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1、上海交通大学 硕士学位论文 化学活化表面处理对种植体在骨缺损部位愈合过程的影响研究 姓名：庄龙飞 申请学位级别：硕士 专业：口腔种植 指导教师：赖红昌 20080501 上海交通大学医学院 三年制学位硕士论文 1 化学活化表面处理对种植体在骨缺损部位愈合过程的影响研究 摘 要 目的：研究种植体化学活化表面处理方式和骨缺损范围对种植体周 围骨缺损再生的影响。 方法：全麻下拔除 6 条成年 Beagle 犬双测下颌第一前磨牙至第一磨 牙(P1-M1)，三个月后每条随机对称植入 3 颗 3.3 mm 10 mm SLA 或 SLActive 种植体， 于其中 2 颗种植体冠方 5mm 制备直径分别为
2、 4.3mm 及 5.3mm 的标准化环形骨缺损，另 1 颗标准法植入作为对照，非埋入式缝 合。分别于种植术后 2 周，4 周和 8 周处死动物，每次 2 条，取下含种 植体的骨块经处理后切片，苦味酸品红染色后行组织学检查，检测骨结 合率（BIC)和新骨结合处至缺损底部距离（B-D)。于种植体植入即刻及 动物处死前行共振频率分析测得种植体稳定性(ISQ)值。 采用 Minitab 统计软件（Minitab Release 14.13, Minitab Inc., USA）分析数据， 按照种植体表面处理方式和缺损范围对数据分组， 对 ISQ 值和 BD 值进 行分析，计算 P 值，统计学差异标准
3、为 P0.05） ，4周两种种植体表面的ISQ值（均值标准误）分别为54.334.77和 59.174.98，差异有显著性（p=0.045)。8周时两种表面ISQ值存在显著性差异 （p=0.011)，SLA种植体ISQ 值（均值标准误）为66.171.60，SLActive种植体的 对应值为71.672.64。 （表3，图20） 上海交通大学医学院 三年制学位硕士论文 15 表 3 SLA 种植体与 SLActive 种植体在各时间段 ISQ 值（均值标准误） 0 周 2 周 4 周 8 周 SLA 60.062.56 57.004.02 54.334.77 66.171.60 SLActiv
4、e 60.782.51 60.174.83 59.174.98 71.672.64 P 值 0.463 0.172 0.045 0.011 注：存在显著性差异 0 10 20 30 40 50 60 70 80 0周2周4周8周 SLA SLActive 图 20 SLA 与 SLActive 各时间段 ISQ 情况 Fig.20 ISQ for 2 implant surfaces at all time points 上海交通大学医学院 三年制学位硕士论文 16 2.2.2 缺损范围对种植体稳定性的影响 统计0，2，4和8周三个不同时段的在三种类型种植窝内种植体的 ISQ值，无缺 损组定义
5、为0型缺损，1mm缺损定义为1型缺损，2mm缺损定义为2型缺损。三个缺损组 的各时段ISQ值均呈正态分布。对数据进行描述性统计分析，并两两间进行配对t检 验。 0周时，0型、1型与2型缺损的ISQ值（均值标准误）分别为69.751.91， 61.175.36和49.928.47，三组两两间均存在显著性差异（p0.05 0.05 表 6 2 个缺损组 S-M 与 M-D 测量值比较（均值标准差） 单位：mm 2 周 4 周 8 周 1 型缺损 2 型缺损 1 型缺损 2 型缺损 1 型缺损 2 型缺损 S-M 1.80.2 1.80.1 1.80.1 1.80.2 1.80.1 1.80.1 M
6、-D 5.00.2 5.00.1 5.00.2 5.00.1 5.00.2 5.00.2 P 值 0.05 0.05 0.05 (2) D 下段的 BIC 值 对两种种植体根方5mm段（D下段）BIC的比较结果显示在2周和4周具有统计学差 异 （p0.05） ，BIC值分别为 80.54%3.21和78.41%4.69%。 (3) 缺损部位种植体 B-D 间距 统计0，2，4和8周三个不同时段植入存在骨缺损部位的SLA表面种植体与 上海交通大学医学院 三年制学位硕士论文 23 SLActive种植体的B-D值，两个种植体表面组的各时段B-D值均呈正态分布。对数据 进行描述性统计分析， 并进行团
7、体t检验。 同时比较2种类型骨缺损内种植体的B-D值， 进行团体t检验。结果见表7。 t检验结果显示各时间段SLActive的B-D值均显著高于同时期的SLA种植体，2个 缺损组仅在8周有显著差异。 表 7 各时段缺损部位种植体 B-D 值（均值标准差）单位：mm Slacive SLA p 值 1 型缺损 2 型缺损 1 型缺损2 型缺损SLA vs SLActive 1 型 vs 2 型 2 周 2.00.7 1.50.2 0.00.00.00.00.000* 0.683 4 周 3.00.9 2.50.4 1.50.11.00.3 0.002* 0.094 8 周 3.51.1 3.00
8、.9 2.70.91.70.6 0.038* 0.033* 上海交通大学医学院 三年制学位硕士论文 24 3 讨 论 种植修复在功能及美学方面的优势和高成功率使其临床应用迅速增长，目前的 发展方向便是在不影响成功率和远期效果的前提下，完善传统的治疗疗程和改善种 植修复美学效果，提高患者的接受度推广种植修复的临床应用。纵观牙科乃至医学 科学的发展史，这一目标的实现不仅需要临床技术（包括外科和修复）的改良，更 离不开种植体本身的发展（包括种植体设计、材料、表面处理等） 。 16 即刻种植（即在拔牙术后即刻在拔牙窝内制备种植床同期完成种植体植入的技 术）概念正是本着缩短治疗周期，改善种植修复的美学效
9、果的目的而提出的。 14但 是由于种植体与拔牙创在形态上无法匹配，造成种植体冠方周围骨缺损，这给即刻 种植的成功率提出了挑战。为了解决这一矛盾，临床医师优化手术方法，完善种植 体植入的三维位置防止唇侧骨板吸收，对骨缺损主要采用GBR技术填补骨缺损；另一 方面，为了简化手术降低手术风险，种植体的设计也相应改变，出现了锥型种植体、 改良螺纹设计的种植体等来应对即刻种植和骨条件与此相类似的临床情况，同时种 植体表面处理作为影响种植体骨界面生物学过程的重要因素，也成为研究和发展 的热点。 22 钛（titanium）被证实具有理想的生物相容性和生物力学性能，被广泛应用于 医学领域。在上个世纪60年代，
10、Brnemark教授和Schroeder教授先后证实纯钛与骨 组织能形成 “骨结合” ， 随后钛种植体的成功临床应用也证实钛是理想的种植体材料。 11 3.1 种植体周围骨缺损愈合组织学结果讨论 钛表面由于与其所处的生物学环境直接接触，其性质成为影响骨愈合生物学过 程的重要因素 2. 大量的材料基础研究已证实影响骨愈合过程的重要种植体表面性 质包括表面粗糙度、表面形貌、化学性质、表面自由能（疏水性或亲水性） 。种植体 上海交通大学医学院 三年制学位硕士论文 25 的表面性质影响发生在骨种植体界面的多个生物学过程，如蛋白质黏附，细胞 表面反应和细胞或组织生长。 15 近20年来，为了探求种植体表
11、面性质对种植体骨愈合的影响，针对种植体表 面对骨愈合的影响进行了很多体内实验。已经证实与机械处理或称光滑表面相比， 粗糙的钛种植体表面表现出更高的种植体骨结合率 2326 。粗糙种植体表面促进成骨 细胞生物学反应的具体基质目前还不明确，但是表面粗糙能够促进MG63类成骨细胞 系细胞在体外培养条件下表现出成骨细胞形态，同时成骨细胞分化的一个标志物 骨钙素（osteocalcin）的量在粗糙表面也更高 27 。目前认为对于平均10 m的成骨 细胞大小，有一个表面粗糙度范围能够促进细胞向成骨细胞形态发展阻止其发展为 成纤维形态 28 。因此，钛表面的表面形貌可能影响最终的细胞分化。粗糙的种植体 表面
12、处理方式有多种多样，包括以酸蚀为代表的减法以及以喷涂为代表的加法。 29 除了种植体表面形貌以外，种植体表面的化学性质是另一个影响种植体骨反 应的关键因素，种植体表面的化学性质会影响表面电荷和亲疏水性能。 表面亲疏水 性能取决于表面自由能，影响与其所处的生物学环境的接触角度。亲水性能能够促 进种植体表面和周围生物环境的互相作用 18纯净亲水的氧化钛表面的形成来源于氧 化层的水合反应和水的浸湿作用，促进了种植体表面与生物分子如蛋白质外水膜反 应。 30 本实验所使用的两种种植体分别为SLA表面处理和SLActive表面处理。SLA表面 是对钛原料进行大颗粒酸蚀、硼砂处理形成的粗糙表面；SLAct
13、ive表面的生产加工 过程与SLA的处理相同，均是大颗粒酸蚀、硼砂处理，在完成此加工过程后，在氮气 （N2）的隔离环境下保存在生理盐水中。研究表明由于纯钛具有很高的表面自由能， 因此其一接触空气便会与其中的CO2和碳氢化合物反应，在其表面的氧化层上迅速堆 积，其表面能立即下降，成为化学活性低下的疏水表面，而且这一过程的发生仅在 数分钟便能完成。用N2隔离保存在生理盐水中便防止了这一反应的发生，使其表面化 学活性得以保存形成亲水的活化表面 31 而且Zhao等人19的研究表明这样的处理方 式在得以保存表面化学活性的同时并不会改变表面的物理性质，SLA与SLActive表面 上海交通大学医学院 三
14、年制学位硕士论文 26 表面的各项物理性能（Sa，Sq，St，Sk）相同，两者的差异仅存在于表面化学活性。 本实验旨在研究种植体表面化学活性及亲水性对种植体周缺损骨愈合过程的影 响，故选择此两种种植体表面。 SLA与SLAcive的粗糙表面主要由宏观粗糙形貌（macrotopography）和微观粗糙 形貌（microtopography）两个部分构成，它们所具有的这种粗糙表面形貌的构成特 点已被证明利于细胞的黏附，促进细胞的生物学应答进而促进种植体骨结合。与 机械处理表面相比，组织形态学研究证实SLA表面种植体能够促进骨结合过程 23，32 。 并且在生物力学测试方面SLA表面种植体也表现出
15、更高的旋出扭矩值。 3335 基于这 些研究成果，临床实验也已证明SLA种植体在植入后的第6周就能进行上部修复进行 负载。大量的长期临床研究证明SLA表面种植体在13类骨质条件下68周就能进行 上部修复负载，大大缩短了传统的36个月的骨愈合时间。 临床结果显示3年成功 率在 99% 3638 。目前针对SLActive的临床研究也初步证明其能进一步缩短这一时间 段至34周。 17 本研究建立种植体周围骨组织缺损的动物模型，研究不同表面处理种植体在骨 缺损部位的骨愈合早期过程，试图验证种植体表面处理是影响此种适应症治疗效果 的主要因素之一的假说。 在本研究中，对两种种植体根方5mm段（D下段）B
16、IC的比较结果显示在2周和4周 具有统计学差异，两个时间段的BIC均值分别为2wk组SLActive 53.32%,SLA 37.61%;4wk组SLActive 76.43%，SLA为64.58%,在8周时差异无显著差异，BIC值分别 为80.54%和78.41%。 这一结果与Buser等人 39的实验结果相一致。在Buser等人的实验中，对SLA和 SLActive种植体的早期骨愈合情况进行了比较，同样发现2周和4周时SLActive种植 体的种植体骨结合率（BIC）显著高于SLA种植体，8周时BIC差异无统计学意义。 由于SLA与SLActive种植体的表面形态完全相同，因此2周和4周BIC的差异主要来自 表面化学性质的不同。Buser等人通过XPS分析结果显示SLActive表面的碳含量较低， 上海交通大学医学院 三年制
