关于正畸支抗稳定性及钛合金支抗种植体表面改性的研究综述

关于正畸支抗稳定性及钛合金支抗种植体表面改性的研究综述
本文通过文献回顾的方式，对种植体支抗愈合方式及其稳定性的相关影响因素进行了组织学分析，并从物理方法、化学方法两个方面对钛合金支抗种植体表面改性的方法与工艺进行了归纳和阐述，以期为实际工作中相关问题的解决提供参考和可供借鉴的思路。

标签：正畸支抗；稳定性；钛合金种植体；表面改性
1引言
微种植体支抗技术在近年来的临床实践中得到了愈发广泛的应用，在有关种植体支抗稳定的研究工作中，组织学习分析无疑是最为重要的方法之一，具体包括X射线技术、扫描电镜法、偏振光法、荧光标记法、光镜法等多种方式，骨-种植体接触率（BIC）为研究指标。

近年来，钛合金因其优异的机械性能、抗腐蚀性、较高的强度、良好的生物相容性以及低廉的价格在口腔种植、修复领域得到了非常广泛的应用，但是受生物相容性、耐腐蚀性、耐磨性的内在局限性以及会在口腔环境中析出有害金属离子等因素的影响，还不能完全满足当代社会对于高性能生物医用产品的要求。

2支抗种植体愈合方式的组织学研究
2.1愈合期的组织学观察Deguchi（2003）在对犬类动物的实验中发现，种植体植入愈合约3w时间，种植体周围即开始出现可编制骨的矿化，愈合约6～12w时间，层状骨的形成与致密化即可开始[1]。

Wu（2009）等人的研究结果表明，种植体支抗周围出现局部吸收、胶原纤维包绕大约在愈合1w左右发生；胶原纤维包绕的大量出现以及纤细的骨小梁明显生长大约在愈合2w左右发生；新骨尤其是编织骨的形成大约在愈合4w左右发生；愈合8w时，以层状骨为主。

在对助攻型、自攻型种植体支抗进行对比时他们还发现，2w时，自攻型种植体支抗周围会有胶原纤维形成，而助攻型种植体支抗周围此时的骨吸收陷窝以及胶原的形成更为明显；4w时，自攻型种植体支抗可见类骨质与成骨细胞，而助攻型种植体支抗周围则可见骨的再吸收以及软骨内成骨；8w时，自攻型种植体支抗可见编织骨，而助攻型种植体支抗的未成熟骨则开始转向成熟，提示种植体支抗植入方式是造成这种差异的原因[2]。

吴晶（2005）等人对兔胫骨微螺钉展开研究，发现骨小梁在术后2w即开始形成，4w时刻形成粗壮复合骨，并能够初步承受一定范围的力[3]。

2.2种植体骨界面组织愈合方式种植体与骨组织界面的结合主要有三种形式：首先是骨性界面，即载荷种植体表面与骨组织之间存在有序、直接的功能、结构性结合，在光镜水平下，其间不存在纤维组织介入的情况，也没有其它组织反应或炎性细胞的存在。

其次是纤维性界面，即骨组织、种植体之间有未钙化的纤维结缔组织介入。

最后是混合性界面，绝大部分种植体都属于这一类型。

Vannet（2007）等人将植入体植入犬下颌，全部种植体支抗的BIC为74.48%[4]。

Wu（2009）等人的研究成果中，BIC的范围为30.57～70.34%，并且随着时间的延长，BIC也会不断提升[2]。

Luzi（2009）等人在对BIC进行比较时发现，BIC的范围为3～100%，种植体植入1w的结合率要高于植入1个月后。

此后，BIC会随着时间的延长而不断提升。

提示结合率在早期的下降现象是由种植体支抗植入后的骨吸收导致，而之后的提升则是骨修复在发挥作用[5]。

3种植体支抗稳定性影响因素的组织学研究
3.1微種植体支抗自身形态、植入与表面处理方式的影响Kim（2008）等人对圆柱形、眼锥形种植体支抗的骨形成率以及BIC进行了组织学习分析，结果表明二者的股形成率、BIC分别大于55%和40%，且在成功率方面也极为相似。

但圆柱形微种植体支抗的扭入矩却显著低于圆锥形种植体[6]。

Yano（2006）等人的研究结果中，二者的差距则较为显著，锥形种植体支抗的BIC为（82.3±15）%，柱状种植体支抗的BIC仅有（33.3±11.8）%。

种植体支抗植入方式目前可分为自攻、助攻两种类型，虽然二者均存在骨种植体支抗的接触，但各自对于种植体稳定性的影响则存在一定差异。

在BIC、PTV （测试周值）、BA（种植体周骨百分量）方面，自攻型较助攻型而言更有优势，并且种植体支抗骨组织的损伤也更小[8]。

另外，Wu（2009）等人也指出，8w的愈合期之后，自攻、助攻型种植体支抗的BIC无明显差异[2]。

Nasatzky（2003）等人的研究结果表明，种植体支抗在经过喷砂、酸蚀等表面处理后，与骨组织的接触水平将会较光滑表面的种植体得到有效提升。

另外，单独进行喷砂、涂层处理的种植体虽然表面粗糙程度较为类似，但是在2w、8w 这两个观察时刻，采用涂层处理的种植体BIC更高，而同时接受喷砂、涂层处理的种植体无论在表面粗糙程度还是在BIC方面，均优于采用单独处理方式的种植体[9]。

3.2力学加载因素Luzi（2009）在就愈合受正畸力加载的影响进行研究时发现，相对于未加力的情况，种植体支抗即刻加载可获得更高的BIC，即骨结合可以受到来自正畸加力的积极影响[5]。

Akin-Nergiz（1998）等人的研究结果与这一观点相符，认为种植体受力后，更容易获得较高的BIC[10]。

Kim（2008）的研究结果表明，种植体即刻加载、延迟加载的BIC分别为60.9%以及65.5%，但也有学者认为即刻加载不会对种植体支抗周围的骨愈合产生影响，但是会对生理性骨适应以及骨组织的再生产生一定的刺激作用[7]。

Buchter（2005）等人则认为，骨组织界面新生骨组织的出现不会受到种植体是否受力的影响，唯一不同的是，在正畸加载力的影响下，种植体界面骨改建、骨组织分化更活跃、更快，压力侧周围的骨沉积相对较多，即一定的加载力将会对种植体支抗周围骨组织的生长产生积极的影响。

3.3加力大小姜晓红（2008）等人将BMP作为观察指标，对不同作用力下的微种植体支抗周围骨组织的变化情况进行了观察，结果表明，种植体压力、非
压力侧的BMP-2平均灰度值无显著差异，与加载力大小也无明显关联。

Woods （2009）等人则对种植体支抗骨界面在不同加载时间、力值、不同植入部位下的影响进行了组织学习研究，结果表明，同为25g、50g力，即刻、延迟加载的BIC 分别为44.4%和40.4%、43.4%和37.9%，差异无统计学意义，且种植体支抗的BIC不会受压力、张力的影响。

以上研究的结果表明，微种植体周围骨组织愈合不会受到来自种植体即刻加载的影响，种植体支抗初期稳定性主要由骨组织与微种植体支抗的机械铆合维持。

4种植体支抗稳定性的临床研究
4.1植入部位从理论的角度看，口腔中任何骨量支持充足的区域都可以进行种植体支抗的植入，但Hu（2009）等人则认为，第一磨牙、第二前磨牙之间是上颌骨种植体支抗植入的最安全部位，即颈线下6～8mm之间，而第一、二磨牙之间则是下颌骨种植体支抗植入的最安全部位，即颈线下5mm位置。

Motoyoshi （2007）等人则认为，植入部位骨皮质厚度应≥1mm，这样才能确保种植体的稳定性。

由于上颌骨无论在牙槽骨皮质厚度、高度方面，均小于下颌骨，女性第一磨牙近中附着龈区域的骨皮质厚度要低于男性，所以在进行种植体的植入前，必须要考虑植入位置的骨密度问题。

4.2植入角度传统观念认为，种植体支抗的植入应垂直于骨表面进行，但Kravitz（2007）等人认为，开始时可以垂直角度植入，但是当拧至第2或3圈的时候，应使植入角度减少。

当牙体长轴与种植体支抗呈30°时，其压应力、剪切力明显少于其它角度，其中，骨种植体界面的颈部是应力集中的位置，松质骨内的应力最小，因此稳定性最优。

Monnerat（2009）等人则借助螺旋CT对下颌骨进行研究，发现下颌第一、二磨牙间是植入最为方便的部位，而种植体支抗植入深度4mm是最为安全和有效的深度，所以种植体在双侧牙弓前磨牙区、前牙区根尖下植入都会更加稳定，而以一定角度在磨牙区植入种植体则是最为安全的。

5钛合金材料表面改性的技术与方法研究
5.1化学方法①溶胶-凝胶技术。

该技术所使用原料为有机或金属盐溶液，经过适当的水解、聚合反应后，形成含有氢氧化物或金属氧化物例子的溶液胶，在凝胶化、凝胶加热、干燥、煅烧、烧结等处理后，获取所需薄膜。

特点是制作所需温度较低，涂层晶度、均匀度较好，可达纳米级尺寸。

Guo（2008）等人对钛表面沉积的SnOx薄膜进行了溶胶-凝胶浸润，在80℃的状态下进行了5h的干燥，再使用300℃进行10min处理，从而形成具有球形孔隙的SnOx薄膜，作为氧分子扩散层，这种薄膜使钛瓷的结合力得到了显著提升。

②阳极氧化，即以合金或金属的制作件为阳极，采用点解方式在其表面形成氧化物薄膜，薄膜厚度可以通过电解电位、温度、电压等进行调节。

阳极氧化的优点在于，不仅有利于提升氧化层与集体结合强度，还能够有效减少金属例子的释放，氧化层表面的颜色也可以通过添加不同的金属加以改变。

③酸碱处理，有研究表明，钛表面的理化性能在经过酸碱处理后会发生相应的改变，使钛合金的骨结合能力、生物活性得到进一步的提升。

陈卓凡（2007）等人的研究结果表明，酸碱处理能够使钛表面形成均勻的微孔，并且均匀度会在经过600℃的热处理后得到进一步提升。

而在
使用NaOH进行处理后，表面积会因表面腐蚀而得到进一步的扩大，有利于其结合强度的提高。

而Cai（2001）等人在对钛瓷结合强度进行双轴弯曲法测量时发现，仅使用酸处理并不会提升钛-瓷的结合水平，而仅采用碱处理则能够达到这一目的。

5.2物理方法①激光熔覆。

该方法的操作相对复杂，它将由其它方法制备的涂层作为预置涂层，随后通过大功率激光器实现预置涂层的快速熔化与凝固，使界面处发生适当的化学、物理反应，以此实现强化机体、涂层结合牢固度的目的。

杨胜群（2007）等人以镍包石墨复合粉末作为原料，于TC4合金采用CO2激光机进行激光熔覆制备涂层，结果表明，TC4合金的硬度提升至HV1100左右，耐磨性也得到了明显的提升。

激光熔覆涂层可以有效提升涂层间的结合强度，但该方法对于表面均匀性和稳定性的保障能力较差，若温度控制不合理，很容易引起开裂问题。

②离子注入。

该方法先对某元素原子进行电离处理，再高压电场的加速作用下形成载能束并射入基体表面，在不断的电子、核碰撞以及点和交换后，其能量逐渐减少，并最终留在基体表层晶体中，使材料的抗腐蚀性、耐磨性得到有效提升，减少金属离子的释放。

在钛合金表面离子注入氮，能够使其表面的耐磨性得到提升，若注入钙离子，则能提升其骨传导性。

③热扩散法。

在热扩散工艺中，离子氮化法的应用最为广泛，经过该方法的处理，钛的表面能够形成微米级的薄膜，其化学稳定性、耐磨性、摩擦系数等都会由此得到有效改善。

黄辉（1997）对不同气氛下的离子渗氮对TC4钛合金渗氮层性能、组织的影响进行了分析，结果表明，渗氮气氛为Ar-N2-Ar时，渗氮层的硬度、硬度梯度、耐磨性、氢含量最优。

卢芳（2011）等人则对激光渗氮时TC4的裂纹问题进行了研究，结果表明，若氮气含量<40%，则基本不会出现裂纹问题，但渗氮深度、渗氮层表面硬度则会随着氮气含量的降低而出现相应的下降。

6结论
在口腔领域，钛合金的应用非常广泛，但由于其工作环境较为复杂，因此难免会发生各种形式的变化和腐蚀，而表面改性处理则有利于钛合金性能的改善，就目前的实际应用情况来看，涂层的粘附性、稳定性、化学性能随时间不短下降等问题已经成为钛合金临床应用的重要制约因素。

为了解决这一问题，研究人员对表面改性技术进行着不短的优化和完善，限于篇幅，本文所涉及的仅为各类表面改性技术相对成熟的一部分，还有相当多的技术与方法正处在实验研究阶段。

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