骨界面應(yīng)力分布的影響J.第四軍醫(yī)大學(xué)學(xué)報，2004，2