【关键词】 微种植体 口腔正畸 支抗
稳定有效的支抗控制是成功矫治各种错合畸形的基础,而传统的支抗控制手段不能满足口腔正畸临床的需要。微种植体支抗作为一种全新的支抗控制技术, 具有支抗强度大、植入部位灵活、术式简单创伤小、可即刻负载等优点, 弥补了传统支抗的不足, 对各种疑难错合的矫治有着很好的疗效[1-2] , 特别受到口腔正畸医生和患者的青睐。
1 用于口腔正畸支抗种植体的发展历史
1.1 动物试验探索种植体支抗阶段: 种植体支抗系统的出现最早可以追溯到1945年, Gainforth和Higley首先报道了用活和金种植钉的动物试验, 并初步探讨了将种植钉用作口腔正畸支抗的可能性。
1.2 义齿修复体作口腔正畸支抗阶段: 1969年Linkow报道了义齿种植修复体作正畸支抗的临床病例,但是义齿修复体作支抗需要进行标准的外科种植手术,术式复杂需要与口腔外科医生合作,种植体与骨组织之间要形成骨性结合以致植入和加载的间隔时间长,且只能用于缺牙患者,故一直未能在正畸临床上广泛应用。
1.3 口腔正畸专用的骨性结合种植体的出现:进入20世纪90年代后,临床上出现了数种专为正畸支抗设计的骨性结合种植体系统。骨性结合种植体虽然能够提供稳定的支抗, 但是因为它们的体积较大,故受种植部位受限,种植体的植入和后期取出手术较复杂,愈合期长等方面的限制,也未被广泛应用。
1.4 微种植体阶段: 20世纪90年代后期, 微种植体引起了正畸学者们的注意。1997年Kanomi报道了应用直径1.2mm的纯钛种植钉提供垂直支抗, 压低下前牙。打破了大手术和植入部位的限制, 最早将微种植体应用于口腔正畸临床。
2 种植体支抗的作用原理
种植体支抗能否发挥作用关键在于口腔正畸治疗过程中它能否在有效时间内承受正畸所需的矫治力条件下保持稳定固位于骨内而不松动移位。种植体支抗主要通过以下两种方式固位: 一是与骨组织紧密结合, 制作种植体材料最常见的是钛金属, 其具有良好的理化性能和生物相容性, 能与人体骨组织直接发生骨结合, 不存在成骨细胞和破骨细胞的活动, 即使在长时间应力的作用下, 种植体也不会移动。修复种植体和传统的修复种植体支抗就是利用这种方式固位。二是直接利用机械摩擦力固位。将带螺纹的种植钉直接旋入骨组织, 植入后可以即刻加载。螺纹钉与骨组织在还未形成骨性结合的情况下利用的是螺纹钉与骨组织之间的机械铆合摩擦力固位, 并且其持续时间足以满足正畸支抗的需要。目前临床上广泛应用的微种植体就是采用这种方式固位。
3 微种植体支抗的材料和类型
3.1微种植体支抗的材料: 包括金属、陶瓷、高分子聚合物等。按生物学特性可分为生物相容性、生物惰性和生物活性材料。
3.1.1生物相容性材料: 不被生物机体排斥, 在其周围有机体产生的纤维组织层包绕, 属于此类材料的有钴铬合金、活合金。
3.1.2 生物惰性材料: 允许骨在其表面沉积, 两者形成接触性整合, 属于此类的有生物活性碳种植体、生物玻璃种植体、钛与钛合金。
3.1.3 生物活性材料: 不但可与骨组织形成紧密接触, 还会与骨组织进行分子交换嵌合成化学性结合。Glatmaier开发设计的可生物降解的微种植体就是利用这种材料, 该种植体植入部位a-聚乳酸酯构成, 植入骨内9-12个月后可以自动降解, 分解成CO2、ATP和H2O, 不需要手术取出。该材料临床应用尚待时日。目前制作种植体的材料最常用的是具有生物惰性的纯钛和钛合金, 纯钛和钛合金种植体都可以在种植体- 骨接面形成骨结合, 两者的差别在于钛合金机械强度更高, 但弯曲性能稍差。
3.2微种植体的类型: 一般由钛金属构成, 直径1.2-2. 7mm, 骨内长度在10mm左右。直径在2mm以下的称为微小种植体, 直径在2mm以上的称为迷你种植体。
3.3根据植入方式: 微小种植体支抗按植入方式可分为助攻型和自攻型。
(1) 助攻型: 植入前需要先用先锋钻钻开骨皮质, 形成骨性通道以引导种植体植入, 最后将螺钉自身顺通道拧入。由于种植体植入骨内前需要其它器械协助, 故可称为助攻型。早期的微螺钉支抗种植体多属于此种类型。
(2) 自攻型: 由于材料, 制作工艺的发展和临床需要, 新近发展的微螺钉种植体自身可以直接攻入皮质骨, 不需要先锋钻的引导, 故称为自攻型。可以即刻加载, 相比较助攻型种植体具有明显的优势。
4 种植体支抗的实验研究
学者们进行了动物实验和临床试验来探讨种植体支抗可以承受力值的大小和稳定性的影响因素等。Fritz将16枚微小种植钉植入4条猎犬的颌骨内, 连续施以50N的合向力及200N的水平力6个月。结果显示种植体支抗的稳定性良好。刘炳煌等探讨了加载微型种植体支抗对幼犬下颌骨生长发育的影响, 为儿童正畸支抗的选择及设计提供参考。结论表明暂时性加载的微型钛钉种植体对幼犬牙槽骨高度及下颌骨长度的发育基本无影响, 提示青少年儿童应用微型种植体作支抗具有可行性。Kanomi通过临床试验报道了种植体支抗不需要骨性结合, 只依赖于种植体初始稳定性就可加力负载, Chengsj等对微种植体的支抗的稳定性作了研究, 44位患者口内共植入了140枚微种植体, 结果显示总的稳定率为89%, 其稳定性和强度在未来还有待于进一步的研究和改进。
5 数学模拟生物力学研究
种植体支抗作为一种全新的增强支抗的方法, 其生物力学分析是种植体支抗研究中的重要方面。目前种植体的生物力学研究多采用比较成熟的三维有限元分析方法。有限元分析方法起源于航空工程中的矩阵分析, 可以准确地表达复杂的几何形状, 对结构, 形状, 载荷和材料力学性能等极其复杂的构件进行应力分析, 模型转换简便可以任意切割, 无论是管状面, 矢状面, 横断面都可选择任何感兴趣的方式观察分析。利用上述三维有限元的优点, 我们可以对微种植体支抗系统的生物力学进行精确的定量研究。一般分为六个步骤: (1)三位有限元模型的建立, 包括种植体外型的设定和种植体-骨三维实体模型的建立。(2) 模型的传递和单元划分。(3)材料的力学参数。(4) 实验条件的假设。(5) 口腔正畸力的加载。(6)数据采集及处理。三维有限元作为一种生物力学分析工具, 在支抗种植体改进和发展中发挥重要的作用。
尽管微种植体具有优良的临床性能, 几乎适用于临床上各种错合畸形的矫治, 但微种植体只是正畸矫治中的一种辅助性手段, 决不是所有的错合畸形患者都必须的。是常规之外的、有创的、会增加患者精神上经济上的负担, 所以在临床应用中要严格注意适应证的选择。微种植体支抗技术是口腔正畸学与材料学、口腔种植学等学科之间相互结合的一项新技术, 与自锁托槽直丝弓技术、舌侧固定矫正器技术及隐形无托槽矫正技术并列成为近年来引领正畸学发展的四项新技术。在今后的发展中, 随着组织学、材料学和生物力学研究的不断深入及临床应用的进一步推广, 微种植体支抗技术将在稳定、强度、承受力值增大化方面更加完善, 其在正畸临床上也必定会有更加广阔的应用前景。
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